專利名稱：懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
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(lái)，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(guò)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 50(TC之間)。在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)中這個(gè)溫度無(wú)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(wèn)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(guò)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。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(dòng)機(jī)的效率。這一問(wèn)題如果得到解決，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率幾乎 可以成倍提高，解決這一問(wèn)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(dòng)機(jī)中為氣缸、活塞和氣缸蓋)的耐熱性大幅度提高。為了實(shí)現(xiàn) 這一目的，必須解決發(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(wèn)題，因此需要發(fā)明一種新型發(fā)動(dòng)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(dāng)小的間隙，從而實(shí)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。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)
5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(guò)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(dòng)機(jī)的效率，減少傳統(tǒng) 氣缸蓋的熱量損失，本發(fā)明中的一個(gè)實(shí)施例公開(kāi)了一種懸浮活塞對(duì)置設(shè)置滑動(dòng) 缸配氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這種結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)中沒(méi)有氣缸蓋，兩個(gè)缸套端部對(duì)置設(shè)置，在 兩個(gè)氣缸對(duì)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(guò)氣缸滑動(dòng)實(shí) 現(xiàn)的。在排氣沖程開(kāi)始時(shí)， 一個(gè)或兩個(gè)氣缸同吋開(kāi)始滑動(dòng)，在端部與另一個(gè)氣 缸脫離，從而將兩個(gè)氣缸同時(shí)打開(kāi)，并同吋與進(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(chǎng)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(dòng)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(dòng)機(jī)火花塞和/或發(fā)動(dòng)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)，本發(fā)明還公開(kāi)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(yùn)動(dòng)而不與氣缸側(cè)壁接觸。
為了克服傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的上述缺陷，本發(fā)明公開(kāi)了一種懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。本 發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種懸浮活塞發(fā)動(dòng)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(diǎn)和下止點(diǎn)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(dòng)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(dòng)力段連接，所述活塞懸 浮段的長(zhǎng)度大于或等于所述上止點(diǎn)和所述下止點(diǎn)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(diǎn)以外的所述氣缸設(shè)為直接滑動(dòng)密封連接，或設(shè)為徑 向彈性滑動(dòng)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tV或所述氣缸的氣缸內(nèi)側(cè)壁和氣缸外側(cè)壁同吋或單獨(dú)設(shè)氣缸
6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(dòng)機(jī)火花 塞和/或發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)火花塞與所述燃燒室的外壁接觸處和/或所 述發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)連接、定點(diǎn)萬(wàn)向連接或非定點(diǎn)萬(wàn)向連接。所 謂徑向滑動(dòng)連接是指氣缸浮動(dòng)段跟隨氣缸密封段上下運(yùn)動(dòng)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響； 定點(diǎn)萬(wàn)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(diǎn)可在各 個(gè)方向上與氣缸中心軸線產(chǎn)生偏角，非定向萬(wàn)向連接是指活塞懸浮段不但可在 徑向發(fā)生滑動(dòng)同時(shí)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(gè)或多個(gè)氣(汽)懸浮孔或(和)在所述活 塞上設(shè)一個(gè)或多個(gè)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(shí)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(shí)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(gè)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(chǎng) 或利用電磁場(chǎng)的磁力從各個(gè)方向上對(duì)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。
所述活塞經(jīng)連桿對(duì)外輸出動(dòng)力，或所述活塞動(dòng)力段單獨(dú)直接對(duì)外輸出動(dòng)力，
7或在多缸懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中多個(gè)所述活塞動(dòng)力段相互聯(lián)接后對(duì)外輸出動(dòng)力。
在所述活塞上設(shè)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，所述活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)為內(nèi)置氣動(dòng) 式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)或設(shè)為外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，在設(shè)有所述外置機(jī) 械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)中，所述活塞受機(jī)械動(dòng)力、流體動(dòng)力或電磁動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)按所述氣缸的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在設(shè)所述內(nèi)置氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié) 構(gòu)中，所述活塞經(jīng)所述內(nèi)置氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，以減少或消除熱變形的不均勻性。
兩個(gè)所述氣缸對(duì)置設(shè)置構(gòu)成對(duì)置氣缸，在每個(gè)所述氣缸中設(shè)置一個(gè)所述活 塞，此兩個(gè)所述活塞相互對(duì)置設(shè)置，兩個(gè)所述氣缸單獨(dú)或共同設(shè)為可按中心軸 線方向滑動(dòng)的滑動(dòng)式氣缸，所述滑動(dòng)式氣缸作為所述對(duì)置氣缸的一個(gè)構(gòu)成段可 與所述對(duì)置氣缸的另一個(gè)構(gòu)成段相互密封對(duì)接或分離打開(kāi)，在兩個(gè)所述氣缸對(duì) 置設(shè)置對(duì)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(dòng)式氣缸滑動(dòng)密封接觸，所述滑動(dòng) 式氣缸受發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正吋機(jī)構(gòu)控制向所述對(duì)置氣缸配氣。
所述活塞懸浮段設(shè)為由兩個(gè)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(dòng)連接、定點(diǎn)萬(wàn)向連接或非定點(diǎn)萬(wàn) 向連接。活塞懸浮分段設(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。
本發(fā)明有以下積極有益的效果
1、 本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成體低廉；
2、 本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)效率。
3、 本發(fā)明所公開(kāi)的發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)熱效率。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明活塞設(shè)有懸浮段、密封段和動(dòng)力段的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3為本發(fā)明氣缸與活塞彈性密封連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本發(fā)明設(shè)有隔熱結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖5為本發(fā)明設(shè)有隔熱夾層的結(jié)構(gòu)示意圖 圖6為本發(fā)明設(shè)有流體通道的結(jié)構(gòu)示意圖
圖7為本發(fā)明活塞密封段與活塞懸浮段徑向滑動(dòng)密封連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖8為本發(fā)明活塞密封段與活塞懸浮段定點(diǎn)萬(wàn)向連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖9為本發(fā)明活塞密封段與活塞懸浮段非定點(diǎn)萬(wàn)向連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖10為本發(fā)明在氣缸側(cè)壁上設(shè)有氣(汽)懸浮孔的結(jié)構(gòu)示意圖 圖11為本發(fā)明設(shè)有磁力非接觸懸浮設(shè)置的結(jié)構(gòu)示意圖 圖12為本發(fā)明經(jīng)連桿輸出動(dòng)力的結(jié)構(gòu)示意圖 圖13為本發(fā)明多個(gè)動(dòng)力輸出段相互連接輸出動(dòng)力的結(jié)構(gòu)示意圖 圖14為本發(fā)明活塞上設(shè)內(nèi)置氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖15為本發(fā)明多缸非對(duì)置直線連接的結(jié)構(gòu)示意圖 圖16為本發(fā)明活塞上設(shè)外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖17為本發(fā)明設(shè)有滑動(dòng)式氣缸的結(jié)構(gòu)示意圖 圖18為本發(fā)明設(shè)有兩個(gè)以上活塞懸浮段的結(jié)構(gòu)示意圖 圖19為本發(fā)明在活塞上設(shè)有氣(汽)懸浮孔的結(jié)構(gòu)示意圖 附圖編號(hào)
1.氣缸 2.活塞 121.氣缸的上止點(diǎn) 122.下止點(diǎn) 201.活塞懸浮段 202.活塞密封段 203.活塞動(dòng)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(dòng)機(jī)火花塞6.發(fā)動(dòng)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
92003.活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu) 2004.內(nèi)置氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)
2005.外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu) 10.對(duì)置氣缸 2000.滑動(dòng)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(dòng)機(jī)配氣正吋機(jī)構(gòu)2012.分段式活塞懸浮段
具體實(shí)施例方式
如圖1所示的懸浮活塞發(fā)動(dòng)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(diǎn)121和下止點(diǎn)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(dòng)機(jī)，所述活塞2由活塞懸浮段201 、活塞 密封段202和活塞動(dòng)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(dòng)力段203連接，所述活塞懸浮段201 的長(zhǎng)度大于或等于所述上止點(diǎn)121和所述下止點(diǎn)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(diǎn)122以外的所述氣缸1設(shè)為直接滑動(dòng)密 封連接，或設(shè)為徑向彈性滑動(dòng)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(dòng)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(shí)或單獨(dú)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(dòng)機(jī)火花 塞5和/或發(fā)動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)，所述活塞2由活塞懸浮段201 、 活塞密封段202和活塞動(dòng)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(dòng)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(dòng)連接、定點(diǎn)萬(wàn)向連接或非定點(diǎn) 萬(wàn)向連接。
如圖10、圖11和圖19所示的懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，在所述氣缸1的氣缸側(cè)壁 1112上設(shè)一個(gè)或多個(gè)氣(汽)懸浮孔101或(和)在所述活塞2上設(shè)一個(gè)或多 個(gè)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(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)，所述活塞2經(jīng)連桿13對(duì)外 輸出動(dòng)力；或所述活塞動(dòng)力段203單獨(dú)直接對(duì)外輸出動(dòng)力，或在多缸懸浮活塞
發(fā)動(dòng)機(jī)中多個(gè)所述活塞動(dòng)力段203相互聯(lián)接后對(duì)外輸出動(dòng)力。
如圖14和圖16所示的懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，在所述活塞2上設(shè)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 結(jié)構(gòu)2003，所述活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)2003設(shè)為內(nèi)置氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)2004 或設(shè)為外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)2005，在設(shè)有所述外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū) 動(dòng)結(jié)構(gòu)2005的結(jié)構(gòu)中，所述活塞2受機(jī)械動(dòng)力、流體動(dòng)力或電磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)按所 述氣缸1的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在設(shè)所述內(nèi)置氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，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(dòng)機(jī)，兩個(gè)所述氣缸1對(duì)置設(shè)置構(gòu)成對(duì)置氣缸10， 在每個(gè)所述氣缸1中設(shè)置一個(gè)所述活塞2，此兩個(gè)所述活塞2相互對(duì)置設(shè)置，兩 個(gè)所述氣缸1單獨(dú)或共同設(shè)為可按中心軸線方向滑動(dòng)的滑動(dòng)式氣缸2000，所述 滑動(dòng)式氣缸2000作為所述對(duì)置氣缸10的一個(gè)構(gòu)成段可與所述對(duì)置氣缸10的另 一個(gè)構(gòu)成段相互密封對(duì)接或分離打開(kāi)，在兩個(gè)所述氣缸1對(duì)置設(shè)置對(duì)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(dòng)式氣缸2000滑動(dòng)密封接觸， 所述滑動(dòng)式氣缸2000受發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)1000控制向所述對(duì)置氣缸10配氣。 如圖18所示的懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，所述活塞懸浮段201設(shè)為由兩個(gè)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(dòng)連接、定點(diǎn)萬(wàn)向連接或非定點(diǎn)萬(wàn)向連接。
權(quán)利要求
1、一種懸浮活塞發(fā)動(dòng)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(diǎn)(121)和下止點(diǎn)(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(dòng)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(dòng)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(dòng)力段(203)連接，所述活塞懸浮段(201)的長(zhǎng)度大于或等于所述上止點(diǎn)(121)和所述下止點(diǎn)(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(diǎn)(122)以外的所述氣缸(1)設(shè)為直接滑動(dòng)密封連接，或 設(shè)為徑向彈性滑動(dòng)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(dòng)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(shí)或單獨(dú)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(dòng)機(jī)火花塞(5) 和/或發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)火花 塞(5)與所述燃燒室O)的外壁接觸處和/或所述發(fā)動(dòng)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(dòng)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；禾a/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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)連接、定點(diǎn)萬(wàn)向連接或非定點(diǎn)萬(wàn)向連接。
6、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動(dòng)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(gè)或多個(gè)氣(汽)懸浮孔(101)或(和)在所述活塞(2)上設(shè)一個(gè)或多個(gè)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(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)，其特征在于所述活塞(2) 經(jīng)連桿(13)對(duì)外輸出動(dòng)力；或所述活塞動(dòng)力段(203)單獨(dú)直接對(duì)外輸出動(dòng)力， 或在多缸懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中多個(gè)所述活塞動(dòng)力段(203)相互聯(lián)接后對(duì)外輸出動(dòng) 力。
8、 如權(quán)利要求1所述懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于在所述活塞(2)上 設(shè)活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(2003)，所述活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(2003)設(shè)為內(nèi)置氣動(dòng)式 活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(2004)或設(shè)為外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(2005)，在設(shè) 有所述外置機(jī)械式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)(2005)的結(jié)構(gòu)中，所述活塞(2)受機(jī)械動(dòng) 力、流體動(dòng)力或電磁動(dòng)力驅(qū)動(dòng)按所述氣缸(1)的中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，在設(shè)所述內(nèi)置 氣動(dòng)式活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)式 活塞轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)，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(dòng)機(jī)，其特征在于兩個(gè)所述氣缸(1) 對(duì)置設(shè)置構(gòu)成對(duì)置氣缸(10)，在每個(gè)所述氣缸(1)中設(shè)置一個(gè)所述活塞(2)， 此兩個(gè)所述活塞(2)相互對(duì)置設(shè)置，兩個(gè)所述氣缸(1)單獨(dú)或共同設(shè)為可按中心軸線方向滑動(dòng)的滑動(dòng)式氣缸(2000)，所述滑動(dòng)式氣缸(2000)作為所述對(duì) 置氣缸(10)的一個(gè)構(gòu)成段可與所述對(duì)置氣缸(10)的另一個(gè)構(gòu)成段相互密封 對(duì)接或分離打開(kāi)，在兩個(gè)所述氣缸(1)對(duì)置設(shè)置對(duì)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(dòng)式氣缸(2000)滑動(dòng)密封接 觸，所述滑動(dòng)式氣缸(2000)受發(fā)動(dòng)機(jī)配氣正時(shí)機(jī)構(gòu)(1000)控制向所述對(duì)置 氣缸(10)配氣。
10、如權(quán)利要求2所述懸浮活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于所述活塞懸浮段(201 ) 設(shè)為由兩個(gè)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(dòng)連接、定點(diǎn)萬(wàn)向連接或非定 點(diǎn)萬(wàn)向連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種懸浮活塞發(fā)動(dòng)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(diǎn)和下止點(diǎn)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。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)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(dòng)機(jī)效率。
文檔編號(hào)F01P7/16GK101566097SQ200910143760
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:靳北彪