关系存在于连杆组合件上的特定位置与复制点102之间。举例来说，所述功能关系可包括使连杆组合件上的特定位置移动，且因此相应地使复制点102移动。更进一步来说，所述功能关系可包括使连杆组合件上的特定位置以线性或非线性方式移动，且因此使复制点102以线性方式移动。在某些实施例中，连杆组合件上的特定位置可包括原点106。因此，导引元件或导引辊130可在特定位置处与四连杆机构并在一起以提供复制点102的线性运动，如所属领域的技术人员将理解。
[0022]在某些实施例中，可包含位于或附接于活塞系上的任何位置处的弹簧装置(未展示)。举例来说，弹簧装置可在(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)铰链接头122的近端，可限制或导引活塞杠杆连杆110的横向移动。横向移动界定为与汽缸轴线250实质上不对准的移动。所述弹簧可为如所属领域的技术人员将理解的任何类型的弹簧装置。进一步来说，所述弹簧可在一端处锚定到发动机本体且在另一端处锚定到活塞系。或者，所述弹簧可仅锚定到发动机本体。可使所述弹簧偏置以限制或减小支轴连杆112的横向移动使得活塞杆230保持在公差极限内与汽缸轴线250实质上对准。
[0023]参考图2，展示根据本发明的一或多个实施例正交于其中并入有控制及导引设备100的差动冲程发动机的曲轴的旋转轴线的剖面图。参考图2中所展示的发动机的定向，差动冲程活塞在固定汽缸212内在固定汽缸头部16上方与旋转曲轴18下方之间移动。分别由吸气阀17a及排气阀17b控制充气及排气汽缸212。由汽缸头部16中的火花塞20 (不在柴油机应用中使用)启动燃烧。发动机210可操作以每发动机旋转完成一个完整燃烧循环。
[0024]差动冲程活塞具有关闭及密封燃烧室的内活塞部分220及通过连接棒22连接到曲轴18且在其循环的部分期间还用作内活塞部分220的载架的外活塞部分231。本文中所揭示的实施例提供每循环按四个冲程操作的内活塞部分220及每循环按两个冲程操作的外活塞部分231。在循环的排气及吸气部分期间，内活塞部分220与外活塞部分231分离。在分离期间，由图1中所描述的控制及导引设备100致动及驱动内活塞部分220。如所展示，在某些实施例中，导引设备100可位于汽缸及汽缸内膛212外侧且位置远离活塞部分及发动机轴的移动。同时，外活塞部分231继续在曲柄臂24及连接棒22的控制下移动。
[0025]在某些实施例中，可独立于发动机轴(例如，曲轴)操作的致动器(例如，机器人手臂装置)可经提供以在发动机的不同热函数期间界定或最优化活塞冲程且使最优活塞冲程组合适于在发动机操作期间改变负载条件。致动器可与其它发动机组件(例如，相关联电子或机械无凸轮汽阀系，例如，无凸轮的且由电子操作的汽阀系系统)同步。致动器及其它发动机组件可由发动机电子控制单元控制及最优化。在其它实施例中，致动器可为线性致动器。在某些实施例中，致动器可包括机电致动器，或通过使用移动部分或沿实质上线性方向移动的致动器舌片实施电操作的任何装置。机电致动器可由发动机电子控制单元控制。在其它实施例中，致动器可由液压、机械或机电系统或组件控制。
[0026]在一个实施例中，提供在活塞杠杆上的导引元件，所述导引元件在弯曲导引件内行进且在杠杆绕支轴转动时将活塞杆接头处的杠杆运动导引成沿着汽缸轴线为线性。在其它实施例中，提供使用伸缩原理离对杠杆起作用的线性机器人装置。活塞杠杆或机器人手臂在活塞杆接头处的运动为沿着汽缸轴线线性纵向的，而远离汽缸轴线的运动为二维的，平行于汽缸轴线或垂直于汽缸轴线。
[0027]图3图解说明弯曲导引线性致动器机构的实施例。展示具有第一活塞部分220及第二活塞部分222的两部分活塞。连杆组合件界定包含活塞杠杆连杆111、支轴连杆112及推进连杆114的三连杆机构。通过以下各项界定并定位三连杆机构:以可枢转方式耦合到发动机本体210并连接支轴连杆112的第一端的第一铰链接头120 (例如，锚定点)、连接支轴连杆112的第二端与活塞杠杆连杆111的第一端的第二铰链接头122、连接线性致动器240与推进连杆114的第一端的第三铰链接头124以及连接推进连杆114的第二端与活塞杠杆连杆111上的位置的第四铰链接头126。线性致动器舌片240(经装纳在致动器设备242中)可经由销124以可枢转方式附接到推进连杆114。导引元件130安置在弯曲导引装置340内，弯曲导引装置340是与发动机本体210整体形成或紧固到发动机本体210。导引元件130可耦合在销126 处。
[0028]随着第一活塞部分220在汽缸212中进行线性纵向运动，支轴连杆112绕发动机本体210上的枢转附件120朝向及远离汽缸轴线250呈弧形转动。推进连杆114及导引元件130沿多个维度(例如，弯曲)移动以补偿活塞杠杆运动。以此方式，线性致动器舌片240可控制杠杆110的运动以界定复制点102沿着汽缸轴线250的实质上线性移动。导引元件130的弯曲运动与复制点102的线性运动之间的关系可为相关的且用计算机或发动机电子控制单元计算。线性致动器的轴线不需要平行于汽缸轴线250。
[0029]图4及5图解说明经由伸缩式导引线性致动器机构实施的线性关系的实施例。伸缩装置包含连杆111、112、114及118的4连杆机构以及由连杆111及其延伸部110中的一者组成的杠杆臂。推进连杆114可具有由其与线性致动器在106处的接头划分的两个区段。在接头106与126之间所施加的力可大于接头106与124之间的力。经较轻负载的区段106到124可经内置到线性致动器舌片240中。连杆118可同样经轻负载，且经配置以提供导引功能，且可同样地经制成较薄以配合致动器舌片。线性致动器舌片240可在伸缩装置的原点106处附接到推进连杆。机器人致动器的线性运动与内活塞220冲程的所要运动之间的函数关系可通过乘以常数确定。线性致动器舌片240的轴线可平行于汽缸轴线250的轴线。
[0030]在某些实施例中，可变冲程往复式内燃发动机包含在复制点处以可枢转方式耦合到第一活塞部分的组合件及耦合到所述组合件的致动器，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。致动器可操作以控制组合件的运动以借此界定复制点沿着汽缸内腔轴线的实质上线性移动。组合件可在锚定点处耦合到发动机。致动器可包括线性致动器。组合件包括四连杆机构，其包含活塞杠杆连杆、支轴连杆、推进连杆及摇臂连杆。通过以下各项界定及定位四连杆机构:以可枢转方式耦合到发动机且连接支轴连杆的第一端与摇臂连杆的第一端的第一铰链接头、连接支轴连杆的第二端与活塞杠杆连杆的第一端的第二铰链接头、连接摇臂连杆的第二端与推进连杆的第一端的第三铰链接头以及连接推进连杆的第二端与活塞杠杆连杆上的位置的第四铰链接头。四连杆机构界定形成伸缩装置的平行四边形，且致动器与连杆机构之间的耦合是沿着界定在复制点与锚定点之间的线而定位。
[0031]或者，组合件界定包含活塞杠杆连杆、支轴连杆及推进连杆的三连杆机构。通过以下各项界定及定位三连杆机构:以可枢转方式耦合到发动机且连接支轴连杆的第一端的第一铰链接头、连接支轴连杆的第二端与活塞杠杆连杆的第一端的第二铰链接头、连接线性致动器与推进连杆的第一端的第三铰链接头以及连接推进连杆的第二端与活塞杠杆连杆上的位置的第四铰链接头。导引元件可在界定于发电机内弯曲导引件内移动且与三连杆机构耦合，其中导引元件随着第一活塞部分在汽缸中进行线性纵向运动而呈弧形移动。致动器包括可独立于发动机轴操作的机电致动器。使用电子发动机控制单元来操作机电致动器。
[0032]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热函数界定活塞冲程，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。所述方法进一步包括:操作机电致动器。所述方法进一步包括:通过电子发动机控制单元操作致动器。所述方法进一步包括:沿实质上线性方向操作致动器。所述方法进一步包括:独立于发动机轴操作组