[0102] 可通过针对两种情况使用相等的对应值来比较本文中描述的各种等式而估计变 化的力矩臂配置与恒定力矩臂配置之间的简单比较。
[0103] -起使用以上等式4与图3中说明的实例压力曲线（摘录自拉克鲍罗斯，C.， (Rakopoulos，C.，）、米克斯，C.，（Michos，C.，）和吉亚库米斯，E, (Giakoumis，E,)所著的使 用多区燃烧模型的合成气体燃料火花点燃引擎的可获性分析(Availability analysis of a syngas fueled spark ignition engine using a multi-zone combustion model), 《能量(Energy)》，第33卷，第9期(2008年9月），第1378-1398页，其内容特此以全文引用方式 并入本文中），可在整个做功行程期间的各个机轴角度下计算变化力矩臂引擎的实例扭矩 值。为简化扭矩值的比较，使用若干无单位值正规化各个参数和量纲。具体来说，2的引擎行 程(S);3.14159的活塞面积(A);2的引擎孔(B);l的机轴半径(r = S/2);2.924的连接杆长度 (L)均用于简化计算。在图4的表格中呈现这些实例计算的结果。如所指示，使用这些示范性 值，发现典型内燃机产生约〇. 122076的平均扭矩。
[0104] 对于恒定长度力矩臂内燃机，如上文论述，扭矩等式可简化为Τ(Θ)=Ρ(Θ)Α · m，其 中Ρ(θ)为基于曲柄角的汽缸压力(如图3中描绘），并且m为恒定力矩臂的长度(例如，力矩臂 (m) =力矩的半径(r) = S/2)。类似于上文论述的具有变化力矩臂的典型内燃机，可使用与 上文相同的正规化量纲在整个做功行程的各个机轴角下计算所估计的扭矩值。在图5的表 格中呈现这些实例计算的结果。如所指示，使用这些示范性值，发现具有恒定力矩臂的经理 论修改的内燃机产生约0.290584的平均扭矩。因此，具有恒定力矩臂的内燃机的平均输出 为典型变化力矩臂内燃机的平均输出的约2.38倍。
[0105]还完成额外的计算，其估计恒定力矩臂内燃机的增加的功率和扭矩性能。出于实 例目的，用于两种情况(例如，变化力矩臂情况和恒定力矩臂情况）中的计算的内燃机为双 顶置凸轮轴(D0HC)16阀4冲程汽油引擎。为计算两种情况的预测功率和扭矩输出，取得并使 用若干个不同引擎负载的预定汽缸压力曲线（如图6中说明），以便使用与用于制作图4和5 的扭矩表格的计算类似的计算来比较变化力矩臂和恒定力矩臂配置。图6的压力曲线摘录 自马蒂琴卡，A.，（Martychenko，A.，）、帕克，J.，（Park，J.，）、高，Υ·，（Κο，Υ·，）、巴林，A. (Balin,A.)等人所著的借由火花隙击穿电压的测量估计汽缸中压力的可能性研究(AStudy on the Possibility of Estimation of In-Cylinder Pressure by Means of Measurement of Spark Gap Breakdown Voltage)，SAE技术论文l9"-〇l-lll5(l999)，其 内容特此以全文引用方式并入本文中。如马蒂琴卡(Martychenko)等人详述，压力曲线对于 典型的D0HC16阀4汽缸燃气引擎而言是示范性的，所以用于准备不同引擎负载的扭矩和功 率估计的计算是使用3.1693英寸的活塞孔(B)和3.1693英寸的活塞行程(S)(其为马蒂琴卡 等人详述的D0HC 16阀4汽缸燃气引擎类型（例如，4汽缸2300cc 0HC现代索纳塔引擎 (Hyundai Sonata Engine))的典型实例)来计算的。还跨越一系列引擎速度（即，机轴的旋 转速度)针对设定引擎负载(例如，59 lbf-ft)计算扭矩和功率输出估计。
[0106] 为确定这种情况(其中力矩臂(m) =曲柄半径(r) = 1/2行程(S/2))的恒定最大长 度力矩臂引擎的功率输出，将活塞的往复式运动转换成输出轴的旋转运动。在图15中描绘 可采用的一个示范性一般概念(例如，实施方案）。对于机轴的每个旋转(在其期间，连接杆 与机轴连接点（2)(例如，曲柄销)行进#S)，输出轴耦合点（5)(即，拉杆、张紧装置或类似组 件将活塞耦合到离合器装置(且因此也耦合到输出轴）的点）仅移动2*S，这是因为活塞向下 移动行程S的距离且返回向上移动行程S的距离。虽然本文中的实例出于简化目的一般描述 为仅为一个汽缸，但应认识到，当不同活塞中的每一者向下行进以产生输出轴的运动时，具 有一个以上汽缸的实例引擎将导致输出轴连续旋转。因此，输出轴的旋转速度成比例地低 于机轴的旋转速度。因此，为确定输出轴针对机轴的一致旋转速度的稳态旋转速度，将机轴 的旋转速度乘以（2Λ)。需注意，在机轴的旋转期间，活塞在行程的顶部(在上死点(TDC)处） 以及在行程的底部(在下死点(BDC)处)暂时停止在垂直方向上移动，并且当机轴旋转时，活 塞在TDC与BDC之间迅速加速和减速。因此，输出轴的估计速度可等于（即，如受到力矩臂的 长度影响(例如，从输出轴的中心到拉杆、张紧装置或类似组件耦合到离合器装置的位置的 距离））当活塞在TDC处从0开始加速到最大速度且接着在BDC处减速到0时的平均速度。如上 文论述，当活塞从BDC到TDC向上移动时输出轴通常可继续旋转。因此，当活塞向上移动(在 输出轴的相反旋转方向上）时，输出轴可（例如）以可使用活塞在从BDC向上行进到TDC时的 平均速度来估计的速度继续旋转。也就是说，虽然活塞可在两个相反方向上往复运动，但输 出轴的速度可基于活塞在BDC与TDC之间移动时的绝对平均速度来估计。
[0107] 此外，在仅具有一个汽缸的引擎中，期望装置(例如，飞轮装置)可用于在活塞向上 移动（即，并且活塞的移动不直接将旋转力施加到输出轴)时维持输出轴的旋转速度的一部 分。
[0108] 在图7到14的曲线图中说明这些计算的结果。如所说明，针对恒定最大长度力矩臂 观察到的所估计转矩和功率增加针对所有所计算值大体上成比例地较大。如上文论述，输 出轴和机轴的旋转速度一般不同，并且图7到14中列出的旋转速度(例如，2400RPM)为机轴 的旋转速度(即，不一定是输出轴的旋转速度）。
[0109] 除上文论述的转矩和功率的潜在增加之外，期望本文中描述的具有恒定最大长度 力矩臂的功率递送装置还可用于存储将在引擎减速时使用的能量(例如，功率）。例如，如本 文中详述，功率递送装置可包含通过离合器装置（例如，单向离合器）耦合到往复式引擎 (即，引擎的往复式活塞)的输出轴，所述离合器装置允许输出轴在一个方向上自由旋转。也 就是说，离合器装置可仅在活塞处在向下运动中时啮合输出轴。如上文提及，此配置帮助允 许输出轴在不同于功率递送装置所耦合到的往复式引擎的机轴的速度下旋转。
[0110] 在一些方面，使输出转轴在不同于机轴的速度下旋转的能力使得功率递送装置能 够充当功率存储装置。例如，在使用期间，用户可(例如，由于引擎减速)而减小机轴的旋转 速度，这通常将导致基于减小的旋转速度的功率的减小。然而，因为输出轴通常能够独立于 机轴在一个方向上旋转，所以当机轴减速时输出轴无需减速。因此，当机轴减速时(例如，当 用户在使用期间使引擎减速时），可允许输出轴以较高的旋转速度继续旋转以继续产生功 率。如下文论述，输出轴可包含飞轮，所述飞轮可用于产生并维持输出轴的旋转势头和运 动。
[0111] 在一些情况下，可使用此配置来在引擎减速期间存储或重新捕获能量。例如，在其 中在机动车中使用往复式引擎和功率递送装置的一些实施例中，在机轴的减速(例如，由于 放开加速器踏板)期间，输出轴可继续旋转以产生功率(例如，电功率或机械功率)用于其它 系统中。因此，在一些实施例中，包含本文中描述的功率递送装置中的一或多者的装置可用 作混合装置，所述混合装置可利用由于往复式引擎在所述引擎的做功行程期间机械耦合输 出轴并使其旋转而产生的功率，以及即使当引擎减速或停止也可通过输出轴的继续旋转来 得到的所存储能量(例如，功率）。
[0112] 此外，在一些实施例中，输出轴可连接到自动传动装置的联轴器或组件(例如，传 动装置的扭矩转换器），使得输出轴的继续和一致旋转(例如，在机轴已突然减速之后)可帮 助向自动传动装置提供一致旋转速度和功率。如上文提及，此联轴器(例如，扭矩转换器)还 可用于减少输出轴的脉冲运动的效应，所述效应可由驱动离合器装置的活塞的往复式运动 引起。
[0113] 具有恒定力矩臂的往复式引擎
[0114] 如上文论述，在理论上可通过使用经由在整个做功行程期间具有实质上一致（例 如，恒定)长度(例如，恒定最大长度)的转矩臂连接到往复式活塞的旋转传动系统(例如，功 率递送装置)来从往复式活塞的做功行程提取更多（例如，显著更多）的旋转动能功率。在一 些实施例中，实质上一致长度转矩臂可包含固定在设定长度的转矩臂，所述设定长度处在 其最大长度处且被允许从固定最大值(例如，恒定或不变或一致)仅略微变化。在一些情况 下，实质上一致长度力矩臂可由于接触区沿着介接齿轮移动或在介接链齿轮与链条之间移 动而变化(例如，略微变化）。
[0115] 例如，参考图15,实例往复式引擎100具有:往复式元件(例如，活塞104)，其经由连 接杆106连接到可旋转机轴108且经配置以在汽缸102内向上和向下平移；以及阀门（例如， 进气阀及排气阀）105，其控制气体进出汽缸102。引擎100可连接到具有单独功率输出元件 (例如，功率输出轴202)的功率递送装置200,所述单独功率输出元件经由具有恒定长度力 矩臂204的功率递送装置200可旋转地耦合到活塞104。功率输出轴202可耦合到可利用旋转 功率的各种装置中的任何者，其包含机动车传动系统(例如，用于汽车、货车、摩托车、施工 设备(例如，压路机)或其它运输装置，例如飞机或船只的传动系统）、发电机、焊机或利用旋 转功率的其它装置。
[0116] 如所说明，功率递送装置200可包含连接到活塞104的伸长平移张紧装置(例如，拉 杆206)，使得当活塞104在汽缸内来回移动(例如，当汽缸垂直定向时上下移动，如图15的实 例中所展示）时，拉杆206以与活塞104实质上相同的方式移动（例如，实质上相同的行进距 离、速度、加速度，并且产生实质上相同的可用轴向力（例如，可用于做外功的力））。拉杆206 可连接在活塞104上的任何所要位置处。也就是说，拉杆可固定到活塞的区域或连接到将活 塞连接到连接杆的肘销。拉杆206通常经配置以与功率递送装置200的附接到功率输出轴 202或集成在