用于連續(xù)可變沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的線性致動(dòng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于連續(xù)可變沖程循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的線性致動(dòng)
[0001 ] 相關(guān)申請(qǐng)案交叉參考
[0002]本部分接續(xù)申請(qǐng)案根據(jù)35U.S.C.§ 120的規(guī)定主張?jiān)?013年5月22日提出申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)案第13/900,395號(hào)的權(quán)益，所述美國(guó)專利申請(qǐng)案根據(jù)35U.S.C.§119(e)的規(guī)定主張?jiān)?012年5月22日提出申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/649，933號(hào)的優(yōu)先權(quán)，所有所述申請(qǐng)案以全文引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文中所揭示的實(shí)施例涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，且特定來(lái)說(shuō)涉及活塞內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。更特定來(lái)說(shuō)，本文中所揭示的實(shí)施例涉及一種用于可變沖程循環(huán)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器及組合件。
【背景技術(shù)】
[0004]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)為其中在燃燒室中借助氧化劑發(fā)生燃料燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述燃燒室為工作流體流動(dòng)回路的整體部分。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，由燃燒產(chǎn)生的高溫及高壓氣體的膨脹向發(fā)動(dòng)機(jī)的某些組件(通常為活塞)施加直接力。這個(gè)力使所述組件在一距離上移動(dòng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成有用機(jī)械能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個(gè)方面中，本文中所揭示的實(shí)施例涉及可變沖程往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)軸及活塞，所述活塞經(jīng)配置以在具有軸線的汽缸內(nèi)腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每一活塞具有第一活塞部分，所述第一活塞部分可操作以與第二活塞部分一致地或分開地移動(dòng)以針對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的不同熱函數(shù)界定活塞沖程，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包含在復(fù)制點(diǎn)處以可樞轉(zhuǎn)方式耦合到所述第一活塞部分的組合件及耦合到所述組合件的致動(dòng)器，其中所述致動(dòng)器可操作以控制所述組合件的運(yùn)動(dòng)以借此界定所述復(fù)制點(diǎn)沿著所述汽缸內(nèi)腔軸線的實(shí)質(zhì)上線性移動(dòng)。
[0006]在其它方面中，本文中所揭示的實(shí)施例本文中所揭示的實(shí)施例涉及操作可變沖程往復(fù)式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有發(fā)動(dòng)機(jī)軸及活塞，所述活塞經(jīng)配置以在具有軸線的汽缸內(nèi)腔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每一活塞具有第一活塞部分，所述第一活塞部分可操作以與第二活塞部分一致地或分開地移動(dòng)以針對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的不同功能界定活塞沖程，所述方法包含:提供在復(fù)制點(diǎn)處以可樞轉(zhuǎn)方式耦合到所述第一活塞部分的組合件及耦合到所述組合件的致動(dòng)器，及操作所述致動(dòng)器以控制所述組合件的運(yùn)動(dòng)以借此界定所述復(fù)制點(diǎn)沿著所述汽缸內(nèi)腔軸線的實(shí)質(zhì)上線性移動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0007]在附圖中圖解說(shuō)明本發(fā)明，其中，
[0008]圖1圖解說(shuō)明活塞系導(dǎo)引組合件的實(shí)施例的示意圖。
[0009]圖2圖解說(shuō)明垂直于具有圖1的活塞系導(dǎo)引組合件的的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)施例的曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面圖。
[0010]圖3圖解說(shuō)明彎曲導(dǎo)引線性致動(dòng)器機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。
[0011]圖4及5圖解說(shuō)明伸縮式導(dǎo)引線性致動(dòng)器機(jī)構(gòu)的實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參考圖式更詳細(xì)地描述本文中所提及的一或多個(gè)實(shí)施例的方面、特征及優(yōu)點(diǎn)，其中相似參考編號(hào)表示相似元件。本文中所揭示的實(shí)施例提供并入于差動(dòng)沖程或可變沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞系中的組合件及導(dǎo)引件或?qū)бM合件，其可單獨(dú)并入或并入單個(gè)設(shè)備中。在某些實(shí)施例中，所述組合件可稱作為機(jī)器人手臂組合件。在其它實(shí)施例中，組合件可稱作為致動(dòng)器組合件。機(jī)器人組合件可在具有延伸朝向汽缸軸線的臂狀杠桿設(shè)備的一端處附接到發(fā)動(dòng)機(jī)本體或其它位置以使活塞部分(例如，第一或內(nèi)部活塞部分)的活塞桿沿著汽缸軸線以實(shí)質(zhì)上線性縱向運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)。
[0013]當(dāng)四個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)沖程的組合(在位移及周期方面)在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間針對(duì)燃料效率、功率及排放而連續(xù)實(shí)時(shí)經(jīng)最優(yōu)化時(shí)可為有益的。出于此些目的，可利用機(jī)器人最優(yōu)化裝置，機(jī)器人最優(yōu)化裝置由發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制單元控制，具有延伸到汽缸軸線中的機(jī)器人手臂，對(duì)活塞桿直接起作用。機(jī)器人手臂裝置可耦合到活塞桿以操作第一活塞部分。機(jī)器人裝置可遠(yuǎn)離汽缸內(nèi)腔及活塞套件的移動(dòng)部分定位。機(jī)器人手臂裝置可經(jīng)配置以執(zhí)行多維運(yùn)動(dòng)以維持活塞桿及第一活塞部分沿著汽缸軸線的線性縱向運(yùn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，對(duì)活塞杠桿起作用的線性機(jī)器人裝置或線性致動(dòng)器設(shè)備經(jīng)提供以維持活塞桿及第一活塞部分沿著汽缸軸線的線性縱向運(yùn)動(dòng)。
[0014]參考圖1，展示根據(jù)本發(fā)明的一或多個(gè)實(shí)施例的活塞系導(dǎo)引組合件的示意圖。活塞系導(dǎo)引設(shè)備100(或組合件)可并入于圖2中所圖解說(shuō)明的差動(dòng)沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的活塞系內(nèi)。如本文中所使用，“活塞系”可包含作為組合件耦合在一起且可在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)操作的活塞、活塞杠桿連桿及導(dǎo)引組合件。所述導(dǎo)引組合件還可在本文中稱為控制及導(dǎo)引設(shè)備或者控制及連桿組合件。
[0015]差動(dòng)沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通常包含具有一或多個(gè)汽缸內(nèi)膛212的發(fā)動(dòng)機(jī)本體210及位于一或多個(gè)汽缸內(nèi)膛212中的每一者內(nèi)的內(nèi)活塞部分或第一活塞部分220 ο內(nèi)活塞部分220可與相應(yīng)汽缸內(nèi)膛壁213滑動(dòng)接觸(或鄰接)嚙合?；钊麠U230在第一端232處耦合到內(nèi)活塞部分220，且在第二端234處以鉸接方式(或以樞轉(zhuǎn)方式)耦合到活塞杠桿連桿110。鉸接耦合(樞轉(zhuǎn)接頭)可界定下文更詳細(xì)地描述的‘復(fù)制’點(diǎn)102。
[0016]導(dǎo)引設(shè)備100界定且包含連桿組合件(例如，四連桿機(jī)構(gòu))，所述連桿組合件包含活塞杠桿連桿110的部分111、支軸連桿112、推進(jìn)連桿114及搖臂連桿118。在界定及定位四連桿機(jī)構(gòu)中，導(dǎo)引設(shè)備100可在支軸連桿112的第一端與搖臂連桿118的第一端的第一鉸鏈接頭120處以鉸接方式耦合到發(fā)動(dòng)機(jī)本體210。鉸接耦合(樞轉(zhuǎn)接頭)界定下文更詳細(xì)地描述的‘錨定’(或附接)點(diǎn)104。所述四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)一步包含支軸連桿112的第二端與活塞杠桿連桿110的部分111的第一端的第二鉸鏈接頭122、搖臂連桿118的第二端與推進(jìn)連桿114的第一端的第三鉸鏈接頭124及推進(jìn)連桿114的第二端與活塞杠桿連桿110的部分111的第二端的第四鉸鏈接頭126。
[0017]導(dǎo)引元件或?qū)б?30在‘原’點(diǎn)(或軸線)106處耦合(舉例來(lái)說(shuō)以可旋轉(zhuǎn)方式或以可樞轉(zhuǎn)方式)到推進(jìn)連桿114?！c(diǎn)106位于推進(jìn)連桿114與界定于‘復(fù)制’點(diǎn)102與‘錨定’點(diǎn)104之間的虛線(由線108所指示)之間的交叉點(diǎn)處。導(dǎo)引輥130可與導(dǎo)引設(shè)備240滑動(dòng)或滾動(dòng)接觸。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)引設(shè)備240可作為發(fā)動(dòng)機(jī)本體210內(nèi)的結(jié)構(gòu)整體地形成且由發(fā)動(dòng)機(jī)本體210界定。舉例來(lái)說(shuō)，導(dǎo)引設(shè)備可作為通道、溝槽或發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的其它結(jié)構(gòu)形成。在其它實(shí)施例中，導(dǎo)引設(shè)備240可牢牢地附接或緊固到發(fā)動(dòng)機(jī)本體210。如所展示，在某些實(shí)施例中，導(dǎo)引設(shè)備240可為線性或?qū)嵸|(zhì)上線性的。導(dǎo)引輥130在導(dǎo)引設(shè)備240內(nèi)移動(dòng)使得導(dǎo)引輥130及‘原’點(diǎn)106沿著導(dǎo)引設(shè)備240的平行于汽缸212的汽缸軸線250的導(dǎo)引軸線150移動(dòng)。在某些實(shí)施例中，導(dǎo)引元件可包含耦合到所述連桿組合件的任何類型的彈簧元件(未展示)，以便向中心偏置所述復(fù)制點(diǎn)且實(shí)質(zhì)上沿著所述汽缸室軸線控制所述復(fù)制點(diǎn)。
[0018]導(dǎo)引設(shè)備100的四連桿機(jī)構(gòu)可經(jīng)配置以形成伸縮式組合件或設(shè)備。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，伸縮式組合件可由以基于平行四邊形的方式連接的機(jī)械連桿機(jī)構(gòu)形成，使得組合件的一個(gè)點(diǎn)(舉例來(lái)說(shuō)，‘原’點(diǎn)106)的移動(dòng)引起組合件的第二點(diǎn)(舉例來(lái)說(shuō)，‘復(fù)制’點(diǎn)102)中的相應(yīng)(且可能縮放)移動(dòng)。
[0019]在某些實(shí)施例中，‘復(fù)制’點(diǎn)102沿著汽缸軸線250的縮放移動(dòng)受到‘原’點(diǎn)106沿著導(dǎo)引軸線150的移動(dòng)的限制。以受控制方式有效地轉(zhuǎn)化運(yùn)動(dòng)的四連桿機(jī)構(gòu)的此伸縮式組合件用作‘復(fù)制’點(diǎn)102的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)引件。因此，在某些實(shí)施例中，四連桿機(jī)構(gòu)界定伸縮式裝置，所述伸縮式裝置導(dǎo)引活塞杠桿連桿110以使其在與活塞桿230的樞轉(zhuǎn)接頭(S卩，‘復(fù)制’點(diǎn)102)處沿著汽缸軸線250縱向地以直線運(yùn)動(dòng)方式移動(dòng)。換句話說(shuō)，當(dāng)原點(diǎn)106沿著線性導(dǎo)引件240的導(dǎo)引軸線150行進(jìn)時(shí)，復(fù)制點(diǎn)102沿著汽缸212的汽缸軸線250以縱向線性運(yùn)動(dòng)行進(jìn)。
[0020]將了解，其它導(dǎo)引元件或裝置還可在具有與復(fù)制點(diǎn)102的線性運(yùn)動(dòng)的功能關(guān)系的位置處與導(dǎo)引設(shè)備100的四連桿機(jī)構(gòu)并在一起。作為一個(gè)實(shí)例，導(dǎo)引元件或?qū)б伩晌挥诨钊軛U連桿110上在與推進(jìn)連桿114的接頭126處。在此實(shí)例中，彎曲或非線性導(dǎo)引通道可導(dǎo)引活塞杠桿連桿110的橫向運(yùn)動(dòng)，使得當(dāng)使活塞杠桿連桿110振蕩以致動(dòng)且擊打內(nèi)活塞部分220時(shí)活塞杠桿連桿110與活塞桿230之間的樞轉(zhuǎn)接頭102進(jìn)行與汽缸軸線250對(duì)準(zhǔn)的線性縱向運(yùn)動(dòng)。
[0021]在某些實(shí)施例中，功能