JP6813943B2 - Linear actuator for continuously variable stroke type cycle engine - Google Patents

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Description

本明細書において開示する実施形態は、内燃エンジンに関し、特にピストン内燃エンジンに関する。特に、本明細書において開示する実施形態は、可変行程型サイクル式内燃エンジン用のアクチュエータ及び組立体に関する。 The embodiments disclosed herein relate to internal combustion engines, especially piston internal combustion engines. In particular, the embodiments disclosed herein relate to actuators and assemblies for variable stroke cycle internal combustion engines.

内燃エンジンは、燃料の燃焼が作業流体流れ回路の一体部分である燃焼チャンバ(室)内の酸化剤により起こるエンジンである。内燃エンジンでは、燃焼により生じる高温高圧ガスの膨張は、エンジンの或るコンポーネント、典型的にはピストンに直接的な力を及ぼす。この力は、このコンポーネントを或る距離にわたって動かし、化学エネルギーを有用な機械エネルギーに変換する。 An internal combustion engine is an engine in which fuel is burned by an oxidant in a combustion chamber, which is an integral part of a working fluid flow circuit. In an internal combustion engine, the expansion of the hot and high pressure gas produced by combustion exerts a direct force on certain components of the engine, typically the pistons. This force moves this component over a distance, converting chemical energy into useful mechanical energy.

一観点では、本明細書において開示する実施形態は、可変行程型往復動内燃エンジンであって、内燃エンジンは、エンジンシャフト及び軸線を備えたシリンダチャンバ内で往復動するよう構成されたピストンを有し、各ピストンは、第1のピストン部分を有し、第1のピストン部分は、内燃エンジンの互いに異なる熱的機能のためのピストン行程を定めるよう第2のピストン部分と一致して又は第2のピストン部分とは別個に動き、内燃エンジンは、複写点のところで第1のピストン部分に回動可能に結合された組立体と、この組立体に結合されたアクチュエータとを有し、アクチュエータは、組立体の動作を制御してシリンダチャンバ軸線に沿う複写点の実質的に直線運動を定めるよう作動可能であることを特徴とする内燃エンジンに関する。 In one aspect, an embodiment disclosed herein is a variable stroke reciprocating internal combustion engine, the internal combustion engine having a piston configured to reciprocate in a cylinder chamber comprising an engine shaft and an axis. Each piston has a first piston portion, the first piston portion being aligned with or a second piston portion to define a piston stroke for different thermal functions of the internal combustion engine. The internal piston engine has an assembly rotatably coupled to the first piston portion at the copying point and an actuator coupled to this assembly, which operates separately from the piston portion of the. The present invention relates to an internal combustion engine characterized in that it can be operated so as to control the operation of an assembly to determine a substantially linear motion of a copying point along a cylinder chamber axis.

他の観点では、他の明細書において開示する実施形態は、可変行程型往復動内燃エンジンを作動させる方法であって、内燃エンジンは、エンジンシャフト及び軸線を備えたシリンダチャンバ内で往復動するよう構成されたピストンを有し、各ピストンは、第1のピストン部分を有し、第1のピストン部分は、内燃エンジンの互いに異なる熱的機能のためのピストン行程を定めるよう第2のピストン部分と一致して又は第2のピストン部分とは別個に動くよう作動可能であり、この方法は、複写点のところで第1のピストン部分に回動可能に結合された組立体及び組立体に結合されたアクチュエータを用意するステップと、アクチュエータを作動させて組立体の動きを制御し、それによりシリンダチャンバ軸線に沿う複写点の実質的に直線運動を定めるステップとを含むことを特徴とする方法に関する。 In another aspect, an embodiment disclosed elsewhere is a method of operating a variable stroke reciprocating internal combustion engine such that the internal combustion engine reciprocates in a cylinder chamber provided with an engine shaft and an axis. It has a configured piston, each piston having a first piston portion, the first piston portion with a second piston portion to define piston strokes for different thermal functions of the internal combustion engine. It can be actuated to move in unison or separately from the second piston portion, and this method is coupled to the assembly and assembly rotatably coupled to the first piston portion at the copying point. The present invention relates to a method comprising a step of preparing an actuator and a step of operating the actuator to control the movement of the assembly, thereby defining a substantially linear movement of a copying point along the cylinder chamber axis.

本発明は、添付の図面に示されている。 The present invention is shown in the accompanying drawings.

ピストン‐トレーン案内組立体の実施形態の略図である。It is a schematic diagram of an embodiment of a piston-train guide assembly. 図1のピストン‐トレーン案内組立体を有するエンジンの実施形態のクランクシャフトの回転軸線に垂直な断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis of the crankshaft of the embodiment of the engine having the piston-train guide assembly of FIG. 湾曲案内直線アクチュエータ機構体の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the embodiment of the curved guide linear actuator mechanism body. パンタグラフ型案内直線アクチュエータ機構体の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the embodiment of the pantograph type guide linear actuator mechanism body. パンタグラフ型案内直線アクチュエータ機構体の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the embodiment of the pantograph type guide linear actuator mechanism body.

本明細書において言及する1つ又は2つ以上の実施形態の観点、特徴及び利点について図面を参照して詳細に説明するが、図中、同一の参照符号は、同一の要素を示している。本明細書において開示する実施形態は、別個に又は単一装置内に組み込まれる場合のある差動行程又は可変行程型内燃エンジンのピストン‐トレーン内に組み込まれる組立体及び案内又は案内組立体を提供する。或る特定の実施形態では、組立体をロボットアーム組立体と称する場合がある。他の実施形態では、組立体をアクチュエータ組立体と称する場合がある。ロボット組立体は、アーム状レバー装置がシリンダ軸線に沿う実質的に直線長さ方向運動でピストン部分(例えば、第1の又は内側ピストン部分)のピストンステムを動かすようシリンダ軸線に向かって伸長された状態で、エンジンブロック又は一端部のところの他の場所に取り付けられるのが良い。 The viewpoints, features and advantages of one or more embodiments referred to herein will be described in detail with reference to the drawings, where the same reference numerals indicate the same elements. The embodiments disclosed herein provide an assembly and a guide or guide assembly that is incorporated within the piston-train of a differential or variable stroke internal combustion engine that may be incorporated separately or within a single device. To do. In certain embodiments, the assembly may be referred to as a robot arm assembly. In other embodiments, the assembly may be referred to as an actuator assembly. The robot assembly was extended towards the cylinder axis so that the arm-shaped lever device moved the piston stem of the piston portion (eg, the first or inner piston portion) in a substantially linear longitudinal motion along the cylinder axis. In the state, it is better to attach it to the engine block or somewhere else at one end.

押退け量及び周期の面での4つのエンジン行程の組み合わせが燃料効率、出力及びエミッションについてエンジン作動中リアルタイムで連続的に最適化される場合が有利であると言える。かかる目的のため、エンジンの電子式制御ユニットによって制御され、シリンダ軸線中に伸長してピストンステムに直接作用するロボットアームを備えたロボット最適化装置を利用するのが良い。ロボットアーム装置は、第1のピストン部分を作動させるようピストンステムに結合されるのが良い。ロボット装置は、シリンダチャンバから遠ざかり且つピストンキットの可動部品から遠ざかって配置されるのが良い。ロボットアーム装置は、多次元方向運動を行ってシリンダ軸線に沿うピストンステム及び第1のピストン部分の直線長さ方向運動を維持するよう構成されているのが良い。或る特定の実施形態では、ピストンレバーに作用する直線ロボット装置又は直線アクチュエータ装置がシリンダ軸線に沿うピストンステム及び第1のピストン部分の直線長さ方向運動を維持するために設けられる。 It can be said that it is advantageous that the combination of the four engine strokes in terms of retreat amount and period is continuously optimized in real time during engine operation for fuel efficiency, output and emission. For this purpose, it is preferable to utilize a robot optimization device equipped with a robot arm controlled by an electronic control unit of the engine and extending in the cylinder axis and acting directly on the piston stem. The robot arm device is preferably coupled to the piston stem to actuate the first piston portion. The robotic apparatus should be located away from the cylinder chamber and away from the moving parts of the piston kit. The robot arm device is preferably configured to perform multidimensional directional movement to maintain linear length directional movement of the piston stem and the first piston portion along the cylinder axis. In certain embodiments, a linear robot device or linear actuator device acting on the piston lever is provided to maintain linear longitudinal motion of the piston stem and first piston portion along the cylinder axis.

図1を参照すると、本発明の1つ又は2つ以上の実施形態としてのピストン‐トレーン案内組立体の略図が示されている。ピストン‐トレーン案内装置(又は組立体)100は、図2に示された差動行程型内燃エンジン内のピストン‐トレーン内に組み込まれるのが良い。本明細書で用いられる「ピストン‐トレーン」という用語は、ピストン、ピストンレバー‐リンク‐バー及び一組立体として互いに結合されると共にエンジン内で作動可能なピストンレバー‐リンク‐バー案内組立体を含む場合がある。本明細書では、案内組立体を制御・案内装置又は制御・リンケージ組立体とも称する場合がある。 With reference to FIG. 1, a schematic representation of a piston-train guide assembly as one or more embodiments of the present invention is shown. The piston-train guide (or assembly) 100 is preferably incorporated within the piston-train within the differential stroke internal combustion engine shown in FIG. As used herein, the term "piston-train" includes a piston, a piston lever-link-bar and a piston lever-link-bar guide assembly that is coupled to each other as an assembly and can operate within the engine. In some cases. In the present specification, the guide assembly may also be referred to as a control / guide device or a control / linkage assembly.

差動行程型内燃エンジンは、代表的には、1つ又は2つ以上のシリンダボア212を備えたエンジンブロック210及び1つ又は2つ以上のシリンダボア212の各々内に設けられた内側の又は第1のピストン部分220を有する。内側ピストン部分220は、対応のシリンダボア壁213と摺動接触(又は当接)係合状態にあるのが良い。ピストンステム230が第1の端部232のところで内側ピストン部分220に結合され、第2の端部234のところでピストンレバー‐リンク‐バー110にヒンジ式に(回動可能に)結合されている。ヒンジ式結合(回動接合部)は、以下に詳細に説明する「複写(copy)」点102を定めることができる。 A differential stroke internal combustion engine typically includes an inner or first engine block 210 with one or more cylinder bores 212 and an inner or first one provided within each of the one or more cylinder bores 212. Has a piston portion 220 of. The inner piston portion 220 is preferably in sliding contact (or contact) engagement with the corresponding cylinder bore wall 213. The piston stem 230 is hinged (rotatably) to the piston lever-link-bar 110 at the first end 232 and to the inner piston portion 220 at the second end 234. The hinged coupling (rotary junction) can define a "copy" point 102, which will be described in detail below.

案内装置100は、ピストンレバー‐リンク‐バー110の一部分111、フルクラム(支点)‐リンクバー112、フォース‐バー114及びロッカー‐リンクバー118を含むリンケージ組立体(例えば、四節回転機構)を構成すると共に有する。四節回転機構を構成すると共にその配設場所を定める際、案内装置100は、フルクラム‐リンクバー112の第1の端部と、ロッカー‐リンクバー118の第1の端部の第1のヒンジ接合部120のところでエンジンブロック210にヒンジ式に結合されるのが良い。ヒンジ式結合(回動接合部)は、以下に詳細に説明する「固着(anchor)」(又は、取り付け)点104を定める。四節回転機構は、フルクラム‐リンクバー112の第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー110の部分111の第1の端部との第2のヒンジ接合部122、ロッカー‐リンクバー118の第2の端部とフォース‐リンクバー114の第1の端部との第3のヒンジ接合部124及びフォース‐リンクバー114の第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー110の部分111の第2の端部との第4のヒンジ接合部126を更に含む。 The guide device 100 constitutes a linkage assembly (eg, a four-bar rotation mechanism) including a portion 111 of a piston lever-link-bar 110, a fulcrum (fulcrum) -link bar 112, a force-bar 114 and a rocker-link bar 118. And have. In constructing the four-bar rotation mechanism and determining the location of the mechanism, the guide device 100 is a first hinge of the first end of the fulcrum-link bar 112 and the first end of the rocker-link bar 118. It is preferably hinged to the engine block 210 at the joint 120. The hinged coupling (rotating junction) defines an "anchor" (or attachment) point 104, described in detail below. The four-bar rotation mechanism is a second hinge joint 122 between the second end of the full crumb-link bar 112 and the first end of the piston lever-link-bar 110 portion 111, the rocker-link bar 118. A third hinge joint 124 between the second end and the first end of the force-link bar 114 and a second end of the force-link bar 114 and a portion 111 of the piston lever-link-bar 110. It further includes a fourth hinge junction 126 with a second end.

案内要素又は案内ローラ130が「原(origin)」点(又は軸線)106のところでフォース‐リンクバー114に結合されている(例えば、回転可能又は回動可能に)。「原」点106は、フォース‐リンクバー114と、「複写」点102と「固着」点104との間に定められた想像上の線(線108で示されている)との交点のところに位置している。案内ローラ130は、案内装置240と摺動又は転動接触関係にあるのが良い。或る特定の実施形態では、案内装置240は、エンジンブロック210内に且つこれによって構成された構造体として一体に形成されるのが良い。例えば、案内装置は、エンジン内のチャネル、溝又は他の構造体として形成されるのが良い。他の実施形態では、案内装置240は、エンジンブロック210にしっかりと取り付けられ又は締結されるのが良い。図1のように、或る特定の実施形態では、案内装置240は、直線的又は実質的に直線的であるのが良い。案内ローラ130は、案内ローラ130と「原」点106がシリンダ212がシリンダ軸線250に平行な案内装置240の案内軸線150に沿って動くよう案内装置240内で動く。或る特定の実施形態では、案内要素は、複写点を中央に付勢すると共にこの複写点を実質的にシリンダチャンバ軸線に沿って制御するようリンケージ組立体に結合された任意形式のばね要素(図示せず)から成るのが良い。 A guide element or guide roller 130 is coupled (eg, rotatable or rotatable) to a force-link bar 114 at an "origin" point (or axis) 106. The "original" point 106 is the intersection of the force-link bar 114 with an imaginary line (indicated by line 108) defined between the "copying" point 102 and the "sticking" point 104. Is located in. The guide roller 130 is preferably in a sliding or rolling contact relationship with the guide device 240. In certain embodiments, the guide device 240 may be integrally formed within the engine block 210 and as a structure constructed thereby. For example, the guide device may be formed as a channel, groove or other structure in the engine. In other embodiments, the guide device 240 may be securely attached or fastened to the engine block 210. As shown in FIG. 1, in certain embodiments, the guide device 240 may be linear or substantially linear. The guide roller 130 moves in the guide device 240 so that the guide roller 130 and the "origin" point 106 move along the guide axis 150 of the guide device 240 in which the cylinder 212 is parallel to the cylinder axis 250. In certain embodiments, the guide element is an arbitrary form of spring element coupled to the linkage assembly to urge the copy point to the center and control this copy point substantially along the cylinder chamber axis. (Not shown) should consist of.

案内装置100の四節回転機構は、パンタグラフ組立体又は装置を形成するよう構成されているのが良い。当業者であれば理解されるように、パンタグラフ組立体は、平行四辺形を利用した仕方で互いに連結された機械的リンケージで形成でき、その結果、組立体の1つの箇所(例えば、「原」点106)の運動により組立体の第2の箇所(例えば、「複写」点102)の対応の運動(場合によっては、スケール変更された運動)が生じるようになっている。 The four-node rotation mechanism of the guide device 100 is preferably configured to form a pantograph assembly or device. As will be appreciated by those skilled in the art, pantograph assemblies can be formed with mechanical linkages connected to each other in a parallelogram manner, resulting in one location in the assembly (eg, the "origin"). The motion at point 106) causes a corresponding motion (possibly scaled motion) at a second location in the assembly (eg, "copying" point 102).

或る特定の実施形態では、「複写」点102のスケール変更運動は、案内軸線150に沿う「原」点106の運動によってシリンダ軸線250に沿って拘束される。制御された仕方で運動を効果的に変換する四節回転機構のこのパンタグラフ組立体は、「複写」点102のための運動案内として用いられる。したがって、或る特定の実施形態では、四節回転機構は、ピストンレバー‐リンク‐バー110を案内してこれがシリンダ軸線250に沿う長さ方向の直線運動をなしてピストンステム230との回動接合部(即ち、「複写」点102)のところで動くようにするパンタグラフ装置を構成する。換言すると、「原」点106が直線案内240の案内軸線150に沿って移動しているとき、「複写」点102は、シリンダ212のシリンダ軸線250に沿う長さ方向直線運動をなして移動する。 In certain embodiments, the scaling motion of the "copy" point 102 is constrained along the cylinder axis 250 by the motion of the "origin" point 106 along the guide axis 150. This pantograph assembly of a four-node rotation mechanism that effectively transforms motion in a controlled manner is used as a motion guide for "copy" point 102. Thus, in certain embodiments, the four-bar rotation mechanism guides the piston lever-link-bar 110 in a linear motion along the cylinder axis 250 in the longitudinal direction to rotate and join with the piston stem 230. A pantograph device is configured to move at a section (ie, "copy" point 102). In other words, when the "origin" point 106 is moving along the guide axis 150 of the linear guide 240, the "copy" point 102 moves in a linear motion along the cylinder axis 250 of the cylinder 212. ..

理解されるように、他の案内要素又は装置は又、「複写」点102の直線運動と機能的関係をなす場所で案内装置100の四節回転機構に組み込まれても良い。一例として、案内要素又は案内ローラは、フォース‐リンクバー114との接合部126のところでピストンレバー‐リンク‐バー110上に配置されるのが良い。この実施例では、湾曲又は非直線状案内チャネルは、ピストンレバー‐リンク‐バー110の側方運動を案内することができ、その結果、ピストンレバー‐リンク‐バー110が内側ピストン部分220を作動させてこれを行程運動させるよう揺動しているときに、ピストンレバー‐リンク‐バー110とピストンステム230との回動接合部102がシリンダ軸線250と整列した直線長さ方向運動を行うようになっている。 As will be appreciated, other guide elements or devices may also be incorporated into the quadrant rotation mechanism of the guide device 100 at locations that have a functional relationship with the linear motion of the "copy" point 102. As an example, the guide element or guide roller may be placed on the piston lever-link-bar 110 at the junction 126 with the force-link bar 114. In this embodiment, the curved or non-linear guide channel can guide the lateral movement of the piston lever-link-bar 110 so that the piston lever-link-bar 110 activates the inner piston portion 220. The rotary joint 102 between the piston lever-link-bar 110 and the piston stem 230 makes a linear longitudinal movement aligned with the cylinder axis 250 when the piston lever-link-bar 110 and the piston stem 230 are oscillating to make a stroke movement. ing.

或る特定の実施形態では、リンケージ組立体上の特定の場所と「複写」点102との間には機能的な関係が存在する。例えば、この機能的な関係は、リンケージ組立体上の特定の箇所を動かし、その結果、それに従って「複写」点102を動かすという関係を含むのが良い。さらに又、機能的関係は、リンケージ組立体上の特定の場所を直線状態か非直線状態かのいずれかで動かし、その結果、「複写」点102を直線状態で動かす関係を含むことが可能である。或る特定の実施形態では、リンケージ組立体上の特定の場所は、「原」点106を含むのが良い。したがって、案内要素又は案内ローラ130は、当業者には理解されるように「複写」点102に直線運動を提供するよう或る特定の場所で四節回転機構に組み込み可能である。 In certain embodiments, there is a functional relationship between a particular location on the linkage assembly and the "copy" point 102. For example, this functional relationship may include moving a particular location on the linkage assembly and, as a result, moving the "copy" point 102 accordingly. Furthermore, functional relationships can include relationships that move a particular location on the linkage assembly in either a linear or non-linear state, thus moving the "copy" point 102 in a linear state. is there. In certain embodiments, the particular location on the linkage assembly may include the "origin" point 106. Thus, the guide element or guide roller 130 can be incorporated into the quadruped rotation mechanism at a particular location to provide linear motion to the "copying" point 102, as will be appreciated by those skilled in the art.

或る特定の実施形態では、ピストン‐トレーン上の任意の場所に設けられ又は取り付けられたばね装置(図示せず)が設けられるのが良い。例えば、ヒンジ接合部122(フルクラム‐リンクバー112の第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー110の部分111の第1の端部とのヒンジ接合部)に垂直であるのが良いばね装置は、ピストンレバー‐リンク‐バー110の側方運動を拘束し又は案内することができる。側方運動は、シリンダ軸線250と実質的に整列していない運動として定義される。ばねは、当業者であれば理解されるように任意形式のばね装置であって良い。さらに、ばねは、一端がエンジンブロックに固定され、他端がピストン‐トレーンに固定されるのが良い。変形例として、ばねは、エンジンブロックにのみ固定されても良い。ばねは、ピストンステム230がシリンダ軸線250と実質的に整列した公差限度内に留まるようフルクラム‐リンクバー112の側方運動を拘束し又は減少させるよう付勢されるのが良い。 In certain embodiments, it is preferable to have a spring device (not shown) installed or mounted anywhere on the piston-train. For example, a spring device that should be perpendicular to the hinge joint 122 (the hinge joint between the second end of the fulcrum-link bar 112 and the first end of the portion 111 of the piston lever-link-bar 110). Can constrain or guide the lateral movement of the piston lever-link-bar 110. Lateral motion is defined as motion that is not substantially aligned with the cylinder axis 250. The spring may be any type of spring device as will be appreciated by those skilled in the art. Further, the spring may have one end fixed to the engine block and the other end fixed to the piston-train. As a modification, the spring may be fixed only to the engine block. The spring may be urged to constrain or reduce the lateral movement of the fulcrum-link bar 112 so that the piston stem 230 remains within a tolerance limit substantially aligned with the cylinder axis 250.

図2を参照すると、本発明の1つ又は2つ以上の実施形態に従って制御・案内装置100が組み込まれた差動行程型エンジンについてクランクシャフトの回転軸線に垂直に見た断面図が示されている。差動行程型ピストンは、図2に示されているエンジンの向きで見て上に位置する固定シリンダヘッド16と下に位置する回転クランクシャフト18との間の固定シリンダ212内で動く。シリンダ212への給気(チャージ)を行うこと及びシリンダ212の排気を行うことは、それぞれ、吸気弁17a及び排気弁17bによって制御される。燃焼がシリンダヘッド16内の点火プラグ20(ディーゼル用途では用いられない)によって開始される。エンジン210は、エンジン一回転当たり一回の全燃焼サイクルを終えるよう作動可能である。 Referring to FIG. 2, a cross-sectional view of a differential stroke engine incorporating the control / guidance device 100 according to one or more embodiments of the present invention is shown as viewed perpendicular to the rotation axis of the crankshaft. There is. The differential stroke piston moves within the fixed cylinder 212 between the fixed cylinder head 16 located above and the rotating crankshaft 18 located below when viewed in the orientation of the engine shown in FIG. The supply of air to the cylinder 212 and the exhaust of the cylinder 212 are controlled by the intake valve 17a and the exhaust valve 17b, respectively. Combustion is initiated by the spark plug 20 in the cylinder head 16 (not used in diesel applications). The engine 210 can be operated to complete one full combustion cycle per engine revolution.

差動行程型ピストンは、燃焼チャンバ(燃焼室)を閉鎖すると共に封止する内側ピストン部分220及び連接棒22によってクランクシャフト18に連結されると共にそのサイクルの幾つかの部分の間、内側ピストン部分220のためのキャリアとしての役目を果たす外側ピストン部分231を有する。本明細書において開示する実施形態では、内側ピストン部分220は、一サイクル当たり4つの行程で動作し、外側ピストン部分231は一サイクル当たり2つの行程で動作する。サイクルの排気部分及び吸気部分の間、内側ピストン部分220と外側ピストン部分231は、互いに離隔する。離隔中、内側ピストン部分220が図1に記載された制御・案内装置100によって作動されると共に駆動される。図示のように、或る特定の実施形態では、案内装置100は、シリンダ及びシリンダボア212の外部に配置されると共にピストン部分及びエンジンシャフトの運動から離れて位置決めされるのが良い。他方、外側ピストン部分231は、クランクアーム24及び連接棒22の制御下で動き続ける。 The differential stroke piston is connected to the crankshaft 18 by an inner piston portion 220 and connecting rod 22 that closes and seals the combustion chamber (combustion chamber) and during some portion of the cycle the inner piston portion. It has an outer piston portion 231 that serves as a carrier for the 220. In the embodiments disclosed herein, the inner piston portion 220 operates in four strokes per cycle and the outer piston portion 231 operates in two strokes per cycle. The inner piston portion 220 and the outer piston portion 231 are separated from each other between the exhaust portion and the intake portion of the cycle. During the separation, the inner piston portion 220 is actuated and driven by the control / guidance device 100 described in FIG. As shown, in certain embodiments, the guide device 100 is preferably located outside the cylinder and cylinder bore 212 and positioned away from the movement of the piston portion and engine shaft. On the other hand, the outer piston portion 231 continues to move under the control of the crank arm 24 and the connecting rod 22.

或る特定の実施形態では、エンジンシャフト(例えば、クランクシャフト)とは独立して作動可能なアクチュエータ(ロボットアーム装置)がエンジンの互いに異なる熱的機能の実施中、ピストン行程を定め又は最適化し、そして最適ピストン行程組み合わせをエンジン作動中、変化する負荷条件に適合させるよう設けられるのが良い。アクチュエータは、他のエンジンコンポーネント、例えば関連の電子又は機械式カムレス弁トレーン、例えばカムを備えておらず、エレクトロニクスによって作動される弁トレーンシステムと同期されるのが良い。アクチュエータ及び他のエンジンコンポーネントは、エンジン電子式制御ユニットによって制御されると共に最適化されるのが良い。他の実施形態では、アクチュエータは、直線アクチュエータであるのが良い。或る特定の実施形態では、アクチュエータは、電気機械的アクチュエータ又は可動部品又は実質的に直線方向に動くアクチュエータ舌部を用いることによって電気作動を実施する任意の装置から成るのが良い。電気機械的アクチュエータは、エンジン電子式制御ユニットによって制御されるのが良い。他の実施形態では、アクチュエータは、油圧、機械的又は電気機械的システム又はコンポーネントによって制御されるのが良い。 In certain embodiments, actuators (robot arm devices) that can operate independently of the engine shaft (eg, crankshaft) define or optimize the piston stroke during the performance of different thermal functions of the engine. The optimum piston stroke combination should be provided to adapt to changing load conditions during engine operation. The actuator is not equipped with other engine components such as associated electronic or mechanical camless valve trains such as cams and is preferably synchronized with a valve train system operated by electronics. Actuators and other engine components should be controlled and optimized by the engine electronic control unit. In other embodiments, the actuator is preferably a linear actuator. In certain embodiments, the actuator may consist of an electromechanical actuator or any device that performs electrical operation by using a moving component or an actuator tongue that moves substantially linearly. The electromechanical actuator is preferably controlled by the engine electronic control unit. In other embodiments, the actuator may be controlled by a hydraulic, mechanical or electromechanical system or component.

一実施形態では、ピストンレバーがフルクラム回りに旋回するときに湾曲案内の中で移動してピストンステム接合部のところのレバー運動をシリンダ軸線に沿って直線状になるよう案内する案内要素がピストンレバーに設けられる。別の実施形態では、パンタグラフ原理を用いてレバーに作用する直線ロボット装置が設けられる。ピストンステム接合部のところのピストンレバー又はロボットアームの運動は、シリンダ軸線に沿って直線長さ方向であり、これに対し、シリンダ軸線から遠ざかる運動は、シリンダ軸線に平行な方向とこれに垂直な方向の2つの方向である。 In one embodiment, the piston lever is a guide element that moves in a curved guide when the piston lever turns around Fulcrum and guides the lever movement at the piston stem joint so that it is linear along the cylinder axis. It is provided in. In another embodiment, a linear robot device that acts on a lever using the pantograph principle is provided. The movement of the piston lever or robot arm at the piston stem junction is in the linear length direction along the cylinder axis, whereas the movement away from the cylinder axis is in the direction parallel to and perpendicular to the cylinder axis. There are two directions.

図3は、湾曲案内式直線アクチュエータ機構体の実施形態を示している。第1のピストン部分220及び第2のピストン部分222を有する2部品型ピストンが示されている。リンケージ組立体がピストンレバー‐リンク‐バー111、フルクラム‐リンクバー112、及びフォース‐リンクバー114を含む三節回転機構を構成している。三節回転機構は、エンジンブロック210に回動可能に結合されると共にフルクラム‐リンクバー112の第1の端部を連結している第1のヒンジ接合部120(例えば、固着点)、フルクラム‐リンクバー112の第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー111の第1の端部を連結している第2のヒンジ接合部122、直線アクチュエータ240とフォース‐リンクバー114の第1の端部を連結している第3のヒンジ接合部124、及びフォース‐リンクバー114の第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー111上の場所を連結している第4のヒンジ接合部126によって構成されると共に位置決めされている。直線アクチュエータ舌部240(アクチュエータ装置242内に収容されている)がピン124を介してフォース‐リンクバー114に回動可能に取り付けられるのが良い。案内要素130がエンジンブロック210に一体に形成され又はこれに締結された湾曲案内装置340内に収納されている。案内要素130は、ピン126のところで結合されるのが良い。 FIG. 3 shows an embodiment of a curved guide type linear actuator mechanism. A two-part piston having a first piston portion 220 and a second piston portion 222 is shown. The linkage assembly constitutes a three-dimensional rotation mechanism including a piston lever-link-bar 111, a fulcrum-link bar 112, and a force-link bar 114. The three-bar rotation mechanism is a first hinge joint 120 (eg, a fixation point), a full clam-link that is rotatably coupled to the engine block 210 and connects the first end of the full clam-link bar 112. A second hinge junction 122 connecting the second end of the bar 112 and the first end of the piston lever-link-bar 111, the linear actuator 240 and the first end of the force-link bar 114. Consists of a third hinge joint 124 connecting the two, and a fourth hinge joint 126 connecting the second end of the force-link bar 114 with a location on the piston lever-link-bar 111. It is positioned as well as being. The linear actuator tongue 240 (accommodated in the actuator device 242) is preferably rotatably attached to the force-link bar 114 via the pin 124. The guide element 130 is housed in a curved guide device 340 integrally formed with or fastened to the engine block 210. The guide element 130 is preferably coupled at pin 126.

第1のピストン部分220がシリンダ212内で直線長さ方向運動を行っているとき、フルクラム‐リンクバー112は、エンジンブロック210上のピボット取り付け部120回りにシリンダ軸線250に向かってそしてこれから遠ざかって弧を描いて揺動する。フォース‐リンクバー114及び案内要素130は、ピストンレバー運動を補償するよう多次元方向に(例えば、湾曲した状態で)運動する。このようにして、直線アクチュエータ舌部240は、シリンダ軸線250に沿う複写点102の実質的に直線運動を定めるようレバー110の運動を制御するのが良い。案内要素130の湾曲運動と複写点102の直線運動との関係をコンピュータ又はエンジン電子式制御ユニットにより相関させると共に計算することができる。直線アクチュエータの軸線は、シリンダ軸線250に平行である必要はない。 When the first piston portion 220 is moving in a linear longitudinal direction within the cylinder 212, the fulcrum-link bar 112 moves toward and away from the cylinder axis 250 around the pivot mount 120 on the engine block 210. It swings in an arc. The force-link bar 114 and the guide element 130 move in multiple dimensions (eg, in a curved state) to compensate for the piston lever movement. In this way, the linear actuator tongue 240 preferably controls the motion of the lever 110 so as to determine a substantially linear motion of the copying point 102 along the cylinder axis 250. The relationship between the bending motion of the guide element 130 and the linear motion of the copying point 102 can be correlated and calculated by a computer or an engine electronic control unit. The axis of the linear actuator need not be parallel to the cylinder axis 250.

図4及び図5は、パンタグラフ案内直線アクチュエータ機構体により具体化される直線関係の実施形態を示している。パンタグラフは、リンケージバー111,112,114,118の四節回転機構を含み、レバーバーは、リンケージバー111及びその延長部110のうちの一方から成る。フォース‐リンケージバー114は、符号106のところのリニアアクチュエータとのその接合部によって分割された2つの区分を有するのが良い。継手106,126相互間に加えられた力は、継手106,124相互間に加えられた力よりも大きいのが良い。負荷の軽い区分106〜124が直線アクチュエータ舌部240中に含まれるのが良い。リンケージ‐バー118は、等しく軽い荷重を受けるのが良く、かかるリンケージ‐バー118は、案内機能を実行するよう構成され、そしてかかるリンケージ‐バーは、アクチュエータ舌部中に嵌まり込むよう同様に薄く作られるのが良い。直線アクチュエータ舌部240は、パンタグラフの原点106のところでフォース‐リンケージバーに取り付けられるのが良い。ロボットアクチュエータの直線運動と内側ピストン220の行程の所望の運動との間の機能的関係は、定数だけ乗算することによって決定できる。直線アクチュエータ舌部240の軸線は、シリンダ軸線250に平行であるのが良い。 4 and 5 show a linear relationship embodiment embodied by the pantograph guide linear actuator mechanism. The pantograph includes a four-node rotation mechanism of the linkage bars 111, 112, 114, 118, and the lever bar consists of one of the linkage bar 111 and its extension 110. The force-linkage bar 114 preferably has two compartments divided by its junction with the linear actuator at reference numeral 106. The force applied between the joints 106 and 126 should be greater than the force applied between the joints 106 and 124. Lightly loaded compartments 106-124 are preferably included in the linear actuator tongue 240. The linkage-bar 118 should be equally lightly loaded, the linkage-bar 118 is configured to perform a guiding function, and the linkage-bar 118 is similarly thin to fit into the actuator tongue. It is good to be made. The linear actuator tongue 240 is preferably attached to the force-linkage bar at origin 106 of the pantograph. The functional relationship between the linear motion of the robot actuator and the desired motion of the stroke of the inner piston 220 can be determined by multiplying by a constant. The axis of the linear actuator tongue portion 240 is preferably parallel to the cylinder axis 250.

或る特定の実施形態では、可変行程型往復動内燃エンジンであって、内燃エンジンは、エンジンシャフト及び軸線を備えたシリンダチャンバ内で往復動するよう構成されたピストンを有し、各ピストンは、第1のピストン部分を有し、第1のピストン部分は、内燃エンジンの互いに異なる熱的機能のためのピストン行程を定めるよう第2のピストン部分と一致して又は第2のピストン部分とは別個に動くようになっている形式の内燃エンジンは、複写点のところで第1のピストン部分に回動可能に結合された組立体と、この組立体に結合されたアクチュエータとを有する。アクチュエータは、組立体の動作を制御してシリンダチャンバ軸線に沿う複写点の実質的に直線運動を定めるよう作動可能である。組立体は、固着点のところで内燃エンジンに結合されるのが良い。アクチュエータは、直線アクチュエータから成るのが良い。組立体は、ピストンレバー‐リンク‐バー、フルクラム‐リンクバー、フォース‐リンクバー及びロッカー‐リンクバーを含む四節回転機構を構成している。四節回転機構は、内燃エンジンに回動可能に結合された状態でフルクラム‐リンクバーの第1の端部とロッカー‐リンクバーの端部を連結している第1のヒンジ接合部、フルクラム‐リンクバーの第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バーの第1の端部を連結している第2のヒンジ接合部、ロッカー‐リンクバーの第2の端部とフォース‐リンクバーの第1の端部を連結している第3のヒンジ接合部、及びフォース‐リンクバーの第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー上の場所を連結している第4のヒンジ接合部によって構成されると共に位置決めされている。四節回転機構は、パンタグラフを形成する平行四辺形を形成し、アクチュエータと四節回転機構との結合部は、複写点と固着点との間に定められた線に沿って位置決めされている。 In certain embodiments, the variable stroke reciprocating internal combustion engine has pistons configured to reciprocate within a cylinder chamber comprising an engine shaft and an axis, each piston. It has a first piston portion, the first piston portion being aligned with or separate from the second piston portion to define the piston strokes for the different thermal functions of the internal combustion engine. An internal combustion engine of the form that is designed to move in is having an assembly rotatably coupled to a first piston portion at a copying point and an actuator coupled to this assembly. The actuator can operate to control the movement of the assembly to determine a substantially linear motion of the copying point along the cylinder chamber axis. The assembly should be coupled to the internal combustion engine at the anchorage point. The actuator is preferably composed of a linear actuator. The assembly constitutes a four-bar rotation mechanism including a piston lever-link-bar, fulcrum-link bar, force-link bar and rocker-link bar. The four-bar rotation mechanism is a first hinge joint, the full crumb, which connects the first end of the full crumb-link bar and the end of the rocker-link bar while rotatably coupled to the internal combustion engine. A second hinge joint connecting the second end of the link bar with the first end of the piston lever-link-bar, the second end of the rocker-link bar and the force-link bar second. Consists of a third hinge joint connecting the ends of one and a fourth hinge joint connecting the second end of the force-link bar and the location on the piston lever-link-bar. It is positioned as well as being. The quadruped rotation mechanism forms a parallelogram forming a pantograph, and the joint between the actuator and the quadruple rotation mechanism is positioned along a line defined between the copying point and the fixing point.

或いは、かかる組立体は、ピストンレバー‐リンク‐バー、フルクラム‐リンクバー、及びフォース‐リンクバーを含む三節回転機構を構成する。三節回転機構は、内燃エンジンに回動可能に結合された状態でフルクラム‐リンクバーの第1の端部を連結している第1のヒンジ接合部、フルクラム‐リンクバーの第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バーの第1の端部を連結している第2のヒンジ接合部、直線アクチュエータとフォース‐リンクバーの第1の端部を連結している第3のヒンジ接合部、及びフォース‐リンクバーの第2の端部とピストンレバー‐リンク‐バー上の場所を連結している第4のヒンジ接合部によって構成されると共に位置決めされている。案内要素が、内燃エンジン内に構成されると共に三節回転機構に結合された湾曲案内の中で動くことができ、案内要素は、第1のピストン部分がシリンダ内で直線長さ方向運動を行っているときに弧を描いて動く。アクチュエータは、エンジンシャフトとは独立して作動可能な電気機械的アクチュエータから成る。電子式エンジン制御ユニットが電気機械的アクチュエータを作動させるために用いられる。 Alternatively, such an assembly constitutes a three-bar rotation mechanism including a piston lever-link-bar, a fulcrum-link bar, and a force-link bar. The three-bar rotation mechanism is rotatably coupled to the internal combustion engine with a first hinge joint connecting the first end of the full clam-link bar, and a second end of the full clam-link bar. A second hinge joint connecting the first end of the piston lever-link-bar, a third hinge joint connecting the linear actuator and the first end of the force-link bar, and It is composed and positioned by a fourth hinge joint that connects the second end of the force-link bar to the location on the piston lever-link-bar. The guide element can move in a curved guide that is configured in the internal combustion engine and coupled to a three-bar rotation mechanism, in which the first piston portion moves in a linear length direction in the cylinder. It moves in an arc when it is. The actuator consists of an electromechanical actuator that can operate independently of the engine shaft. An electronic engine control unit is used to actuate electromechanical actuators.

可変行程型往復動内燃エンジンを作動させる方法であって、内燃エンジンは、エンジンシャフト及び軸線を備えたシリンダチャンバ内で往復動するよう構成されたピストンを有し、各ピストンは、第1のピストン部分を有し、第1のピストン部分は、内燃エンジンの互いに異なる熱的機能のためのピストン行程を定めるよう第2のピストン部分と一致して又は第2のピストン部分とは別個に動くよう作動可能である形式の方法は、複写点のところで第1のピストン部分に回動可能に結合された組立体及び組立体に結合されたアクチュエータを用意するステップと、アクチュエータを作動させて組立体の動きを制御し、それによりシリンダチャンバ軸線に沿う複写点の実質的に直線運動を定めるステップとを含む。この方法は、電気機械的アクチュエータを作動させるステップを更に含む。この方法は、電子式エンジン制御ユニットによってアクチュエータを作動させるステップを更に含む。この方法は、アクチュエータを実質的に直線方向に作動させるステップを更に含む。この方法は、組立体をエンジンシャフトとは独立して作動させるステップを更に含む。 A method of operating a variable stroke reciprocating internal combustion engine, the internal combustion engine having pistons configured to reciprocate in a cylinder chamber provided with an engine shaft and axis, each piston being a first piston. It has a portion and the first piston portion operates to move in accordance with the second piston portion or separately from the second piston portion so as to define the piston strokes for different thermal functions of the internal combustion engine. Possible forms of method are the step of preparing the assembly rotatably coupled to the first piston portion at the copying point and the actuator coupled to the assembly, and the movement of the assembly by activating the actuator. Includes a step of controlling and thereby defining a substantially linear motion of the copying point along the cylinder chamber axis. The method further comprises the step of activating the electromechanical actuator. The method further comprises the step of actuating the actuator by an electronic engine control unit. The method further comprises stepping the actuator in a substantially linear direction. The method further comprises the step of operating the assembly independently of the engine shaft.

本方法は、内燃エンジン内に構成されていて複写点と機能的関係を有する第1の場所で組立体に結合された湾曲案内の中で動くことができる案内要素を用意するステップを更に含む。この方法は、案内要素を湾曲案内の中で多次元方向に動かすステップと、それに応じて、実質的にシリンダチャンバ軸線に沿ってシリンダ内で第1のピストン部分を動かすステップとを更に含む。この方法は、組立体内にパンタグラフ装置を構成するステップを更に含み、パンタグラフ装置は、原点と複写点との間に1対1のスケール変更関係を定め、この方法は、直線アクチュエータを作動させて原点を第1の直線距離にわたって動かすと共に複写点を第2の直線距離にわたって動かすステップを更に含み、第2の直線距離は、第1の直線距離に対してスケール変更された量である。この方法は、ピストンレバー‐リンク‐バー、フルクラム‐リンクバー、フォース‐リンクバー、及びロッカー‐リンクバーを含む四節回転機構を構成するパンタグラフ装置を作動させるステップを更に含む。 The method further includes the step of preparing a guide element that is configured in the internal combustion engine and can move in a curved guide coupled to the assembly at a first location that has a functional relationship with the copying point. The method further includes moving the guide element in a multidimensional direction in the curved guide, and correspondingly moving the first piston portion in the cylinder substantially along the cylinder chamber axis. This method further includes the step of constructing a pantograph device in the assembly, the pantograph device defines a one-to-one scale change relationship between the origin and the copying point, and this method operates a linear actuator to operate the origin. Further includes the step of moving the copy point over the first straight line distance and the copying point over the second straight line distance, and the second straight line distance is an amount scaled with respect to the first straight line distance. The method further comprises the step of activating a pantograph device constituting a quadruped rotation mechanism including a piston lever-link-bar, fulcrum-link bar, force-link bar, and rocker-link bar.

有利には、本明細書において開示する実施形態は、内側ピストン部分の運動がシリンダ壁に沿って摺動するピストンクラウンによってチャンバ内側端部のところで案内されると共に案内装置によってピストンステム外側端部のところで案内され、それにより実質的にシリンダ軸線に沿う運動が得られるようにする制御・案内装置を提供する。案内装置、特に案内チャネルの軸線内で且つこれに沿って動くことができる案内要素に鑑みて、内側ピストン部分は、ピストンステムの側方運動が実質的に生じない状態でしかもピストンレバー‐リンク‐バーからのピストンステムに対する側方スラストが実質的にほとんどない状態で上下動することができる。したがって、ピストン側方運動により引き起こされる内側ピストン部分及びシリンダ壁に加わる応力及び摩耗を減少させることができる。案内装置は又、シリンダ壁に対する内側ピストン部分の摺動摩擦及び「スラッピング(slapping)」を減少させることができる。 Advantageously, in the embodiments disclosed herein, the movement of the inner piston portion is guided at the inner end of the chamber by a piston crown that slides along the cylinder wall and by a guide device at the outer end of the piston stem. By the way, there is provided a control / guidance device that is guided so that a motion substantially along the cylinder axis can be obtained. In view of the guide device, especially the guide element that can move within and along the axis of the guide channel, the inner piston portion is in a state where there is virtually no lateral movement of the piston stem and the piston lever-link-. It can move up and down with virtually no lateral thrust from the bar to the piston stem. Therefore, the stress and wear applied to the inner piston portion and the cylinder wall caused by the lateral movement of the piston can be reduced. The guide device can also reduce the sliding friction and "slapping" of the inner piston portion with respect to the cylinder wall.

さらに、エンジンそれ自体の内部に四節回転機構組立体の必要とするスペースは比較的少ない(図2に示されているように)。さらに又、パンタグラフ組立体として作用する四節回転機構は、案内要素を案内チャネル内で動かすのに必要な量よりも極めて多くの量、ピストンステム及び内側ピストン部分を動かすことができる。 Moreover, the space required for the quadruple rotation mechanism assembly inside the engine itself is relatively small (as shown in FIG. 2). Furthermore, the four-node rotating mechanism, which acts as a pantograph assembly, can move the piston stem and inner piston portion by much more than is required to move the guide element within the guide channel.

本明細書全体を通じて「一実施形態」又は「実施形態」又は「或る特定の実施形態」と言った場合、このことは、その実施形態と関連して説明した特定の特徴、構造又は特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味している。したがって、「一実施形態において」又は「或る特定の実施形態において」という語句が本明細書全体を通じて種々の場所に現れてきても、これらが全て、必ずしも上述の実施形態について言及しているとは限らないが、そのような場合もある。さらに、この開示内容から当業者には明らかなように、1つ又は2つ以上の実施形態において、特定の特徴、構造又は特性を任意適当な仕方で組み合わせることができる。 When we say "one embodiment" or "an embodiment" or "a particular embodiment" throughout the specification, this means that the particular features, structures or properties described in connection with that embodiment It is meant to be included in at least one embodiment of the present invention. Thus, even though the phrases "in one embodiment" or "in certain embodiments" appear in various places throughout the specification, they all necessarily refer to the embodiments described above. However, there are cases where this is the case. Further, as will be apparent to those skilled in the art from this disclosure, certain features, structures or properties may be combined in any suitable manner in one or more embodiments.

原文特許請求の範囲及び原文明細書において、“comprising”(日本語訳文では、「〜を有する」としている場合が多い)、“comprised of”(「〜で構成される」)又は“comprises ”という用語はどれも、少なくとも次に続く要素/特徴を含むが、他のものを排除しないことを意味するオープンクレーム規定(非限定的な)用語である。したがって、“comprising”という用語は、原文特許請求の範囲に用いられている場合、その用語の後に列記された手段又は要素又はステップに限定されるものとして解されてはならない。本明細書で用いられている“including ”(日本語訳文では、「〜を有する」としている場合が多い)、又は“include ”又は“includes”という用語も又どれも、少なくとも次に続く要素/特徴を含むが、他のものを排除しないことを意味するオープンクレーム規定(非限定的な)用語である。したがって、“including ”は、“comprising”と同義であり、“comprising”を意味している。 In the original claims and the original specification, it is referred to as "comprising" (often referred to as "having" in the Japanese translation), "comprised of" ("consisting of") or "comprises". Each term is an open claim (non-limiting) term that means that it contains at least the following elements / features, but does not exclude others. Therefore, the term "comprising", when used in the claims, should not be construed as being limited to the means, elements or steps listed after the term. The terms "including" (often referred to as "having" in the Japanese translation), or "include" or "includes" as used herein are also at least the elements that follow / An open claim term (non-limiting) term that includes features but does not exclude others. Therefore, "including" is synonymous with "comprising" and means "comprising".

理解されるべきこととして、「結合され」という用語は、特許請求の範囲に用いられる場合、直接的な関連性だけに限定されると解されてはならない。「結合され」という用語は、2つ又は3つ以上の要素が直接的な物理的関係にあるか2つ又は3つ以上の要素が互いに直接的な接触関係にはないがそれでも互いに協働し又は相互作用するかのいずれかを意味する場合がある。 It should be understood that the term "combined" should not be construed as being limited to direct relevance when used in the claims. The term "combined" means that two or more elements are in a direct physical relationship or two or more elements are not in direct contact with each other but still cooperate with each other. Or it may mean either interacting.

本発明の1つ又は2つ以上の実施形態を詳細に説明したが、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の特定の形態を取り、しかも変更、置換及び変形を反映する多くの実施形態を想到できることは当業者には明らかであろう。説明した実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明を例示するが、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定するものではない。 Although one or more embodiments of the present invention have been described in detail, many take various specific embodiments and reflect modifications, substitutions and modifications without departing from the spirit and scope of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that an embodiment can be conceived. The described embodiments exemplify the invention described in the claims, but do not limit the scope of the invention described in the claims.

16 固定シリンダヘッド
18 回転クランクシャフト
100 ピストン‐トレーン案内装置又は組立体
102 複写点
104 固着点
106 原点
111,112,114,118 リンケージバー
120,122,124,126 ヒンジ接合部
126 ピン
130 案内要素
210 エンジンブロック
212 シリンダボア
220 第1の又は内側のピストン部分
222 第2のピストン部分
230 ピストンステム
231 外側のピストン部分
240 直線アクチュエータ
250 シリンダ軸線
340 湾曲案内装置
16 Fixed Cylinder Head 18 Rotating Crankshaft 100 Piston-Train Guide or Assembly 102 Copy Point 104 Sticking Point 106 Origin 111, 112, 114, 118 Linkage Bar 120, 122, 124, 126 Hinge Joint 126 Pin 130 Guide Element 210 Engine block 212 Cylinder bore 220 First or inner piston part 222 Second piston part 230 Piston stem 231 Outer piston part 240 Linear actuator 250 Cylinder axis 340 Crankshaft

Claims (14)

可変行程型往復動内燃エンジンであって、前記内燃エンジンは、エンジンシャフト及び軸線を備えたシリンダチャンバ内で往復動するよう構成されたピストンを有し、各ピストンは、第1のピストン部分を有し、前記第1のピストン部分は、前記内燃エンジンの互いに異なる熱的機能のためのピストン行程を定めるよう第2のピストン部分と一致して又は第2のピストン部分とは別個に動き、前記内燃エンジンは、
複写点のところで前記第1のピストン部分に回動可能に結合された組立体と、
前記組立体に結合されたアクチュエータとを有し、
前記アクチュエータは、前記組立体の動作を制御して前記シリンダチャンバ軸線に沿う前記複写点の実質的に直線運動を定めるよう作動可能であり、
前記組立体は、ピストンレバー‐リンク‐バー、フルクラム‐リンクバー、及びフォース‐リンクバーを含む三節回転機構を構成している、内燃エンジン。
A variable stroke reciprocating internal engine, said internal engine having pistons configured to reciprocate in a cylinder chamber comprising an engine shaft and an axis, each piston having a first piston portion. The first piston portion, however, moves consistently with or separately from the second piston portion to define piston strokes for different thermal functions of the internal combustion engine, said internal combustion. The engine is
With the assembly rotatably coupled to the first piston portion at the copying point,
With an actuator coupled to the assembly
The actuator can be actuated to control the movement of the assembly to determine a substantially linear motion of the copying point along the cylinder chamber axis.
The assembly is an internal combustion engine that constitutes a three-bar rotation mechanism including a piston lever-link-bar, a fulcrum-link bar, and a force-link bar.
前記組立体は、固着点のところで前記内燃エンジンに結合されている、請求項1記載の内燃エンジン。 The internal combustion engine according to claim 1, wherein the assembly is coupled to the internal combustion engine at a fixing point. 前記アクチュエータは、直線アクチュエータから成る、請求項1記載の内燃エンジン。 The internal combustion engine according to claim 1, wherein the actuator is a linear actuator. 前記三節回転機構は、
前記内燃エンジンに回動可能に結合された状態で前記フルクラム‐リンクバーの第1の端部を連結している第1のヒンジ接合部、
前記フルクラム‐リンクバーの第2の端部と前記ピストンレバー‐リンク‐バーの第1の端部を連結している第2のヒンジ接合部、
前記アクチュエータと前記フォース‐リンクバーの第1の端部を連結している第3のヒンジ接合部、及び
前記フォース‐リンクバーの第2の端部と前記ピストンレバー‐リンク‐バー上の場所を連結している第4のヒンジ接合部によって構成されると共に位置決めされている、請求項1記載の内燃エンジン。
The three-section rotation mechanism
A first hinge joint that connects the first end of the fulcrum-link bar while rotatably coupled to the internal combustion engine.
A second hinge joint connecting the second end of the fulcrum-link bar and the first end of the piston lever-link-bar,
A third hinge joint connecting the actuator to the first end of the force-link bar, and a location on the piston lever-link-bar with the second end of the force-link bar. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine is configured and positioned by a fourth hinge joint that is connected.
前記内燃エンジン内に構成されると共に前記三節回転機構に結合された湾曲案内の中で動くことができる案内要素を更に有し、前記案内要素の運動は、前記複写点の運動が実質的に直線状である間、弧によって定められる、請求項1記載の内燃エンジン。 It further has a guide element that is configured in the internal combustion engine and can move in a curved guide coupled to the three-node rotation mechanism, and the movement of the guide element is such that the movement of the copying point is substantially linear. The internal combustion engine according to claim 1, which is defined by an arc while being in a state. 前記アクチュエータは、前記エンジンシャフトとは独立して作動可能な電気機械的アクチュエータから成る、請求項1記載の内燃エンジン。 The internal combustion engine according to claim 1, wherein the actuator comprises an electromechanical actuator that can operate independently of the engine shaft. 前記電気機械的アクチュエータを作動させる電子式エンジン制御ユニットを更に有する、請求項6記載の内燃エンジン。 The internal combustion engine according to claim 6, further comprising an electronic engine control unit for operating the electromechanical actuator. 可変行程型往復動内燃エンジンを作動させる方法であって、前記内燃エンジンは、エンジンシャフト及び軸線を備えたシリンダチャンバ内で往復動するよう構成されたピストンを有し、各ピストンは、第1のピストン部分を有し、前記第1のピストン部分は、前記内燃エンジンの互いに異なる熱的機能のためのピストン行程を定めるよう第2のピストン部分と一致して又は第2のピストン部分とは別個に動くよう作動可能であり、前記方法は、 複写点のところで前記第1のピストン部分に回動可能に結合された組立体及び前記組立体に結合されたアクチュエータを用意するステップと、
前記アクチュエータを作動させて前記組立体の動きを制御し、それにより前記シリンダチャンバ軸線に沿う前記複写点の実質的に直線運動を定めるステップとを含み、
前記組立体は、ピストンレバー‐リンク‐バー、フルクラム‐リンクバー、及びフォース‐リンクバーを含む三節回転機構を構成している、方法。
A method of operating a variable stroke reciprocating internal combustion engine, wherein the internal combustion engine has pistons configured to reciprocate in a cylinder chamber provided with an engine shaft and an axis, and each piston is a first. Having a piston portion, said first piston portion coincides with or separately from the second piston portion to define piston strokes for different thermal functions of the internal combustion engine. Operable to move, the method comprises the step of preparing an assembly rotatably coupled to the first piston portion at the copying point and an actuator coupled to the assembly.
Including the step of activating the actuator to control the movement of the assembly, thereby defining a substantially linear motion of the copying point along the cylinder chamber axis.
The method, wherein the assembly comprises a three-bar rotation mechanism including a piston lever-link-bar, a fulcrum-link bar, and a force-link bar.
前記アクチュエータは、電気機械的アクチュエータからなる、請求項8記載の方法。 The actuator consists of an electromechanical actuator The method of claim 8. 電子式エンジン制御ユニットによって前記アクチュエータを作動させるステップを更に含む、請求項8記載の方法。 8. The method of claim 8, further comprising the step of activating the actuator by an electronic engine control unit. 前記アクチュエータを実質的に直線方向に作動させるステップを更に含む、請求項8記載の方法。 8. The method of claim 8, further comprising stepping the actuator in a substantially linear direction. 前記組立体を前記エンジンシャフトとは独立して作動させるステップを更に含む、請求項8記載の方法。 8. The method of claim 8, further comprising stepping the assembly into operation independently of the engine shaft. 前記内燃エンジン内に構成されていて前記複写点と機能的関係を有する第1の場所で前記組立体に結合された湾曲案内の中で動くことができる案内要素を用意するステップを更に含む、請求項8記載の方法。 A claim further comprising the step of preparing a guide element that is configured in the internal combustion engine and can move in a curved guide coupled to the assembly at a first location that has a functional relationship with the copy point. Item 8. The method according to item 8. 前記案内要素を前記湾曲案内の中で多次元方向に動かすステップと、
それに応じて、前記シリンダチャンバ軸線に沿う前記複写点の実質的に直線状の運動を定めるステップとを更に含む、請求項13記載の方法。
A step of moving the guide element in a multidimensional direction in the curved guide,
13. The method of claim 13, further comprising the step of defining a substantially linear motion of the copying point along the cylinder chamber axis accordingly.
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