用于连续可变冲程循环发动机的线性致动的制作方法
【专利说明】用于连续可变冲程循环发动机的线性致动
[0001 ] 相关申请案交叉参考
[0002]本部分接续申请案根据35U.S.C.§ 120的规定主张在2013年5月22日提出申请的美国专利申请案第13/900,395号的权益，所述美国专利申请案根据35U.S.C.§119(e)的规定主张在2012年5月22日提出申请的美国临时专利申请案第61/649，933号的优先权，所有所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本文中所揭示的实施例涉及内燃发动机，且特定来说涉及活塞内燃发动机。更特定来说，本文中所揭示的实施例涉及一种用于可变冲程循环内燃发动机的致动器及组合件。
【背景技术】
[0004]内燃发动机为其中在燃烧室中借助氧化剂发生燃料燃烧的发动机，所述燃烧室为工作流体流动回路的整体部分。在内燃发动机中，由燃烧产生的高温及高压气体的膨胀向发动机的某些组件(通常为活塞)施加直接力。这个力使所述组件在一距离上移动，将化学能转化成有用机械能。
【发明内容】
[0005]在一个方面中，本文中所揭示的实施例涉及可变冲程往复式内燃发动机，所述发动机具有发动机轴及活塞，所述活塞经配置以在具有轴线的汽缸内腔内往复运动，每一活塞具有第一活塞部分，所述第一活塞部分可操作以与第二活塞部分一致地或分开地移动以针对所述发动机的不同热函数界定活塞冲程，所述发动机包含在复制点处以可枢转方式耦合到所述第一活塞部分的组合件及耦合到所述组合件的致动器，其中所述致动器可操作以控制所述组合件的运动以借此界定所述复制点沿着所述汽缸内腔轴线的实质上线性移动。
[0006]在其它方面中，本文中所揭示的实施例本文中所揭示的实施例涉及操作可变冲程往复式内燃发动机的方法，所述发动机具有发动机轴及活塞，所述活塞经配置以在具有轴线的汽缸内腔内往复运动，每一活塞具有第一活塞部分，所述第一活塞部分可操作以与第二活塞部分一致地或分开地移动以针对所述发动机的不同功能界定活塞冲程，所述方法包含:提供在复制点处以可枢转方式耦合到所述第一活塞部分的组合件及耦合到所述组合件的致动器，及操作所述致动器以控制所述组合件的运动以借此界定所述复制点沿着所述汽缸内腔轴线的实质上线性移动。
【附图说明】
[0007]在附图中图解说明本发明，其中，
[0008]图1图解说明活塞系导引组合件的实施例的示意图。
[0009]图2图解说明垂直于具有图1的活塞系导引组合件的的发动机的实施例的曲轴的旋转轴线的横截面图。
[0010]图3图解说明弯曲导引线性致动器机构的实施例。
[0011]图4及5图解说明伸缩式导引线性致动器机构的实施例。
【具体实施方式】
[0012]参考图式更详细地描述本文中所提及的一或多个实施例的方面、特征及优点，其中相似参考编号表示相似元件。本文中所揭示的实施例提供并入于差动冲程或可变冲程内燃发动机的活塞系中的组合件及导引件或导引组合件，其可单独并入或并入单个设备中。在某些实施例中，所述组合件可称作为机器人手臂组合件。在其它实施例中，组合件可称作为致动器组合件。机器人组合件可在具有延伸朝向汽缸轴线的臂状杠杆设备的一端处附接到发动机本体或其它位置以使活塞部分(例如，第一或内部活塞部分)的活塞杆沿着汽缸轴线以实质上线性纵向运动方式移动。
[0013]当四个发动机冲程的组合(在位移及周期方面)在发动机操作期间针对燃料效率、功率及排放而连续实时经最优化时可为有益的。出于此些目的，可利用机器人最优化装置，机器人最优化装置由发动机的电子控制单元控制，具有延伸到汽缸轴线中的机器人手臂，对活塞杆直接起作用。机器人手臂装置可耦合到活塞杆以操作第一活塞部分。机器人装置可远离汽缸内腔及活塞套件的移动部分定位。机器人手臂装置可经配置以执行多维运动以维持活塞杆及第一活塞部分沿着汽缸轴线的线性纵向运动。在某些实施例中，对活塞杠杆起作用的线性机器人装置或线性致动器设备经提供以维持活塞杆及第一活塞部分沿着汽缸轴线的线性纵向运动。
[0014]参考图1，展示根据本发明的一或多个实施例的活塞系导引组合件的示意图。活塞系导引设备100(或组合件)可并入于图2中所图解说明的差动冲程内燃发动机中的活塞系内。如本文中所使用，“活塞系”可包含作为组合件耦合在一起且可在发动机内操作的活塞、活塞杠杆连杆及导引组合件。所述导引组合件还可在本文中称为控制及导引设备或者控制及连杆组合件。
[0015]差动冲程内燃发动机通常包含具有一或多个汽缸内膛212的发动机本体210及位于一或多个汽缸内膛212中的每一者内的内活塞部分或第一活塞部分220 ο内活塞部分220可与相应汽缸内膛壁213滑动接触(或邻接)啮合。活塞杆230在第一端232处耦合到内活塞部分220，且在第二端234处以铰接方式(或以枢转方式)耦合到活塞杠杆连杆110。铰接耦合(枢转接头)可界定下文更详细地描述的‘复制’点102。
[0016]导引设备100界定且包含连杆组合件(例如，四连杆机构)，所述连杆组合件包含活塞杠杆连杆110的部分111、支轴连杆112、推进连杆114及摇臂连杆118。在界定及定位四连杆机构中，导引设备100可在支轴连杆112的第一端与摇臂连杆118的第一端的第一铰链接头120处以铰接方式耦合到发动机本体210。铰接耦合(枢转接头)界定下文更详细地描述的‘锚定’(或附接)点104。所述四连杆机构进一步包含支轴连杆112的第二端与活塞杠杆连杆110的部分111的第一端的第二铰链接头122、摇臂连杆118的第二端与推进连杆114的第一端的第三铰链接头124及推进连杆114的第二端与活塞杠杆连杆110的部分111的第二端的第四铰链接头126。
[0017]导引元件或导引辊130在‘原’点(或轴线)106处耦合(举例来说以可旋转方式或以可枢转方式)到推进连杆114。‘原’点106位于推进连杆114与界定于‘复制’点102与‘锚定’点104之间的虚线(由线108所指示)之间的交叉点处。导引辊130可与导引设备240滑动或滚动接触。在某些实施例中，导引设备240可作为发动机本体210内的结构整体地形成且由发动机本体210界定。举例来说，导引设备可作为通道、沟槽或发动机内的其它结构形成。在其它实施例中，导引设备240可牢牢地附接或紧固到发动机本体210。如所展示，在某些实施例中，导引设备240可为线性或实质上线性的。导引辊130在导引设备240内移动使得导引辊130及‘原’点106沿着导引设备240的平行于汽缸212的汽缸轴线250的导引轴线150移动。在某些实施例中，导引元件可包含耦合到所述连杆组合件的任何类型的弹簧元件(未展示)，以便向中心偏置所述复制点且实质上沿着所述汽缸室轴线控制所述复制点。
[0018]导引设备100的四连杆机构可经配置以形成伸缩式组合件或设备。所属领域的技术人员将理解，伸缩式组合件可由以基于平行四边形的方式连接的机械连杆机构形成，使得组合件的一个点(举例来说，‘原’点106)的移动引起组合件的第二点(举例来说，‘复制’点102)中的相应(且可能缩放)移动。
[0019]在某些实施例中，‘复制’点102沿着汽缸轴线250的缩放移动受到‘原’点106沿着导引轴线150的移动的限制。以受控制方式有效地转化运动的四连杆机构的此伸缩式组合件用作‘复制’点102的运动导引件。因此，在某些实施例中，四连杆机构界定伸缩式装置，所述伸缩式装置导引活塞杠杆连杆110以使其在与活塞杆230的枢转接头(S卩，‘复制’点102)处沿着汽缸轴线250纵向地以直线运动方式移动。换句话说，当原点106沿着线性导引件240的导引轴线150行进时，复制点102沿着汽缸212的汽缸轴线250以纵向线性运动行进。
[0020]将了解，其它导引元件或装置还可在具有与复制点102的线性运动的功能关系的位置处与导引设备100的四连杆机构并在一起。作为一个实例，导引元件或导引辊可位于活塞杠杆连杆110上在与推进连杆114的接头126处。在此实例中，弯曲或非线性导引通道可导引活塞杠杆连杆110的横向运动，使得当使活塞杠杆连杆110振荡以致动且击打内活塞部分220时活塞杠杆连杆110与活塞杆230之间的枢转接头102进行与汽缸轴线250对准的线性纵向运动。
[0021]在某些实施例中，功能