以受套筒的約束，該連桿在該套筒內(nèi)滑動(dòng)?？商娲?，連桿可以受輥、軸承或者保持表面的約束，或者可以安裝至一個(gè)或者多個(gè)擺臂。連桿可以樞軸安裝至活塞頭以允許小的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)度?？商娲兀B桿可以與活塞頭一體成型，或者另外，剛性附接至活塞頭。
[0025]連桿可以具有固定的、不能擴(kuò)展的長(zhǎng)度。可替代地，連桿可以具有可變長(zhǎng)度?？梢哉{(diào)整可變長(zhǎng)度連桿以使活塞頭的位移輪廓移位。如果連桿的長(zhǎng)度增加(或者減小)，那么上止點(diǎn)位置和下止點(diǎn)位置的高度將相應(yīng)地增加(或者減小)。因此，可以通過(guò)調(diào)整連桿長(zhǎng)度，針對(duì)不同的操作條件來(lái)優(yōu)化位移輪廓。只有當(dāng)沒(méi)有使用活塞布置時(shí)，連桿才可能適合于調(diào)整?？商娲?，當(dāng)活塞頭移動(dòng)的同時(shí)，連桿可能適合于在使用中調(diào)整。
[0026]連桿可以包括彼此螺紋連接的至少兩個(gè)段，該段中的至少一個(gè)段可相對(duì)于另一段旋轉(zhuǎn)以增加或者減小連桿的總體長(zhǎng)度。例如，可變長(zhǎng)度連桿可以包括經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)從動(dòng)件和/或轉(zhuǎn)向架聯(lián)接至軌道的軌道從動(dòng)段以及，例如，經(jīng)由活塞銷聯(lián)接至活塞頭的活塞安裝段?；钊惭b段可以與軌道從動(dòng)段螺紋連接，并且可以適合于在軌道從動(dòng)段保持旋轉(zhuǎn)固定時(shí)旋轉(zhuǎn)以改變連桿的長(zhǎng)度。可替代地，可變長(zhǎng)度連桿可以進(jìn)一步包括將活塞安裝段連接至軌道從動(dòng)段的中間段，該中間段既與活塞安裝段螺紋連接，也與軌道從動(dòng)段螺紋連接，該中間段適合于在活塞安裝段和軌道從動(dòng)段保持旋轉(zhuǎn)固定時(shí)旋轉(zhuǎn)。
[0027]每個(gè)活塞安裝段、中間段和軌道從動(dòng)段可以提供由一個(gè)或者多個(gè)位置控制部件所容納的突起和/或凹槽，該一個(gè)或者多個(gè)位置控制部件可以用于引起或者阻止旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具有延伸檔板的活塞頭可以包括由一個(gè)或者多個(gè)位置控制部件所容納的一個(gè)或者多個(gè)突起或者凹槽，而不是活塞安裝段上的突起和/或凹槽或者除了活塞安裝段上的突起和/或凹槽之外?？梢酝ㄟ^(guò)使活塞控制部件在連桿的縱軸線周圍旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)位置控制部件以使連桿的段旋轉(zhuǎn)，從而改變連桿長(zhǎng)度。一個(gè)或者多個(gè)位置控制部件可以由用于將連桿約束為大體上在氣缸軸線的方向上移動(dòng)的裝置提供。
[0028]活塞系統(tǒng)可以包括至少兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的活塞布置。多個(gè)活塞布置的相應(yīng)連桿可以聯(lián)接至共用軌道。任何數(shù)量的活塞布置可以按照需要連接至共用軌道并且沿該共用軌道間隔開?？商娲兀钊到y(tǒng)可以包括兩個(gè)根據(jù)本發(fā)明的第一方面的活塞布置，該兩個(gè)活塞布置操作共用氣缸內(nèi)的相對(duì)的活塞，其中，相應(yīng)軌道是固定的或者可相對(duì)于彼此移動(dòng)?？商娲兀钊到y(tǒng)可以包括:根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一活塞布置，第一活塞布置的氣缸具有與活塞頭相對(duì)的固定頭壁；以及根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第二活塞布置，第二活塞布置的氣缸具有在第一活塞布置的固定頭壁中的開口。
[0029]活塞系統(tǒng)可以包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一活塞布置和第二活塞布置，其中，第一活塞布置和第二活塞布置的連桿分別聯(lián)接至單獨(dú)的第一軌道和第二軌道，該單獨(dú)的第一軌道和第二軌道可相對(duì)于彼此移動(dòng)以改變第一活塞布置和第二活塞布置的各自的活塞頭的相對(duì)定時(shí)。
[0030]內(nèi)燃機(jī)可以包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的活塞布置。
[0031]本發(fā)明的第二方面提供了一種活塞布置，該活塞布置包括氣缸、可在該氣缸內(nèi)沿活塞軸線移動(dòng)的活塞頭、連桿、以及軌道;其中，連桿具有聯(lián)接至活塞頭的第一端和聯(lián)接至軌道的第二端;其中，軌道適合于相對(duì)于氣缸移動(dòng)，并且軌道被形成為，在軌道相對(duì)于活塞移動(dòng)時(shí)，活塞頭依照軌道的形狀沿軸線以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式移動(dòng);其中，連桿具有至少兩個(gè)從動(dòng)件，該至少兩個(gè)從動(dòng)件嚙合軌道以控制連桿的位移，并且經(jīng)由樞軸安裝至連桿的轉(zhuǎn)向架安裝至連桿。
[0032]本發(fā)明的第三方面提供了一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一活塞布置和第二活塞布置，其中，第一活塞布置和第二活塞布置分部包括可在共用氣缸中移動(dòng)的第一活塞頭和第二活塞頭，其中，第一活塞頭和第二活塞頭彼此相對(duì)，從而在第一活塞頭與第二活塞頭之間形成腔室。
[0033]第一活塞布置的軌道可以提供在第一旋轉(zhuǎn)圓盤或者圓筒上，并且第二活塞布置的軌道可以提供在第二旋轉(zhuǎn)圓盤或者圓筒上。共用氣缸可以位于第一旋轉(zhuǎn)圓盤或者圓筒與第二旋轉(zhuǎn)圓盤或者圓筒之間。優(yōu)選地，共用氣缸位于沿共用旋轉(zhuǎn)軸線間隔開的第一圓盤和第二圓盤之間?？商娲?，共用氣缸可以位于內(nèi)軸或者圓筒與中空外圓筒之間，該內(nèi)軸或者圓筒提供第一活塞布置和第二活塞布置中的一個(gè)布置的軌道，該中空外圓筒與內(nèi)軸或者圓筒同軸設(shè)置并且提供第一活塞布置和第二活塞布置中的另一布置的軌道。內(nèi)圓筒可以是中空的，并且其他內(nèi)燃機(jī)組件可以包裹在中空內(nèi)圓筒內(nèi)。
[0034]在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的第一布置中，共用氣缸包括進(jìn)氣口、排氣口和火花塞或者燃料噴射器。進(jìn)氣口和排氣口可以沿共用氣缸的縱軸線彼此間隔開，并且火花塞或者燃料噴射器可以位于進(jìn)氣口與排氣口之間的中間位置。
[0035]第一布置的內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)以下操作循環(huán)來(lái)運(yùn)行:a)進(jìn)氣階段，在該進(jìn)氣階段中，第一活塞頭和第二活塞頭位于進(jìn)氣口的任何一側(cè)，并且第二活塞頭在與共用氣缸軸線平行的第一方向上遠(yuǎn)離第一活塞頭移動(dòng)，從而使腔室的體積增加并且使充量吸入腔室;然后b)壓縮階段，在該壓縮階段中，第一活塞頭在第一方向上朝第二活塞頭移動(dòng)，從而使腔室的體積減小并且壓縮充量;然后c)動(dòng)力階段，在該動(dòng)力階段中，充量燃燒并且第二活塞頭在第一方向上遠(yuǎn)離第一活塞頭移動(dòng)并且提取功;然后d)排氣階段，在該排氣階段中，第一活塞頭和第二活塞頭位于排氣口的任何一側(cè)，并且第一活塞頭在第一方向上朝第二活塞頭移動(dòng)，從而使腔室的體積減小，并且使燃燒過(guò)的充量經(jīng)由排氣口從腔室排出；然后e)回收階段，在該回收階段中，在為以下循環(huán)的進(jìn)氣階段做準(zhǔn)備時(shí)，第一活塞頭和第二活塞頭都在與第一方向平行并且相對(duì)的第二方向上背對(duì)進(jìn)氣口移動(dòng)。
[0036]操作循環(huán)可以進(jìn)一步包括蒸汽階段，在該蒸汽階段中，將水和/或蒸汽注入腔室中，并且通過(guò)第一活塞頭和/或第二活塞頭來(lái)提取功。蒸汽相可以在動(dòng)力階段期間和/或在排氣階段與回收階段之間發(fā)生。
[0037]在根據(jù)本發(fā)明的第三方面的第二布置中，共用氣缸包括沿共用氣缸的縱軸線處于大體上相似的位置的進(jìn)氣口和排氣口。進(jìn)氣口和排氣口可以在共用氣缸的相對(duì)側(cè)間隔開，但是沿氣缸軸線處于相似的高度?？商娲?，進(jìn)氣口和排氣口可以包括單個(gè)的組合進(jìn)氣和排氣口，該單個(gè)的組合進(jìn)氣和排氣口由關(guān)于本發(fā)明的第八方面所描述的閥操作。
[0038]第二布置的內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)以下操作循環(huán)來(lái)運(yùn)行:a)進(jìn)氣階段，在該進(jìn)氣階段中，共用氣缸的氣缸筒中的進(jìn)氣閥打開，并且第一活塞頭在第一方向上遠(yuǎn)離第二活塞頭移動(dòng)，并且第二活塞頭在第二方向上遠(yuǎn)離第一活塞頭移動(dòng)，從而使充量吸入形成在第一活塞與第二活塞之間的腔室中；b)壓縮階段，在該壓縮階段中，第一活塞頭在第二方向上朝第二活塞頭移動(dòng)并且第二活塞頭在第一方向上朝第一活塞頭移動(dòng)，從而壓縮充量;c)動(dòng)力階段，在該動(dòng)力階段中，第一活塞頭在第一方向上遠(yuǎn)離第二活塞頭移動(dòng)并且第二活塞頭在第二方向上遠(yuǎn)離第一活塞頭移動(dòng)，從而提取功；以及d)排氣階段，在該排氣階段中，共用氣缸的氣缸筒中的排氣閥打開，并且第一活塞頭在第二方向上朝第二活塞頭移動(dòng)，并且第二活塞頭在第一方向上朝第一活塞頭移動(dòng)，從而使燃燒過(guò)的充量從腔室排出。可以通過(guò)火花點(diǎn)火、壓縮點(diǎn)火或者均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火來(lái)發(fā)起燃燒。蒸汽階段要么可以包括在動(dòng)力相期間，要么可以包括在排氣階段之后的單獨(dú)蒸汽動(dòng)力沖程中。
[0039]本發(fā)明的第三方面的內(nèi)燃機(jī)可以包括壓縮氣缸，該壓縮氣缸通過(guò)輸送閥而不是上面所敘述的進(jìn)氣口連接至共用氣缸。壓縮氣缸可以適合于壓縮充量并且向共用氣缸提供該充量。壓縮氣缸可以由根據(jù)本發(fā)明的第一方面的活塞布置操作?？商娲兀瑝嚎s氣缸活塞可以由曲軸和連桿布置或者由凸輪和從動(dòng)件布置以及其他任何已知的活塞驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)操作。
[0040]當(dāng)內(nèi)燃機(jī)包括壓縮氣缸時(shí)，該內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)以下操作循環(huán)來(lái)運(yùn)行:a)充量階段，在該充量階段中，輸送閥打開，并且操作壓縮氣缸來(lái)將加壓充量輸送至共用氣缸中的腔室中，該共用氣缸形成在第一活塞頭與第二活塞頭之間；b)動(dòng)力階段，在該動(dòng)力階段中，充量燃燒，并且第一活塞頭在第一方向上遠(yuǎn)離第二活塞頭移動(dòng)并且提取功，并且第二活塞頭在第二方向上遠(yuǎn)離第一活塞頭移動(dòng)并且提取功；以及c)排氣階段，在該排氣階段中，第一活塞頭在第二方向上朝第二活塞頭移動(dòng)并且第二活塞頭在第一方向上朝第一活塞頭移動(dòng)，從而使燒過(guò)的充量經(jīng)由形成在共用氣缸的氣缸筒中的排氣閥排出。充量可以包括空氣(如果內(nèi)燃機(jī)通過(guò)燃料噴射來(lái)操作)或者燃料/空氣混合物。可以通過(guò)位于共用氣缸的氣缸筒中的火花塞，或者可替代地，通過(guò)壓縮來(lái)使壓縮后的充量點(diǎn)火。壓縮點(diǎn)火可以通過(guò)第一活塞頭朝第二活塞頭移動(dòng)和/或第二活塞頭朝第一活塞頭移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中，輸送閥關(guān)閉。輸送閥可以是三位閥，該三位閥具有:閉合位置，在該閉合位置中，閥門是密封的，從而大體上沒(méi)有流體可以經(jīng)由輸送閥移進(jìn)或者移出共用氣缸;進(jìn)氣位置，在該進(jìn)氣位置中，充量可以從壓縮氣缸輸送到共用氣缸中；以及排氣位置，在該排氣位置中，燃燒過(guò)的充量可以從共用缸輸送到排氣管道。
[0041]本發(fā)明的第四方面提供了一種內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)包括由根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第一活塞布置操作的燃燒氣缸以及由根據(jù)本發(fā)明的第一方面的第二活塞布置操作的壓縮氣缸，其中，壓縮氣缸適合于容納充量、壓縮所述充量、并且將壓縮后的充量輸送至燃燒氣缸。
[0042]壓縮氣缸可以通過(guò)輸送閥連接至燃燒氣缸，該輸送閥可以選擇性地打開，從而啟用和關(guān)閉經(jīng)由輸送閥的從壓縮氣缸到燃燒氣缸中的流體流，因而不會(huì)啟用通過(guò)輸送閥的流體流。輸送閥可以經(jīng)由氣缸筒或者頭部的端口連接至燃燒氣缸。輸送閥可以是上面所描述的三位閥，該三位閥還適合于作為排氣閥運(yùn)行。輸送閥可以包括滑動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)閥構(gòu)件或者蝶形閥。渦流引入裝置可以包括在輸送閥中或者包括在輸送閥與燃燒氣缸之間。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的第四方面的內(nèi)燃機(jī)可以根據(jù)以下操作循環(huán)來(lái)運(yùn)行:a)充量階段，在該充量階段中，輸送閥打開，并且當(dāng)?shù)谝换钊贾玫幕钊^處于或者接近上止點(diǎn)位置時(shí)，操作壓縮氣缸來(lái)將加壓充量輸送到燃燒氣缸中；b)動(dòng)力階段，在該動(dòng)力階段中，充量燃燒，并且第一活塞布置的活塞頭朝下止點(diǎn)位置移動(dòng)并且提取功；以及c)排氣階段，在該排氣階段中，第一活塞布置的活塞頭朝上止點(diǎn)位置移動(dòng)，從而使燒過(guò)的充量經(jīng)由排氣閥從燃燒氣缸排出。
[0044]操作循環(huán)可以進(jìn)一步包括蒸汽階段，在該蒸汽階段中，將水和/或蒸汽注入腔室中，并且通過(guò)第一活塞頭和/或第二活塞頭來(lái)提取功。蒸汽階段可以在動(dòng)力階段期間和/或在排氣階段和隨后的引入階段之間的附加蒸汽循環(huán)階段期間發(fā)生。如果蒸汽相在動(dòng)力階段期間發(fā)生，那么可以通過(guò)從上止點(diǎn)位置到下止點(diǎn)位置的活塞沖程的部分將水和/或蒸汽注入燃燒氣缸。如果內(nèi)燃機(jī)適合于通過(guò)使用均質(zhì)充量壓燃(HCCI)點(diǎn)火來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)，那么在燃料/空氣混合物自動(dòng)點(diǎn)火之后并且在燃料/空氣混合物中的大多數(shù)燃料已經(jīng)燃燒光之后引入水和/或蒸汽。如果蒸汽相在附加蒸汽循環(huán)階段期間發(fā)生，那么內(nèi)燃機(jī)在排氣期間排出大體上所有燃燒過(guò)的充量，并且活塞然后在單獨(dú)的蒸汽動(dòng)力階段中遠(yuǎn)離上止點(diǎn)位置移動(dòng)。在蒸汽動(dòng)力階段中，將水和/或蒸汽注入燃燒氣缸中，并且使其蒸發(fā)和膨脹，從而在活塞頭上做功并且使內(nèi)燃機(jī)冷卻。緊隨著蒸汽動(dòng)力相，活塞頭朝上止點(diǎn)移回，從而通過(guò)排氣閥或者通過(guò)單獨(dú)的蒸汽收集閥來(lái)將蒸汽從燃燒氣缸中排出?？梢允占羝⑶沂蛊湓傺h(huán)。蒸汽動(dòng)力階段的動(dòng)力沖程可能比主要?jiǎng)恿﹄A段的動(dòng)力沖程短。這可以由具有兩個(gè)不同的局部極小值實(shí)現(xiàn)，該兩個(gè)不同的局部極小值與活塞