将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统的制作方法
【专利说明】将4冲程的内燃机转换为8冲程的内燃机的用于机械转换的系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年5月15日递交的美国临时申请61/993818的优先权权益，其内容通过引用的方式包含在本公开文本中。
发明领域
[0003]本发明涉及内燃机。更具体地，本发明涉及具有机械转换系统的内燃机引擎，能将4冲程的标准内燃机转换为8冲程的引擎。进一步的，本发明涉及机械转换系统的组成部分的元件。
[0004]背景知识
[0005]内燃机(IC引擎)使用2冲程的或4冲程的热力循环。如图1中所示，标准内燃机基本上包括汽缸2，包含有影响往复运动的活塞4，通过连杆6和曲轴8将其转换为循环运动。
[0006]在一个4冲程的内燃机中，活塞完成4个独立的冲程，构成一个热力循环。一个冲程是指活塞沿着汽缸的完全行程，在任何一个方向上。
[0007]图1显示了传统IC引擎的四个独立冲程:
[0008]进气冲程:在这个冲程中，活塞4在上止点(TDC)开始。活塞4从汽缸2的顶部下降至汽缸的底部，汽缸2的体积增加。燃料和气体的混合物被大气(或更大的)压力通过进气阀3压入汽缸。
[0009]压缩冲程:在进气阀3和排气阀5都关闭时，活塞4回到汽缸2的顶部，将空气或燃料-空气混合物压缩进入汽缸盖。
[0010]点火冲程:这是本循环的第二次运行的开始。当活塞4对于上止点(TDC)是关闭的时，在汽油引擎中压缩的空气-燃料混合物被点燃，通过火花塞7。来自于压缩的燃料-空气混合物的点火而得到的压力使得活塞4朝向下止点(BDC)向下压回。
[0011]排气冲程:在排出冲程中，活塞4回到上止点(TDC)，而排气阀5开启。这个动作通过排出阀将剩余的燃料-气体混合物驱出。
[0012]两个冲程IC引擎是很常见的，但是与4冲程引擎相比，它们是效率较低的并且会排出更多的有害化学物质。
[0013]多年来对IC引擎已经做了许多的改进，来改善引擎的性能。这些改进主要是试图通过使用可延长的连接杆、使用减震弹簧、使用对活塞的支撑梢、使用长的或短的活塞运行或椭圆曲轴来延长传统冲程的周期。不幸的是，已知的现有技术的改进通常表现为相对复杂的、多联动系统，由于多数活动件的增加的摩擦和惯性，这会增加功率损耗。
[0014]需要一种提高引擎的性能的系统，而无需使用复杂的和多连杆系统。
[0015]发明概述
[0016]本发明涉及一种转换的机械系统，包括具有顶部部分和底部部分的双连杆，双连杆的顶部部分适于可枢转地连接到传统内燃机上的活塞，每一双连杆的底部部分适于连接到传统的内燃机的曲轴；围绕每个双连杆的支撑，支撑包括一个可伸缩的装置，适于固定于传统内燃机的曲轴的解耦装置；双连杆具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位，双连杆是刚性的并且当活塞移动时连接至曲轴，在第二工作位置，双连杆通过解耦装置的作用将曲轴与活塞断开，双连杆的第一部分保持与活塞的连接并且于传统内燃机的每一止点的开始是固定的，双连杆的第二部分保持连接到曲轴并且是可移动的，活塞依靠在支撑上，在传统内燃机的每一止点的结束，双连杆将曲轴连接至活塞。
[0017]另外，本发明涉及一种内燃机，包括至少一个汽缸；进气阀连接到每个汽缸来允许空气进入每个汽缸；排气阀连接到汽缸以将气体释放出每个汽缸；活塞可操作地连接到每一个汽缸，每一活塞具有第一端和第二端，每个活塞的第一端连接到相应的汽缸；具有第一端和第二端的曲轴，曲轴的第一端设计为连接到一个外力装置；转换机械系统包括:具有顶部部分和底部部分的双连杆，每一个双连杆的顶部部分枢转地连接到相应的活塞，每一个双连杆的底部部分连接到曲轴的第二端；围绕每个双连杆的支撑件，支撑件包括一个可伸缩的装置；和位于曲轴上的解耦装置，双连杆具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位，双连杆是刚性的并且当活塞移动时连接到曲轴，在第二工作位，双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开，双连杆的第一部分保持活塞连接至活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的，双连杆的第二部分保持连接到曲轴并且是可移动的，活塞依靠在支撑件上，，在传统内燃机的每一止点的结束，双连杆将曲轴连接至活塞。
[0018]此外，本发明涉及一种用于将4冲程内燃机转换成8冲程内燃机的方法，该方法包括以下步骤:1)在内燃机上放置机械系统，所述内燃机包括在至少一个汽缸，进气阀连接到每个汽缸以允许空气进入每个汽缸，排气阀连接到汽缸以从每个汽缸释放气体，活塞可操作地连接到每个汽缸，具有第一端和第二端的每个活塞，每个活塞的第一端连接到相应的汽缸，具有第一端和第二端的曲轴，曲轴的第一端设计为连接到一个外力装置；机械系统包括:具有顶部部分和底部部分的双连杆，每一个双连杆的顶部部分枢转地连接到相应的活塞，每一个双连杆的底部部分连接到曲轴的第二端；围绕每个双连杆的支撑件，支撑件包括一个可伸缩的装置；和位于曲轴上的解耦装置；并且其中，双连杆具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位，双连杆是刚性的并且当活塞移动时连接到曲轴，在第二工作位，双连杆通过解耦装置的操作将曲轴从活塞断开，双连杆的第一部分保持活塞连接至活塞并在传统内燃机的每一止点的开始是固定的，双连杆的第二部分保持连接到曲轴并且是可移动的，活塞依靠在支撑件上，双连杆在传统内燃机的每一止点的结束将曲轴连接至活塞；其中所述双连杆的顶部部分包括一个安装在滑动槽中的销，滑动槽是支撑在可伸缩装置上的；其中所述双连杆的底部部分包括:一个具有孔的头部，该孔容纳有曲轴残端；固定触发器，通过激活定位停止梢以释放活塞来操作可伸缩装置的释放；和位于头部附近的解耦凸轮，解耦装置旋转解耦凸轮以将曲轴从活塞断开；2)建立进气冲程，当活塞移动并且双连杆是刚性且是拉长的时，双连杆的顶部部分与双连杆的底部部分被锁定与活塞、连杆和曲轴形成刚性单元时，进气冲程被建立；3)创建下止点，当双连接与活塞和曲轴解耦并且双连杆的顶部部分和底部部分是断开的时，下止点被创建；4)建立压缩冲程，当活塞移动，双连杆是刚性的和短的，双连杆的顶部部分和底部部分相接触形成与活塞、连杆和曲轴的刚性单元时，压缩冲程被创建；5)创建第一上止点，当活塞从曲轴断开，双连杆的顶部部分和底部部分断开，并且活塞、双连杆、和曲轴断开时，第一上止点被创建；6)创建点火冲程，当活塞移动并且双连杆是刚性和拉长的时，点火冲程被创建；7)创建第二下止点，当双连杆达到其最小幅度，连接至曲轴的双连杆的底部部分继续旋转，第二下止点被创建；8)创建排气冲程，当双连杆是短的及刚性的时，排气冲程被创建；和9)创建第二下止点，当活塞与曲轴断开，双连杆的顶部部分和底部部分断开，并且活塞、双连杆、和曲轴断开时，第二下止点被创建。
[0019]附图简述
[0020]为进一步阐述和理解本发明，在不同的附图中显示了其中仅作为一个例子的优选实施例:
[0021]图1显示了传统4冲程IC引擎的四个独立冲程；
[0022]图2显示了根据本发明实施例的包括系统的IC引擎的横截面图；
[0023]图3显示了根据本发明实施例的双连杆和活塞支撑件的立体正视图；
[0024]图4显示了图3的双连杆的纵向横截面图；
[0025]图5显示了图3的双连杆的横向纵截面图；
[0026]图6显示了图3双连杆在进气-点火阶段的的横向纵向横截面图；
[0027]图7显示了图3的双连杆在压缩-排气阶段的横向纵向横截面视图；
[0028]图8显示了根据本发明实施例的包括可伸缩装置的支撑件的顶视图；
[0029]图9A显示了在第一位置的可伸缩装置的图8中的支撑件的细节的横截面图；
[0030]图9B显示了在第二位置的可伸缩装置的图8中的支撑件的细节的横截面图；
[0031]图10显示了根据本发明另一实施例的机械系统的立体正视图；
[0032]图11显示了在压缩-排气阶段的图10的机械系统的横向纵截面视图；
[0033]图12显示了在进气-点火阶段的图10的机械系统的横向纵截面视图；