本發(fā)明總體包括裝有具有端口的交流發(fā)電機(jī)（portedlinearalternator）組件。

背景技術(shù)：
車輛設(shè)計(jì)者力圖通過(guò)高燃料效率的發(fā)動(dòng)機(jī)或其他動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛。期望實(shí)現(xiàn)低燃料排放、以低成本燃料運(yùn)轉(zhuǎn)并且具有相對(duì)低復(fù)雜性的發(fā)動(dòng)機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
提供一種線性交流發(fā)電機(jī)組件，其包括限定汽缸的汽缸體。汽缸體具有入口端口、排放端口和燃料端口，流體在入口端口處進(jìn)入汽缸，流體在排放端口處從汽缸排出，流體通過(guò)燃料端口選擇性地供給到汽缸以進(jìn)行燃燒。多個(gè)可激勵(lì)線圈圍繞汽缸。第一和第二活塞容納在汽缸內(nèi)?；钊谴判缘幕蚩纱呕摹ｋ娮涌刂破鞑僮鞯剡B接到線圈，并且配置為選擇性地激勵(lì)線圈中的不同線圈，以由此令第一和第二活塞在汽缸內(nèi)不對(duì)稱地運(yùn)動(dòng)，線圈的激勵(lì)和燃料的燃燒由此建立四沖程工作循環(huán)，該四沖程工作循環(huán)產(chǎn)生壓縮氣體和電能中的至少一種。四沖程工作循環(huán)可被改變，來(lái)適應(yīng)所需功率的變化，由此在考慮效率的情況下平衡所需的輸出功率。當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，通過(guò)下面用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)變得顯而易見(jiàn)。附圖說(shuō)明圖1是具有將軸驅(qū)動(dòng)并且提供電能的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的動(dòng)力傳動(dòng)系的示意性局部剖視圖。圖2是配置為提供具有四個(gè)工作汽缸的帶有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的汽缸體的示意性平面視圖。圖3是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循第一個(gè)四沖程工作循環(huán)的進(jìn)氣沖程定位。圖4是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循壓縮沖程定位。圖5是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循膨脹沖程定位。圖6是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循排氣沖程定位。圖7是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞運(yùn)動(dòng)到復(fù)位位置。圖8是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循替代的四沖程工作循環(huán)的縮短的進(jìn)氣沖程定位。圖9是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循壓縮沖程定位。圖10是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循膨脹沖程定位。圖11是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循排氣沖程定位。圖12是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞運(yùn)動(dòng)到復(fù)位位置。圖13是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循幾何上欠膨脹（geometricallyunder-expanded）替代四沖程工作循環(huán)的進(jìn)氣沖程定位。圖14是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循壓縮沖程定位。圖15是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循幾何上欠膨脹的膨脹沖程定位。圖16是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞遵循排氣沖程定位。圖17是圖1的具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的示意性局部剖視圖，其中活塞運(yùn)動(dòng)到復(fù)位位置。圖18是圖1的帶有具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件的車輛的示意性局部剖視圖。具體實(shí)施方式參照附圖，其中，貫穿若干幅附圖，相似的附圖標(biāo)記指代相似的部件，圖1顯示了動(dòng)力傳動(dòng)系10，其包括線性交流發(fā)電機(jī)組件12，并且可任選地包括操作地連接到線性交流發(fā)電機(jī)組件12以轉(zhuǎn)動(dòng)軸16的渦輪機(jī)14。線性交流發(fā)電機(jī)組件12還操作地連接到電能裝置18，用于提供或接收電能。該線性交流發(fā)電機(jī)組件12通過(guò)本文所述的電子控制器20控制，以提供可變的四沖程工作循環(huán)。具體地，控制器20分別通過(guò)電線束25A、25B、25C、25D、25E、25F、25G和25H控制傳送到線圈21A、21B、21C、21D、21E、21F、21G和21H的電功率。電線束25A-25H可每一個(gè)具有兩條輸送線，以通過(guò)線圈提供電流。電能裝置18可以是例如電池等能量存儲(chǔ)裝置，其根據(jù)需要提供電能到線圈?？刂破?0可具有一體的功率逆變器，其將從能量存儲(chǔ)裝置18提供到線圈21A-21H的電流轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖或交流電流形式。在本文所述的實(shí)施例中，電能裝置18被稱為能量存儲(chǔ)裝置18。線圈21A-21H沿汽缸24的長(zhǎng)度彼此間隔開(kāi)，在相對(duì)于入口端口32、排放端口44并且取決于活塞26、28長(zhǎng)度的特定位置處。線圈21A-21H定位成使得，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)線圈由控制器20根據(jù)存儲(chǔ)在控制器20中的處理器23中的算法被選擇性地激勵(lì)時(shí)，活塞26、28將根據(jù)所選的四沖程工作循環(huán)來(lái)運(yùn)動(dòng)。四沖程工作循環(huán)中的至少一個(gè)可被改變以調(diào)節(jié)該循環(huán)，從而符合所需的能量輸出需求。即，活塞26、28可被控制為在圓柱體24內(nèi)不對(duì)稱地運(yùn)動(dòng)，并且進(jìn)氣沖程或排氣沖程可改變。如本文所用，當(dāng)在一個(gè)沖程過(guò)程中汽缸24中的活塞26與活塞28運(yùn)動(dòng)不同的距離時(shí)，活塞26、28“不對(duì)稱地”運(yùn)動(dòng)。當(dāng)輸出功率命令變化時(shí)，四沖程工作循環(huán)可改變，從其中進(jìn)氣和壓縮沖程在幾何上比膨脹和排氣沖程更小的循環(huán)（即關(guān)于圖8到12所述的Atkinson或Miller循環(huán)）改變到具有幾何上相似的進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣沖程的循環(huán)（即關(guān)于圖3到圖7所述的Otto或Diesel循環(huán)）。另外，如果輸出能量為被引導(dǎo)到渦輪機(jī)14以轉(zhuǎn)動(dòng)軸16的壓縮氣體的形式，則控制器20可改變循環(huán)，以提供在幾何上進(jìn)氣和壓縮沖程比膨脹和排氣沖程更大的循環(huán)（即關(guān)于圖13-17所述的欠膨脹的膨脹沖程），由此確保排出到渦輪機(jī)的壓縮氣體的壓力足以轉(zhuǎn)動(dòng)軸。實(shí)際上，膨脹沖程可被控制，以使電輸出功率恰好足以保持線性交流發(fā)電機(jī)12運(yùn)行，以使最大排氣壓力被保留以在軸16處做功，并且動(dòng)力傳動(dòng)系10的所有功輸出將可得自該軸。圖1的線性交流發(fā)電機(jī)組件12包括汽缸體22，其限定汽缸24。第一磁性或可磁化活塞26和第二磁性或可磁化活塞28被容納在汽缸24內(nèi)?；钊?6、28可被永久磁化，或可包含能被磁化的材料，例如鐵磁性材料?；钊?6、28被稱為“自由”活塞，因?yàn)槠錄](méi)有被機(jī)械地連接到可能影響其在汽缸24內(nèi)的運(yùn)動(dòng)的活塞桿或其他部件。替代地，活塞26、28經(jīng)受線圈21A-21H的激勵(lì)方案而可運(yùn)動(dòng)到汽缸24內(nèi)的任何位置?；钊?6、28被稱為“相對(duì)的（opposing）”活塞，因?yàn)槠椎墓ぷ黧w積在活塞26、28之間。由于活塞26和28為磁性或可磁化的，因此，當(dāng)線圈21A-21H中的任一個(gè)被激勵(lì)時(shí)，如果線圈21A-21H中的被激勵(lì)的一個(gè)被至少部分緊在活塞26或28的徑向外側(cè)，或活塞26或28在被激勵(lì)線圈21A-21H的預(yù)定附近范圍內(nèi)，磁場(chǎng)被形成，所述磁場(chǎng)可作用在活塞26或28上。圖1中，線圈21A-21H顯示為圍繞汽缸24。汽缸體22可具有足夠的厚度，以使線圈21A-21H被嵌入汽缸體22中。圖1僅顯示了一個(gè)汽缸24。汽缸體22可容納多個(gè)汽缸24。例如，圖2顯示了容納布置以形成四方形的四個(gè)汽缸24的汽缸體122。由于線性交流發(fā)電機(jī)組件12可在沒(méi)有曲軸的情況下并且沒(méi)有控制流體進(jìn)出汽缸24的入口和出口閥的情況下提供軸能量，因此多個(gè)汽缸24可沿不同方位布置，而無(wú)需將活塞連接到曲軸或使凸輪軸覆蓋任何閥。每一個(gè)汽缸24將具有單獨(dú)的一組活塞26、28，并且四沖程工作循環(huán)在每一個(gè)汽缸24內(nèi)進(jìn)行。汽缸體22限定汽缸壁30，其具有多個(gè)入口端口32，流體可通過(guò)所述入口端口從流體源提供到汽缸24。在一個(gè)實(shí)施例中，流體可以是空氣。圖1中，流體顯示被導(dǎo)向通過(guò)通道34到入口端口32。流體被通過(guò)流體入口36從流體源提供，如由箭頭A所示，并且被導(dǎo)向到壓縮機(jī)38，然后通過(guò)通道40到換熱器42，如由箭頭B所示，并且在通道34上導(dǎo)向到入口32，如由箭頭C所示。換熱器42可以是中間冷卻器，以提高流體的裝填密度（chargedensity）。汽缸壁30還具有多個(gè)排放端口44，其在圖1中顯示為被第二活塞28阻擋。當(dāng)排放端口44被打開(kāi)時(shí)，流體可如由箭頭D所示流動(dòng)通過(guò)通道46，到達(dá)渦輪機(jī)14。根據(jù)汽缸24中進(jìn)行的四沖程工作循環(huán)，流體可在其離開(kāi)排放端口44時(shí)至少部分地被壓縮，以使其在渦輪機(jī)14中膨脹，使渦輪機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)軸16，從而產(chǎn)生軸功。如果需要，可提供換熱器47，使得可以從沿箭頭E方向由渦輪機(jī)14排出的流體提取熱（在流體最終通過(guò)排氣管49沿箭頭F直接排出到大氣或排出到排氣系統(tǒng)之前）。如果從A到B以及從D到E的壓力比足夠，則換熱器42和47可組合以形成再生器的同流換熱器，以提高動(dòng)力傳動(dòng)系10的熱效率。如果具有端口的線性交流發(fā)電機(jī)組件12和動(dòng)力傳動(dòng)系10被包括在機(jī)動(dòng)車輛上，則可使用傳統(tǒng)的排氣處理系統(tǒng)，傳統(tǒng)的排氣處理系統(tǒng)可包括如催化轉(zhuǎn)換器（未示出）或排氣再循環(huán)路徑（未示出）這樣的部件，以試圖降低通過(guò)排氣管49排出的任何排氣中的一定量的預(yù)定化合物。替代地，控制器20可控制活塞26、28，以使排出的流體不維持足夠的壓縮，而是利用活塞26、28的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生電能，所述電能可傳送到電能裝置18。即，控制器20可具有電開(kāi)關(guān)組，以當(dāng)活塞26、28在該循環(huán)的膨脹沖程過(guò)程中經(jīng)過(guò)線圈21A-21H中的相應(yīng)的一個(gè)時(shí)，使電流從線圈21A-21H中所選的一個(gè)流動(dòng)到能量存儲(chǔ)裝置18。汽缸24具有大體上居中的燃料端口50，其定位在入口端口32和排放端口44之間。燃料端口50與燃料源（例如圖18的燃料源61）和燃料噴射器（其可選擇性地被控制以噴射燃料到汽缸24中）流體連通?？蛇x的火花端口52也居中地位于入口端口32和排放端口44之間。如果活塞26、28可選地可根據(jù)使用需要火花點(diǎn)燃的燃料類型的四沖程工作循環(huán)控制，則提供火花端口52。例如，如果燃料為汽油，則提供火花端口52，并且控制器20可根據(jù)Otto循環(huán)或替代的火花點(diǎn)燃四沖程工作循環(huán)控制活塞26、28。如果燃料為柴油燃料，則火花端口52不需要提供，并且四沖程工作循環(huán)可以是Diesel循環(huán)或替代地是壓燃循環(huán)。圖3-6顯示了正被控制以根據(jù)四沖程工作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的活塞，該四沖程工作循環(huán)在火花點(diǎn)燃燃料情況下為Otto循環(huán)，在壓燃燃料情況下為Diesel循環(huán)?？刂破?0和能量存儲(chǔ)裝置18僅在圖7中顯示，但是在圖3-6中示出的部分中也可操作地連接到線圈21A-21H。圖3顯示了定位在進(jìn)氣沖程結(jié)束處的活塞26、28，圖4顯示了定位在壓縮沖程結(jié)束處的活塞26、28，圖5顯示了定位在膨脹沖程結(jié)束處的活塞26、28，并且圖6顯示了定位在排氣沖程結(jié)束處的活塞26、28。圖7顯示了在重復(fù)圖3-6的四沖程工作循環(huán)之前，被控制以運(yùn)動(dòng)到復(fù)位位置的活塞26、28。圖7顯示了遵循第五沖程定位在復(fù)位位置中的活塞26、28，在第五沖程中，活塞26、28從圖6的排氣位置運(yùn)動(dòng)到復(fù)位位置。在圖6的位置和圖7的位置之間的活塞運(yùn)動(dòng)不是工作循環(huán)的一部分。即，流體的所有功通過(guò)圖3-6的進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣沖程做出。如本文所用，“Otto”循環(huán)為其中進(jìn)氣沖程配置為與膨脹沖程對(duì)稱的循環(huán)。即，活塞26、28被控制為在圖3中進(jìn)氣沖程結(jié)束處、在圖5中膨脹沖程結(jié)束處間隔開(kāi)，使得在圖3的進(jìn)氣沖程結(jié)束處與圖4的壓縮沖程相比較的汽缸26、28之間的體積差基本上等于圖5的在膨脹沖程結(jié)束處與圖4的壓縮沖程相比較的汽缸之間的體積差?！癉iesel”循環(huán)為具有與Otto循環(huán)相同的四沖程工作循環(huán)的循環(huán)，但是膨脹是因?yàn)槿剂蠅喝?，并且理論上，為燃料被噴射并且與汽缸中的空氣混合時(shí)燃料的恒定壓力燃燒，而不是燃料的火花點(diǎn)燃，其理論上為已經(jīng)與汽缸中的空氣混合的燃料的恒定體積燃燒。在圖3-6中所示的四沖程工作循環(huán)中，汽缸26、28開(kāi)始于圖7的起始位置中，其中入口端口32被活塞26阻擋?；钊?6、28通過(guò)激勵(lì)線圈21B，21C和21D被設(shè)置在圖7的起始位置中?；钊?6、28然后通過(guò)由提供到線圈21A，21B，21E和21F的電流建立的磁場(chǎng)按照進(jìn)氣沖程運(yùn)動(dòng)。該磁場(chǎng)產(chǎn)生力，所述力將活塞26向外偏置到在入口端口32和汽缸24的第一端壁56之間的位置，以打開(kāi)入口端口32。由提供給線圈21G的電流建立的磁場(chǎng)沿相反方向向外將活塞28偏置到燃料端口50和與第一端壁56相對(duì)的第二端壁58之間的約一半的位置，以完全覆蓋排放端口44。排放端口44距離燃料端口50比活塞28的密封環(huán)60更遠(yuǎn)，以使提供到汽缸24的在活塞26、28之間的部分的工作流體不可在進(jìn)氣沖程過(guò)程中通過(guò)排放端口44排放。在工作流體在圖3的進(jìn)氣沖程過(guò)程中通過(guò)入口端口32提供之后，控制器20控制到線圈的電功率流，以使僅線圈21C，21D，21E，21F被激勵(lì)，并且活塞26、28因此從圖3中的位置運(yùn)動(dòng)到圖4中的位置，形成壓縮沖程。提供到線圈21C，21D的電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)使活塞26朝向汽缸24的中部運(yùn)動(dòng)，以使活塞26的密封環(huán)62在入口端口32和燃料端口50之間。電功率被提供到線圈21E，21F，以產(chǎn)生磁場(chǎng)，使得活塞28朝向汽缸24的中部運(yùn)動(dòng)，其中密封環(huán)60在排放端口44和燃料端口50之間。在壓縮沖程的結(jié)束處，活塞26、28處于圖4中所示的位置，并且入口端口32和排放端口44從活塞26、28之間的工作體積被阻擋。燃料被使用連接在端口50處的燃料噴射器噴射到工作體積中。如果燃料為柴油燃料，則燃料被主要在壓縮沖程的結(jié)束處噴射。如果燃料為汽油而不是柴油燃料，則燃料被在進(jìn)氣沖程的結(jié)束處噴射，并且火花通過(guò)在火花端口52處的火花塞在壓縮沖程結(jié)束處產(chǎn)生。燃料-流體混合物在壓縮沖程結(jié)束處燃燒，向外朝向相應(yīng)的端壁56，58驅(qū)動(dòng)活塞26、28，并且在膨脹沖程過(guò)程中，利用來(lái)自存儲(chǔ)裝置18的電能，線圈的激勵(lì)被同時(shí)從沿行進(jìn)方向偏置活塞26、28改變到與行進(jìn)方向相反地偏置活塞，產(chǎn)生用于存儲(chǔ)裝置18的電能，以使線圈21C、21D、21E和21F在膨脹沖程的開(kāi)始處仍被激勵(lì)?；钊?6、28因而按照膨脹沖程從圖4中的位置運(yùn)動(dòng)到圖5中的位置，在圖5中的位置中，入口端口32由活塞26阻擋，并且排放端口44被打開(kāi)。圖3和圖5的比較示出，在圖3的進(jìn)氣沖程結(jié)束處活塞26、28之間的體積基本上等于在圖5的膨脹沖程結(jié)束處活塞26、28之間的體積。在膨脹沖程之后，控制器20將激勵(lì)的線圈轉(zhuǎn)換到僅線圈21E，21F和21G，以將活塞26、28運(yùn)動(dòng)到圖6中排氣沖程中所示的位置?；钊?6朝向活塞28運(yùn)動(dòng)到緊鄰排放端口44，并且活塞28運(yùn)動(dòng)朝向活塞26，將流體推出排放端口44，并且停止在其中活塞28阻擋排放端口44的位置處。活塞26、28然后在四沖程工作循環(huán)完成時(shí)運(yùn)動(dòng)到圖7的復(fù)位位置。僅線圈21B，21C和21D被激勵(lì)以將活塞26、28運(yùn)動(dòng)到圖7的位置中，在該位置中，入口端口32由活塞26阻擋。另外的未燃燒工作流體可然后被提供給汽缸24，并且該循環(huán)重復(fù)，以活塞26、28運(yùn)動(dòng)到圖3中所示的位置開(kāi)始作為進(jìn)氣沖程。在一個(gè)實(shí)施例中，活塞26或汽缸24可配置為使得一些燃燒過(guò)的流體經(jīng)過(guò)活塞26逸出到汽缸24的在活塞26和端壁56之間的末端部分57中，如圖5中所示。例如，線性槽可被形成在活塞26中，或汽缸體22可形成有圍繞活塞26從汽缸24的中部延伸到末端部分57的通道或凹部。在末端部分57中的被捕集氣體將提供具有彈回效果的緩沖，迫使活塞26在圖5的膨脹沖程結(jié)束處朝向圖6的排氣位置運(yùn)動(dòng)，因而減小線圈21E，21F運(yùn)動(dòng)活塞26所需的電功率。末端部分57可被稱為活塞26外側(cè)（即活塞26的非燃燒反向側(cè)）的捕集氣體的“反彈空間”?？稍诨钊?8外側(cè)，在活塞28和端壁58之間提供相似的末端部分或反彈空間。圖3-6的四沖程工作循環(huán)非常有效，因?yàn)樵跊](méi)有曲柄或閥機(jī)構(gòu)的情況下，摩擦損耗被最小化。而且，由于可獲得平衡的燃燒，因此任何排氣處理可按照傳統(tǒng)的車輛排氣處理方法進(jìn)行。即，進(jìn)氣沖程（排放端口44在該過(guò)程中可被覆蓋）與排氣沖程（入口端口32在該過(guò)程中可被覆蓋）允許進(jìn)入排氣中的混合空氣的量被限制和控制，使得在火花點(diǎn)燃的情況下傳統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器可非常有效地操作。而且，排氣的壓力可基本上高于進(jìn)氣的壓力，這允許由排氣渦輪機(jī)產(chǎn)生更大量的可用功。線性交流發(fā)電機(jī)組件12還直接可適用于期望的輸出的改變，從而通過(guò)圖8-12中所示的Atkinson或Miller循環(huán)的燃料效率平衡由圖3-6的Otto或Diesel循環(huán)提供的功率。即，線性交流發(fā)電機(jī)12可根據(jù)可變四沖程工作循環(huán)來(lái)控制。圖8中，該循環(huán)的進(jìn)氣沖程被縮短或減少，如與活塞26、28在圖3的進(jìn)氣沖程結(jié)束處的位置相比較明顯地。即，不是像圖4的Otto或Diesel循環(huán)中那樣激勵(lì)線圈21A，21B和21G，而是僅線圈21A，21B和21F被激勵(lì)?；钊?8因此在圖8的進(jìn)氣沖程中更靠近汽缸24的中部?？刂破?0在圖9-11的壓縮、膨脹和排氣沖程以及圖12的復(fù)位沖程中以根據(jù)關(guān)于圖4-7中所述的相同的模式激勵(lì)線圈21A-21F。圖8-11的四沖程工作循環(huán)與圖3-6的四沖程工作循環(huán)不同之處在于，圖8的進(jìn)氣沖程被縮短。與圖3-6的工作循環(huán)相比較，壓縮比率在圖8-11的工作循環(huán)中保持恒定，因?yàn)榛钊?6、28在圖9中的壓縮沖程結(jié)束處比在圖4中更靠近在一起。隨著活塞26、28從圖9的位置運(yùn)動(dòng)到圖10的位置，這導(dǎo)致更大的膨脹比率（即在膨脹沖程結(jié)束處（圖10）活塞26、28之間的體積除以在膨脹沖程開(kāi)始處（圖9）活塞26、28之間的體積），導(dǎo)致比當(dāng)活塞26、28被從圖4的位置運(yùn)動(dòng)到圖5的位置時(shí)活塞26、28之間體積的更大的變化。圖10顯示了比在圖8中存在的更大的活塞26、28之間體積。增大的膨脹比率與更大的燃料經(jīng)濟(jì)性相關(guān)聯(lián)，但是提供比圖3-7的Otto或Diesel循環(huán)更小的功率，因?yàn)樗玫目諝夂腿剂狭勘煌ㄟ^(guò)更短的進(jìn)氣沖程以及來(lái)自軸16的更低的功率輸出降低，因?yàn)楸粋魉偷綔u輪機(jī)14的工作流體的壓力被降低。例如，如果線性交流發(fā)電機(jī)12被安裝在具有渦輪機(jī)14的動(dòng)力傳動(dòng)系10中，并且通過(guò)各個(gè)傳感器提供給控制器20的工況表明在軸16處需要較小的扭矩，則控制器20可將交流發(fā)電機(jī)12的四沖程工作循環(huán)從圖3-7的循環(huán)改變到圖8-11的循環(huán)。替代地，控制器20可根據(jù)圖3-7的循環(huán)繼續(xù)操作，但是控制線圈21A-21H使活塞26、28中的一些功被轉(zhuǎn)變?yōu)榇鎯?chǔ)在電存儲(chǔ)裝置18中的電能。而且，如果線性交流發(fā)電機(jī)組件12被操作地連接到渦輪機(jī)14，如圖1中所示，則在膨脹沖程之后流體的一些壓力可通過(guò)將膨脹沖程控制為相對(duì)于進(jìn)氣沖程被縮短而來(lái)維持。這可被稱為具有幾何上欠膨脹的膨脹沖程的四沖程工作循環(huán)。該四沖程工作循環(huán)示出在圖13-16中，其中圖17中示出活塞26、28的復(fù)位位置。圖13-16的四沖程工作循環(huán)是不對(duì)稱的，因?yàn)檫M(jìn)氣沖程（即活塞26、28從圖17的位置運(yùn)動(dòng)到圖13的位置）比膨脹沖程（即活塞26、28從圖14的位置運(yùn)動(dòng)到圖15的位置）更長(zhǎng)，其中活塞26被控制為在圖15中所示的膨脹沖程結(jié)束處比在圖5的Otto或Diesel循環(huán)中或圖10的Atkinson或Miller循環(huán)中更靠近汽缸24的中部定位。為了實(shí)現(xiàn)縮短的膨脹沖程，控制器20激勵(lì)線圈21C，21D，21E和21F，但是使用線圈21C和21D保持活塞26的位置，而不是產(chǎn)生電功率。在更短的膨脹沖程情況下，在從圖15到圖16的排氣沖程中通過(guò)排放端口44排出的工作流體可然后被導(dǎo)向到渦輪機(jī)14，其中至少一些能量保留來(lái)在渦輪機(jī)14處膨脹，以轉(zhuǎn)動(dòng)軸16。替代的欠膨脹四沖程工作循環(huán)通過(guò)縮短膨脹沖程產(chǎn)生，以僅提供足夠來(lái)保持活塞-汽缸裝置以極少或無(wú)凈輸出功率運(yùn)行的功率，并且將高壓排氣傳送用于在渦輪機(jī)14中膨脹以產(chǎn)生軸功。線性交流發(fā)電機(jī)組件12可因而作為純線性交流發(fā)電機(jī)操作，僅產(chǎn)生電功率，或作為氣體產(chǎn)生線性交流發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生熱的高壓氣體，用于在軸渦輪機(jī)14或其他輸出裝置中膨脹。圖18顯示了線性交流發(fā)電機(jī)組件12作為車輛70的動(dòng)力傳動(dòng)系10中的原動(dòng)機(jī)的一種應(yīng)用。燃料供給61通過(guò)燃料泵63供給燃料到燃料端口50處的燃燒噴射器64?；鸹ㄈ?6被安裝在火花端口52處。圖1中所述的具有線性交流發(fā)電機(jī)組件12的動(dòng)力傳動(dòng)系10被擴(kuò)展為包括支撐車輪71A，71B的驅(qū)動(dòng)軸72A，72B，該驅(qū)動(dòng)軸72A，72B經(jīng)過(guò)第一齒輪機(jī)構(gòu)74、行星齒輪組80和第二齒輪機(jī)構(gòu)75通過(guò)線性交流發(fā)電機(jī)組件12經(jīng)由電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76或通過(guò)渦輪機(jī)14經(jīng)由軸16驅(qū)動(dòng)。車輛70為混合動(dòng)力電動(dòng)車輛，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76被用作第二動(dòng)力源。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76被通過(guò)行星齒輪組80連接到齒輪機(jī)構(gòu)74，以驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸72A，72B。驅(qū)動(dòng)軸72A，72B大體以相同的速度旋轉(zhuǎn)，但是差速器73允許軸72A，72B之間由于車輪71A，71B的滑移造成的速度差。車輪71A，71B每一個(gè)支撐相應(yīng)的輪胎83A，83B。行星齒輪組80具有被稱為第一構(gòu)件的太陽(yáng)齒輪構(gòu)件82、被稱為第二構(gòu)件的托架構(gòu)件86和被稱為第三構(gòu)件的齒環(huán)構(gòu)件84。小齒輪87可由托架構(gòu)件86旋轉(zhuǎn)支撐，并且與太陽(yáng)齒輪構(gòu)件82和齒環(huán)構(gòu)件84嚙合。電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)76具有可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子77，和固接到固定構(gòu)件79（例如殼體）的固定定子78。定子繞組81通過(guò)電纜67A，67B，67C操作地連接到控制器20，并且在控制器20的控制下使用存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝置18中的電能接收電流。替代地，電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)76可通過(guò)控制器20控制以用作發(fā)電機(jī)，在該情況下，定子79在控制器20的控制下提供電流到能量存儲(chǔ)裝置18?？刂破?0可包括一體的功率逆變器，以將由能量存儲(chǔ)裝置提供的直流轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動(dòng)定子79所需的交流電流，并且將從定子提供的交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鳎撝绷麟娏鲗⒁D(zhuǎn)變?yōu)殡娔懿⑶乙噪娔艽鎯?chǔ)在存儲(chǔ)裝置18中。齒輪機(jī)構(gòu)74包括連接用以隨軸16旋轉(zhuǎn)的第一齒輪90，與第一齒輪90嚙合并且連接以與托架86共同旋轉(zhuǎn)（即以與托架86相同的速度旋轉(zhuǎn)）的第二齒輪92。齒輪機(jī)構(gòu)75具有連接以隨齒環(huán)構(gòu)件84旋轉(zhuǎn)并且與第二齒輪96嚙合的第一齒輪94，所述第二齒輪96連接以隨曲軸軸72A，72B旋轉(zhuǎn)。齒輪94為套筒類型、環(huán)形齒輪，允許將齒輪92連接到托架86的軸通過(guò)齒輪94。由渦輪機(jī)14驅(qū)動(dòng)、并且最終由線性交流發(fā)電機(jī)組件10的汽缸24中的四沖程工作循環(huán)驅(qū)動(dòng)的軸16操作地連接到托架構(gòu)件86。驅(qū)動(dòng)軸72A，72B通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)75操作地連接到齒環(huán)構(gòu)件84。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76和線性交流發(fā)電機(jī)組件12因而可操作，以通過(guò)行星齒輪組80在車輛驅(qū)動(dòng)軸72A，72B處提供可變速度驅(qū)動(dòng)?？刂破?8可接收指示車輛工況的輸入信號(hào)19，所述工況包括在驅(qū)動(dòng)軸72A，72B處的命令扭矩，所述信號(hào)例如可由車輛油門踏板位置傳感器提供。根據(jù)輸入信號(hào)91，控制器20可改變線性交流發(fā)電機(jī)組件12的四沖程工作循環(huán)，在軸16處產(chǎn)生更多或更少的軸功?？刂破?0可還控制電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76的操作，以根據(jù)需要通過(guò)作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)操作電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)76而提供平衡扭矩，同時(shí)控制器20組合（combine）去往或來(lái)自線性交流發(fā)電機(jī)12、電動(dòng)機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)76和能量存儲(chǔ)裝置18的電功率，其組合方式使得在驅(qū)動(dòng)軸72A，72B處有效地產(chǎn)生命令扭矩。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76也可被控制以根據(jù)需要通過(guò)行星齒輪組80和齒輪機(jī)構(gòu)75改變從軸16到驅(qū)動(dòng)軸72A，72B的速度比。這允許線性交流發(fā)電機(jī)組件12被控制以根據(jù)燃料效率操作四沖程工作循環(huán)（例如Atkinson或Miller循環(huán)），其中由電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76根據(jù)需要提供附加的扭矩要求。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)76也可被控制為作為發(fā)電機(jī)操作，以通過(guò)將驅(qū)動(dòng)軸72A，72B處的扭矩轉(zhuǎn)變?yōu)樵谀芰看鎯?chǔ)裝置18中存儲(chǔ)的電能來(lái)捕獲再生制動(dòng)能量。線性交流發(fā)電機(jī)組件12在混合動(dòng)力電動(dòng)機(jī)10中的使用因而能夠在低排放和有效燃燒的情況下實(shí)現(xiàn)所需輸出扭矩的靈活有效的傳送。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的很多方面的最佳模式，但是本發(fā)明相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的用于實(shí)踐本發(fā)明的各個(gè)替代方面。