[發明專利]氣體占位懸浮活塞發動機

有效

• 申請號: 201010230678.0
• 申請日: 2010-07-20
• 公開（公告）號: CN101915159A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 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;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。為此，本申請人申請了“懸浮活塞發動機”(申請號為：200910143760.7和200920157318.5)，解決了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。但是，為了防止新鮮空氣進入發動機活塞的外表面和氣缸內表面形成的空隙而在高溫高壓下產生過多的氮氧化物的問題，需要發明一種新型的發動機來解決這一難題。

發明內容

為了克服傳統發動機的上述缺陷，本發明公開了一種氣體占位懸浮活塞發動機。本發明的目的是這樣實現的：

一種氣體占位懸浮活塞發動機，包括氣缸和活塞，在與所述活塞的活塞上止點對應的所述氣缸上的上止點和與所述活塞的活塞下止點對應的所述氣缸上的下止點之間的全部行程范圍內或部分行程范圍內所述活塞與所述氣缸非接觸懸浮設置，在與所述活塞的活塞上止點對應的所述氣缸上的上止點以下的所述氣缸的氣缸側壁上和/或在所述活塞的活塞懸浮段側壁上設有缸體氣體通道；

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

當所述缸體氣體通道設置在所述氣缸側壁上時，所述缸體氣體通道設置在所述上止點和所述下止點之間，并且所述缸體氣體通道靠近所述下止點設置。

當所述缸體氣體通道設置在所述活塞懸浮段側壁上時，所述氣體振蕩儲氣囊設置在所述活塞的內部。

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氣囊之間設有正時控制裝置。

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。

當所述缸體氣體通道為多個時，在所述缸體氣體通道的外側設有連通氣體通道結構體，每個所述缸體氣體通道與所述連通氣體通道結構體連通，所述連通氣體通道結構體經正時控制裝置與所述有壓氣體源連通。

所述正時控制裝置設為電磁閥式正時控制裝置；或所述正時控制裝置設為由正時切換結構體和正時驅動機構構成的機械式正時控制裝置，所述正時切換結構體設置在所述氣缸的外側，并與所述氣缸的外側壁密封轉動接觸，所述正時切換結構體上設有結構體氣體通道和正時驅動結構，所述結構體氣體通道經所述正時驅動結構受所述正時驅動機構控制與所述缸體氣體通道連通和斷開，在所述正時切換結構體的外側壁處設有密封氣體通道，所述密封氣體通道與所述正時切換結構體密封轉動接觸，所述密封氣體通道與所述有壓氣體源連通。

所述正時切換結構體與所述氣缸的外側壁密封滑動接觸，所述密封氣體通道與所述正時切換結構體密封轉動接觸。

所述活塞和所述氣缸在下止點以外的部分密封滑動接觸。

在所述氣缸的下部設有冷卻水套。

本發明所謂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。本發明中所謂的有壓氣源可以是有壓氮氣源、有壓水蒸氣源或發動機產生的有壓廢氣源。本發明所謂的氣體振蕩儲氣囊是指具有振蕩功能的腔體容器，可以是圓形、矩形等。