[實用新型]密封環(huán)氣懸浮發(fā)動機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920157340.X
• 申請日: 2009-05-27
• 公開（公告）號: CN201412223Y
• 公開（公告）日: 2010-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 靳北彪
• 申請（專利權(quán)）人: 靳北彪
• 主分類號: F02B75/40
• 分類號: F02B75/40;F02F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及發(fā)動機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從發(fā)動機(jī)誕生以來，發(fā)動機(jī)燃燒室的高效密封一直是發(fā)動機(jī)的研發(fā)者和 制造商所追求的重中之重，現(xiàn)代發(fā)動機(jī)活塞與氣缸套之間通過機(jī)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(jī)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(dāng)高的耐磨性能，為了維持發(fā)動機(jī)的密封 性、密封的持續(xù)性以及發(fā)動機(jī)壽命就必須采用高耐磨材料制成的氣缸套，并采 用機(jī)油進(jìn)行潤滑，這樣就決定了發(fā)動機(jī)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(jī)在400～500℃之間)。在傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)中這個溫度無法 再提高，否則就可能出現(xiàn)機(jī)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(jī)進(jìn)行強(qiáng)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(jī)的效率。這一問題如果得到解決，發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)活塞和氣缸套間的在高溫狀態(tài)能夠既密封又不會嚴(yán) 重磨損的問題。為此，本實用新型人申請了懸浮活塞發(fā)動機(jī)(專利申請?zhí)枺? 200910143200.1)，然而，活塞和氣缸之間的懸浮設(shè)置要求較高的加工精度，而 且熱補(bǔ)償性比較差。因此，還需要發(fā)明一種具有更好熱補(bǔ)償性、加工精度要求 低、密封性好以及活塞與氣缸不接觸的新型發(fā)動機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容

為了使活塞在氣體壓力下能夠更好的懸浮在氣缸內(nèi)，只按氣缸軸向方向做 往復(fù)運(yùn)動而不與氣缸側(cè)壁接觸，本實用新型公開了一種密封環(huán)氣懸浮結(jié)構(gòu)。本 實用新型通過在活塞上設(shè)置氣懸浮密封環(huán)，在氣懸浮密封環(huán)上設(shè)置氣壓斥壁結(jié) 構(gòu)或氣壓斥壁開放通道，來實現(xiàn)在氣壓作用下氣懸浮密封環(huán)在徑向發(fā)生收縮， 從而使氣懸浮密封環(huán)與氣缸套之間脫離接觸，進(jìn)而大大減輕摩擦損失，并可以 大幅度提高氣缸套、活塞等燃燒室外壁的工作溫度，最終提高發(fā)動機(jī)效率的目 的。為了使氣懸浮密封環(huán)脫離與氣缸套的接觸，需要?dú)庀鄩毫υ矗瑲庀鄩毫υ? 可由氣缸外部供給，即高壓空氣源、高壓水蒸汽源或高壓水源，其中高壓水源 內(nèi)的高壓水經(jīng)活塞汽化腔或氣缸汽化腔，通過在活塞汽化腔或氣缸汽化腔內(nèi)汽 化形成高壓水蒸汽，用以推動氣懸浮密封環(huán)徑向收縮。氣相源也可以通過氣缸 內(nèi)供給，利用發(fā)動機(jī)燃燒過程中形成的高壓向設(shè)在活塞上的活塞高壓儲氣腔或 設(shè)在氣缸上的氣缸高壓儲氣腔充氣，由于活塞高壓儲氣腔和氣缸高壓儲氣腔具 有一定的容積，所以具有能量儲存的作用。因此，可在吸氣沖程、排氣沖程等 發(fā)動機(jī)低壓過程中為氣懸浮密封環(huán)提供徑向壓縮氣相動力，逆止閥的設(shè)置將更 有利于該過程的實現(xiàn)。然而即使不設(shè)逆止閥，通過調(diào)整活塞高壓儲氣腔和氣缸 高壓儲氣腔的容積以及調(diào)整相應(yīng)通道的尺寸仍然可以實現(xiàn)該過程。該過程的實 質(zhì)是氣體振蕩過程，活塞泄壓腔設(shè)置的目的是為了在燃燒室處于高壓過程中(即 發(fā)動機(jī)壓縮沖程后期、爆炸和做功沖程前期)為密封環(huán)背部氣體提供被壓縮的 空間，而當(dāng)燃燒室處于低壓過程中(即發(fā)動機(jī)吸氣沖程、排氣沖程后期)將活 塞泄壓腔內(nèi)的空氣導(dǎo)入燃燒室，這樣反復(fù)循環(huán)振蕩，維持密封環(huán)與氣缸壁脫離 接觸，維持氣懸浮狀態(tài)。在設(shè)有懸浮氣氣缸通道的結(jié)構(gòu)中，氣懸浮密封環(huán)需要 上下兩端均設(shè)氣壓斥壁結(jié)構(gòu)。