对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体制造技术

一种内燃对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体，其包括使用3‑D打印的铸造芯体形成的冷却通路。所述铸造芯体能够包括为陶瓷的部分。原有缸孔汽缸体能够包括多个汽缸，每个汽缸具有冷却通路和在那些冷却通路中的特别是环绕汽缸的中心部分的湍流诱导特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体关于联邦资助研究的声明用由美国ArmyContractingCommand-NewJersey(ACC-NJ)授予给NationalAdvancedMobilityConsortium的协议号W15KQN-14-9-1002下的美国政府资助完成该ProjectAgreementHolder(PAH)专利技术。政府在本专利技术中拥有一定权利。

包括对置活塞内燃发动机。更具体地，
涉及对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体的构造，其中一个或更多个汽缸被铸造为与汽缸体的一体单元。更具体地，领域涉及使用通过3-D打印制作的铸造芯体来铸造对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体。领域可以包括芯体组合的使用，所述芯体组合包括形成汽缸的特征的一个或更多个陶瓷铸造芯体。
技术介绍
在两行程循环对置活塞内燃发动机中，存在至少一个带端口的汽缸，其中一对活塞被设置用于汽缸孔中的反向移动运转。活塞在汽缸中的往复滑动运动通过缸孔来引导。活塞在缸孔中沿互相相反的方向在相应的上止点(TC)与下止点(BC)位置之间往复运动。在一个行程中，活塞接近彼此以在缸孔的中间部分中在其端部表面之间行程燃烧室。在随后的行程中，活塞响应于燃烧而移动分开。当活塞移动通过汽缸的其TC位置时，中间部分中的燃烧室被限定在活塞的端部表面之间，其中活塞端部表面和缸孔表面提供燃烧室边界。该中间部分承受在发动机运转期间发生的最高水平的燃烧温度和压力，并且中间部分中的用于诸如燃料喷射器、气门和/或传感器的装置的开口的存在减弱其强度，并且使它以遭受破裂，特别是通过燃料和气门开口。在单流扫气式对置活塞发动机中，汽缸构造能够包括在汽缸的第一端部附近的进气端口和在汽缸的第二端部附近的排气端口。每个端口可以包含通常沿着汽缸的圆周布置的一系列开口，其中桥接部(也被称为“横杆”)将相邻的端口开口分开。因为离开汽缸的排气比进来的空气热得多，对置活塞发动机中的汽缸的排气端口经历的温度通常大于同一汽缸的进气端口经历的温度。因此，相比于邻近进气端口的区域，邻近排气端口的区域和排气端口中的桥接部有必要另外的冷却措施。用于具有冷却系统的汽缸的目前对置活塞构造包括湿式缸套，湿式缸套具有沿着汽缸的外表面引导冷却流体(“冷却液”)的一个或更多个套筒、以及沿着或通过排气端口桥接部的冷却液流过的机加工通道。在美国专利8,485,147中教导了采用缸套/套筒组件的代表性汽缸构造。目前，对置活塞发动机的汽缸体通过铸造并机加工被组装成具有汽缸套被保持在其中的汽缸隧道的集成式支撑构造的缸体部分来制造。通常，这样的汽缸体包含被分开以允许允许汽缸套在套筒被附接的情况下被插入到隧道内的多个部分。诸如O形环的流体密封件被安装到缸套以限制冷却液流。在缸套/套筒组件和流体密封件处于适当位置的情况下，汽缸体部分通常借助于螺纹紧固件被结合。在美国专利9,435,290中教导了这样的汽缸体构造。显然，希望提供被形成为单件的对置活塞发动机的整体式汽缸体，以便减少部件数量，最小化制造步骤，并且降低制造成本。这些和其他期望目标通过对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体的构造来实现，所述原有缸孔汽缸体包括被铸造在缸体中的汽缸，所述汽缸具有限定当发动机运转时确保汽缸的有效热管理的冷却液路径的特征。原有缸孔汽缸体构造不包含汽缸套或汽缸套筒。
技术实现思路
对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体可以使用用于部分或所有汽缸体部件的3-D打印的铸造芯体来制作，因此最小化当允许复杂形状时必须被结合的零件和部分的数量并且潜在地降低制造成本。还呈现了用于产生原有缸孔汽缸体以及用于产生3-D打印的铸造芯体的方法。优选地，原有缸孔汽缸体由单一类型的金属或金属合金铸造。在一些实施方式中，对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体包括至少一个汽缸、中间部分和冷却管套，所述至少一个汽缸具有缸孔，所述缸孔具有缸孔表面和纵向轴线，所述中间部分位于所述汽缸的排气与进气端口之间，并且沿着纵向轴线延伸，所述冷却管套环绕所述汽缸的所述中间部分的燃烧区域。当本文中使用时，术语“燃烧区域”指的是燃料和空气的混合气在其中燃烧的汽缸的环形部分。燃烧室被定义或形成在当活塞移动通过其在燃烧区域内的TC位置时活塞的端部表面之间。在燃烧区域的构造方面进行提供以使得它能够抵抗燃烧压力，并且有效地去除从燃烧室逸出的燃烧热。以下特征能够以任何合适的组合存在于原有缸孔汽缸体的汽缸。汽缸可以包括纵向分开的进气和排气端口。进气和排气端口可以包括分别被定位在原有缸孔汽缸体的进气通风室和排气通风室中的端口开口。在每个端口中，端口桥接部将每个端口开口与相邻的端口开口分开。冷却通路可以被提供为通过排气端口的至少一个端口桥接部。原有缸孔汽缸体能够由其中端口开口是铸造特征的单金属铸造来制作。汽缸的其他冷却特征可以包括来自汽缸的外壁的支柱、壁、脊状物、肋和其他突出部中的任一个。这些冷却特征能够被配置为产生用于冷却流体的冷却液流动路径。冷却特征之间的间距能够在从1.5mm至10mm的范围内变动，诸如大约5mm。原有缸孔汽缸体能够进一步包括一个或更多个机加工特征。在一些实施方式中，原有缸孔汽缸体可以包括汽缸的所有进气端口开口从汽缸的内部通向的进气通气室和汽缸的所有排气端口开口从汽缸的内部通向的排气通气室腔室。在一些实施方式中，用于对置活塞内燃发动机的原有缸孔汽缸体可以包括多个汽缸。在相关的方面中，对置活塞发动机包括由单一类型的金属或金属合金铸造的原有缸孔汽缸体。原有缸孔汽缸体包括至少一个汽缸，所述至少一个汽缸具有汽缸孔、缸孔表面和纵向轴线。汽缸体的燃烧区域位于沿着所述汽缸孔的所述纵向轴线的所述至少一个汽缸的中间部分中。原有缸孔汽缸体包括环绕燃烧区域的冷却管套。汽缸的冷却特征被冷却管套包围。汽缸的进气端口与汽缸的排气端口纵向地分开。进气端口包括在原有缸孔汽缸体中的到原有缸孔汽缸体的进气通风室的开口，并且排气端口包括在原有缸孔汽缸体中的到原有缸孔汽缸体的排气通风室的开口。在另一相关方面中，本文中描述了一种制作对置活塞发动机的原有缸孔汽缸体的方法。该方法包括制作用于原有缸孔汽缸体的铸造芯体，使用铸造芯体产生用于原有缸孔汽缸体的模制组件，将金属铸造成模制组件，并且一旦金属原有缸孔汽缸体准备好，就移除模制组件。该方法能够适于用于对置活塞两行程单流扫气式内燃发动机的原有缸孔汽缸体。用于制作铸造芯体的方法可以包括使用3-D打印技术。在该方法中，所述铸造芯体能够包括陶瓷芯体部分和一个或更多个沙子芯体部件。在该方法中移除所述模制组件能够包括使用腐蚀剂或酸来溶解所述陶瓷芯体部分。在该方法的一些实施方式中，所述铸造芯体的所述陶瓷芯体部分能够包括在所述汽缸的中间部分附近的形成所述金属汽缸体的冷却通道的特征。附图说明图1示出了被部分地切开以示出汽缸的对置活塞发动机的一部分，并且被适当地标记“现有技术”。图2是在套筒的一部分从缸套被切开的情况下的图1的对置活塞发动机的汽缸套组件的侧视图，并且被适当地标记“现有技术”。图3A是示出被分开的套筒和缸套的图2的汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对置活塞内燃发动机的原有缸孔汽缸体，包含：/n汽缸，所述汽缸包括具有缸孔表面和纵向轴线的汽缸孔；/n燃烧区域，所述燃烧区域在沿着所述汽缸孔的所述纵向轴线的所述汽缸的中间部分中；以及/n冷却管套部分，所述冷却管套部分在所述汽缸的外侧部分上环绕所述燃烧区域，所述冷却管套包围冷却特征；/n其中所述原有缸孔汽缸体使用至少一个打印的芯体由单一类型的金属或金属合金铸造而成以限定所述冷却特征。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181113 US 16/189,1291.一种对置活塞内燃发动机的原有缸孔汽缸体，包含：
汽缸，所述汽缸包括具有缸孔表面和纵向轴线的汽缸孔；
燃烧区域，所述燃烧区域在沿着所述汽缸孔的所述纵向轴线的所述汽缸的中间部分中；以及
冷却管套部分，所述冷却管套部分在所述汽缸的外侧部分上环绕所述燃烧区域，所述冷却管套包围冷却特征；
其中所述原有缸孔汽缸体使用至少一个打印的芯体由单一类型的金属或金属合金铸造而成以限定所述冷却特征。


2.根据权利要求1所述的原有缸孔汽缸体，进一步包含纵向分开的进气端口和排气端口，每个端口包含：
在所述原有缸孔汽缸体中的一系列相邻端口开口，所述一系列相邻端口开口沿着所述汽缸的相应圆周被布置在所述发动机的相应通气室中；以及
在每一对相邻端口开口之间的端口桥接部。


3.根据权利要求2所述的原有缸孔汽缸体，进一步包含用于引导冷却液通过所述排气端口的至少一个端口桥接部的冷却通路。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的原有缸孔汽缸体，其中所述原有缸孔汽缸体由单个金属铸件制作。


5.根据权利要求4所述的原有缸孔汽缸体，其中所述端口开口是所述原有缸孔汽缸体中的铸造特征。


6.根据权利要求1所述的原有缸孔汽缸体，其中所述冷却特征包含来自所述汽缸的外壁的支柱、壁、脊状物、肋和其他突出部中的任一个，所述冷却特征被配置为产生用于冷却流体的冷却液流动路径。


7.根据权利要求6所述的原有缸孔汽缸体，其中所述冷却特征包括大约5mm的间距。


8.根据权利要求1所述的原有缸孔汽缸体，其中所述汽缸孔包含一个或更多个机加工特征。


9.根据权利要求2所述的原有缸孔汽缸体，其中所述排气通风室是所有所述排气端口开口从所述汽缸的内部通向的排气通气室腔室。


10.一种对置活塞发动机，包含：
汽缸体；
所述汽缸体包含：
至少一个汽缸，所述至少一个汽缸具有汽缸孔、缸孔表面和纵向轴线；
燃烧区域，所述燃烧区域沿着所述汽缸孔的所述纵向轴线、在所述至少一个汽缸的中间部分中；
冷却管套，所述冷却管套在所述汽缸的外侧部分上环绕所述燃烧区域，所述套筒包围冷却液流动路径；以及
在所述至少一个汽缸中的纵向分开的进气端口和排气端口，每个端口包含在所述汽缸体中的从所述汽缸孔分别到进气通风室和到排气通风室的一系列圆周间隔开的相邻端口开口和在每一对相邻端口开口之间的端口桥接部，
其中所述汽缸体使用至少一个打印的芯体由单一类型的金属或金属合金铸造而成以限定所述冷却液流动路径。


11.根据权利要求10所述的对置活塞发动机，其中每一对对置活塞被配置为跨所述端口移动并且打开和关闭所述端口，进一步地其中当所述活塞接近相应的上止点位置时，燃烧室被限定在所述活塞的端部表面之间的所述燃烧区...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·P·佩尔，J·J·库兹尼克，G·A·沃赛克，
申请(专利权)人：阿凯提兹动力公司，
类型：发明
国别省市：美国;US