專利名稱：內(nèi)燃機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在其操作過程中可以改變壓縮比和氣缸排量的內(nèi)燃機。較具體地，本發(fā)明涉及這樣一種內(nèi)燃機包括一個或多個活塞，每個活塞安裝成可在各自的氣缸中往復運動并且樞軸連接到一連接到各自的位于一曲軸上的曲柄上的連桿上，該連桿樞軸連接到一細長連接件的一端上，該連接件在其端部中間的一點處樞軸連接到相互作用的曲柄上并且該連接件的另一端構(gòu)成由一支座限定的一棒，從而使得該連接件可以繞一平行于曲軸的軸線的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，該支座包括一第一活動支座件和一第二活動支座件，該第一活動支座件通過一只允許沿棒長度方向的相對滑動的連接方式與所述棒連接，并且該第一活動支座件連接到所述第二活動支座件上以便可以相對于該第二活動支座件繞所述樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，設(shè)置有一與第二活動支座件協(xié)同操作并布置成使該第二活動支座件移動的單個致動裝置。
背景技術(shù)：
這種內(nèi)燃機公開在EP-B-0898644中。在本專利公開的內(nèi)燃機中，第一支座件包括一可滑動地保持連接件的棒的套筒或類似物并且樞軸連接到第二支座件上，該第二支座件可以通過一致動器沿一平行于相互作用的氣缸的軸線方向選擇性地移動。第一支座件沿該方向的運動雖然也導致活塞底部死點位置的細小變化并從而導致活塞沖程的變化，但主要導致活塞頂部死點位置的變化以及從而壓縮比的變化。
然而，通常希望能夠?qū)钊麤_程從而對內(nèi)燃機的氣缸排量進行實質(zhì)性的改變，為此，EP-B-1012459公開了一種包括兩個致動器的改進的內(nèi)燃機。第一致動器設(shè)置成使第一支座件平行于氣缸軸線移動從而改變內(nèi)燃機的壓縮比，并且該第一致動器由第二致動器支承，該第二致動器設(shè)置成使第一致動器從而使第一支座件垂直于氣缸軸線運動，從而改變活塞沖程并改變內(nèi)燃機的氣缸排量。因此，EP-B-1012459的內(nèi)燃機使得內(nèi)燃機的壓縮比和氣缸排量可以彼此獨立地改變。
然而，在EP-B-1012459的內(nèi)燃機中包括第二致動器顯著增加了其結(jié)構(gòu)復雜性和成本以及所需的控制系統(tǒng)的復雜性。雖然該內(nèi)燃機可以在可獲得的范圍內(nèi)以壓縮比和氣缸排量的值的任意所希望的組合操作，但現(xiàn)在可以認識到，事實上這并非在所有情況都需要。因而，在速度和/或輕載較低的情況下，需要一較小的氣缸排量和一較高的壓縮比，同時，在速度和/或輕載較高的情況下，需要一較大的氣缸排量和一較低的壓縮比。雖然所述致動器可以將支座定位成提供大氣缸排量和高壓縮比的組合和小氣缸排量和低壓縮比的組合，但實際上可能很少需要這些操作構(gòu)形。
實際上，在上文提及的在先專利所公開的內(nèi)燃機中，有必要的是使曲軸箱擴展，該擴展在大致與曲軸同一高度處內(nèi)燃機側(cè)構(gòu)成用于致動器系統(tǒng)的外殼。實際上，一些車輛發(fā)動機艙和空間的局促可能難以提供這種結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種上文所述類型的內(nèi)燃機，這種內(nèi)燃機具有可調(diào)整壓縮比和氣缸排量的優(yōu)點，同時復雜性降低從而費用降低。
根據(jù)本發(fā)明，所述第二活動支座件是一連接到一固定結(jié)構(gòu)上以便繞一基本平行于所述曲軸的軸線的軸線相對于該固定結(jié)構(gòu)樞轉(zhuǎn)的細長桿。
因此，在本發(fā)明的內(nèi)燃機中，用于細長棒的支座包括一可滑動地將該棒保持在其中的套筒或類似物，并且該支座樞軸連接到一同樣樞軸連接到一固定結(jié)構(gòu)上的細長桿上。所述致動器與該細長桿協(xié)同操作并且使得該細長桿只能繞其樞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。這必然意味著第一支座件不是作直線運動而是沿一弓形路徑運動。沿該弓形路徑的運動可以分解為垂直于氣缸軸線的運動和平行于氣缸軸線的運動，從而一單個致動器的操作將同時導致內(nèi)燃機壓縮比和氣缸排量的改變。通過改變細長桿的長度及其樞軸支座的位置可以根據(jù)需要改變弓形路徑端點之間的垂直和平行于氣缸軸線的運動的精確率。
如上所述，已經(jīng)認識到可以不必提供壓縮比和氣缸排量組合的整個范圍，并且本發(fā)明是基于這樣的認識，即，如果某人在一壓縮比-氣缸排量曲線圖上繪制實際中有用的壓縮比和氣缸排量的組合，在總體呈弓形的線上將存在用于多個內(nèi)燃機的不同點。通過適當設(shè)定細長桿的尺寸并定位其樞軸點，可以使所述第一支座件沿一其性質(zhì)與上文提及的曲線圖上的弓形線相一致的弓形路徑移動。這意味著，通過提供一樞軸安裝的細長桿，可僅使用一單個致動器對所述支座進行調(diào)整，以獲得實際中通常所需的基本上所有的壓縮比和氣缸排量的組合。
優(yōu)選地為一線性致動器的所述致動器優(yōu)選地直接作用在所述細長桿上。因此，在優(yōu)選實施例中，該細長桿由一安裝在固定支座中的軸支承并且該致動器作用于該細長桿上以使其相對于該軸旋轉(zhuǎn)。
然而，在一可選實施例中，該細長桿不可旋轉(zhuǎn)地安裝在一可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定支座即軸承中的致動器軸上，并且該致動器作用在該軸上以使該軸旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，該致動器可以是一直接作用在致動器軸上的旋轉(zhuǎn)致動器，但優(yōu)選的是，所述內(nèi)燃機包括一也不可旋轉(zhuǎn)地連接到致動器軸上的致動器桿，并且優(yōu)選的是該致動器作用在致動器桿上，在這種情況下，該致動器也可以為直線型致動器。因此，所述致動器軸可以具有非圓形截面，例如六邊形、花鍵形或類似形狀，并且如果進行設(shè)置的話，所述細長桿和致動器桿將在其一端具有一與致動器軸的形狀相對應的孔。致動器桿的自由端的運動將使致動器軸在其固定支座內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這又將導致細長桿的樞轉(zhuǎn)運動，從而導致第一活動支座件沿一弓形路徑運動。
該致動器可以為主動或積極型，也就是說為例如電動或液動型并且主動使細長桿繞其支座軸樞轉(zhuǎn)運動。然而，這可以不是主要的，在另一實施例中，該致動器為消極或被動型，也就是說該致動器不會主動使細長桿運動而是僅僅允許其運動。在該實施例中，該致動器因而更符合一種可選擇性釋放鎖止件的形式。因此，試驗已表明，所述細長桿將基本上是波動的力矩施加在支座上，并且這些力矩趨于使細長桿沿一個方向樞轉(zhuǎn)運動，然后交替地沿另一方向(運動)。因此，通過將支座鎖止在合適的位置并在希望所述細長桿沿一特定方向移動時釋放該支座，可以利用這些力矩或扭矩。這可以通過檢測扭矩何時趨于使細長桿沿該方向運動、然后釋放該可釋放鎖止件以允許希望的運動發(fā)生以及隨后再應用該可釋放鎖止件而實現(xiàn)。實際上，所有所希望的細長桿的運動不可能在一單個連續(xù)運動中發(fā)生，因為施加在細長桿上的扭矩非?？焖俚刈儎雍蛽Q向，所以在多個相繼時刻中的每個作用于細長桿上的扭矩正沿合適的方向作用的時刻，都必須釋放該可釋放件，并且在這些時刻之間的期間內(nèi)再應用該鎖止件，因此該細長桿將增量式運動直到到達希望的位置。
然而，優(yōu)選的是，所述致動器構(gòu)造成以棘齒的方式操作，并可以選擇性地轉(zhuǎn)換以防止第二活動支座件運動或者在防止沿相反方向的運動的同時允許沿兩個方向中的一選定方向的運動。這種構(gòu)造的優(yōu)點顯然在于，不必檢測作用在第二活動支座件的力何時沿一特定方向作用，并且可選擇性操作鎖止件僅沿一選定方向被有效地開啟而沿另一方向保持鎖止。這意味著，每當作用在第二活動支座件上的力沿希望的方向作用時，該選擇性鎖止件將允許第二活動支座件沿該方向運動，但將防止沿相反方向的運動。一傳感器將確定何時已產(chǎn)生希望的運動量，然后可選擇性操作鎖止件將再次被完全鎖止直到需要進一步的運動時。
在一具體實施例中，致動器包括一容納一連接到第二活動支座件上的活塞的液壓氣缸，該活塞將該氣缸分成兩個充滿液壓流體并通過兩個導管連通的室，每個導管都包括一止回閥和一可選擇性操作以允許活塞通過沿一預定方向作用在其上的力而運動的控制閥。
積極致動器的致動或可選擇性釋放鎖止件的釋放當然由響應多個傳感器產(chǎn)生的指示內(nèi)燃機負載、內(nèi)燃機速度、曲軸位置等的信號、目前通常設(shè)置在汽車發(fā)動機上的例如結(jié)合在內(nèi)燃機管理系統(tǒng)中的中央控制系統(tǒng)控制。


從下面結(jié)合附圖僅作為示例給出三個具體實施方式
中，本發(fā)明的其它特征和細節(jié)將變得明顯，其中圖1是一僅示出本發(fā)明的一多氣缸四沖程內(nèi)燃機的一部分的第一實施例的示意圖，同時所示支座處于使內(nèi)燃機具有一低壓縮比和一高容量或氣缸排量的位置；圖2是第二實施例的一類似視圖；圖3是第二實施例的一類似視圖，但支座處于使內(nèi)燃機具有一高壓縮比和一低容量或氣缸排量的位置；以及圖4是圖2的實施例中使用的被動致動器或可選擇性釋放鎖止件的圖解視圖。
具體實施例方式
在圖1的實施例中，內(nèi)燃機具有四個氣缸，雖然該內(nèi)燃機可以具有更多或更少或甚至只有一單個氣缸，但圖中僅示出一單個氣缸2。所有常規(guī)的并且不形成本發(fā)明任何部分的內(nèi)燃機特征，例如氣缸體、氣缸蓋、進氣門和排氣門以及火花塞，僅以虛線示出，并且將不再進行詳細描述。一活塞4可往復運動地安裝在氣缸中。該活塞以一種常用方式繞一軸5樞軸連接到一連桿6上。一支承對應于各活塞的各個曲柄或曲柄半徑9的曲軸7在每個氣缸2下方延伸。該連桿6不直接連接到相互作用的曲柄上，而是繞一軸12樞軸連接到各自的細長連接件14的一端11，所述連接件具有相互傾斜120°的兩部分。該連接件還在其端部中間的一點處樞軸連接到相互作用的曲柄9上。該連接件14的呈棒狀的另一端18可沿縱向滑動地容納在一支座中。該棒18可以具有圓形截面，此時它可以是空心的，或者為減輕重量可以被切除，在這種情況下它通?？删哂邪薅ㄒ换境蕡A形的外表面以利于縱向滑動和側(cè)向力傳遞的腹板的I形截面或十字形截面。
該支座包括一個由一限定一孔或通道的套筒構(gòu)成的第一可移動支座元件20，所述棒18可通過該孔或通道并且可滑動地保持在其中。該套筒20在各個分叉支座桿24的端部中間的一點處容納在該支座桿的兩個分支22之間并樞軸連接到這兩個分支22上。因此，該套筒20可以繞一平行于所述曲軸的軸線的軸線相對于桿24樞動或旋轉(zhuǎn)。桿24的一端有一圓形孔，一安裝到氣缸體上的形狀互補的固定軸26可旋轉(zhuǎn)地容納在其中。桿24的另一端連接到一積極致動器上，在本示例中為一線性液壓致動器30。致動器30的延伸或縮回將使桿24繞軸26旋轉(zhuǎn)。從而使套筒20沿一弓形路徑移動。
在使用時，該內(nèi)燃機以與在此作為參考的EP-B-1012459中公開的方式基本相同的方式操作。在內(nèi)燃機處于穩(wěn)定操作狀態(tài)時，棒18在套筒20內(nèi)線性往復運動，并且套筒20繞其與桿24的樞軸連接作往復轉(zhuǎn)動。如果該內(nèi)燃機在高速和/或高負載下操作，使支座保持在使壓縮比較低并且內(nèi)燃機氣缸排量高的圖1所示位置。然而，如果速度和/或負載降低，這將由不同的傳感器檢測到，然后該內(nèi)燃機管理系統(tǒng)向致動器發(fā)出一信號以便使支座移動到使壓縮比較高并且內(nèi)燃機容量較低的圖3所示位置?？梢詾樵搩?nèi)燃機管理系統(tǒng)編程以便使該支座在其兩個終端位置之間逐步移動，或者可選地可以為該系統(tǒng)編程以便使該支座在兩個終端位置之間轉(zhuǎn)換或者在任意預定數(shù)目的設(shè)定位置之間增量式轉(zhuǎn)換。圖2示出的第二實施例與圖1示出的實施例非常相似，其區(qū)別在于致動器30沒有直接作用在桿24上。在這種情況下，軸26不是固定的而是構(gòu)成一致動器軸，并且桿24的一端有一非圓形孔，形狀互補的該致動器軸26不可旋轉(zhuǎn)地容納在該孔中。該致動器軸通過例如安裝在氣缸體側(cè)的固定軸承保持在其兩端，從而不能線性移動，但其安裝成可繞其自身軸線在軸承中旋轉(zhuǎn)。同樣連接到致動器軸26上的是一也不可以相對于軸26旋轉(zhuǎn)的致動器桿28。連接到致動器桿28的自由端的是一積極致動器，在該示例中為一線性液壓致動器30，該積極致動器可以主動地使桿28移動從而使軸26轉(zhuǎn)動。該致動器的延伸或縮回將使軸26繞其軸線旋轉(zhuǎn)，從而也使桿24繞軸26的軸線旋轉(zhuǎn)。因此也使得套筒20沿一弓形路徑移動。
圖3示出除了所述主動致動器30由一被動致動器32或可選擇性操作制動器替代外與第一實施例基本相同的第三實施例，該被動致動器或可選擇性操作制動器不能主動地使桿24移動，但可以被選擇性地釋放以允許使桿24移動，也就是說，允許通過作用在該桿24上的變動扭矩使桿24旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，致動器32構(gòu)造成以棘齒的方式操作，也就是說，該致動器可以轉(zhuǎn)換成允許桿24在作用于其上的力的作用下沿一選定方向移動但防止其沿相反方向運動。
圖4是一被動致動器32的詳細的示意圖。此外，該致動器包括一其中設(shè)置有一活塞36的液壓氣缸34，活塞的活塞桿38樞軸連接到桿24的端部。該活塞將氣缸分成充滿液壓流體的兩個空間40、42。這兩個空間40、42通過一包括一第一控制閥46和一第一單向閥48的第一導管44和一包括一第二控制閥52和一第二單向閥54的第二導管50相連。導管44和50也通過各自的導管56、58與一通常不增壓的液壓流體非增壓源連通，以便對任何泄漏進行補償。
參考圖4，如果希望將活塞桿38移到左邊，所述內(nèi)燃機管理系統(tǒng)可以打開控制閥46。然后，每當有趨于使活塞桿向左移動的力作用在活塞桿上時，流體將通過閥46和48從空間40進入空間42，直到已出現(xiàn)所需的移動量，然后閥46被關(guān)閉，隨后該致動器被液壓關(guān)閉。如果希望將活塞桿移到右邊，可以采用相同的程序，但在這種情況下，控制閥52是打開的。可以認識到，止回閥的作用是在一個或其它控制閥打開時防止活塞由于作用于其上的反向力的作用而移動。
在圖3和4的實施例中，被動致動器32以與圖1實施例中的積極致動器30相同的方式作用在桿24上。然而，該被動致動器也可以以圖2示出的方式作用在致動桿28上，或者直接作用在桿24和軸26之間以便選擇性地允許或防止桿24繞軸26旋轉(zhuǎn)?？梢匀菀椎剡M行許多其它修改。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機，包括一個或多個活塞，每個活塞都安裝成可在各自的氣缸中往復運動并且樞軸連接到一連接到各自的位于一曲軸上的曲柄上的連桿上，該連桿樞軸連接到一細長連接件的一端上，該連接件在其端部中間的一點處樞軸連接到相互作用的曲柄上并且該連接件的另一端構(gòu)成由一支座限定的一棒，從而使得該連接件可以繞一平行于該曲軸的軸線的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，該支座包括一第一活動支座件和一第二活動支座件，該第一活動支座件通過只允許沿該棒長度方向的相對滑動的連接方式與所述棒連接，并且該第一活動支座件連接到所述第二活動支座件上以便可以相對于該第二活動支座件繞所述樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，設(shè)置有一與第二活動支座件協(xié)同操作并布置成使該第二活動支座件移動的單個致動裝置，其特征在于，所述第二活動支座件是一連接到一固定結(jié)構(gòu)上以便繞一基本平行于所述曲軸的軸線的軸線相對于該固定結(jié)構(gòu)樞轉(zhuǎn)的細長桿。
2.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述細長桿由一安裝在固定支座中的軸支承，并且所述致動器作用在該細長桿上，從而使該細長桿相對于該軸旋轉(zhuǎn)。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述細長桿不可旋轉(zhuǎn)地連接到一可旋轉(zhuǎn)地安裝在固定支座中的致動器軸上，并且所述致動器作用在該軸上以使該軸旋轉(zhuǎn)。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機，包括一不可旋轉(zhuǎn)地連接到所述致動器軸上的致動器桿，并且所述致動器作用在該致動器桿上。
5.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述細長桿是分叉的，并且包括兩個臂，第一活動支座件容納在這兩個臂之間并且樞軸連接到這兩個臂上。
6.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述致動器為積極型，并布置成主動地使第二活動支座件移動。
7.一種根據(jù)上述權(quán)利要求中的任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述致動器為被動型，并構(gòu)成一可選擇性釋放鎖止件，該鎖止件可以被釋放以便允許第二活動支座件在由所述棒施加在其上的力的作用下移動。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述致動器構(gòu)造成以棘齒的方式操作，并且可以選擇性地轉(zhuǎn)換以防止第二活動支座件的移動或者在防止沿相反方向的運動的同時允許沿兩個方向中的一選定方向的運動。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述致動器包括一容納一連接到所述第二活動支座件上的活塞的液壓氣缸，該活塞將該氣缸分成兩個充滿液壓流體的室，這兩個室通過兩個導管連通，其中每個導管都包括一止回閥和一可以選擇性地操作以允許活塞在沿一預定方向作用在其上的力的作用下運動的控制閥。
全文摘要
一種內(nèi)燃機，包括一個或多個活塞，每個活塞安裝成可在各自的氣缸中往復運動且樞軸連接到連接到各自在曲軸上的曲柄上的連桿上。連桿樞軸連接在細長連接件的一端，連接件在其端部中間的一點處樞軸連接到相互作用的曲柄上且該連接件的另一端構(gòu)成由支座限定的棒從而使得連接件可繞一平行于曲軸軸線的樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)。支座包括第一和第二活動支座件。第一活動支座件通過只允許沿該棒長度方向的相對滑動的連接方式與棒連接，并且第一活動支座件連接到第二活動支座件上以便可相對于第二活動支座件繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)。設(shè)置有與第二活動支座件協(xié)同操作并布置成使第二活動支座件移動的單個致動裝置。第二活動支座件是連接到固定結(jié)構(gòu)上以便繞基本平行于所述曲軸軸線的軸線相對于固定結(jié)構(gòu)樞轉(zhuǎn)的細長桿。
文檔編號F02B75/04GK1685137SQ03822619
公開日2005年10月19日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者M·J·布賴恩特 申請人:保藏控股有限公司