[发明专利]液体占位悬浮活塞发动机

说明书

技术领域

本发明涉及热能与动力领域，尤其是一种悬浮活塞发动机。

背景技术

自从发动机诞生以来，发动机燃烧室的高效密封一直是发动机的研发者和制造商所追求的重中之重，现代发动机活塞与气缸套之间通过机油润滑活塞环的设置，使活塞与气缸套之间滑动密封，这种结构确实大幅度提高了发动机的密封性，但是由于气缸套和活塞以及活塞环之间存在滑动摩擦，对于活塞、活塞环尤其是气缸套的材料要求具有相当高的耐磨性能，为了维持发动机的密封性、密封的持续性以及发动机寿命就必须采用高耐磨材料制成的气缸套，并采用机油进行润滑，这样就决定了发动机气缸套和活塞的工作温度必须保持在较低水平（现代发动机在400～500℃之间）。在传统发动机的结构中这个温度无法再提高，否则就可能出现机油变质、气缸套熔化、活塞热损等问题。然而，为了维持活塞和气缸套之间这一较低温度，就要对发动机进行强制冷却以致燃料30%左右的能量将通过缸套、活塞和缸盖流出，形成利用价值不大的低品质余热。为此，本申请人申请了“悬浮活塞发动机”（申请号为：200910143760.7和200920157318.5），解决了发动机活塞和气缸套间的在高温状态能够既密封又不会严重磨损的问题。但是，为了防止新鲜空气进入发动机活塞的外表面和气缸内表面形成的空隙而在高温高压下产生过多的氮氧化物的问题，需要发明一种新型的发动机来解决这一难题。

发明内容

为了克服传统发动机的上述缺陷，本发明公开了一种液体占位悬浮活塞发动机。

本发明提出的技术方案如下：

一种液体占位悬浮活塞发动机，包括气缸和活塞，在与所述活塞的活塞上止点对应的所述气缸上的上止点和与所述活塞的活塞下止点对应的所述气缸上的下止点之间的全部行程范围内或部分行程范围内所述活塞与所述气缸非接触悬浮设置，在与所述活塞的活塞上止点对应的所述气缸上的上止点以下的所述活塞的悬浮段所对应的气缸侧壁上和/或在所述活塞的活塞悬浮段侧壁上设有液体通道，所述液体通道经高压液体泵与液体源连通。

所述液体通道设置在所述气缸侧壁上的所述上止点和所述下止点之间，并且所述液体通道靠近所述下止点设置。

所述液体源经所述液体占位悬浮活塞发动机的冷却系统与所述高压液体泵连通。

所述高压液体泵经所述液体占位悬浮活塞发动机的冷却系统与所述液体通道连通。

在所述液体通道与所述液体源之间设正时控制装置。

所述液体通道为多个，在所述液体通道的外侧设有连通液体通道结构体，每个所述液体通道与所述连通液体通道结构体连通，所述连通液体通道结构体经所述正时控制装置与所述液体源连通。

所述正时控制装置设为电磁阀式正时控制装置。

所述正时控制装置设为由正时切换结构体和正时驱动机构构成的机械式正时控制装置，所述正时切换结构体设置在所述气缸的外侧，并与所述气缸的外侧壁密封转动接触，所述正时切换结构体上设有结构体液体通道和正时驱动结构，所述正时驱动结构受所述正时驱动机构控制实现所述结构体液体通道与所述液体通道之间的连通和断开，在所述正时切换结构体的外侧壁处设有密封液体通道，所述密封液体通道与所述正时切换结构体密封转动接触，所述密封液体通道与所述液体源连通。

所述正时切换结构体与所述气缸的外侧壁密封滑动接触，所述密封液体通道与所述正时切换结构体密封转动接触。

在所述活塞的外表面设活塞隔热结构，和/或在所述活塞的活塞内顶壁上和/或活塞内侧壁上设所述活塞隔热结构，所述活塞隔热结构设为活塞隔热夹层或活塞隔热层或所述活塞隔热夹层和所述活塞隔热层的组合。

本发明中，可以在所有所述气缸的气缸内侧壁和气缸外侧壁同时或单独设气缸隔热结构，所有所述气缸隔热结构均可设为气缸隔热夹层或气缸隔热层或所述气缸隔热夹层和所述气缸隔热层的组合。

本发明中，所有所述活塞和所述气缸在所述下止点以下的部分均可密封滑动接触。

本发明中，所有所述液体源中的液体选自水、酒精、气体液化物中的一种或几种。

本发明中，所谓的“非接触悬浮设置”是指所述气缸与所述活塞之间既不发生接触又维持相当小的间隙，从而实现既密封又不磨损的目的。