方的汽缸体积在最大压力时翻倍，从而在这些弹簧6中存储否则可能通过汽缸壁以热量形式丧失的能量。然后该存储的能量在曲柄处于更有利的角度时释放以产生额外的扭矩。
[0060]这些弹簧6和环7和8被配置成使得，在燃烧的最大压力时，这些弹簧6被完全压缩(参照图3)，以使得它们相邻的平表面6c接触，从而防止这些弹簧受到过大压力，并且因此防止可能的过早失效。最大压缩取决于延迟点火压力以及曲柄轴运动，并且这些弹簧6大致被配置成在过大压力产生之前达到所需的最大挠度。
[0061]当这些弹簧6受压时，由于其刚度其反抗施加于其上的力，该刚度以牛顿/米位移来测量。随着压力在汽缸余隙容积与这些弹簧之间均摊，由于这些弹簧6受压所导致的降低的温度减小了辐射损失以及损失到冷却水和随后的排气中的热量。当活塞I经过TDC时，存储在这些弹簧6中的能量释放，并且导致产生增大的输出扭矩。这在这些弹簧6释放能量时实现，并且当曲柄臂处于更有利的角度时在TDC之后与汽缸压力结合以产生扭矩。由于必须在上止点之前点燃燃料/气体混合物，这是因为要求点燃的燃料/空气在TDC之后约12°达到最大压力以实现最佳性能，否则一大部分该存储的能量就已经以热量形式丧失。由于其机械性能以及超弹性性能，橡胶金属(最好按照上述方式进行处理)是用于制备这些弹簧6的优选材料。
[0062]这种结构的作用意味着，当正常点燃引擎时，将有活塞I在每个做功冲程中相对于连杆4(并且因此相对于曲柄销)运动。该引擎的点火定时大约设置在TDC之前10°与40°之间进行点火，视引擎的负载和速度而定。
[0063]橡胶金属的多功能性使本发明成为可能。此外，该弹簧设计的独特之处在于两个泪滴形弹簧6被设计成随着它们的内径受到支撑环7和8的作用，在它们的外径处接触在一起。这些弹簧6在它们外部边缘部分6a处的滚动作用消除了摩擦，并且该摩擦只限于在它们内部边缘部分6b处的有限摩擦。此外，弹簧6以在平表面6c上均匀地分散最大应力的方式来加以设计。弹簧6被设计成在满载时使余隙容积高度翻倍，以使得这些弹簧的活动在满载时经过余隙容积高度的一半。这意味着活塞I上的力翻倍，从而为了上述类似的结果允许节气门位置减半。最近对装有活塞I的摩托车进行的滚动道路试验的结果表明，在试验期间减小了 25%至40%的燃料流量。
[0064]提供这些储能弹簧6的主要效果是在不减小其功率输出的情况下大大地减小引擎燃料消耗。不仅提高了引擎的效率，而且减小了废气排放物。极大地减小了一氧化二氮排放物，并且通过增大引擎的效率，也减少了未燃烧的烃类排放物。
[0065]在标准的内燃机中，排气阀通常在相连的活塞到达下止点(BDC)之前打开以允许继续膨胀的气体从排气装置涌出，从而在阀门重叠期间(也就是说，当入口和出口阀门都打开时)帮助新鲜充入的燃料和空气到汽缸中，以使得从燃烧室有效地扫除废气。早点打开排气阀的行为促进排出未燃烧的烃类，并且防止连续膨胀的气体使曲柄轴发生机械旋转，因为这些气体被排放到大气中。
[0066]使用这些弹簧6允许更高效地使用燃料/空气混合物。此外，通过使用增大的压缩比，这些弹簧允许使用凸轮轴，该凸轮轴被设计成使得排气阀保持关闭直至几乎到达BDC，从而通过早点打开排气阀而在不需要释放汽缸中的压力的情况下从燃烧室清除大部分排气。这种晚点打开排气阀的凸轮设计能够有利地应用于采用这些弹簧6的任何引擎。
[0067]这些弹簧6的使用，结合引擎飞轮的质量，赋予整个组件共振时的频率(rpm)。当在被设计成在恒定速度运行的引擎中使用时，这将是有利的，因为现在大多数引擎都是这样设计的。
[0068]增大引擎效率并且减少废气排放的原理记载于我的英国专利2318151的说明书中，并且上述活塞I因此具有该活塞的所有优点。
[0069]上述活塞I具有在我的欧洲专利申请1274927的说明书中描述的活塞的所有优点。该活塞在与我的英国专利申请0216830.0的说明书中描述的改进型矩形波纹管弹簧比较时也具有诸多优点。具体地讲，这些弹簧6比矩形波纹管弹簧小很多，以使得它们能够安装到活塞顶2与支架5顶部之间的空间中。此外，由于更小，它们使用相当少的金属，并且因此导致活塞具有降低的成本。此外，使用完全位于活塞的顶的这些弹簧6使得支架5由铝而非钛制成，这就是改进型矩形波纹管弹簧设计的情形，从而导致进一步的材料成本降低。
[0070]这些弹簧6也比矩形波纹管活塞轻更多；并且由于其设计被简化，其制造过程更加经济、迅速和简单。此外另一个优点是现有的活塞设计能够容易进行修改以容纳这些弹簧6，从而允许现有的内燃机经过修改以利用储能活塞改进的效率和燃料转换性能。
[0071 ] 活塞I内的支架5的润滑由一对室9和10内的油提供，室9 (参照图3)形成在支架5的底座上，并且室10 (参照图2)形成在支架上端上。两个室9和10通过支架5上钻出的12个孔11 (参照图1)互连。室10通过12个通道12与汽缸内部存在的油流体连通，每个通道与对应的孔11相连。室9通过12个通道13与活塞I的内部连接上，每个通道与对应的孔11相连。随着弹簧6被压缩，支架5相对于活塞顶2向上运动，从而油经由12个孔11和12个通道13从室10泵送到活塞I内部，这部分油经由通道12从汽缸内部供应。这减轻油压并防止活塞I内的支架5液压锁紧。随着这些弹簧6解压缩，支架5相对于活塞顶2向下运动，从而油从室9泵送到室10然后向上以润滑这些弹簧6。当这些弹簧6解压缩并且支架5处于最低位置时，室9的体积最小，于是室10的体积处于最大值。当这些弹簧6被压缩并且支架5处于其最高位置时，室9的体积最大，于是室10的体积最小。在活塞I运动期间，支架5总是被带到图1和图2所示的“放松”位置，但是为了避免当支架5抵靠时因金属与金属接触而发出噪声，设置氟橡胶或全氟醚橡胶环14以吸收噪声。并且充当缓冲器。全氟醚橡胶是优选材料，因为氟橡胶在燃烧时释放有毒气体，这对健康有害。
[0072]上述活塞I的进一步的优点在于支架5在活塞I主体内牢固地保持轴向对齐，因为支架将经受大量侧向挤压。因此，当由于连杆4离开而在支架5上施加非轴向载荷时，支架5在活塞主体内牢固地保持轴向对齐。因此，支架5具有显著提高的耐磨损性并且能够涂有合适的材料以防止擦伤。整个支架5和氟橡胶/全氟醚橡胶环17保持在活塞I中，它们被锁定环15牢固地锁定在位。
[0073]上述活塞的本质在于这些弹簧6允许渐进式弹簧刚度，从而按比例地允许更轻负载具有更多挠度。因此，与常规汽车的内燃机的活塞上的正常负载更加兼容，从而经济优势在较低负载和中等负载而非在高负载时更加显著。可替代地，如有需要，这些弹簧6可以设计成有助于重载应用。
[0074]与弹簧6接触的支撑环7的另一个优点在于活塞I的主体内可使用更多垂直空间，从而在不牺牲强度或可靠性的情况下高效地容纳所有必须的组件。
[0075]使用β钛合金例如橡胶金属来制备这些弹簧6的额外优点在于这些弹簧:
[0076]I)耐腐蚀；
[0077]2)具有低的杨氏模量；
[0078]3)具有高的屈服强度；
[0079]4)具有超弹性性能；并且
[0080]5)具有约4%的最大应变。
[0081]所有上述因素使这种材料理想地适合用作储能活塞中的弹簧元件，从而允许更多空间来提高其挠曲质量，以使得活塞可以高效运转。
[0082]在活塞I的当前设计中，压缩比翻倍。压缩比翻倍的效果是使汽缸内的压力翻倍。这就其本身而言会导致燃料剧烈爆炸并且可能损坏活塞I。然而，当这些弹簧被压缩到峰值一半而弹簧力增加另一半时，这些弹簧6的内容物允许压力下降。这就其本身而言需要节气门关闭50%，但是维持引擎的空转转速，关闭50%是新的节气门停止并且因此空转的位置。此外，这些弹簧6充当压力调节器，从而释放其能量以保持活塞上方的压力实质上恒定直到活塞由于转向臂上升而行进到曲柄位置以便极大地增加扭矩。这使所得的扭矩达到比常规引擎更高的数值。
[0083]曲线图(图4)所示的标为A至F的曲线示出了上述活塞I和常规活塞中的压力和扭矩。曲线C和F是活塞I的曲线，并且曲线A、B和E是常规活塞的曲线。这些曲线是:
[0084]A.常规活塞的压力曲线，但是具有两倍的正常压缩比。增大的压缩比正是所需要的，因为其增大了施加在活塞上的压力，