[发明专利]在内燃机中使用的改进的活塞头

说明书

相关申请的交叉引用

本发明要求2010年10月12日提交的名称为“用于内燃机的活塞头的设计”的未决的美国专利申请系列号12/902,381的权益。上述申请的全文通过参考在次被并入。

技术领域

本发明涉及在蒸气机或内燃机（包括旋转式发动机）中使用的活塞组件的设计和结构。

背景技术

这部分中的说明只提供涉及本发明的背景信息且不会构成现有技术。在传统的内燃机中，界定燃烧室的壁是圆柱形的且在一端用汽缸盖封闭。活塞被可运动地引导经过另一端、进入汽缸内。内燃机具有四个基本步骤：（1）进气；（2）压缩；（3）燃烧和膨胀；和（4）排气。在进气步骤中，可燃混合物被注入燃烧室内。借助进入汽缸的活塞的压缩该混合物处于压力作用下。然后该混合物被点燃并燃烧。热的燃烧产物最终膨胀；使活塞沿相反方向运动并将能量传递至被联接或连接到活塞的机械构件，例如曲轴。冷却的燃烧产物最后被排出并且燃烧循环再次开始。这些传统的内燃机通常具有以下缺点：效率低、尺寸大、重量大、和需要使用且连续地补充外部的液体润滑剂。

最近几年旋转式内燃机组件的引入提供了有关发动机效率提高和发动机尺寸减小的改进。但是，为了提供涉及发动机重量减小和减小对外部润滑剂的需求的改进，新型材料的发展和使用是有益的。对先进的发动机构件和新型材料的设计的持续提升是内燃机领域中一直所期望的。

发明内容

本发明提供了在蒸汽机或内燃机中使用的活塞组件，该活塞组件改进了发动机效率、减小了重量、尺寸和在发动机中使用的外部润滑剂的量、减小了内燃机的燃烧室的来自这些润滑剂的污染、并简化了制造这种活塞组件的能力。该活塞组件可在任何类型的发动机中使用，发动机包括但不限于传统的往复式发动机、旋转式发动机、星形发动机等。因而，所涉及的如在此被说明的特定类型的发动机将不解释为对本发明的范围的限制。

在本发明的一个形式中，在内燃机中使用的活塞组件被提供为包括活塞主体，该活塞主体具有：具有近端和远端的延伸的活塞架、布置在所述延伸的活塞架的远端处的活塞面、内腔、布置在所述延伸的活塞架的近端处的活塞销支撑件。两个挡油密封件围绕所述延伸的活塞架、在远端附近同心地设置，每个挡油密封件具有内凹槽且由聚合物材料形成。两个压缩夹布置在两个挡油密封件的内凹槽内。活塞主体由工程复合材料形成，且压缩夹适于帮助挡油密封件与内燃机的汽缸中的腔的内壁形成接触。

根据本发明的另一形式，内燃机提供成包括多个活塞头元件。每个活塞组件包括活塞主体，活塞主体具有：具有近端和远端的延伸的活塞架、布置在所述延伸的活塞架的远端处的活塞面、内腔、布置在所述延伸的活塞架的近端处的活塞销支撑件。两个挡油密封件围绕所述延伸的活塞架、在远端附近同心地设置，每个挡油密封件具有内凹槽且由聚合物材料形成。两个压缩夹布置在两个挡油密封件的内凹槽内。活塞主体由工程复合材料形成，且压缩夹适于帮助挡油密封件与内燃机的汽缸中的腔的内壁形成接触。

根据本发明的再一方面提供了与内燃机的活塞一起使用的挡油组件。挡油组件包括：挡油密封件，其具有内凹槽且由聚合物材料形成，和压缩夹，其布置在挡油密封件的内凹槽内。压缩夹适于帮助挡油密封件与内燃机的汽缸中的腔的内壁形成接触。

根据在此提供的说明，其他区域的应用将变得明显。应该理解，说明书和特定的实例只用于说明目的且不用于对本发明的范围进行限制。

附图说明

这里描述的附图只用于图示的目的且绝不打算对本发明的范围进行限制。应该理解，遍及说明书和附图，相应的附图标记表示相同或相应的部分和特征部分。

图1A是突出使用了根据本发明的教导而构造的活塞组件的示例性旋转式内燃机的透视图；

图1B是突出使用了根据本发明的教导而构造的另一形式的活塞组件的示例性往复式V型内燃机的剖视图；

图2A是在图1B的往复式内燃机中使用的且根据本发明的教导构造的活塞组件的透视侧视图；

图2B是根据本发明的教导的图2A的活塞组件的侧视图；

图2C是根据本发明的教导的图2A的活塞组件的底视图；

图2D是根据本发明的教导的图2A的活塞组件的顶视图；

图3是与根据本发明的教导的活塞组件协作使用的挡油密封件的透视图；

图4是与根据本发明的教导的图3的挡油密封件协作使用的压缩夹的透视图；

图5A是在图1A的旋转式发动机中使用的且根据本发明的教导而构造的活塞组件的透视图；