CN104847495A

CN104847495A - 内燃机

Info

Publication number: CN104847495A
Application number: CN201410528577.XA
Authority: CN
Inventors: 詹姆斯·M·克利维斯
Original assignee: Pinnacle Engines Inc
Current assignee: Pinnacle Engines Inc
Priority date: 2006-04-18
Filing date: 2007-04-03
Publication date: 2015-08-19
Also published as: EP2007978A2; BRPI0710178A2; WO2007121086A3; US8365697B2; JP2013083266A; US20080047530A1; US7921817B2; US20130146013A1; JP2014206174A; CN101427012A; KR20130127538A; JP2009534578A; US8651086B2; JP2013083265A; CN101427012B; KR20080111145A; JP5175268B2; US20140311431A1; JP5777647B2; US7559298B2

Abstract

提供一种内燃机。面对的活塞消除了气缸盖，进而减少通过气缸盖的热量损失。面对的活塞还使一个活塞提供相同的压缩比所需的冲程减半，且发动机因此可以每分钟较高的转数运行并产生较多功率。出于空间和其它考虑而提供内部套筒阀。燃烧室大小改变机构允许调节内部体积的最小大小以增加部分功率操作下的效率。使用可变进气阀操作来控制发动机功率。

Description

内燃机

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2006年4月17日申请的第60/792,995号美国临时专利申请案和2006年10月20日申请的第60/853,095号美国临时专利申请案的优先权，以上申请案全部以全文引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及内燃机。

背景技术

内燃机用于为车辆和其它机器提供动力。典型的往复式内燃机包含主体、活塞、至少一个端口、至少一个阀、曲柄轴(用作传动轴)以及连接杆。主体界定气缸。活塞位于气缸内以使得活塞的表面和气缸壁界定一内部体积。端口位于主体中，且允许空气和燃料进入并允许废气离开所述内部体积。阀可在端口打开的第一位置与阀关闭端口的第二位置之间移动。曲柄轴具有可旋转地安装到主体的轴承区段以及偏置曲拐区段。连接杆连接在活塞与曲柄轴的偏置曲拐区段之间，使得活塞的往复移动引起曲柄轴的偏置曲拐区段围绕曲柄轴轴线的旋转。

上述种类的往复式发动机通常具有气缸盖，其与活塞的表面和气缸壁一起界定内部体积。热量传递到气缸盖并传导通过气缸盖，从而导致从内部体积的能量损失以及效率降低。增加效率的一种方法是减小活塞的表面面积并增加活塞的冲程(偏置曲拐区段遵循的圆的直径)。大的冲程导致在发动机的活塞和其它组件上产生的大的力，使得发动机仅可以每分钟较少的转数运行，相应地功率减少。常规内燃机中的部分功率操作也比全功率操作低效，因为内部体积中的气体在部分功率操作期间不会完全膨胀和冷却，导致当气体排出时气体具有相对高的温度。废气中的热量是导致效率降低的能量损失。

发明内容

本发明提供一种内燃机，其包含：主体，其界定彼此连通的第一和第二气缸；第一和第二活塞，其分别在所述第一和第二气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；第一和第二传动轴，其每一者具有经安装以用于在穿过所述主体的相应传动轴轴线上旋转的轴承区段且每一者具有偏置曲拐区段，所述第一活塞和所述第一传动轴的偏置曲拐区段相连接且所述第二活塞和所述第二传动轴的偏置曲拐区段相连接，使得所述第一和第二活塞的往复移动在最小与最大大小之间增加和减小所述内部体积的大小，并引起所述第一和第二传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴轴线的旋转，所述内部体积的最小大小可在用于较大功率传递的较大大小与用于较小功率传递的较小大小之间调节；以及至少一个阀，其安装到所述主体以分别打开和关闭所述端口并分别允许和限制至少空气流入所述内部体积，所述阀可操作以允许在所述活塞的一个循环的所述较大功率传递期间增多量的空气进入所述内部体积，且在所述活塞的一个循环的所述较小功率传递期间减少量的空气进入所述内部体积。

所述内燃机可进一步包括燃烧室大小改变机构，其调节所述第二传动轴的所述轴承区段相对于所述主体的位置。

所述燃烧室大小改变机构可使所述传动轴的旋转相对于彼此同步。

所述燃烧室大小改变机构可包含第一、第二、第三和第四齿轮的齿轮系，所述第一和第四齿轮分别安装到所述第一和第二传动轴，使得所述第一和第四齿轮与所述第一和第二传动轴一起分别围绕所述第一和第二传动轴轴线旋转，且燃烧室大小改变架连接到所述第二传动轴，所述架可移动以使所述第二传动轴轴线围绕所述第三齿轮的旋转轴线旋转。

所述内燃机可进一步包括阀控制系统，所述阀控制系统调节进入所述内部体积的空气量，针对所述较大功率传递提供较多空气，且针对所述较小功率传递提供较少空气，所述阀控制系统还在所述较大功率传递与所述较小功率传递之间使传递到所述内部体积的空气的相相对于所述第一传动轴的相位而转变。

所述阀控制系统可包含：支撑结构；架，其经安装以用于向所述支撑结构移动；凸轮，其可旋转地安装到所述架且具有外凸轮表面；第一从动件，其由所述支撑结构固定，所述第一从动件具有抵靠所述凸轮表面的端表面，使得所述凸轮的旋转引起所述第一从动件的平移，所述第一从动件具有侧凸轮表面；以及第二从动件，其具有抵靠所述侧凸轮表面的从动表面，使得所述第一从动件的平移引起所述第二从动件的移动。

所述内燃机可进一步包括套筒阀，所述套筒阀至少部分围绕所述第一活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间移动。

所述套筒阀可在所述端口打开的所述第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的所述第二位置之间在主要线性的往复路径中移动。

所述端口可具有带有座的嘴，且所述套筒阀具有相对于所述套筒阀行进的方向成不为零度的角度的表面，所述端表面与所述座啮合以关闭所述端口。

所述内燃机可进一步包括阀冷却件，所述阀冷却件连同所述套筒阀的外表面一起界定阀冷却通路，阀冷却流体可通过所述阀冷却通路以冷却所述套筒阀。

本发明还提供一种内燃机，其包含：主体，其界定彼此连通的第一和第二气缸；第一和第二活塞，其分别在所述第一和第二气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少第一和第二端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；第一和第二套筒阀，其分别至少部分围绕所述第一和第二活塞，所述第一套筒阀可在所述第一端口打开的第一位置与所述第一套筒阀关闭所述第一端口的第二位置之间移动，且所述第二套筒阀可在所述第二端口打开的第一位置与所述第二套筒阀关闭所述第二端口的第二位置之间移动；以及第一和第二传动轴，其每一者具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段且每一者具有偏置曲拐区段，所述第一活塞和所述第一传动轴的所述轴承区段相连接以使得所述第一活塞的往复移动引起所述第一传动轴的所述偏置曲拐区段围绕第一传动轴轴线的移动，且所述第二活塞和所述第二传动轴的所述轴承区段相连接以使得所述第二活塞的往复移动引起所述第二传动轴的所述偏置曲拐区段围绕第二传动轴轴线的移动。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定第一和第二气缸；第一和第二活塞，其分别在所述第一和第二气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；以及第一和第二传动轴，其每一者具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段且每一者具有偏置曲拐区段，所述第一活塞和所述第一传动轴的偏置曲拐区段相连接且所述第二活塞和所述第二传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述第一和第二活塞的往复移动引起所述第一和第二传动轴的所述偏置曲拐区段分别围绕所述第一和第二轴承区段的传动轴轴线的旋转，可调节所述传动轴轴线之间的距离以调节所述内部体积的最小大小。

本发明进一步提供一种阀控制系统，其包含：支撑结构；阀控制架，其经安装以用于向所述支撑结构移动；凸轮，其可旋转地安装到所述架且具有外凸轮表面；第一从动件，其由所述支撑结构固定，所述第一从动件具有抵靠所述凸轮表面的端表面，使得所述凸轮的旋转引起所述第一从动件的平移，所述第一从动件具有侧凸轮表面；以及第二从动件，其具有抵靠所述侧凸轮表面的从动表面，使得所述第一从动件的平移引起所述第二从动件的移动。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；套筒阀，其至少部分围绕所述活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间在主要线性的往复路径中移动；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴的曲柄轴轴线的旋转。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；套筒阀，其至少部分围绕所述活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间移动；油路界定件，其邻近于所述套筒阀，所述油路界定件和所述套筒阀的表面界定油通路；油入口端口，其穿过所述主体进入所述通路；油出口端口，其从所述油通路穿过所述主体；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴的传动轴轴线的旋转。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积，所述端口具有带有座的嘴；套筒阀，其至少部分围绕所述活塞且可在所述端口打开的第一位置与所述套筒阀关闭所述端口的第二位置之间移动，所述套筒阀具有相对于所述套筒阀行进的方向成不为零度的角度的端表面，所述端表面与所述座啮合以关闭所述端口；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕传动轴轴线的旋转。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：界定气缸、燃料供应腔，以及将所述燃料供应腔连接到所述气缸的燃料出口端口的主体；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个空气入口端口，其用以允许空气进入所述内部体积；阀，其可在所述空气入口端口与燃料出口端口打开的第一位置与所述阀关闭所述空气入口端口和燃料出口端口的第二位置之间移动；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕传动轴轴线的旋转。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸，活塞保持在所述气缸中以使得所述气缸的壁和所述活塞的表面界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴的传动轴轴线的旋转；阀，其可在所述端口打开的第一位置与所述阀关闭所述端口的第二位置之间移动；连接到所述套筒阀的组件，所述组件具有表面，当向所述表面施加压力时所述表面将所述阀移动到所述第二位置；阀压力储集器，其具有侧件；弹簧，其连接到所述侧件且对所述侧件作用以维持所述阀压力储集器内的升高压力；高压储集器，其含有处于比所述阀压力储集器高的压力的流体；以及阀，其可在所述高压储集器连接到所述表面且所述阀压力储集器从所述表面断开的第一位置与所述高压储集器从所述表面断开且所述阀压力储集器连接到所述表面的第二位置之间移动。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；传动轴，其具有经安装以用于在穿过所述主体的传动轴轴线上旋转的轴承区段且具有偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动在最小与最大大小之间增加和减小所述内部体积的大小，并引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴轴线的旋转；爆震传感器，其用以检测所述内部体积内的提前点火；以及反馈系统，其基于所述爆震传感器检测到的提前点火来调节所述内部体积的所述最小大小。

本发明进一步提供一种内燃机，其包括：主体，其界定气缸；活塞，其在所述气缸中，所述活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；传动轴，其具有经安装以用于在传动轴轴线上旋转的轴承区段且具有偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动在最小与最大大小之间增加和减小所述内部体积的大小，并引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴轴线的旋转；第一和第二火花塞，其分别具有第一和第二电极；以及点火系统，其连接在所述第一与第二电极之间，所述点火系统在所述第一电极上提供正电压且在所述第二电极上提供负电压，使得在所述第一与第二电极之间产生电压差以在所述内部体积内产生火花。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸；活塞，其保持在所述气缸中以使得所述气缸的壁和所述活塞的表面界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；传动轴轴承，其在所述主体上；传动轴，其具有经安装以用于在传动轴轴承上旋转的轴承区段且具有偏置曲拐区段，所述偏置曲拐区段在围绕所述传动轴轴承的轴线的圆形路径中移动；以及连接杆，其第一端和第二端分别连接到所述活塞和所述传动轴的偏置曲拐区段，使得由于所述内部体积中流体的燃烧引起的所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段在所述圆形路径中的移动。

本发明进一步提供一种内燃机，其包含：主体，其界定气缸；至少一个活塞，所述至少一个活塞的表面和所述气缸的壁界定内部体积；在所述主体中的至少一个端口，其用以允许空气和燃料进入所述内部体积以及废气排出所述内部体积；以及传动轴，其具有可旋转地安装到所述主体的轴承区段和偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的所述偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动引起所述传动轴的所述偏置曲拐区段围绕所述传动轴的传动轴轴线的旋转，其中在所述至少一个活塞的进气冲程期间，所述至少一个阀在第一预选定长度的所述进气冲程中保持打开以允许空气进入所述燃烧室，且在所述至少一个活塞的膨胀冲程期间，所述至少一个阀在第二长度的所述膨胀冲程中将所述燃烧室保持实质上关闭，所述第二长度大于所述第一长度，且其中通过所述至少一个活塞传递到传动系的能量连同在所述至少一个活塞的排气循环中的能量损失一起大于所述气缸中所述燃料的能量的65％。

附图说明

参看附图通过实例描述本发明，其中：

图1是根据本发明实施例的内燃机的透视图；

图2是形成图1的发动机的部分的右阀布置、右铸件以及中心连接件的横截面侧视图；

图3是图2所示组件的横截面侧视图，其中燃料进入发动机的内部体积中；

图4是说明发动机的火花塞的定位的端视图；

图5是说明发动机的功率传递布置总成以及燃烧室大小改变机构的示意性侧视图；

图6是说明发动机的阀控制系统的示意性侧视图；

图7是说明图6的阀控制系统的工作的曲线图；

图8A到8G是说明发动机的全功率操作的横截面侧视图；

图9A到9G是说明发动机的部分功率操作的横截面侧视图；

图10A和10B是说明形成发动机的部分的液压保持关闭系统的示意性侧视图；

图11是形成发动机的部分的控制系统的框图；

图12A和12B是在本发明的内燃机的一个替代实施例中使用的燃烧室大小改变架的侧视图；

图13A和13B是在本发明的内燃机的又一替代实施例中使用的燃烧室大小改变架的侧视图；以及

图14是说明在根据本发明又一实施例的内燃机中使用的柔性波纹管密封件的使用的横截面侧视图。

具体实施方式

附图的图1说明根据本发明实施例的内燃机10的组件，包含主体12、左阀布置14和右阀布置16、阀控制系统18的组件、火花塞20、分别的左功率传递布置22和右功率传递布置24，以及燃烧室大小改变机构26。

主体12包含基底部分28、左铸件30和右铸件32以及中心连接件34。左铸件30和右铸件32安装到中心连接件34。包含左铸件30和右铸件32以及中心连接件34的总成接着紧固到基底部分28而形成单一工件，其中基底部分28、左铸件30和右铸件32以及中心连接件34固定地彼此连接。

如图2所示，右铸件32包含气缸体部分36、进气和分配部分38以及曲柄轴外壳40。气缸体部分36其中具有从右到左加工的圆形内腔42。进气和分配部分38形成用绕气缸体部分36的左区段的蜗壳44。蜗壳44在顶部具有入口46。气缸体部分36以及进气和分配部分38的左端形成离开蜗壳44的左侧的圆周出口48。

曲柄轴外壳40是从气缸体部分36的延伸部，且尺寸比气缸体部分36大。两个传动轴开口50中的一者展示于图2的横截面中。

右阀布置16包含油路界定件52、套筒阀54以及保持件56。

油路界定件52从右向左插入圆形内腔42。油路界定件52形成为进入左侧的阀冷却部分58和右侧的阀致动部分60。阀冷却部分58具有形成于其内表面中的螺旋形凹槽62以及分别形成于其外表面中的入口凹槽64和出口凹槽66。入口凹槽64和出口凹槽66与螺旋形凹槽62的相对末端连通。阀致动部分60具有形成于其中的油压狭槽68和70。油路界定件52插入圆形内腔42中，直到油路界定件52上的座74接触气缸体部分36上的座，且被防止进一步移动进入圆形内腔42。因而由入口凹槽64和圆形内腔42的表面界定一封闭腔。类似地，由出口凹槽66和圆形内腔42的表面以及由油压狭槽68及70和圆形内腔42的表面界定腔。

套筒阀54从右向左插入油路界定件52中。套筒阀54具有套筒部分76以及围绕并靠近套筒部分76的右端的脊组件78。由套筒部分76的外表面且由螺旋形凹槽62的表面界定封闭的螺旋形油冷却通路。分别在脊组件78上的左表面80和右表面82完成了由油压狭槽68和70形成的腔。套筒阀54可相对于油路界定件52以可滑动方式移动到右侧并返回到左侧。O形环84定位于脊组件78与阀致动部分60之间以允许脊组件78相对于阀致动部分60的滑动移动。

保持件56呈环的形式，其具有实质大于油路界定件52的外径以及仅稍大于套筒部分76的外径的内径。保持件56定位于套筒部分76的右端上，使得油路界定件52的右端紧靠保持件56的左表面。接着，保持件56紧固到右铸件32以将油路界定件52保持在适当位置。可使用螺栓来以可释放方式将保持件56紧固到右铸件32，以允许移除和维护油路界定件和套筒阀54。O形环86定位于保持件56的内径与套筒部分76的右端的外表面之间，以允许套筒部分76滑动移动经过保持件56。O形环86密封由右表面82、油压狭槽70之一以及套筒部分76的外表面部分地形成的腔，使得油无法从其中泄漏，同时仍允许套筒部分76相对于保持件56的滑动移动。

中心连接件34呈环的形式，其具有外部部分90和内部部分92。内部部分92具有朝向彼此渐缩的相对侧表面94。燃料供应腔96在内部部分92内且围绕中心连接件34的水平中心轴线C形成蜗壳。中心连接件34进一步包含火花塞套筒98，通过所述套筒，火花塞可插入穿过燃料供应腔96而不会与燃料供应腔96中的任何燃料接触。

当右铸件32安装到中心连接件34时，在一侧上的侧表面94中的一者与在另一侧上的气缸体部分36和油路界定件52的端表面102和104之间界定了空气入口端口100。空气入口端口100是围绕套筒阀54的水平中心轴线C的环形端口。空气入口端口100从进气和分配部分38的出口48延伸，并在套筒部分76的左端具有嘴106。套筒阀54向右的移动打开嘴106，且向左的移动关闭嘴106。

如图3所示，燃料出口端口108从燃料供应腔96穿过内部部分92的壁而形成。套筒部分76沿着主要直线的往复路径在方向110上向左和向右移动。套筒阀54能够在完全直线的路径上移动，但由油产生的力以及套筒阀54围绕水平控制轴线C旋转的自由度可能引起套筒阀54的轻微旋转。套筒部分76的端表面112相对于方向110成大约45度的角度114。内部部分92具有相应的座，端表面112紧靠所述座。当端表面112抵靠内部部分92的座时，燃料出口端口108关闭。套筒部分76远离座的移动打开燃料出口端口108。应注意，在内部部分92的左侧上无燃料出口端口108的相应对称端口。类似于燃料出口端口108的多个燃料出口端口以环形形成于内部部分92的水平中心线C周围。

在替代实施例中，可使用燃料注射器来直接注射燃料，或空气与燃料可在外部混合。在此类替代实施例中，可在例如腔96的腔内使用水以用于冷却套筒阀的目的。

再次参看图1，左铸件30和左阀布置14分别是右铸件32和右阀布置16的镜像，但具有两个明显的结构差异。首先，如参考图2所提到，没有提供例如传动轴开口50的传动轴开口，而是在左铸件30的曲柄轴安装部分的每一侧上提供圆形轴承支座。第二，左套筒阀布置14不控制燃料流出燃料供应腔96的流动，因为如参看图3所述，在内部部分92的左侧上没有燃料出口端口。如参看图2论述，空气入口端口100形成于中心连接件34的右侧。类似的构造在中心连接件34的左侧上形成空气出口端口。通常，排气端口上的套筒阀54将不如空气入口端口100打开那样多，因为当气体较热时其移动较快。如果端口较短，那么冷却形成排气管的套筒阀也较容易。

图1展示围绕中心连接件34的水平中心轴线C定位的四个火花塞20中的三个。图1还展示四个火花塞开口115中的一个，通过所述火花塞开口，相应的火花塞20插入到中心连接件34中。相应的火花塞20接着通过图2所示的套筒98中的相应一者，且火花塞的电极从内部部分92的内部表面突出。如图4所示，一对火花塞20具有共同位于顶部的电极118A和118B，且另一对火花塞20具有共同位于底部的电极118C和118D。可例如将正高电压提供到电极118A且将负高电压提供到电极118B，且火花产生于电极118A与118B之间。同时，可将正高电压提供到电极118C且将负高电压提供到电极118D以在电极118C与118D之间产生火花。

图4进一步说明点火系统250，其包含电源252、由配电器或计算机驱动的开关254、初级绕组256以及次级绕组258。电源252、开关254以及初级绕组256串联连接在两个接地触点260与262之间。次级绕组258定位于将受到初级绕组256感应的位置，且连接在电极118A与118B之间。

在使用中，开关254将电源252连接到初级绕组256，且在初级绕组256上产生电压。次级绕组258经感应，使得在次级绕组258上产生电压。次级绕组258的一端具有正电压，且次级绕组258的相反端具有负电压。

可仅通过将次级绕组258的一端连接到一个电极118A同时将次级绕组258的另一端连接到另一电极118B来产生高的负电压和正电压。初级绕组256在系统接地触点260/262与电源252之间正常操作。以此方式，没有到达系统接地触点260/262的高电压连接。另外，绝缘要求减少一半。对于电极118A与118B之间的给定高电压变化量，仅所述电压的一半形成于任一电极(例如，118B)与接地触点260/262之间。

现组合参看图1和5，为了不使图混淆，图1中并非每个细节均展示于图5中，且图5中并非每个细节均展示于图1中。大体上，图1仅展示一般较大的总成，且图5更好地展示构成较大总成的组件。

左功率传递布置22包含左活塞120、左曲柄轴122以及左连接杆124。左曲柄轴122具有相对的轴承区段126(轴承区段126向纸面方向内定位于彼此之下)、偏置曲拐区段128以及将偏置曲拐区段128连接到轴承区段126的连接区段130。轴承区段126可旋转地安装在左铸件30的曲柄轴外壳40中的轴颈轴承(未图示)上。整个左曲柄轴122围绕穿过在轴颈轴承上旋转的轴承区段126的左曲柄轴轴线回转。

左活塞120驻留在左铸件30上，且可在左阀布置14的套筒阀54的内表面上以可滑动方式向左和向右移动。左连接销132紧固到左活塞120。左连接杆124具有以可枢转方式连接到左曲柄轴122的偏置曲拐区段128及连接到左连接销132的相对末端。左曲柄轴122的旋转引起活塞120往复移动一距离，所述距离等于从轴承区段126到左曲柄轴122的偏置曲拐区段128的距离的两倍。

另一实施例可能或可能不具有左功率传递布置的所有组件。可例如提供基于凸轮的连接。在基于凸轮的布置中，不提供连接杆，且凸轮用于移动活塞。

燃烧室大小改变机构26包含分别的第一、第二、第三和第四齿轮134、136、138和140的齿轮系、分别的第一和第二齿轮轴142和144以及燃烧室大小改变架146。第一齿轮134安装到左曲柄轴122的一个轴承区段126。第一齿轮134和左曲柄轴122的轴承区段126上的花键确保第一齿轮134不会在左曲柄轴122的轴承区段126上滑动，且第一齿轮134因此连同左曲柄轴122一起旋转。第一和第二齿轮轴142和144通过相应轴承以可旋转方式安装到基底部分28。左曲柄轴122的轴承区段126与第一和第二齿轮轴142和144之间的空间关系是固定的，因为其全部安装到同一基底部分28。第二和第三齿轮136和138分别安装到第一和第二齿轮轴142和144并与其一起旋转。第二齿轮136啮合第一齿轮134，且第三齿轮138啮合第二齿轮136。第一齿轮134的有效工作直径准确地为第二齿轮136的有效工作直径的两倍，且第三齿轮138具有与第二齿轮136相同的有效工作直径。第二齿轮136也具有准确地两倍于第一齿轮134的齿数，且第三齿轮138具有与第二齿轮136相同的齿数。第二和第三齿轮136和138因此准确地以第一齿轮134旋转速度的一半旋转。

燃烧室大小改变架146具有分别的第一和第二相反末端148和150。第一末端148可枢转地紧固到第二齿轮轴144，使得第二末端150可在一半径上移动，其中中心点位于第二齿轮轴144的中心线上。

右功率传递布置24包含右活塞154、右曲柄轴156以及右连接杆158。右活塞154定位于图2中的套筒阀54内并在其中上下滑动。右曲柄轴156具有相对的轴承区段160、偏置曲拐区段162以及将偏置曲拐区段162连接到轴承区段160的连接区段164。右连接销166紧固到右活塞154。右连接杆158具有以可枢转方式紧固到右连接销166和右曲柄轴156的偏置曲拐区段162的相反末端。右曲柄轴156的轴承区段160在相应的轴颈轴承(未图示)上可旋转地紧固到燃烧室大小改变架146。整个右曲柄轴156可在穿过轴承区段160的右曲柄轴轴线上旋转。右曲柄轴156的旋转引起右活塞154往复移动。右活塞156行进的距离等于或接近于从穿过右轴承区段160的曲柄轴轴线到偏置曲拐区段162的轴线的距离的两倍。

在左活塞120和右活塞154的面对表面之间且通过中心连接件34以及左阀布置14和右阀布置16的内表面来界定内部体积170。图1和5分别展示左曲柄轴120和右曲柄轴156，其旋转到相应角度以使得左活塞120和右活塞154分别处于其距轴承区段126和160最远的位置，且内部体积170处于其最小状态。燃烧室大小改变架146枢转通过角度172使右曲柄轴156的轴承区段160围绕第二齿轮轴144旋转通过角度172。右曲柄轴156的轴承区段160向右的旋转引起右活塞154向右的移动。右活塞154向右的移动放大内部体积170。应注意，即，当右曲柄轴156处于右活塞154距右曲柄轴156的轴承区段160最远的角位置时，是燃烧室，即内部体积170的最小大小被放大。内部体积170的最小大小的放大还引起内部体积170的最大大小的相应增加。

第四齿轮140安装到右曲柄轴156的轴承区段160，以便连同右曲柄轴156一起旋转。第四齿轮140啮合第三齿轮138。第四齿轮140准确地具有第三齿轮138的一半的齿数，且准确地具有第三齿轮138的有效直径的一半的有效直径。第一和第四齿轮因此以相同的角速率但在相反方向上旋转。活塞120和154彼此相向和背向移动。活塞120和154的移动是近似同相的，且活塞120与154之间仅有的相位差异较小，且是由于燃烧室大小改变架146枢转通过角度172所致。

图6说明用于控制图2所示右阀布置16的套筒阀54的操作的阀控制系统174。阀控制系统174包含支撑结构178、阀控制架180、第一和第二凸轮传动齿轮182和184、第一和第二从动件186和188、回动弹簧布置190以及凸轮192。

阀控制架180具有分别的第一和第二末端193和194。第一末端193可枢转地紧固到第一齿轮轴142(见图1和5)。第一凸轮传动齿轮182也紧固到第一齿轮轴142，且由第一齿轮轴142驱动。第二凸轮传动齿轮184可旋转地紧固到阀控制架180。第一和第二传动齿轮182和184具有相同的有效直径且具有相同的齿数，使得其以与第二齿轮136的旋转速度相同的速度且以左曲柄轴122和右曲柄轴156的旋转速度的一半旋转。所属领域的技术人员因此将了解第二凸轮传动齿轮的旋转速度正确用于控制四冲程操作。在替代实施例中，齿轮182、183、136和138中的每一者可具有质数的齿数以减少磨损。

凸轮192紧固到第二凸轮传动齿轮184且随第二凸轮传动齿轮184一起相对于阀控制架180旋转。支撑结构178固定地紧固到主体12(见图1)。第一从动件186经安装以用于向支撑结构178的线性平移移动，且具有抵靠凸轮192的第一末端195。回动弹簧布置190安装到第一从动件186的相反末端，且安装到支撑结构178。回动弹簧布置190提供使第一从动件186向凸轮192偏转的弹簧力。第二从动件188经安装以用于在相对于第一从动件186行进方向成90度的方向上向支撑结构178线性平移移动。

凸轮192具有带有型面的外表面196，使得凸轮192的一个循环引起第一从动件186在其线性路径上来回的一个循环。第一从动件186具有带型面的侧表面198。第二从动件188的一端停留在侧表面198上。第一从动件186的一个循环引起第二从动件188在其线性路径上的一个循环。

架180枢转通过角度200使第二凸轮传动齿轮184的中心点相对于支撑结构178从第一位置旋转通过角度200到达第二位置。回动弹簧布置190引起第一从动件186向左的相应移动，使得第一从动件186末端保持与凸轮192的外表面196接触。凸轮192的旋转仍引起第一从动件186在线性路径上的线性移动。架180移动通过角度200还将侧表面198的型面向左移动。由于侧表面198的型面向左的移动，在第一从动件186的循环期间第二从动件188在侧表面198的平坦部分上停留较长的时间段。如图7可见，图6的阀控制架180的移动引起第二从动件188位移了凸轮192的较短的旋转角度。还应注意，第二从动件188的相位相对于第一凸轮传动齿轮182的相位存在时间上的稍微提前，这是由于在阀控制架180的顺时针枢转时，第二凸轮传动齿轮184相对于第一凸轮传动齿轮182的静止位置在顺时针方向上滚动。第二从动件188开始移动时凸轮192的角度由于相位改变而保持实质上不变。架180还可枢转通过其第二位置到达第三位置，使得侧表面198在向左移动，使得在第一从动件186的整个循环期间第二从动件188一直停留在侧表面198的平坦部分上。

第二从动件188通过液压系统(未图示)连接到图2的油压狭槽68，使得第二从动件188的移动引起油流入和流出油压狭槽68。由于第二从动件188的移动限制的相位变化移动，可调制套筒阀54的移动和相位。对套筒阀54的移动的调制意味着可调制通过空气入口端口100的进气以及通过图3所示燃料入口端口的燃料进入。

参看图1，左阀布置14仅用于排气。除了图6的阀控制系统174，内燃机10还具有用于控制左阀布置14的阀控制系统174。然而，因为对排气需要较少控制，所以用于控制左阀布置14的阀控制系统不需要对左阀布置14的套筒阀的移动限制或相位改变。

现主要参看图8A到8G且在前述所有其它图的辅助下描述内燃机的全功率操作。在全功率操作期间，图1和5的燃烧室大小改变架146顺时针向右枢转，使得当内部体积170处于其最小状态时，右活塞154处于图5中阴影线的位置。在全功率操作期间，图6的阀控制架逆时针向右旋转。

图8A现说明在点火且当内部体积170的大小针对全功率操作处于其最小状态时左活塞120和右活塞154的位置。参看图6，第一从动件186的末端停留在凸轮192的外表面196的圆形部分上，且因此没有向右位移。第二从动件188处于其抵靠侧表面198的最上位置。套筒阀54保持向左，其中套筒部分76关闭空气入口端口100。参看图3，端表面112抵靠内部部分92上的座，且关闭燃料出口端口108。进一步参看图8A，左阀布置14的套筒阀54关闭排气端口202。内部体积170填充有加压空气和燃料，通常是汽化的石油。参看图4，向火花塞20的电极118提供电流，此对燃料进行点火。点火引起燃烧，且引起内部体积170内的压力增加。增加的压力使左活塞120向左移动，且使右活塞154向右移动。

图8B说明在由于燃烧的增加压力而引起内部体积170的膨胀结束之后的左活塞120和右活塞154。膨胀引起内部体积170内的压力和温度降低。参看图5，内部体积170的膨胀引起左曲柄轴122在顺时针方向上的旋转，且引起右曲柄轴156在逆时针方向上的旋转。通过连接杆122产生的力对轴承区段126产生顺时针转矩。轴承区段126之一的延伸可形成一输出轴，所述转矩可通过所述输出轴传递到传动系。由右连接杆158产生的力对右轴承区段160产生逆时针转矩。对右轴承区段160产生的转矩提供到第四齿轮140。对第四齿轮140的逆时针转矩依序通过第三和第二齿轮138和136而提供作为对第一齿轮134的顺时针转矩。对第一齿轮134产生的顺时针转矩被提供到第一轴承区段126并添加到由于左连接杆124而带来的转矩上。

图8C说明在排气中途的左活塞120和右活塞154。左阀布置14的套筒阀54已向左移动以打开排气端口202。内部体积170的大小减小，且经燃烧的气体通过排气端口202排放。

图8D展示在排气结束时的左活塞120和右活塞154。内部体积170再次处于其全功率操作的最小大小。左阀布置14的套筒阀54向右移动以关闭排气端口202。

图8E说明在进气冲程早期左活塞120和右活塞154的位置以及套筒阀54的位置。左活塞120已向左移动较小距离，且右活塞154已向右移动较小距离。参看图6，凸轮192的外表面196的形状已将第一从动件186向右移动较小距离，且第一从动件186的侧表面198已将第二从动件188向下移动较小距离。参看图2，图6的第二从动件188的向下移动引起油在左侧流入油压狭槽68且引起油在右侧流出油压狭槽70。为了补偿与右表面82上的压力相比左表面80上的压力的可能增加，套筒阀54已向右移动较小距离。空气入口端口100现打开较小量。燃料通过燃料开口(未图示)提供到燃料供应腔96内，且参看图3，端表面112向右移动以打开燃料出口端口108。允许燃料从燃料供应腔96流动通过燃料出口端口108。再次参看图8E，空气和燃料进入内部体积170。如图8F所示，左活塞120和右活塞154继续分别向左和向右移动。参看图6，凸轮184现在位于所说明的位置，其中第一和第二从动件186和188已达到其最大位移。再次参看图8F，空气入口端口100现打开到其最大位置。图8F说明的位置对应于图7中的峰204。

图8G说明在进气结束时的左活塞120和右活塞154。括塞120和154已分别向左和向右移动其最大距离或冲程。参看图6，凸轮192已旋转以使得第一从动件186再次位于外表面196的圆形部分上，且因此处于其全功率操作的向左的最大位置。第二从动件188也处于其最上位置。再次参看图8G，右阀布置16的套筒阀54关闭空气入口端口100，且(参看图3)关闭燃料出口端口108。

图8B的膨胀冲程向连接到图5所示的左曲柄轴120和右曲柄轴156的飞轮赋予角动量。飞轮的动量按图8C到8G说明的顺序移动左活塞120和右活塞154。动量接着将左活塞120和右活塞154从其位置移动到图8A说明的位置，进而减小内部体积170的大小并压缩内部体积170内的空气。

现主要参看图9A到9G且在前述其它图的辅助下说明部分功率操作。参看图5，部分功率操作发生于燃烧室大小改变架146逆时针向左旋转通过角度172时。参看图6，在部分功率操作期间，阀控制架180顺时针旋转通过角度200，使得组件处于阴影线说明的位置。

当比较图9A和8A时可见，部分功率下在点火期间的内部体积170比全功率下点火期间的内部体积小得多。当比较图9B和8B时，将展示内部体积的最大大小在部分功率操作期间也比全功率操作期间小。图9C和9D分别展示在排气期间和排气结束时左活塞120和右活塞154的位置。图9D中的内部体积小于图8D中的内部体积。

图9E说明在进气冲程期间早期左活塞120和右活塞154的位置。右套筒布置16的套筒阀54已打开较小量。参看图6，凸轮192已旋转以使第一从动件186偏转部分功率操作的最大距离，且使第二从动件188偏转部分功率操作的最大距离。参看图7，通过比较峰204的高度与峰206的高度来反映右套筒布置16的套筒阀54位移的距离。还应注意，尽管图9E和8E看上去类似，但实际上存在从峰204到峰206的相位提前，使得空气入口端口100的最大打开仅发生于图8F中全功率操作期间，而空气入口端口100的最大打开发生于图9E中部分功率操作期间。

图9F说明进气中途左活塞120和右活塞154的位置。参看图6，第一从动件186仍不在凸轮192的外表面196的圆形部分上，但第二从动件188仍在其最上位置。再次参看图9F，右套筒布置16的套筒阀54关闭空气入口端口100，且参看图3，燃料出口端口108也关闭。参看图9G，左活塞120和右活塞154继续分别向左和向右移动，同时套筒阀54关闭。内部体积170的放大引起压力的稍微减小。当左活塞120和右活塞154开始朝向彼此返回时，内部体积170内的压力再次返回到图9F中内部体积170的压力。左活塞120和右活塞154接着返回到图9A所示的位置以用于点火目的。

参看图2，在参看图8A到8G以及图9A到9G说明的燃烧过程中产生的热量可能引起套筒阀54的过热。穿过气缸体部分36的油入口端口(未图示)连接到入口凹槽64，且类似的油出口端口连接到出口凹槽66。呈冷却油形式的冷却流体被泵抽通过油入口端口且抽出油出口端口。冷却油流过套筒部分76的外表面上的螺旋形凹槽62。热量从套筒部分76对流到冷却油，且由穿过油出口端口的油移除。油流动是从左向右的，其确保越靠近套筒阀54的左侧，油越冷，但如果发现油过量地泄漏通过套筒阀54的左侧，那么油流动也可反向以减少入口凹槽64处的压力。参看图3，循环通过燃料供应腔96的燃料冷却端表面112所接触的座74。

本发明的一个优点在于在所有模式中均使能量损失最小化。参看图1、2和5可见，内部体积170完全由左阀布置14和右阀布置16的套筒部分76的内表面、内部部分92的内表面以及左活塞120和右活塞154的面对表面界定。内部体积170的体积因此近似为左活塞120的面积乘以左活塞120与右活塞154的面对表面之间的距离。同样在本发明范围内的是，内部体积170稍微大于左活塞120的面的表面积乘以左活塞120与右活塞154的面对表面之间的距离，例如当左活塞120和右活塞154处于其最大冲程时大20％，更优选地大10％。由于左活塞120和右活塞154的面对关系，因此没有热量可通过其逸出的用于左活塞120的气缸盖，也没有热量可通过其逸出的用于右活塞154的气缸盖。左活塞120与右活塞154之间的面对关系因此有助于保持热能，因而具有相应的效率增加。

还应注意，左活塞120和右活塞154与内部体积170相比具有相对小的直径。相对低的表面积与体积比进一步帮助减少热量损失。活塞表面积的减小正常地对应于活塞冲程的增加，以便获得相同的位移，但因为提供了左功率传递布置22和右功率传递布置24，所以每一活塞120和154的冲程近似为仅提供单个活塞情况下所需冲程的一半。由于例如左活塞120的相对短的冲程长度，因此其可以每分钟较高的转数运行且产生比仅提供单个活塞的布置中更多的功率。

可在图9A到9G的部分功率操作中更有效地提取通过左活塞120与右活塞154之间的面对关系而包含的额外热量。在例如此情形的所有低热量损失发动机中，通过活塞传递到传动系的能量连同排气循环中气体排放的能量损失一起超过燃料能量的65％，较优选超过70％且更优选超过75％。

参看图9E到9G应特别注意的是，内部体积170内的气体膨胀到其最大状态。如先前提到，内部体积170内的气体的膨胀引起气体的冷却。最大膨胀因此导致内部体积170中的气体的最大冷却以及从气体的最大热量提取。当气体排放时，其与不具有可变压缩且以部分功率运行的布置相比是相对冷的。还应注意，膨胀和压缩是不对称的，类似于阿特金森循环或米勒循环。通过低热量损失与不对称膨胀的组合而产生增效效应。

图10A说明液压系统208，其用于提供油压狭槽70内的变化量的高压力，使得套筒阀54将空气入口端口100保持关闭。如图10A中进一步可见，图6的第二从动件188通过液压连接系统210连接到油压狭槽68。液压连接系统210确保第二从动件188的平移引起套筒阀54的相应平移。

液压系统208包含阀压力气缸212、阀压力活塞214以及阀回动弹簧216。阀压力气缸212和阀压力活塞214联合形成阀压力储集器218，其中阀压力活塞214形成阀压力储集器218的侧件。阀回动弹簧216抵靠阀压力活塞214而定位于阀压力储集器218的外部。

液压系统208进一步包含高压储集器220。当阀关闭时，高压储集器220将油保持在比阀压力储集器218中的压力高的压力。

高压储集器220和阀压力储集器218通过旋转阀222连接到油压狭槽70。在图10A所示的位置，阀222将高压储集器220连接到油压狭槽70，且阀压力储集器218从油压狭槽70断开。在此状态中，特定来说由于活塞摩擦而防止套筒阀54移动以防打开空气入口端口100。

在图10B中，阀222旋转以使得其将阀压力储集器218连接到油压狭槽70，且将高压储集器220从油压狭槽70断开。由于阀压力储集器218中与高压储集器220相比的较低压力，因此允许套筒阀54打开空气入口端口100。第二从动件188因此移动到套筒阀54打开空气入口端口100的位置中。套筒阀54的移动引起油抵抗弹簧216产生的力而流出油压狭槽70，通过阀222进入阀压力储集器218。能量储存在弹簧216中。储存在弹簧216中的能量使一些油移动回到油压狭槽70内。油向油压狭槽70内以及通过槽68向外的流动在表面82与80之间产生压力差，其引起套筒阀54关闭空气入口端口100。当在图10A与10B的配置之间移动时，储集器220的油没有完成任何动作，因为阀222仅在套筒阀54关闭时被致动以向高压储集器220开放。以此方式，没有油需要流动，而压力仍较高。

图11展示形成图1的发动机的部分的控制系统，其包含燃烧室大小改变架146、阀控制架180、燃烧室大小改变致动器230、阀控制致动器232、爆震传感器234以及计算机系统236。

爆震传感器234连接到图1所示的主体12，且可检测由于过度压缩引起的提前点火。计算机系统236连接到爆震传感器234使得爆震传感器234向计算机系统236提供指示提前点火或没有提前点火的信号。

计算机系统236具有处理器和存储器。一组指令和数据图存储在存储器中。该组指令可由处理器执行，使得处理器可提供选定的输出。该组指令还与数据文件交互以改变来自计算机系统236的响应。

燃烧室大小改变致动器230和阀控制致动器232分别安装到燃烧室大小改变架146和阀控制架180。致动器230和232连接到计算机系统236且在计算机系统236的控制下。计算机系统236基于爆震传感器234检测到的提前点火来控制致动器230和232。特定来说，如果爆震传感器234检测到提前点火，计算机系统236就调整数据图。计算机系统236利用数据图来操作燃烧室大小改变致动器230以使得燃烧室大小改变架146移动而增加形成内部体积的发动机内体积的最小大小。内部体积大小的增加导致压缩比的相应降低。

燃烧室大小改变架146因此用于减小形成内部体积170的体积的大小(如参看图9A到9G论述)以减小提前点火事件中的压缩比的双重目的。基于提前点火改变压缩比的特征是有用的，因为其允许使用不同的燃料类型。如果例如进行从高辛烷燃料到低辛烷燃料的转换，那么爆震传感器234将检测到提前点火，且压缩比将由燃烧室大小改变架146减小。计算机系统236接收来自额外传感器238的输入，且还使其响应基于额外传感器238。额外传感器238可例如为用于检测发动机负载、发动机每分钟转数、空气温度、水温、油温度、燃料温度、高度等的传感器。系统还允许使用例如甲烷、丙烷、乙醇、氢或其它挥发性可燃燃料的替代燃料。

对上述实施例的一种变化是具有机械阀操作而不是主要参看图2描述的液压阀操作。在机械阀操作系统中，叉可例如直接连接到套筒阀，且所述叉可随例如图6的阀控制系统174的阀控制系统一起移动。

在替代实施例中，也可用机械保持关闭系统代替图10A和10B的液压保持关闭系统208。在机械保持关闭系统中，弹簧可定位在右铸件32内，且对连接到例如套筒阀54的套筒阀的凸缘作用。

已经开发链条和齿带传动，其比例如图1的齿轮134、136、138和140之间的齿轮啮合更有效地传递功率。使用例如链条或齿带的闭合环路伸长部件的挑战在于使其保持适当地拉紧。图12A和12B说明可替代图1的燃烧室大小改变机构26使用的燃烧室大小改变机构250的组件。两个曲柄轴126和160彼此连接，其中四个连杆呈平行四边形机构彼此连接。由连杆252形成的平行四边形机构具有位于夹角处的枢轴点254以及位于夹角处的枢轴点256。枢轴点256与曲柄轴的轴承区段126和160重合。

相应的惰轮辊或齿轮260连接于枢轴点254和256中的相应一者处。形成为闭合环路的柔性伸长部件262从惰轮辊或齿轮260中的一者依序行进到下一者。柔性伸长部件262可例如为链条或齿带。惰轮辊或齿轮260全部具有相同直径，使得从惰轮辊260中的一者延伸到下一者的伸长部件262的区段总是具有与连杆252之一相同的长度。从图12A所示的布置到图12B所示的布置的平行四边形改变将引起伸长部件262在枢轴点254之一处与惰轮辊260之一接触的弧的减小以及伸长部件262在枢轴点256之一与惰轮辊260之一接触的弧的相应增加。伸长部件262因此总是保持完全拉紧。另外且更重要的是，用于拉紧伸长部件262的机构确保两个曲柄轴在其移动靠近和远离时保持在相同的相对相位中。

在一个实例性发动机配置中，最小曲柄轴间距是16英寸，且最大间距是17英寸。将连杆252选择为大约9英寸长将引起惰轮辊或齿轮260的间距在曲柄轴彼此最靠近时大约为相距8英寸，且在曲柄轴彼此间隔17英寸时大约为相距5.5英寸。

因为惰轮齿轮260的运动是围绕两个曲柄轴之间的中心线对称的，所以伸长柔性部件262的顶部和底部区段位移相同的量，从而使移动的曲柄轴和固定的曲柄轴处在相同的相对旋转角度。重要的是将连杆252保持为相同长度且惰轮齿轮或辊260保持为相同直径，使得在每一对惰轮齿轮或辊260之间总是存在相同量的链条。

可能必需额外的惰轮辊或齿轮来占据固定曲柄轴附近的伸长部件262中的非常小量的带或链条公差。此额外的惰轮辊或齿轮将用于考虑伸长部件262中的制造公差和磨损(如果伸长部件262是链条)或伸长部件262中的拉伸(如果伸长部件262是带)。

图13A和13B说明根据本发明又一实施例的燃烧室大小改变机构270的组件。机构270包含四个辊或齿轮272、274、276和278、伸长部件280以及两个传感器282和284。传感器282和控制器用于使机构270保持简单。伸长部件280在辊或齿轮272和274上形成闭合环路。轴承部分126和160可被相对于彼此加以调节。惰轮辊或齿轮276具有任意大小且安装在致动器286上。

致动器286的位置由计算机控制。传感器282和284检测轴承区段126和160的角度，且将角度作为反馈提供到计算机。计算机基于传感器282与284测得的角度之间的差来调节致动器286。

在轴承区段160在压缩比改变期间开始相对于轴承区段126不同相时，致动器286移动惰轮辊或齿轮276。惰轮辊或齿轮276的移动相对于闭合环路的另一侧增加或减小伸长部件280在闭合环路的一侧上的长度。对伸长部件280的此调节将轴承区段126和160带入相对于彼此的所需相位角。使用用以保持伸长部件280拉紧的弹簧288、空气或液压力通过惰轮辊或齿轮278而以正常方式拉紧伸长部件280的另一侧。

图12A和12B以及图13A和13B的系统的优点在于，对应于轴承区段126和160的曲柄轴可保持准确同相以确保发动机的振动水平将保持最小。当曲柄轴同相时，系统是自然平衡的。图12A和12B以及图13A和13B的机构的额外优点在于，其允许曲柄轴的移动的较多任意运动。此额外的曲柄轴运动控制的灵活性允许实现简单得多的机构以及用于将其固定的更具刚性的结构。

在图2的布置中，O形环300定位在位于油路界定件52一端的内部凹槽内。O形环300具有与凹槽密封的外部的前表面和后表面。O形环300的内表面抵靠套筒部分76的外表面而定位。套筒部分76可相对于O形环300滑动。O形环300防止入口凹槽64内的油通过套筒部分76的外表面进入空气入口端口100。随着时间过去，O形环300可能开始磨损，在此情况下油将通过空气入口端口100进入燃烧室，这可导致发动机的过量发烟。

图14说明类似于图2布置的布置，不同的是在图14的布置中没有提供图2布置的O形环300和油入口端口。而是提供柔性波纹管密封件302。密封件302具有前端304和后端306。前端304安装到套筒部分76的末端且以往复方式随套筒部分76一起移动。后端306安装到壳体32且在套筒部分76移动时与随壳体32一起保持静止。由于在前部304与后部306之间密封件302的交替波纹管形状，因此密封件302具有充分柔性以允许前端304相对于后端306的相对移动。密封件302也可具有有助于关闭套筒部分76的弹簧常数。

密封件302的内表面与端表面102共同界定油出口端口308。流过套筒部分76的外表面的油进入油出口端口308。油随后经冷却并重新循环进入油入口端口310。此密封件302因此防止油进入燃烧室。

密封件302的外表面与侧表面94共同界定空气入口端口100。密封件302因此不防止空气通过空气入口端口100流入燃烧室。

应进一步注意的是在套筒部分76的一端处提供唇缘312。唇缘312在面对活塞154的一侧且因此在与中心连接件34相反的一侧上具有锥形内表面。当在套筒部分76处于关闭位置的情况下活塞154压缩燃烧室内的空气时，在唇缘312的内表面与外表面之间产生正压力差。正压力差进一步有助于保持唇缘312抵靠中心连接件34而关闭。活塞154具有带有锥形边缘322的前表面320。锥形边缘322具有与唇缘312的内表面的形状互补的形状，使得唇缘312不会阻挡活塞154的移动。

尽管描述了波纹管型密封件302，但应了解可替代波纹管型密封件使用另一类型的柔性密封件。例如可使用锥型弹簧布置作为密封件，或可将此类锥型密封件布置中的两者或两者以上以背靠背方式堆叠在彼此之上。还可能由钢或可耐受发动机热应力的另一种金属来形成膜片。

尽管已在附图中描述和展示了某些示范性实施例，但应了解此类实施例仅是说明性的且不限制本发明，且本发明不限于所展示和描述的具体构造和布置，因为所属领域的技术人员可能进行修改。所描述的技术中的一些技术可例如应用于旋转式发动机、仅具有单个曲柄轴的发动机、具有提升阀的发动机、具有电控阀致动的发动机、具有燃料与空气的外部混合的发动机、具有一个以上连接到一个曲柄轴的活塞的发动机等等。

Claims

1.一种内燃机，包括：

主体，其包括气缸体；

放置在气缸中的活塞，所述气缸在所述气缸体内形成；

在所述主体中的端口，其用以允许空气和燃料进入所述气缸内的内部体积；

传动轴，具有经安装以用于在穿过所述主体的相应传动轴轴线上旋转的轴承区段且具有偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的偏置曲拐区段相连接，使得所述活塞的往复移动在最小与最大大小之间增加和减小所述内部体积的大小；以及

设置在所述气缸中并且至少部分地环绕所述活塞的套筒阀，所述套筒阀包括套筒部分和放置在所述套筒部分的端表面的唇缘，所述唇缘包括指向所述内部体积的内表面以及指向远离所述内部体积的外表面，所述套筒阀在所述端口打开的第一位置与所述套筒部分的所述端表面以及至少部分的所述唇缘的所述外表面接触阀座以关闭所述端口的第二位置之间的轴向上是可移动的，当所述内部体积内的气体通过所述活塞的移动被压缩时，所述唇缘的内表面经历相对于所述唇缘的外表面的正压差，所述正压差在所述轴向上向所述第二位置施加附加力以协助关闭所述端口。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述唇缘的末端延伸超过所述套筒阀的所述套筒部分进入所述内部体积。

3.根据权利要求1所述的内燃机，其中所述唇缘的所述内表面相对于所述套筒阀的所述套筒部分形成不为零度的角度。

4.根据权利要求3所述的内燃机，其中所述活塞包括具有锥形边缘的前表面。

5.根据权利要4所述的内燃机，其中所述套筒阀唇缘的所述内表面的所述角度与所述活塞的所述锥形边缘是互补的。

6.根据权利要求1所述的内燃机，进一步包括：油路界定件，其邻近于所述套筒阀，所述油路界定件和所述套筒阀的表面界定油通路；油入口端口，其穿过所述主体进入所述通路；以及油出口端口，其从所述油通路穿过所述主体。

7.根据权利要6所述的内燃机，进一步包括：波纹管密封件，其具有附着在所述主体的第一末端以及附着在所述套筒阀的第二末端。

8.根据权利要7所述的内燃机，其中所述波纹管密封件的所述第二末端近似被附着在所述套筒阀的所述端表面。

9.根据权利要1所述的内燃机，其中所述唇缘被附着在所述套筒阀的所述端表面。

10.一种内燃机，包括：

主体，其界定彼此连通的第一和第二气缸；

在所述主体内形成的第一气缸中的第一活塞和在所述主体内形成的第二气缸中的第二活塞，所述第一气缸以及所述第二气缸以相反的布置被放置，使得在所述第一气缸和所述第二气缸内的内部体积在所述第一和所述第二活塞互相远离时增加，并在所述第一和所述第二活塞朝向彼此移动时减小；

在所述主体中的第一端口允许空气和燃料进入所述内部体积；

在所述主体中的第二端口允许废气排出所述内部体积；

设置在所述第一气缸中并且至少部分地环绕所述第一活塞的第一套筒阀，所述第一套筒阀包括套筒部分和放置在所述套筒部分的端表面的唇缘，所述唇缘包括指向所述内部体积的内表面以及指向远离所述内部体积的外表面，所述第一套筒阀在所述第一端口打开的第一位置与所述第一套筒阀的套筒部分的端表面以及至少部分的所述唇缘的所述外表面接触阀座以关闭所述第一端口的第二位置之间的轴向上是可移动的，当所述内部体积内的气体通过所述气缸的移动被压缩时，所述唇缘的内表面经历相对于所述唇缘的外表面的正压差，所述正压差在所述轴向上向所述第二位置施加附加力以协助关闭所述第一端口；以及

设置在所述第二气缸中并且至少部分地环绕所述第二活塞的第二套筒阀，所述第二套筒阀在所述第二端口打开的第一位置与所述第二套筒部分关闭所述第二端口的第二位置之间的所述轴向上可移动的。

11.根据权利要求10所述的内燃机，其中所述唇缘延伸入所述第一气缸，超过所述第一套筒阀的所述套筒部分。

12.根据权利要10所述的内燃机，其中所述唇缘被附着在所述第一套筒阀的所述端表面。

13.根据权利要10所述的内燃机，其中所述唇缘和所述第一套筒阀的所述端表面包括单一结构。

14.根据权利要10所述的内燃机，其中所述唇缘的所述内表面相对于所述第一套筒阀的所述套筒部分形成不为零度的角度。

15.一种内燃机，包括：

主体；

在气缸内移动的活塞，所述气缸在所述主体内形成，以及

在所述主体中的端口，以允许空气和燃料进入所述气缸内的内部体积，

设置在所述气缸内的套筒阀，所述套筒阀包括：具有套筒部分的套筒主体和所述套筒部分的端表面，以及

唇缘，其从所述端表面延伸并包括指向所述内部体积的内表面以及指向远离所述内部体积的外表面，

其中所述套筒主体在所述端口打开的第一位置与所述套筒部分的所述端表面以及至少部分的所述唇缘的所述外表面接触阀座以关闭所述端口的第二位置之间的轴向上是可滑动地移动的；

当所述内部体积内的气体通过所述活塞的移动被压缩时，所述唇缘的内表面经历相对于所述唇缘的外表面的正压差，所述正压差在轴向上向所述第二位置施加附加力以协助关闭所述端口。

16.根据权利要15所述的内燃机，其中所述唇缘被附着于所述端表面。

17.根据权利要15所述的内燃机，其中所述唇缘和所述端表面是单一结构。

18.根据权利要15所述的内燃机，其中所述唇缘的所述内表面相对于所述第一套筒阀的所述套筒部分形成不为零度的角度。

19.根据权利要18所述的内燃机，其中所述唇缘具有延伸入所述气缸的所述内部体积超过所述套筒阀的所述套筒部分的末端。

20.根据权利要19所述的内燃机，其中所述活塞包括具有锥形边缘的前表面，所述唇缘的内表面与所述活塞的所述锥形边缘是互补的。

21.一种方法包括：

往复移动放置在形成于机体内的气缸中的活塞，使得在所述汽缸内的内部体积在最小与最大大小之间增加和减小；

允许空气和燃料通过在所述机体中的端口进入所述内部体积；且在所述端口打开的第一位置与所述套筒部分关闭的第二位置之间的轴向上移动设置在所述气缸中并且至少部分地环绕所述活塞的套筒阀。

所述套筒阀包括套筒部分和放置在所述套筒部分的端表面的唇缘，所述唇缘包括指向所述内部体积的内表面以及指向远离所述内部体积的外表面，所述套筒部分的所述端表面和至少部分的所述唇缘的所述外表面接触阀座以关闭在所述第二位置的端口，当所述内部体积内的气体通过所述活塞的移动被压缩时，所述唇缘的所述内表面经历相对于所述唇缘的外表面的正压差，所述正压差在所述轴向上向所述第二位置施加附加力以协助关闭所述端口。

22.根据权利要21所述的方法，其中往复移动所述活塞包括旋转传动轴，所述传动轴包括轴承区段以及经安装以用于在穿过所述主体的相应传动轴轴线上旋转且具有偏置曲拐区段，所述活塞和所述传动轴的偏置曲拐区段相连接。