[發明專利]懸浮活塞發動機

無效

• 申請號: 200910143760.7
• 申請日: 2009-05-26
• 公開（公告）號: CN101566097A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 靳北彪
• 申請（專利權）人: 靳北彪
• 主分類號: F02B75/00
• 分類號: F02B75/00;F02F3/00;F02F3/10;F02F1/14;F02B23/08;F01P7/16;F02B75/32;F02B75/28;F01L1/34
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技術領域

本發明涉及發動機領域。

背景技術

自從發動機誕生以來，發動機燃燒室的高效密封一直是發動機的研發者和制造商所追求的重中之重，現代發動機活塞與氣缸套之間通過機油潤滑活塞環的設置，使活塞與氣缸套之間滑動密封，這種結構確實大幅度提高了發動機的密封性，但是由于氣缸套和活塞以及活塞環之間存在滑動摩擦，對于活塞、活塞環尤其是氣缸套的材料要求具有相當高的耐磨性能，為了維持發動機的密封性、密封的持續性以及發動機壽命就必須采用高耐磨材料制成的氣缸套，并采用機油進行潤滑，這樣就決定了發動機氣缸套和活塞的工作溫度必須保持在較低水平(現代發動機在400～500℃之間)。在傳統發動機的結構中這個溫度無法再提高，否則就可能出現機油變質、氣缸套熔化、活塞熱損等問題。然而，眾所周知，為了維持活塞和氣缸套之間這一較低溫度，就要對發動機進行強制冷卻以致燃料30％左右的能量將通過缸套、活塞和缸蓋流出，形成利用價值不大的低品質余熱。如果我們能夠避免或減少流出缸套、活塞和氣缸蓋的熱量，我們就可以大幅度提高發動機的效率。這一問題如果得到解決，發動機的效率幾乎可以成倍提高，解決這一問題的關鍵就必須使燃燒室包絡界面(即氣缸包絡界面，在傳統發動機中為氣缸、活塞和氣缸蓋)的耐熱性大幅度提高。為了實現這一目的，必須解決發動機活塞和氣缸套間的在高溫狀態能夠既密封又不會嚴重磨損的問題，因此需要發明一種新型發動機能夠使氣缸缸套和活塞在高溫下正常工作。

發明內容

本發明所述的非接觸懸浮設置是指氣缸與活塞之間既不發生接觸又維持相當小的間隙，從而實現既密封又不磨損的目的。所謂準懸浮設置是指活塞和氣缸之間處于接觸與非接觸的臨界狀態，這樣就可以進一步提高密封性，又可避免磨損。活塞隔熱層結構設置的目的是為了減少熱量損失，同理，氣缸隔熱結構的設置也是為了減少熱量損失。氣缸流體通道和活塞流體通道的設置是為了適當冷卻并通過流入流體通道中的流體介質維持溫度的均勻性以減少冷熱形變，保持活塞與氣缸的高度密封性。為了進一步提高發動機的效率，減少傳統氣缸蓋的熱量損失，本發明中的一個實施例公開了一種懸浮活塞對置設置滑動缸配氣發動機，這種結構的發動機中沒有氣缸蓋，兩個缸套端部對置設置，在兩個氣缸對置設置的端部接口處設置進氣道和排氣道，配氣是通過氣缸滑動實現的。在排氣沖程開始時，一個或兩個氣缸同時開始滑動，在端部與另一個氣缸脫離，從而將兩個氣缸同時打開，并同時與進氣道、排氣道連通，在這種結構中，如果將進排氣流場組織好，或在進氣道上設置壓氣渦輪，在排氣道上設動力渦輪，并將兩渦輪同軸，這樣就可以使排氣流向排氣道，使新鮮空氣被壓氣機壓入氣缸內，在這種結構中，發動機火花塞和/或發動機燃油噴射器可設置在氣缸壁側面并在火花塞和/或燃油噴射器與氣缸側壁接觸處設局部冷卻通道。為了使活塞能夠更好的懸浮在氣缸內，本發明還公開了一種磁懸浮和一種氣(汽)懸浮結構，其目的在于使活塞能夠在磁力或氣體壓力下懸浮在氣缸內，只按氣缸軸向方向做往復運動而不與氣缸側壁接觸。

為了克服傳統發動機的上述缺陷，本發明公開了一種懸浮活塞發動機。本發明的目的是這樣實現的：一種懸浮活塞發動機，包括氣缸和活塞，所述活塞全部或部分設置在所述氣缸內，所述活塞在所述氣缸的上止點和下止點間的全部行程范圍內或部分行程范圍內與所述氣缸非接觸懸浮設置或準懸浮設置。

所述活塞由活塞懸浮段、活塞密封段和活塞動力段構成，所述活塞懸浮段與所述活塞密封段連接，所述活塞密封段與所述活塞動力段連接，所述活塞懸浮段的長度大于或等于所述上止點和所述下止點之間的距離，所述活塞經其所述活塞密封段與所述下止點以外的所述氣缸設為直接滑動密封連接，或設為徑向彈性滑動密封連接，或設為軸向彈性密封連接，或設為非彈性密封伸展連接；或設為這些連接方式中的兩種或兩種以上連接方式的組合連接形式。

在所述活塞的外表面設活塞隔熱結構，和/或在所述活塞的活塞內頂壁上和/或活塞內側壁上設所述活塞隔熱結構，所述活塞隔熱結構設為活塞隔熱夾層和/或活塞隔熱層；和/或所述氣缸的氣缸內側壁和氣缸外側壁同時或單獨設氣缸隔熱結構，所述氣缸隔熱結構設為氣缸隔熱夾層和/或氣缸隔熱層；發動機火花塞和/或發動機燃油噴射器設在燃燒室的外壁上，所述燃燒室的外壁設為氣缸側壁、活塞頂或氣缸蓋，在所述發動機火花塞與所述燃燒室的外壁接觸處和/或所述發動機燃油噴射器與所述燃燒室的外壁接觸處設局部冷卻通道。