專利名稱：懸浮活塞發(fā)動機(jī)的制作方法
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 50(TC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，因此需要發(fā)明一種新型發(fā)動機(jī)能夠使氣缸缸套和活塞在高溫下 正常工作。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型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(dāng)小的間隙，從而實現(xiàn)既密封又不磨損的目的。所謂準(zhǔn)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(jìn)一步提高密封性，又 可避免磨損?；钊魺釋咏Y(jié)構(gòu)設(shè)置的目的是為了減少熱量損失，同理，氣缸隔
5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(dāng)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(jìn)一步提高發(fā)動機(jī)的效率，減少傳 統(tǒng)氣缸蓋的熱量損失，本實用新型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(jī)，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動機(jī)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(jìn)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(jìn)氣道、排氣道連通，在 這種結(jié)構(gòu)中，如果將進(jìn)排氣流場組織好，或在進(jìn)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(jī)壓入氣缸內(nèi)，在這種結(jié)構(gòu)中，發(fā)動機(jī)火花塞和/或發(fā)動機(jī)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)，本實用新型還公開了一種磁懸 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(jī)的上述缺陷，本實用新型公開了一種懸浮活塞發(fā)動機(jī)。 本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的 一種懸浮活塞發(fā)動機(jī)，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)，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(nèi)或部分行程范圍內(nèi)與所述氣缸非接觸懸浮設(shè)置或準(zhǔn)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，或設(shè)為徑 向彈性滑動密封連接，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。
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)為活塞隔熱夾層和/或活塞隔熱層；禾n/或所述氣缸的氣缸內(nèi)側(cè)壁和氣缸外側(cè)壁同時或單獨設(shè)氣缸
隔熱結(jié)構(gòu)，所述氣缸隔熱結(jié)構(gòu)設(shè)為氣缸隔熱夾層和/或氣缸隔熱層；發(fā)動機(jī)火花 塞和/或發(fā)動機(jī)燃油噴射器設(shè)在燃燒室的外壁上，所述燃燒室的外壁設(shè)為氣缸側(cè) 壁、活塞頂或氣缸蓋，在所述發(fā)動機(jī)火花塞與所述燃燒室的外壁接觸處和/或所 述發(fā)動機(jī)燃油噴射器與所述燃燒室的外壁接觸處設(shè)局部冷卻通道。
在所述氣缸整體外側(cè)或部分外側(cè)設(shè)氣缸流體通道，所述氣缸流體通道設(shè)為 與冷卻系統(tǒng)連通或設(shè)為與控溫系統(tǒng)連通；和/或在所述活塞內(nèi)部設(shè)活塞流體通 道，所述活塞流體通道設(shè)為與所述冷卻系統(tǒng)連通或設(shè)為與所述控溫系統(tǒng)連通。
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，在所述氣缸 內(nèi)，所述活塞懸浮段非接觸懸浮設(shè)置或準(zhǔn)懸浮設(shè)置，所述活塞懸浮段與所述活 塞密封段設(shè)為固定連接、徑向滑動連接、定點萬向連接或非定點萬向連接。所 謂徑向滑動連接是指氣缸浮動段跟隨氣缸密封段上下運動但在徑向方向上不受 限定，可在徑向任何方向上發(fā)生微小位移，以補(bǔ)償因加工誤差或熱變形的影O向； 定點萬向連接是指活塞懸浮段按其與活塞密封段連接方向上斷面中心點可在各 個方向上與氣缸中心軸線產(chǎn)生偏角，非定向萬向連接是指活塞懸浮段不但可在 徑向發(fā)生滑動同時其軸線可以與氣缸中心軸線產(chǎn)生偏角。
在所述氣缸的氣缸側(cè)壁上設(shè)一個或多個氣(汽)懸浮孔或(和)在所述活 塞上設(shè)一個或多個所述氣(汽)懸浮孔，所述氣(汽)懸浮孔與高壓氣源或高 壓水蒸汽源連通，以實現(xiàn)所述活塞在所述氣缸中氣(汽)力非接觸懸浮設(shè)置； 或在所述活塞的全部或局部上設(shè)活塞電磁結(jié)構(gòu)或活塞永磁結(jié)構(gòu)，在所述氣缸側(cè) 壁上或所述氣缸側(cè)壁外設(shè)氣缸電磁結(jié)構(gòu)或氣缸永磁結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)所述活塞在所 述氣缸中磁力非接觸懸浮設(shè)置。所謂氣(汽)力非接觸懸浮設(shè)置是利用高壓氣 體或高壓水蒸汽的壓力從各個方向上向活塞或活塞懸浮段的側(cè)面施加氣體壓力 使其在氣缸內(nèi)得到非接觸懸浮設(shè)置；所謂磁力非接觸懸浮設(shè)置是利用永久磁場
或利用電磁場的磁力從各個方向上對活塞或活塞懸浮段的側(cè)面施加電磁作用 力，此電磁作用力應(yīng)設(shè)為電磁排斥力，使活塞或活塞懸浮段在氣缸內(nèi)得到非接 觸懸浮設(shè)置。
7所述活塞經(jīng)連桿對外輸出動力，或所述活塞動力段單獨直接對外輸出動力， 或在多缸懸浮活塞發(fā)動機(jī)中多個所述活塞動力段相互聯(lián)接后對外輸出動力。
在所述活塞上設(shè)活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)，所述活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)為內(nèi)置氣動 式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)或設(shè)為外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)，在設(shè)有所述外置機(jī) 械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，所述活塞受機(jī)械動力、流體動力或電磁動力 驅(qū)動按所述氣缸的中心軸線轉(zhuǎn)動，在設(shè)所述內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)中，所述活塞經(jīng)所述內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)受所述氣缸內(nèi)的氣壓作用 按所述氣缸的中心軸線轉(zhuǎn)動，以減少或消除熱變形的不均勻性。
兩個所述氣缸對置設(shè)置構(gòu)成對置氣缸，在每個所述氣缸中設(shè)置一個所述活 塞，此兩個所述活塞相互對置設(shè)置，兩個所述氣缸單獨或共同設(shè)為可按中心軸 線方向滑動的滑動式氣缸，所述滑動式氣缸作為所述對置氣缸的一個構(gòu)成段可 與所述對置氣缸的另一個構(gòu)成段相互密封對接或分離打開，在兩個所述氣缸對 置設(shè)置對頂接觸的分界面處設(shè)進(jìn)氣道和排氣道，所述進(jìn)氣道和所述排氣道構(gòu)成 連通式配氣道，所述連通式配氣道與所述滑動式氣缸滑動密封接觸，所述滑動 式氣缸受發(fā)動機(jī)配氣正時機(jī)構(gòu)控制向所述對置氣缸配氣。
所述活塞懸浮段設(shè)為由兩個以上活塞懸浮分段組成的分段式活塞懸浮段， 所述活塞懸浮分段間設(shè)為固定連接、徑向滑動連接、定點萬向連接或非定點萬 向連接?；钊麘腋》侄卧O(shè)置的目的是為了使活塞懸浮段內(nèi)產(chǎn)生一定軸向彎曲以 補(bǔ)償熱變形。
本實用新型有以下積極有益的效果-
1、 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小、成體低廉；
2、 本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)活塞和氣缸套在高溫狀態(tài)下能夠既密封又不 磨損，從而提高發(fā)動機(jī)效率。
3、 本實用新型所公開的發(fā)動機(jī)的氣缸、活塞以及其它燃燒室界面的工作溫 度可以達(dá)到相當(dāng)高的溫度，甚至在材料允許的情況下達(dá)到燃燒室火焰溫度，因 此可以大幅度提高發(fā)動機(jī)熱效率。

圖1為本實用新型一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為本實用新型活塞設(shè)有懸浮段、密封段和動力段的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本實用新型氣缸與活塞彈性密封連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本實用新型設(shè)有隔熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本實用新型設(shè)有隔熱夾層的結(jié)構(gòu)示意圖 圖6為本實用新型設(shè)有流體通道的結(jié)構(gòu)示意圖
圖7為本實用新型活塞密封段與活塞懸浮段徑向滑動密封連接的結(jié)構(gòu)示意
圖
圖8為本實用新型活塞密封段與活塞懸浮段定點萬向連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖9為本實用新型活塞密封段與活塞懸浮段非定點萬向連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖10為本實用新型在氣缸側(cè)壁上設(shè)有氣(汽)懸浮孔的結(jié)構(gòu)示意圖 圖11為本實用新型設(shè)有磁力非接觸懸浮設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖12為本實用新型經(jīng)連桿輸出動力的結(jié)構(gòu)示意圖 圖13為本實用新型多個動力輸出段相互連接輸出動力的結(jié)構(gòu)示意圖 圖14為本實用新型活塞上設(shè)內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖15為本實用新型多缸非對置直線連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖16為本實用新型活塞上設(shè)外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖17為本實用新型設(shè)有滑動式氣缸的結(jié)構(gòu)示意圖 圖18為本實用新型設(shè)有兩個以上活塞懸浮段的結(jié)構(gòu)示意圖 圖19為本實用新型在活塞上設(shè)有氣(汽)懸浮孔的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖編號
1.氣缸 2.活塞 121.氣缸的上止點 122.下止點 201.活塞懸浮段 202.活塞密封段 203.活塞動力段3.活塞隔熱結(jié)構(gòu)21.活塞內(nèi)頂壁
22. 活塞內(nèi)側(cè)壁31.活塞隔熱夾層32.活塞隔熱層 11.氣缸內(nèi)側(cè)壁 12.氣缸外側(cè)壁4.氣缸隔熱結(jié)構(gòu)41.氣缸隔熱夾層42.氣缸隔熱層 5.發(fā)動機(jī)火花塞6.發(fā)動機(jī)燃油噴射器7.燃燒室 1112.氣缸側(cè)壁
23. 活塞頂70.氣缸蓋100.氣缸流體通道8.冷卻系統(tǒng)
9.控溫系統(tǒng)200.活塞流體通道101.氣(汽)懸浮孔60.高壓氣源61.高壓水蒸汽源2001.活塞電磁結(jié)構(gòu) 2002.活塞永磁結(jié)構(gòu)
1001.氣缸電磁結(jié)構(gòu)1002.氣缸永磁結(jié)構(gòu) 13.連桿
2003.活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu) 2004.內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)
2005.外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu) 10.對置氣缸 2000.滑動式氣缸
14.進(jìn)氣道 15.排氣道 1415.連通式配氣道 2011.活塞懸浮分段
1000.發(fā)動機(jī)配氣正時機(jī)構(gòu)2012.分段式活塞懸浮段
具體實施方式
如圖1所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，包括氣缸1和活塞2，所述活塞2全部或部 分設(shè)置在所述氣缸1內(nèi)，所述活塞2在所述氣缸1的上止點121和下止點122 間的全部行程范圍內(nèi)或部分行程范圍內(nèi)與所述氣缸1非接觸懸浮設(shè)置或準(zhǔn)懸浮 設(shè)置。
如圖2和圖3所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，所述活塞2由活塞懸浮段201 、活塞 密封段202和活塞動力段203構(gòu)成，所述活塞懸浮段201與所述活塞密封段202 連接，所述活塞密封段202與所述活塞動力段203連接，所述活塞懸浮段201 的長度大于或等于所述上止點121和所述下止點122之間的距離，所述活塞2 經(jīng)其所述活塞密封段202與所述下止點122以外的所述氣缸1設(shè)為直接滑動密 封連接，或設(shè)為徑向彈性滑動密封連接，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。
如圖4和圖5所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，在所述活塞2的外表面設(shè)活塞隔熱 結(jié)構(gòu)3，和/或在所述活塞2的活塞內(nèi)頂壁21上和/或活塞內(nèi)側(cè)壁22上設(shè)所述活 塞隔熱結(jié)構(gòu)3，所述活塞隔熱結(jié)構(gòu)3設(shè)為活塞隔熱夾層31和/或活塞隔熱層32; 和/或所述氣缸1的氣缸內(nèi)側(cè)壁11和氣缸外側(cè)壁12同時或單獨設(shè)氣缸隔熱結(jié)構(gòu) 4，所述氣缸隔熱結(jié)構(gòu)4設(shè)為氣缸隔熱夾層41和/或氣缸隔熱層42;發(fā)動機(jī)火花 塞5和/或發(fā)動機(jī)燃油噴射器6設(shè)在燃燒室7的外壁上，所述燃燒室7的外壁設(shè) 為氣缸側(cè)壁1112、活塞頂23或氣缸蓋70，在所述發(fā)動機(jī)火花塞5與所述燃燒 室7的外壁接觸處和/或所述發(fā)動機(jī)燃油噴射器6與所述燃燒室7的外壁接觸處 設(shè)局部冷卻通道。如圖6所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，在所述氣缸1整體外側(cè)或部分外側(cè)設(shè)氣缸 流體通道100，所述氣缸流體通道100設(shè)為與冷卻系統(tǒng)8連通或設(shè)為與控溫系統(tǒng) 9連通；和/或在所述活塞2內(nèi)部設(shè)活塞流體通道200，所述活塞流體通道200
設(shè)為與所述冷卻系統(tǒng)8連通或設(shè)為與所述控溫系統(tǒng)9連通。
如圖7、圖8和圖9所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，所述活塞2由活塞懸浮段201 、 活塞密封段202和活塞動力段203構(gòu)成，所述活塞懸浮段201與所述活塞密封 段202連接，所述活塞密封段202與所述活塞動力段203連接，在所述氣缸1 內(nèi)，所述活塞懸浮段201非接觸懸浮設(shè)置或準(zhǔn)懸浮設(shè)置，所述活塞懸浮段201 與所述活塞密封段202設(shè)為固定連接、徑向滑動連接、定點萬向連接或非定點 萬向連接。
如圖10、圖11和圖19所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，在所述氣缸1的氣缸側(cè)壁 1112上設(shè)一個或多個氣(汽)懸浮孔101或(和)在所述活塞2上設(shè)一個或多 個所述氣(汽)懸浮孔101，所述氣(汽)懸浮孔101與高壓氣源60或高壓水 蒸汽源61連通，以實現(xiàn)所述活塞2在所述氣缸1中氣(汽)力非接觸懸浮設(shè)置； 或在所述活塞2的全部或局部上設(shè)活塞電磁結(jié)構(gòu)2001或活塞永磁結(jié)構(gòu)2002，在 所述氣缸側(cè)壁1112上或所述氣缸側(cè)壁1112外設(shè)氣缸電磁結(jié)構(gòu)1001或氣缸永磁 結(jié)構(gòu)1002，以實現(xiàn)所述活塞2在所述氣缸1中磁力非接觸懸浮設(shè)置。
如圖12、圖13和圖15所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，所述活塞2經(jīng)連桿13對外 輸出動力；或所述活塞動力段203單獨直接對外輸出動力，或在多缸懸浮活塞
發(fā)動機(jī)中多個所述活塞動力段203相互聯(lián)接后對外輸出動力。
如圖14和圖16所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，在所述活塞2上設(shè)活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動 結(jié)構(gòu)2003，所述活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)2003設(shè)為內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)2004 或設(shè)為外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)2005，在設(shè)有所述外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū) 動結(jié)構(gòu)2005的結(jié)構(gòu)中，所述活塞2受機(jī)械動力、流體動力或電磁動力驅(qū)動按所 述氣缸1的中心軸線轉(zhuǎn)動，在設(shè)所述內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)2004的結(jié)構(gòu) 中，所述活塞2經(jīng)所述內(nèi)置氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)2004受所述氣缸1內(nèi)的氣 壓作用按所述氣缸1的中心軸線轉(zhuǎn)動，以減少或消除熱變形的不均勻性。
如圖17所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，兩個所述氣缸1對置設(shè)置構(gòu)成對置氣缸10， 在每個所述氣缸1中設(shè)置一個所述活塞2，此兩個所述活塞2相互對置設(shè)置，兩 個所述氣缸1單獨或共同設(shè)為可按中心軸線方向滑動的滑動式氣缸2000，所述
ii滑動式氣缸2000作為所述對置氣缸10的一個構(gòu)成段可與所述對置氣缸10的另 一個構(gòu)成段相互密封對接或分離打開，在兩個所述氣缸1對置設(shè)置對頂接觸的 分界面處設(shè)進(jìn)氣道14和排氣道15，所述進(jìn)氣道14和所述排氣道15構(gòu)成連通式 配氣道1415，所述連通式配氣道1415與所述滑動式氣缸2000滑動密封接觸， 所述滑動式氣缸2000受發(fā)動機(jī)配氣正時機(jī)構(gòu)1000控制向所述對置氣缸10配氣。 如圖18所示的懸浮活塞發(fā)動機(jī)，所述活塞懸浮段201設(shè)為由兩個以上活塞 懸浮分段2011組成的分段式活塞懸浮段2012，所述活塞懸浮分段2011間設(shè)為 固定連接、徑向滑動連接、定點萬向連接或非定點萬向連接。
權(quán)利要求1、一種懸浮活塞發(fā)動機(jī)，包括氣缸(1)和活塞(2)，其特征在于所述活塞(2)全部或部分設(shè)置在所述氣缸(1)內(nèi)，所述活塞(2)在所述氣缸(1)的上止點(121)和下止點(122)間的全部行程范圍內(nèi)或部分行程范圍內(nèi)與所述氣缸(1)非接觸懸浮設(shè)置或準(zhǔn)懸浮設(shè)置。
2、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于所述活塞(2)由活 塞懸浮段(201)、活塞密封段(202)和活塞動力段(203)構(gòu)成，所述活塞懸 浮段(201)與所述活塞密封段(202)連接，所述活塞密封段(202)與所述活 塞動力段(203)連接，所述活塞懸浮段(201)的長度大于或等于所述上止點(121)和所述下止點(122)之間的距離，所述活塞(2)經(jīng)其所述活塞密封段 (202)與所述下止點(122)以外的所述氣缸(1)設(shè)為直接滑動密封連接，或 設(shè)為徑向彈性滑動密封連接，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。
3、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述活塞(2)的 外表面設(shè)活塞隔熱結(jié)構(gòu)(3)，和/或在所述活塞(2)的活塞內(nèi)頂壁(21)上和/或 活塞內(nèi)側(cè)壁(22)上設(shè)所述活塞隔熱結(jié)構(gòu)(3)，所述活塞隔熱結(jié)構(gòu)(3)設(shè)為活 塞隔熱夾層(31)和/或活塞隔熱層(32);和/或所述氣缸(1)的氣缸內(nèi)側(cè)壁(11)和氣缸外側(cè)壁(12)同時或單獨設(shè)氣缸隔熱結(jié)構(gòu)(4)，所述氣缸隔熱結(jié) 構(gòu)(4)設(shè)為氣缸隔熱夾層(41)和/或氣缸隔熱層(42);發(fā)動機(jī)火花塞(5) 和/或發(fā)動機(jī)燃油噴射器(6)設(shè)在燃燒室(7)的外壁上，所述燃燒室(7)的 外壁設(shè)為氣缸側(cè)壁(1112)、活塞頂(23)或氣缸蓋(70)，在所述發(fā)動機(jī)火花 塞(5)與所述燃燒室(7)的外壁接觸處和/或所述發(fā)動機(jī)燃油噴射器(6)與 所述燃燒室(7)的外壁接觸處設(shè)局部冷卻通道。
4、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述氣缸(1)整 體外側(cè)或部分外側(cè)設(shè)氣缸流體通道(100)，所述氣缸流體通道(100)設(shè)為與冷 卻系統(tǒng)(8)連通或設(shè)為與控溫系統(tǒng)(9)連通；和/或在所述活塞(2)內(nèi)部設(shè) 活塞流體通道(200)，所述活塞流體通道(200)設(shè)為與所述冷卻系統(tǒng)(8)連 通或設(shè)為與所述控溫系統(tǒng)(9)連通。
5、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于所述活塞(2)由活塞懸浮段(201)、活塞密封段(202)和活塞動力段(203)構(gòu)成，所述活塞懸 浮段(201)與所述活塞密封段(202)連接，所述活塞密封段(202)與所述活 塞動力段(203)連接，在所述氣缸(1)內(nèi)，所述活塞懸浮段(201)非接觸懸 浮設(shè)置或準(zhǔn)懸浮設(shè)置，所述活塞懸浮段(201)與所述活塞密封段(202)設(shè)為 固定連接、徑向滑動連接、定點萬向連接或非定點萬向連接。
6、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述氣缸(1)的 氣缸側(cè)壁(1112)上設(shè)一個或多個氣(汽)懸浮孔(101)或(和)在所述活塞(2)上設(shè)一個或多個所述氣(汽)懸浮孔(101)，所述氣(汽)懸浮孔(101) 與高壓氣源(60)或高壓水蒸汽源(61)連通，以實現(xiàn)所述活塞(2)在所述氣 缸(1)中氣(汽)力非接觸懸浮設(shè)置；或在所述活塞(2)的全部或局部上設(shè) 活塞電磁結(jié)構(gòu)(2001)或活塞永磁結(jié)構(gòu)(2002)，在所述氣缸側(cè)壁(1112)上或 所述氣缸側(cè)壁(1112)外設(shè)氣缸電磁結(jié)構(gòu)(1001)或氣缸永磁結(jié)構(gòu)(1002)，以 實現(xiàn)所述活塞(2)在所述氣缸(1)中磁力非接觸懸浮設(shè)置。
7、 如權(quán)利要求1或2所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于所述活塞(2) 經(jīng)連桿(13)對外輸出動力；或所述活塞動力段(203)單獨直接對外輸出動力， 或在多缸懸浮活塞發(fā)動機(jī)中多個所述活塞動力段(203)相互聯(lián)接后對外輸出動 力。
8、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于在所述活塞(2)上 設(shè)活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2003)，所述活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2003)設(shè)為內(nèi)置氣動式 活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2004)或設(shè)為外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2005)，在設(shè) 有所述外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2005)的結(jié)構(gòu)中，所述活塞(2)受機(jī)械動 力、流體動力或電磁動力驅(qū)動按所述氣缸(1)的中心軸線轉(zhuǎn)動，在設(shè)所述內(nèi)置 氣動式活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2004)的結(jié)構(gòu)中，所述活塞(2)經(jīng)所述內(nèi)置氣動式 活塞轉(zhuǎn)動驅(qū)動結(jié)構(gòu)(2004)受所述氣缸(1)內(nèi)的氣壓作用按所述氣缸(1)的 中心軸線轉(zhuǎn)動，以減少或消除熱變形的不均勻性。
9、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于兩個所述氣缸(1) 對置設(shè)置構(gòu)成對置氣缸(10)，在每個所述氣缸(1)中設(shè)置一個所述活塞(2)， 此兩個所述活塞(2)相互對置設(shè)置，兩個所述氣缸(1)單獨或共同設(shè)為可按中心軸線方向滑動的滑動式氣缸(2000)，所述滑動式氣缸(2000)作為所述對 置氣缸(10)的一個構(gòu)成段可與所述對置氣缸(10)的另一個構(gòu)成段相互密封 對接或分離打開，在兩個所述氣缸(1)對置設(shè)置對頂接觸的分界面處設(shè)進(jìn)氣道 (14)和排氣道(15)，所述進(jìn)氣道(14)和所述排氣道(15)構(gòu)成連通式配氣 道(1415)，所述連通式配氣道(1415)與所述滑動式氣缸(2000)滑動密封接 觸，所述滑動式氣缸(2000)受發(fā)動機(jī)配氣正吋機(jī)構(gòu)(1000)控制向所述對置 氣缸(10)配氣。
10、如權(quán)利要求2所述懸浮活塞發(fā)動機(jī)，其特征在于所述活塞懸浮段(201 ) 設(shè)為由兩個以上活塞懸浮分段(2011)組成的分段式活塞懸浮段(2012)，所述 活塞懸浮分段(2011)間設(shè)為固定連接、徑向滑動連接、定點萬向連接或非定 點萬向連接。
專利摘要本實用新型公開了一種懸浮活塞發(fā)動機(jī)，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)，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(nèi)或部分行程范圍內(nèi)與所述氣缸非接觸懸浮設(shè)置或準(zhǔn)懸浮設(shè)置。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機(jī)活塞和氣缸套在高溫狀態(tài)下能夠既密封又不磨損，從而提高發(fā)動機(jī)效率。
文檔編號F01P7/16GK201412220SQ200920157318
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者靳北彪 申請人:靳北彪