DE60320512T2

DE60320512T2 - Brennkraftmaschine mit variabeln Kolbenhub

Info

Publication number: DE60320512T2
Application number: DE60320512T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Yamada; Yoshikazu Sato
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-11-21
Also published as: US20040149243A1; CA2449763C; CN100359145C; CN1502799A; CA2449763A1; EP1426585B1; ES2304493T3; TW200415301A; KR20040044355A; DE60320512D1; US6814034B2; AU2003262332A1; EP1426585A1; TWI235194B; AU2003262332B2; JP2004183644A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit variablen Hub, umfassend:
eine Verbindungstange, die an einem Ende mit einem Kolben durch einen Kolbenbolzen verbunden ist; einen Nebenarm, der an einem Ende mit dem anderen Ende der Verbindungstange drehbar verbunden ist und durch einen Kurbelbolzen mit einer Kurbelwelle verbunden ist; und eine Steuer-/Regelstange, die an einem Ende mit dem Nebenarm an einer zu einer Verbindungsstelle der Verbindungsstange versetzten Stelle verbunden ist; wobei eine Halterungsstelle des anderen Endes der Steuer-/Regelstange in einer Ebene senkrecht zu einer Achse der Kurbelwelle versetzt werden kann.
Solch ein Motor ist herkömmlich bekannt, beispielsweise aus der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 9-228858 , dem US-Patent Nr. 4517931 und dergleichen, wobei der Hub eines Kolbens in einem Expansionshub größer als in einem Kompressionshub ausgeführt wird, wodurch größere Expansionsarbeit mit derselben Aufnahmemenge einer Luft-/Treibstoffmischung ausgeführt wird, um die thermische Effizienz des Kreislaufes zu erhöhen.
Bei dem oben beschriebenen herkömmlich bekannten Motor wird der Hub des Kolbens im Expansionshub größer als in einem Kompressionshub ausgeführt, unabhängig von der Motorlast, und dadurch wird die thermische Effizienz des Zyklus erhöht. Wenn die Motorlast jedoch niedrig ist, ist es wünschenswert, dass der Betrieb des Motors ausgeführt wird, während ein großer Wert auf eine Verminderung des Treibstoffkonsums gelegt wird.
EP 1197647 beschreibt einen Motor, in dem alle Hube innerhalb eines Zyklusses dieselbe Länge aufweisen, jedoch das Verdichtungsverhältnis der Zylinder durch Einstellen der Grenzen dieses Hubs variiert werden kann.
Die vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf solche Umstände ausgeführt und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Motor mit variablem Hub bereitzustellen, wodurch eine Verminderung des Treibstoffkonsums unabhängig vom Niveau der Motorlast erreicht werden kann, während ein großer Wert auf eine Reduktion des Treibstoffkonsums in einem Zustand, in dem die Motorlast niedrig ist, gelegt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Motor mit variablen Hub bereit, der umfasst: eine Verbindungstange, die an einem Ende mit einem Kolben durch einen Kolbenbolzen verbunden ist; einen Nebenarm, der an einem Ende mit dem anderen Ende der Verbindungstange drehbar verbunden ist und durch einen Kurbelbolzen mit einer Kurbelwelle verbunden ist; und eine Steuer-/Regelstange, die an einem Ende mit dem Nebenarm an einer zu einer Verbindungsstelle der Verbindungsstange versetzten Stelle verbunden ist; wobei eine Halterungsstelle des anderen Endes der Steuer-/Regelstange in einer Ebene senkrecht zu einer Achse der Kurbelwelle versetzt werden kann, wobei der Motor weiter ein Umschaltmittel umfasst, das umschalten kann zwischen: einem Zustand bei dem der Hub des Kolbens in einem Expansionshub größer ist als in einem Kompressionshub, wenn die Motorlast hoch ist; und einem Zustand in dem der Hub des Kolbens in einem Expansionshub gleich dem in dem Kompressionshub ist, wenn die Motorlast niedrig ist.
Wenn die Motorlast hoch ist, ist mit einer derartigen Anordnung der Erfindung das hohe Expansionsverhältnis bereitgestellt und wenn die Motorlast niedrig ist, ist das konstante Kompressionsverhältnis bereitgestellt. Damit ist es möglich, eine Verminderung im Treibstoffkonsum bereitzustellen, unabhängig von der Motorlast, während es ermöglicht wird, den Treibstoffkonsum in einem Zustand, in dem die Motorlast niedrig ist, weiter zu reduzieren.
Bevorzuge Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun beispielhaft und mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine Frontansicht eines Motors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Querschnittsansicht ist, die entlang der Linie 2-2 in 1 genommen wurde;
3 ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie 3-3 in 2 genommen wurde;
4 eine Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 4-4 in 3 genommen wurde;
5 eine vergrößerte Ansicht der entscheidenden Abschnitte der 2 ist;
6 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 6-6 in 5 genommen wurde;
7 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 7-7 in 5 genommen wurde;
8 eine Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 8-8 in 5 genommen wurde;
9 eine ebene Ansicht eines Teilausschnitts ist, der entlang einer Linie 9-9 in 1 genommen wurde in einem Zustand des Motors mit niedriger Last;
10 eine Ansicht ähnlich zu 9 ist, aber in einem Zustand des Motors mit hoher Last;
11 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Motorlast und dem Umfang der Verminderung im Treibstoffkonsum zeigt;
12 eine Frontansicht eines Motors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
13 eine Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 13-13 in 12 genommen wurde;
14 eine Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 14-14 in 13 genommen wurde;
15 eine Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 15-15 in 13 genommen wurde.
16 eine vergrößerte Ansicht der relevanten Abschnitte von 13 ist;
17 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 17-17 in 16 genommen wurde;
18 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 18-18 in 16 genommen wurde, in einem Zustand des Motors mit hoher Last;
19 eine vergrößerte Querschnittsansicht ist, die entlang einer Linie 19-19 in 16 genommen wurde, in einem Zustand des Motors mit hoher Last;
20 eine Querschnittsansicht ähnlich zu 18 ist, aber in einem Zustand des Motors mit niedriger Last;
21 eine Querschnittsansicht ähnlich zu 19 ist, aber in einem Zustand des Motors mit niedriger Last;
22 eine ebene Ansicht eines Teilausschnitts ist, der entlang einer Linie 22-22 in 12 genommen wurde, im Zustand des Motors mit niedriger Last.
23 ist eine Ansicht ähnliche zu 22, aber in einem Zustand des Motors mit hoher Last.
Zuerst unter Bezugnahme auf 1 bis 3 ist ein Motor ein luftgekühlter Einzylindermotor, der beispielsweise in einer Arbeitsmaschine oder dergleichen verwendet wird und der einen Motorkörper 21 aufweist, der ein Kurbelwellengehäuse 22, einen Zylinderblock 23, der sich leicht nach oben neigt und aus einer Seite des Kurbelwellengehäuses 22 herausragt und ein Zylinderkopf 24, der mit einem Kopf des Zylinderblocks 23 verbunden ist, umfasst. Eine große Anzahl von Luftkühlrippen 23a und 24a sind an Außenflächen des Zylinderblocks 23 und des Zylinderkopfes 24 vorgesehen. Das Kurbelwellengehäuse 22 ist bei einer Installationsoberfläche 22a auf seiner Unterfläche an einem Zylinderkopf von einer beliebigen Arbeitsmaschine installiert.
Das Kurbelwellengehäuse 22 umfasst einen Gehäusekörper 25, der integral mit dem Zylinderblock 23 durch Gießen geformt ist und eine Seitenabdeckung 26, die mit einem offenen Ende des Gehäusekörpers 25 verbunden ist. Ein Ende 27a einer Kurbelwelle 27 ragt aus der Seitenabdeckung 26 heraus. Ein Kugellager 28 und eine Öldichtung 30 sind zwischen dem einen Ende 27a der Kurbelwelle 27 und der Seitenabdeckung 26 aufgenommen. Das andere Ende 27b der Kurbelwelle 27 ragt aus dem Gehäusekörper 25. Ein Kugellager 29 und eine Öldichtung 31 sind zwischen dem anderen Ende 27b der Kurbelwelle 27 und dem Gehäusekörper 25 aufgenommen.
Ein Schwungrad 32 ist an das andere Ende 27b der Kurbelwelle 27 außerhalb des Gehäusekörpers 25 gesichert. Ein Kühlgebläse 33 zum Zuführen von Kühlluft an verschiedene Abschnitte des Motorkörpers 21 ist an dem Schwungrad 32 gesichert. Ein Rückstoßanlasser 34 ist außerhalb des Kühlgebläses 33 angeordnet.
Eine Zylinderbohrung 39 ist im Zylinderblock 23 geformt. Ein Kolben 38 ist verschiebbar in der Zylinderbohrung 39 aufgenommen. Eine Verbrennungskammer 40 ist zwischen dem Zylinderblock 23 und dem Zylinderkopf 24 geformt, so dass ein oberes Ende des Kolbens 38 der Verbrennungskammer 40 gegenüberliegt.
Eine Einlassöffnung 41 und eine Auslassöffnung 42, denen es möglich ist, in die Verbrennungskammer 40 zu führen, sind im Zylinderkopf 24 geformt. Ein Einlassventil 43 zum Verbinden und Trennen der Einlassöffnung 41 und Verbrennungskammer 40 mit- und voneinander und ein Auslassventil 44 zum Verbinden und Trennen der Auslassöffnung 42 und der Verbrennungskammer 40 mit- und voneinander sind offenbar und schließbar im Zylinderkopf 24 angeordnet. Eine Zündkerze 45 ist mittels Gewinde an dem Zylinderkopf 24 angebracht, wobei ihre Elektrode in Richtung der Verbrennungskammer 40 zeigt.
Ein Vergaser 35 ist mit einem oberen Abschnitt des Zylinderkopfes 24 verbunden. Ein stromabwärts gelegenes Ende des Einlasskanals 41 des Vergasers 35 steht mit der Einlassöffnung 41 in Verbindung. Ein Einlassrohr 47, das zu einem stromaufwärts gelegenen Ende des Einlasskanals 46 führt, ist mit dem Vergaser 35 verbunden und ist auch mit einem nicht gezeigten Luftreiniger verbunden. Eine Auslassröhre 48, die zur Auslassöffnung 42 führt, ist mit einem oberen Abschnitt des Zylinderkopfes 24 verbunden und ist auch mit einem Auspufftopf 49 verbunden. Ein Treibstofftank 51 ist weiter über dem Kurbelwellengehäuse 22 angeordnet, während er durch das Kurbelwellengehäuse 22 unterstützt wird.
Ein antreibendes Zahnrad 51 und ein zweites antreibendes Zahnrad 52, das mit dem ersten antreibenden Zahnrad 51 integral ist und einen Außendurchmesser gleich 1/2 dessen des ersten antreibenden Zahnrads 51 aufweist, sind fest auf der Kurbelwelle 27 montiert und zwar bei Positionen, die sich näher an der Seitenabdeckung 26 des Kurbelwellengehäuses 22 befinden. Ein erstes angetriebenes Zahnrad 53, das auf dem ersten antreibenden Zahnrad 51 kämmt, ist an einer Nockenwelle 54 gesichert, die im Kurbelwellengehäuse 22 rotierbar getragen ist und die eine Achse parallel zur Kurbelwelle 27 aufweist. Damit wird eine Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 mit einem Verminderungsverhältnis von 1/2 auf die Nockenwelle 54 übertragen und zwar durch das erste antreibende Zahnrad 51 und das erste angetriebene Zahnrad 53, die aufeinander kämmen.
Ein Einlassnocken 55 und ein Auslassnocken 56, die mit dem Einlassventil 43 bzw. dem Einlassventil 44 korrespondieren, sind auf der Nockenwelle 54 vorgesehen. Ein Nockenstößel, der im Zylinderblock 23 betreibbar aufgenommen ist, befindet sich im verschiebbaren Kontakt mit dem Einlassnocken 55. Andererseits ist eine Betriebskammer 58 im Zylinderblock 23 und im Zylinderkopf 24 derart geformt, dass ein oberer Abschnitt des Nockenstößels 57 in einem unteren Abschnitt der Betriebskammer 58 hineinragt. Ein unteres Ende einer Schiebestange 59 ist in der Betriebskammer 58 angeordnet und grenzt gegen den Nockenstößel 57 an. Andererseits ist ein Kipparm 60 schwenkbar im Zylinderkopf 24 aufgenommen, wobei ein Ende gegen ein oberes Ende des Einlassventils 43 angrenzt und in eine Schließrichtung durch eine Feder gespannt ist. Ein oberes Ende der Schiebestange 59 grenzt an das andere Ende des Kipparms 60 an. Damit wird die Schiebestange 59 in Reaktion auf die Rotation des Einlassnockens 55 axial betrieben. Das Einlassventil 43 wird geöffnet und geschlossen durch die schwenkende Bewegung des Kipparms, die in Reaktion auf den Betrieb der Schiebestange 59 verursacht wird.
Ein Mechanismus ähnlich zu dem zwischen dem Einlassnocken 55 und dem Einlassventil 53 ist auch zwischen dem Auslassnocken 56 und dem Auslassventil 44 aufgenommen, so dass das Auslassventil 44 in Reaktion auf die Rotation des Auslassnockens 56 geöffnet und geschlossen wird.
Auch unter Bezugnahme auf 4 sind der Kolben 38, die Kurbelwelle 27 und eine exzentrische Welle 61, die im Kurbelwellengehäuse 22 des Motorkörpers 21 zum Versetzen in einer Ebene, die durch eine Zylinderachse C und senkrecht durch die Achse der Kurbelwelle 27 verläuft, getragen wird, miteinander durch einen Verbindungsmechanismus 62 verbunden.
Der Verbindungsmechanismus 62 umfasst: eine Verbindungsstange 64, die an einem Ende mit dem Kolben 38 durch einen Kolbenbolzen 63 verbunden ist; einem Nebenarm 68, der durch einen Kurbelbolzen 65 mit der Kurbelwelle 27 verbunden ist und drehbar mit dem anderen Ende der Verbindungsstange 64 verbunden ist; und eine Steuer-/Regelstange 69, die mit einem Ende mit dem Nebenarm 68 an einer zu einer Verbindungsstelle der Verbindungsstange 64 versetzten Stelle drehbar verbunden ist. Die Steuer-/Regelstange 69 ist am anderen Ende der exzentrischen Welle 61 drehbar unterstützt, so dass die Unterstützungsstelle in einer Ebene senkrecht zur Achse der Kurbelwelle 27 versetzt werden kann.
Auch unter Bezugnahme auf 5 weist die Nebenstange 68 an ihrem Zwischenabschnitt einen ersten halbkreisförmigen Lagerabschnitt 70 auf, der in verschiebbarem Kontakt mit einer Hälfte eines Umfangs des Kurbelbolzens 65 steht. Ein Paar Verzweigungen 71 und 72 sind integral bei den gegenüberliegenden Enden der Nebenstange 68 vorgesehen, so dass das andere Ende der Verbindungsstange 64 und ein Ende der Steuer-/Regelstange 69 zwischen den Verzweigungen 71 und 72 sandwichartig aufgenommen sind. Ein zweiter halbkreisförmiger Lagerabschnitt 74 einer Kurbelkappe 73 befindet sich im verschiebbaren Kontakt mit der verbleibenden Hälfte des Umfangs des Kurbelbolzens 65. Die Kurbelkappe 73 ist mit der Nebenstange 68 verbunden.
Die Verbindungsstange 64 ist beim anderen Ende mit einem Ende der Nebenstange 68 durch einen zylindrischen Verbindungstangenbolzen 75 drehbar verbunden. Der Nebenstangenbolzen 75, der in das andere Ende der Verbindungsstange 64 passend eingepresst ist, ist an seinem anderen Ende in die Verzweigung 71, die sich an einem Ende der Nebenstange 68 befindet, drehbar eingepasst.
Die Steuer-/Regelstange 69 ist an einem Ende mit dem anderen Ende der Nebenstange 68 durch einen zylindrischen Verbindungsstangenbolzen 76 drehbar verbunden. Der Verbindungsstangenbolzen 76 ist durch ein Ende der Steuer-/Regelstange 69 relativ drehbar geführt, die in die Verzweigung 72, die sich am einen Ende der Nebenstange 68 befindet, aufgenommen ist. Der Verbindungsstangenbolzen 76 ist an seinem anderen Ende in die Verzweigung 72, die sich am anderen Ende befindet, mit Spiel eingepasst. Ein Paar Klammern 77, 77 sind weiter an der Verzweigung 72 befestigt, die sich an dem anderen Ende befinden, und grenzen gegen gegenüberliegende Enden der Nebenstangenbolzen 76 an, um das Lösen des Nebenstangenbolzens 76 von der Verzweigung 72 zu verhindern.
Die Kurbelkappe 73 ist weiter mit den Verzweigungen 71 und 72 durch Paare von Bolzen 78 verbunden, die an gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle 27 angeordnet sind. Der Verbindungsstangenbolzen 75 und der Nebenstangenbolzen 76 sind an Verlängerungen der Achsen der Bolzen 78 angeordnet.
Die zylindrische exzentrische Welle 61 ist bei einer exzentrischen Position auf einer Rotationswelle 81, die vom Kurbelwellengehäuse 22 des Motorkörpers 21 drehbar getragen ist und eine Achse parallel zur Kurbelwelle 27 aufweist, integral bereitgestellt. Die Rotationswelle 81 ist an einem Ende der Seitenabdeckung 26 des Kurbelwellengehäuses 22 mit einem Kugellager 83, das dazwischen aufgenommen ist, drehbar getragen, und wird auch am anderen Ende des Gehäusekörpers 25 des Kurbelwellengehäuses 22 mit einem Kugellager 84, das dazwischen aufgenommen ist, getragen.
Ein zweites angetriebenes Zahnrad 85 ist geformt, um den gleichen Durchmesser wie das erste antreibende Zahnrad 51 aufzuweisen und das auf dem ersten antreibenden Zahnrad 51 kämmt, ist relativ rotierbar auf der Rotationswelle 81 getragen. Ein drittes angetriebenes Zahnrad 86, das auf dem zweiten antreibenden Zahnrad 52 kämmt und einen Außendurchmesser aufweist, der zweimal so groß wie der des zweiten antreibenden Zahnrads 52 ist, ist auf der Rotationswelle 81 mit einer Einwegklammer 87 gebracht. Die Einwegklammer 87 erlaubt die Übertragung der Rotationsenergie vom dritten angetriebenen Zahnrad 86 auf die Rotationswelle 81, und verhindert die Übertragung der Rotationsenergie von der Rotationswelle 81 auf das dritte angetriebene Zahnrad 86.
Die folgenden Zustände werden von einem auf den anderen umgeschaltet durch ein Umschaltmittel 88: einem Zustand, in dem die Energie von der Kurbelwelle 27 durch das zweite antreibende Zahnrad 52, das dritte angetriebene Zahnrad 86 und die Einwegklammer 87 auf die Rotationswelle 81 übertragen wird, das heißt einem Zustand, in dem die Rotationsenergie mit einem Verminderungsverhältnis von 1/2 von der Kurbelwelle 27 auf die Rotationswelle 81 übertragen wird; und einem Zustand, in dem die Energie von der Kurbelwelle 27 durch das erste antreibende Zahnrad 51 und das zweite angetriebene Zahnrad 85 auf die Rotationswelle 81 übertragen wird, das heißt einem Zustand, in dem die Rotationsenergie mit einer konstanten Geschwindigkeit von der Kurbelwelle 27 auf die Rotationswelle 81 übertragen wird. Das Umschaltmittel 88 ist zum Umschalten zwischen den folgenden Zuständen in Übereinstimmung mit der Motorlast geeignet: einem Zustand, in dem die Rotationsenergie mit dem Verminderungsverhältnis von 1/2 von der Kurbelwelle 27 auf die Rotationswelle 81 übertragen wird, um ein hohes Expansionsverhältnis bereitzustellen, in dem der Hub des Kolbens 38 in einem Expansionshub größer ist als in einem Kompressionshub, wenn die Motorlast hoch ist; und einem Zustand, in dem die Rotationsenergie mit einer konstanten Geschwindigkeit von der Kurbelwelle 27 auf die Rotationswelle 81 übertragen wird, um ein konstantes Kompressionsverhältnis bereitzustellen, wenn die Motorlast niedrig ist.
Wieder unter Bezugnahme auf 6 umfasst das Umschaltmittel 88: einen Klinkengleiter 89, der axial gleitbar und relativ nicht rotierbar gegenüber einer Achse auf der Rotationswelle 81 getragen ist, so dass er alternativ mit einem aus dem zweiten und dritten angetriebenen Zahnrad 85 und 86 in Eingriff gebracht wird; einen Schieber 90, der axial gleitbar und relativ nicht rotierbar gegenüber einer Achse auf der Rotationswelle 81 getragen wird; eine Übertragungswelle 91, die axial gleitbar in die Rotationswelle 81 eingepasst ist, so dass die axiale Bewegung des Schiebers 90 vom Klinkengleiter 89 übertragen wird; eine Drehwelle 92, die im Gehäusekörper 25 des Kurbelwellengehäuses 22 zum Drehen um eine Achse, die senkrecht auf der Rotationswelle 81 steht, getragen ist; eine Schiebegabel 93 die an der Drehwelle 92 befestigt ist, um den Schieber 90 zu umgreifen; und einen diaphragmaartiger Aktuator 94, der mit der Drehwelle 92 verbunden ist.
Unter Bezugnahme auf 7 und 8 ist der Klinkengleiter 89 mit der Rotationswelle 81 zwischen den zweiten und dritten Zahnrädern 85 und 86 mit einer Fuge verbunden. Eine erste Eingriffsnase 95 ist auf einer Außenseite des Klinkengleiters 89 integral vorgesehen, die sich gegenüber dem zweiten angetriebenen Zahnrad 85 befindet. Eine zweite Eingriffsnase 96 ist auf einer Außenfläche des Klinkengleiters 89 integral vorgesehen, die sich gegenüber dem dritten angetriebenen Zahnrad 86 befindet.
Andererseits ist das zweite angetriebene Zahnrad 85 mit einem ersten Schließabschnitt 98 integral vorgesehen, der geeignet ist, um mit der ersten Eingriffsnase 95 des Klinkengleiters 89 in Eingriff gebracht zu werden, der in Reaktion auf die Rotation des zweiten angetriebenen Zahnrads 85 auf das zweite angetriebene Zahnrad 85 zu gleitet, in eine Rotationsrichtung, die durch einen Pfeil 97 gezeigt wird, durch die Übertragung der Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27. Das dritte angetriebene Zahnrad 86 ist mit einem zweiten Schließabschnitt 99 integral vorgesehen, der dazu geeignet ist, mit der zweiten Eingriffsnase 96 des Klinkengleiters 89 in Eingriff gebracht zu werden, der in Reaktion auf die Rotation des dritten angetriebenen Zahnrads 86 auf das dritte angetriebene Zahnrad 86 zu gleitet, in eine Rotationsrichtung, die durch einen Pfeil 97 angezeigt ist, durch die Übertragung der Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27.
Wenn der Klinkengleiter 89 nämlich auf das zweite angetriebene Zahnrad 85 zu gleitet, wird die Rotationsenergie der Kurbelwelle 27 mit einer konstanten Geschwindigkeit durch das erste antreibende Zahnrad 51, das zweite angetriebene Zahnrad 85 und den Klinkengleiter 89 auf die Rotationswelle 81 übertragen. Während dieses Vorgangs dreht das dritte angetriebene Zahnrad 86 wegen der Wirkung der Einwegklammer 87 durch. Wenn der Klinkengleiter 89 auf das dritte angetriebene Zahnrad 86 zu gleitet, wird die Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 mit einem Verminderungsverhältnis von 1/2 reduziert und durch das zweite antreibende Zahnrad 52, das dritte angetriebene Zahnrad 86 und dem Klinkengleiter 89 auf die Rotationswelle 81 übertragen. Während dieses Vorgangs dreht das zweite angetriebene Zahnrad 85 durch.
Der Schieber 90 ist über eine Fuge an die Rotationswelle 81 bei einer Position verbunden, bei der das zweite angetriebene Zahnrad 85 zwischen dem Schieber 90 und dem Klinkengleiter 89 sandwichartig angebracht ist.
Eine ringförmige Rille 100 ist um einen Außenumfang des Schiebers 90 vorgesehen.
Eine Gleitbohrung 101 ist in der Rotationswelle 81 vorgesehen, um sich koaxial von einem Ende der Rotationswelle 81 bis zu einem Punkt, der mit dem Schieber 90 korrespondiert, zu erstrecken. Die Übertragungswelle 91 ist gleitbar in der Gleitbohrung 101 eingepasst. Die Übertragungswelle 91 und der Schieber 90 sind miteinander durch einen Verbindungsbolzen 102 verbunden, der eine Achse aufweist, die sich entlang einer diametralen Linie der Rotationswelle 81 erstreckt, so dass die Übertragungswelle 91 axial in der Gleitbohrung 101 in Reaktion auf das axiale Gleiten des Schiebers 90, gleitet. Eine längliche Bohrung 103 zum Erlauben der Bewegung des Verbindungsbolzens 102 in Reaktion auf das axiale Gleiten des Schiebers 90 und der Übertragungswelle 91 ist weiter in der Rotationswelle 81 vorgesehen, so dass der Verbindungsbolzen 102 durch die längliche Bohrung 103 eingesteckt ist. Die Übertragungswelle 91 und der Klinkengleiter 89 sind weiter miteinander durch einen Verbindungsbolzen 104 verbunden, der eine Achse aufweist, die sich entlang einer diametralen Linie der Rotationswelle 81 erstreckt, so dass der Klinkengleiter 89 axial in Reaktion auf die Axialbewegung der Übertragungswelle 91 gleitet. Eine längliche Bohrung 105 zum Erlauben der Bewegung des Verbindungsbolzens 104 in Reaktion auf das axiale Gleiten der Übertragungswelle 91 und des Klinkengleiters 89 ist weiter in der Rotationswelle 81 vorgesehen, so dass der Verbindungsbolzen 104 durch die längliche Bohrung 105 eingesteckt ist.
Ein unten abgeschlossener Zylinderwellenunterstützungsabschnitt 108 und ein Zylinderwellenunterstützungsabschnitt 109 sind auf dem Gehäusekörper 25 des Kurbelwellengehäuses 22 integral vorgesehen, so dass sie einander bei einem Abstand auf der gleichen Achse, die senkrecht auf der Achse der Rotationswelle 81 steht, gegenüberstehen. Die Drehwelle 92, die mit einem Ende auf der Seite des Wellenunterstützungsabschnitts 108 angeordnet ist, ist drehbar auf den Wellenunterstützungsabschnitten 108 und 109 getragen, und das andere Ende der Drehwelle 92 steht aus dem Wellenunterstützungsabschnitt 109 heraus.
Die Schiebegabel 93 ist an der Drehwelle 92 zwischen den Wellenunterstützungsabschnitten 108 und 109 durch einen Bolzen 110 befestigt und steht in der ringförmigen Rille 100 im Schieber 90 in Eingriff. Der Schieber 90 gleitet deswegen in einer axialen Richtung der Rotationswelle 81 durch Drehen der Schiebegabel 93 entlang der Drehwelle 92, wodurch der alternative Eingriff des Klinkengleiters 89 mit dem zweiten oder dritten angetriebenen Zahnrad 85 oder 86 umgeschaltet wird.
Auch unter Bezugnahme auf 9 umfasst der Aktuator 94: ein Gehäuse 112, das an einer Unterstützungsplatte 111 angebracht ist, die an einem oberen Abschnitt des Gehäusekörpers 25 des Kurbelwellengehäuses 22 befestigt ist; ein Diaphragma 115, das im Gehäuse 112 zum Aufteilen des Inneren des Gehäuses 112 in eine Unterdruckkammer 113 und eine Atmosphärendruckkammer 114 unterstützt ist; eine Feder 116, die unter Spannung zwischen das Gehäuse 112 und das Diaphragma 115 angeordnet ist, um eine Federkraft in eine Richtung aufzuweisen, um das Volumen der Unterdruckkammer 113 zu erhöhen; und eine Aktuatorstange 117, die mit einem zentralen Abschnitt des Diaphragmas 115 verbunden ist.
Das Gehäuse 112 umfasst: eine schüsselförmige erste Gehäusehälfte 118, die an der Unterstützungsplatte 111 angebracht ist; eine schüsselförmige zweite Gehäusehälfte 119, die durch Klemmen mit der Gehäusehälfte 118 verbunden ist. Ein Umfangsrand des Diaphragmas 115 ist zwischen offene Enden der Gehäusehälften 118 und 119 geklemmt. Die Unterdruckkammer 113 ist durch das Diaphragma 115 und die zweite Gehäusehälfte 119 definiert und nimmt darin die Feder 116 auf.
Die Atmosphärendruckkammer 114 ist zwischen dem Diaphragma 115 und der ersten Gehäusehälfte 118 definiert. Die Aktuatorstange 117 ragt in die Atmosphärendruckkammer 114 hinein und zwar durch eine Durchbohrung 120, die in einem zentralen Abschnitt der ersten Gehäusehälfte 118 vorgesehen ist und ist mit einem Ende an einem zentralen Abschnitt des Diaphragmas 115 verbunden. Die Atmosphärendruckkammer 114 steht mit dem Außeren durch eine Aussparung zwischen dem Innenumfang der Durchbohrung 120 und einem Außenumfang der Aktuatorstange 117 in Verbindung.
Ein Leiter 121, der zu der Unterdruckkammer 113 führt, ist mit der zweiten Gehäusehälfte 119 des Gehäuses 112 verbunden und ist auch mit einem stromabwärts gelegenen Ende des Einlasskanals 46 im Vergaser 35 verbunden. Ein Unterdruckeinlass in den Einlasskanal 46 ist nämlich in die Unterdruckkammer 113 im Aktuator 94 eingeführt.
Das andere Ende der Aktuatorstange 117 des Aktuators 94 ist mit einem antreibenden Arm 122 verbunden, der auf der Unterstützungsplatte 111 zum Drehen um eine parallel zur Drehwelle 92 stehenden Achse getragen ist. Ein angetriebener Arm 123 ist am anderen Ende der Drehwelle 92, die aus dem Kurbelwellengehäuse 22 hervorsteht, befestigt. Der antreibender Arm 122 und der angetriebene Arm 123 sind miteinander durch eine Verbindungsstange 124 verbunden. Eine Feder 125 ist zwischen dem angetriebenen Arm 123 und der Unterstützungsplatte 111 angebracht, um den angetriebenen Arm 123 zum Drehen in eine Richtung im Uhrzeigersinn in 9 zu spannen.
Wenn der Motor sich in einem Niederlastbetriebszustand befindet, in dem der Unterdruck in der Unterdruckkammer 113 hoch ist, biegt sich das Diaphragma 115 um das Volumen der Unterdruckkammer 113 gegen Federkräfte der Feder 116 und der Feder 125 zu vermindern, so dass die Aktuatorstange 117 kontrahiert wird, wie in 9 gezeigt ist. In diesem Zustand sind die gedrehten Positionen der Drehwelle 92 und der Schiebegabel 93 Positionen; in denen die erste Eingriffsnase 95 des Klinkengleiters 89 in Angrenzung und im Eingriff mit dem ersten Schließabschnitt des zweiten angetriebenen Zahnrads 85 steht.
Wenn der Motor andererseits in einem Hochlastbetriebszustand gebracht wird, in dem der Unterdruck in der Unterdruckkammer 113 niedrig ist, wird das Diaphragma 115 gebogen, um das Volumen der Unterdruckkammer 113 durch die Federkräfte der Rückstellfeder 116 und der Feder 125 zu erhöhen, so dass die Aktuatorstange 108 expandiert wird, wie in 10 gezeigt ist. Die Drehwelle 92 und die Schiebegabel 93 sind deswegen in die Position gedreht, an der die zweite Eingriffsnase 96 des Klinkengleiters 89 in Angrenzung und im Eingriff mit dem zweiten Schließabschnitt 99 des dritten angetriebenen Zahnrads 86 steht.
Durch Drehen der Schiebegabel 93 durch den Aktuator 94 in oben beschriebener Weise wird die Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 mit konstanter Geschwindigkeit auf die Rotationswelle 81 während des Niederlastbetriebs des Motors übertragen, und die Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 wird mit einem Verminderungsverhältnis von 1/2 vermindert und auf die Rotationswelle 81 während des Hochlastbetriebes des Motors übertragen.
Der Betrieb der ersten Ausführungsform wird unten stehend beschrieben. Während des Hochlastbetriebs des Motors wird die exzentrische Welle 61 mit einer Rotationsgeschwindigkeit gleich 1/2 derer der Kurbelwelle 27 um die Achse der Rotationswelle 81 rotiert. Die Position des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 im Verbindungsmechanismus 62 kann deswegen um 180° um die Achse der Rotationswelle 81 im Expansionshub und im Kompressionshub versetzt werden, wodurch ein hohes Expansionsverhältnis bereitgestellt wird, in dem der Hub des Kolbens 38 im Expansionshub größer ist als in einem Kompressionshub, wenn die Motorlast hoch ist.
Andererseits, während des Niederiastbetriebs des Motors, wird die exzentrische Welle 61 mit einer Geschwindigkeit gleich der der Kurbelwelle 27 um die Achse der Rotationswelle 81 rotiert. Wenn die Motorlast niedrig ist, kann deswegen der Hub des Kolbens 38 konstant gemacht werden und das Kompressionsverhältnis kann konstant gemacht werden.
Wenn der Hochlastverhältnisbetrieb ausgeführt wird, in dem der Hub des Kolbens unabhängig von der Motorlast im Expansionshub größer ist als der im Kompressionshub, kann der Umfang der Verminderung des Treibstoffkonsums unabhängig von der Motorlast relativ erhöht werden, wie durch eine gestrichelte Linie in 11 gezeigt wird. Wenn das Verhältnis konstant gemacht wird, wenn die Motorlast niedrig ist, kann jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung der Treibstoffkonsum in einem Zustand, in dem die Motorlast niedrig ist, weiter reduziert werden, wie durch eine durchgezogene Linie in 11 gezeigt ist. Es ist damit möglich, den Treibstoffkonsum weiter zu reduzieren, wenn die Last des Motors niedrig ist, während eine Verminderung des Treibstoffkonsums in einem Zustand, in dem die Motorlast hoch ist, bereitgestellt wird.
12 bis 23 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der Beschreibung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 12 bis 23 sind Abschnitte oder Komponenten, die mit denen in der ersten Ausführungsform korrespondieren, die in 1 bis 11 gezeigt ist, durch die gleichen Bezugszeichen und Symbole bestimmt, und deren detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 12 bis 16 umfasst eine Kurbelwelle 22' eines Motorkörpers 21' ein Gehäusekörper 25', der integral mit einem Zylinderblock 23 durch Gießen geformt ist, und eine Seitenabdeckung 26, die an ein offenes Ende des Gehäusekörpers 25' verbunden ist. Ein drittes antreibendes Zahnrad 131 ist an der Kurbelwelle 27 bei einer Position, die sich näher an der Seitenabdeckung 26 des Kurbelwellengehäuses 22' befindet, fest montiert und kämmt auf dem ersten angetriebenen Zahnrad 53, das an die Nockenwelle 54 gesichert ist. Die Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 wird deswegen mit einem Verminderungsverhältnis von 1/2 an die Nockenwelle 54 durch das dritte antreibende Zahnrad 131 und das erste angetriebene Zahnrad 53 übertragen, die aufeinander kämmen.
Ein Kolben 38 und die Kurbelwelle 27 sind miteinander durch einen Verbindungsmechanismus 62 verbunden. Der Verbindungsmechanismus 62 umfasst: eine Verbindungsstange 64, die mit einem Ende an dem Kolben 38 durch einen Kolbenbolzen 63 verbunden ist; eine Nebenstange 68, die an der Kurbelwelle 27 durch einen Kurbelbolzen 65 verbunden ist und die auch drehbar mit dem anderen Ende der Verbindungsstange 64 verbunden ist; und eine Steuer-/Regelstange 69, die mit einem Ende der Nebenstange 68 an einer Position drehbar verbunden ist, die von einer Verbindungsposition der Verbindungsstange 64 versetzt ist. Das andere Ende der Steuer-/Regelstange 69 ist an einer Unterstützungsposition drehbar unterstützt, die in der Lage ist, in einer Ebene, die senkrecht auf der Achse der Kurbelwelle 27 steht, versetzt zu werden.
Eine exzentrische Welle 61' ist bei einer exzentrischen Position integral auf einer Rotationswelle 81 vorgesehen, die im Kurbelwellengehäuse 22' des Motorkörpers 21' rotierbar getragen wird, und zwar mit Kugellagern 83 und 84, die dazwischen aufgenommen sind und die eine Achse, die parallel zur Kurbelwelle 27 steht, aufweist. Die exzentrische Welle 61' ist relativ rotierbar durch das andere Ende der Steuer-/Regelstange 69 geführt.
Ein viertes angetriebenes Zahnrad 132, das einen Außendurchmesser aufweist, der zweimal so groß ist wie der des dritten antreibenden Zahnrads 131, und das geeignet ist, auf dem dritten antreibenden Zahnrad 131 zu kämmen, ist auf der Rotationswelle 81' relativ nicht rotierbar angebracht. Während des Betriebs des Motors wird deshalb die Rotationsenergie der Kurbelwelle 27 immer mit einem Verminderungsverhältnis von 1/2 auf die Rotationswelle 81' übertragen.
Das Unterstützungszentrum des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 im Verbindungsmechanismus 62 wird durch ein Umschaltmittel 133 zwischen einem Zustand, in dem es von der Achse der Rotationswelle 81' versetzt wurde, das heißt vom Rotationszentrum in einer Ebene, die senkrecht auf der Achse des Rotationswelle 81' steht, und einem Zustand, in dem es mit der Achse der Rotationswelle 81' gefluchtet ist, das heißt dem Rotationszentrum, umgeschaltet wird. Das Umschaltmittel 133 ist geeignet, um zwischen den folgenden Zuständen gemäß der Motorlast umzuschalten: einem Zustand, in dem das Unterstützungszentrum des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 vom Rotationszentrum der Rotationswelle 81' versetzt ist, um ein hohes Expansionsverhältnis bereitzustellen, in dem der Hub des Kolbens 38 in einem Expansionshub größer ist als in einem Kompressionshub, wenn die Motorlast hoch ist; und einem Zustand, in dem das Unterstützungszentrum des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 mit dem Rotationszentrum der Rotationswelle 81' fluchtet, um ein konstantes Kompressionsverhältnis bereitzustellen, wenn die Motorlast niedrig ist.
Auch unter Bezugnahme auf 17 umfasst das Umschaltmittel 133: eine exzentrische Hülse 134, die einen Außenumfang aufweist, der bezüglich der exzentrischen Welle 61' exzentrisch ist und die exzentrische Welle 61' umgibt; einer Einwegkupplung 139, die zwischen der exzentrischen Hülse 134 und der exzentrischen Welle 61' aufgenommen ist; einen Klinkengleiter 136, der auf der Rotationswelle 81' getragen wird, und zwar zum Gleiten in eine axiale Richtung und für relative Nichtrotation um eine Achse, so dass er mit der exzentrischen Hülse 134 in Eingriff gebracht werden kann, und zwar alternativ an zwei Punkten, deren rotierte Phasen sich voneinander unterscheiden; einen Schieber 137, der mit dem Klinkengleiter 136 relativ nicht rotierbar verbunden ist und die exzentrische Hülse 134 umgibt; eine Drehwelle 92', die im Gehäusekörper 25' des Kurbelwellengehäuses 22' getragen ist, zum Drehen um eine Achse, die senkrecht auf der Rotationswelle 81' steht; eine Schiebegabel 138, die an der Drehwelle 92' befestigt ist und mit dem Schieber 137 verbunden ist; und einen diaphragmaartiger Aktuator 94, der mit der Drehwelle 92' verbunden ist. Die Einwegkupplung 139 ist zwischen dem einen Ende der Steuer-/Regelstange 69 und dem Verbindungsmechanismus 62 und der exzentrischen Hülse 134 aufgenommen.
Wenn das andere Ende der Steuer-/Regelstange 69 um die exzentrische Hülse 134 in Reaktion auf das Gleiten des Kolbens 38 in der Zylinderbohrung 39 gedreht wird, überträgt die Einwegkupplung 139 die Drehkraft in eine Richtung entgegen der Richtung 140 der Rotation der Rotationswelle 81' und zwar von der Steuer-/Regelstange 69 auf die exzentrische Hülse 134, aber überträgt weder die Drehkraft in die gleiche Richtung wie die Rotationsrichtung 140 der Steuer-/Regelstange 69 auf die exzentrische Hülse 134 noch die Drehenergie von der Rotationswelle 81' auf die exzentrische Hülse 134.
Die exzentrische Hülse 134 ist mit einem Zylinderabschnitt 134a integral bereitgestellt, der sich koaxial mit der exzentrischen Welle 61' und in Richtung auf den Klinkengleiter 136 erstreckt. Die Einwegkupplung 139 ist zwischen den Zylinderabschnitt 134a und die exzentrische Welle 61' aufgenommen.
Eine Last in eine Richtung um die Steuer-/Regelstange 69 zu komprimieren und eine Last in eine Richtung um die Steuer-/Regelstange 69 zu expandieren, werden abwechselnd auf die Steuer-/Regelstange 69 abhängig vom Betriebszyklus des Motors ausgeübt. Wenn die exzentrische Hülse 134 sich an einer exzentrischen Position auf der Rotationswelle 81' befindet, werden die Rotationskraft von der Steuer-/Regelstange 69 in Richtung einer Seite und die Rotationskraft in Richtung der anderen Seite auch abwechselnd auf die Steuer-/Regelstange 69 ausgeübt. Da die Einwegkupplung 139 zwischen die exzentrische Hülse 134 und der exzentrischen Welle 61' aufgenommen ist, kann die exzentrische Hülse 134 deswegen nur in die Richtung entgegen der Rotationsrichtung 140 der Rotationswelle 81' abhängig von der Anwendung der Kraft der Steuer-/Regelstange 69 gedreht werden.
Eine dritte Eingriffsnase 141 ist am Ende des Zylinderabschnitts 134a der exzentrischen Hülse 134 näher am Klinkengleiter 136 integral gebildet, um bezüglich des Umfangs an einem Punkt radial nach außen zu stehen.
Der Klinkengleiter 136 ist andererseits durch eine Rille mit der Rotationswelle 81' zwischen dem Zylinderabschnitt 134a der exzentrischen Hülse 134 und des vierten angetriebenen Zahnrads 132 verbunden. Ein dritter und vierter Schließabschnitt 142 und 143, die in der Lage sind, abwechselnd alternativ mit der dritten Eingriffsnase 141 in Eingriff zu stehen, sind auf einer Oberfläche des Klinkengleiters 136 gegenüber dem Zylinderabschnitt 134a integral bereitgestellt.
Unter Bezugnahme auf 18 ist der dritte Schließabschnitt 142 an einem Außenumfang des Klinkengleiters 136 vorgesehen, so dass er mit der dritten Eingriffsnase 141 in Eingriff gebracht werden kann in Reaktion auf die Rotation des Klinkengleiters 136, der in Richtung des vierten angetriebenen Zahnrads 132 in die Rotationsrichtung 140 durch die Übertragung der Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 geglitten ist.
In einem Zustand, in dem der dritte Schließabschnitt 142 in oben stehender Weise in Eingriff mit der dritten Eingriffsnase 141 gebracht worden ist, befinden sich das Rotationszentrum C1 der Rotationswelle 81', das Zentrum C2 der exzentrischen Welle 61' und das Zentrum der exzentrischen Hülse 134, das heißt das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 bei relativen Positionen, die in 19 gezeigt sind. Wenn der Abstand zwischen dem Rotationszentrum C1 der Rotationswelle 81' und dem Zentrum C2 der exzentrischen Welle 61' durch B repräsentiert wird, ist der Abstand A zwischen dem Rotationszentrum C1 der Rotationswelle 81' und dem Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 derart eingestellt, dass eine Gleichung A = B × 2 erfüllt ist.
Unter Bezugnahme auf 20 ist der vierte Schließabschnitt 143 an einem Innenumfang des Klinkengleiters 136 bereitgestellt, so dass er mit der dritten Eingriffsnase 141 in Eingriff gebracht ist, und zwar in Reaktion auf die Rotation des Klinkengleiters 136, der in Richtung der exzentrischen Hülse 134 in die Rotationsrichtung 140 durch die Übertragung der Rotationsenergie von der Kurbelwelle 27 gleitet.
In einem Zustand, in dem der vierte Schließabschnitt 143 mit der dritten Eingriffsnase 141 in oben stehender Weise in Eingriff gebracht wurde, befinden sich das Rotationszentrum C1 der Rotationswelle 81', das Zentrum C2 der exzentrischen Welle 61' und das Zentrum der exzentrischen Hülse 134, das heißt das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69, bei relativen Positionen, die in 21 gezeigt sind, und das Rotationszentrum C1 der Rotationswelle 81' und das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 befinden sich an den gleichen Positionen. Der dritte und vierte Schließabschnitt 142 und 143 sind nämlich auf dem Klinkengleiter 136 bei Positionen bereitgestellt, deren rotierte Phasen sich voneinander um 180° unterscheiden.
Ein unten abgeschlossener Zylinderwellenunterstützungsabschnitt 144 und ein Zylinderwellenunterstützungsabschnitt 145 sind auf dem Gehäusekörper 25' des Kurbelwellengehäuses 22' integral bereitgestellt, so dass sie gegenüber einander mit einem Abstand auf der gleichen Achse, die senkrecht auf der Achse der Rotationswelle 81' steht, befinden. Die Drehwelle 92', deren eines Ende auf der Seite des Wellenunterstützungsabschnitts 144 angeordnet ist, ist auf den Wellenunterstützungsabschnitten 144 und 145 drehbar getragen und das andere Ende der Drehwelle 92' steht aus dem Wellenunterstützungsabschnitt 145 heraus.
Die Schiebegabel 138 ist durch einen Bolzen 146 an der Drehwelle 92' zwischen den Wellenunterstützungsabschnitten 144 und 145 befestigt. Ein Paar Bolzen 148, 148 sind in der Schiebegabel 138 eingebettet, so dass sie in einer ringförmigen Kerbe 147, die um den Außenumfang des Schiebers 137 vorgesehen ist, eingreifen. Der Schieber 137 gleitet deswegen in eine axiale Richtung der Rotationswelle 81' durch Drehen der Schiebegabel 138 entlang mit der Drehwelle 92', wodurch der alternative Eingriff der dritten Eingriffsnase 141 mit dem dritten oder vierten Schließabschnitt 142 oder 143 des Klinkengleiters 136 umgeschaltet wird.
Auch unter Bezugnahme auf 22 ist die Aktuatorstange 117 des Aktuators 94 mit einem antreibenden Arm 122 verbunden, der auf einer Unterstützungsplatte 111 zum Drehen um eine Achse getragen ist, die parallel zur Drehwelle 92' ist. Ein angetriebener Arm 123 ist an einem Ende der Drehwelle 92' befestigt und steht aus dem Kurbelwellengehäuse 22' heraus. Der antreibende Arm 122 und der angetriebene Arm 123 sind miteinander durch eine Verbindungsstange 124 verbunden. Eine Feder 125 zum Spannen des angetriebenen Arms 123, um ihn in eine Richtung im Uhrzeigersinn in 22 zu drehen, ist zwischen dem angetriebenen Arm 123 und der Unterstützungsplatte 111 angebracht.
Wenn sich der Motor in einem Niederlastbetriebszustand befindet, in dem der Unterdruck in der Unterdruckkammer hoch ist, wurde das Diaphragma 115 gebogen, um das Volumen der Unterdruckkammer 113 zu vermindern, und zwar gegen die Federkräfte der Rückstellfeder 116 und der Feder 125, so dass die Aktuatorstange 117 kontrahiert wird, wie in 22 gezeigt ist. In diesem Zustand befinden sich die Drehwelle 92' und die Schiebegabel 138 bei gedrehten Positionen, in denen sich der Klinkengleiter 136 in einer Nähe der exzentrischen Hülse 134 befindet, so dass die dritte Eingriffsnase 141 mit dem vierten Schließabschnitt 143 in Eingriff steht.
Wenn der Motor andererseits in einen Hochlastbetriebszustand gebracht wird, in der der Unterdruck in der Unterdruckkammer niedrig ist, ist das Diaphragma 115 gebogen, um das Volumen der Unterdruckkammer 113 zu erhöhen, und zwar durch die Federkräfte der Rückstellfeder 116 und der Feder 125, so dass die Akutatorstange 117 expandiert ist. Die Drehwelle 921 und die Schiebegabel 138 befinden sich deswegen bei gedrehten Positionen, in denen der Klinkengleiter 136 sich in der Nähe des vierten angetriebenen Zahnrads 132 befindet, so dass die dritte Eingriffsnase 141 mit dem dritten Schließabschnitt 143 in Eingriff steht.
Durch Drehen der Schiebegabel 138 durch den Aktuator 94 in oben stehender Weise, wird die Drehenergie von der Kurbelwelle 27 auf 1/2 reduziert und auf die Rotationswelle 81' in einem Zustand übertragen, in dem das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 mit der Achse der Rotationswelle 81' fluchtet, das heißt dem Rotationszentrum C1 während des Niederlastbetriebs des Motors, und die Drehenergie der Kurbelwelle 27 ist auf 1/2 vermindert und auf die Rotationswelle 81' in einem Zustand übertragen, in dem das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 von der Achse der Rotationswelle 81' versetzt ist, das heißt dem Rotationszentrum C1 während des Hochlastbetriebs des Motors.
Der Betrieb der zweiten Ausführungsform wird unten stehend beschrieben. Während des Hochlastbetriebs des Motors wird die exzentrische Welle 61' mit einer Rotationsgeschwindigkeit gleich 1/2 derer der Kurbelwelle 27 um die Achse der Rotationswelle 81' in dem Zustand rotiert, in dem das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 von der Achse der Rotationswelle 81' versetzt ist, das heißt dem Rotationszentrum C1. Die Position des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 im Verbindungsmechanismus 62 kann deswegen um 180° gegenüber der Achse der Rotationswelle 81' im Expansionshub und im Kompressionshub versetzt sein, wodurch ein hohes Expansionsverhältnis bereitgestellt wird, indem der Hub des Kolbens 38 im Expansionshub größer ist als der Hub im Kompressionshub, wenn die Motorlast hoch ist.
Während des Niederlastbetriebs des Motors wird die exzentrische Welle 61' andererseits mit einer Rotationsgeschwindigkeit gleich 1/2 derer der Kurbelwelle 27 um die Achse der Rotationswelle 81' in dem Zustand rotiert, in dem das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 mit der Achse der Rotationswelle 81' fluchtet, das heißt dem Rotationszentrum C1. Wenn die Motorlast niedrig ist, kann deswegen das Hochkompressionsverhältnis konstant gemacht werden.
Der Motor kann auf diese Weise mit dem konstanten Kompressionsverhältnis betrieben werden, wenn die Motorlast niedrig ist, und der Motor kann mit dem hohen Expansionsverhältnis betrieben werden, wenn die Motorlast hoch ist. Es ist deswegen möglich, den Treibstoffkonsum in einem Zustand, in dem die Motorlast niedrig ist, weiter zu reduzieren, während eine Verminderung im Treibstoffkonsum in dem Zustand, in dem die Motorlast hoch ist, bereitgestellt ist.
Bei der zweiten Ausführungsform sind der dritte und vierte Schließabschnitt 142 und 143 auf dem Klinkengleiter 136 bei den Lagen vorgesehen, deren rotierte Phasen sich voneinander um 180° unterscheiden, wobei aber ein Unterschied zwischen den rotierten Phasen der dritten und vierten Schließabschnitte 142, 143 mit einem Wert kleiner als 180° eingestellt werden kann, während sichergestellt ist, dass im Niederlastbetriebszustand des Motors das Unterstützungszentrum C3 des anderen Endes der Steuer-/Regelstange 69 mit der Achse der Rotationswelle 81', das heißt dem Rotationszentrum C1, fluchtet.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt ist und verschiedene Konstruktionsänderungen gemacht werden könnten, ohne vom Gegenstand der Erfindung, der in den Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims

Motor mit variablen Hub, umfassend: eine Verbindungstange (64), die an einem Ende mit einem Kolben (38) durch einen Kolbenbolzen (63) verbunden ist; ein Nebenarm (68), der an einem Ende mit dem anderen Ende der Verbindungstange (64) drehbar verbunden ist und durch einen Kurbelbolzen (65) mit einer Kurbelwelle (27) verbunden ist; und einer Steuer-/Regelstange (69), die an einem Ende mit dem Nebenarm (68) an einer zu einer Verbindungsstelle der Verbindungsstange (64) versetzten Stelle verbunden ist; wobei eine Halterungsstelle des anderen Endes der Steuer-/Regelstange (69) in einer Ebene senkrecht zu einer Achse der Kurbelwelle (27) versetzt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor weiter ein Umschaltmittel (88) umfasst, das umschalten kann zwischen: einem Zustand bei dem der Hub des Kolbens (38) in einem Expansionshub größer ist als in einem Kompressionshub, wenn die Motorlast hoch ist; und einem Zustand in dem der Hub des Kolbens (38) in einem Expansionshub gleich dem in dem Kompressionshub ist, wenn die Motorlast niedrig ist.