[发明专利]改进的差动冲程内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及燃烧发动机，尤其涉及差动冲程内燃机。

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

背景技术

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

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

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

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

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

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

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

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

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

在本领域中对于改进的差动冲程活塞装置存在需求。

本发明的目的

本发明的目的是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者是提供有用的可选装置。

优选形式的本发明的目的是提供改进的差动冲程活塞装置。

发明内容

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

活塞杆元件，其与所述第二活塞部分机械地连接；以及

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

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

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