[發(fā)明專利]氣體占位懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010230678.0
• 申請(qǐng)日: 2010-07-20
• 公開（公告）號(hào): CN101915159A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 靳北彪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 靳北彪
• 主分類號(hào): F02B75/00
• 分類號(hào): F02B75/00;F02F1/00;F02F3/10;F01L1/34;F02F11/00;F02F1/16
• 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(dòng)機(jī)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自從發(fā)動(dòng)機(jī)誕生以來，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的高效密封一直是發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)活塞與氣缸套之間通過機(jī)油潤(rùn)滑活塞環(huán)的設(shè)置，使活塞與氣缸套之間滑動(dòng)密封，這種結(jié)構(gòu)確實(shí)大幅度提高了發(fā)動(dòng)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(dòng)摩擦，對(duì)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(dòng)機(jī)的密封性、密封的持續(xù)性以及發(fā)動(dòng)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(rùn)滑，這樣就決定了發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)在400～500℃之間)。在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)中這個(gè)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(duì)發(fā)動(dòng)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(jià)值不大的低品質(zhì)余熱。為此，本申請(qǐng)人申請(qǐng)了“懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)”(申請(qǐng)?zhí)枮椋?00910143760.7和200920157318.5)，解決了發(fā)動(dòng)機(jī)活塞和氣缸套間的在高溫狀態(tài)能夠既密封又不會(huì)嚴(yán)重磨損的問題。但是，為了防止新鮮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的外表面和氣缸內(nèi)表面形成的空隙而在高溫高壓下產(chǎn)生過多的氮氧化物的問題，需要發(fā)明一種新型的發(fā)動(dòng)機(jī)來解決這一難題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的上述缺陷，本發(fā)明公開了一種氣體占位懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種氣體占位懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，包括氣缸和活塞，在與所述活塞的活塞上止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述氣缸上的上止點(diǎn)和與所述活塞的活塞下止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述氣缸上的下止點(diǎn)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，在與所述活塞的活塞上止點(diǎn)對(duì)應(yīng)的所述氣缸上的上止點(diǎn)以下的所述氣缸的氣缸側(cè)壁上和/或在所述活塞的活塞懸浮段側(cè)壁上設(shè)有缸體氣體通道；

所述缸體氣體通道與有壓氣體源連通；或設(shè)置氣體振蕩儲(chǔ)氣囊，所述缸體氣體通道與所述氣體振蕩儲(chǔ)氣囊連通。

當(dāng)所述缸體氣體通道設(shè)置在所述氣缸側(cè)壁上時(shí)，所述缸體氣體通道設(shè)置在所述上止點(diǎn)和所述下止點(diǎn)之間，并且所述缸體氣體通道靠近所述下止點(diǎn)設(shè)置。

當(dāng)所述缸體氣體通道設(shè)置在所述活塞懸浮段側(cè)壁上時(shí)，所述氣體振蕩儲(chǔ)氣囊設(shè)置在所述活塞的內(nèi)部。

在所述缸體氣體通道與所述有壓氣體源之間或者在所述缸體氣體通道與所述氣體振蕩儲(chǔ)氣囊之間設(shè)有正時(shí)控制裝置。

在所述活塞的外表面設(shè)活塞隔熱結(jié)構(gòu)，和/或在所述活塞的活塞內(nèi)頂壁上和/或活塞內(nèi)側(cè)壁上設(shè)所述活塞隔熱結(jié)構(gòu)，所述活塞隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)為活塞隔熱夾層或活塞隔熱層或所述活塞隔熱夾層和所述活塞隔熱層的組合；和/或所述氣缸的氣缸內(nèi)側(cè)壁和氣缸外側(cè)壁同時(shí)或單獨(dú)設(shè)氣缸隔熱結(jié)構(gòu)，所述氣缸隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)為氣缸隔熱夾層或氣缸隔熱層或所述氣缸隔熱夾層和所述氣缸隔熱層的組合。

當(dāng)所述缸體氣體通道為多個(gè)時(shí)，在所述缸體氣體通道的外側(cè)設(shè)有連通氣體通道結(jié)構(gòu)體，每個(gè)所述缸體氣體通道與所述連通氣體通道結(jié)構(gòu)體連通，所述連通氣體通道結(jié)構(gòu)體經(jīng)正時(shí)控制裝置與所述有壓氣體源連通。

所述正時(shí)控制裝置設(shè)為電磁閥式正時(shí)控制裝置；或所述正時(shí)控制裝置設(shè)為由正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體和正時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成的機(jī)械式正時(shí)控制裝置，所述正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體設(shè)置在所述氣缸的外側(cè)，并與所述氣缸的外側(cè)壁密封轉(zhuǎn)動(dòng)接觸，所述正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體上設(shè)有結(jié)構(gòu)體氣體通道和正時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)體氣體通道經(jīng)所述正時(shí)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)受所述正時(shí)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制與所述缸體氣體通道連通和斷開，在所述正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體的外側(cè)壁處設(shè)有密封氣體通道，所述密封氣體通道與所述正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體密封轉(zhuǎn)動(dòng)接觸，所述密封氣體通道與所述有壓氣體源連通。

所述正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體與所述氣缸的外側(cè)壁密封滑動(dòng)接觸，所述密封氣體通道與所述正時(shí)切換結(jié)構(gòu)體密封轉(zhuǎn)動(dòng)接觸。

所述活塞和所述氣缸在下止點(diǎn)以外的部分密封滑動(dòng)接觸。

在所述氣缸的下部設(shè)有冷卻水套。

本發(fā)明所謂的非接觸懸浮設(shè)置是指氣缸與活塞之間既不發(fā)生接觸又維持相當(dāng)小的間隙，從而實(shí)現(xiàn)既密封又不磨損的目的。本發(fā)明中所謂的有壓氣源可以是有壓氮?dú)庠础⒂袎核魵庠椿虬l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的有壓廢氣源。本發(fā)明所謂的氣體振蕩儲(chǔ)氣囊是指具有振蕩功能的腔體容器，可以是圓形、矩形等。