据定义，可见HP与扭矩和RPM成正比。"成正比"表示可能涉及到乘数。使用以上 实例数字，记住，每秒钟1个绕转为60RPM，HP、扭矩和RPM之间的关系可如下展示那样确定：
[0057] 扭矩 *RPM* 常数=hp
[0058] 87 · 51bf-ft*60rev/min*X = lhp
[0059] X = l/(60*87.5) = 1/5250
[0060] 扭矩 *RPM* 1/5250 = hp
[0061] hp = (扭矩 *RPM)/5250
[0062] 对于内燃机，扭矩通常在某个RPM下给出，这是因为引擎在未旋转时无法产生扭 矩。一旦引擎足够快地运行以维持其自身操作，就可测量向负载施加的力，并且可测量引擎 的转动速度。因此，可确定扭矩(和因此功率)值。
[0063] 在一些实施例中，术语离合器装置(其可包含单向空转离合器、轴承离合器，例如 斜撑离合器(例如，CSK模型单向轴承)或其它类似地合适的单向离合器装置)用于描述在从 动轴（即，本文中描述的功率递送装置的输出轴)比传动轴（即，根据本文中的描述的往复式 引擎的机轴)更快地旋转时（例如，当往复式引擎减速且机轴降低速度时)使传动轴与从动 轴脱离的装置，如下文论述。
[0064] 所识别的常规往复式引擎设计问题
[0065] 在连续操作中，机轴类型的往复式引擎将活塞的往复式运动转换成连接负载的机 轴的旋转运动。往复式内燃（IC)机使用机轴机构将在燃烧室(例如，汽缸）内经由化石燃料 的燃烧释放的爆炸能转换成用于推动物体的旋转机械能。外燃(EC)机(例如，蒸汽机)也使 用机轴机构。无论内燃机是2冲程还是4(或更多）冲程及/或无论其为汽油、丙烷、天然气还 是柴油(或其它类型的燃料或热循环），大多数往复式引擎均使用机轴来将活塞的往复式运 动(功率)转换成旋转机械运动(功率）。
[0066] 简单地说，本文中论述的系统和方法针对使往复式引擎的输出扭矩(功率)与机轴 分离以及通过交替功率递送装置(例如，传动系统)路径递送所述扭矩(功率），所述交替功 率递送装置(例如，传动系统)路径具有产生用于输出轴的扭矩的相对不变(例如，一致或恒 定)最大长度力矩臂。
[0067] 由于至少以下原因而期望此类系统和方法是有利的。
[0068] 典型往复式引擎中的机轴，作为其主要功能，在引擎的各个冲程期间将引擎的一 或多个活塞中的每一者返回到在其相应汽缸中的先前位置。此外，机轴其次用于将旋转能 递送到引擎所耦合到的任何负载。机轴在将活塞返回到其先前位置(例如，上死点）时高效 地执行，但在将潜在扭矩和功率递送到引擎的施加负载时通常效率低下。此低效率的主要 原因是转矩臂长度在机轴旋转时的根本改变。在机轴的每半个旋转期间，所述长度从零变 到最大。因此，期望一种用于往复式引擎的功率递送装置来相对于利用常规机轴作为功率 输出轴的类似尺寸的引擎产生更大(例如，显著更大）的扭矩和功率，所述往复式引擎使用 实质上恒定最大长度力矩臂来产生所述引擎的功率输出轴的扭矩和功率。
[0069] 因此，本文中描述的系统和方法可用于产生能量效率更高的引擎，所述引擎可以 减小的尺寸来设计和制造，从而使用更少的组件且仍产生所要的功率水平。在一些情况下， 期望这些效率和功率输出方面的改进还对燃料消耗和效率具有直接影响，这可导致燃料效 率更高的引擎。例如，对于机动车应用，期望此类燃料效率提高会影响操作具有带有恒定力 矩臂的功率递送装置的机动车的拥有成本，如本文中描述。
【附图说明】
[0070] 图la为常规往复式引擎的示意图。
[0071]图lb为图la的往复式引擎的放大示意图，其说明随着机轴旋转而变化的力矩臂。 [0072]图2为做功行程期间的内燃机的实例汽缸压力曲线和用于将压力传递到驱动扭矩 中的对应力矩臂长度(例如，常规力矩臂和恒定力矩臂）的曲线图。
[0073] 图3为做功行程期间的内燃机的另一实例汽缸压力曲线的曲线图。
[0074] 图4为用于估计在做功行程期间在各个曲柄角下在常规内燃机中产生的扭矩的计 算表格。
[0075] 图5为用于估计利用恒定力矩臂在做功行程期间在各个曲柄角下产生扭矩而在内 燃机中产生的扭矩的计算表格。
[0076] 图6为做功行程期间在若干不同引擎负载下内燃机内的多个实例汽缸压力曲线的 曲线图。
[0077] 图7到14为说明使用具有恒定力矩臂的功率递送装置的理论增加功率和扭矩输出 的曲线图。
[0078] 图15为具有功率递送装置的实例往复式引擎的示意图，所述功率递送装置具有恒 定力矩臂来产生输出扭矩。
[0079] 图16为具有功率递送装置的另一实例往复式引擎的横截面侧视图，所述功率递送 装置具有连接到活塞以产生功率的柔性张紧装置(例如，缆线）。
[0080] 图17为图16的功率输出递送装置的前视图。
[0081] 图18为具有耦合到功率输出轴的链条和链齿轮系统的功率递送装置的侧视图。
[0082] 图19为功率递送装置的另一实例的透视图，所述功率递送装置使用安装到往复式 活塞引擎的恒定力矩臂产生输出扭矩。
[0083]图20为图19的功率递送装置和往复式活塞引擎的横截面前视图。
[0084]图21为图19的功率递送装置和往复式活塞引擎的横截面侧视图，其说明用于限制 从引擎汽缸的气压损失的密封组合件以及耦合在功率递送装置的拉杆与齿条之间的能量 存储装置。
[0085] 图22为图19的引擎的放大横截面图，其说明耦合到往复式活塞的功率递送装置的 拉杆。
[0086] 图23为可用于限制从燃烧室的气压损失的密封装置的横截面图。
【具体实施方式】
[0087]图la和lb说明具有固定汽缸102、活塞104、连接杆106和机轴108的往复式引擎100 的示意图。如所说明，活塞104在做功行程期间在汽缸102内向下移动且机轴108顺时针旋 转。内燃机中的典型做功行程从0°上死点后(ATDC)的曲柄角（Θ)继续到旋转的180° ATDC处 的活塞的最底部位置。
[0088]活塞在内燃机的机轴上所施加的垂直力（由于汽缸内的燃烧压力)可写为：
[0089] 垂直力=P(0)cosa A 等式 1
[0090] 其中Ρ(θ)为燃烧压力，其为曲柄角（Θ)(相对于上死点）的函数，A为大体上垂直于 行进轴110的活塞的顶部的总投射表面积，并且a为连接杆角（相对于汽缸的中心线）。需注 意，在一些引擎设计中，连接杆可经由活塞销(例如，肘销)与活塞的中心线轴偏移地连接到 活塞，这通常影响连接杆角。活塞销偏移可为制造商减少往复式零件上的应力的方式，这是 因为活塞销偏移允许这些零件较轻，这可导致效率更高的制造和引擎中的更少的功率损失 以及更高的rpm能力。活塞销偏移的互补结果可为归因于引擎操作期间从大推力到小推力 的更逐渐转变而产生的减少的活塞敲击。
[0091] 在机轴上产生扭力的力矩臂（或扭矩臂）（例如，在图lb中提供为"m"）随着机轴旋 转而变化。力矩臂(m)为机轴主轴颈的旋转轴（3)(其通常定位在活塞和/或汽缸的中心线 110处)与曲柄销轴颈的旋转轴(2)之间的水平距离，其中连接杆连接到机轴。因此，力矩臂 的变化长度可依据机轴的旋转位置(例如，曲柄角Θ)写为：
[0092] 力矩臂=r sin0等式2
[0093] 其中r为从机轴主轴颈的中心线(例如，旋转轴）（3)到用于连接杆（即，其中连接杆 连接到机轴）挥臂（throw arm)或曲柄销的中心线（例如，旋转轴）（2)的径向距离，因此r sin(0)为垂直力扭矩臂的长度。需注意，变化的转矩臂的最大长度在90度的曲柄角下出现 且等于曲柄半径。
[0094] 使用各种连接件的以上定义，可书写以下等式来将机轴扭矩(扭力）（T)表示为曲 柄角Θ的函数：
[0095] Τ(θ)=垂直力（Θ) ·力矩臂（Θ)等式3
[0096] 在组合以上等式之后，往复式引擎在做功行程期间产生的扭矩可表示为：
[0097] T(^)~ F(^)cosa A 等式4
[0098] 如所展示，此扭矩等式高度取决于曲柄角（Θ)。对于固定引擎设计，A和r是常数，并 且α为力矩臂（即，r sin0)和连接杆长度（1)的函数。连接杆长度（1)等于肘销(其将连接杆 连接到活塞)的旋转轴（1)与曲柄销的旋转轴(2)之间的距离。活塞压力Ρ(θ)也为曲柄角（Θ) 的非常强的函数且针对许多燃烧相关因素(例如，燃料与空气比、燃烧率、燃料类型以及其 它因素)而不同。压力Ρ(θ)也可针对内燃机与外燃机而不同。活塞压力也可随着引擎旋转速 度(其通常以每分钟转速(RPM)表示)的变化而变化。
[0099]在典型的内燃机中，在汽缸中作用于活塞的顶部的压力（例如，活塞压力）略微在 机轴的上死点（TDC)位置(取决于特定引擎设计在约9°到18° ATDC处)之后达到峰值，并且可 随着引擎旋转速度变化。例如，图2描绘根据曲柄角（Θ)变化的实例内燃机的实例活塞压力 52和力矩臂长度54。如所展示，活塞压力52在TDC之后的若干度达到最大值并接着随着活塞 朝向其在180°ATDC下的底部位置移动而相当快速地衰减。力矩臂长度54函数(r sin0)在 TDC处在零处以0°开始（因为连接杆到机轴连接点在机轴主轴颈旋转轴(例如，中心线)正上 方），在90°达到最大值（因为曲柄销旋转轴通常直接在机轴主轴颈旋转轴旁边），在180°下 再次移动到0° (因为连接杆到机轴连接点返回到机轴中心线正上方）。如图2的此曲线图中 可见，当活塞上的垂直力在行程的顶部附近处在最大值时，发挥作用以使机轴旋转的力矩 臂非常短。这种变化的力矩臂显著影响且限制所产生的扭矩。
[0100]在图2中还说明实例恒定长度力矩臂56,所述恒定长度力矩臂将在输出传动系统 具有恒定长度力矩臂(其如本文中描述具有大致为变化的力矩臂在整个做功行程期间的最 大长度的长度）的情况下可见。如所展示和下文论述，具有此恒定长度力矩臂来产生扭矩 (gp，具体来说，在汽缸内的最大压力期间)实现从内燃机提取更多输出转矩和功率。
[0101]为展示恒定长度力矩臂相对于变化力矩臂对引擎输出扭矩和马力的影响，可计算 典型内燃机针对两种情况的预测功率计算。第一种情况针对变化的力矩臂(力矩臂=r sin Θ)且第二种情况针对恒定长度的力矩臂(力矩臂=m)。