[發(fā)明專利]懸浮活塞發(fā)動機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910176960.2
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101649779A
• 公開（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳北彪
• 申請（專利權(quán)）人: 靳北彪
• 主分類號: F02B75/00
• 分類號: F02B75/00;F02F3/00;F02F3/10;F02F1/00;F02B23/10;F02F1/14;F02F3/20;F02B75/28;F02B75/32;F01L1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)動機領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從發(fā)動機誕生以來，發(fā)動機燃燒室的高效密封一直是發(fā)動機的研發(fā)者和 制造商所追求的重中之重，現(xiàn)代發(fā)動機活塞與氣缸套之間通過機油潤滑活塞環(huán) 的設(shè)置，使活塞與氣缸套之間滑動密封，這種結(jié)構(gòu)確實大幅度提高了發(fā)動機的 密封性，但是由于氣缸套和活塞以及活塞環(huán)之間存在滑動摩擦，對于活塞、活 塞環(huán)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(fā)動機的密封 性、密封的持續(xù)性以及發(fā)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(fā)動機氣缸套和活塞的工作溫度必須保持在較 低水平（現(xiàn)代發(fā)動機在400～500℃之間）。在傳統(tǒng)發(fā)動機的結(jié)構(gòu)中這個溫度無法 再提高，否則就可能出現(xiàn)機油變質(zhì)、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(fā)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(zhì)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(fā)動機的效率。這一問題如果得到解決，發(fā)動機的效率幾 乎可以成倍提高，解決這一問題的關(guān)鍵就必須使燃燒室包絡(luò)界面（即氣缸包絡(luò) 界面，在傳統(tǒng)發(fā)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(xiàn)這一目的，必須解決發(fā)動機活塞和氣缸套間的在高溫狀態(tài)能夠既密封又不會 嚴重磨損的問題，因此需要發(fā)明一種新型發(fā)動機能夠使氣缸缸套和活塞在高溫 下正常工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所述的非接觸懸浮設(shè)置是指氣缸與活塞之間既不發(fā)生接觸又維持相 當小的間隙，從而實現(xiàn)既密封又不磨損的目的。所謂準懸浮設(shè)置是指活塞和氣 缸之間處于接觸與非接觸的臨界狀態(tài)，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(jié)構(gòu)設(shè)置的目的是為了減少熱量損失，同理，氣缸隔熱結(jié) 構(gòu)的設(shè)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(shè)置是為了 適當冷卻并通過流入流體通道中的流體介質(zhì)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(fā)動機的效率，減少傳統(tǒng) 氣缸蓋的熱量損失，本發(fā)明中的一個實施例公開了一種懸浮活塞對置設(shè)置滑動 缸配氣發(fā)動機，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動機中沒有氣缸蓋，兩個缸套端部對置設(shè)置，在 兩個氣缸對置設(shè)置的端部接口處設(shè)置進氣道和排氣道，配氣是通過氣缸滑動實 現(xiàn)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(jié) 構(gòu)中，如果將進排氣流場組織好，或在進氣道上設(shè)置壓氣渦輪，在排氣道上設(shè) 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(nèi)，在這種結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機火花塞和/或發(fā)動機燃油噴射器可設(shè)置 在氣缸壁側(cè)面并在火花塞和/或燃油噴射器與氣缸側(cè)壁接觸處設(shè)局部冷卻通道。 為了使活塞能夠更好的懸浮在氣缸內(nèi)，本發(fā)明還公開了一種磁懸浮和一種氣/汽 懸浮結(jié)構(gòu)，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(nèi)，只按氣 缸軸向方向做往復(fù)運動而不與氣缸側(cè)壁接觸。

為了克服傳統(tǒng)發(fā)動機的上述缺陷，本發(fā)明公開了一種懸浮活塞發(fā)動機。本 發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：一種懸浮活塞發(fā)動機，包括氣缸和活塞，所述活塞 全部或部分設(shè)置在所述氣缸內(nèi)，在與所述活塞的活塞上止點對應(yīng)的所述氣缸上 的上止點和與所述活塞的活塞下止點對應(yīng)的所述氣缸上的下止點之間的全部行 程范圍內(nèi)或部分行程范圍內(nèi)所述活塞與所述氣缸非接觸懸浮設(shè)置或準懸浮設(shè) 置。

所述活塞由活塞懸浮段、活塞密封段和活塞動力段構(gòu)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(jīng)其所 述活塞密封段與所述下止點以外的所述氣缸設(shè)為直接滑動密封連接，所述活塞 密封段與所述氣缸的滑動密封環(huán)面的直徑小于所述上止點與所述下止點之間的 所述氣缸的直徑；或設(shè)為徑向彈性滑動密封連接，所述活塞密封段與所述氣缸 的滑動密封環(huán)面的直徑小于所述上止點與所述下止點之間的所述氣缸的直徑； 或設(shè)為軸向彈性密封連接；或設(shè)為非彈性密封伸展連接；或設(shè)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。