一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的制作方法

1.本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，是活塞发动机技术领域的发明。
2.涉及在活塞发动机技术用途中，的组合发明和技术要素变化发明，也是克服了技术偏见，采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段。从而解决了技术问题的发明。


背景技术：

3.背景技术之1：
4.世界科技前沿的车辆、船舶、航空的活塞发动机技术领域，尤其是活塞发动机气缸体与气缸套的技术领域中，发动机气缸体与气缸套都是由铝合金材料或者铸铁材料制成。
5.铝合金材料或者铸铁材料的活塞发动机技术的性能缺陷在于：
6.1.铝合金材料或者铸铁材料350-450℃时的热膨胀率在10(
×
10-6/℃)以上，当高于350-450℃时，受热膨胀会成倍上升，更不能长期承受450-800℃高温，否则会使气缸套产生大的变形，而压迫每分钟承受上千次运动的活塞，使精密的发动机损坏的技术难题。
7.2.所以传统活塞发动机气缸体与气缸套必须低于铸铁极限变形点350-450℃，所以必须采用高热导率的达40-120w/[(m.k)]以上的铝合金材料或者铸铁材料，把发动机气缸中热量的30％，由高速的冷却水循环系统传出去，来保持发动机气缸套的工作温度降到100-250℃以下，否则会使气缸套产生极大的变形，产生发动机气缸套受热升温膨胀，使气缸套产生大的变形，而压迫每分钟承受上千次运动的活塞，使精密的发动机损坏。所以只有把发动机气缸中热量的30％，由高速的冷却水循环系统传出去，这又会导致热量浪费，所以传统金属发动机存在热能利用率只能在30％-40％的技术难题。
[0008]
3.本技术领域中，在安装工艺中，发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间，有严格的安装工艺要求和规范：业内人士都知道要求发动机气缸套外层圆型结构尺寸，比接触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构尺寸要大3-5丝也就是30-50微米的尺寸；是通过压力机设备来强力把发动机气缸套外层圆型更大些的尺寸结构，强力压入更小些尺寸的触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构中，才能形成发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙。不然会在发动机燃烧室中气缸套每分钟承受上千次高温达超过1000℃时的急加温时，任何上述二个部件之间的缝隙，都会形成为了空气对热传导的阻碍，会使热量不能快速被冷却水传导掉，使冷却水系统功能失效，产生发动机气缸套受热升温膨胀，使气缸套产生大的变形，而压迫每分钟承受上千次运动的活塞，使精密的发动机损坏。形成了发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0009]
如设计和利用发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间形成的空间，形成空气的隔热层，使人们根据卡诺定律，通过减少冷却或不要冷却才能使30％的热量不被气缸套设计的冷却水带走，才能提高燃烧室温度，提高热效率；才能克服金属发动机巨大
的热能，不能转变为机械能的历史性难题。
[0010]
背景技术之2：
[0011]
在背景技术中的对比文件：也有公开的本发明人的2个专利：
[0012]
申请号202011507153.7，一种高软化点、低热膨胀率、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用。和申请号202110941932.6，一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅陶瓷玻璃复合材料在发动机中的应用。
[0013]
背景技术之2存在的技术问题之1：热导率6w/[(m.k)]，只是比热导率40-120w/[(m.k)]的铝合金及铸铁发动机好7-20倍。
[0014]
但是空气的热导率《0.027w/(m
·
k)对比文件还是要热导率差100倍，所以对比文件的热量还是会有较多部分被冷却水传走，影响了热效率的提升，存在还是油耗大的技术难题。


技术实现要素：

[0015]
为了解决上述问题，本发明提出一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构。
[0016]
本发明通过以下技术方案实现的：
[0017]
一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，包括了含有陶瓷材料的气缸套内层结构、中空隔热层、接触了冷却水的金属材料层结构，其含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计有＞1mm的间隙的中空隔热层，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间设计有支撑物结构；其含有陶瓷材料的气缸套内层结构从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10-6℃)，软化温度＞860℃。
[0018]
作为本发明的进一步改进，接触了冷却水的金属材料层结构，是发动机金属气缸体或者是湿式金属气缸套。
[0019]
作为本发明的进一步改进，其含有陶瓷材料的气缸套内层结构，包括了含有石英陶瓷材料的气缸套内层结构、或含有碳化硅陶瓷材料的气缸套内层结构、或含有氮化硅陶瓷材料的气缸套内层结构、或含有氧化锆陶瓷材料的气缸套内层结构，其热膨胀率在从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10-6℃)，软化温度＞860℃。
[0020]
作为本发明的进一步改进，其含有陶瓷材料的气缸套内层结构，包括了玻璃陶瓷复合材料、或微晶玻璃与陶瓷的复合材料，热导率小于6w/[(m.k)]。
[0021]
作为本发明的进一步改进，中空隔热层中设计有含有金属铬或银的反射层。
[0022]
作为本发明的进一步改进，中空隔热层是设计为加安置了隔热材料。
[0023]
作为本发明的进一步改进，釆用了把活塞与连杆连接起来的十字头结构，其十字头上的滑板材料是陶瓷或树脂材料或陶瓷轴承材料。
[0024]
作为本发明的进一步改进，含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层之间，设计有＞5mm的间隙的中空隔热层，活塞发动机设计了埚轮增压装置。
[0025]
作为本发明的进一步改进，对其发动机排气结构都进行隔热处理，又在排气结构后部，设计有埚轮发电机与蓄电池装置。
[0026]
作为本发明的进一步改进，所述的一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸
套结构，是用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机、或甲醇燃料活塞发动机。
附图说明
[0027]
图1是传统活塞发动机的干式气缸套的侧剖面示意图；
[0028]
图2是传统活塞发动机的湿式气缸套的侧剖面示意图；
[0029]
图3是本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的侧剖面示意图。
[0030]
图4是传统活塞发动机燃料的热能利用率的示意图。
[0031]
图中：1、湿式气缸套；2、冷却水流动的水套；3、气缸体；4、湿式气缸套封水圈；5、中空隔热层；6、含有陶瓷材料的气缸套内层结构。
具体实施方式
[0032]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0033]
实施例1
[0034]
一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构：
[0035]
步骤：见说明书附图1，准备好一种是用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机，其设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，包括：1.准备好接触了冷却水的金属材料层结构(就是湿式气缸套)；2.准备好设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的气缸套内层结构：其是含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层结构；
[0036]
把上述接触了冷却水的金属材料层结构(就是湿式气缸套)和气缸套内层结构，二个结构之间，设计为5mm的间隙的中空隔热层，活塞发动机设计了埚轮增压装置。
[0037]
在湿式气缸套上设计有金属铬的反射层；
[0038]
把5mm的间隙的中空隔热层设计为抽真空的密封状态的中空隔热层，或设计为只是加入了隔热材料的中空隔热层。
[0039]
(一)本发明实施例可见本发明具有新颖性的理由：
[0040]
背景技术之1：
[0041]
传统的由铝合金材料或者铸铁材料制成的发动机气缸体与气缸套技术，在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，沒有设计＞1mm的间隙的中空隔热层。
[0042]
背景技术之2：
[0043]
申请号202011507153.7，一种高软化点、低热膨胀率、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用。和申请号202110941932.6，一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅陶瓷玻璃复合材料在发动机中的应用。
[0044]
在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，也沒有设计＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0045]
所以本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的实施例，在产
品结构上，与现在一切现有技术传统材料活塞发动机产品完全不同，涉及在活塞发动机技术用途中，的组合发明和技术要素变化发明，具有产品的新颖性。
[0046]
(二)本发明实施例1可见，本发明具有显著进步性和创造性的理由：
[0047]
(二之1)克服背景技术之1-铝合金材料或者铸铁材料的活塞发动机技术的性能的历史性缺陷：
[0048]
1.铝合金材料或者铸铁材料350-450℃时的热膨胀率在10(
×
10-6/℃)以上，当高于350-450℃时，受热膨胀会成倍上升，更不能长期承受450-800℃高温，否则会使气缸套产生大的变形，而压迫每分钟承受上千次运动的活塞，使精密的发动机损坏的技术难题。而本发明实施例的复合气缸套结构的气缸套内层结构：其是含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层结构，其热膨胀率在从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10-6℃)，软化温度＞860℃。
[0049]
所以，本发明实施例具有显著进步性和创造性的理由之一是：在高于350-450℃时，受热膨胀不会成倍上升，能长期承受450-800℃高温，不会使气缸套产生大的变形，不会压迫每分钟承受上千次运动的活塞，使精密的发动机损坏，能克服传量铝合金材料或者铸铁材料的活塞发动机技术的技术难题。
[0050]
本发明实施例具有显著进步性和创造性的理由之二是，能解决的技术问题：本发明实施例的其是含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层结构，其热导率6w/[(m.k)]，比热导率40-120w/[(m.k)]的铝合金及铸铁发动机好7-20倍。所以不只是可以长时间承受传统＞860℃的高温，还有隔热的作用，可以使人们根据卡诺定律，通过减少冷却或不要冷却才能使30％的热量不完全被气缸套设计的冷却水带走，能提高燃烧室温度，提高热效率。
[0051]
(二之2)克服背景技术之2-的活塞发动机技术的性能的历史性缺陷：
[0052]
背景技术之2：
[0053]
申请号202011507153.7，一种高软化点、低热膨胀率、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用。和申请号202110941932.6，一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅陶瓷玻璃复合材料在发动机中的应用，其热导率为6w/[(m.k)]。
[0054]
在背景技术之2活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，也沒有设计＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0055]
因为长期形成的发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0056]
本技术领域中，传统的金属发动机气缸套技术在安装工艺中，发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间，有严格的安装工艺要求和规范：业内人士都知道要求发动机金属气缸套外层圆型结构尺寸，比接触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构尺寸要大3-5丝的尺寸；是通过压力机设备来强力把发动机金属气缸套外层圆型更大些的尺寸结构，强力压入更小些尺寸的触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构中，才能形成发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能
有任何缝隙。
[0057]
因为铝合金材料或者铸铁材料的发动机金属气缸套350-450℃时的热膨胀率在10(
×
10-6/℃)以上，所以必须用与之紧密的组合接触的冷却水的金属材料层接触，从而通过冷却水把热能传导出去，否则当高于350-450℃时，受热膨胀会成倍上升，发动机金属气缸套更不能长期承受450-800℃高温，会使金属气缸套产生大的变形，会在发动机燃烧室中金属气缸套每分钟承受上千次高温达超过1000℃时的急加温时，任何上述二个部件之间的缝隙，都会形成了空气对热传导的阻碍，会使热量不能快速被冷却水传导掉，产生发动机金属气缸套受热升温膨胀，使气缸套产生大的热膨胀变形变大，而挤压每分钟承受上千次运动的金属活塞，使金属活塞与活塞环和金属气缸套互相卡死，发生拉坏发动机气缸的事故。
[0058]
而本技术方案中而本发明实施例的含陶瓷材料的气缸套内层结构，也是技术要素变化发明，采用了把传统的金属发动机气缸套技术结构要术，变为含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层的新的材料结构。是因为新的材料结构的热膨胀率在从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10-6℃)，能长期承受》450-800℃高温，不会使气缸套产生大的变形，不会压迫每分钟承受上千次运动的活塞，不会产生使精密的发动机损坏的技术难题。
[0059]
所以新的气缸套材料结构能克服传统的技术方案形成了发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，能克服传统的技术方案这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发的问题。能为在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计了＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层，提供技术结构的可行性基础。
[0060]
本发明实施例具有显著进步性和创造性的理由之三在于：
[0061]
在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计了＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0062]
因为含有陶瓷材料的气缸套内层结构其热导率为6w/[(m.k)]，而本发明实施例的中空隔热层的空气的热导率《0.027w/(m
·
k)，比较对比文件还是要热导率要好100倍，所以本发明实施例的中空隔热层，能把活塞发动机的热能保持在含有陶瓷材料的气缸套内层结构和燃烧室中，不被冷却水传导出去。活塞发动机设计了埚轮增压装置，是在活塞发动机的热能创造性的更好保持在含有陶瓷材料的气缸套内层结构和燃烧室中的工况下，燃烧室的温度会比传统燃烧室高很多，必须要通过埚轮增压装置来使更多氧气进入燃烧室使燃油充分燃烧变成推动活塞的机械能，从而提高热效率。
[0063]
本发明实施例的中空隔热层创新设计，能克服背景技术之2活塞发动机结构中热量还是会有较多部分被冷却水传走，影响了热效率的提升的技术难题；能克服背景技术之2活塞发动机结构存在还是油耗较大的技术难题。
[0064]
所以，本发明实施例的中空隔热层创新设计，形成空气的隔热层，用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机，克服了长期形成的发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知；克服了这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0065]
使人们根据卡诺定律，通过减少冷却或不要冷却才能使30％的热量不被气缸套设
计的冷却水带走，能克服和减少传统活塞发动机技术30％的冷却损耗的难点(见附图4)，能创造性的向达到减少10-20％的冷却损耗的目标方向发展，能大幅度提高活塞发动机热效率。能克服传统金属发动机存在的历史性难题。
[0066]
所以，本发明实施例可见，在涉及在活塞发动机技术用途中，是组合发明和技术要素变化发明，也是克服了技术偏见，采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段。从而解决了技术问题的发明。所以本发明实施例可见，本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构具有显著进步性和创造性。
[0067]
实施例2
[0068]
一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构：
[0069]
步骤：见说明书附图1，准备好一种是用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机，其设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，包括：1.准备好接触了冷却水的金属材料层结构(就是湿式气缸套)；2.准备好设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的气缸套内层结构：其是含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层结构；
[0070]
把上述接触了冷却水的金属材料层结构(就是湿式气缸套)和气缸套内层结构，二个结构之间，设计为5mm的间隙的中空隔热层，活塞发动机设计了埚轮增压装置。
[0071]
在湿式气缸套上设计有金属铬的反射层；
[0072]
把5mm的间隙的中空隔热层设计为抽真空的密封状态的中空隔热层，或设计为只是加入了隔热材料的中空隔热层。
[0073]
实施例2，还釆用了把活塞与连杆连接起来的十字头结构，十字头上的滑板材料是陶瓷或树脂材料或陶瓷轴承材料，尤其优选氮化硅陶瓷或陶瓷轴承材料。
[0074]
实施例2克服背景技术之2-的活塞发动机技术的性能的历史性缺陷：
[0075]
背景技术之2：
[0076]
申请号202011507153.7，一种高软化点、低热膨胀率、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用。和申请号202110941932.6，一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅陶瓷玻璃复合材料在发动机中的应用，其热导率为6w/[(m.k)]。
[0077]
在背景技术之2活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，也沒有设计＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0078]
因为长期形成的发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0079]
本技术领域中，传统的金属发动机气缸套技术在安装工艺中，发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间，有严格的安装工艺要求和规范：业内人士都知道，要求发动机金属气缸套外层圆型结构尺寸，比接触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构尺寸要大3-5丝的尺寸；是通过压力机设备来强力把发动机金属气缸套外层圆型更大些的尺寸结构，强力压入更小些尺寸的触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构中，才能形成发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙。
[0080]
因为铝合金材料或者铸铁材料的发动机金属气缸套350-450℃时的热膨胀率在10(
×
10-6/℃)以上所以必须用与之紧密的组合接触的冷却水的金属材料层接触，从而通过冷却水把热能传导出去，否则当高于350-450℃时，受热膨胀会成倍上升，发动机金属气缸套更不能长期承受450-800℃高温，会使金属气缸套产生大的变形，会在发动机燃烧室中金属气缸套每分钟承受上千次高温达超过1000℃时的急加温时，任何上述二个部件之间的缝隙，都会形成了空气对热传导的阻碍，会使热量不能快速被冷却水传导掉，产生发动机金属气缸套受热升温膨胀，使气缸套产生大的热膨胀变形变大，而挤压每分钟承受上千次运动的金属活塞，使金属活塞与活塞环和金属气缸套互相卡死，发生拉坏发动机气缸的事故。
[0081]
而本技术方案中而本发明实施例的含陶瓷材料的气缸套内层结构，也是技术要素变化发明，采用了把传统的金属发动机气缸套技术结构要术，变为含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层的新的材料结构。是因为新的材料结构的热膨胀率在从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10-6℃)，能长期承受》450-800℃高温，不会使气缸套产生大的变形，不会压迫每分钟承受上千次运动的活塞，不会产生使精密的发动机损坏的技术难题。
[0082]
所以新的气缸套材料结构能克服传统的技术方案形成了发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，能克服传统的技术方案这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发的问题。能为在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计了＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层，提供技术结构的可行性基础。
[0083]
本发明实施例具有显著进步性和创造性的理由在于：
[0084]
在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计了＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0085]
因为其热导率为6w/[(m.k)]，而本发明实施例的中空隔热层的空气的热导率《0.027w/(m
·
k)，比较对比文件还是要热导率要好100倍，所以本发明实施例的中空隔热层，能克服对比文件的热量还是会有较多部分被冷却水传走，影响了热效率的提升，存在还是油耗大的技术难题。用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机，活塞发动机设计了埚轮增压装置，是在活塞发动机的热能创造性的更好保持在含有陶瓷材料的气缸套内层结构和燃烧室中的工况下，燃烧室的温度会比传统燃烧室高很多，必须要通过埚轮增压装置来使更多氧气进入燃烧室使燃油充分燃烧变成推动活塞的机械能，从而提高热效率。
[0086]
所以，本发明实施例的中空隔热层创新设计，形成空气的隔热层，克服了长期形成的发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知；克服了这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0087]
使人们根据卡诺定律，通过减少冷却或不要冷却才能使30％的热量不被气缸套设计的冷却水带走，能克服和减少传统活塞发动机技术30％的冷却损耗的难点(见附图4)，能创造性的向达到减少10-20％的冷却损耗的目标方向发展，能大幅度提高活塞发动机热效率。能克服传统金属发动机存在的历史性难题。
[0088]
所以，本发明实施例可见，在涉及在活塞发动机技术用途中，是组合发明和技术要素变化发明，也是克服了技术偏见，采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段。从而解决了技术问题的发明。所以本发明实施例可见，本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构具有显著进步性和创造性。
[0089]
实施例2还釆用了把活塞与连杆连接起来的十字头结构，
[0090]
十字头上的滑板材料是陶瓷或树脂材料或陶瓷轴承材料，尤其优选氮化硅陶瓷或陶瓷轴承材料，因为摩擦阻力更小，用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机，在导板承担侧推力和导向作用方面，比较树脂材料有更好的效果。
[0091]
实施例3
[0092]
一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构：
[0093]
步骤：见说明书附图1，准备好一种是用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机，其设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，包括：1.准备好接触了冷却水的金属材料层结构就是湿式气缸套；2.准备好设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的气缸套内层结构：其是含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层结构；
[0094]
把上述接触了冷却水的金属材料层结构就是湿式气缸套和气缸套内层结构，二个结构之间，设计为5mm的间隙的中空隔热层。
[0095]
在湿式气缸套上设计有金属铬的反射层；
[0096]
把5mm的间隙的中空隔热层设计为抽真空的密封状态的中空隔热层，或设计为只是加入了隔热材料的中空隔热层。
[0097]
实施例3，还在发动机排气结构都进行隔热处理，在排气结构后部，设计有埚轮发电机与蓄电池装置。
[0098]
实施例3克服背景技术之2-的活塞发动机技术的性能的历史性缺陷：
[0099]
背景技术之2：
[0100]
申请号202011507153.7，一种高软化点、低热膨胀率、高耐磨、低热导率的玻璃复合材料在发动机气轮机中的应用。和申请号202110941932.6，一种低热扩散率低摩擦系数低热导率低热膨胀的氮化硅陶瓷玻璃复合材料在发动机中的应用，其热导率为6w/[(m.k)]。
[0101]
在背景技术之2活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，也沒有设计＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0102]
因为长期形成的发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0103]
本技术领域中，传统的金属发动机气缸套技术在安装工艺中，发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间，有严格的安装工艺要求和规范：业内人士都知道要求发动机金属气缸套外层圆型结构尺寸，比接触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构尺寸要大3-5丝的尺寸；是通过压力机设备来强力把发动机金属气缸套外层圆型更大些的尺寸结构，强力压入更小些尺寸的触了冷却水的金属材料层结构的内层圆型结构中，才能形成发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能
有任何缝隙。
[0104]
因为铝合金材料或者铸铁材料的发动机金属气缸套350-450℃时的热膨胀率在10(
×
10-6/℃)
[0105]
以上所以必须用与之紧密的组合接触的冷却水的金属材料层接触，从而通过冷却水把热能传导出去，否则当高于350-450℃时，受热膨胀会成倍上升，发动机金属气缸套更不能长期承受450-800℃高温，会使金属气缸套产生大的变形，会在发动机燃烧室中金属气缸套每分钟承受上千次高温达超过1000℃时的急加温时，任何上述二个部件之间的缝隙，都会形成了空气对热传导的阻碍，会使热量不能快速被冷却水传导掉，产生发动机金属气缸套受热升温膨胀，使气缸套产生大的热膨胀变形变大，而挤压每分钟承受上千次运动的金属活塞，使金属活塞与活塞环和金属气缸套互相卡死，发生拉坏发动机气缸的事故。
[0106]
而本技术方案中而本发明实施例的含陶瓷材料的气缸套内层结构，也是技术要素变化发明，采用了把传统的金属发动机气缸套技术结构要术，变为含有陶瓷材料的气缸套内层结构，或是玻璃陶瓷复合材料的气缸套内层结构、或是微晶玻璃与陶瓷的复合材料的气缸套内层的新的材料结构。是因为新的材料结构的热膨胀率在从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
×
10-6℃)，能长期承受》450-800℃高温，不会使气缸套产生大的变形，不会压迫每分钟承受上千次运动的活塞，不会产生使精密的发动机损坏的技术难题。
[0107]
所以新的气缸套材料结构能克服传统的技术方案形成了发动机金属气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知，能克服传统的技术方案这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发的问题。能为在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计了＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层，提供技术结构的可行性基础。
[0108]
本发明实施例具有显著进步性和创造性的理由在于：
[0109]
在活塞发动机结构中，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计了＞1mm或＞5mm的间隙的中空隔热层。
[0110]
因为其热导率为6w/[(m.k)]，而本发明实施例的中空隔热层的空气的热导率《0.027w/m
·
k，比较对比文件还是要热导率要好100倍，所以本发明实施例的中空隔热层，能克服对比文件的热量还是会有较多部分被冷却水传走，影响了热效率的提升，存在还是油耗大的技术难题。用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机
[0111]
所以，本发明实施例的中空隔热层创新设计，形成空气的隔热层，克服了长期形成的发动机气缸套和接触了冷却水的金属材料层结构之间紧密的组合接触，不能有任何缝隙的技术偏见的认知；克服了这种认知引导人们不去考虑形其他方面的可能性的研究和开发。
[0112]
使人们根据卡诺定律，通过减少冷却或不要冷却才能使30％的热量不被气缸套设计的冷却水带走，能克服和减少传统活塞发动机技术30％的冷却损耗的难点(见附图4)，能创造性的向达到减少10-20％的冷却损耗的目标方向发展，能大幅度提高活塞发动机热效率。能克服传统金属发动机存在的历史性难题。
[0113]
所以，本发明实施例可见，在涉及在活塞发动机技术用途中，是组合发明和技术要素变化发明，也是克服了技术偏见，采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段。从而解决
了技术问题的发明。所以本发明实施例可见，本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构具有显著进步性和创造性。
[0114]
实施例3
[0115]
一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，还要在发动机排气结构都进行隔热处理；在排气结构后部，设计有埚轮发电机与蓄电池装置。
[0116]
还要在发动机排气结构都进行隔热处理，如喷涂隔热材料或包裹隔热材料，有利于使热能尽可能的减少流失。
[0117]
首先本发明在排气结构后部，设计有埚轮发电机与蓄电池装置，这是因为本发明设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，能把热能阻隔在燃烧室，大大减少冷却损失(见附图4)，巅覆性的提高燃烧室温度。另外还要在发动机排气结构都进行隔热处理，如喷涂隔热材料或包裹隔热材料，有利于使热能尽可能的减少流失。
[0118]
所以排气装置的出口温度可达900℃-1000℃，也会比背景技术的传统排气温度600℃-750℃高很多。
[0119]
所以本发明能克服传统活塞发动机的排放热能损耗达25％的难题(见附图4)，具有利用废弃的创造性的更高温度的余热进行二次发电的机会。所以在用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机、或甲醇燃料活塞发动机，在排气结构后部，设计有埚轮发电机与蓄电池装置，会产生传统活塞发动机不能具有的—通过创造性的更高温气流进行埚轮发电的更好的效果。如附图4所示，能克服和减少传统技术25％的排气损耗，能向减少10-15％的排气损耗的目标发展，能把其排气损耗变成电能，大幅度提高活塞发动机热效率，尤其用于油电混合动力活塞发动机系统方面会效果更明显。
[0120]
从本发明一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构的3个实施例可见，本发明与背景技术的传统活塞发动机的技术特征是不相同的，确定发明实际要解决的技术问题也是不同的，也不是本领域中解决该重新确定的技术问题的惯用手段，或敎科书或者工具书等中披露的解决该重新确定的技术问题的技术手段。並且新发现的性质，能解决的技术问题，都能产生现有技术和对比文件所不能揭示或暗示，而本发明说明书中所表述的利用某种新发现的性质，并利用这种新性质能产生的技术效果。而且本发明3个实施例可见，在涉及在活塞发动机技术用途中，是组合发明和技术要素变化发明，也是克服了传统的活塞发动机的技术偏见，采用了人们由于技术偏见而舍弃的技术手段，从而解决了技术问题的发明。
[0121]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，包括了含有陶瓷材料的气缸套内层结构、中空隔热层、接触了冷却水的金属材料层结构，其特征在于：含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计有＞1mm的间隙的中空隔热层，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间设计有支撑物结构；其含有陶瓷材料的气缸套内层结构从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
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10-6℃)，软化温度＞860℃。2.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，接触了冷却水的金属材料层结构，是发动机金属气缸体或者是湿式金属气缸套。3.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，其含有陶瓷材料的气缸套内层结构，包括了含有石英陶瓷材料的气缸套内层结构、或含有碳化硅陶瓷材料的气缸套内层结构、或含有氮化硅陶瓷材料的气缸套内层结构、或含有氧化锆陶瓷材料的气缸套内层结构，其热膨胀率在从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(
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10-6℃)，软化温度＞860℃。4.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，其含有陶瓷材料的气缸套内层结构，包括了玻璃陶瓷复合材料、或微晶玻璃与陶瓷的复合材料，热导率小于6w/[(m.k)]。5.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，中空隔热层中设计有含有金属铬或银的反射层。6.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，中空隔热层是设计为加安置了隔热材料。7.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，釆用了把活塞与连杆连接起来的十字头结构，其十字头上的滑板材料是陶瓷或树脂材料或陶瓷轴承材料。8.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层之间，设计有＞5mm的间隙的中空隔热层，活塞发动机设计了埚轮增压装置。9.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，对其发动机排气结构都进行隔热处理，又在排气结构后部，设计有埚轮发电机与蓄电池装置。10.根据权利要求1所述的设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，其特征在于，所述的一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，是用于车辆活塞发动机、或船舶活塞发动机、或航空活塞发动机、或甲醇燃料活塞发动机。

技术总结
一种设计有中空隔热层的活塞发动机复合气缸套结构，包括了含有陶瓷材料的气缸套内层结构、中空隔热层、接触了冷却水的金属材料层结构，其含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间，设计有＞1MM的间隙的中空隔热层，在含有陶瓷材料的气缸套内层结构与接触了冷却水的金属材料层结构之间设计有支撑物结构；其含有陶瓷材料的气缸套内层结构从0-40℃升到860℃的热膨胀率等于或低于6.5(


技术研发人员：杨德宁
受保护的技术使用者：深圳前海发维新材料科技有限公司上海分公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/13