CN101560914A - 密封环气悬浮发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封环气悬浮发动机，包括气缸和活塞，所述活塞全部或部分设置在所述气缸内，在所述气缸内的所述活塞的部分段或整体侧向上设一个或多个气悬浮密封环。本发明能够实现发动机活塞和气缸套在高温状态下能够既密封又不磨损，从而提高发动机效率。

Description

密封环气悬浮发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域。

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，众所周知，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。如果我们能够避免或减少流出缸套、活塞和气缸盖的热量，我们就可以大幅度提高发动机的效率。这一问题如果得到解决，发动机的效率几乎可以成倍提高，解决这一问题的关键就必须使燃烧室包络界面(即气缸包络界面，在传统发动机中为气缸、活塞和气缸盖)的耐热性大幅度提高。为了实现这一目的，必须解决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。为此，本发明人申请了悬浮活塞发动机(专利申请号：200910143200.1)，然而，活塞和气缸之间的悬浮设置要求较高的加工精度，而且热补偿性比较差。因此，还需要发明一种具有更好热补偿性、加工精度要求低、密封性好以及活塞与气缸不接触的新型发动机。

发明内容

为了使活塞在气体压力下能够更好的悬浮在气缸内，只按气缸轴向方向做往复运动而不与气缸侧壁接触，本发明公开了一种密封环气悬浮结构。本发明通过在活塞上设置气悬浮密封环，在气悬浮密封环上设置气压斥壁结构或气压斥壁开放通道，来实现在气压作用下气悬浮密封环在径向发生收缩，从而使气悬浮密封环与气缸套之间脱离接触，进而大大减轻摩擦损失，并可以大幅度提高气缸套、活塞等燃烧室外壁的工作温度，最终提高发动机效率的目的。为了使气悬浮密封环脱离与气缸套的接触，需要气相压力源，气相压力源可由气缸外部供给，即高压空气源、高压水蒸汽源或高压水源，其中高压水源内的高压水经活塞汽化腔或气缸汽化腔，通过在活塞汽化腔或气缸汽化腔内汽化形成高压水蒸汽，用以推动气悬浮密封环径向收缩。气相源也可以通过气缸内供给，利用发动机燃烧过程中形成的高压向设在活塞上的活塞高压储气腔或设在气缸上的气缸高压储气腔充气，由于活塞高压储气腔和气缸高压储气腔具有一定的容积，所以具有能量储存的作用。因此，可在吸气冲程、排气冲程等发动机低压过程中为气悬浮密封环提供径向压缩气相动力，逆止阀的设置将更有利于该过程的实现。然而即使不设逆止阀，通过调整活塞高压储气腔和气缸高压储气腔的容积以及调整相应通道的尺寸仍然可以实现该过程。该过程的实质是气体振荡过程，活塞泄压腔设置的目的是为了在燃烧室处于高压过程中(即发动机压缩冲程后期、爆炸和做功冲程前期)为密封环背部气体提供被压缩的空间，而当燃烧室处于低压过程中(即发动机吸气冲程、排气冲程后期)将活塞泄压腔内的空气导入燃烧室，这样反复循环振荡，维持密封环与气缸壁脱离接触，维持气悬浮状态。在设有悬浮气气缸通道的结构中，气悬浮密封环需要上下两端均设气压斥壁结构。

所谓径向分力面就是在气压作用下能够产生径向分力使气悬浮密封环发生径向收缩的面，一般为锥面。设置径向分力面气悬浮密封环的目的是为了满足既有效的实现气悬浮密封环与气缸壁脱离处于悬浮状态，又保证气缸与活塞之间的间隙不至于过大的要求。这种径向分力面气悬浮密封环必须具有一定的离心方向弹性，为了使气悬浮密封环具有离心方向的弹性，可以将气悬浮密封环做成无口式径向分力面气悬浮密封环、开口一段式径向分力面气悬浮密封环或多段式径向分力面气悬浮密封环，两个或两个以上开口一段式径向分力面气悬浮密封环还可以径向错口套装构成开口径向组合式气悬浮密封环，在装配时，不同环的开口应错向安装，例如，两个开口环的开口互相形成180°，三个开口环的开口互相形成120°。上述几种形式的气悬浮密封环均可单独使用或将多个同类型或不同类型的气悬浮密封环轴向落装使用。对于无口式气悬浮密封环和开口式气悬浮密封环均可以由环自身弹性构成即称为自弹性气悬浮密封环；在多段式(即多口式)的气悬浮密封环结构中，就必须由内向外施加弹性力，该弹性力的施加可以通过弹簧结构来解决，也可以通过在多段环的内侧施加一定的气相压力使之形成离心方向上的弹性力来解决。其中，气压弹性式气悬浮密封环更适用于气缸内的高温环境。

为了进一步提高发动机的效率，减少传统气缸盖的热量损失，本发明公开了一种在活塞或气缸上设置隔热层的结构。同时，为了适当冷却并通过流入流体通道中的流体介质维持温度的均匀性以减少冷热形变，保持活塞与气缸的高度密封性，本发明还公布了一种在气缸或(和)活塞内设置气缸流体通道和活塞流体通道的结构。在上述两种结构中，发动机火花塞或(和)发动机燃油喷射器可设置在气缸壁侧面，并在火花塞或(和)燃油喷射器与气缸侧壁接触处设局部冷却通道。

同时，本发明公开的密封环气悬浮结构适用于各类活塞式发动机，以及活塞式气体压缩机。

为了克服传统发动机的上述缺陷，本发明公开了一种密封环气悬浮发动机。本发明的目的是这样实现的：一种密封环气悬浮发动机，包括气缸和活塞，所述活塞全部或部分设置在所述气缸内，在所述气缸内的所述活塞的部分段或整体侧向上设一个或多个气悬浮密封环。

所述活塞由活塞悬浮段、活塞密封段和活塞动力段构成，所述活塞悬浮段与所述活塞密封段连接，所述活塞密封段与所述活塞动力段连接，所述活塞悬浮段的长度大于或等于所述气缸的上止点和所述气缸的下止点之间的距离，所述活塞悬浮段非接触悬浮设置或准悬浮设置在所述气缸内，所述活塞悬浮段与所述活塞密封段设为固定连接、径向滑动连接、定点万向连接或非定点万向连接，在所述活塞悬浮段上设一个或多个悬浮气活塞通道，所述悬浮气活塞通道与高压气源或与高压水蒸汽源或经设在所述活塞上的活塞汽化腔与高压水源连通，所述活塞经所述活塞密封段在所述下止点以外与所述气缸设为直接滑动密封连接或设为径向弹性滑动密封连接或设为轴向弹性密封连接或设为非弹性密封伸展连接；所述气悬浮密封环设为无径向分力面气悬浮密封环，所述无径向分力面气悬浮密封环设在所述活塞悬浮段上，所述无径向分力面气悬浮密封环上设密封环气压斥壁结构或(和)设密封环气压斥壁开放通道，在设所述密封环气压斥壁结构的结构中，两个对置设置的所述无径向分力面气悬浮密封环与所述气缸和所述活塞形成的腔体空间设为与所述悬浮气活塞通道连通或一个所述无径向分力面气悬浮密封环、所述活塞密封段和所述气缸的密封面、所述气缸以及所述活塞形成的所述腔体空间设为与所述悬浮气活塞通道连通，在设所述密封环气压斥壁开放通道的结构中，所述密封环气压斥壁开放通道与所述悬浮气活塞通道连通；或所述气悬浮密封环设为径向分力面气悬浮密封环，所述径向分力面气悬浮密封环设在所述活塞悬浮段上，所述径向分力面气悬浮密封环上设所述密封环气压斥壁结构或(和)设所述密封环气压斥壁开放通道，在设所述密封环气压斥壁结构的结构中，两个对置设置的所述径向分力面气悬浮密封环与所述气缸和所述活塞形成的腔体空间设为与所述悬浮气活塞通道连通或一个所述径向分力面气悬浮密封环、所述活塞密封段和所述气缸的密封面、所述气缸以及所述活塞形成的所述腔体空间设为与所述悬浮气活塞通道连通，在设所述密封环气压斥壁开放通道的结构中，所述密封环气压斥壁开放通道设为与所述悬浮气活塞通道连通。

所谓非接触悬浮设置是指气缸与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。所谓准悬浮设置是指活塞和气缸之间处于接触与非接触的临界状态，这样就可以进一步提高密封性，又可避免磨损。所谓径向滑动连接是指气缸浮动段跟随气缸密封段上下运动但在径向方向上不受限定，可在径向任何方向上发生微小位移，以补偿因加工误差或热变形的影响；定点万向连接是指活塞悬浮段按其与活塞密封段连接方向上断面中心点可在各个方向上与气缸中心轴线产生偏角，非定向万向连接是指活塞悬浮段不但可在径向发生滑动同时其轴线可以与气缸中心轴线产生偏角。

在所述气缸和所述活塞之间设一个或多个悬浮气气缸通道，所述悬浮气气缸通道设为所述气缸和所述活塞间的所述环形腔通道，所述环形腔通道与高压气源或与高压水蒸汽源或经设在所述气缸上的气缸汽化腔与高压水源连通，所述活塞经所述活塞密封段在所述下止点以外与所述气缸设为直接滑动密封连接或设为径向弹性滑动密封连接或设为轴向弹性密封连接或设为非弹性密封伸展连接；所述气悬浮密封环设为无径向分力面气悬浮密封环，所述无径向分力面气悬浮密封环设在所述活塞悬浮段上，在所述无径向分力面气悬浮密封环的上下两端面上设密封环气压斥壁结构，所述密封环气压斥壁结构设在所述环形腔通道内，或所述气悬浮密封环设为径向分力面气悬浮密封环，所述径向分力面气悬浮密封环设在所述活塞悬浮段上，所述径向分力面气悬浮密封环上设所述密封环气压斥壁结构，所述密封环气压斥壁结构设在所述环形腔通道内。

所述活塞上设活塞高压储气腔，所述活塞高压储气腔与所述悬浮气活塞通道连通，所述活塞高压储气腔经设在所述活塞上的燃烧室通道与发动机燃烧室连通，在所述燃烧室通道上设或不设以所述活塞高压储气腔为流向的逆止阀。

在所述气缸上设气缸高压储气腔，所述气缸高压储气腔与所述悬浮气气缸通道连通，在所述活塞上设或不设活塞泄压腔，在设有所述活塞泄压腔的结构中，所述活塞泄压腔经设在所述活塞上的泄压腔活塞气通道与发动机燃烧室连通，在所述泄压腔活塞气通道上设或不设以所述发动机燃烧室为流向的逆止阀，所述活塞泄压腔经设在所述活塞上的泄压腔密封环气通道与所述气悬浮密封环的背部连通，所述气缸高压储气腔上设或不设外接孔，在设所述外接孔的结构中，所述外接孔与高压气源或与高压水蒸汽源或经设在所述气缸上的气缸汽化腔与高压水源连通。

所述气悬浮密封环设为无口式气悬浮密封环、开口一段式气悬浮密封环或多段式气悬浮密封环，所述开口一段式气悬浮密封环设为内等形变式气悬浮密封环。所谓内等形变式气悬浮环是对于开口径向组合式气悬浮密封环来说的，为了避免在开口处形成大的应力集中和形变，将组合式气悬浮密封环内环设计成不等截面的偏心结构体，使开口径向弹性密封环各处的径向形变趋于一致，或是在密封环内环的内侧开一些等截面(即开口深度、宽度均相等)、不等密度的缺口，或是开一些密度相等但截面断面或(和)切口深度不同的缺口。

所述气悬浮密封环设为自弹性式或弹簧弹性式或气压弹性式。

所述气悬浮密封环设为由复数个开口一段式气悬浮密封环径向错口套装构成的开口径向组合式气悬浮密封环或设为由复数个多段式气悬浮密封环径向错口套装构成的多段径向组合式气悬浮密封环。

在所述气缸整体外侧或部分外侧设气缸流体通道，所述气缸流体通道设为与冷却系统连通或设为与控温系统连通；或(和)在所述活塞内部设活塞流体通道，所述活塞流体通道设为与所述冷却系统连通或设为与所述控温系统连通。

在所述活塞的外表面设活塞隔热结构，或(和)在所述活塞的活塞内顶壁上或(和)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(和)活塞隔热层；或(和)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，所述气缸隔热结构设为气缸隔热夹层或(和)气缸隔热层；发动机火花塞或(和)发动机燃油喷射器设在发动机燃烧室的外壁上，所述发动机燃烧室的外壁设为气缸侧壁、活塞顶或气缸盖，在所述发动机火花塞与所述发动机燃烧室的外壁接触处或(和)所述发动机燃油喷射器与所述发动机燃烧室的外壁接触处设局部冷却通道。

本发明有以下积极有益的效果：

1、本发明结构简单、体积小、成本低廉；

2、本发明能够实现发动机活塞和气缸套在高温状态下能够既密封又不磨损，从而提高发动机效率。

3、本发明所公开的发动机的气缸、活塞以及其它燃烧室界面的工作温度可以达到相当高的温度，甚至在材料允许的情况下达到燃烧室火焰温度，因此可以大幅度提高发动机热效率。

附图说明

图1为本发明一实施例的结构示意图

图2为本发明活塞悬浮段上设悬浮气活塞通道的结构示意图

图3为本发明无径向分力面气悬浮密封环对置设置的结构示意图

图4为本发明设有径向分力面气悬浮密封环的结构示意图

图5为本发明径向分力面气悬浮密封环对置设置的结构示意图

图6为本发明设有悬浮气气缸通道(可设为环形腔通道)的结构示意图

图7为本发明设有活塞高压储气腔的结构示意图

图8为本发明设有气缸高压储气腔的结构示意图

图9为本发明设有气缸汽化腔的结构示意图

图10为本发明气悬浮密封环设为开口一段式的结构示意图

图11为图10的A-A剖面图

图12为本发明气悬浮密封环设为多段式的结构示意图

图13为本发明气悬浮密封环设为内等形变式的结构示意图

图14为本发明气悬浮密封环设为开口径向组合式的结构示意图

图15为图14的C-C剖面图

图16为本发明气悬浮密封环设为多段径向组合式的结构示意图

图17为本发明设有气缸流体通道和活塞流体通道的结构示意图

图18为本发明设有气缸隔热夹层和活塞隔热夹层的结构示意图

图19为本发明设有气缸隔热层和活塞隔热层的结构示意图

附图编号

1.气缸 2.活塞 121.上止点 122.下止点 5.气悬浮密封环3.悬浮气活塞通道 4.悬浮气气缸通道 201.活塞悬浮段 202.活塞密封段203.活塞动力段 50.无径向分力面气悬浮密封环 1250.腔体空间501.密封环气压斥壁结构 502.密封环气压斥壁开放通道 40.高压气源51.径向分力面气悬浮密封环 41.高压水蒸汽源 2000.活塞汽化腔42.高压水源 1122.环形腔通道 20.活塞高压储气腔 60.燃烧室通道6.发动机燃烧室 7.逆止阀 30.气缸高压储气腔 2020.活塞泄压腔2021.泄压腔活塞气通道 2022.泄压腔密封环气通道 301.外接孔1000.气缸汽化腔 8.活塞隔热结构 21.活塞内顶壁 22.活塞内侧壁81.活塞隔热夹层 82.活塞隔热层 101.气缸内侧壁 102.气缸外侧壁9.气缸隔热结构 91.气缸隔热夹层 92.气缸隔热层 10.发动机火花塞11.发动机燃油喷射器 103.气缸侧壁 23.活塞顶 12.气缸盖100.气缸流体通道 13.冷却系统 14.控温系统 200.活塞流体通道5001.无口式无径向分力面悬浮密封环 5002.开口一段式气悬浮密封环5003.多段式气悬浮密封环 5004.内等形变式气悬浮密封环 555.弹簧5005.开口径向组合式气悬浮密封环 5006.多段径向组合式气悬浮密封环

如图1所示的密封环气悬浮发动机，包括气缸1和活塞2，所述活塞2全部或部分设置在所述气缸1内，在所述气缸1内的所述活塞2的部分段或整体侧向上设一个或多个气悬浮密封环5。

如图2、图3、图4和图5所示的密封环气悬浮发动机，所述活塞2由活塞悬浮段201、活塞密封段202和活塞动力段203构成，所述活塞悬浮段201与所述活塞密封段202连接，所述活塞密封段202与所述活塞动力段203连接，所述活塞悬浮段201的长度大于或等于所述气缸1的上止点121和所述气缸1的下止点122之间的距离，所述活塞悬浮段201非接触悬浮设置或准悬浮设置在所述气缸1内，所述活塞悬浮段201与所述活塞密封段202设为固定连接、径向滑动连接、定点万向连接或非定点万向连接，在所述活塞悬浮段201上设一个或多个悬浮气活塞通道3，所述悬浮气活塞通道3与高压气源40或与高压水蒸汽源41或经设在所述活塞2上的活塞汽化腔2000与高压水源42连通，所述活塞2经所述活塞密封段202在所述下止点122以外与所述气缸1设为直接滑动密封连接或设为径向弹性滑动密封连接或设为轴向弹性密封连接或设为非弹性密封伸展连接；所述气悬浮密封环5设为无径向分力面气悬浮密封环50，所述无径向分力面气悬浮密封环50设在所述活塞悬浮段201上，所述无径向分力面气悬浮密封环50上设密封环气压斥壁结构501或(和)设密封环气压斥壁开放通道502，在设所述密封环气压斥壁结构501的结构中，两个对置设置的所述无径向分力面气悬浮密封环50与所述气缸1和所述活塞2形成的腔体空间1250设为与所述悬浮气活塞通道3连通或一个所述无径向分力面气悬浮密封环50、所述活塞密封段202和所述气缸1的密封面、所述气缸1以及所述活塞2形成的所述腔体空间1250设为与所述悬浮气活塞通道3连通，在设所述密封环气压斥壁开放通道502的结构中，所述密封环气压斥壁开放通道502与所述悬浮气活塞通道3连通；或所述气悬浮密封环5设为径向分力面气悬浮密封环51，所述径向分力面气悬浮密封环51设在所述活塞悬浮段201上，所述径向分力面气悬浮密封环51上设所述密封环气压斥壁结构501或(和)设所述密封环气压斥壁开放通道502，在设所述密封环气压斥壁结构501的结构中，两个对置设置的所述径向分力面气悬浮密封环51与所述气缸1和所述活塞2形成的腔体空间1250设为与所述悬浮气活塞通道3连通或一个所述径向分力面气悬浮密封环51、所述活塞密封段202和所述气缸1的密封面、所述气缸1以及所述活塞2形成的所述腔体空间1250设为与所述悬浮气活塞通道3连通，在设所述密封环气压斥壁开放通道502的结构中，所述密封环气压斥壁开放通道502设为与所述悬浮气活塞通道3连通。

如图6所示的密封环气悬浮发动机，在所述气缸1和所述活塞2之间设一个或多个悬浮气气缸通道4，所述悬浮气气缸通道4设为所述气缸1和所述活塞2间的所述环形腔通道1122，所述环形腔通道1122与高压气源40或与高压水蒸汽源41或经设在所述气缸1上的气缸汽化腔1000与高压水源42连通，所述活塞2经所述活塞密封段202在所述下止点122以外与所述气缸1设为直接滑动密封连接或设为径向弹性滑动密封连接或设为轴向弹性密封连接或设为非弹性密封伸展连接；所述气悬浮密封环5设为无径向分力面气悬浮密封环50，所述无径向分力面气悬浮密封环50设在所述活塞悬浮段201上，在所述无径向分力面气悬浮密封环50的上下两端面上设密封环气压斥壁结构501，所述密封环气压斥壁结构501设在所述环形腔通道1122内，或所述气悬浮密封环5设为径向分力面气悬浮密封环51，所述径向分力面气悬浮密封环51设在所述活塞悬浮段201上，所述径向分力面气悬浮密封环51上设所述密封环气压斥壁结构501，所述密封环气压斥壁结构501设在所述环形腔通道1122内。

如图7所示的密封环气悬浮发动机，所述活塞2上设活塞高压储气腔20，所述活塞高压储气腔20与所述悬浮气活塞通道3连通，所述活塞高压储气腔20经设在所述活塞2上的燃烧室通道60与发动机燃烧室6连通，在所述燃烧室通道60上设或不设以所述活塞高压储气腔20为流向的逆止阀7。

如图8和图9所示的密封环气悬浮发动机，在所述气缸1上设气缸高压储气腔30，所述气缸高压储气腔30与所述悬浮气气缸通道4连通，在所述活塞2上设或不设活塞泄压腔2020，在设有所述活塞泄压腔2020的结构中，所述活塞泄压腔2020经设在所述活塞2上的泄压腔活塞气通道2021与发动机燃烧室6连通，在所述泄压腔活塞气通道2021上设或不设以所述发动机燃烧室6为流向的逆止阀7，所述活塞泄压腔2020经设在所述活塞2上的泄压腔密封环气通道2022与所述气悬浮密封环5的背部连通，所述气缸高压储气腔30上设或不设外接孔301，在设所述外接孔301的结构中，所述外接孔301与高压气源40或与高压水蒸汽源41或经设在所述气缸1上的气缸汽化腔1000与高压水源42连通。

如图2、图10、图11、图12和图13所示的密封环气悬浮发动机，所述气悬浮密封环5设为无口式气悬浮密封环5001、开口一段式气悬浮密封环5002或多段式气悬浮密封环5003，所述开口一段式气悬浮密封环5002设为内等形变式气悬浮密封环5004。

如图2、图10、图11、图12和图13所示的密封环气悬浮发动机，所述气悬浮密封环5设为自弹性式或弹簧555弹性式或气压弹性式。

如图14、图15和图16所示的密封环气悬浮发动机，所述气悬浮密封环5设为由复数个开口一段式气悬浮密封环5002径向错口套装构成的开口径向组合式气悬浮密封环5005或设为由复数个多段式气悬浮密封环5003径向错口套装构成的多段径向组合式气悬浮密封环5006。

如图17所示的密封环气悬浮发动机，在所述气缸1整体外侧或部分外侧设气缸流体通道100，所述气缸流体通道100设为与冷却系统13连通或设为与控温系统14连通；或(和)在所述活塞2内部设活塞流体通道200，所述活塞流体通道200设为与所述冷却系统13连通或设为与所述控温系统14连通。

如图18和图19所示的密封环气悬浮发动机，在所述活塞2的外表面设活塞隔热结构8，或(和)在所述活塞2的活塞内顶壁21上或(和)活塞内侧壁22上设所述活塞隔热结构8，所述活塞隔热结构8设为活塞隔热夹层81或(和)活塞隔热层82；或(和)所述气缸1的气缸内侧壁101和气缸外侧壁102同时或单独设气缸隔热结构9，所述气缸隔热结构9设为气缸隔热夹层91或(和)气缸隔热层92；发动机火花塞10或(和)发动机燃油喷射器11设在发动机燃烧室6的外壁上，所述发动机燃烧室6的外壁设为气缸侧壁103、活塞顶23或气缸盖12，在所述发动机火花塞10与所述发动机燃烧室6的外壁接触处或(和)所述发动机燃油喷射器11与发动机燃烧室6的外壁接触处设局部冷却通道。

Claims (10)

1、一种密封环气悬浮发动机，包括气缸(1)和活塞(2)，其特征在于：所述活塞(2)全部或部分设置在所述气缸(1)内，在所述气缸(1)内的所述活塞(2)的部分段或整体侧向上设一个或多个气悬浮密封环(5)。

2、如权利要求1所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：所述活塞(2)由活塞悬浮段(201)、活塞密封段(202)和活塞动力段(203)构成，所述活塞悬浮段(201)与所述活塞密封段(202)连接，所述活塞密封段(202)与所述活塞动力段(203)连接，所述活塞悬浮段(201)的长度大于或等于所述气缸(1)的上止点(121)和所述气缸(1)的下止点(122)之间的距离，所述活塞悬浮段(201)非接触悬浮设置或准悬浮设置在所述气缸(1)内，所述活塞悬浮段(201)与所述活塞密封段(202)设为固定连接、径向滑动连接、定点万向连接或非定点万向连接，在所述活塞悬浮段(201)上设一个或多个悬浮气活塞通道(3)，所述悬浮气活塞通道(3)与高压气源(40)或与高压水蒸汽源(41)或经设在所述活塞(2)上的活塞汽化腔(2000)与高压水源(42)连通，所述活塞(2)经所述活塞密封段(202)在所述下止点(122)以外与所述气缸(1)设为直接滑动密封连接或设为径向弹性滑动密封连接或设为轴向弹性密封连接或设为非弹性密封伸展连接；所述气悬浮密封环(5)设为无径向分力面气悬浮密封环(50)，所述无径向分力面气悬浮密封环(50)设在所述活塞悬浮段(201)上，所述无径向分力面气悬浮密封环(50)上设密封环气压斥壁结构(501)或(和)设密封环气压斥壁开放通道(502)，在设所述密封环气压斥壁结构(501)的结构中，两个对置设置的所述无径向分力面气悬浮密封环(50)与所述气缸(1)和所述活塞(2)形成的腔体空间(1250)设为与所述悬浮气活塞通道(3)连通或一个所述无径向分力面气悬浮密封环(50)、所述活塞密封段(202)和所述气缸(1)的密封面、所述气缸(1)以及所述活塞(2)形成的所述腔体空间(1250)设为与所述悬浮气活塞通道(3)连通，在设所述密封环气压斥壁开放通道(502)的结构中，所述密封环气压斥壁开放通道(502)与所述悬浮气活塞通道(3)连通；或所述气悬浮密封环(5)设为径向分力面气悬浮密封环(51)，所述径向分力面气悬浮密封环(51)设在所述活塞悬浮段(201)上，所述径向分力面气悬浮密封环(51)上设所述密封环气压斥壁结构(501)或(和)设所述密封环气压斥壁开放通道(502)，在设所述密封环气压斥壁结构(501)的结构中，两个对置设置的所述径向分力面气悬浮密封环(51)与所述气缸(1)和所述活塞(2)形成的腔体空间(1250)设为与所述悬浮气活塞通道(3)连通或一个所述径向分力面气悬浮密封环(51)、所述活塞密封段(202)和所述气缸(1)的密封面、所述气缸(1)以及所述活塞(2)形成的所述腔体空间(1250)设为与所述悬浮气活塞通道(3)连通，在设所述密封环气压斥壁开放通道(502)的结构中，所述密封环气压斥壁开放通道(502)设为与所述悬浮气活塞通道(3)连通。

3、如权利要求1所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：所述活塞(2)由活塞悬浮段(201)、活塞密封段(202)和活塞动力段(203)构成，所述活塞悬浮段(201)与所述活塞密封段(202)连接，所述活塞密封段(202)与所述活塞动力段(203)连接，所述活塞悬浮段(201)的长度大于或等于所述气缸(1)的上止点(121)和所述气缸(1)的下止点(122)之间的距离，所述活塞悬浮段(201)非接触悬浮设置或准悬浮设置在所述气缸(1)内，所述活塞悬浮段(201)与所述活塞密封段(202)设为固定连接、径向滑动连接、定点万向连接或非定点万向连接，在所述气缸(1)和所述活塞(2)之间设一个或多个悬浮气气缸通道(4)，所述悬浮气气缸通道(4)设为所述气缸(1)和所述活塞(2)间的所述环形腔通道(1122)，所述环形腔通道(1122)与高压气源(40)或与高压水蒸汽源(41)或经设在所述气缸(1)上的气缸汽化腔(1000)与高压水源(42)连通，所述活塞(2)经所述活塞密封段(202)在所述下止点(122)以外与所述气缸(1)设为直接滑动密封连接或设为径向弹性滑动密封连接或设为轴向弹性密封连接或设为非弹性密封伸展连接；所述气悬浮密封环(5)设为无径向分力面气悬浮密封环(50)，所述无径向分力面气悬浮密封环(50)设在所述活塞悬浮段(201)上，在所述无径向分力面气悬浮密封环(50)的上下两端面上设密封环气压斥壁结构(501)，所述密封环气压斥壁结构(501)设在所述环形腔通道(1122)内，或所述气悬浮密封环(5)设为径向分力面气悬浮密封环(51)，所述径向分力面气悬浮密封环(51)设在所述活塞悬浮段(201)上，所述径向分力面气悬浮密封环(51)上设所述密封环气压斥壁结构(501)，所述密封环气压斥壁结构(501)设在所述环形腔通道(1122)内。

4、如权利要求1所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：所述活塞(2)上设活塞高压储气腔(20)，所述活塞高压储气腔(20)与所述悬浮气活塞通道(3)连通，所述活塞高压储气腔(20)经设在所述活塞(2)上的燃烧室通道(60)与发动机燃烧室(6)连通，在所述燃烧室通道(60)上设或不设以所述活塞高压储气腔(20)为流向的逆止阀(7)。

5、如权利要求1所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：在所述气缸(1)上设气缸高压储气腔(30)，所述气缸高压储气腔(30)与所述悬浮气气缸通道(4)连通，在所述活塞(2)上设或不设活塞泄压腔(2020)，在设有所述活塞泄压腔(2020)的结构中，所述活塞泄压腔(2020)经设在所述活塞(2)上的泄压腔活塞气通道(2021)与发动机燃烧室(6)连通，在所述泄压腔活塞气通道(2021)上设或不设以所述发动机燃烧室(6)为流向的逆止阀(7)，所述活塞泄压腔(2020)经设在所述活塞(2)上的泄压腔密封环气通道(2022)与所述气悬浮密封环(5)的背部连通，所述气缸高压储气腔(30)上设或不设外接孔(301)，在设所述外接孔(301)的结构中，所述外接孔(301)与高压气源(40)或与高压水蒸汽源(41)或经设在所述气缸(1)上的气缸汽化腔(1000)与高压水源(42)连通。

6、如权利要求1、2、3、4或5所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：所述气悬浮密封环(5)设为无口式气悬浮密封环(5001)、开口一段式气悬浮密封环(5002)或多段式气悬浮密封环(5003)，所述开口一段式气悬浮密封环(5002)设为内等形变式气悬浮密封环(5004)。

7、如权利要求1、2、3、4或5所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：所述气悬浮密封环(5)设为自弹性式或弹簧(555)弹性式或气压弹性式。

8、如权利要求1、2、3、4或5所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：所述气悬浮密封环(5)设为由复数个开口一段式气悬浮密封环(5002)径向错口套装构成的开口径向组合式气悬浮密封环(5005)或设为由复数个多段式气悬浮密封环(5003)径向错口套装构成的多段径向组合式气悬浮密封环(5006)。

9、如权利要求1所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：在所述气缸(1)整体外侧或部分外侧设气缸流体通道(100)，所述气缸流体通道(100)设为与冷却系统(13)连通或设为与控温系统(14)连通；或(和)在所述活塞(2)内部设活塞流体通道(200)，所述活塞流体通道(200)设为与所述冷却系统(13)连通或设为与所述控温系统(14)连通。

10、如权利要求1所述密封环气悬浮发动机，其特征在于：在所述活塞(2)的外表面设活塞隔热结构(8)，或(和)在所述活塞(2)的活塞内顶壁(21)上或(和)活塞内侧壁(22)上设所述活塞隔热结构(8)，所述活塞隔热结构(8)设为活塞隔热夹层(81)或(和)活塞隔热层(82)；或(和)所述气缸(1)的气缸内侧壁(101)和气缸外侧壁(102)同时或单独设气缸隔热结构(9)，所述气缸隔热结构(9)设为气缸隔热夹层(91)或(和)气缸隔热层(92)；发动机火花塞(10)或(和)发动机燃油喷射器(11)设在发动机燃烧室(6)的外壁上，所述发动机燃烧室(6)的外壁设为气缸侧壁(103)、活塞顶(23)或气缸盖(12)，在所述发动机火花塞(10)与所述发动机燃烧室(6)的外壁接触处或(和)所述发动机燃油喷射器(11)与所述发动机燃烧室(6)的外壁接触处设局部冷却通道。

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