用于差动冲程循环发动机的调和活塞座的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种建立并维持差动冲程循环燃烧发动机中的一部分燃烧循环期间的活塞压缩高度的方法，燃烧发动机包括一个或一个以上两部分活塞，每一两部分活塞具有第一活塞部分及第二活塞部分，第二活塞部分由可滑动地耦合到第一活塞部分的活塞柄操作，方法包括：提供活塞座杯和活塞座盖，活塞座杯耦合到第一活塞部分，活塞座盖操作性地与活塞座杯关联并且界定密封的活塞座腔；使第二活塞部分与活塞座盖邻接并且使活塞座盖相对于活塞座杯移动；在一部分燃烧循环期间使流体进入孔口与协作的杆通道和活塞销进口通道对准，从而允许流体进入活塞座腔；以及在一部分燃烧循环期间使流体外出孔口与协作的活塞销出口通道和外出开口对准，从而允许流体离开活塞座腔。
【专利说明】用于差动冲程循环发动机的调和活塞座
[0001]本申请是2010年2月4日提交、发明名称为“用于差动冲程循环发动机的调和活塞座”、申请号为201080016358.3的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及燃烧发动机且特定来说涉及差动冲程循环燃烧发动机。
[0003]本发明已主要开发用作用于差动冲程循环燃烧发动机的调和活塞座设备，且下文将参照本申请案予以描述。然而，应了解，本发明不限于此特定使用领域。
【背景技术】
[0004]贯穿说明书对现有技术的任何论述无论如何不应被视为承认此现有技术为广泛已知的或形成所述领域中的普通一般知识的部分。
[0005]常规内燃发动机具有至少一个气缸、所述气缸中的活塞及由所述活塞驱动的曲轴。这些发动机中的大多数发动机按曲轴每两次转动活塞进行一个四冲程循环的方式操作。在所述循环期间，活塞的冲程为第一次向外进气、第一次向内压缩、第二次向外(在点火之后)燃烧及供以动力以及第二次向内排气。在排气冲程期间将经燃烧气体驱动出且在吸纳冲程期间吸入新鲜进料。这两个冲程需要较少力且活塞经受低压力。出于这些目的，这两个冲程还需要一次完整的曲轴转动。
[0006]如果具有给定位移的四冲程发动机可在仅一次曲轴转动中完成其循环，那么可从所述四冲程发动机获得更多输出。存在常规两冲程发动机，其中将燃烧、排气、吸纳及压缩四个功能塞入到曲轴每一次转动活塞进行的两个冲程中。此些两冲程发动机通常重量小于四冲程发动机，但通常不如四冲程发动机燃料高效，且因此传统上仅用于某些特别领域中，例如小花园发动机。
[0007]存在一种用以组合活塞的四个冲程的优点与每循环的一次曲轴转动的优点的方式，且其为将活塞分裂成关闭燃烧室的一端的内部分及连接到曲轴的可分离外部分，且提供在排气及吸纳期间独立于所述外活塞部分而移动所述内活塞部分的构件。此提供所述内活塞部分在单次曲轴转动期间按四冲程原则操作。
[0008]第857，410号美国专利揭示，可使用咬合的齿轮传动装置的四分之一次转动来在活塞部分的不同循环中操作所述活塞部分。此设计具有许多问题，例如，当两个齿轮在驱动轴的每一转动上啮合时齿的啮咬，且为以相等长度及周期划分四个冲程的以四比一比率固定的复杂齿轮传动系统。
[0009]第1，413，541号美国专利揭示一种具有四冲程内活塞部分及两冲程外活塞部分(每循环或发动机转动)的分裂式活塞。还提供一种具有一循环的内活塞部分，其中每一冲程的周期确切为90度且等于外活塞的冲程的周期(其为180度)的一半。所述设备的另一限制包括内活塞部分的四个冲程的相等冲程长度或活塞行程。
[0010]第857，410号及第1，413，541号美国专利每一者揭示活塞的关闭燃料室以使得其必须以四个相等冲程移动的部分的驱动连接，每一冲程在四分之一转数(90度)期间完成。
[0011]第1，582，890号美国专利揭示气缸中的两个活塞，其关闭两个室。并非按四冲程原则操作，其使用凸轮致动构件来在两个室与大体沿气缸壁定位于其冲程的相对端处的两组气口之间移动内活塞。这是为了允许内活塞在其向下冲程上将外室加压，此花费大量动力及力量，因此要求其致动设备在结构上未必沉重及庞大。此外，气缸壁上的外气口将内活塞限制为相等冲程长度及对称周期。本专利教示内活塞在来自两个气缸室的经组合进料的燃烧及最终压缩期间必须覆盖以便将这两个冲程限制为相等长度及轴转数的气缸气口。
[0012]以引用方式并入本文中的第5，243，938号美国专利揭示一种用于使内燃发动机往复运动的差动冲程活塞设备，其具有安置于气缸内的活塞构件，所述活塞构件包括关闭及密封气缸室的内活塞部分及用作所述内活塞部分的载体且连接到发动机轴(优选为曲轴)的外活塞部分。所述内活塞部分有效地在不同于所述外活塞的循环的循环上操作，举例来说，发动机的每一转动中，所述内活塞部分进行四个冲程且所述外活塞部分进行两个冲程。本发明还提供一种用以使内活塞部分循环的冲程周期及/或冲程长度变化的差动冲程循环构件。优选实施例提供一种差动四冲程内活塞部分及在整个循环期间通过连接杆连接到曲轴的外活塞部分。当压缩力处于其最高水平时，所述两个活塞部分组合以在循环的供以动力及压缩部分期间骑跨于所述连接杆上。在循环的排气及吸纳部分期间，当压缩力低得多时，内活塞部分独立于继续连接到连接杆移动的外活塞部分而执行分别为排气及吸纳的向内及向外移动。
[0013]此项技术中需要进一步调和(或减弱，或缓冲)内活塞部分的安坐及/或调整外活塞部分上的活塞座高度。
[0014]本发明的目标
[0015]本发明的目标是克服或改善现有技术的缺点中的至少一者，或提供有用的替代方案。
[0016]优选形式的本发明的目标是提供一种用于差动冲程循环燃烧发动机的调和活塞座。
【发明内容】
[0017]根据本发明的一方面，提供一种建立并维持差动冲程循环燃烧发动机中的一部分燃烧循环期间的活塞压缩高度的方法，所述燃烧发动机包括一个或一个以上两部分活塞，每一两部分活塞具有第一活塞部分及第二活塞部分，所述第二活塞部分由可滑动地耦合到所述第一活塞部分的活塞柄操作，所述方法包括:
[0018]提供活塞座杯和活塞座盖，所述活塞座杯耦合到所述第一活塞部分，所述活塞座盖操作性地与所述活塞座杯关联并且界定密封的活塞座腔；
[0019]使所述第二活塞部分与所述活塞座盖邻接并且使所述活塞座盖相对于所述活塞座杯移动；
[0020]在一部分燃烧循环期间使流体进入孔口与协作杆通道和活塞销进口通道对准，从而允许流体进入所述活塞座腔；以及
[0021]在一部分燃烧循环期间使流体外出孔口与协作销外出通道和外出开口对准，从而允许流体流出所述活塞座腔。
[0022]根据本发明的第一方面，提供一种用于差动冲程循环燃烧发动机的活塞座设备，所述燃烧发动机包括一个或一个以上两部分活塞，每一两部分活塞具有第一活塞部分及第二活塞部分，所述设备包含:
[0023]操作地与所述第一活塞部分相关联的活塞座盖，所述活塞座盖适于与所述第二活塞部分邻接啮合；
[0024]其中，在邻接啮合之后，所述座盖即刻适于相对于所述第一活塞部分移动，借此至少部分地吸收在所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间施加的冲击力。
[0025]优选地，所述活塞座盖被朝向展开位置偏置以用于接纳所述邻接啮合。更优选地，所述活塞座盖通过压缩弹簧偏置。
[0026]优选地，所述第一活塞部分与所述第二活塞部分共轴地移动；且所述活塞座盖适于相对于所述第一活塞部分沿轴向方向移动。
[0027]优选地，所述设备进一步包含耦合到所述第一活塞部分的活塞座杯。更优选地，活塞座杯与所述第一活塞部分整体形成。最优选地，所述活塞座盖适于以可密封方式滑动地啮合所述活塞座杯，借此界定密封的活塞座腔。
[0028]优选地，所述活塞座盖与所述活塞座杯之间的相对移动使得所述活塞座腔能够具有可变体积。
[0029]优选地，所述设备进一步包含用于分别使得流体能够进入及排出所述活塞座腔的流体进入孔口及流体外出孔口。更优选地，在所述燃烧发动机的第一预定操作周期期间，通过关闭所述流体进入孔口来中断到所述活塞座腔中的流体流动，直到流体流动重新开始。最优选地，在第二预定操作周期期间，通过关闭所述外出孔口来中断离开所述活塞的流体，借此在所述活塞座腔体积内保存预定量的流体，直到流体流动重新开始。
[0030]优选地，所述活塞座腔可在所述燃料发动机的操作期间填充有发动机油。
[0031]优选地，所述第一活塞部分为外活塞部分，且所述第二活塞部分为内活塞部分。
[0032]根据本发明的第二方面，提供一种用于差动冲程循环燃烧发动机的活塞座设备，所述燃烧发动机包括一个或一个以上两部分活塞，每一两部分活塞具有第一活塞部分及第二活塞部分，所述设备包含:
[0033]用于调和在所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间施加的动态接触力负载的调和安坐构件。
[0034]优选地，所述调和安坐构件包括适于与所述第二活塞部分邻接啮合的活塞座盖。
[0035]优选地，所述力负载与所述燃烧发动机内的气体的压缩及燃烧中的至少一者的压力相关联。
[0036]优选地，所述设备进一步包含:
[0037]高度控制构件，其用于在燃烧循环的至少一个部分期间控制与所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的操作距离相关联的座高度参数。
[0038]优选地，所述设备进一步包含:
[0039]高度调整构件，其用于在燃烧循环期间建立所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的操作距离。
[0040]优选地，当所述第一活塞部分与第二活塞部分正大致一致地移动时，所述高度调整构件在所述燃烧循环期间建立所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的操作距离。更优选地，所述高度调整构件进一步包含弹簧构件。
[0041]优选地，所述设备进一步包含用于维持设定活塞高度的锁定构件。更优选地，当所述第一活塞部分与第二活塞部分保持支承接触时，所述锁定构件维持所述设定活塞高度。
[0042]根据本发明的第三方面，提供一种吸收在供用于差动冲程循环燃烧发动机中的两部分活塞的第一活塞部分与第二活塞部分之间施加的冲击力的方法，所述方法包含以下步骤:
[0043](a)调和在所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间施加的动态接触力负载；
[0044](b)通过所述第一活塞部分与第二活塞部分之间的动态邻接来减轻噪音；
[0045](C)在燃烧循环的第一部分期间建立所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的操作距离 '及
[0046](d)在所述燃烧循环的第二部分期间维持所述操作距离。
[0047]根据本发明的一方面，提供一种设备，其包括用于缓冲冲击及减轻噪音、压缩比率高度调整(在压缩循环期间)以及保存经调整高度的构件及过程。
[0048]根据本发明的一方面，提供一种用于内活塞部分与外活塞部分(当作为两部分活塞操作时)的经改进接合(或安坐)的设备。所述设备优选地包含位于所述外活塞部分上的活塞座，所述活塞座适于在安坐过程期间邻接地容纳所述内活塞部分。优选地，所述活塞座适于提供以下各项中的任何一者或一者以上:缓冲冲击力强度；提供所得安坐高度;支撑所述内活塞部分，同时共同压缩及抵抗气缸中的气体混合物的燃烧压力。
[0049]根据本发明的一方面，提供一种缓冲构件。所述缓冲构件适于在所述安坐过程期间减小冲击力量。
[0050]根据本发明的一方面，提供一种高度调整构件。所述高度调整构件优选地适于针对用于气体压缩的组合活塞高度来调整活塞座高度。
[0051]优选地，所述缓冲构件与所述高度调整构件可为耦合到活塞座的一个整体设备。或者，所述缓冲构件与所述高度调整构件可提供为耦合到活塞座的两个或两个以上单独设备。
[0052]根据本发明的一方面，提供一种操作地与高度调整构件相关联的锁定构件。优选地，所述锁定构件在所述高度调整之后限制座高度变化。更优选地，所述锁定构件减小点火压力负载下的活塞座的屈服及振动。最优选地，所述锁定构件大致消除点火压力负载下的所述活塞座的屈服及振动。
[0053]根据本发明的一方面，提供一种用于内活塞部分与外活塞部分(当作为用于差动冲程循环发动机的两部分活塞操作时)的经改进接合(或安坐)的设备。优选地，所述设备包括活塞座且适于减轻(或减弱)所述内活塞部分的安坐负载。更优选地，所述设备适于相对于所述外活塞部分调整活塞座高度。
[0054]所述内活塞部分优选地可可滑动地相对于所述外活塞部分移动。更优选地，内活塞部分可在燃烧循环的第一部分期间与所述外活塞部分共同移动，且在所述燃烧循环的第二部分期间与所述外活塞部分分开移动。
[0055]所述设备优选地包含以下各项中的任何一者或一者以上:缓冲构件，其用以减轻冲击；高度调整构件，其用于在压力下调整活塞座高度；及锁定构件，其用于在所述燃烧循环的第三部分期间将所述活塞座临时固定于所要座高度处。
[0056]根据本发明的一方面，提供一种用于差动冲程循环燃烧发动机的活塞座设备，其大致如本文参照附图所描述。
[0057]根据本发明的一方面，提供一种吸收在供用于差动冲程循环燃烧发动机中的两部分活塞的第一活塞部分与第二活塞部分之间施加的冲击力的方法，其大致如本文参照附图所描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]本文现在将参照附图仅以举例方式描述本发明的优选实施例，附图中:
[0059]图1是根据本发明的实施例活塞座设备的俯视图；
[0060]图2是沿线2-2截取的图1设备的局部截面侧视图；
[0061]图3是沿线3-3截取的图1设备的局部截面侧视图；且
[0062]图4是根据本发明的实施例方法的流程图。
【具体实施方式】
[0063]差动冲程循环发动机采用两部分活塞来在每一发动机转动中完成四冲程热循环。所述两部分活塞包含外活塞部分及内活塞部分。
[0064]应了解，常规活塞发动机(2循环或4循环)使用活塞来执行两个功能。这些功能是密封室及在室与曲轴之间传输力。一替代方案是使用如D循环(差动冲程循环)发动机中所使用的由内活塞部分及外活塞部分组成的两部分活塞来将这两个功能分离。
[0065]所述内活塞部分密封所述室且就像空气泵那样发挥作用以在4冲程循环过程的排气及吸纳冲程中帮助气体进入及离开所述室-与所述外部分分开移动。在燃烧或压缩的重负载冲程期间，所述内活塞部分安坐于所述外部分上且由所述外部分支撑。
[0066]当所述内活塞部分在吸纳冲程之后安坐到所述外活塞部分(类似于阀安坐于气阀机构中)以压缩气体时，将存在“感知的冲击”。类似冲击“问题”存在于与气阀机构相关联的阀安坐中。阀安坐噪音在较老的车辆中是明显的。已通过一系列改进来减轻气阀机构冲击问题，包括更好的凸轮设计及液力挺杆。相对来说，今天不存在阀安坐噪音。
[0067]为将活塞冲击“缓冲”到可接受的水平可涉及凸轮设计及液力挺杆。
[0068]还应了解，内燃发动机的效率与压缩比率成比例，所述压缩比率是在压缩冲程的开始及结束时室体积之间的比率。通常，压缩比率越高，发动机效率越好。增加所述比率的一种方式是减小在冲程的结束时的体积，即，在活塞的顶部的拱顶体积。也就是将活塞顶部推到发动机头部区中较深处。如本文所示，使用弹簧与锁定构件(或机构)使得能够调整座高度以实现较好的压缩比率(在汽油发动机中的发动机爆燃之前恰当地定位)。优选地，所述锁定机构为液压锁，借此将流体密封于固定的体积中，以保持其体积且在压力下界定活塞座高度。弹簧常数及室中的气体动态压力自动充当用以随着密封腔体积而定位所述弹簧的力及反向力，借此提供自动的可变压缩比率活塞座。
[0069]活塞座设备可提供发动机噪音减小及改进的发动机效率。自动的压缩比率可进一步增强发动机的已经较高的效率。缓冲安坐可减小发动机中的可令人不悦的噪音。
[0070]在一实施例中，外活塞部分通常经由活塞销可枢转地耦合到连接杆，所述连接杆进一步以常规方式耦合到发动机轴。
[0071]在一实施例中，内活塞部分通常在其周围具有活塞环且由可滑动地耦合到外活塞部分的活塞柄操作。所述活塞柄通常在近端耦合到内活塞部分下面且适于贯穿外活塞部分延伸。
[0072]在一实施例中，可由附接于相应活塞柄的远端处的杠杆构件来致动及驱动内活塞部分，以促进四个冲程的完成。仅通过举例的方式，可根据第5，243，938号美国专利的教示来致动及驱动内活塞部分。
[0073]应了解，内活塞部分与外活塞部分两者在气缸孔内且沿气缸轴线共轴地滑动。内活塞部分与外活塞部分可依据活塞冲程曲柄角度在气缸壁内共同或分开移动。
[0074]活塞座设备可最接近于(通常耦合到)外活塞而定位，且适于在两个活塞部分共同移动时啮合及支撑内活塞部分。
[0075]应了解，当促使内活塞部分与外活塞部分在一起时，可产生可导致结构性损坏及/或产生不期望的噪音的冲击。因此，期望借助缓冲构件来减轻(或减弱)所述冲击。所述缓冲构件可与活塞座设备有关系。
[0076]还应了解，当内活塞部分与外活塞部分共同压缩气缸室中的气体(在点火之前)时，压缩的较高量值将产生燃烧发动机操作的较高效率。因此，期望升高活塞座高度以增加压缩比率。
[0077]还应了解，当内活塞部分与外活塞部分共同压缩气缸室中的气体(在点火之前)时，压缩的力量可产生不期望高的组件应力或火花点火发动机的燃料混合物的损坏性爆燃。因此，还期望调节活塞座高度以用于压缩比率调整。
[0078]图1仅以举例的方式展示实施例活塞座设备的俯视图。此视图展示外活塞部分，其具有包含活塞座盖(为清晰起见截去四分之三)及活塞座杯(为清晰起见截去四分之一)的活塞座设备。此视图还展示所述外活塞部分包括活塞裙部。内活塞部分(未展示)通过活塞柄可滑动可移动地耦合到所述外活塞部分。所述内活塞部分相对于所述外活塞部分的滑动移动促使所述内活塞部分与所述活塞座盖邻接啮合。
[0079]参照图1，用于差动冲程循环燃烧发动机的实施例活塞座设备100可操作地与外活塞部分110相关联。
[0080]仅通过举例的方式，所述外活塞部分可界定活塞裙部112，活塞裙部112在使用期间沿气缸壁滑动。所述外活塞部分进一步包括一对活塞销外壳114及115。
[0081]在此实例中，所述外活塞部分通过装纳于活塞销外壳114及115中的活塞销117可枢转地连接到连接杆116。在此配置中，所述连接杆可随着曲轴以常规方式绕发动机轴线旋转而跨越活塞轴线来回摆动。
[0082]内活塞部分120 (未展示)可通过活塞柄122可滑动地耦合到外活塞部分。所述内活塞部分可邻接啮合外活塞部分。
[0083]活塞柄122 (为清晰起见，将相应内活塞切除来展示)通过外活塞部分且通过连接杆116。所述连接杆在“小端”中具有孔口 118，其使得所述连接杆能够来回摆动而不干扰活塞柄122。
[0084]可使用活塞座设备来至少部分地吸收在第一活塞部分与第二活塞部分之间施加的冲击力。
[0085]在一实施例中，活塞座设备100包括活塞座盖130 (为清晰起见，展示为经部分切除，其中四分之三被移除)、活塞座杯135(为清晰起见，展示为经部分切除，其中四分之一被移除)及活塞座弹簧150 (为清晰起见，展示为经部分切除，其中四分之一被移除)。
[0086]通过举例的方式，活塞柄122引导内活塞部分(为清晰起见被断去，未展示)安坐于活塞座盖130上。此通常在两个活塞部分在燃烧室(未展示)所施加的压力下共同移动时发生。提供活塞座弹簧150以对抗所述燃烧室所施加的气态压力。此气体压力将所述座弹簧压缩到反作用高度。弹簧刚度可经选择以支撑活塞座盖130。所述活塞座盖适于以可密封方式滑动地啮合活塞座杯，借此界定密封的活塞座腔。
[0087]在此实施例中，流体进入孔口 140及流体外出孔口 145位于活塞座杯135内，以使得流体(优选为发动机油)能够循环到活塞座腔中及循环离开活塞座腔。
[0088]在一实施例中，提供用于差动冲程循环燃烧发动机的活塞座设备100，所述燃烧发动机包括一个或一个以上两部分活塞，每一两部分活塞具有外活塞部分110及内活塞部分(120，未展示)。所述设备包含:操作地与所述外活塞部分相关联的活塞座盖130，所述活塞座盖适于与所述内活塞部分邻接啮合；其中，在邻接啮合之后，所述座盖即刻适于相对于所述外活塞部分移动，借此至少部分地吸收在所述外活塞部分与所述内活塞部分之间施加的冲击力。
[0089]图2展示穿过图1的线2_2(沿活塞销轴线)部分地断去的侧视截面图。在此图中，将内活塞从活塞柄断去。
[0090]参照图2，活塞座盖130在活塞座杯135上方处于滑动啮合，借此界定密封的活塞座腔160。应了解，腔160的体积可因活塞座盖130与活塞座杯135之间的相对移动而变化。此腔可在操作期间填充有流体(优选为发动机油)。
[0091]在此实施例中，流体进入孔口 140及流体外出孔口 145位于活塞座杯135内，以使得流体(优选为发动机油)能够循环到活塞座腔中及循环离开活塞座腔。
[0092]在一实施例中，可经由协作杆通道141及协作活塞销进口通道142将流体(优选为发动机油)提供到流体进入孔口 140。应了解，在此实例中，杆通道141与活塞销进口通道142仅在燃烧循环的一部分期间流体连通，在此时流体可流动到活塞座腔160中。
[0093]在一实施例中，流体(优选为发动机油)也可经由协作活塞销出口通道146 (位于活塞销117中)及协作出口开口 147(位于连接杆小端中)而经由流体外出孔口 145从腔160排放。应了解，在此实例中，销外出通道146与连接杆的小端中的外出开口 147仅在燃烧循环的一部分期间流体连通，在此时流体可从活塞座腔160排放。
[0094]图3展示沿图1的线3-3截取的侧视截面图，其展示连接杆处于上止点位置处。在此视图中，为清晰起见，已移除活塞座盖及活塞弹簧，且已断去分裂式连接杆116的一条腿的下部部分。
[0095]参照图3，通过举例的方式，连接杆116可枢转地连接到活塞销117，从而使得连接杆随着曲轴以常规方式绕发动机轴线旋转而跨越活塞轴线来回摆动。
[0096]在一实施例中，当外出通道与活塞销外出通道146对准(流体连通)时，流体外出开口 147 (位于连接杆小端中)准许流体从腔160排放。此流体连通随着连接杆摆动而在每一燃烧循环发生-且可战略性地同步以在燃烧循环的预定周期(在计时及持续时间上)发生。
[0097]在一实施例中，连接杆通道141及活塞销进入通道142使得流体(优选为发动机油)能够流动到活塞座腔160中。
[0098]应了解，此提供用于在燃烧循环的至少一个部分期间控制与所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的操作距离相关联的座高度参数的高度控制构件。
[0099]应进一步了解，随着杆相对于外活塞部分(或活塞销117)摆动，流体流动被中断，因为进入通道及外出通道两者被关闭。在此情形中，当前保持于活塞腔中的流体维持腔体积不变，直到流体开始流动。此提供用于维持设定活塞高度的锁定构件。通常，当第一活塞部分与第二活塞部分保持支承接触时，流体流动被中断(借此启用锁定构件)。
[0100]在一实施例中，当曲轴旋转靠近上止点时,流体的流动被中断,借此针对燃烧保持活塞座处于所要高度，直到燃烧的结束，且当第二活塞部分朝向靠近下止点处继续时从活塞座提升第一活塞部分，且连接杆摆动到活塞及气缸轴线的逆时针侧(参照图3)。
[0101]参照图4，揭示用于吸收在供用于差动冲程循环燃烧发动机中的两部分活塞的外活塞部分与内活塞部分之间施加的冲击力的实施例方法400。通过举例的方式，所述方法包含:
[0102]步骤410:调和在所述外活塞部分与所述内活塞部分之间施加的动态接触力负载；
[0103]步骤430:在燃烧循环的第一部分期间建立所述外活塞部分与所述内活塞部分之间的操作距离 '及
[0104]步骤440:在所述燃烧循环的第二部分期间维持所述操作距离。
[0105]在一实施例中，可使用两部分活塞的调和安坐构件来缓冲外与内活塞部分之间的冲击。所述调和安坐构件适于缓冲或减弱外与内活塞部分之间的冲击。
[0106]在一实施例中，可使用两部分活塞的调和安坐构件来减轻外与内活塞部分之间的冲击噪音。所述方法可进一步包含步骤420:通过第一活塞部分与第二活塞部分之间的动态邻接来减轻噪音，如图4中最好地展示。所述调和安坐构件适于减轻外与内活塞部分之间的噪音。
[0107]可调整所述外活塞部分与所述内活塞部分之间的操作距离“座高度”，以用于控制压缩比率，尤其是在所述两部分活塞的部分在一起且一致地移动以压缩用于燃烧的燃料进料时。所述外活塞部分适于支撑所述内活塞部分。
[0108]所述外活塞部分与所述内活塞部分可一致及分开移动，借此界定不同的冲程长度及周期。高度调整构件适于在气态压缩下调整座高度且在燃烧期间保持最佳座高度。在一实施例中，教示用于接合式两部分活塞的两个部分的经改进接合及所述接合式两部分活塞的操作的调和设备。所述外活塞部分上的活塞座在安坐过程期间容纳所述内活塞部分且缓冲力强度且以恰当所得安坐高度支撑所述内活塞部分以共同压缩气体压力且在所述外部分与内部分在气缸中共同移动时抵抗点火。
[0109]在一实施例中，教示活塞座的缓冲构件及高度调整构件。所述缓冲构件适于在安坐过程期间减弱冲击。所述高度调整构件适于针对用于气体压缩的组合活塞高度来调整活塞座高度。在此实例中，所述缓冲构件及所述高度调整构件可为一个整体设备或所述活塞座的两个单独设备。应了解，可提供缓冲构件及高度调整构件作为弹簧，其由本文所揭示的液压控制补充。所述弹簧具有在负载下屈服的预设弹簧刚度且在负载下实现期望的高度。
[0110]在另一实施例中，可提供锁定构件用于高度调整构件。此锁定构件在所述高度调整之后限制座高度变化。所述锁定构件在点火压力负载下限制座屈服及振动。液压锁定提供对弹簧响应的进一步控制且减小(或大致减轻)振动。在动态负载下，所述弹簧可展现不期望的振动，可通过经由流体(优选为油)流动的液压控制来减小(或减轻)所述振动。液压构件进一步包含腔(或室)，其具有流动调节以用于调节到及从所述腔的流体流动。流动调节进一步包含用以将活塞座锁定在所要高度的锁定构件。
[0111]在一实施例中，可将流体流动调节提供为一个或一个以上流体通道。所述流体通道提供穿过连接杆及活塞销进入活塞座腔的流动路径。优点包括通过所述路径的设计提供的自动流动速率控制及通过连接杆的相对移动而进行的对流体的中断。特定来说，可使用销与连接杆之间的战略性定位的通道位置及大小。销与连接杆之间的匹配通道界定流动控制构件及锁定构件。
[0112]在一实施例中，调和座设备可包含调和安坐构件，所述调和安坐构件具有适于保持流体的流体腔(或室)及可操作以使室高度变化的控制构件，其中室高度是响应于两部分活塞上及/或相应两个活塞部分之间的负载而实行。
[0113]仅通过举例的方式，所述室高度控制构件可通过从外活塞部分中所界定的通道接纳流体及将流体释放到外活塞部分中所界定的通道中而为可操作的。这些通道经定位以在燃烧循环的预设部分期间控制室高度。所述室高度控制构件还可为可操作的以从腔释放流体。所述座高度控制构件还可操作地与曲轴的旋转相关联以在燃烧循环期间提供座高度控制参数。所述座高度控制构件还可部分地穿过两部分活塞的销定位。
[0114]应了解，所图解说明的实施例揭示用于缓冲内活塞部分的安坐、调整活塞高度以用于压缩比率控制及维持座高度以抵抗燃烧压力的活塞座。流体流动的中断可同步或有些偏移，以在燃烧之前更好地控制座高度以用于压缩比率调整。在连接杆摆动的剩余部分期间，流体通道通常打开以允许流体流动到座腔中及填充所述座腔。使用弹簧来缓冲内活塞部分的安坐，且在燃烧室中的气体的压缩期间通过弹簧高度调和气体压力。
[0115]已揭示优于现有技术的优点。举例来说，调和构件可提供以下各项中的任何一者或一者以上:
[0116]缓冲安坐动态负载以减小活塞部分的接触噪音及冲击力量；
[0117]调整活塞部分的座高度；
[0118]改进对气体的压缩的控制以获得更大的总发动机效率；及
[0119]减小燃料混合物爆燃的可能性。
[0120]在一实施例中，调和设备(或活塞座设备)可包括粘性-弹性材料构件。所述粘性-弹性材料响应于动态负载的不同速率而具有不同的动态性质，其可更具粘性或更具弹性或两者都有一些。存在负载转变速率范围，其分离更具粘性或更具弹性的材料。当以非常高的速率加载(例如，经装填燃料混合物的点火)时，粘性材料可展现高抵抗力且维持此材料的高度。点火速率为高于活塞速度的压缩速率的数量级的数量级。调和设备可包括适当构想及设计的粘性-弹性材料。
[0121]本发明提供优于现有技术的若干个优点。所述调和构件缓冲安坐动态负载且调整座高度以便减轻活塞部分的接触噪音且提供对气体的压缩的更好控制，以获得更大的总发动机效率及燃料混合物爆燃的减小的可能性。
[0122]虽然已图解说明及描述本发明的目前优选实施例及实践，但应理解，本发明可在以上权利要求书的范围内以其它方式来体现及实践。尽管已参照具体实例描述了本发明，但所属领域的技术人员应了解，本发明可以许多其它形式来体现。
[0123]贯穿本说明书所提及的“一个实施例”或“一实施例”意指结合所述实施例所描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的多处出现的词组“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必全部指同一实施例，但是可能。此外，可在一个或一个以上实施例中以任一合适方式组合特定特征、结构或特性，如所属领域的技术人员根据本发明将明了。
[0124]在以上权利要求书及本文说明中，术语包含(comprising)、由…组成(comprisedof)或其包含(which comprises)中的任何一者为开放性术语，其意指至少包括下面的元件/特征，但不排除其它元件/特征。因此，当在权利要求书中使用时，术语包含(comprising)不应解释为限于其下所列的构件或元件或步骤。举例来说，表达装置包含A及B的范围不应限于装置仅由元件A及B组成。本文所使用的术语包括(including)或其包括(which includes)或其包括(that includes)中的任何一者也为开放性术语,其也意指至少包括在所述术语下面的元件/特征，但不排除其它元件/特征。因此，包括与包含同义且意指包含。
[0125]类似地，应注意，当在权利要求书中使用时，术语耦合(coupled)不应解释为仅限于直接连接。可使用术语“稱合(coupled) ”及“连接(connected) ”连同其派生词。应理解，这些术语并非打算作为彼此的同义词。因此，表达装置A耦合到装置B的范围不应限于其中装置A的输出直接连接到装置B的输入的装置或系统。其意指A的输出与B的输入之间存在路径，所述路径可为包括其它装置或构件的路径。“耦合”可意指两个或两个以上元件直接物理或电接触，或两个或两个以上元件彼此不直接接触但是彼此仍协作或交互作用。
[0126]如本文所使用，除非另有规定，否则使用序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等来描述普通物件仅指示正在参考相同物件的不同例项，且并非打算暗示如此描述的物件在时间上、空间上、等级排定上或在任何其它方式上必须按照给定顺序。
[0127]类似地，应了解，在对本发明的例示性实施例的以上说明中，出于简化本发明及帮助理解各种发明性方面中的一个或一个以上方面的目的，本发明的各种特征有时在其单个实施例、图或说明中分组在一起。然而，本发明的此方法不应被解释为反映以下意图:所请求的本发明要求比每一权利要求中所明确陈述的特征更多的特征。而是，如以上权利要求书反映:发明性方面在于少于单个前述所揭示实施例的所有特征。因此，【具体实施方式】之前的权利要求书在此明确并入本【具体实施方式】中，其中每一权利要求独立地作为本发明的单独实施例。
[0128]此外，虽然本文所描述的一些实施例包括一些特征而非其它实施例中所包括的其它特征，但不同实施例的特征的组合打算归属于本发明的范围内，且形成不同实施例，如所属领域的技术人员将理解。举例来说，在以上权利要求书中，可以任一组合形式来使用所请求实施例中的任一者。
[0129]此外，本文将所述实施例中的一些实施例描述为可由计算机系统的处理器或由实施所述功能的其它构件实施的方法或方法的元素的组合。因此，具有用于实施此种方法或方法的元素的必需指令的处理器形成用于实施所述方法或方法的元素的构件。此外，设备实施例的本文所描述的元件为用于出于实施本发明的目的而实施由所述元件所执行的功能的构件的实例。
[0130]在本文所提供的说明中，列举了大量具体细节。然而，应理解，可在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施例。在其它例项中，为不掩盖对本说明的理解，未详细展示众所周知的方法、结构及教示。
[0131]因此，虽然已描述目前相信为本发明的优选实施例者，但所属领域的技术人员应认识到，可对其进行其它及进一步修改而不背离本发明的精神，且打算请求所有此些改变及修改，如归属于本发明的范围内。举例来说，上文给出的任何方案仅表示可使用的程序。可向框图添加或从框图删除功能性且可在功能框间互换操作。可在本发明的范围内向所描述的方法添加或从所描述的方法删除步骤。
【权利要求】
1.一种建立并维持差动冲程循环燃烧发动机中的一部分燃烧循环期间的活塞压缩高度的方法，所述燃烧发动机包括一个或一个以上两部分活塞，每一两部分活塞具有第一活塞部分及第二活塞部分，所述第二活塞部分由可滑动地耦合到所述第一活塞部分的活塞柄操作，所述方法包括: 提供活塞座杯和活塞座盖，所述活塞座杯耦合到所述第一活塞部分，所述活塞座盖操作性地与所述活塞座杯关联并且界定密封的活塞座腔； 使所述第二活塞部分与所述活塞座盖邻接并且使所述活塞座盖相对于所述活塞座杯移动； 在一部分燃烧循环期间使流体进入孔口与协作的杆通道和活塞销进口通道对准，从而允许流体进入所述活塞座腔；以及 在一部分燃烧循环期间使流体外出孔口与协作的活塞销出口通道和外出开口对准，从而允许流体离开所述活塞座腔。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括: 在燃烧循环的预定操作周期期间使所述杆通道与所述活塞销进口通道不对准，从而中断进入所述活塞座腔的流体流动。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括: 在燃烧循环的预定操作周期期间使所述活塞销出口通道与所述外出开口不对准，从而中断离开所述活塞座腔的流体流动。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括: 偏置所述活塞座盖使远离所述活塞座杯，并且使所述活塞座腔内保存预定量的流体，使得当曲轴旋转靠近上止点时流体的流动被中断。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括: 抵抗在基本相反的方向上施加的气体压力偏置所述活塞座盖。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括: 使进入所述流体进入孔口和所述流体外出孔口的流体流动中断，并且维持活塞座腔体积基本不变。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括: 在燃烧循环的压缩冲程和做功冲程期间维持所述活塞座腔体积基本不变。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括: 至少部分地吸收在所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的邻接啮合期间施加的冲击力。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括: 使所述第一活塞部分与所述第二活塞部分共轴地移动。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括: 使所述活塞座盖与所述第一活塞部分共轴地移动。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括: 使所述活塞座盖相对于所述活塞座杯移动并且提供可变的活塞座腔体积。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括: 在燃烧循环的吸纳冲程和排气冲程期间提供可变的活塞座腔体积
13.根据权利要求1所述的方法，还包括: 使所述第二活塞部分与所述活塞座盖邻接并且使所述活塞座盖朝向所述第一活塞部分移动，从而减小活塞座腔体积。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括: 设定所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的所述活塞压缩高度，用于确定气缸内的压缩比率。
15.根据权利要求1所述的方法，还包括: 实质上减轻所述第一活塞部分与所述第二活塞部分之间的邻接啮合期间的噪音。
【文档编号】F02B75/04GK104329166SQ201410447391
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2010年2月4日 优先权日:2009年2月11日
【发明者】颜敏政 申请人:颜氏发动机公司