JP2015506435A - ピストン機関のピストン温度を管理する方法およびシステム - Google Patents

Abstract

ピストン機関は、燃焼区画等のピストン機関の一部から離れて熱を伝達可能な熱パイプを含み得る。熱パイプは、ピストンアセンブリ、シリンダ、または両方の一部として含められ得る。熱パイプは、例えば、水、エタノール、アンモニア、ナトリウム、他の流体、またはそれらの組み合わせ等、相変化を受け得る好適な熱パイプ流体で充填され得る。熱パイプ内の流体の沸騰および凝縮は、熱伝達の間の流体の潜熱を利用し得る。複数の熱パイプが、いくつかの事例において使用され得る。

Description

特定のボア対ストローク比率を維持しながら機関の圧縮比が増加するにつれて、上死点（ＴＤＣ）における表面対容積比が増加し、温度が上昇し、圧力が増加する。これは、以下の３つの主要結果を有する。１）燃焼チャンバからの熱伝達が増加し、２）燃焼相調整が困難になり、３）摩擦および機械的損失が増加する。熱伝達は、ＴＤＣにおけるアスペクト比（すなわち、燃焼チャンバの長さに対するボア径の比率）がより小さくなるにつれて、熱境界層が、全体的容積のより大きな割合となるので増加する。燃焼相調整および完全燃焼の達成は両方とも、ＴＤＣにおいて実現される小容積のため、課題を呈する。燃焼チャンバ圧力の増加は、機関の構成可能に作用する力の増加に直接つながる。これらの大きな力は、機関（例えば、ピストンピン、ピストンロッド、クランクシャフト）内の機械的連結および圧力励起リングの両方に過負荷をかけ、したがって、摩擦、摩耗、および／または故障の増加を生じさせ得る。

線形ピストン機関に関連付けられた主要課題は、ピストンの運動エネルギーを機械的仕事および／または電気エネルギーに効率的に変換することである。本明細書では、「隙間」と称される、ピストンとシリンダ壁との間の空間は、ピストン整列を維持すること、ピストン壁接触および関連付けられた摩擦損失を防止すること、および、ピストンを越えたガス漏出（例えば、ブローバイ）を制御することにおいて重要である。隙間は、ピストンに作用する不均衡力、熱的に誘発された膨張または収縮（例えば、固体変形）、変化する機関条件、または他の関連要因によって影響を受け得る。隙間、ピストン温度、シリンダ温度、またはそれらの組み合わせの管理が、いくつかの用途において所望され得る。

いくつかの実施形態では、ピストン機関は、ピストンおよびシリンダアセンブリを含み得、シリンダのボアとピストンアセンブリとの間の隙間に流体軸受を含み得る。ピストンアセンブリは、ボア内を軸方向に平行移動可能であり得、ピストン面は、シリンダの燃焼区画に接触し、シリンダの一端に面し得る。少なくとも１つの軸受要素が、ボアとピストンアセンブリとの間の隙間に軸受流体の流動を提供し、流体軸受を形成し得る。いくつかの実施形態では、軸受要素は、ピストンアセンブリの一部であり、軸受流体の流動を半径方向外向きに提供し得、ピストンアセンブリは、流体通路を含み、軸受流体を向け得る。いくつかの実施形態では、軸受要素は、シリンダの一部であり、軸受流体の流動を半径方向内向きに提供し得、シリンダは、流体通路を含み、軸受流体を向け得る。軸受要素は、孔、噴散性表面、任意の他の好適な流体出口、または任意のそれらの組み合わせを含み、軸受流体を隙間に提供し得る。

いくつかの実施形態では、ピストン機関は、自己調心特徴を有するピストンとシリンダとを含むピストンシリンダアセンブリを含み得る。ピストンは、シリンダのボア内を軸方向に平行移動するように構成され得る。いくつかの実施形態では、ピストンは、シリンダのボア内を軸方向に平行移動する、ピストンアセンブリの一部であり得る。シリンダは、燃焼生成物を含むことが可能な燃焼区画を含み得る。燃焼区画からのブローバイガスは、燃焼区画から、ピストン面を越えて、ピストンとシリンダとの間の隙間を通して、軸方向に流動し得る。自己調心特徴は、ブローバイガスの流動を使用して、ピストンに自己調心力を提供し得る。自己調心特徴は、段、１つ以上のスロット付きポケット、テーパ状部分、任意の他の好適な特徴、または任意のそれらの組み合わせであり得る。

いくつかの実施形態では、ピストン機関は、１つ以上の熱パイプを有する、ピストンアセンブリを含み得る。ピストンアセンブリは、シリンダのボア内を軸方向に平行移動するように構成され得る。シリンダは、燃焼生成物を含むことが可能な燃焼区画を含み得、故に、ピストンアセンブリのピストン面は、温度上昇を被り得る。いくつかの実施形態では、熱パイプは、ピストン面と熱接触し得、ピストン面から熱容器に熱を伝達可能であり得る。熱パイプの第１の部分は、ピストン面から熱を受け取り得、熱パイプの第２の部分は、熱を熱容器に伝達し得る。熱パイプは、例えば、気相−液相転移を受け得る、水、エタノール、アンモニア、またはナトリウム等の流体を含み得る。

いくつかの実施形態では、ピストン機関は、ピストン機関のシリンダ内に同軸方向に位置付けられるように構成される、シリンダライナを含み得る。シリンダライナは、シリンダライナ内を軸方向に平行移動可能なピストンアセンブリと隙間を形成可能な内側面を含み得る。シリンダライナはまた、ピストン機関のシリンダと接触する、外側面を含み得る。外側面とシリンダとの間の界面は、圧力制御された流体のための導管として作用し得る、流体通路を含み得る。シリンダライナは、少なくとも部分的に、圧力制御された流体に基づいて、半径方向に収縮または膨張するように構成され得、したがって、隙間は、調節され得る。

いくつかの実施形態では、ピストン機関は、局所的、選択的、即応的、あるいは別様に、制御された加熱または冷却をシリンダに提供するように構成される、１つ以上の流体通路を含み得る。流体通路に供給される流体の流量、温度、圧力、またはそれらの組み合わせは、制御システムによって調節され、ピストン機関の温度を制御し得る。いくつかの実施形態では、シリンダは、例えば、制御システムによって制御され、局所的加熱を提供し得る、１つ以上の電気加熱器等の１つ以上の局所的加熱源を含み得る。

いくつかの実施形態では、同軸のピストンアセンブリとピストン機関のシリンダとの間の隙間は、制御され得る。例えば、隙間の温度、圧力、仕事相互作用、および／または他の好適なインジケータ等の少なくとも１つのインジケータが、１つ以上のセンサを使用して検出され得る。制御応答は、少なくとも部分的に、インジケータに基づいて、処理機器によって決定され得る。処理機器は、制御インターフェースを使用して、少なくとも部分的に、制御応答に基づいて、制御信号をピストン機関の少なくとも１つの補助システムに提供し得る。少なくとも１つの補助システムは、少なくとも部分的に、制御信号に基づいて、隙間を調節し得る。

本開示の前述および他の特徴、その性質、ならびに種々の利点が、付随の図面と関連して検討される、以下の発明を実施するための形態の検討に応じて、より明白となるであろう。
図１は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリ、ガススプリング、およびシリンダの一部として含まれる統合型線形電磁機械（ＬＥＭ）を伴う、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図２は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリ、ガススプリング、および統合型線形電磁機械（ＬＥＭ）を伴う、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図３は、本開示のいくつかの実施形態による、２つのピストンを有するピストンアセンブリ、別個のガススプリング、および統合型ＬＥＭを伴う、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図４は、本開示のいくつかの実施形態による、２つのピストンアセンブリ、分離型ガススプリング、および２つの統合型ＬＥＭを伴う、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図５は、本開示のいくつかの実施形態による、自己調心特徴を伴う、例証的ピストンアセンブリの一部の斜視図を示す。 図６は、本開示のいくつかの実施形態による、燃焼区画からのブローバイを伴う、例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図７は、本開示のいくつかの実施形態による、図６の例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示し、ピストンアセンブリは、中心からずれている。 図８は、本開示のいくつかの実施形態による、図６の例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示し、ピストンアセンブリは、中心に置かれている。 図９は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリを調心することにおいて支援し得る特徴を有する、ピストンアセンブリを伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、ポケット付き自己調心特徴を有する、ピストンアセンブリを伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、段付き自己調心特徴を有する、ピストンアセンブリを伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図１２は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状自己調心特徴を有する、ピストンアセンブリを伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、孔を有する、軸受要素を伴う、例証的ピストンアセンブリの一部の斜視図を示す。 図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、多孔性軸受要素を伴う、例証的ピストンアセンブリの一部の斜視図を示す。 図１５は、本開示のいくつかの実施形態による、流体軸受が、ピストンアセンブリを通して送給される、例証的ピストンアセンブリの断面図を示す。 図１６は、本開示のいくつかの実施形態による、流体軸受が、ピストンアセンブリを通して送給される、例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図１７は、本開示のいくつかの実施形態による、流体軸受が、シリンダを通して送給される、例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図１８は、本開示のいくつかの実施形態による、流体軸受および流体通路を有するトランスレータを有する、ピストンアセンブリおよびシリンダの例証的配列の断面図を示す。 図１９は、本開示のいくつかの実施形態による、流体軸受および逆止弁を有する、ピストンアセンブリおよびシリンダの例証的配列の断面図を示す。 図２０は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリの一部として含まれる熱パイプを伴う、例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図２１は、本開示のいくつかの実施形態による、内部空隙によって形成される熱パイプを伴う、例証的ピストンアセンブリの断面図を示す。 図２２は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリと、冷却剤通路および熱パイプを有するシリンダとを有する、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図２３は、本開示のいくつかの実施形態による、変形可能シリンダライナを伴う、例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図２４は、本開示のいくつかの実施形態による、変形を受ける変形可能シリンダライナを伴う、図２３の例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図２５は、本開示のいくつかの実施形態による、区画化された変形可能シリンダライナを伴う、例証的ピストンアセンブリおよびシリンダの断面図を示す。 図２６は、本開示のいくつかの実施形態による、変形可能シリンダライナを伴う、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図２７は、本開示のいくつかの実施形態による、局所的冷却剤通路を伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図２８は、本開示のいくつかの実施形態による、局所的冷却剤通路を伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図２９は、本開示のいくつかの実施形態による、電気加熱器を含む、局所的熱源を伴う、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図３０は、本開示のいくつかの実施形態による、加熱、冷却、または両方のために使用され得る、流体通路を含む、例証的ピストン機関の一部の断面図を示す。 図３１は、本開示のいくつかの実施形態による、軸受要素および自己調心特徴を有する、例証的ピストンアセンブリの一部の斜視図を示す。 図３２は、本開示のいくつかの実施形態による、軸受要素、熱パイプ、および自己調心特徴を有する、ピストンアセンブリと、変形可能シリンダライナおよび冷却剤通路を有するシリンダとを伴う、例証的ピストン機関の断面図を示す。 図３３は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストン機関のための例証的制御配列のブロック図である。 図３４は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストン機関の隙間を調節するための例証的ステップの流れ図である。 図３５は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストン機関の１つ以上の特性を調節するための例証的ステップの流れ図である。

本開示は、ピストン機関の隙間および／または他の特性を管理することを対象とする。自由ピストン機関の文脈において論じられるが、本明細書に開示される技法および配列は、非自由ピストン機関または他の好適な機械的システムに適用されることができる。本明細書では、用語「ピストン機関」は、自由および非自由両方のピストン機関を指すものとする。

任意の好適な熱力学的サイクルを使用して動作する、ピストン機関は、ピストンおよびシリンダアセンブリを含み、変位仕事を実現させ得る。ピストンおよびシリンダは、比較的小隙間によって分離され得、ピストンは、シリンダのボア内を軸方向に平行移動する。いくつかの実施形態では、ピストンは、「ピストンアセンブリ」の一部として含まれ得、ピストンアセンブリは、少なくとも部分的にボア内において実質的剛体アセンブリとして連動して移動可能であり得る、１つ以上のピストンシール（例えば、ピストンリング）、軸受要素、フレーム、ピストンロッド、トランスレータ、および／または他の構成要素も含み得る。隙間は、ピストンアセンブリまたはその構成要素の半径方向周縁に沿って一定または可変であり得る（例えば、隙間は、厚さ値、値のプロファイルまたは場、および／または対称性メトリックによって説明され得る）。シリンダは、酸化性物質（例えば、空気、汚染空気、酸素）および燃料（例えば、ガス状または液体炭化水素燃料）が、燃焼のために、別個にまたは予混合された混合物として供給され得る燃焼区画を含み得る。高温燃焼生成物の膨張は、ピストンの変位を生じさせる。仕事は、機械的連結（例えば、ピストンロッドおよびクランクシャフトアセンブリを使用する）、電磁相互作用（例えば、本開示に説明されるようなトランスレータおよび固定子を有する、線形電磁機械（ＬＥＭ）を使用する）、ガス連結（例えば、中間ガス容積を介して相互作用する２つのピストンを使用する）、任意の他の好適な仕事抽出技法、または任意のそれらの組み合わせを使用して、ピストンの運動から抽出され得る。ピストン−シリンダアセンブリによる空気および／または燃料の圧縮はまた、ピストンの運動を使用して達成され得る。いくつかの実施形態では、圧縮仕事は、ガス駆動、ＬＥＭ、または両方によって提供され得る。

図１−４は、本開示の教示から利益を享受し得る、例証的ピストン機関を示す。本開示の教示は、図に図示され、本明細書に説明されるものに加え、任意の他の好適なピストン機関に適用され得ることを理解されるであろう。また、図１−４に図示されないが、ピストン機関は、例えば、冷却サブシステム、空気送達システム、燃料送達システム、点火サブシステム、排気システム、電子制御システム、および／または他の好適なサブシステム等の１つ以上のサブシステムを含み得、語句「ピストン機関」は、構成要素およびサブシステムの好適な集合を指し得ることを理解されるであろう。

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリ１１０、ガススプリング１４８、および統合型線形電磁機械（ＬＥＭ）１６０を伴う、例証的ピストン機関１００の断面図を示す。ピストン機関１００は、ボア１３４および燃焼区画１３０を有するシリンダ１４０と、ピストンアセンブリ１１０とを含む。図示される実施形態では、ピストンアセンブリ１１０は、２つのピストン面１１２、ピストンシール１１４および１１５、およびトランスレータ１１６を含む。図１に図示されないが、ピストンアセンブリ１１０は、軸受要素、ピストンロッド、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。図示される実施形態では、ピストンアセンブリ１１０は、シリンダ１４０のボア１３４内に完全に位置し、かつ、実質的に、軸１５０に沿って、平行移動するように構成される。シリンダ１４０は、図１に示されるように、排気／注入ポート１７０（排気の除去および／または反応物の注入用）、吸入ポート１８０（空気および／または空気／燃料混合物の吸入用）、および駆動ガスポート１９０（駆動ガスの供給および／または除去用）を含む。ピストン機関１００は、２ストロークサイクル、４ストロークサイクル、任意の他の好適なサイクル、または任意のそれらの組み合わせを使用して動作し得る。衝突板１０８が、いくつかの実施形態では、衝突抵抗、例えば、燃焼の間の衝突抵抗を支援するために含まれ得る。弁および／または他の流体構成要素が、ポート１７０、１８０、および１９０の一部または全部とともに使用され、流体のピストン機関１００への流入およびそこからの流出を制御し得るが、必要ではない。

シリンダ１４０は、燃焼、ガス膨張、および排気が生じ得る、部分１３２と、電磁仕事相互作用が生じ得る、部分１６８と、ガス駆動およびガススプリングが生じ得る、部分１７８とを含み得る。部分１３２、１６８、および１７８は、シリンダ１４０の構成ならびにシリンダ１４０のボア１３４内のピストンアセンブリ１１０の位置に依存し得る。トランスレータ１１６の運動から電磁仕事を抽出するために使用される、固定子１６２が、図１に示されるように、シリンダ１４０の一部として含まれ得る。

燃焼区画１３０内の酸化性物質および燃料の燃焼による、シリンダ１４０内のピストンアセンブリ１１０の膨張ストロークの間、トランスレータ１１６は、固定子１６２を通して平行移動され得る。固定子１６２に対するトランスレータ１１６の運動は、電流および対応する電気仕事を発生させ得る。ＬＥＭ１６０は、永久磁石機械、誘導機械、スイッチドリラクタンス機械、任意の他の好適な電磁機械、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。例えば、トランスレータ１１６は、永久磁石を含み得、固定子１６２は、トランスレータ１１６の運動によって発生される誘導電流を伝導させ得る、ワイヤコイルを含み得る。

図２は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリ２１０、ガススプリング２４８、およびＬＥＭ２６０を伴う、例証的ピストン機関２００の断面図を示す。ピストン機関２００は、ボア２３４を有するシリンダ２４０と、ピストンアセンブリ２１０と、燃焼区画２３０とを含む。図示される実施形態では、ピストンアセンブリ２１０は、ピストン面２１２と、ピストンシール２１４（例えば、ピストンリング、密閉表面）と、トランスレータ２１６と、ピストンロッド２１８とを含む。図２に図示されないが、ピストンアセンブリ２１０は、軸受要素、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。図示される実施形態では、ピストンアセンブリ２１０は、部分的に、シリンダ２４０のボア２３４内に位置し、実質的に軸２５０に沿って平行移動するように構成される。シリンダ２４０は、図２に示されるように、ガスシール２４２（相対的ピストン運動を可能にしながら、ガス漏出を低減または防止するため）と、排気／注入ポート２７０（排気の除去および／または反応物の注入用）と、吸入ポート２８０（空気および／または空気／燃料混合物の吸入用）と、駆動ガスポート２９０（駆動ガスの供給および／または除去用）とを含む。ピストン機関２００は、２ストロークサイクル、４ストロークサイクル、任意の他の好適なサイクル、または任意のそれらの組み合わせを使用して動作し得る。衝突板２０８が、いくつかの実施形態では、含まれ得る。

シリンダ２４０は、燃焼、ガス膨張、および排気が生じ得る、部分２３２と、ガス駆動およびガススプリングが生じ得る、部分２７８とを含み得る。部分２６８は、シリンダ２４０と別個に含まれ得、電磁仕事相互作用が生じ得る、ＬＥＭ２６０を含み得る。部分２３２、２６８、および２７８は、シリンダ２４０の構成ならびにシリンダ２４０のボア２３４内のピストンアセンブリ２１０の位置に依存し得る。トランスレータ２１６の運動から電磁仕事を抽出するために使用される、固定子２６２は、必要ではないが、図２に示されるように、シリンダ２４０と別個であり得る。

図３は、本開示のいくつかの実施形態による、２つのピストン３１１および３１３を有するピストンアセンブリ３１０と、別個のガススプリング３４８と、ＬＥＭ３６０とを伴う、例証的ピストン機関３００の断面図を示す。ピストン機関３００は、それぞれ、ボア３３４および３３５を有するシリンダ３４０および３４１と、ピストンアセンブリ３１０と、燃焼区画３３０とを含む。図示される実施形態では、ピストンアセンブリ３１０は、ピストン面３１２と、トランスレータ３１６と、ピストンシール３１４および３１５と、ピストンロッド３１８とを含む。図３に図示されないが、ピストンアセンブリ３１０は、軸受要素、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。図示される実施形態では、ピストンアセンブリ３１０は、部分的に、シリンダ３４０のボア３３４内に、かつ部分的に、シリンダ３４１のボア３３５内に位置し、実質的に軸３５０に沿って平行移動するように構成される。シリンダ３４０は、図３に示されるように、ガスシール３４２（相対的ピストン運動を可能にしながら、ガス漏出を低減または防止するため）と、排気／注入ポート３７０（排気の除去および／または反応物の注入用）と、吸入ポート３８０（空気および／または空気／燃料混合物の吸入用）と、ガスポート３９５（ブローバイの除去または空気の供給用）とを含む。シリンダ３４１は、図３に示されるように、ガスシール３４３（相対的ピストン運動を可能にしながら、ガス漏出を低減または防止するため）と、駆動ガスポート３９０（駆動ガスの供給および／または除去用）とを含む。ピストン機関３００は、２ストロークサイクル、４ストロークサイクル、任意の他の好適なサイクル、または任意のそれらの組み合わせを使用して動作し得る。衝突板３０８が、いくつかの実施形態では、含まれ得る。

シリンダ３４０は、燃焼、ガス膨張、および排気が生じ得る、部分３３２を含み得る。シリンダ３４１は、ガス駆動およびガススプリングが生じ得る、部分３７８を含み得る。部分３６８が、シリンダ３４０と３４１との間に含まれ得、電磁仕事相互作用が生じ得る、ＬＥＭを含み得る。部分３３２、３６８、および３７８は、シリンダ３４０および３４１の構成ならびにそれぞれのシリンダ３４０および３４１のボア３３４および３３５内のピストンアセンブリ３１０の位置に依存し得る。トランスレータ３１６の運動から電磁仕事を抽出するために使用される固定子３６２は、必要ではないが、図３に示されるように、シリンダ３４０および３４１から別個であり得る。

図４は、本開示のいくつかの実施形態による、２つのピストンアセンブリ４１０および４１１と、分離されたガススプリング４４８および４４９と、２つのＬＥＭ４６０および４６１を伴う、例証的ピストン機関４００の断面図を示す。ピストン機関４００は、示されるように、排気／注入ポート３７０を中心として対称であり、単一燃焼チャンバを有する２つのピストン機関３００に実質的に均等である。他の２ピストン配列も、本開示に従って達成され得るが、対称である必要はなく、ピストン機関４００は、例証的実施例であることを理解されるであろう。

ピストン機関１００、２００、３００、および４００等のピストン機関ならびにその動作および特性に関するさらなる詳細は、Ｓｉｍｐｓｏｎ、他、米国特許出願第１２／９５３，２７０号、Ｓｉｍｐｓｏｎ、他、米国特許出願第１２／９５３，２７７号、Ｓｉｍｐｓｏｎ、他、米国特許出願第１３／１０２，９１６号、およびＲｏｅｌｌｅ、他、米国特許出願第１３／０２８，０５３号に含まれ、全て、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる。

（自己調心ピストン）
いくつかの実施形態では、ピストンは、ピストン機関のシリンダに対して自己調心を提供する、１つ以上の特徴を含み得る。

図５は、本開示のいくつかの実施形態による、自己調心特徴５０６を伴う、例証的ピストンアセンブリ５００の一部の斜視図を示す。ピストンアセンブリ５００は、ピストン面５０２、要素５０４、自己調心特徴５０６、任意の他の好適な構成要素（図示せず）、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、自己調心特徴５０６は、要素５０４の一部であり得る。例えば、要素５０４は、軸受要素（例えば、気体静力学的軸受）であり得、自己調心特徴５０６は、軸受要素内の機械加工された段または他の好適な特徴であり得る。いくつかの実施形態では、自己調心特徴５０６は、ピストン面５０２の一部であり得る。例えば、自己調心特徴５０６は、段、１つ以上のスロット付きポケット、テーパ状部分、またはピストンアセンブリ５００内に含まれる他の特徴であり得る。いくつかの実施形態では、ピストンアセンブリは、ピストンアセンブリを調心することにおいて支援する１つ以上の特徴、構成要素、または両方を含み得る。例えば、ピストンアセンブリは、自己調心特徴と、ピストンを調心することにおいて支援し得るピストンアセンブリの１つ以上の側方表面にかかる圧力を等化することにおいて支援し得る特徴とを含み得る。図５に図示されないが、ピストンアセンブリ５００は、随意に、ピストンロッド、トランスレータ、ピストンリング、流体軸受、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

図６は、本開示のいくつかの実施形態による、燃焼区画６３０からのブローバイ（矢印６４０によって示される）を伴う、ピストンアセンブリ６１０およびシリンダ６２０の例証的配列６００の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ピストン面６０２は、燃焼区画６３０（図６に図式的に示される）、ガス駆動区画（図６には図示せず）、ピストン機関シリンダ（図示せず）の任意の他の好適な区画、または任意のそれらの組み合わせに接触し得る。ブローバイは、燃焼区画６３０から、ピストン面６０２の周囲から、ピストンアセンブリ６１０に沿って軸方向に流動し得る。いくつかの実施形態では、ブローバイと自己調心特徴６１６との相互作用は、中心ピストンアセンブリ６１０を調心するように作用し得る。例えば、圧力分布が、ピストンアセンブリ６１０とシリンダ６２０との間の隙間に生成され、中心ピストンアセンブリ６１０を調心するように作用し得る。ブローバイは、燃焼区画、ガス駆動区画、または他の好適な区画から隙間に供給され、任意の好適な圧力で動作（例えば、圧力２０〜８００バールまたは他の好適な圧力で動作）し得る。

図７は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的ピストンアセンブリ６１０およびシリンダ６２０の断面図を示し、ピストンアセンブリ６１０は、中心からずれている。シリンダ６２０の中心軸７５０は、シリンダ６２０のボアの幾何学的中心軸を図示する。ピストンアセンブリ６１０が、シリンダ６２０内において中心からずれると、図７に示されるように、ピストンアセンブリ６１０の側面に沿った（すなわち、θおよびＺに伴って変動し得る、半径Ｒにおける）ピストンアセンブリに対する円筒座標内の圧力場Ｐ_１（Ｒ，θ，Ｚ）は、所与の軸方向位置Ｚにおいて円周方向に（すなわち、θ方向に）非均一となり得る。図８は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的ピストンアセンブリ６１０およびシリンダ６２０の断面図を示し、ピストンアセンブリ６１０は、中心軸７５０を中心として中心に置かれている。ピストンアセンブリ６１０が、シリンダ６２０において中心に置かれると、図８に示されるように、ピストンアセンブリ６１０の圧力場Ｐ_２（Ｒ，θ，Ｚ）は、所与の軸方向位置Ｚにおいて、実質的に、円周方向に均一となり得る。いくつかの実施形態では、中心に置かれたピストンの圧力場は、非均一であり得るが、ピストンの側方表面にわたり積分すると、実質的にゼロ合力をもたらす。例えば、スロット付きポケットを有するピストンアセンブリは、ポケットにより、非均一円周方向圧力場を有し得るが、ゼロ合力をもたらし得る。

図９は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリ９１０を調心することにおいて支援し得る特徴９１２を有する、ピストンアセンブリ９１０を伴う、例証的ピストン機関９００の一部の断面図を示す。いくつかの実施形態では、特徴９１２等の特徴は、自己調心特徴（例えば、図１０−１２の自己調心特徴のいずれか）とともに、ピストンアセンブリ内に含まれ得る。特徴９１２は、図９に図示されるように、図９の隙間９５０内の圧力場を等化することにおいて支援し得る、ピストンアセンブリ９１０の全周の周囲に延在する１つ以上の溝を含み得る。特徴９１２はまた、隙間９５０内の軸方向流量を低減させるための直線状のラビリンスシールとして作用し得る。図９では、溝として、図式的に示されるが、任意の好適な特徴またはその特徴の組み合わせが、本開示に従って、調心することにおいて支援するために使用され得る。

図１０は、本開示のいくつかの実施形態による、１つ以上のスロット１０１４を伴うポケット付き自己調心特徴１０１２を有する、ピストンアセンブリ１０１０を伴う、例証的ピストン機関１０００の一部の断面図を示す。自己調心特徴１０１２は、各々が、ピストンアセンブリ１０１０の円周の周囲に部分的に延在する、１つ以上のポケットを含み得る。スロット１０１４は、ポケットに流入するブローバイのためのガイドとして作用し得る、１つ以上のスロット（例えば、１つ以上のポケットに対応する）を含み得る。ピストンアセンブリ１０１０の側方表面上に位置するように示されるが、いくつかの実施形態では、スロットは、ピストンアセンブリの内部に含まれ得、任意の好適な源から送給され得る。例えば、自己調心特徴１０１２は、各々が、円周上に１２０°離れて調心され、各々が、円周に沿って１２０°未満延在する、３つのスロット付きポケットと、流体が、比較的に高圧力領域１０６０からポケットに流入することを可能にし得る、３つの対応するスロット１０１４とを含み得る。任意の好適な数のポケットを含む、セグメント化されたポケットの任意の好適な配列が、本開示に従って使用され得る。

図１１は、本開示のいくつかの実施形態による、段付き自己調心特徴１１１２を有する、ピストンアセンブリ１１１０を伴う、例証的ピストン機関１１００の一部の断面図を示す。自己調心特徴１１１２は、ピストンアセンブリ１１１０の全周の周囲に延在する、段を含み得る。段は、任意の好適な絶対的および／または相対的寸法を含み得る。例証的実施例では、段における（すなわち、ピストン面１１０２に比較的に近い）隙間は、ピストンアセンブリのより大きな直径領域における隙間の約２倍であり得る。いくつかの実施形態では、ピストンアセンブリは、図１０のスロット付きポケット配列と同様に、セグメント化された段を含み得るが、ポケットは、ピストン面１１０２まで通って延在し、故に、スロットは、含まれる必要はない。

図１２は、本開示のいくつかの実施形態による、テーパ状自己調心特徴１２１２を有する、ピストンアセンブリ１２１０を伴う、例証的ピストン機関１２００の一部の断面図を示す。自己調心特徴１２１２は、ピストンアセンブリ１２１０の全周の周囲に延在する、テーパ状部分を含み得、ピストン面１２０２における直径は、比較的に収縮される。テーパは、任意の好適な絶対的および／または相対的寸法を含み得る。例証的実施例では、テーパの小径における（すなわち、ピストン面１２０２に比較的に近い）隙間は、ピストンアセンブリのより大きな直径領域における隙間の約２倍であり得る。いくつかの実施形態では、ピストンアセンブリは、図１０のスロット付きポケット配列と同様に、円周の周囲に２つ以上のテーパ状区画を含み得、テーパは、ピストン面１２０２まで通って延在する。

いくつかの実施形態では、自己調心特徴１０１２、１１１２、および１２１２、特徴９１２、ならびに他の好適な自己調心特徴または他の特徴の一部あるいは全部は、組み合わせられ得る。例えば、ピストンアセンブリは、テーパ、ステップ、および一連の溝（例えば、ラビリンス）を含み、調心を提供し得る。自己調心特徴は、燃焼区画、ガス駆動区画、ガススプリング区画、ブローバイガスがピストン面を越えて流動することを可能にする任意の他の好適なピストン面、または任意のそれらの組み合わせと接触する、ピストン面の近傍で使用され得る。例えば、図３のピストン機関３００を参照すると、自己調心特徴は、ピストン面３１２のいずれかの近傍に含まれ得る。

（非接触軸受）
いくつかの実施形態では、非接触軸受が、ピストンと対応するシリンダとの間で使用され得る。非接触軸受は、例えば、気体静力学的軸受、流体静力学的軸受、または、移動または静止し得る他の好適な非接触軸受を含み得る。非接触軸受は、ピストンおよびシリンダ壁を分離する、流体の薄膜を含み、摩擦および関連付けられる仕事損失を低減させ得る。いくつかの実施形態では、気体静力学的軸受の使用は、ピストン機関のピストンおよびシリンダアセンブリの無給油動作を可能にし得、故に、ピストン機関は、補助給油システムを要求する必要がなく、これは、機関構造のいくつかの側面を簡略化し得る。いくつかの実施形態では、非接触軸受は、軸受流体として、油を含み得る。軸受流体は、例えば、空気、窒素、排気、油、液体水、水蒸気、液体ＣＯ_２、ガス状ＣＯ_２、油圧流体、任意の他の好適な流体、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。流体軸受において使用される流体は、ピストンアセンブリ、シリンダ、または両方を通して供給され得る。

図１３は、本開示のいくつかの実施形態による、孔１３１２を有する、軸受要素１３１０を伴う、例証的ピストンアセンブリ１３００の一部の斜視図を示す。孔１３１２は、パターンで配列されるか、ランダムに配列されるか、または任意のそれらの組み合わせであり得る。孔１３１２は、任意の好適な寸法を有し得る。例えば、いくつかの実施形態では、孔１３１２は、千分の数インチ以下から１／８インチ以上の範囲であり得る。いくつかの実施形態では、孔１３１０の寸法は、１つ以上の他の流量制限または有効面積に対する孔の相対的流量制限または有効面積に基づいて選択され得る。例えば、孔は、孔１３１０の下流の軸受流体の排気経路の流量制限と同じくらいの流量制限を提供するようにサイズ決定され得る。ピストンアセンブリ１３００が、ピストン面１３０２またはピストンアセンブリ１３００の他の好適なピストン面（図示せず）にかかる力によって、好適なシリンダのボア内を平行移動する場合、軸受要素は、調心を維持することにおいて支援し得る。流体は、矢印１３２２によって示されるように、任意の好適な流体源から供給され得、孔１３１２への内部流体通路（図示せず）を介して、ピストンアセンブリ１３００内に分配され得る。孔１３１２から流出後、流体は、隙間を通って、ピストンアセンブリ１３００の少なくとも一部に沿って流動し得る。軸受要素１３１０からの流体の外向流は、矢印１３２０によって示されるように、ピストンアセンブリ−シリンダ接触を防止および／または低減することにおいて支援し得る。

図１３では、孔として示されるが、任意の好適なポートが、流体を隙間に提供し、流体軸受としての役割を果たすために使用され得る。例えば、嵌合部品間の間隙は、流体を隙間に提供するために使用され得る。さらなる実施例では、ピストンアセンブリの円周の周囲に部分的または完全に延在するリングの形状におけるオリフィスが、流体を隙間に提供するために使用され得る。いくつかの実施形態では、軸受要素１３１０は、噴散をもたらすために十分に小さい（例えば、軸受流体の平均自由経路より小さい）ポートを含み得る。

図１４は、本開示のいくつかの実施形態による、多孔性軸受要素１４１０を伴う、例証的ピストンアセンブリ１４００の一部の斜視図を示す。ピストンアセンブリ１４００が、ピストン面１４０２またはピストンアセンブリ１４００の他の好適なピストン面（図示せず）にかかる力によって、好適なシリンダのボア内を平行移動する場合、軸受要素は、調心を維持することにおいて支援し得る。流体は、矢印１４２２によって示されるように、任意の好適な流体源から供給され得、内部流体通路（図示せず）を介して、ピストンアセンブリ１４００内に分配され得、次いで、軸受要素１４１０の任意の好適な部分の空隙空間を通して流動し得る。軸受要素１４１０は、任意の好適な多孔率および細孔サイズを有し得る。軸受要素１４１０の側方表面から流出後、ガスは、隙間を通して、ピストンアセンブリ１４００の少なくとも一部に沿って、流動し得る。軸受からの流体の外向流は、矢印１４２０に示されるように、要素１４１０は、ピストンアセンブリ−シリンダ接触を防止および／または低減することにおいて支援し得る。軸受要素１４１０は、流体が流動することを可能にし得る多孔率を有する、任意の好適な材料から構築され得る。例えば、多孔性軸受要素は、黒鉛、焼結された金属（例えば、鉄、鋼鉄、青銅）、焼結または別様の多孔性セラミック（例えば、炭化ケイ素、アルミナ、マグネシア）、焼結または別様の任意の他の好適な材料、あるいは任意のそれらの組み合わせから構築され得る。いくつかの実施形態では、軸受要素１４１０は、噴散を可能にするために十分に小さい（例えば、軸受流体の平均自由経路より小さい）細孔サイズを有し得る。

図１５は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的ピストンアセンブリ１５００の断面図を示し、流体軸受１５１０は、ピストンアセンブリ１５００を通して送給される。ピストンアセンブリ１５００は、ピストン１５０２、軸受要素１５１０、フレーム１５５０、締結具１５９０、図１５に示されない任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。ピストンアセンブリ１５００は、ピストン機関のシリンダのボアに嵌め入るように構成され得、実質的にボアの中心線上またはその近傍の軸に沿って、平行移動するように構成され得る。軸受要素１５１０は、矢印１５２２によって示されるように、１つ以上の入口ポート１５１２から、１つ以上のポートまたは表面に軸受流体を分配し、矢印１５２０によって示されるように、半径方向外向きに流動させ得る、流体通路１５６０を含む。いくつかの実施形態では、軸受要素１５１０は、複数の構成要素のアセンブリを含み得る。いくつかの実施形態では、ピストン１５０２は、随意に、自己調心特徴または他の好適な特徴（図示せず）を含み得る。

図１６は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的ピストンアセンブリ１６１０およびシリンダ１６２０の断面図を示し、流体軸受１６１２（例えば、少なくとも部分的に軸受要素１６１８から生じる隙間内に位置する流体層）は、ピストンアセンブリ１６１０を通して送給される。ピストンアセンブリ１６１０は、軸受流体１６１６を受け取り得る、内部通路１６１４を含む。軸受要素１６１８は、そこから軸受流体が流体軸受１６１２に流入し得る孔または多孔性部分を含むピストンアセンブリ１６１０の一部である。軸受要素１６１８は、ピストンの一体部分（図１６に示されるように）、ピストンアセンブリ１６１０の別の部分、ピストンアセンブリ１６１０に嵌合される別個の構成要素（例えば、締まり嵌めまたは締結具を用いて搭載することによって）である任意の他の好適な配列を有するか、または任意のそれらの組み合わせであり得る。流体軸受１６１２は、シリンダ１６２０のボアの中心を表す軸１６５０を中心としたピストンアセンブリ１６１０を調心することにおいて支援し得る。

図１７は、本開示のいくつかの実施形態による、例証的ピストンアセンブリ１７１０およびシリンダ１７２０の断面図を示し、流体軸受１７１２は、シリンダ１７２０を通して送給される。シリンダ１７２０は、軸受流体１７１６を受け取り得る、内部通路１７１４を含む。軸受要素１７１８は、そこから流体が、ピストンアセンブリ１７１０とシリンダ１７２０との間の好適な隙間内の流体軸受１７１２に流入し得る、孔または噴散性表面を含むシリンダ１７２０の一部である。軸受要素１７１８は、シリンダ１７２０の一体部分（図１７に示されるように）、シリンダ１７２０に嵌合される別個の構成要素（例えば、インサートまたはライナ等）である任意の他の好適な配列を有するか、または任意のそれらの組み合わせであり得る。流体軸受１７１２は、シリンダ１７２０のボアの中心を表す、軸１７５０を中心としたピストンアセンブリ１７１０を調心することにおいて支援し得る。いくつかの実施形態では、シリンダは、軸受流体を１つ以上の対応する流体軸受に提供し得る１つ以上の軸受要素を含み得る。例えば、いくつかの実施形態では、シリンダのボアは、各々が、軸受流体をシリンダのボア内の複数の場所に送給し得る、別個かつ制御可能な流体源を伴う、複数の軸受要素を含み得る。

いくつかの実施形態では、ブ軸受要素に隣接する隙間の一部内へのブローバイガスの流動を低減または防止するために、ローバイガスが経路指定され得る。例えば、ブローバイガスは、ブローバイガスの流動が、実質的に、隙間内の軸受流体の流動を改変しないように、シリンダ、ピストンアセンブリ、または両方を通して経路指定され得る。例えば、ブローバイガス等の他の流動による軸受ガス流のいくつかの変化は、ピストン−シリンダ接触を防止する軸受流体の能力に悪影響を及ぼし得る。ブローバイガスの経路指定は、例えば、軸受流体排気圧が、流体送給圧力を比較的に大きく下回ることを可能（例えば、軸受流体のより大きな圧力降下を可能）にし得、これは、所望の流動および軸受特性を提供し得る。

図１８は、本開示のいくつかの実施形態による、軸受要素１８１２および１８１３と、流体通路１８７５を有するトランスレータ１８１４とを伴う、ピストンアセンブリ１８１０およびシリンダ１８２０の例証的配列１８００の断面図を示す。ピストン面１８０２は、配列１８００のガススプリング（例えば、ガス駆動区画）に接触し得る一方、ピストン面１８０４は、配列１８００の燃焼区画に接触し得る。配列１８００は、トランスレータ１８１４と電磁的に相互作用し得る、固定子１８１５を含み得る。

図示される実施形態では、軸受流体１８７４は、導管１８７２がシール１８７１を介して接続される、導管１８７０に供給される。シール１８７１は、図１８に図示されるように、導管１８７２を含む、ピストンアセンブリ１８１０が、導管１８７０と１８７２との間に圧力シールを維持しながら、軸１８５０を中心として平行移動することを可能にし得る。導管１８７２の内部は、トランスレータ１８１４内に位置する、流体通路１８７５に結合され、そこから軸受流体１８７４が、通路１８１６に流入し得る。通路１８１６は、軸受流体１８７４を軸受要素１８１２および１８１３に送給し、そこから、軸受流体１８７４は、ピストンアセンブリ１８１０とシリンダ１８２０との間の隙間内の流体軸受に流入する。いくつかの実施形態では（図示せず）、導管１８７０、導管１８７２、または両方は、可撓性であり、相対的運動を可能にし得る。例えば、いくつかの実施形態では（図示せず）、導管１８７０は、好適なホース継手を介して、直接、トランスレータ１８１４に接続される、可撓性ホースであり得る（例えば、故に、導管１８７２は、含まれる必要がない）。

図１９は、本開示のいくつかの実施形態による、軸受要素１９１２および１９１３と、弁１９７０とを伴う、ピストンアセンブリ１９１０およびシリンダ１９２０の例証的配列１９００の断面図を示す。ピストン面１９０２は、配列１９００のガススプリング（例えば、ガス駆動区画）に接触し得る一方、ピストン面１９０４は、配列１９００の燃焼区画に接触し得る。配列１９００は、トランスレータ１９１４と電磁的に相互作用し得る固定子１９１５を含み得る。

図示される実施形態では、ガススプリング１９７６の流体の少なくとも一部は、ピストン面１９０２に位置する弁１９７０を介して、軸受流体として、通路１９１６に供給される（例えば、矢印１９７４によって示されるように）。弁１９７０は、能動または受動弁、あるいは１つ以上の方向に流体流動の制御を提供する、他の好適なポート付きデバイスを含み得る。例えば、弁１９７０は、リード弁、ボール弁、ニードル弁、ボール逆止弁、ダイヤフラム逆止弁、異なる流動方向のために異なる抵抗を提供する導管内の静的流量制限、任意の他の好適な弁、電子コントローラまたは他の能動的位置調整システム、任意の他の好適なデバイス、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み得る。通路１９１６は、軸受流体１９７４を軸受要素１９１２および１９１３に送給し、そこから、軸受流体は、ピストンアセンブリ１９１０とシリンダ１９２０との間の隙間内の流体軸受に流入する。いくつかの実施形態では、弁１９７０は、逆止弁であり得る。故に、ピストンアセンブリ１９１０が、軸１９５０に沿って平行移動するにつれて、かつ流体がガススプリング１９７６からポート１９９０（例えば、１つ以上の弁を含み得る）を介して、供給および／または除去されるにつれて、ガススプリング１９７６内の圧力は、クラッキング圧に到達し得、流体は、弁１９７０を通して通路１９１６に流入し得る。弁１９７０のクラッキング圧は、任意の好適な値であり得、いくつかの実施形態では、能動的に調節可能であり得る。いくつかの実施形態では、弁１９７０は、能動的に制御可能であり得、いずれかの方向における流動は、弁１９７０のオリフィスまたは他の流量制限を制御することによって制御され得る。

いくつかの実施形態では、軸受要素は、ピストンの一体部分であり得る。例えば、ピストンは、軸受流体を隙間に提供する、機械加工された通路および孔の集合を有し得る。いくつかのそのような実施形態では、ピストンは、必要ではないが、ピストンアセンブリの一部であり得る。軸受要素は、黒鉛要素、機械加工された特徴を伴う金属要素、焼結された金属要素、多孔性セラミック要素、非多孔性セラミック要素、好適な材料の任意の他の好適な要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。

（シリンダおよび／またはピストンの温度管理）
いくつかの実施形態では、ピストン（または、そのアセンブリ）、シリンダ、または両方の温度は、制御または別様に管理され得る。ピストン（または、そのアセンブリ）および／またはシリンダの温度管理は、ピストン機関の１つ以上の構成要素の熱変形を管理することによって、隙間を維持または別様に管理することにおいて支援し得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上の熱パイプが、ピストンアセンブリの熱伝達に影響を及ぼすために使用され得る。熱パイプは、例えば、ピストン機関の構成可能へおよびそこからの熱伝達を支援するように構成される、流体導管を含み得る。ピストンアセンブリのピストン面は、燃焼により、温度上昇を被り得る。熱パイプの使用は、ピストン面、ピストンアセンブリの任意の他の好適な部分、または任意の他の好適な構成要素から熱を取り除き、構成要素の動作温度を低下させることにおいて支援し得る。例えば、熱パイプは、ピストン面から、軸受要素、隙間、シリンダのボアの表面、冷却剤によって冷却されるピストンロッド、任意の他の好適な熱容器、または任意のそれらの組み合わせ等の熱容器に熱を伝達し得る。

熱パイプは、例えば、水、エタノール、アンモニア、ナトリウム、あるいは任意の他の好適な流体または混合物等、好適な流体で充填され得る、流体導管を含み得る。流体の相転移に関連付けられた潜熱は、概して、温度差による感知可能エネルギーの伝達をはるかに上回る。加えて、流体の相転移は、実質的に一定または別様に制限された温度で生じ得（圧力および任意の存在する不純物に依存し得る）、これは、ピストン機関内の比較的に大きな温度勾配を低減させることにおいて支援し得る。熱パイプは、ピストンアセンブリのピストン面と熱接触する、ピストンアセンブリの一部として配列され得る。いくつかの実施形態では、熱パイプを有するピストンアセンブリの線形運動は、熱パイプ内で流体を輸送することにおいて支援し、したがって、ピストン面からピストン機関の比較的に冷たい部分への熱伝達を支援し得る。

構成要素間の語句「熱接触」は、構成要素間の動作上の熱伝達の能力を指すことを理解されるであろう。例えば、熱パイプは、ピストン面と接触して配列され得、かつピストン面から熱を伝達し得、したがって、ピストン面と「直接」熱接触し得る。さらなる実施例では、熱パイプは、ピストン面と接触し得る、ピストンフレームと接触し得、熱パイプは、ピストン面から熱を伝達し得る、ピストンフレームから熱を伝達し得、したがって、熱パイプは、ピストン面と「間接的に」熱接触し得る。

図２０は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリの一部として含まれる、熱パイプ２０８０を伴う、ピストン機関２０００の例証的ピストンアセンブリ２０１０およびシリンダ２０２０の断面図を示す。パイプまたは他の流体導管であり得る、熱パイプ２０８０は、ピストン機関２０００の動作の間、気相−液相転移を受け得る、流体２０８２を含み得る。熱伝達（矢印２０２４によって示される）は、機関動作の間、燃焼区画２０３０からピストン面２００２に生じ得る。熱伝達（矢印２０２４によって示される）はさらに、ピストン面２０２０から熱パイプ２０８０の部分２０８４に生じ得、これは、ピストン面２０２０の温度を低減、維持、または両方を行なうことにおいて支援し得る。熱パイプ２０８０内の熱伝達は、熱パイプ２０８０の部分２０８４から熱パイプ２０８０の部分２０８６に生じ得る。部分２０８６は、ピストン面２００２から離れたピストンアセンブリ２０１０の部分、例えば、燃焼区画２０３０の遠位および部分２０８６に比較的近いシリンダ２０２０の端部等に熱を伝達し得る。例えば、熱パイプ２０８０は、燃焼区画２０３０から、半径方向外向きに、軸受面、隙間、次いで、シリンダに熱２０２４を伝達することにおいて支援し得、そこで、例えば、冷却剤通路内の冷却剤を介して、さらに伝達され得る。さらなる実施例では、熱パイプ２０８０は、燃焼区画２０２４からシリンダ２０２０のガス駆動区画２０４０に熱を伝達することにおいて支援し得る。

図２１は、本開示のいくつかの実施形態による、内部空隙によって形成される熱パイプ２１８０を伴う、例証的ピストンアセンブリ２１００の断面図を示す。ピストンアセンブリ２１００は、ピストン２１０２、要素２１１０、フレーム２１５０、締結具２１９０、図２１に示されない任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。ピストンアセンブリ２１００は、ピストン機関のシリンダのボアに嵌合するように構成され得、実質的に、ボアの中心線上またはその近傍の軸に沿って、平行移動するように構成され得る。要素２１１０は、（図示されないが）軸受要素（例えば、軸受通路を伴う）、ピストンリング、フレーム、任意の他の好適な構成要素、任意の他の好適な特徴、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。熱パイプ２１８０内の流体は、弁（例えば、逆止弁、または遮断弁）、プラグ、または他の構成要素を含み得る、ポート２１８２を使用して、充填、通気、または別様に調節され得る。いくつかの実施形態では、ポート２１８２を伴う、熱パイプ２１８０は、ピストン機関の動作の間、充填、通気、または別様に調節可能であり得る。いくつかの実施形態では、ポート２１８２を伴う、熱パイプ２１８０は、ピストン機関の動作の間、充填、通気、または別様に調節可能である必要はなく、故に、ピストン機関が動作していない間、調節され得る。

いくつかの実施形態では、複数の熱パイプが、ピストンアセンブリの周縁近傍の直径上に含まれ、ピストン面から隙間および内側シリンダ壁に熱を伝達することにおいて支援し得る。例証的実施例では、６〜１２の熱パイプが、ピストンアセンブリの周縁近傍の直径上に軸方向に配列されて配向され得るが、任意の好適な数の熱パイプが、そのような環状配列において使用され得る。いくつかの実施形態では、環状熱パイプが、ピストンアセンブリ内に含まれ、隙間に熱を伝達することにおいて支援し得る。例えば、ピストンアセンブリ内の環状空隙は、動作の間、好適な流体で充填され、密閉され得る。

図２２は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストンアセンブリ２２１０と、冷却剤通路２２２２および２２３８ならびに熱パイプ２２２４を有する、シリンダ２２２０とを有する、例証的ピストン機関２２００の断面図を示す。いくつかの実施形態では、ピストン機関２２００は、冷却剤通路２２２２を含み、ピストン機関２２００の１つ以上の構成要素の温度を制御または別様に制限することにおいて支援し得る。温度制御はまた、シリンダボアのサイズおよび／または形状を制御するために使用され得（例えば、熱変形を制御することによって）、これは、ブローバイ特性および／または軸受性能を改善または別様に調節し得る。図２２に図式的に示されるように、シリンダ２２２０は、それぞれ、矢印２２３０および２２３４と、矢印２２３２および２２３６とによって示されるように、冷却剤流体を供給および返流させ得る、１つ以上のポートによって送給される、内部通路を含み得る。示されるように、冷却剤通路２２２２および冷却剤通路２２３８は、環状空隙を含むが、任意の好適な配列が、本開示に従って使用され得る。いくつかの実施形態では、エチレングリコール、プロピレングリコール、水、アルコール、空気、任意の他の好適な流体、または任意のそれらの組み合わせ（例えば、水で希釈されたエチレングリコール）等の冷却剤が、冷却剤通路２２２２および２２３８に供給され得る。いくつかの実施形態では（図示せず）、ピストン機関２２００は、ポンプ、ラジエータ、温度調整器、圧力調整器、流体取扱導管、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る、冷却剤サブシステムを含み得る。いくつかの実施形態では、冷却剤通路２２２２および冷却剤通路２２３８は、シリンダ２２２０内で相互接続され得、故に、単一セットの通路として制御され得る。いくつかの実施形態では、冷却剤通路２２２２および冷却剤通路２２３８は、シリンダ２２２０内で相互接続される必要はなく、別個に制御可能であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、冷却剤通路２２２２および冷却剤通路は、選択的に、シリンダ２２２０の異なるゾーンを冷却することにおいて支援し得、故に、各ゾーンは、別個に冷却され得る。例証的実施例では、制御システムは、ピストンアセンブリ２２１０とシリンダ２２２０との間の隙間が、ピストンが、燃焼区画２２７０内にあるとき、大き過ぎることを決定し得る。故に、冷却剤通路２２３８より比較的にＴＤＣに近い、冷却剤通路２２２２に供給される冷却剤の流量は、増加され、シリンダを冷却し、ボアを縮小させ（熱収縮を介して）、ひいては、隙間を縮小させ得る。任意の好適な数の別個の冷却剤通路が、本開示に従って、任意の好適な構成に配列される、選択的冷却を提供するために使用され得る。いくつかの実施形態では、シリンダ２２２０は、１つ以上の熱パイプ２２２４を含み、ピストン機関２２００の１つ以上の構成要素の温度を制御または別様に制限することにおいて支援し得る。１つ以上の熱パイプ２２２４は、シリンダ２２２０内に任意の好適な配列で含まれ得、任意の好適な熱パイプ流体を含み得る。例えば、１つ以上の熱パイプ２２２４は、シリンダ２２２０のボアの中心に中心を置かれた直径上に、軸方向に配列された複数の熱パイプを含み得る。さらなる実施例では、１つ以上の熱パイプ２２２４は、シリンダ２２２０内に環状空隙を含み得る。熱パイプポート２２２６が、いくつかの実施形態では、使用され、１つ以上の熱パイプ２２２４内の流体を供給、除去、または別様に制御し得る。例えば、熱パイプポート２２２６は、弁、調整器、オリフィス、任意の他の好適な特徴またはデバイス、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み、１つ以上の熱パイプ２２２４またはその中に含まれる流体の特性を制御し得る。いくつかの実施形態では、冷却剤通路２２２２および／または冷却剤通路２２３８は、直接、１つ以上の熱パイプ２２２４に接触（図示せず）し得、１つ以上の熱パイプ２２２４からの比較的に増加した熱伝達を提供し得る。冷却剤通路２２２２および２２３８ならびに１つ以上の熱パイプ２２２４が、図２２に示されるが、いくつかの実施形態（図２２には図示せず）は、冷却剤通路および１つ以上の熱パイプのいずれかを含み得、故に、両方を含む必要はない。冷却剤通路２２２２および２２３８ならびに１つ以上の熱パイプ２２２４を一緒に使用することは、いくつかの配列では、いずれかの単独の使用と比較して、比較的に向上した熱伝達を提供し得る。例えば、熱は、シリンダ２２２０のボアから、隙間を介して、１つ以上の熱パイプ２２２４に伝達され得、１つ以上の熱パイプ２２２４は、この熱の少なくとも一部を冷却剤通路２２２２および／または冷却剤通路２２３８内の冷却剤に伝達し得る（例えば、熱伝達は、シリンダ２２２０の一部を通した伝導を含み得る）。

いくつかの実施形態では、ポート２２５０のいずれかに供給される流体は、ピストンアセンブリ２２１０またはその一部を冷却するために使用され得る。例えば、ピストンアセンブリ２２１０のピストン面からの熱は、ピストンアセンブリ２２１０のピストンロッドに輸送され得、ポート２２５０のいずれかに供給される流体は、ピストンアセンブリ２２１０のピストンロッドを対流によって冷却し得る。

いくつかの実施形態では、流体軸受は、ピストンアセンブリ、シリンダ、その構成要素、ピストン機関の任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせの冷却を支援し得る。軸受流体は、軸受流体をピストン−シリンダアセンブリの好適な隙間に向け得る、軸受要素に供給され得る。軸受流体は、隙間を通して流動するにつれて、ピストン−シリンダアセンブリの少なくとも一部を冷却することにおいて支援し得る。いくつかの実施形態では、軸受流体は、燃焼区画から実質的に離れて隙間を通して流動し得、故に、熱を燃焼区画から運び出し、したがって、ピストン機関の１つ以上の構成要素の温度を低下させ得る。いくつかの実施形態では、ピストン機関の隙間を通る軸受流体の対流は、ピストン面とピストンアセンブリおよび／またはシリンダの別の部分との間の有効熱伝達率を増加させ得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の熱パイプが、軸受要素を有するピストンアセンブリ内に含まれ得る。１つ以上の熱パイプは、軸受要素またはその軸受要素の一部をほぼ等温に維持することにおいて支援し得、これは、熱膨張および隙間の関連付けられた変化の制御を支援し得る。いくつかの実施形態では、１つ以上の熱パイプ、冷却剤通路、軸受要素、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせの使用は、ピストン機関の１つ以上の構成要素の熱変形を管理することによって、隙間を維持または別様に管理することにおいて支援し得る。

（シリンダライナ）
いくつかの実施形態では、自由ピストンとシリンダとの間の隙間は、制御または別様に管理され得る。いくつかの実施形態では、変形可能シリンダライナが、ピストンアセンブリが移動するボアを調節することによって、隙間を調節するために使用され得る。いくつかの実施形態では、ライナ流体が、シリンダライナの面間の圧力差に基づいて変形し得る変形可能シリンダライナに圧力を印加するために使用され得る。ライナ流体は、例えば、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、油、油圧流体、燃料（例えば、ディーゼル燃料）、任意の他の好適な流体、または任意の好適なそれらの組み合わせを含み得る。

図２３は、本開示のいくつかの実施形態による、変形可能シリンダライナ２３３０を伴う、例証的ピストンアセンブリ２３１０およびシリンダ２３２０の断面図を示す。変形可能シリンダライナ２３３０の内部表面は、ボアを画定し得、その中で、ピストンアセンブリ２３１０またはその一部が、ボアの中心において、軸２３５０に沿って平行移動し得る。通路２３２２が、シリンダ２３２０と変形可能シリンダライナ２３３０との間に形成され得、その中に、ライナ流体が、ポート２３２４を介して、供給および／または返流され得る。好適な圧力に制御されたライナ流体は、変形力を変形可能シリンダライナ２３３０に付与し、ボアが、適宜調節されることを可能にし得る。ボアとピストンアセンブリ２３１０との間の隙間２３６０は、故に、好適な圧力におけるライナ流体の印加によって調節され得る。ライナ流体の圧力を増加させることは（例えば、ポート２３２４のうちの１つ以上を介して、ライナ流体を通路２３２２に供給することによって）、ボアおよび隙間２３６０を縮小させ得る一方、ライナ流体の圧力を減少させることは（例えば、ポート２３２４のうちの１つ以上を介して、ライナ流体を通路２３２２から除去することによって）は、ボアおよび隙間２３６０を拡大させ得る。図２４は、本開示のいくつかの実施形態による、変形を受けている変形可能シリンダライナ２３３０を伴う、図２３の例証的ピストンアセンブリ２３１０およびシリンダ２３２０の断面図を示す。ライナ流体圧力は、図２４に示されるように、図２３に示されるものに対して、通路２３２２内においてより大きくなり、故に、隙間２４６０は、隙間２３６０より比較的に小さい。

図２５は、本開示のいくつかの実施形態による、区画化された変形可能シリンダライナ２５３０を伴う、例証的ピストンアセンブリ２５１０およびシリンダ２５２０の断面図を示す。変形可能シリンダライナ２５３０の内部表面は、ボアを画定し得、その中で、ピストンアセンブリ２５１０またはその一部が、ボアの中心において、軸２５５０に沿って平行移動し得る。通路２５２２および２５２３が、シリンダ２５２０と変形可能シリンダライナ２５３０との間に形成され得、シール２５３２によって分離され得る。ライナ流体は、それぞれ、ポート２５２４およびポート２５２５を介して、通路２５２２および２５２３に供給され、および／またはそこから返流され得、必要ではないが、互から隔離され得る。好適な圧力に制御されたライナ流体は、変形力を変形可能シリンダライナ２５３０に付与し、各区画におけるボア（すなわち、通路２５２２または２５２３に対応するボアの部分）が、適宜調節されることを可能にし得る。いくつかの実施形態では、ライナ流体の圧力は、変形可能シリンダライナ２５３０の変形が、ライナ流体とボアとの間の差圧に依存し得るので、少なくとも部分的に、ボアの好適な区画内の圧力に基づいて制御され得る。ボアとピストンアセンブリ２５１０との間の隙間２５６０は、故に、好適な圧力におけるライナ流体の印加によって調節され得る。隙間は、通路２５２２および２５２３の各々に対応する隙間が、独立して調節され得るので、軸方向（すなわち、軸２５５０と平行）に変動し得る。例えば、いくつかの実施形態では、ピストン２５１２が、変形可能シリンダライナ２５３０の区画を通して進行するにつれて、隙間は、その区画で調節され得る。ライナ流体の圧力を増加させることは（例えば、それぞれのポート２５２４および／または２５２５のうちの１つ以上を介して、ライナ流体を通路２５２２および／または２５２３に供給することによって）は、１つ以上の場所において、ボアおよび隙間２５６０を縮小させ得る一方、ライナ流体の圧力を減少させることは（例えば、それぞれのポート２５２４および／または２５２５のうちの１つ以上を介して、ライナ流体を通路２５２２および／または２５２３から除去することによって）は、１つ以上の場所において、ボアおよび隙間２５６０を拡大させ得る。

図２６は、本開示のいくつかの実施形態による、変形可能シリンダライナ２６３０を伴う、例証的ピストン機関２６００の断面図を示す。通路２６２２が、シリンダ２６２０と変形可能シリンダライナ２６３０との間に形成され得、その中に、ライナ流体は、ポート２６２４を介して、供給および／または返流され得る。好適な圧力に制御されたライナ流体は、変形力を変形可能シリンダライナ２６３０に付与し、ボアが、適宜調節されることを可能にし得る。図示される実施形態では、ポート２６２６（例えば、燃料および／または空気を提供する、または排気を受け取り得る）は、変形可能シリンダライナ２６３０の外側に位置し、変形可能シリンダライナ２６３０内のポートまたは他の開口部の必要性を排除し得る。ピストンアセンブリ２６１０と変形可能シリンダライナ２６３０との間の隙間の調節は、通路２６２２内のライナ流体の圧力の調節によって達成され得る。

いくつかの実施形態では、ライナ流体の流動は、変形可能シリンダライナのための冷却を提供するために使用され得る。例えば、圧力制御および流量制御されたライナ流体は、対流熱伝達を変形可能シリンダライナ（例えば、燃焼区画の近傍）からライナ流体に提供するために使用され得る。ライナ流体を用いた冷却は、冷却剤通路および／または熱パイプの使用を用いた冷却（例えば、図２２に示されるように）と連動して、あるいはその代わりに、使用され得る。

図２７は、本開示のいくつかの実施形態による、局所的冷却剤通路２７５２および２７５４を伴う、例証的ピストン機関２７００の一部の断面図（ボア軸に垂直）を示す。ピストン機関２７００のシリンダ２７２０は、１つ以上のスロットル２７２４および１つ以上のスロットル２７２６に結合され得る、１つ以上のプレナム２７２２を含み得る。いくつかの実施形態では、絞り調節された流体が、１つ以上のプレナム２７２２から、１つ以上のスロットル２７２４を通して、領域２７３２を冷却するように構成される、冷却剤通路２７５２内に流動し得る（例えば、冷却剤通路２７５２内の例証的矢印によって示されるように）。いくつかの実施形態では、絞り調節された流体は、１つ以上のプレナム２７２２から、１つ以上のスロットル２７２６を通して、領域２７３４を冷却するように構成される、冷却剤通路２７５４内に流動し得る（例えば、冷却剤通路２７５４内の例証的矢印によって示されるように）。１つ以上のスロットル２７２４および２７２６は、各々が、固定流量制限オリフィス、調節可能流量制限オリフィス、制御可能絞り弁、任意の他の好適な流体絞り特徴、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。１つ以上のスロットル２７２４および２７２６は、絞り調節された流体の圧力の減少を生じさせ得、また、絞り調節された流体の温度および／またはエンタルピーの低下ももたらし得る。流体温度および／またはエンタルピーの低下は、シリンダ２７２０のボア（例えば、ピストンアセンブリ２７１０を格納するように構成される、図示されるボア）からの熱伝達を向上させ得る。いくつかの実施形態では、冷却剤通路２７５２および２７５４は、管状導管、マニホールド、または他の流動指向構成要素を含み、絞り調節された流体の流動を１つ以上のスロットル２７２４および２７２６からシリンダ２７２０の局所的空間領域に提供し、次いで、流体を流体制御システム（例えば、戻りラインおよびリザーバを含み得る）に返流し得る。ピストン機関２７００は、必要ではないが、相互接続され得る任意の好適な数のプレナム２７２２を含み得る。例えば、プレナム２７２２は、各々が、選択可能冷却をシリンダ２７２０の局所的空間領域に提供するために別個に制御可能である複数のプレナムを含み得る。さらなる実施例では、プレナム２７２２は、複数のスロットルに結合され、選択可能冷却をシリンダ２７２０の局所的空間領域に提供し得る単一プレナムを含み得る。複数のスロットルは、シリンダ２７２０の１つ以上の局所的空間領域の冷却を制御するために、別個に制御可能であるか、または別様に固有の流量制限特性を有し得る。いくつかの実施形態では、絞り調節された流体を使用するシリンダ２７２０の冷却は、シリンダ温度およびシリンダ２７２０とピストンアセンブリ２７１０との間の隙間の制御を可能にし得る。いくつかの実施形態では、ボア幾何学形状（例えば、サイズ、形状、または両方）の直接または間接的測定が、制御システムによって、局所的冷却剤通路２７５２および２７５４による冷却を制御するために使用され得る。例えば、より高い動作温度が、ＴＤＣの近傍の燃焼区画２７３０の近くにおいて予期され得、増加した冷却が、領域２７３２に提供され、温度場を制限し得る。さらなる実施例では、いくつかの状況では、減少した冷却が、領域２７３２に提供され、対応するボアおよび関連付けられた隙間を拡大させ得る。冷却の増加または減少は、スロットルの絞り作用を増加または減少させることによって、絞り調節された流体の温度を調節することによって、絞り調節された流体の流量を調節することによって、任意の他の好適な調節によって、または任意のそれらの組み合わせによって提供され得る。絞り調節された流体は、液体またはガスであり得る、任意の好適な冷却剤流体を含み得る。例えば、絞り調節された流体は、エチレングリコール、プロピレングリコール、水、アルコール、空気、任意の他の好適な流体、または任意のそれらの組み合わせ（例えば、水で希釈されたエチレングリコール）を含み得る。シリンダ２７２０は、流体（例えば、空気、燃料、排気、またはそれらの組み合わせ）をピストン機関２７００の好適な区画に供給するために、またはそこから除去するための任意の好適なポート２７７０を含み得る。

図２８は、本開示のいくつかの実施形態による、局所的冷却剤通路２８２６を伴う、例証的ピストン機関２８００の一部の断面図（ボア軸と平行）を示す。ピストン機関２８００は、プレナム２８２２を有するシリンダ２８２０を含み得る。シリンダ２８２０は、ベクトル２８５０および２８６０のベクトルの外積と実質的に平行な方向に、実質的に線形に移動するように構成される、ピストンアセンブリ２８１０を格納するように構成される、ボアを含み得る。図２８では、環状プレナムとして示されるが、プレナム２８２２は、任意の好適な流路を提供するように配列される、任意の好適な導管形状を含み得る。冷却剤は、スロットル２８２４を通して、局所的冷却剤通路２８２６に流入し、シリンダ２８２０の対応する空間領域を冷却し得る。図示される実施形態では、冷却剤は、スロットル２８２４から半径方向内向きに流動し（図２８の半径方向内向きを指す４つの矢印によって示されるように）、次いで、ベクトル２８５０とベクトル２８６０のベクトルの外積（図２８の平面方向における２８５０×２８６０）によって与えられる方向に流動する。冷却剤の戻り流路は、図２８に示されないが、半径方向、軸方向、または両方の流路を含み得る。いくつかの実施形態では、スロットル２８２４は、局所的流体通路２８２６内に流体噴流を生成し得、流体噴流は、シリンダ２８２０の空間領域に衝突し、比較的に増加した対流熱伝達をその領域にもたらし得る。図２８では、４つの対称の局所的冷却剤通路２８２６を有するとして示されるが、ピストン機関２８００は、任意の好適な対称または非対称構成において、任意の好適な軸方向場所に配列され、任意の好適な数のプレナムまたは他の冷却剤源に結合される、任意の好適な数の局所的冷却剤通路を含み得る。

図２９は、本開示のいくつかの実施形態による、電気加熱器２９２２、２９２３、２９２４、２９２５、２９２６、および２９２７を含む、局所的熱源を伴う、例証的ピストン機関２９００の一部の断面図を示す。電気加熱器２９２２、２９２３、２９２４、２９２５、２９２６、および２９２７の各々は、好適な制御システムによって使用される１つ以上の電気導線を含み、加熱器に供給される電圧、電流、電力、またはそれらの組み合わせを制御し得る。例えば、電気加熱器２９２２および２９２３は、別個にまたは連動して使用され、加熱を燃焼区画２９３０近傍の領域２９３２に提供し得る（例えば、シリンダ２９２０とピストンアセンブリ２９１０との間の隙間を増加させるため）。さらなる実施例では、電気加熱器２９２４、２９２５、２９２６、および２９２７は、対応する領域２９３４および２９３６を加熱するために使用され得る。電気加熱器等の局所的熱源が使用され、シリンダの１つ以上の空間領域の比較的高速熱制御を提供し得る。いくつかの実施形態では、ボア幾何学形状（例えば、サイズ、形状または両方）の直接または間接的測定が、制御システムによって使用され、局所的熱源を制御し得る。例えば、電気加熱器２９２２、２９２３、２９２４、２９２５、２９２６、および２９２７の各々は、検出された温度、圧力、隙間、ブローバイ特性、仕事相互作用、任意の他の好適なインジケータ、または任意のそれらの組み合わせに応答して、制御システムによって、別個に制御可能であり得る。シリンダ２９２０は、流体（例えば、空気、燃料、排気、またはそれらの組み合わせ）をピストン機関２９００の好適な区画に供給し、またはそこから除去するための任意の好適なポート２９７０を含み得る。

図３０は、本開示のいくつかの実施形態による、加熱、冷却、または両方のために使用され得る、流体通路３０２２および３０２４を含む、例証的ピストン機関３０００の一部の断面図を示す。いくつかの実施形態では、加熱流体、冷却流体、または両方が、必要ではないが、相互接続され得る流体通路３０２２および３０２４に供給され得る。例えば、流体は、図３０の４つの矢印によって示されるように、（例えば、供給および戻りポートを有する環状流体通路のための）流体通路３０２２および３０２４に供給され、そこから除去され得る。いくつかの実施形態では、流体通路３０２２および３０２４は、局所的加熱源であり得る。例えば、流体通路３０２２および３０２４は、別個に制御可能であり、加熱をそれぞれの領域３０３２および３０３４に提供し得る。流体通路３０２２または３０２４は、例えば、事前に加熱された冷却剤、排気流体（例えば、燃焼区画からの高温燃焼生成物）、任意の他の好適な加熱流体、または任意のそれらの組み合わせを含み得る、加熱流体のための導管としての役割を果たすことによって、加熱を提供し得る。いくつかの実施形態では、流体通路３０２２および３０２４は、シリンダ３０２０の空間領域の加熱および冷却の両方のために使用され得る。例えば、加熱流体は、流体通路３０２２に供給され、領域３０３２の温度を上昇させ得る（例えば、ボア直径および隙間を拡大させるため）一方、冷却流体は、流体通路３０２４に供給され、領域３０３４の温度を低下させ得る（例えば、ボア直径および隙間を縮小させるため）。さらなる実施例では、加熱流体または冷却剤は、制御システムの決定に応じて、流体通路３０２２に供給され得る。シリンダ３０２０は、流体（例えば、空気、燃料、排気、またはそれらの組み合わせ）をピストン機関３０００の好適な区画に供給する、またはそこから除去するための任意の好適なポート３０７０を含み得る。

いくつかの実施形態では、シリンダは、例えば、図２２および２７−３０の文脈において説明されたもの等、シリンダの制御された温度に対応する熱変形またはその変化を受けるように構成され得る。制御された温度またはその変化は、シリンダの局所的空間領域に対応し得る。冷却剤、加熱流体、絞り調節された流体、電気抵抗加熱器、温度を制御するための任意の他の好適な構成要素または特徴、または任意のそれらの組み合わせの使用は、制御システムが、例えば、隙間等のピストン機関の１つ以上の特性を制御することを可能にし得る。

（アプローチの組み合わせ）
いくつかの実施形態では、前述のアプローチのうちの２つ以上が、組み合わせられ得る。自己調心特徴、流体軸受、熱パイプ、冷却剤通路、変形可能シリンダライナ、および任意の他の好適な構成要素または特徴は、本開示に従って、ピストン機関を実装する際に好適に組み合わせられ得る。

例えば、図３１は、本開示のいくつかの実施形態による、シール３１０４、流体軸受要素３１０８、および自己調心特徴３１０６を有する、例証的ピストンアセンブリ３１００の一部の斜視図を示す。ピストンアセンブリ３１００は、ピストン面３１０２、シール３１０４、自己調心特徴３１０６、流体軸受要素３１０８、任意の他の好適な構成要素（図示せず）、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では（図示されるように）、自己調心特徴３１０６は、シール３１０４の一部であり得る。例えば、シール３１０４は、軸受要素内の機械加工された段または他の好適な特徴であり得る、自己調心特徴３１０６を含み得る。いくつかの実施形態では（図示せず）、自己調心特徴３１０６は、ピストン面３１０２の一部であり得る。例えば、自己調心特徴３１０６は、段、１つ以上のスロット付きポケット、テーパ状部分、またはピストンアセンブリ３１００内に含まれる他の特徴であり得る。任意の好適な流体源から供給されるガスは、内部流体通路（図示せず）を介して、ピストンアセンブリ３１００内に分配され得、次いで、流体軸受要素３１０８の任意の好適な部分を通して流動し得る（図３１では、多孔性として示されるが、任意の好適な軸受要素が、使用され得る）。

さらなる実施例では、図３２は、本開示のいくつかの実施形態による、軸受要素３２１４、熱パイプ３２５０、および自己調心特徴３２１２を有する、ピストンアセンブリ３２１０と、変形可能シリンダライナ３２３２および冷却剤通路３２３６を有するシリンダ３２３０とを有する、例証的ピストン機関３２００の断面図を示す。ピストンアセンブリ３２１０は、隙間３２６０を伴う、変形可能シリンダライナ３２３２によって生成されるボア内を平行移動するように構成され得る。好適な圧力に制御されたライナ流体の印加は、ポート３２３３を介して、通路３２３４に供給され、隙間３２６０を調節し得る。軸受流体は、通路３２１８に供給され、軸受要素３２１４から隙間３２６０に流入し、ボア内でピストンアセンブリ３２１０を調心することにおいて支援し得る。自己調心特徴３２１２は、調心ボア内でピストンアセンブリ３２１０を調心することにおいて支援し得る。好適な冷却剤が、シリンダ３２３０内の冷却剤通路３２３６に供給され、熱をシリンダ３２３０またはその一部から除去し得る。充填ポート３２８２を有する、熱パイプ３２５０は、ピストン面３２０２からピストンアセンブリ３２１０の別の部分に熱を伝達することにおいて支援し得る。ポート３２７０は、酸化性物質および／または燃料を供給する、駆動ガスを供給および／または除去する、あるいは排気をシリンダの区画から除去するために使用され得る。

いくつかの実施形態では、１つ以上のアプローチの組み合わせは、１つ以上の追加の考慮を要求し得る。例えば、いくつかの実施形態では、ピストンアセンブリは、ブローバイガスを使用して自己調心力を提供するように構成される、自己調心特徴と、軸受流体を隙間に提供するように構成される、軸受要素とを含み得る。自己調心特徴は、したがって、ある程度のブローバイガスが、隙間に沿って流動し、自己調心力を提供することを要求し得る。いくつかの条件下、隙間内のブローバイガスの流動は、隙間内の軸受流体の流動パターンを変えることによって、軸受要素の性能に影響を及ぼし得る。故に、自己調心特徴の背後に（燃焼区画に対して）軸受要素を有する、いくつかの実施形態では、ブローバイガスは、自己調心特徴に隣接する隙間の一部を横断後、但し、軸受要素に隣接する隙間の一部に流入する前に、隙間から離れるように経路指定され得る。さらに、いくつかの配列では、軸受要素は、自己調心特徴と、ピストン面まで延在し得る、軸受流体を向けるための孔の集合とを含み得る。故に、いくつかのそのような実施形態では、隙間から離れるようなブローバイガスの経路指定は、使用される必要はない。前述の実施例は、随意に、燃焼区画に加え、またはその代わりに、ガス駆動区画に適用され得る。

（隙間および／または他の特性の制御）
いくつかの実施形態では、ピストン機関の動作の１つ以上の側面は、温度、隙間、ピストン機関の任意の他の好適な特性、または任意のそれらの組み合わせに影響を及ぼすように制御あるいは別様に管理され得る。いくつかの実施形態では、ピストン機関の温度、圧力、または他の好適な特性の制御は、ピストン機関の隙間を管理することにおいて支援し得る。例えば、比較的に大きな温度差は、隙間に影響し得る、ピストン機関のいくつかの構成要素の膨張等の変形を生じさせ得る。温度差および／または温度場の制御は、変形を低減させることにおいて支援し得、故に、隙間を管理することにおいて支援し得る。隙間の管理は、隙間に影響を及ぼし得る、任意の他の好適な特性の管理を含み得る。

図３３は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストン機関３３４０のための例証的制御配列３３００のブロック図である。制御システム３３１０は、ピストン機関３３４０に結合された１つ以上のセンサ３３３０と通信し得る。制御システム３３１０は、ピストン機関３３４０の状態（ａｓｐｅｃｔ）または特性を調節するために使用され得る、補助システム３３２０と通信するように構成され得る。いくつかの実施形態では、制御システム３３１０は、ユーザインターフェースシステム３３５０を介して、ユーザと相互作用するように構成され得る。

制御システム３３１０は、処理機器３３１２、通信インターフェース３３１４、センサインターフェース３３１６、制御インターフェース３３１８、任意の他の好適な構成要素またはモジュール、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。制御システム３３１０は、少なくとも部分的に、１つ以上のコンピュータ、端末、制御ステーション、ハンドヘルドデバイス、モジュール、任意の他の好適なインターフェースデバイス、または任意のそれらの組み合わせにおいて実装され得る。いくつかの実施形態では、制御システム３３１０の構成要素は、図３３に示されるように、通信バス３３１１を介して、通信可能に結合され得る。処理機器３３１２は、センサインターフェース３３１６によってセンサ３３３０から受信されるようなピストン機関３３４０に関する情報を処理し得る、プロセッサ（例えば、中央処理ユニット）、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。センサインターフェース３３１６は、電力をセンサ３３３０、信号調整器、信号プリプロセッサ、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせに供給するための電力供給源を含み得る。例えば、センサインターフェース３３１６は、センサ３３３０からの信号を調整および事前処理するためのフィルタ、増幅器、サンプラ、およびアナログ／デジタルコンバータを含み得る。センサインターフェース３３１６は、有線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）またはユニバーサルシリアルバスインターフェースを使用する）、無線結合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ−Ｆｉ」またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用する）、光結合、誘導結合、任意の他の好適な結合、または任意のそれらの組み合わせであり得る、通信結合３３１９を介して、センサ３３３０と通信し得る。制御システム３３１０、より具体的には、処理機器３３１２は、関連時間尺度にわたってピストン機関３３４０の制御を提供するように構成され得る。例えば、１つ以上の温度の変化は、１つ以上の検出された機関動作パラメータに応答して制御可能であり得、制御は、ピストン機関の動作に関連する時間尺度（例えば、過加熱および／または構成要素故障を防止するために十分に高速な応答）に基づいて提供され得る。

センサ３３３０は、ピストン機関３３４０の任意の好適な特性または状態を感知するように構成され得る、任意の好適なタイプのセンサを含み得る。いくつかの実施形態では、センサは、補助システム３３２０のシステムのある状態および／または特性を感知するように構成される、１つ以上のセンサを含み得る。いくつかの実施形態では、センサ３３３０は、ピストン機関３３４０の構成要素、ピストン機関３３４０に導入され、またはそこから回収される流体、あるいは両方の温度を感知するように構成される、温度センサ（例えば、熱電対、抵抗温度検出器、サーミスタ、または光学温度センサ）を含み得る。いくつかの実施形態では、センサ３３３０は、ピストン機関３３４０の区画（例えば、燃焼区画、またはガス駆動区画）内の圧力、ピストン機関３３４０に導入され、またはそこから回収される流体、あるいは両方の圧力を感知するように構成される、１つ以上の圧力センサ（例えば、圧電圧力変換器）を含み得る。いくつかの実施形態では、センサ３３３０は、張力、圧縮力、または剪断力等のピストン機関３３４０内の力（例えば、摩擦力または他の関連力情報を示し得る）を感知するように構成される、１つ以上の力センサ（例えば、圧電力変換器）を含み得る。いくつかの実施形態では、センサ３３３０は、電圧、電流、仕事出力および／または入力（例えば、電圧によって乗算される電流）、ピストン機関３３４０および／または補助システム３３２０の任意の他の好適な電気特性、あるいは任意のそれらの組み合わせを感知するように構成される、１つ以上の電流および／または電圧センサ（例えば、ピストン機関３３４０のＬＥＭに結合された電流計および／または電圧計）を含み得る。

制御インターフェース３３１８は、補助システム３３２０のうちの１つ以上と通信し得るための有線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）またはユニバーサルシリアルバスインターフェースを使用する）、無線結合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ−Ｆｉ」、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、または他のＲＦ通信プロトコルを使用する）、光結合、誘導結合、任意の他の好適な結合、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。いくつかの実施形態では、制御インターフェース３３１８は、デジタル／アナログコンバータを含み、アナログ制御信号を補助システム３３２０の一部または全部に提供し得る。

補助システム３３２０は、冷却システム３３２２、圧力制御システム３３２４、ガス駆動制御システム３３２６、および／または任意の他の好適な制御システム３３２８を含み得る。冷却／加熱システム３３２２は、ポンプ、流体リザーバ、圧力調整器、バイパス、ラジエータ、流体導管、電力回路（例えば、電気加熱器用）、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み、冷却、加熱、または両方をピストン機関３３４０に提供し得る。圧力制御システム３３２４は、ポンプ、コンプレッサ、流体リザーバ、圧力調整器、流体導管、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み、圧力制御された流体をピストン機関３３４０に供給（および、随意に、受容）し得る。ガス駆動制御システム３３２６は、コンプレッサ、ガスリザーバ、圧力調整器、流体導管、任意の他の好適な構成要素、または任意のそれらの組み合わせを含み、駆動ガスをピストン機関３３４０に供給し（および、随意に、受け取り）得る。いくつかの実施形態では、他のシステム３３２８は、例えば、カム作動システムまたはソレノイドシステム等の弁システムを含み、酸化性物質および／または燃料をピストン機関３３４０に供給し得る。

ユーザインターフェース３３１５は、ユーザインターフェースシステム３３５０のうちの１つ以上と通信するための有線接続（例えば、ＩＥＥＥ８０２．３イーサネット（登録商標）、またはユニバーサルシリアルバスインターフェース、チップ−リング−シールＲＣＡタイプ接続を使用する）、無線結合（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ−Ｆｉ」、赤外線、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用する）、光結合、誘導結合、任意の他の好適な結合、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。ユーザインターフェースシステム３３５０は、ディスプレイ３３５２、キーボード３３５４、マウス３３５６、オーディオデバイス３３５８、任意の他の好適なユーザインターフェースデバイス、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。ディスプレイ３３５２は、例えば、ブラウン管画面、液晶ディスプレイ画面、発光ダイオードディスプレイ画面、プラズマディスプレイ画面、グラフィック、テキスト、画像、または他の視覚表示をユーザに提供し得る、任意の他の好適なディスプレイ画面、あるいはその画面の任意の組み合わせ等のディスプレイ画面を含み得る。いくつかの実施形態では、ディスプレイ３３５２は、例えば、１つ以上のソフトコマンドをディスプレイ画面上に提示することによって、ユーザとの触知的相互作用を提供し得る、タッチスクリーンを含み得る。ディスプレイ３３５２は、ピストン機関３３４０（例えば、ピストン機関３３４０の特性の時系列）、制御システム３３１０、補助システム３３２０、ユーザインターフェースシステム３３５０に関する任意の好適な情報、任意の他の好適な情報、または任意のそれらの組み合わせを表示し得る。キーボード３３５４は、ＱＷＥＲＴＹキーボード、数字キーパッド、ハードコマンドボタンの任意の他の好適な集合、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。マウス３３５６は、ディスプレイ画面上に表示されるグラフィカルユーザインターフェース上のカーソルまたはアイコンを制御し得る、任意の好適な指示デバイスを含み得る。マウス３３５６は、ハンドヘルドデバイス（例えば、２次元または３次元で移動可能）、タッチパッド、任意の他の好適な指示デバイス、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。オーディオデバイス３３５８は、マイクロホン、スピーカ、ヘッドホン、オーディオ信号を提供および／または受信するための任意の他の好適なデバイス、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み得る。例えば、オーディオデバイス３３５８は、マイクロホンを含み得、処理機器３３１２は、ユーザがマイクロホンに話しかけることによって生じる、ユーザインターフェース３３１５を介して受信された音声コマンドを処理し得る。

いくつかの実施形態では、制御システム３３１０は、１つ以上のユーザ入力を受信することによって、手動制御を提供するように構成され得る。例えば、いくつかの実施形態では、制御システム３３１０は、センサフィードバックに基づいて、自動制御設定を上書きし、ユーザインターフェースシステム３３５０への１つ以上のユーザ入力に基づいて、制御信号を補助システム３３２０に出し得る。さらなる実施例では、ユーザは、１つ以上の制御変数（例えば、温度、圧力、流量、仕事入力／出力、または他の変数）のための設定点値を入力し得、制御システム３３１０は、設定点値に基づいて、制御アルゴリズムを実行し得る。

いくつかの実施形態では、動作特性（すなわち、ピストン機関３３４０または補助システム３３２０の所望の特性値の集合）は、製造業者、ユーザ、または両方によって事前に定義され得る。例えば、特定の動作特性は、処理機器３３１２のメモリ内に記憶され得、１つ以上の制御信号を提供するようにアクセスされ得る。いくつかの実施形態では、動作特性のうちの１つ以上は、ユーザによって変更され得る。配列３３００は、それらの動作特性を維持、調節、または別様に管理するために使用され得る。

図３４は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストン機関の隙間を調節するための例証的ステップの流れ図３４００である。

ステップ３４０２は、センサ３３３０を使用して、隙間インジケータを検出するステップを含み得る。隙間インジケータは、（例えば、冷却剤、加熱流体、シリンダ、ピストン、または他の構成要素、またはその一部の）温度、圧力、力、距離（例えば、隙間）、仕事相互作用（例えば、電磁仕事出力）、材料（例えば、ブローバイまたはその特性）、任意の他の好適な検出可能特性、または任意のそれらの組み合わせであり得る。センサインターフェース３３１６は、センサ３３３０からの隙間インジケータを受信、調整、および／または事前処理し、センサ信号を処理機器３３１２に出力し得る。いくつかの実施形態では、隙間インジケータは、記憶され、ピストン機関の１つ以上の動作条件と相関され得る。例えば、シリンダ温度は、燃料流と相関され、数式または表として記憶され得る。故に、ステップ３４０２は、ピストン機関の１つ以上の動作条件を検出することと、さらなる処理のために使用され得る、記憶されたシリンダ温度値を呼び出すこととを含み得る。

ステップ３４０４は、処理機器３３１２が、少なくとも部分的に、ステップ３４０２の検出された隙間インジケータに基づいて、制御応答を決定することを含み得る。処理機器３３１２は、センサ信号をセンサインターフェース３３１６から受信して、センサ信号に１つ以上の処理機能を行ない得る。処理機能は、センサ信号値を方程式または他の数式に入力すること、ルックアップテーブルまたは他のデータベース内のセンサ信号値を使用すること、任意の他の好適な処理、あるいは任意のそれらの組み合わせを含み得る。処理機器３３１２は、１つ以上の処理機能の出力に基づいて、制御応答を決定し得る。例えば、計算された値は、事前に定義された閾値と比較され、好適な制御応答を決定し得る。さらなる実施例では、１つ以上の計算された値が、制御アルゴリズム（例えば、比例−積分−微分（ＰＩＤ）制御アルゴリズム）に入力され得、１つ以上の制御信号値が、決定され得る。

ステップ３４０６は、処理機器３３１２が、制御インターフェース３３１８を使用して、少なくとも部分的に、ステップ３４０４の決定された制御応答に基づいて、制御信号を補助システム３３２０のうちの１つ以上に提供することを含み得る。制御信号は、電気信号（例えば、有線ケーブルを使用する）、電磁信号（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ−Ｆｉ」またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）受信機／送信機を使用する）、光信号（例えば、光ファイバケーブルを使用する）、誘導信号（例えば、好適な伝導性コイルを使用する）、または他の好適な信号タイプとして提供され得る、アナログ信号、デジタル信号、またはそれらの組み合わせ（例えば、デジタルタイミング信号を伴うアナログ信号）であり得る。

ステップ３４０８は、ステップ３４０６において制御信号を受信した補助システム３３２０のうちの１つ以上が、ピストン機関３３４０の隙間または他の特性を調節することを含み得る。補助システム３３２０のうちの１つ以上は、提供された制御信号に基づいて、圧力、温度、流量、流路、電流、電圧、電力を調節する、任意の他の好適な調節を行なう、または任意のそれらの組み合わせを行ない得る。図３４の点線矢印によって示されるように、ステップ３４０２−３４０８の一部または全部は、繰り返され、閉ループ制御を可能にし得る。いくつかの実施形態では、開ループアプローチが使用され得、その場合、ステップ３４０２は、省略され得（但し、必要ではない）、ステップ３４０４−３４０８は、ループ化せずに、行なわれる。

いくつかの配列では、ピストン機関のシリンダおよび／またはピストンアセンブリあるいはその中に含まれる流体の温度場は、隙間の主要かつ便宜なインジケータであり得、温度場は、故に、隙間を調節するように能動的に調節され得る。例証的実施例では、ステップ３４０２は、例えば、シリンダ温度または（例えば、ピストン機関のシリンダの冷却剤通路に提供される冷却剤の）冷却剤温度等の温度を検出することを含み得る。ステップ３４０４は、温度場を調節し、隙間を維持または別様に管理する方法を決定することを含み得る一方、ステップ３４０６は、対応する制御信号を適切な補助システムに提供することを含み得る。例えば、シリンダ温度は、冷却剤流量を減少させることによって上昇される得、これは、熱膨張を介して、隙間を拡大させ得る。さらなる実施例では、シリンダ温度は、冷却剤流量を増加させることによって低下され得、これは、熱収縮を介して、隙間を縮小させ得る。さらなる実施例では、２セット以上の流体通路内の冷却剤または加熱流体の流量が調節され、シリンダのゾーンの温度場を制御し得る（例えば、図２２参照）。前述の実施例を参照すると、冷却剤または加熱流体流量は、ステップ３４０６の制御信号に基づいて、例えば、流量制御弁、ポンプ回転速度、バイパス流量制御弁、圧力調整器、流量を制御するための任意の他の好適な制御デバイス、または任意のそれらの組み合わせを調節することによって、調節され得る。さらなる例証的実施例では、ステップ３４０２は、例えば、ピストン機関のシリンダ内の熱パイプの温度（例えば、熱パイプまたはその中の熱パイプ流体の温度）等の温度を検出することを含み得る。ステップ３４０４は、温度場を調節し、隙間を維持または別様に管理する方法を決定することを含み得る一方、ステップ３４０６は、対応する制御信号を適切な補助システムに提供することを含み得る。例えば、熱パイプ温度は、熱パイプ内の流体の圧力を増加させることによって（例えば、流体を熱パイプに追加する、または熱パイプの容積を縮小させることによって）上昇され得、これは、隙間を拡大させ得る。さらなる実施例では、熱パイプ温度は、熱パイプ圧力を減少させることによって（例えば、流体を熱パイプから除去することによって、または熱パイプの容積を拡大させることによって）、低下され得、これは、隙間を縮小させ得る。前述の実施例を参照すると、熱パイプ（例えば、流体ポートまたは他の調節可能特徴を有する）内の流体の特性は、ステップ３４０６の制御信号に基づいて、例えば、流量制御弁、圧力調整器、逆止弁、熱パイプ圧力を制御するための任意の他の好適な制御デバイスおよび熱パイプ内に含まれる好適な流体ポート、または任意のそれらの組み合わせを調節することによって、調節され得る。

図３５は、本開示のいくつかの実施形態による、ピストン機関の１つ以上の特性を調節するための例証的ステップの流れ図３５００である。

いくつかの実施形態では、隙間インジケータは、センサ３３３０を使用して検出され得る。センサインターフェース３３１６は、未加工信号をセンサ３３３０から受信し、センサ信号を処理機器３３１２に提供し得る。例えば、ステップ３５０２は、シリンダの一部（例えば、燃焼区画の近傍）と接触して、またはその近傍に位置付けられる、熱電対等の温度センサを使用して、ピストン機関３３４０のシリンダ温度を検出することを含み得る。いくつかの状況では、シリンダ温度の上昇は、隙間に影響を及ぼし得る、不十分な冷却を示し得る。さらなる実施例では、ステップ３５０４は、ピストンアセンブリの一部（例えば、ピストン面の近傍）と接触して、またはその近傍に位置付けられる、熱電対等の温度センサを使用して、ピストン機関３３４０のピストン温度を検出することを含み得る。いくつかの状況では、ピストン温度の上昇は、隙間に影響を及ぼし得る、不十分な冷却を示し得る。さらなる実施例では、ステップ３５０６は、流体と接触して、またはその近傍に位置付けられる、熱電対等の温度センサ（例えば、好適な測定ポートを使用して、流体導管内に挿入される）を使用して、ピストン機関３３４０の流体（例えば、ピストン機関３３４０に供給され、そこから回収され得る、冷却剤、加熱流体、または排気）温度を検出することを含み得る。例えば、いくつかの状況では、冷却剤温度の上昇は、隙間に影響を及ぼし得る、不十分な冷却を示し得る。さらなる実施例では、ステップ３５０７は、冷却剤と接触して、またはその近傍に位置付けられる、圧電変換器等の圧力センサ（例えば、好適な測定ポートを使用して、導管内に挿入される）を使用して、燃焼区画、ガス駆動区画、隙間、冷却剤、加熱流体、ピストン機関３３４０の任意の他の流体、または任意のそれらの組み合わせの圧力を検出することを含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５０８は、構成要素の界面と接触して、またはその近傍に位置付けられる、熱電対等の圧電変換器および／または温度センサ等の力センサを使用して、ピストン機関３３４０の構成可能間の摩擦を検出することを含み得る。いくつかの状況では、摩擦の影響の増加（例えば、摩擦力、または摩擦発生熱）は、不十分な隙間を示し得る。さらなる実施例では、ステップ３５０９は、ピストン機関３３４０の隙間の１つ以上の特性を検出することを含み得る。１つ以上の特性は、隙間の厚さ（例えば、誘導センサ等の近接センサを使用して）、隙間の非対称性（例えば、誘導センサ等の複数の近接センサを使用して）、ブローバイ温度（例えば、温度センサを使用して）、ブローバイ圧力（例えば、圧力センサを使用して）、ブローバイ組成物（例えば、光吸収センサ等のガスセンサを使用して）、および他の好適な特性、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５１０は、電磁センサ（例えば、電圧計、電流計、または電力測定器）、圧力変換器（例えば、図示ＭＥＰ、軸ＭＥＰ、および／または摩擦ＭＥＰ等の平均有効圧力（ＭＥＰ）を計算するために、圧力を検出する）、または他の好適なセンサを使用して、ピストン機関３３４０の仕事相互作用を検出し、隙間の指標を提供することを含み得る。いくつかの状況では、仕事出力の減少または仕事入力要件の増加は、不十分および／または過剰な隙間を示し得る。

ステップ３５１２は、処理機器３３１２が、少なくとも部分的に、ステップ３５０２、３５０４、３５０６、３５０８、および３５１０の検出された隙間インジケータの一部または全部に基づいて、制御応答を決定することを含み得る。処理機器３３１２は、センサ信号をセンサインターフェース３３１６から受信し、センサ信号に１つ以上の処理機能を行ない得る。処理機能は、センサ信号値を方程式または他の数式に入力すること、ルックアップテーブルまたは他のデータベース内のセンサ信号値を使用すること、任意の他の好適な処理、または任意のそれらの組み合わせを含み得る。処理機器３３１２は、１つ以上の処理機能の出力に基づいて、制御応答を決定し得る。例えば、計算された値は、事前に定義された閾値と比較され、好適な制御応答を決定し得る。さらなる実施例では、１つ以上の計算された値が、制御アルゴリズム（例えば、ＰＩＤ制御アルゴリズム）に入力され得、１つ以上の制御信号値が、決定され得る。

ステップ３５１４は、処理機器３３１２が、制御インターフェース３３１８を使用して、少なくとも部分的に、ステップ３５１２の決定された制御応答に基づいて、制御信号を補助システム３３２０のうちの１つ以上に提供することを含み得る。制御信号は、電気信号（例えば、有線ケーブルを使用する）、電磁信号（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１「Ｗｉ−Ｆｉ」またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）受信機／送信機を使用する）、光信号（例えば、光ファイバケーブルを使用する）、誘導信号（例えば、好適な伝導性コイルを使用する）、または他の好適な信号タイプとして提供され得る、アナログ信号、デジタル信号、またはそれらの組み合わせ（例えば、デジタルタイミング信号を伴う、アナログ信号）であり得る。

いくつかの実施形態では、ステップ３５１４の制御信号は、ピストン機関３３４０の隙間または他の特性を調節し得る、補助システム３３２０のうちの１つ以上によって受信され得る。例えば、ステップ３５１６によって示されるように、ステップ３５１４の制御信号は、冷却剤または加熱流体の温度を調節し得る、冷却／加熱システム３３２２によって受信され得る。冷却／加熱システム３３２２は、制御信号に従って、ステップ３５１６において、ピストン機関３３４０に提供される冷却剤または加熱流体温度を調節し得る、サーモスタットまたは他の温度調整デバイスを含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５１６は、１つ以上のスロットル特性を調節し、絞り調節された流体の温度を制御する、冷却／加熱システム３３２２を含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５１８によって示されるように、ステップ３５１４の制御信号は、冷却剤または加熱流体の流量を調節し得る、冷却／加熱システム３３２２によって受信され得る。冷却／加熱システム３３２２は、制御信号に従って、ステップ３５１８において、ピストン機関３３４０に提供される冷却剤または加熱流体の流量を調節し得る、流量調整器（例えば、絞り弁またはオリフィス）を含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５１８は、１つ以上のスロットル特性を調節し、絞り調節された流体の流量を制御する、冷却／加熱システム３３２２を含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５２０によって示されるように、ステップ３５１４の制御信号は、ステップ３５２０において、冷却剤または加熱流体の流路を調節し得る、冷却／加熱システム３３２２によって受信され得る。冷却／加熱システム３３２２は、制御信号に従って、１つ以上の流体通路へおよび／またはそこからピストン機関３３４０に提供される冷却剤または加熱流体の流量を指向および制御し得る、１つ以上の弁、スロットル、または他の流量制御デバイスを含み得る。さらなる実施例では、ステップ３５２２によって示されるように、ステップ３５１４の制御信号は、ステップ３５２２において、熱パイプの１つ以上の特性を調節し得る、圧力制御システム３３２４によって受信され得る。圧力制御システム３３２４は、１つ以上の弁および流体リザーバを含み得、制御信号に従って、ピストン機関３３４０の熱パイプ内の流体の圧力を調節し得る（例えば、流体を熱パイプに供給する、またはそこから除去することによって）。さらなる実施例では、ステップ３５２４によって示されるように、ステップ３５１４の制御信号は、ピストン機関３３４０の変形可能シリンダライナへのライナ流体の圧力および／または流量を調節し得る、圧力制御システム３３２４によって受信され得る。圧力制御システム３３２４は、１つ以上の弁、ポンプ、および流体リザーバを含み得、制御信号に従って、ステップ３５２４において、ライナ流体の圧力および／または流量、故に、ピストン機関３３４０の変形可能シリンダライナの変形を調節し得る（例えば、ライナ通路内の圧力を増加または減少させることによって）。さらなる実施例では、ステップ３５２６によって示される、ステップ３５１４の制御信号は、ピストン機関３３４０の１つ以上の特性を調節し得る、他のシステム３３２８によって受信され得る。他のシステム３３２８は、任意の好適な構成要素を含み、少なくとも部分的に、制御信号に基づいて、ステップ３５２６において、ピストン機関３３４０の１つ以上の特性の調節を達成し得る。例えば、他のシステム３３２８は、電力をピストン機関３３４０内に埋め込まれた１つ以上の電気抵抗加熱器に提供するように構成される、電子機器を含み得、ステップ３５２６は、電気抵抗加熱器に供給される、電圧、電流、または両方を調節することを含み得る。

流れ図３４００−３５００の例証的ステップのいずれも、本開示に従って他のステップと組み合わせられる、省略される、再配列される、または別様に改変され得る。

前述は、単に、本開示の原理の例証であって、種々の修正が、本開示の範囲から逸脱することなく、当業者によって成され得る。前述の説明される実施形態は、限定ではなく、例証の目的のために提示される。本開示はまた、本明細書に明示的に説明されるもの以外の多くの形態をとることができる。故に、本開示は、明示的に開示される方法、システム、および装置に限定されず、以下の請求項の精神内にある、その変形例および修正を含むことが意図されることを強調されたい。

いくつかの実施形態では、同軸のピストンアセンブリとピストン機関のシリンダとの間の隙間は、制御され得る。例えば、隙間の温度、圧力、仕事相互作用、および／または他の好適なインジケータ等の少なくとも１つのインジケータが、１つ以上のセンサを使用して検出され得る。制御応答は、少なくとも部分的に、インジケータに基づいて、処理機器によって決定され得る。処理機器は、制御インターフェースを使用して、少なくとも部分的に、制御応答に基づいて、制御信号をピストン機関の少なくとも１つの補助システムに提供し得る。少なくとも１つの補助システムは、少なくとも部分的に、制御信号に基づいて、隙間を調節し得る。
本発明はさらに、例えば、以下を提供する。
（項目１）
ピストン機関のシリンダのボアの軸に沿って平行移動するように構成されているアセンブリであって、前記アセンブリは、
前記シリンダの区画に接触するように構成されているピストン面であって、前記区画は、流体を含むことが可能である、ピストン面と、
前記ピストン面と直接または間接的に熱接触している少なくとも１つの熱パイプと
を備えている、アセンブリ。
（項目２）
前記少なくとも１つの熱パイプの第１の部分と前記ピストン面とは、互の間で熱を伝達するように構成され、前記少なくとも１つの熱パイプの第２の部分と熱容器とは、互の間で熱を伝達するように構成されている、項目１に記載のアセンブリ。
（項目３）
前記熱容器は、軸受要素、隙間、前記シリンダのボアの表面、およびピストンロッドのうちの少なくとも１つを備えている、項目２に記載のアセンブリ。
（項目４）
前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体をさらに含む、項目１に記載のアセンブリ。
（項目５）
前記流体は、前記ピストン機関の動作中に液相／気相転移を受けることが可能な流体を含む、項目４に記載のアセンブリ。
（項目６）
前記流体は、水、エタノール、アンモニア、ナトリウム、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目４に記載のアセンブリ。
（項目７）
前記少なくとも１つの熱パイプは、前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体の一定体積を維持するために密閉されることが可能である、項目４に記載のアセンブリ。
（項目８）
前記少なくとも１つの熱パイプに結合された１つ以上の流体ポートをさらに備え、前記流体ポートは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱パイプに供給されること、またはそこから除去されることを可能にする、項目１に記載のアセンブリ。
（項目９）
前記少なくとも１つの熱パイプは、銅、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル合金、および青銅から成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、項目１に記載のアセンブリ。
（項目１０）
ピストンフレームをさらに備え、前記ピストン面は、前記ピストンフレームに堅く接続され、前記少なくとも１つの熱パイプは、前記ピストンフレームに堅く接続されている、項目１に記載のアセンブリ。
（項目１１）
前記区画は、燃焼区画およびガス駆動区画のうちの少なくとも１つを備えている、項目１に記載のアセンブリ。
（項目１２）
前記アセンブリと前記シリンダとの間に形成されている隙間に軸受流体の流動を提供するように構成されている少なくとも１つの軸受要素をさらに備えている、項目１に記載のアセンブリ。
（項目１３）
前記軸受要素は、前記アセンブリに取り付けられ、前記アセンブリは、前記軸受流体を流体源から受け取り、前記軸受流体を前記軸受要素に提供するように構成されている送給通路をさらに備えている、項目１２に記載のアセンブリ。
（項目１４）
前記区画内に含まれる流体は、ガスを備え、前記区画からのブローバイガスが、前記アセンブリと前記シリンダとの間の隙間を通り前記区画から軸方向に離れて流動し、前記ピストンは、前記ブローバイガスの流動を使用して自己調心を提供する特徴または構成要素を備えている、項目１に記載のアセンブリ。
（項目１５）
前記アセンブリは、無給油動作のために構成されている、項目１に記載のアセンブリ。
（項目１６）
ピストン機関のシリンダであって、前記シリンダは、
軸を有するボアであって、前記ボアは、前記軸に沿って移動するピストンを含むように構成されている、ボアと、
前記ボアと直接または間接的に熱接触している少なくとも１つの熱パイプと
を備えている、シリンダ。
（項目１７）
前記少なくとも１つの熱パイプの第１の部分と前記ボアとは、互の間で熱を伝達するように構成され、前記少なくとも１つの熱パイプの第２の部分と熱容器とは、互の間で熱を伝達するように構成されている、項目１６に記載のシリンダ。
（項目１８）
１つ以上の冷却剤通路をさらに備え、前記熱容器は、前記１つ以上の冷却剤通路内に冷却剤を含む、項目１７に記載のシリンダ。
（項目１９）
前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体をさらに含む、項目１６に記載のシリンダ。
（項目２０）
前記流体は、前記ピストン機関の動作中に液相／気相転移を受けることが可能な流体を含む、項目１９に記載のシリンダ。
（項目２１）
前記流体は、水、エタノール、アンモニア、ナトリウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、項目１９に記載のシリンダ。
（項目２２）
前記少なくとも１つの熱パイプは、前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体の一定体積を維持するために密閉されることが可能である、項目１９に記載のシリンダ。
（項目２３）
前記少なくとも１つの熱パイプに結合された１つ以上の流体ポートをさらに備え、前記流体ポートは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱パイプに供給されること、またはそこから除去されることを可能にする、項目１６に記載のシリンダ。
（項目２４）
前記少なくとも１つの熱パイプは、銅、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル合金、および青銅から成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、項目１６に記載のシリンダ。
（項目２５）
前記少なくとも１つの熱パイプは、前記ボア直径を上回る直径で前記ボアの中心軸を中心として環状に配列されている、項目１６に記載のシリンダ。
（項目２６）
前記ピストンと前記シリンダとの間に形成されている隙間に軸受流体の流動を提供するように構成されている少なくとも１つの軸受要素をさらに備えている、項目１６に記載のシリンダ。
（項目２７）
前記軸受要素は、前記シリンダに取り付けられ、前記シリンダは、前記軸受流体を流体源から受け取り、前記軸受流体を前記軸受要素に提供するように構成されている送給通路をさらに備えている、項目２６に記載のシリンダ。
（項目２８）
前記軸受要素は、前記ピストンに取り付けられ、前記ピストンは、前記軸受流体を流体源から受け取り、前記軸受流体を前記軸受要素に提供するように構成されている送給通路をさらに備えている、項目２６に記載のシリンダ。
（項目２９）
ガスを含む流体を含むことが可能な区画をさらに備え、前記区画からのブローバイガスが、前記ピストンと前記シリンダとの間の隙間を通り前記区画から軸方向に離れて流動し、前記ピストンは、前記ブローバイガスの流動を使用して自己調心を提供する特徴または構成要素を備えている、項目１６に記載のシリンダ。
（項目３０）
前記シリンダは、無給油動作のために構成されている、項目１６に記載のシリンダ。

Claims (30)

1. ピストン機関のシリンダのボアの軸に沿って平行移動するように構成されているアセンブリであって、前記アセンブリは、
   前記シリンダの区画に接触するように構成されているピストン面であって、前記区画は、流体を含むことが可能である、ピストン面と、
   前記ピストン面と直接または間接的に熱接触している少なくとも１つの熱パイプと
   を備えている、アセンブリ。
2. 前記少なくとも１つの熱パイプの第１の部分と前記ピストン面とは、互の間で熱を伝達するように構成され、前記少なくとも１つの熱パイプの第２の部分と熱容器とは、互の間で熱を伝達するように構成されている、請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記熱容器は、軸受要素、隙間、前記シリンダのボアの表面、およびピストンロッドのうちの少なくとも１つを備えている、請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体をさらに含む、請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記流体は、前記ピストン機関の動作中に液相／気相転移を受けることが可能な流体を含む、請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記流体は、水、エタノール、アンモニア、ナトリウム、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項４に記載のアセンブリ。
7. 前記少なくとも１つの熱パイプは、前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体の一定体積を維持するために密閉されることが可能である、請求項４に記載のアセンブリ。
8. 前記少なくとも１つの熱パイプに結合された１つ以上の流体ポートをさらに備え、前記流体ポートは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱パイプに供給されること、またはそこから除去されることを可能にする、請求項１に記載のアセンブリ。
9. 前記少なくとも１つの熱パイプは、銅、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル合金、および青銅から成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
10. ピストンフレームをさらに備え、前記ピストン面は、前記ピストンフレームに堅く接続され、前記少なくとも１つの熱パイプは、前記ピストンフレームに堅く接続されている、請求項１に記載のアセンブリ。
11. 前記区画は、燃焼区画およびガス駆動区画のうちの少なくとも１つを備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
12. 前記アセンブリと前記シリンダとの間に形成されている隙間に軸受流体の流動を提供するように構成されている少なくとも１つの軸受要素をさらに備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
13. 前記軸受要素は、前記アセンブリに取り付けられ、前記アセンブリは、前記軸受流体を流体源から受け取り、前記軸受流体を前記軸受要素に提供するように構成されている送給通路をさらに備えている、請求項１２に記載のアセンブリ。
14. 前記区画内に含まれる流体は、ガスを備え、前記区画からのブローバイガスが、前記アセンブリと前記シリンダとの間の隙間を通り前記区画から軸方向に離れて流動し、前記ピストンは、前記ブローバイガスの流動を使用して自己調心を提供する特徴または構成要素を備えている、請求項１に記載のアセンブリ。
15. 前記アセンブリは、無給油動作のために構成されている、請求項１に記載のアセンブリ。
16. ピストン機関のシリンダであって、前記シリンダは、
    軸を有するボアであって、前記ボアは、前記軸に沿って移動するピストンを含むように構成されている、ボアと、
    前記ボアと直接または間接的に熱接触している少なくとも１つの熱パイプと
    を備えている、シリンダ。
17. 前記少なくとも１つの熱パイプの第１の部分と前記ボアとは、互の間で熱を伝達するように構成され、前記少なくとも１つの熱パイプの第２の部分と熱容器とは、互の間で熱を伝達するように構成されている、請求項１６に記載のシリンダ。
18. １つ以上の冷却剤通路をさらに備え、前記熱容器は、前記１つ以上の冷却剤通路内に冷却剤を含む、請求項１７に記載のシリンダ。
19. 前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体をさらに含む、請求項１６に記載のシリンダ。
20. 前記流体は、前記ピストン機関の動作中に液相／気相転移を受けることが可能な流体を含む、請求項１９に記載のシリンダ。
21. 前記流体は、水、エタノール、アンモニア、ナトリウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１９に記載のシリンダ。
22. 前記少なくとも１つの熱パイプは、前記少なくとも１つの熱パイプ内に含まれる流体の一定体積を維持するために密閉されることが可能である、請求項１９に記載のシリンダ。
23. 前記少なくとも１つの熱パイプに結合された１つ以上の流体ポートをさらに備え、前記流体ポートは、前記流体が、前記少なくとも１つの熱パイプに供給されること、またはそこから除去されることを可能にする、請求項１６に記載のシリンダ。
24. 前記少なくとも１つの熱パイプは、銅、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス鋼、ニッケル合金、および青銅から成る群から選択される少なくとも１つの材料を含む、請求項１６に記載のシリンダ。
25. 前記少なくとも１つの熱パイプは、前記ボア直径を上回る直径で前記ボアの中心軸を中心として環状に配列されている、請求項１６に記載のシリンダ。
26. 前記ピストンと前記シリンダとの間に形成されている隙間に軸受流体の流動を提供するように構成されている少なくとも１つの軸受要素をさらに備えている、請求項１６に記載のシリンダ。
27. 前記軸受要素は、前記シリンダに取り付けられ、前記シリンダは、前記軸受流体を流体源から受け取り、前記軸受流体を前記軸受要素に提供するように構成されている送給通路をさらに備えている、請求項２６に記載のシリンダ。
28. 前記軸受要素は、前記ピストンに取り付けられ、前記ピストンは、前記軸受流体を流体源から受け取り、前記軸受流体を前記軸受要素に提供するように構成されている送給通路をさらに備えている、請求項２６に記載のシリンダ。
29. ガスを含む流体を含むことが可能な区画をさらに備え、前記区画からのブローバイガスが、前記ピストンと前記シリンダとの間の隙間を通り前記区画から軸方向に離れて流動し、前記ピストンは、前記ブローバイガスの流動を使用して自己調心を提供する特徴または構成要素を備えている、請求項１６に記載のシリンダ。
30. 前記シリンダは、無給油動作のために構成されている、請求項１６に記載のシリンダ。

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