將4沖程的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換為8沖程的內(nèi)燃機(jī)的用于機(jī)械轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】將4沖程的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換為8沖程的內(nèi)燃機(jī)的用于機(jī)械轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2014年5月15日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/993818的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，其內(nèi)容通過引用的方式包含在本公開文本中。
發(fā)明領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)。更具體地，本發(fā)明涉及具有機(jī)械轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)引擎，能將4沖程的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換為8沖程的引擎。進(jìn)一步的，本發(fā)明涉及機(jī)械轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的組成部分的元件。
[0004]背景知識(shí)
[0005]內(nèi)燃機(jī)(IC引擎)使用2沖程的或4沖程的熱力循環(huán)。如圖1中所示，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)基本上包括汽缸2，包含有影響往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞4，通過連桿6和曲軸8將其轉(zhuǎn)換為循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
[0006]在一個(gè)4沖程的內(nèi)燃機(jī)中，活塞完成4個(gè)獨(dú)立的沖程，構(gòu)成一個(gè)熱力循環(huán)。一個(gè)沖程是指活塞沿著汽缸的完全行程，在任何一個(gè)方向上。
[0007]圖1顯示了傳統(tǒng)IC引擎的四個(gè)獨(dú)立沖程:
[0008]進(jìn)氣沖程:在這個(gè)沖程中，活塞4在上止點(diǎn)(TDC)開始?；钊?從汽缸2的頂部下降至汽缸的底部，汽缸2的體積增加。燃料和氣體的混合物被大氣(或更大的)壓力通過進(jìn)氣閥3壓入汽缸。
[0009]壓縮沖程:在進(jìn)氣閥3和排氣閥5都關(guān)閉時(shí)，活塞4回到汽缸2的頂部，將空氣或燃料-空氣混合物壓縮進(jìn)入汽缸蓋。
[0010]點(diǎn)火沖程:這是本循環(huán)的第二次運(yùn)行的開始。當(dāng)活塞4對(duì)于上止點(diǎn)(TDC)是關(guān)閉的時(shí)，在汽油引擎中壓縮的空氣-燃料混合物被點(diǎn)燃，通過火花塞7。來自于壓縮的燃料-空氣混合物的點(diǎn)火而得到的壓力使得活塞4朝向下止點(diǎn)(BDC)向下壓回。
[0011]排氣沖程:在排出沖程中，活塞4回到上止點(diǎn)(TDC)，而排氣閥5開啟。這個(gè)動(dòng)作通過排出閥將剩余的燃料-氣體混合物驅(qū)出。
[0012]兩個(gè)沖程IC引擎是很常見的，但是與4沖程引擎相比，它們是效率較低的并且會(huì)排出更多的有害化學(xué)物質(zhì)。
[0013]多年來對(duì)IC引擎已經(jīng)做了許多的改進(jìn)，來改善引擎的性能。這些改進(jìn)主要是試圖通過使用可延長(zhǎng)的連接桿、使用減震彈簧、使用對(duì)活塞的支撐梢、使用長(zhǎng)的或短的活塞運(yùn)行或橢圓曲軸來延長(zhǎng)傳統(tǒng)沖程的周期。不幸的是，已知的現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)通常表現(xiàn)為相對(duì)復(fù)雜的、多聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，由于多數(shù)活動(dòng)件的增加的摩擦和慣性，這會(huì)增加功率損耗。
[0014]需要一種提高引擎的性能的系統(tǒng)，而無需使用復(fù)雜的和多連桿系統(tǒng)。
[0015]發(fā)明概述
[0016]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)換的機(jī)械系統(tǒng)，包括具有頂部部分和底部部分的雙連桿，雙連桿的頂部部分適于可樞轉(zhuǎn)地連接到傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的活塞，每一雙連桿的底部部分適于連接到傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的曲軸；圍繞每個(gè)雙連桿的支撐，支撐包括一個(gè)可伸縮的裝置，適于固定于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的曲軸的解耦裝置；雙連桿具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位，雙連桿是剛性的并且當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)連接至曲軸，在第二工作位置，雙連桿通過解耦裝置的作用將曲軸與活塞斷開，雙連桿的第一部分保持與活塞的連接并且于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的每一止點(diǎn)的開始是固定的，雙連桿的第二部分保持連接到曲軸并且是可移動(dòng)的，活塞依靠在支撐上，在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的每一止點(diǎn)的結(jié)束，雙連桿將曲軸連接至活塞。
[0017]另外，本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，包括至少一個(gè)汽缸；進(jìn)氣閥連接到每個(gè)汽缸來允許空氣進(jìn)入每個(gè)汽缸；排氣閥連接到汽缸以將氣體釋放出每個(gè)汽缸；活塞可操作地連接到每一個(gè)汽缸，每一活塞具有第一端和第二端，每個(gè)活塞的第一端連接到相應(yīng)的汽缸；具有第一端和第二端的曲軸，曲軸的第一端設(shè)計(jì)為連接到一個(gè)外力裝置；轉(zhuǎn)換機(jī)械系統(tǒng)包括:具有頂部部分和底部部分的雙連桿，每一個(gè)雙連桿的頂部部分樞轉(zhuǎn)地連接到相應(yīng)的活塞，每一個(gè)雙連桿的底部部分連接到曲軸的第二端；圍繞每個(gè)雙連桿的支撐件，支撐件包括一個(gè)可伸縮的裝置；和位于曲軸上的解耦裝置，雙連桿具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位，雙連桿是剛性的并且當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)連接到曲軸，在第二工作位，雙連桿通過解耦裝置的操作將曲軸從活塞斷開，雙連桿的第一部分保持活塞連接至活塞并在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的每一止點(diǎn)的開始是固定的，雙連桿的第二部分保持連接到曲軸并且是可移動(dòng)的，活塞依靠在支撐件上，，在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的每一止點(diǎn)的結(jié)束，雙連桿將曲軸連接至活塞。
[0018]此外，本發(fā)明涉及一種用于將4沖程內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)換成8沖程內(nèi)燃機(jī)的方法，該方法包括以下步驟:1)在內(nèi)燃機(jī)上放置機(jī)械系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機(jī)包括在至少一個(gè)汽缸，進(jìn)氣閥連接到每個(gè)汽缸以允許空氣進(jìn)入每個(gè)汽缸，排氣閥連接到汽缸以從每個(gè)汽缸釋放氣體，活塞可操作地連接到每個(gè)汽缸，具有第一端和第二端的每個(gè)活塞，每個(gè)活塞的第一端連接到相應(yīng)的汽缸，具有第一端和第二端的曲軸，曲軸的第一端設(shè)計(jì)為連接到一個(gè)外力裝置；機(jī)械系統(tǒng)包括:具有頂部部分和底部部分的雙連桿，每一個(gè)雙連桿的頂部部分樞轉(zhuǎn)地連接到相應(yīng)的活塞，每一個(gè)雙連桿的底部部分連接到曲軸的第二端；圍繞每個(gè)雙連桿的支撐件，支撐件包括一個(gè)可伸縮的裝置；和位于曲軸上的解耦裝置；并且其中，雙連桿具有第一工作位和第二工作位，在第一工作位，雙連桿是剛性的并且當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)連接到曲軸，在第二工作位，雙連桿通過解耦裝置的操作將曲軸從活塞斷開，雙連桿的第一部分保持活塞連接至活塞并在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的每一止點(diǎn)的開始是固定的，雙連桿的第二部分保持連接到曲軸并且是可移動(dòng)的，活塞依靠在支撐件上，雙連桿在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的每一止點(diǎn)的結(jié)束將曲軸連接至活塞；其中所述雙連桿的頂部部分包括一個(gè)安裝在滑動(dòng)槽中的銷，滑動(dòng)槽是支撐在可伸縮裝置上的；其中所述雙連桿的底部部分包括:一個(gè)具有孔的頭部，該孔容納有曲軸殘端；固定觸發(fā)器，通過激活定位停止梢以釋放活塞來操作可伸縮裝置的釋放；和位于頭部附近的解耦凸輪，解耦裝置旋轉(zhuǎn)解耦凸輪以將曲軸從活塞斷開；2)建立進(jìn)氣沖程，當(dāng)活塞移動(dòng)并且雙連桿是剛性且是拉長(zhǎng)的時(shí)，雙連桿的頂部部分與雙連桿的底部部分被鎖定與活塞、連桿和曲軸形成剛性單元時(shí)，進(jìn)氣沖程被建立；3)創(chuàng)建下止點(diǎn)，當(dāng)雙連接與活塞和曲軸解耦并且雙連桿的頂部部分和底部部分是斷開的時(shí)，下止點(diǎn)被創(chuàng)建；4)建立壓縮沖程，當(dāng)活塞移動(dòng)，雙連桿是剛性的和短的，雙連桿的頂部部分和底部部分相接觸形成與活塞、連桿和曲軸的剛性單元時(shí)，壓縮沖程被創(chuàng)建；5)創(chuàng)建第一上止點(diǎn)，當(dāng)活塞從曲軸斷開，雙連桿的頂部部分和底部部分?jǐn)嚅_，并且活塞、雙連桿、和曲軸斷開時(shí)，第一上止點(diǎn)被創(chuàng)建；6)創(chuàng)建點(diǎn)火沖程，當(dāng)活塞移動(dòng)并且雙連桿是剛性和拉長(zhǎng)的時(shí)，點(diǎn)火沖程被創(chuàng)建；7)創(chuàng)建第二下止點(diǎn)，當(dāng)雙連桿達(dá)到其最小幅度，連接至曲軸的雙連桿的底部部分繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，第二下止點(diǎn)被創(chuàng)建；8)創(chuàng)建排氣沖程，當(dāng)雙連桿是短的及剛性的時(shí)，排氣沖程被創(chuàng)建；和9)創(chuàng)建第二下止點(diǎn)，當(dāng)活塞與曲軸斷開，雙連桿的頂部部分和底部部分?jǐn)嚅_，并且活塞、雙連桿、和曲軸斷開時(shí)，第二下止點(diǎn)被創(chuàng)建。
[0019]附圖簡(jiǎn)述
[0020]為進(jìn)一步闡述和理解本發(fā)明，在不同的附圖中顯示了其中僅作為一個(gè)例子的優(yōu)選實(shí)施例:
[0021]圖1顯示了傳統(tǒng)4沖程IC引擎的四個(gè)獨(dú)立沖程；
[0022]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括系統(tǒng)的IC引擎的橫截面圖；
[0023]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的雙連桿和活塞支撐件的立體正視圖；
[0024]圖4顯示了圖3的雙連桿的縱向橫截面圖；
[0025]圖5顯示了圖3的雙連桿的橫向縱截面圖；
[0026]圖6顯示了圖3雙連桿在進(jìn)氣-點(diǎn)火階段的的橫向縱向橫截面圖；
[0027]圖7顯示了圖3的雙連桿在壓縮-排氣階段的橫向縱向橫截面視圖；
[0028]圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括可伸縮裝置的支撐件的頂視圖；
[0029]圖9A顯示了在第一位置的可伸縮裝置的圖8中的支撐件的細(xì)節(jié)的橫截面圖；
[0030]圖9B顯示了在第二位置的可伸縮裝置的圖8中的支撐件的細(xì)節(jié)的橫截面圖；
[0031]圖10顯示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的機(jī)械系統(tǒng)的立體正視圖；
[0032]圖11顯示了在壓縮-排氣階段的圖10的機(jī)械系統(tǒng)的橫向縱截面視圖；
[0033]圖12顯示了在進(jìn)氣-點(diǎn)火階段的圖10的機(jī)械系統(tǒng)的橫向縱截面視圖；