用于差动和可变冲程循环发动机的导向凸轮组件的制作方法

本文公开的实施例涉及内燃发动机，并且尤其涉及活塞式内燃发动机。更具体地，本文公开的实施例涉及一种用于在差动和可变冲程循环内燃发动机中引导两部式活塞的部件的导向凸轮组件。

背景技术：

内燃发动机是一种燃料与氧化剂在燃烧室中发生燃烧的发动机，该燃烧室是工作流体流动回路的组成部分。在内燃发动机中，由燃烧产生的高温且高压的气体的膨胀，向发动机的某个部件(通常为活塞)施加直接的力。这个力使该部件移动一段距离，将化学能转化为有用的机械能。

技术实现要素：

在一个方面，本文公开的实施例涉及一种发动机，其具有发动机轴和活塞，该活塞构造成在具有轴线的气缸室内往复运动，每个活塞都具有第一活塞部分和活塞杆，以与第二活塞部分一起移动或与第二活塞部分独立地移动，以限定用于发动机的不同热功能的活塞冲程。该发动机进一步包括：连杆组件，其具有联接至发动机的第一端和连接至活塞杆的第二端，该第二端限定复制点；致动器，其接合连杆组件；以及导向凸轮，其接合连杆组件上的导向凸轮从动件。致动器和导向凸轮可操作为控制连杆组件的运动，从而限定复制点沿气缸室轴线的基本线性的移动。

附图说明

附图中示出了本发明，其中，

图1示出了导向凸轮组件的一个实施例的示意图。

图2示出了导向凸轮组件的同轴的致动器与导向凸轮的实施例的俯视图。

图3示出了结合了包括缩放连杆组件的导向凸轮组件的替代实施例的示意图。

图4示出了包括可移动支点的导向凸轮组件的替代实施例的示意图。

图5示出了导向凸轮组件的替代实施例的示意图。

具体实施方式

本文公开的实施例，涉及一种用于在差动和可变行程内燃发动机中引导两部式活塞的导向部件的导向凸轮组件。该发动机通常包括发动机机体，其具有一个或更多个气缸孔和在其内的两部式活塞。每个两部式活塞包括活塞上部或第一活塞部分以及下部或第二活塞部分，它们彼此可分开。上部活塞部分与相应的气缸孔壁滑动接触(或对接)接合，并且构造成以一定次数接合下部活塞部分。活塞杆在第一端处联接至上部活塞部分，并且在第二端处铰接地(或枢转地)联接至连杆组件。铰接联接(枢转接头)可以限定‘复制(copy)’点。

导向凸轮组件可以包括致动器，其与连杆组件接合，从而影响或控制活塞杆的竖直移动。在一个实施例中，致动器可以是致动器凸轮，其构造成接合连杆组件上的致动器凸轮从动件，并从而影响或控制活塞杆的竖直移动。继而，该活塞杆影响或控制上部活塞部分的竖直移动，该竖直移动还被气缸孔壁约束。替代地，可以使用电子致动器来影响或控制第一活塞部分的竖直移动。也可以使用其它的致动机构，包括但不限于，可独立于发动机轴操作的电动机械致动器，或液压致动器。而其它致动器机构可以包括在发动机操作期间电子控制的装置，比如电动机械的、电磁的、液压的、气动或经由电子电路或螺线管控制的设备。

导向凸轮组件大体上进一步包括导向凸轮，其构造成接合连杆组件上的不同位置处的导向凸轮从动件，并从而控制活塞杆的横向移动。继而，活塞杆控制上部活塞部分的横向移动，该横向移动还被气缸孔壁约束。一个或更多个返回机构可以设置在连杆组件上的位置处，以使连杆组件在与相应的凸轮和凸轮从动件之间的配对接合基本上相反的方向上偏置。返回机构可以包括，弹簧、凸轮、电动机械致动器、液压致动器、气动致动器或电磁致动器。在某些实施例中，多个致动器和导向凸轮是同轴的，但这不是必须的，并且在其他实施例中，多个凸轮不是同轴的。可以优化任一凸轮的凸轮瓣叶或瓣叶轮廓，以提供连杆组件的各种不同移动，继而控制复制点和活塞干的移动，并从而控制第一活塞部分。

图1示出了导向凸轮组件的一个实施例的示意图。可变冲程循环内燃发动机通常包括：发动机机体210，其具有一个或更多个气缸孔212；和定位在一个或更多个气缸孔212的每个内的上部或第一活塞部分220。上部活塞部分220可以与相应的气缸孔壁213滑动接触(或对接)接合。上部活塞部分220构造成以一定次数接合下部或第二活塞部分222。活塞杆230在第一端232处联接至上部活塞部分220，并且在第二端234处由铰接地(或枢转地)联接至活塞杠杆连杆110。铰接联接(枢转接头)可以限定‘复制’点102。

导向凸轮组件包括连杆组件，其包括在共同端120处联接在一起的杠杆-连杆110和支杆连杆112。在与该联接处120相对的端部处，杠杆-连杆110在复制点102处联接至活塞杆230，并且支杆连杆112在第一铰接接头104处铰接地联接至发动机机体210。铰接联接(枢转接头)限定了‘锚定’(或附接)点104。导向凸轮组件进一步包括，1)致动器凸轮250，其构造成接合杠杆连杆110上的致动器凸轮从动件252，并从而控制活塞杆230的竖直移动，活塞杆230的竖直移动继而控制第一活塞部分220的竖直移动；以及2)导向凸轮260，其构造成接合支杆连杆112上的导向凸轮从动件262，并从而控制活塞杆230的横向移动，活塞杆230的横向移动继而控制第一活塞部分220的横向移动。一个或更多个返回机构254，264可以分别设置在杠杆连杆110和支杆连杆112上的位置处，以使每个连杆在与相应的凸轮和凸轮从动件之间的配对接合基本上相反的方向上偏置。图2示出了布置在公共轴上的导向凸轮组件的同轴的致动器和导向凸轮的俯视图。

图3示出了导向凸轮组件的另一个实施例的示意图。该导向凸轮组件包括连杆组件(例如，四-杆-连杆)，其包括活塞杠杆-连杆110的部分111、支杆连杆112、力连杆114和摇杆连杆118。在限定和定位四杆连杆时，连杆组件可以在支杆连杆112的第一端与摇杆连杆118的第一端的第一铰接接头104处，铰接地联接至发动机机体210。铰接联接(枢转接头)限定了‘锚定’(或附接)点104。四杆连杆进一步包括：支杆连杆112的第二端与活塞杠杆连杆110的部分111的第一端的第二铰接接头122、摇杆连杆118的第二端与力连杆114的第一端的第三铰接接头124、以及力连杆114的第二端与活塞杠杆连杆110的部分111的第二端的第四铰接接头126。

导向凸轮组件进一步包括，1)致动器凸轮250，其构造成接合杠杆连杆110上的致动器凸轮从动件252，并从而控制活塞杆230的竖直移动，活塞杆230的竖直移动继而控制第一活塞部分220的竖直移动；以及2)导向凸轮260，其构造成接合力连杆114上的导向凸轮从动件262，并从而控制活塞杆230的横向移动，活塞杆230的横向移动继而控制第一活塞部分220的横向移动。导向凸轮从动件262在“源(origin)”点(或轴线)106处(例如旋转地或由枢转地)联接至力连杆114。“源”点106定位在力连杆114与由线108表示的、限定在‘复制’点102与‘锚定’点104之间的虚线之间的交叉处。一个或更多个返回机构254，264可以分别设置在杠杆连杆110和力连杆114上的位置处，以使每个连杆在与相应的凸轮和凸轮从动件之间的配对接合基本上相反的方向上偏置。

导向装置100的四杆连杆可以构造成形成缩放组件或装置。本领域技术人员将理解，缩放组件可以由以基于平行四边形的方式连接的机械连杆形成，使得组件的一个点(例如，“源”点106)的移动产生组件的第二点(例如，‘复制’点)的相应的(并且可能的按比例的)移动。

图4示出了导向凸轮组件的又一个实施例的示意图。导向凸轮组件在杠杆连杆的一个端部处包括可移动支点。杠杆连杆110在第一端部处联接至凸轮从动件262，该凸轮从动件构造为可移动支点，并且杠杆连杆110在第二端部处通过复制点102处的活塞杆230联接至第一活塞部分220。可移动凸轮从动件262可以构造成在任意方向上移动。优选地，可移动凸轮从动件262可以在基本上垂直于气缸轴线201的方向上移动。导向凸轮组件进一步包括，1)致动器凸轮250，其构造成接合杠杆连杆110上的致动器凸轮从动件252，并从而控制活塞杆230的竖直移动，活塞杆230的竖直移动继而控制第一活塞部分220的竖直移动；以及2)导向凸轮260，其构造成接合可移动凸轮从动件262，并从而控制活塞杆230的横向移动，其继而控制第一活塞部分220的横向移动。返回机构254可以设置在杠杆连杆110上的位置处，以使杠杆连杆110在与致动器凸轮250和凸轮从动件252之间的配对接合基本上相反的方向上偏置。

图5示出了导向凸轮组件的又一个实施例的示意图。导向凸轮组件包括连杆组件，其包括在共同端部120处联接在一起的杠杆连杆110和支杆连杆112。在与该联接120相对的端部处，杠杆连杆110在复制点102处联接至活塞杆230，并且支杆连杆112在第一铰接接头104处铰接地联接至发动机机体210。铰接联接(枢转接头)限定了‘锚定’(或附接)点104。导向凸轮组件进一步包括致动器250，其构造成接合杠杆连杆110，并从而控制活塞杆230的竖直移动，其继而控制第一活塞部分220的竖直移动。致动器250可以是任何类型的致动器，包括但不限于：电子致动器、可独立于发动机轴操作的电动机械致动器、液压致动器、气动致动器、电动机械致动器、电磁致动器、通过电路或螺线管控制的致动器、或能够影响连杆组件的移动的其它类型的致动器。导向凸轮组件进一步包括导向凸轮260，其构造成接合支杆连杆112上的导向凸轮从动件262，并从而控制活塞杆230的横向移动，其继而控制第一活塞部分220的横向移动。导向凸轮从动件262可以通过连杆263刚性地联接至支杆连杆112。返回机构254可以设置在杠杆连杆110上的位置处，以使杠杆连杆在与致动器250的移动基本上相反的方向上偏置。返回机构264可以设置在支杆连杆112上的位置处，以使支杆连杆112在与导向凸轮260和导向凸轮从动件262之间的配对接合基本上相反的方向上偏置。

一种操作差动冲程或可变冲程往复移动内燃发动机的方法，其中该发动机具有发动机轴和构造成在具有轴线的气缸室内往复移动的活塞，每个活塞具有第一活塞部分和活塞杆，其可操作为与第二活塞部分一起移动或与第二活塞部分独立地移动，以限定用于发动机的不同热功能的活塞冲程，所述方法包括，提供连杆组件，该连杆组件具有联接至发动机的第一端和连接至活塞杆的第二端，该活塞杆限定复制点，提供接合该连杆组件的致动器，并且提供导向凸轮，该导向凸轮构造成接合连杆组件上的导向凸轮从动件，其中致动器和导向凸轮可操作为控制连杆组件的运动，从而限定复制点沿气缸室轴线的基本上的线性移动。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”或“某些实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书在各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在某些实施例中”不是必须地全部指代相同的实施例，而是可以指代相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合，如本领域普通技术人员从本公开中显而易见的。

在下面的权利要求和本文的描述中，术语“包括”、“包含有”、或“其包含”中的任一个都是开放式术语，其意指至少包括之后的元件/特征，但不排除其他元件/特征。因此，术语“包括”在权利要求中使用时，不应被解释为对其后列出的装置或元件或步骤的限定。本文中使用的术语“包含”或“其包含”或“它包含”中的任一个术语也都是开放式术语，其也意指至少包括该术语之后的元件/特征，但不排除其他元件/特征。因此，“包含”与“包括”同义并且意指“包括”。

应当理解，术语“联接”在权利要求中使用时，不应被解释为仅限于直接连接。“联接”可以意指，两个或更多个元件处于直接物理接触，或者两个或更多个元件彼此不直接接触但仍然彼此协作或交互。“联接”可以表示刚性联接，铰接联接，枢转联接等。

尽管已经详细描述了本公开的一个或多个实施例，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离如在权利要求中所述的本公开的范围的情况下，可以作出采用各种特定形式和反映变化，替换和替代的许多实施例。所描述的实施例示出了权利要求的范围，但不限制权利要求的范围。