CN102939449B - 改进的差动冲程内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于差动冲程燃烧发动机的装置和方法。所述燃烧发动机包括一个或多个两件式活塞，每个两件式活塞具有第一活塞部分和第二活塞部分。所述装置包括：活塞杆元件，其与所述第二活塞部分机械地连接；以及多个凸轮随动组件，其可以与活塞杆元件选择性地连接，以控制第二活塞部分的操作，其中，一个或多个凸轮随动组件的选择性连接确定第二活塞部分的操作模式。

Description

改进的差动冲程内燃机

技术领域

本发明涉及燃烧发动机，尤其涉及差动冲程内燃机。

本发明主要用作差动冲程内燃机的活塞装置，并且下面将参照这一应用进行说明。然而，应当理解的是，本发明不限于该特定应用领域。

背景技术

在整篇说明书中对现有技术的任何讨论绝不应视为承认这些现有技术广为人知或形成本领域公知常识的一部分。

常规的内燃机具有至少一个气缸、气缸中的活塞以及由活塞驱动的曲轴。大多数这些发动机以曲轴每旋转两转活塞行进四个冲程的循环进行操作。在循环期间，活塞的冲程为第一向外进气、第一向内压缩、第二向外燃烧做功（点火之后）以及第二向内排气。在排气冲程期间驱动燃烧气体排出，并且在进气冲程期间抽入新的充气。这两个冲程需要很小的力，并且活塞不受压或受低压。为了这些目的，这两个冲程也需要曲轴旋转一整转。

如果可以仅在曲轴的一转内完成循环，则可从既定位移的四冲程发动机获得更多输出。存在常规的两冲程发动机，其中燃烧、排气、进气和压缩这四个功能被压缩成曲轴每旋转一转活塞有两个冲程。这种两冲程发动机通常重量小于四冲程发动机，但是与四冲程发动机相比通常燃料效率较低，因此通常仅在一些特定领域中使用，诸如小型的花园用发动机。

存在将活塞四冲程的优点与每个循环曲轴旋转一转的优点相结合的方法，也就是，将活塞分成使燃烧室的一端封闭的内侧部分和与曲轴相连的可分离外侧部分，并且提供在排气和进气期间使得内活塞部分独立于外活塞部分移动的部件。这使得内活塞部分在曲轴旋转单转期间根据四冲程原理操作。

美国专利No.857,410公开了可以将啮合齿轮的四分之一转用于使活塞部分在其不同循环中操作。该设计具有许多问题，诸如当在驱动轴的每转期间两个齿轮啮合时齿的咬合，以及以将四个冲程分为均等长度和时间段的四比一比率固定的复杂齿轮系统。

美国专利No.1,413,541公开了具有四冲程内活塞部分和两冲程外活塞部分（每个循环或发动机一转）的组合型活塞。还提供了一种具有如下循环的内活塞部分，该循环的每个冲程周期为确切的90度并且等于外活塞的冲程周期的一半，外活塞的冲程周期为180度。该装置的另一限制包括用于内活塞部分的四个冲程的均等冲程长度或活塞行程。

美国专利No.857,410和1,413,541均公开了用于活塞的封闭燃烧室的那部分的驱动连接部以使其必须以四个均等冲程移动，每个冲程在四分之一圈（90度）期间完成。

美国专利No.1,582,890公开了气缸内的两个活塞，这两个活塞封闭两个腔室。在不按照四冲程原理操作的情况下，其使用凸轮致动部件来使内活塞在两个腔室和沿着气缸壁大致位于冲程的相对两端处的两组端口之间运动。这允许内活塞在其下行冲程上对外腔室进行加压，这需要其致动装置的结构不必要地沉重和笨重从而占用了很多功率和效力。此外，气缸壁上的外端口将活塞限制成均等冲程长度和对称周期。该专利教导了内活塞在来自两个气缸室的组合充气的燃烧和最后压缩期间必须覆盖的气缸端口，因此这两个冲程限制为均等长度和轴转数。

通过引用并于本文的美国专利No.5,243,938公开了差动冲程活塞装置，其具有活塞部件用于往复运动的内燃机，所述活塞部件布置在气缸内，所述活塞部件包括封闭并密封气缸室的内活塞部分和用作内活塞部分的托架并与发动机轴相连的外活塞部分，发动机轴优选地为曲轴。内活塞部分有效地以与外活塞的循环不同的循环进行操作，例如对于发动机的每转，四个冲程用于内活塞部分并且两个冲程用于外活塞部分。

在本领域中对于改进的差动冲程活塞装置存在需求。

本发明的目的

本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者是提供有用的可选装置。

优选形式的本发明的目的是提供改进的差动冲程活塞装置。

发明内容

根据本发明的方案，提供一种用于差动冲程燃烧发动机的活塞装置，所述燃烧发动机包括一个或多个两件式活塞，每个两件式活塞具有第一活塞部分和第二活塞部分，所述装置包括：

活塞杆元件，其与所述第二活塞部分机械地连接；以及

多个凸轮随动组件，其与所述活塞杆元件选择性地连接，以控制所述第二活塞部分的操作；

其中，所述一个或多个凸轮随动组件的选择性连接和分离确定所述第二活塞部分的操作模式。

优选地，所述活塞杆元件与活塞摇动连杆元件、一个或多个力连杆和一个或多个支点连杆形成四杆联动件。

优选地，所述装置包括活塞机构轴，所述活塞机构轴相对于发动机本体可枢转地支撑所述组件。更优选地，所述活塞机构轴连接于所述摇动连杆元件和所述一个或多个支点连杆。最优选地，所述活塞机构轴相对于发动机本体固定所述四杆联动件的枢轴点。

所述凸轮随动组件优选地包括活塞凸轮轴。优选地，所述活塞凸轮轴可枢转地被支撑在发动机本体上。更优选地，凸轮轴包括多个凸轮凸角。最优选地，凸轮随动组件还包括用于与所述凸轮凸角进行凸轮连接的相应的多个活塞摇动指，其中每个活塞摇动指能够与所述活塞杆元件选择性连接。优选的是，活塞摇动指与活塞杆的选择性连接是通过能够选择性缩回的活塞摇动指销实现的，所述活塞摇动指销当伸出时与所述活塞摇动连杆连接。

优选地，所述活塞杆元件被朝向所述第二活塞部分设置成向上失效配置地偏压，从而远离所述第一活塞部分的运动。更优选地，偏压是通过压缩弹簧组件提供的。

优选地，所述第一活塞部分和所述第二活塞部分同轴地运动。更优选地，所述活塞杆的运动大致限制成沿着气缸轴线纵向地运动。最优选地，所述第一活塞部分是外活塞部分，并且所述第二活塞部分是内活塞部分。

优选地，所述装置具有由一个或多个凸轮随动组件的选择性连接或分离确定的多种操作模式。更优选地，所述装置包括用于确定四种操作模式的两个凸轮随动组件。最优选地，一种操作模式有效地禁止第二活塞部分。

根据本发明的方案，提供如此处公开的活塞装置。

根据本发明的方案，提供控制差动冲程燃烧发动机的第二活塞部分的操作的方法，所述方法包括如下步骤：

提供差动冲程循环发动机；

使一个或多个凸轮随动件连接或分离，以选择性地启动多种操作模式中的一种操作模式；以及

基于所选的操作模式来控制所述第二活塞部分在整个发动机曲柄循环中的位移。

优选地，所述差动冲程循环发动机如此处公开。更优选地，所述一个或多个凸轮随动件如此处所公开。最优选地，一个或多个凸轮随动件的选择性连接或分离确定多种操作模式中的一种操作模式。

根据本发明的方案，提供一种如此处公开的控制差动冲程燃烧发动机的第二活塞部分的操作的方法。

附图说明

现在将参照附图仅仅示例性地对本发明的优选实施例进行说明，在附图中：

图1是根据本发明的实施例装置的平面图；

图2是沿着线2-2截取的图1的装置的剖视图；

图3是图1的装置的侧视图；

图4是图1的装置的四种不同发动机操作模式的示意图；以及

图5是根据本发明的实施例方法的流程图。

具体实施方式

差动冲程循环发动机采用了两件式活塞来在发动机的每一周旋转中完成四冲程热循环。两件式活塞包括外活塞部分和内活塞部分。优选地，外活塞部分和内活塞部分同轴地运动。

将理解的是，常规的（两循环或四循环）活塞发动机使用一个活塞来执行两种功能。那些功能是密封腔室并且在腔室和曲轴之间传递力。可选方案是利用由内活塞部分和外活塞部分组成的两件式活塞来将这两种功能分离，如差动冲程循环（D循环）发动机中所使用的那样。

内活塞部分密封腔室并且用作在四冲程循环过程的排气和进气冲程中帮助气体进出腔室的气泵，且独立于外活塞部分而运动。在轻负荷的换气（light breathing）冲程期间，内活塞部分由类似气阀机构的活塞机构（piston train）操作并且独立于外活塞部分而运动。在重负荷的燃烧或压缩冲程期间，内活塞部分通常被安置和支撑在外活塞部分上。以该方式，内活塞部分仅仅在外活塞部分和腔室之间传递压力负荷。

内活塞部分的位移或D循环的冲程可相对全曲柄臂冲程缩短。

将理解的是，在做功冲程的情况下，曲柄冲程的下部在产生功率方面效率低。随着活塞冲程下降大约七度aTDC（上止点后），燃烧压力快速下降，并且曲柄扭矩臂在九十度aTDC后缩短。做功冲程的下部1/3产生比总输出功率的大约1/9小的功率，同时付出活塞环摩擦（活塞损耗的主要部分）的大约1/3。在部分负荷操作中，进行气缸下部分体积的冲程会浪费比其所获得功率更多的功率。

而且，D循环发动机每转能够产生两个做功冲程。可通过不使用气缸的下部作做功冲程来提高发动机效率，同时基本不损失发动机结构的功率产生能力，除了峰值负荷之外。

将理解的是，在进气冲程的情况下，发动机在几乎全部操作（驱动状况）中产生部分负荷。缩短进气减少了进气节流和摩擦损耗，从而时常提高效率。当偶然需要峰值负荷操作时，用更稠密气体进行加压充气能够“再次获得损失的气缸体积”。

活塞气缸组在低压压缩时也相对低效，而在高压压缩时相对高效。用外低压压缩机进行充气能够提高效率。充入的空气在进入气缸之前可以进行中间冷却，进而能够启动针对敲缸和均质充气压缩点火（HCCI）燃烧控制的气体动态状态操纵。

通过增加活塞机构特征或结构，D循环发动机还可以包括满足各种输出需求的更多种发动机操作模式。这些发动机操作模式可以包括较高功率操作、较高效率操作和气缸停用操作。

在一个实施例中，通过使用两组凸轮和指随动件，公开了能够实现四种不同的发动机操作模式。每组随动件可以启动或停用来操作活塞机构，组合而提供四种不同的发动机操作模式。

可以提供差动冲程循环部件来改变内活塞部分循环的冲程周期和/或冲程长度。差动四冲程活塞装置可以包括内活塞部分和外活塞部分，外活塞部分在整个循环期间通过连杆与曲轴相连。当压缩力处于其最高水平时，两个活塞部分组合起来而在循环的做功和压缩部分期间绕连杆转动。在循环的排气和进气部分期间，当压缩力低得多或者不存在时，内活塞部分独立于外活塞部分而执行分别为排气和进气的向内和向外运动，外活塞部分与连杆相连而继续运动。

图1、图2和图3示出了实施例的活塞装置100。该活塞装置用于差动冲程燃烧发动机，所述燃烧发动机包括一个或多个两件式活塞，每个两件式活塞具有内活塞部分和外活塞部分。所述装置包括：

活塞杆元件，其与所述内活塞部分机械地连接；

多个凸轮随动组件，其能够与活塞杆元件选择性地连接，以控制内活塞部分的操作；以及

其中，一个或多个凸轮随动组件的选择性连接和分离确定内活塞部分的操作模式。

在该实施例中，所述装置包括活塞杆元件110。活塞杆元件110与活塞摇动连杆112、一对力连杆113a和113b以及一对支点连杆114a和114b形成四杆联动件（如图2中最佳所示）。活塞杆元件110在一端（气缸轴线端）处借助活塞杆销116与活塞杆115可枢转地相连。

将理解的是，活塞杆115在与杆销相对的端部（杆内端）处与内活塞部分（未示出）相连，并且杆的操作运动被限制成大致纵向地沿着气缸轴线。

在一个实施例中，活塞机构装置可枢转地被支撑在活塞机构轴118上并且以压缩的方式被活塞弹簧系统117向上偏压（或压载）。活塞机构轴118由发动机本体（未示出）支撑。活塞弹簧系统通常包括压缩弹簧。

在一个实施例中，多个凸轮随动组件包括活塞凸轮轴120，活塞凸轮轴120借助杆元件110和活塞杆115控制内活塞的操作。活塞凸轮轴120被支撑在发动机本体（未示出）上。

在该实施例中，活塞凸轮轴120包括多个活塞凸轮凸角121a和121b。相应的多个活塞摇动指122a和122b可枢转地被支撑在活塞机构轴118上。这些摇动指122a和122b通常被弹簧（未示出）偏压成与相应的活塞凸轮凸角121a和121b承力地接触。每个活塞摇动指122a或122b还包括相应的能够选择性缩回的活塞摇动指销123a或123b。

在使用时，通过使活塞摇动指销123a处于伸出位置（如图1和图3中最佳所示），活塞凸轮凸角121a的旋转将承压力施加到摇动指122a上，这使得活塞摇动指销123a将承压力施加到活塞摇动连杆112上，从而控制和操作活塞机构组件。当活塞摇动指销处于缩回位置（如图1和图3中的123b最佳所示）时，活塞凸轮与活塞机构操作性地分离并且不对内活塞进行控制。

图4示出了实施例的四种不同的发动机操作模式的示意图。曲线描绘出内活塞部分相对于发动机曲柄循环的位移，从0度（上止点，TDC）、经过180度（下止点，BDC）并且返回到360度（TDC）。

曲线410（下曲线）描绘出在发动机曲柄循环中外活塞部分的运动，显示出在0度从TDC 412开始，在180度经过BDC 414，并且在360度返回至TDC 416。将理解的是，该运动是按常规方式通过曲轴经由连杆控制的。

通过选择连接或分离（伸出或缩回）两个活塞摇动指销123a和123b的组合，能够选择性地控制内活塞部分使其符合四种不同的曲线（或模式），从而确定内活塞部分在发动机曲柄循环中的运动。

仅仅示例性地，可将描绘内活塞部分在发动机曲柄循环中的运动的轨迹确定为：

轨迹A：可以包括点412、420、421、422、427、423、424并且返回到416；

轨迹B：可以包括点412、425、426、427、428、429、430并且返回到416；

轨迹C：可以包括点412、425、426、427、423、424并且返回到416；以及

轨迹D：使气缸停止冲程操作，包括点412直接到416。

仅仅示例性地，活塞凸轮凸角121a能够适于操作内活塞以使内活塞跟随轨迹A（包括点412、420、421、422、427、423、424和416）。这使内活塞能够具有在分别如时间段451和452所示的曲柄循环中具有排气和进气冲程的时长和相关位移。将差动冲程循环的排气冲程和进气冲程分离的曲柄角度线455处的eTDC-A（轨迹A的排气冲程TDC）是向bBDC（下止点前）偏移。在曲柄角度线455上的点422处的位移能够确定内部EGR（排气再循环）的量以在该操作中帮助并增强用于NOx控制的EGR。应当理解的是，该操作循环是通过使与摇动指122a操作性地关联的摇动指销123a伸出而启动的，如之前所述。

仅仅示例性地，活塞凸轮凸角121b能够适于操作内活塞以使内活塞跟随轨迹B（包括点412、425、426、427、428、429、430和416）。这使内活塞能够具有分别如时间段461和462中所示的曲柄循环中的排气和进气冲程的时长和相关位移。将差动冲程循环的排气冲程和进气冲程分离的曲柄角度线475处的eTDC-B（轨迹B的排气冲程TDC）是向aBDC（BDC后）偏移。该操作循环能够通过使与摇动指122b操作性地关联的摇动指销123b伸出而启动。应当注意的是，图1至图3示出了停用的摇动指销123b。曲柄角度线475上428处的位移确定内部EGR（排气再循环）的量以在该操作中帮助并增强用于NOx控制的EGR系统。

仅仅示例性地，活塞凸轮凸角121a和121b能够适于操作内活塞以使内活塞跟随轨迹C（包括点412、425、426、427、423、424和416）。为了形成该轨迹，活塞摇动指销123a和123b两者均处于伸出位置，由此内活塞将跟随由两个凸轮联合控制的路径。这是为了使得由活塞凸轮121b控制和操作的内活塞部分跟随从TDC 412到点425、426、427的轨迹。在点427处，活塞凸轮121a就接任并控制内活塞并使内活塞跟随427、423、424并且返回到TDC 416。这将使内活塞部分能够具有分别如461和462所示的曲柄循环中的排气和进气冲程的时长和相关位移。将差动冲程循环的排气冲程和进气冲程分离的曲柄角度线465上的eTDC-C（轨迹C的排气冲程TDC）是向bBDC偏移。在曲柄角度线465上的点427处的位移确定内部EGR（排气再循环）的量以在该操作中帮助并增强用于NOx控制的EGR系统。

将理解的是，当使活塞摇动指销123a和123b两者均处于缩回位置时，活塞弹簧系统将内活塞部分偏压到TDC，从而使气缸停止冲程操作。与典型的四冲程发动机相比该气缸管理系统的优点在于，使内活塞部分不行过整个位移，由此减少由摩擦和泵送引起的损耗。

应理解的是，相关的气阀程序（未示出）对于适应所公开的活塞程序以使排气和进气事件能够实现最优的气缸扫气和填充是必要的。例如，这能够用可变气阀机构（VVT）技术或另外适当的手段来实现。

图5示出了控制差动冲程燃烧发动机的内活塞部分的操作的方法500的流程图。方法包括如下步骤：

步骤510：提供差动冲程循环发动机；

步骤520：选择性地启动多种操作模式中的一种操作模式；以及

步骤530：基于所选的操作模式来控制内活塞部分在整个发动机曲柄循环中的位移。

仅仅示例性地，选择性地启动多种操作模式中的一种操作模式的步骤可以包括：将一个或多个凸轮随动件连接，和/或使一个或多个其它的凸轮随动件分离。

在该实施例方法中，差动冲程循环发动机可如此处所公开的，一个或多个活塞凸轮随动件可如此处所公开的，并且一个或多个活塞凸轮随动件可以确定多种可用操作模式中的一种。

应当理解的是，所公开的实施例提供了改进的差动冲程活塞装置和方法。

应当理解的是，典型的常规发动机在由发动机设计所确定的特定操作点处提供峰值效率，特定操作点通常紧邻峰值扭矩输出并且远在额定转速以下。因为人们认为需要保持足够的峰值动力储备，大部分汽车发动机动力过量并且远在最优效率以下运转，这通常使用了少于20%的输入能量。

尽管驾驶员通常极其期望高峰值动力储备，“因为该储备可以在不得已的情况下使用”，但MIT进行的研究已经表明，如果能够总是以最优效率来驱动典型的美国汽车发动机，则能够节省大约50%的燃料（即，每加仑获得英里数的100%增益）。

提高效率的一种方式是使发动机的操作最佳点适合于驾驶需要，并同时保持峰值动力储备。差动冲程循环发动机通常通过使发动机缩短（或减小）至驾驶需要来实现这点。该差动冲程循环发动机的改进是通过单凸轮系统来实现的。最佳点适于适应“平均”发动机操作或“平均”驾驶需要。

然而，驾驶需要（或发动机操作）包括范围宽的转速和输出。例如，在城市中驾驶时，发动机通常从空转启动并且加速至城市速度。这要求在低转速时具有高的发动机扭矩。在高速公路行驶期间，发动机应当在较高转速以最优效率运转。而且，在高速公路驾驶期间，有时发动机需要在高转速时具有高的输出以穿过车流。如果车辆负重载，则可能需要更高的输出。在诸如空转或在重载卡车中有辅助发电的极轻负载的情况下，可将一些气缸停用以节省甚至更多的燃料。如果发动机能够将最佳点-改变尺寸用于那些多样化的需求，则将是有利的。

将理解的是，所公开的实施例可具有四种发动机操作模式。发动机最佳点可对于各种输出性能进行优化，从而进一步增强差动冲程循环发动机的优点。应当注意的是，能够利用其它活塞机构设计来实现甚至更多的额外操作模式（最佳点）。

所公开的改进的差动冲程循环发动机是用于执行各种发动机功能的相对简单且廉价的活塞机构布置方式。活塞凸轮和随动件组的实现的附加成本是相对最小的。多操作模式能够成为下一代差动冲程循环发动机的特征。

解释

在整篇说明书中提到“一个实施例”或“实施例”是指与该实施例结合所描述的特定的特征、结构或特点被包含在本发明的至少一个实施例中。因此，在整篇说明书中各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不一定全部指相同的实施例，但是也可以指相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中可以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特点，通过本公开这对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

在下面的权利要求书和此处的说明书中，术语“包括”、“其包括”或“包括有”中的任一个均是开放式术语，是指至少包含随后的元件/特征，而不排除其它元件/特征。因此，当在权利要求书中使用时，术语包括不应解释为限于随后所列的部件或元件或步骤。例如，包括A和B的装置的表达范围不应限于仅由元件A和B组成的装置。此处所使用的术语“包含”或“其包含“或”其包含有“中的任一个也是开放式术语，也指至少包括该术语随后的元件/特征，而不排除其它元件/特征。因此，包含与包括同义并且是指包括。

类似地，应当注意的是，当在权利要求书中使用时术语连接不应解释为仅限于直接相连。可以使用术语“连接”和“相连”及其衍生词。应当理解的是，这些术语不意在彼此同义。因此，与装置B连接的装置A的表达范围不应限于装置A的输出与装置B的输入直接相连的装置或系统。指的是，在A的输出和B的输入之间存在可以包括其它装置或器件的路径。“连接”可以指两个以上的元件直接物理相连或者指两个以上的元件彼此不直接接触，但是仍相互协作或交互作用。

如此处所使用的，除非另外指明，否则用于描述共同对象的序数形容词“第一”、“第二”、“第三”等的使用仅表示指代相似对象的不同实例，而不意在暗指这样描述的对象在时间上、空间上、级别上或以任何其它方式必须采取既定次序。

如此处所使用的，除非另外指明，否则术语“水平”、“竖直”、“左”、“右”、“上”、和“下”及其形容词和副词的衍生词（例如“水平地”、“向右”、“向上”等）的使用仅指代当该特定图面向读者时图示结构的取向或者，如适当时，参照正常使用时该结构的取向。类似地，术语“向内地”和“向外地”通常指代表面相对于其延伸轴线或，如适当时，旋转轴线的取向。

类似地，应当理解的是，在本发明的示例性实施例的上述说明中，出于简化公开并且帮助理解各个发明构思中的一个或多个的目的，在单个实施例、附图或其描述中本发明的各个特征有时组合到一起。然而，这种公开方式不应解释为反映如下意图，即，要求权利的发明需要比在每个权利要求中明确记述的更多的特征。而是，如随附的权利要求书反映，发明方案少于前面公开的单个实施例的全部特征。因此，发明详述后的权利要求书特此明确地合并于该发明详述中，每个权利要求独立作为本发明的单独实施例。

此外，尽管此处所述的一些实施例包括其它实施例中所包含的一些特征而未包含其它特征，但不同实施例的特征的组合意在处于本发明的范围内，并且形成不同的实施例，这是本领域技术人员可理解的。例如，在下面的权利要求书中，可以将要求权利的实施例中的任一个任意组合来使用。

此外，一些实施例在此处被描述为能够由计算机系统的处理器或实施功能的其它手段实现的方法或方法要素组合。因此，具有用于实施该方法或方法要素所必须的指令的处理器形成了用于实施方法或方法要素的手段。此外，此处所述的装置实施例的元件是出于实现本发明的目的而实施由元件执行的功能的手段的实例。

在此处提供的描述中，阐述了多个具体的细节。然而，应当理解的是，可以不通过这些具体的细节来实践本发明的实施例。在其它情形下，为了不混淆该说明的理解，未详细示出公知的方法、结构和技术。

因此，尽管已经描述的被视为是本发明的优选实施例，本领域技术人员将理解的是，可以在不偏离本发明的主旨的情况下对其进行其它和另外的变型，并且旨在要求落在本发明范围内的所有这种改变和变型。例如，上文给出的任何方案仅表示可以使用的程序。可以向框图中添加或者从框图中删除功能件，并且可以在功能块之间交换操作。可以在本发明的范围内对所述的方法添加或删除步骤。

Claims (20)

1.一种用于差动冲程燃烧发动机的装置，所述燃烧发动机包括一个或多个两件式活塞，每个两件式活塞具有第一活塞部分和第二活塞部分，所述装置包括：

活塞杆元件，其与所述第二活塞部分机械地连接；以及

多个凸轮随动组件，所述多个凸轮随动组件包括：

多个凸轮凸角；

多个可枢转地安装的活塞摇动指，其与凸轮凸角进行凸轮连接；以及

能够选择性缩回的活塞摇动指销，其在处于伸出位置时与所述活塞杆元件连接；

其特征在于，所述多个凸轮随动组件能够与所述活塞杆元件选择性地连接，以控制所述第二活塞部分的操作。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述活塞杆元件与活塞摇动连杆元件、一个或多个力连杆和一个或多个支点连杆形成四杆联动件。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述装置还包括活塞机构轴，所述活塞机构轴相对于发动机本体可枢转地支撑所述组件。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述活塞机构轴连接于所述摇动连杆元件和所述一个或多个支点连杆。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述活塞机构轴相对于发动机本体确定所述四杆联动件的枢轴点。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述多个凸轮随动组件包括活塞凸轮轴。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述活塞凸轮轴包括多个凸轮凸角并且可枢转地被支撑在发动机本体上。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述活塞杆元件被压缩弹簧组件朝向使所述第二活塞部分逆着所述凸轮随动组件的凸轮凸角而设置为向内配置地偏压。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一活塞部分是外活塞部分，并且所述第二活塞部分是内活塞部分。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一活塞部分和所述第二活塞部分同轴地运动。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述活塞杆元件在一端处可枢转地与活塞杆相连，并且所述活塞杆的运动被大致限制成沿着活塞气缸轴线纵向地运动。

12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置具有由一个或多个所述凸轮随动组件的选择性连接或分离确定的多个操作模式。

13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置包括用于确定四种操作模式的两个凸轮随动组件。

14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述四种操作模式中的一种操作模式有效地禁止所述第二活塞部分的操作。

15.一种控制差动冲程燃烧发动机的第二活塞部分的操作的方法，所述方法包括如下步骤：

提供差动冲程循环发动机，所述差动冲程循环发动机包括：

活塞杆元件，其机械地连接到所述第二活塞部分；以及

多个凸轮随动组件，包括：

多个凸轮凸角；

多个可枢转地安装的活塞摇动指，其与凸轮凸角进行凸轮连接；以及

能够选择性缩回的活塞摇动指销，其在处于伸出位置时与所述活塞杆元件连接；

使所述多个凸轮随动组件中的一个或多个连接或分离，以选择性地启动多种操作模式中的一种操作模式；以及

基于所选操作模式来控制所述第二活塞部分在整个发动机曲柄循环中的位移和定时。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个凸轮随动组件中的一个或多个的选择性连接或分离确定所述多种操作模式中的相应一种。

17.一种用于差动冲程发动机的活塞机构装置，所述发动机包括一个或多个两件式活塞，每个两件式活塞具有第一活塞部分和第二活塞部分，所述第二活塞部分具有伸过所述第一活塞部分的活塞杆，所述装置并且包括：

活塞杆元件，其在一端可枢转地连接到所述第二活塞部分的活塞杆，并且组成四杆联动件可枢转地支撑在由所述发动机支撑的活塞机构轴上；

活塞凸轮轴，其具有多个活塞凸轮凸角；

多个摇动指，其可枢转地支撑在活塞机构轴上；以及

多个摇动指的每个摇动指上的能够选择性缩回的活塞摇动指销；

其特征在于，所述活塞摇动指销在处于伸出位置时，在所述四杆联动件上施加承压力，从而控制和操作所述第二活塞部分。

18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述活塞摇动指销在处于缩回位置时，活塞凸轮与活塞机构操作性地分离并且不对所述第二活塞部分进行控制。

19.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述活塞杆元件与活塞摇动连杆、一对力连杆和一对支点连杆组成四杆联动件。

20.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，

所述多个摇动指被偏压成与相应的活塞凸轮凸角承力地接触。