專利名稱：可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過改變?nèi)紵业娜莘e來改變內(nèi)燃機(jī)的壓縮比的可變 壓縮比內(nèi)燃機(jī)。特別地，本發(fā)明涉及一種包括設(shè)有軸部件、固定于所述軸
輪軸的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中，所述凸輪軸被旋轉(zhuǎn)以使氣缸體和曲軸箱 彼此靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)。
背景技術(shù)：
近年來，為了提高燃料的經(jīng)濟(jì)性能、輸出性能等，已經(jīng)提出能夠改變
內(nèi)燃機(jī)的壓縮比的技術(shù)。這樣的技術(shù)包括將氣缸體和曲軸箱彼此連接成 能夠彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并且凸輪軸被設(shè)置于氣缸體和曲軸箱的連接部，凸輪 軸被旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生氣缸體和曲軸箱之間沿氣缸軸線方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而改 變?nèi)紵业娜莘e并改變壓縮比。這樣的技術(shù)已經(jīng)在日本專利申請(qǐng)公報(bào) JP-A-2003-206771和JP-A-2005-113839中公開。
然而，在前述技術(shù)中，可變軸承作用線段的長(zhǎng)度通常等于凸輪作用線 段的長(zhǎng)度，可變軸承作用線段即連接凸輪軸的軸部件的中心和可動(dòng)軸承部 件在軸承容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心的線段，凸輪作用線段即連接凸輪軸的軸部 件的中心和凸輪部件在凸輪容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心的線段。
在上述已知結(jié)構(gòu)中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的壓縮比改變時(shí)，視可變軸承作用線段 和凸輪作用線段的姿態(tài)而定，存在由于內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒壓力等引起的作用 于移動(dòng)氣缸體和曲軸箱使得其相互遠(yuǎn)離的方向上的力在可動(dòng)軸承作用線段 和凸輪作用線段方向上被增大的情況。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，凸輪軸自身的、大，并且存在內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)增大的風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中不受壓縮比約 束地抑制振動(dòng)的技術(shù)。
本發(fā)明的第一方面為一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)
具有曲軸箱，曲軸裝配在所述曲軸箱內(nèi)；氣缸體，氣缸形成在所述氣缸 體內(nèi)，并且所述氣缸體安裝在所述曲軸箱上；以及凸輪軸，所述凸輪軸在 所述氣缸體內(nèi)的所述氣缸的兩側(cè)彼此平行地設(shè)置成能夠以互相相反的方向 旋轉(zhuǎn)，其中，所述凸輪軸包括軸部件、固定在所述軸部件上的凸輪部件以 及可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述軸部件上的可動(dòng)軸承部件，所述凸輪部件可旋轉(zhuǎn)地 容納于凸輪容納孔內(nèi)，所述凸輪容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中 的一者內(nèi)，并且所述可動(dòng)軸承部件可旋轉(zhuǎn)地容納于軸承容納孔內(nèi)，所述軸 承容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中的另一者內(nèi)，所述凸輪軸被旋 轉(zhuǎn)以使所述曲軸箱和所述氣缸體彼此靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)，以改變所述內(nèi)燃 機(jī)的壓縮比。該方面的特征在于，從所述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)，連接 所述軸部件的中心和所述可動(dòng)軸承部件的中心的線段的長(zhǎng)度被設(shè)定成比凸 輪作用線段的長(zhǎng)度長(zhǎng)，所述軸部件的中心是所述軸部件的旋轉(zhuǎn)中心，所述 可動(dòng)軸承部件的中心是所述可動(dòng)軸承部件在所述軸承容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中 心，所述凸輪作用線段是連接所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的 直線，其中所述凸輪部件的中心是所述凸輪部件在所述凸輪容納孔內(nèi)的旋 轉(zhuǎn)中心。
上述方面的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)具有軸部件、固定在軸部件上的凸輪部 件以及可旋轉(zhuǎn)地安裝在軸部件上的可動(dòng)軸承部件。通過旋轉(zhuǎn)凸輪軸，使得 軸部件和可動(dòng)軸承部件相對(duì)于凸輪部件的中心旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，利用該旋轉(zhuǎn)移動(dòng) 使曲軸箱和氣缸體彼此靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)。
在這樣的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，需要考慮在上述可動(dòng)軸承作用線段和 凸輪作用線段長(zhǎng)度相等的情況下改變壓縮比的操作。在這種情況下，當(dāng)凸L癡
軸線的角度被設(shè)定成，例如，使得在壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比時(shí)的角度
大致為0°,當(dāng)凸輪軸從該方位旋轉(zhuǎn)卯。至最大壓縮比時(shí)，該角度大致為卯。。
如果進(jìn)行了上述設(shè)定，則在由內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒壓力引起的載荷作用在 使曲軸箱和氣缸體彼此遠(yuǎn)離地移動(dòng)的方向上的情況下，特別是在最大壓縮 比附近，由于可動(dòng)軸承作用線段和凸輪作用線段相對(duì)于由燃燒壓力引起的 載荷作用在凸輪軸上的作用線的角度約為卯°，所以存在由燃燒壓力引起
如果上述情況發(fā)生，則將導(dǎo)致凸輪軸和氣缸體或曲軸箱內(nèi)與凸輪軸相 配合的部件的振動(dòng)。特別地，關(guān)于可動(dòng)軸承部件，由于結(jié)構(gòu)使得在最大壓
縮比附近軸承容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)游隙(rotational play )加大，因此上述振動(dòng) 趨于發(fā)生并使得難以保持壓縮比的精確控制。
鑒于此，在這方面令可動(dòng)軸承作用線段的長(zhǎng)度比凸輪作用線段的長(zhǎng)度 長(zhǎng)。這樣，能夠特別地防止可動(dòng)軸承作用線段相對(duì)于由燃燒壓力引起的載 荷的作用線的角度落在90。附近，并且能夠特別地防止由燃燒壓力引起的 載荷在可動(dòng)軸承作用線段方向上的放大和作用。
在上述方面，從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述凸輪軸的所述可 動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的方位以所 述的順序排列在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，可獲得 壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比；從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng) 軸承部件的中心、所述凸輪部件的中心和所述軸部件的中心的方位以所述 的順序排列在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，可獲得所 述壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比；所述最大壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲 得所迷最小壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致180。而獲得的。
這樣，在最大燃燒壓力發(fā)生作用的最大壓縮比的情況下，能夠使得可
結(jié)果，
月b
荷的放大。在最小壓縮比處也能得到同樣的效果,如果最大壓縮比被i殳定為上述中心的方位排列在大致直線上，且最小
壓縮比祐j殳置為旋轉(zhuǎn)180。得到的方位，則前述效果相同。因此，在本發(fā)明 的所述方面，從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸 承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的方位以所述的 順序排列在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，可獲得壓縮 比范圍內(nèi)的最大壓縮比；從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng)軸承 部件的中心、所述凸輪部件的中心和所述軸部件的中心的方位以所述的順 序排列在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，可獲得所述壓 縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比；所述最小壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲得所 述最大壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致180。而獲得的。
在上述方面，當(dāng)使所述凸輪軸從獲得所述最小壓縮比或所述最大壓縮 比的方位旋轉(zhuǎn)大致卯°時(shí)，可動(dòng)軸承部件作用線段的長(zhǎng)度與所述凸輪作用 線段的長(zhǎng)度的比例可被設(shè)定成使得所述壓縮比為所述壓縮比范圍的中間 值。
最大壓縮比和最小壓縮比的中間壓縮比處的凸輪軸轉(zhuǎn)角通過可動(dòng)軸承 部件作用線段長(zhǎng)度和凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例而改變。因此，當(dāng)將凸輪軸 從最大壓縮比或最小壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致卯°時(shí)，該比例被/沒置為使得 壓縮比為最大壓縮比和最小壓縮比之間的中間值。這樣，能夠提高凸輪軸 轉(zhuǎn)角和壓縮比之間的線性，從而提高對(duì)壓縮比的控制能力。
在上述方面，所述可動(dòng)軸承部件作用線段的長(zhǎng)度與所述凸輪作用線段 的長(zhǎng)度的比例可以是1.3或更大。
下，已知地，視可動(dòng)軸承作用線段的長(zhǎng)度與凸輪作用線段的長(zhǎng)度的比例而 定，除了凸輪軸轉(zhuǎn)角和壓縮比之間的線性外，驅(qū)動(dòng)凸輪軸所需要的轉(zhuǎn)矩和 由燃燒壓力引起的作用在凸輪軸上的力也發(fā)生改變。
對(duì)于由燃燒壓力引起的作用在凸輪軸上的力的最大值，隨著可動(dòng)軸承 作用線段的長(zhǎng)度與凸輪作用線段的長(zhǎng)度的比例增大，能夠抑制該值降低。 因此，由這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度相對(duì)于凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例大是有益的。
如果令可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例在1.5附近， 則相對(duì)于凸輪軸轉(zhuǎn)角的壓縮比變化大致均勻，并且已知能夠禁止相對(duì)于所 述轉(zhuǎn)角的微小變化的所述壓縮比的突然變化。在這種情況下，在將凸輪軸 從最小壓縮比的方位進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)大致卯。獲得的方位，能夠獲得壓縮比的 中間值。
可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例越大，對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪 軸所需要的最大轉(zhuǎn)矩的抑制就越大。
可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例越大，可以使得由
小。這樣，可以將可動(dòng)軸承部件相對(duì)于軸承容納孔的旋轉(zhuǎn)游隙的最大值抑 制至低值。
另外，可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例越大，可以 使得相對(duì)于凸輪軸角度變化的壓縮比變化的最大值越小。這樣，可以提高 凸輪軸轉(zhuǎn)角和壓縮比之間的線性。
另外，已知，在可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線段長(zhǎng)度的比例為 2或更大的方位上，進(jìn)一步增大該比例并沒有使上述效果發(fā)生很大變化。
在上述方面，所述軸部件可以具有圓柱形的外形，所述凸輪部件從所 述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)相對(duì)于所述軸部件的中心是偏心的，并且具有 直徑比所述軸部件的直徑大的圓形的凸輪輪廓，以及所述凸輪容納孔具有 與所述凸輪部件相同的圓形的形狀，所述可動(dòng)軸承部件的外徑大于相對(duì)于 所述軸部件的中心是偏心的所述凸輪部件的直徑，并且所述軸承容納孔具 有與所述可動(dòng)軸承部件相同的圓形的形狀。
這樣，與已知機(jī)構(gòu)相比，能夠在不改變移動(dòng)部件或機(jī)構(gòu)本身的構(gòu)造的效果。
在上述方面，指定的第一角度范圍的使用頻率和/或指定的第二角度范 圍的使用頻率可以低于任何其它可能的角度范圍的使用頻率，所述第一角度范圍是在所述凸輪軸從所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸 部件的中心和所述凸輪部件的中心以所述的順序排列在與所述氣缸大致平
行的大致直線上的方位旋轉(zhuǎn)60。的附近，所述第二角度范圍是在所述凸輪 軸從所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸
位旋轉(zhuǎn)90。的附近。
在這種情況下，已知地，不考慮可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線 段長(zhǎng)度的比值，在凸輪軸從凸輪軸的可動(dòng)軸承部件的中心、軸部件的中心 和凸輪部件的中心以所述的順序排列在與氣缸的軸線方向大致平行的大致 直線上的方位旋轉(zhuǎn)90。的附近，由燃燒壓力引起的載荷被^:大并作用在凸 輪作用線段或可動(dòng)軸承作用線段的方向上。以同樣的方式，已知地，不考 慮可動(dòng)軸承作用線段長(zhǎng)度與凸輪作用線段長(zhǎng)度的比值，在凸輪軸從上述方 位旋轉(zhuǎn)60。的附近，驅(qū)動(dòng)凸輪軸所需的轉(zhuǎn)矩是最大的。
考慮到上述情況，如果指定的第一角度范圍(所述第一角度范圍是在 所述凸輪軸從所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心
線上的方位旋轉(zhuǎn)60。的附近)的使用頻率和/或指定的第二角度范圍(所述 第二角度范圍是在所述凸輪軸從所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、 所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心以所述的順序排列在與所述氣缸 大致平行的大致直線上的方位旋轉(zhuǎn)90。的附近)的使用頻率低于任何其它 可能的角度范圍的使用頻率，則能夠抑制凸輪軸和氣缸體或曲軸箱內(nèi)與凸 輪軸相配合的部件的振動(dòng)。還能夠抑制凸輪軸保持轉(zhuǎn)矩和驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的增大。 本發(fā)明的第二方面為可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)具有 曲軸箱，曲軸裝配在所述曲軸箱內(nèi)；氣缸體，氣缸形成在所述氣缸體內(nèi)， 并且所述氣缸體可移動(dòng)地安裝在所述曲軸箱上；以及凸輪軸，所述凸輪軸 在所述氣缸體內(nèi)的所述氣缸的兩側(cè)彼此平行地設(shè)置成能夠以互相相反的方 向旋轉(zhuǎn)，其中所述凸輪軸包括軸部件、固定在所述軸部件上的凸輪部件以 及可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述軸部件上的可動(dòng)軸承部件，所述凸輪部件可旋轉(zhuǎn)地容納于凸輪容納孔內(nèi)，所述凸輪容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中 的一者內(nèi)，并且所述可動(dòng)軸承部件可旋轉(zhuǎn)地容納于軸承容納孔內(nèi)，所述軸 承容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中的另一者內(nèi)，所述凸輪軸被旋 轉(zhuǎn)以使所述曲軸箱和所述氣缸體彼此靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)，以改變所述內(nèi)燃 機(jī)的壓縮比。本方面的特征在于，所述內(nèi)燃機(jī)具有第一壓縮比，從所述凸 輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸 部件的中心和所述凸輪部件的中心的方位以所述的順序排列在與所述氣缸
的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得所述第一壓縮比；以及從所述 凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述凸輪部件的中 心和所述軸部件的中心的方位以所述可動(dòng)軸承部件的中心設(shè)置在所述凸輪
上時(shí)，獲得第三壓縮比，所述第三壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲得所述 第一壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致180。而獲得的，并且其中，所述第一壓縮比和 所述第三壓縮比中的一個(gè)被設(shè)定為壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比，并且所述 第一壓縮比和所述第三壓縮比中的另 一個(gè)被設(shè)定為所述壓縮比范圍內(nèi)的最 大壓縮比。
在這方面，所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)可以是這樣一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)， 其中，所述軸部件具有圓柱形的外形，并且所述凸輪部件從所述凸輪軸的 軸線方向觀察時(shí)相對(duì)于所述軸部件的中心是偏心的，并且具有直徑比所述 軸部件的直徑大的圓形的凸輪輪廓，以及其中，所述凸輪容納孔具有與所 述凸輪部件相同的圓形的形狀，所述可動(dòng)軸承部件具有與相對(duì)于軸部件中 心偏心的所述凸輪部件的相同的圓形外徑，并且所述軸承容納孔具有與所 述可動(dòng)軸承部件相同的圓形的形狀，所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)還包括第一 控制器，所述第一控制器通過使所述凸輪軸在第一方位和第二方位之間旋 轉(zhuǎn)來控制所述壓縮比，以將所述壓縮比控制在在所述第一方位中獲得的第 一壓縮比和在所述第二方位中獲得的第二壓縮比之間，在所述第一方位中， 從所述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)，所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、 所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心以所述的順序排列在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上，在所述第二方位中，從所述凸輪軸的 軸線方向觀察時(shí)，所述可動(dòng)軸承部件的中心和所述凸輪部件的中心重合， 并且所述可動(dòng)軸承部件、所述凸輪部件和所述軸部件的中心排列成與所述 氣缸的軸線方向大致垂直，其中所述第二方位是通過使所述凸輪軸從所述
第一方位旋轉(zhuǎn)卯。而獲得的；以及第二控制器，在將所述壓縮比保持在所 述第二壓縮比以及使所述可動(dòng)軸承部件的中心和所述凸輪部件的中心保持 重合的同時(shí)，所述第二控制器使所述凸輪軸從所述第二方位在遠(yuǎn)離所述第 一方位的方向上進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
在這種情況下，在上述方面的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，凸輪軸設(shè)有軸部
部件。通過旋轉(zhuǎn)凸輪軸，致使凸輪部件和可動(dòng)軸承部件相對(duì)于軸部件的中 心旋轉(zhuǎn)，利用該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以使氣缸體和曲軸箱相互靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)。 當(dāng)考慮到壓縮比隨著凸輪軸的方位從第一方位向第二方位變化而增大
時(shí)，凸輪軸、氣缸體和曲軸箱之間的關(guān)系如下。具體地，在氣缸體和曲軸 箱彼此遠(yuǎn)離的第一方位上，凸輪軸的可動(dòng)軸承部件的中心、軸部件的中心 和凸輪部件的中心被排列在與氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上。相 反地，在將缸體和曲軸箱相互靠近地移動(dòng)的第二方位上，可動(dòng)軸承部件的 中心和凸輪部件的中心重合，并且可動(dòng)軸承部件、凸輪部件和軸部件的中 心被排列成與氣缸的軸線方向大致垂直。
即，在上述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)凸輪軸來改變壓縮比時(shí)，由 連接凸輪部件中心和可動(dòng)軸承部件中心的線段(下文中為"可動(dòng)軸承作用 線段")和連接軸部件中心和可動(dòng)軸承部件中心的線段(下文中"凸輪作
用線段")所成的相對(duì)于氣缸軸線的角度在凸輪軸的第一方位上在o。附近，
在凸輪軸的第二方位上在卯。附近。
考慮到上述情況，在由內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒壓力引起的載荷作用在使氣缸 體和曲軸箱互相遠(yuǎn)離地移動(dòng)的方向上的情況下，由于可動(dòng)軸承作用線段和
的角度變?yōu)榧s卯。，所以存在由燃燒壓力引起的載荷在可動(dòng)軸承作用線段和凸輪作用線段方向上被動(dòng)態(tài)放大的情況。
如果上述情況發(fā)生，將導(dǎo)致凸輪軸和氣缸體或曲軸箱內(nèi)與凸輪軸相配 合的部件的振動(dòng)。特別地，考慮到可動(dòng)軸承部件，由于結(jié)構(gòu)使得在最大壓 縮比附近軸承容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)游隙加大，因此上述振動(dòng)趨于發(fā)生并且使得 難以保持對(duì)壓縮比的精確控制。
除了使凸輪軸在所述第一方位和所述第二方位之間旋轉(zhuǎn)來控制壓縮比 的所述第 一控制器之外，上述方面可以具有在保持所述第二方位上的壓縮 比的同時(shí)，即在保持氣缸體和曲軸箱的相對(duì)位置的同時(shí)，進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)所述 凸輪軸的第二控制器。
這樣，在使得上述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的壓縮比為第二壓縮比的情況下， 在所述第一控制器將所述凸輪軸設(shè)置在所述第二方位之后，所述第二控制 器能夠進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)所述凸輪軸，使得所述可動(dòng)軸承作用線段和所述凸輪作 用線段相對(duì)于所述氣缸軸線的角度遠(yuǎn)離卯。。結(jié)果，能夠抑制所述可動(dòng)軸
用，并且能夠抑制可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。
在上述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，所述第二控制器可以具有禁止裝置，當(dāng) 使所述凸輪軸從所述第二方位在遠(yuǎn)離所述第一方位的方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述 禁止裝置禁止所述氣缸體和所述曲軸箱的彼此靠近或遠(yuǎn)離的進(jìn)一步移動(dòng)。
這樣，如果所述第二控制器從所述第二方位在與得到所述第一方位的 旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上旋轉(zhuǎn)所述凸輪軸，則所述氣缸體和曲軸箱之間不存 在進(jìn)一步的相對(duì)移動(dòng)。
根據(jù)所述第二方面的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，能夠在將壓縮比保持在所述第二壓縮 比的同時(shí)，以及在保持凸輪軸的可動(dòng)軸承部件中心和凸輪部件中心重合的 同時(shí)，從所述第二方位進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)凸輪軸。
這里所使用的禁止裝置可以是氣缸體和曲軸箱在第二方位上接觸以禁 止進(jìn)一步移動(dòng)的止動(dòng)器結(jié)構(gòu)。
在上述方面，所述第一壓縮比可以是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最 小壓縮比，并且所述第二壓縮比可以是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比。這樣，在作用有最大燃燒壓力的最大壓縮比的情況下，能夠防止
持在90。附近，并且能夠更有效地抑制所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。
所述第一壓縮比可以是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比，并 且所述第二壓縮比是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比。在這種情 況下，存在所述氣缸體和曲軸箱被設(shè)置為在所述第一方位上最接近而在所 述第二方位上相距最遠(yuǎn)的情況。在這種情況下通過應(yīng)用本發(fā)明的該方面， 在最小壓縮比的方位上，能夠防止所述可動(dòng)軸承作用線段和所述凸輪作用 線段相對(duì)于所述氣缸軸線的角度保持在卯。附近，并且能夠更有效地抑制 可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。
在上述方面，當(dāng)將所述壓縮比改變到作為目標(biāo)壓縮比的所述第二壓縮 比時(shí)，所述第一控制器可以將所述凸輪軸設(shè)置到所述第二方位以獲得所述 第二壓縮比，并且所述第二控制器可以使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位 的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述第二方位大致90。。
在這種情況下，在所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的目標(biāo)壓縮比是所述第二壓
成90。角度的第二方位的壓縮比的情況下，不是旋轉(zhuǎn)所述凸輪軸至第二方 位，而是在遠(yuǎn)離第一方位的方向上將所述凸輪軸再旋轉(zhuǎn)90。。
結(jié)果，能夠在將壓縮比保持在第二壓縮比的同時(shí)，獲得可動(dòng)軸承作用 線段和凸輪作用線段與氣缸軸線方向大致平行的方位。如果這樣，則能夠
放大和作用。結(jié)果，能夠抑制可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的振動(dòng)。
在上述方面，當(dāng)所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)處于怠速狀態(tài)并且所述壓縮比
是所述第二壓縮比時(shí)，所述第二控制器可以使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一
方位的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述第二方位大致卯°。
可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中的壓縮比改變控制必須至少在某種程度上體現(xiàn)壓
縮比變化速度。特別地，在相對(duì)高壓縮比的情況下，如果存在敲缸的趨勢(shì)
的情況發(fā)生，則有必要迅速減小壓縮比。相反地，當(dāng)可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)處于怠速狀態(tài)時(shí)，安裝所述可變壓縮比 內(nèi)燃機(jī)的車輛通常是停止的。在這種情況下，可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件 突然變化的可能性是很小的，可以說，目標(biāo)壓縮比突然變化的可能性較小。 因此，在這種情況下，即使第二控制器使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離第一方位的方
向上旋轉(zhuǎn)以超過第二方位大致90°,這將影響隨后對(duì)壓縮比的迅速控制的 可能性較小。因此，在不影響壓縮比的控制性的情況下，能夠更有效地抑 制振動(dòng)。
在上述方面，在所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入指定的第二壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，可以將所述第二壓縮比設(shè)定 為目標(biāo)壓縮比；當(dāng)所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入其它壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，可以使所述壓 縮比從所述第二壓縮比改變；并且，當(dāng)所述第二壓縮比被設(shè)定為所述目標(biāo) 壓縮比時(shí)，所述第一控制器可以將所述凸輪軸設(shè)置到所述第二方位以獲得 所述第二壓縮比，所述第二控制器可以使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位 的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述第二方位而達(dá)到第三方位；并且隨著所述運(yùn)轉(zhuǎn)條 件接近所述第二壓縮比區(qū)域和所述其它壓縮比區(qū)域的邊界，所述第二控制 器可以使所述凸輪軸在所述第三方位中的角度接近在所述第二方位中的角 度。
在所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，在落入指定運(yùn)轉(zhuǎn)條件區(qū)域內(nèi)的條件下， 執(zhí)行控制以將壓縮比設(shè)定為相應(yīng)于該運(yùn)轉(zhuǎn)條件的壓縮比。例如，在運(yùn)轉(zhuǎn)條 件落入第二壓縮比區(qū)域內(nèi)的情況下，壓縮比被設(shè)定為所述第二壓縮比。
在上述方面，當(dāng)將壓縮比設(shè)定為第二壓縮比時(shí)，第二控制器在遠(yuǎn)離第 一方位的方向上旋轉(zhuǎn)凸輪軸超過第二方位而到達(dá)第三方位。這樣，抑制了
和作用。
然而，在這種情況下，例如如果需要將壓縮比由第二壓縮比變?yōu)榈谝粔?縮比，則有必要首先由第二控制器將凸輪軸從第三方位旋轉(zhuǎn)至第二方位， 然后，再由第一控制器將凸輪軸從第二方位旋轉(zhuǎn)至第一方位。這樣，存在 難以迅速改變壓縮比的情況。另外，這樣做時(shí)，如果第二方位上的凸輪軸角度大大遠(yuǎn)離第三方位上的凸輪軸角度，則將更加難以迅速地改變壓縮比。 在上迷方面，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)條件接近第二壓縮比區(qū)域和其它壓縮比區(qū)域的 邊界，第二控制器使凸輪軸在第三方位中的角度接近在第二方位中的角度。
這樣，可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件從第二壓縮比區(qū)域轉(zhuǎn)換至其他壓 縮比區(qū)域的可能性越大，第三方位上的凸輪軸角度越接近于第二方位上的 凸輪軸角度。結(jié)果，能夠在運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化的情況下執(zhí)行更快的壓縮比控制， 使得有必要從第二壓縮比改變壓縮比。
在上述方面，在所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī) 的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入指定的第二壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，可以將所述第二壓縮比設(shè)定
為目標(biāo)壓縮比；當(dāng)所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入其它壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，可以使所述壓 縮比從所述第二壓縮比改變；并且，當(dāng)所述第二壓縮比被設(shè)定為所述目標(biāo) 壓縮比時(shí)，所述第一控制器可以將所述凸輪軸設(shè)置到所述第二方位以獲得 所述第二壓縮比，所述第二控制器可以使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位 的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述笫二方位而達(dá)到第三方位，并且當(dāng)所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件 落入所述第二壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)隨著所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速率的增大，所述 第二控制器可以使所述凸輪軸在所述第三方位中的角度接近在所述第二方 位中的角度。
如上所述，在上述方面的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入第二 壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，壓縮比被設(shè)定為第二壓縮比。然后由第二控制器進(jìn)一步 將凸輪軸從第二方位旋轉(zhuǎn)至第三方位。在這種情況下，如果需要改變壓縮 比，例如，如上所述，從第二壓縮比變?yōu)榈谝粔嚎s比，則難以迅速改變壓 縮比。
相反地，在運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入第二壓縮比區(qū)域內(nèi)的情況下，可以想象，隨 著運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化速率的增大，運(yùn)轉(zhuǎn)條件很可能立刻從第二壓縮比區(qū)域轉(zhuǎn)變 至其它區(qū)域。
考慮到上述情況，在上述方面，在運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入第二壓縮比區(qū)域內(nèi)的 情況下，隨著運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化速率的增大，第二控制器使凸輪軸在第三方位 上的角度接近在第二方位上的角度。這樣，當(dāng)可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件很可能從第二壓縮比區(qū)域轉(zhuǎn)變 至其它壓縮比區(qū)域時(shí)，能夠使凸輪軸在第三方位上的角度更加接近在第二 方位上的角度。結(jié)果，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)條件改變并且需要從第二壓縮比改變壓縮比 時(shí)，能夠更快地執(zhí)行壓縮比控制。
在上述方面，可以基于所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和/或所述 可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速獲得所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速率。
在這方面，能夠盡可能地使用各種組合。
在本發(fā)明的上述各方面，能夠在不受壓縮比約束的情況下抑制可變壓 縮比內(nèi)燃才幾的振動(dòng)。
由以下參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說明，本發(fā)明前述的以及其他的目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中，相同的數(shù)字用于表示相同的元件，附
圖中
圖1是示出才艮據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的總體構(gòu)造的 分解透視圖2A至2C是示出在已知的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，氣缸體相對(duì)于曲軸 箱的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行過程的截面圖3A至3C是示出在根據(jù)本發(fā)明第 一實(shí)施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中， 氣缸體相對(duì)于曲軸箱的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行過程的截面圖4A是示出在已知的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，響應(yīng)于凸輪軸轉(zhuǎn)角的變 化，連接軸部件的中心和凸輪部件的中心的線段以及連接軸部件的中心和 可動(dòng)軸承部件的中心的線段的運(yùn)動(dòng)的視圖4B是示出在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，響應(yīng) 于凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化，連接軸部件的中心和凸輪部件的中心的線段以及連 接軸部件的中心和可動(dòng)軸承部件的中心的線段的運(yùn)動(dòng)的視圖4C是示出在才艮據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，響應(yīng) 于凸輪軸轉(zhuǎn)角的變化，連接軸部件的中心和凸輪部件的中心的線段以及連接軸部件的中心和可動(dòng)軸承部件的中心的線段的運(yùn)動(dòng)的視圖5是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，對(duì)于各種長(zhǎng)度比，凸輪軸轉(zhuǎn)角 與作用于凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系的變化的曲線圖6是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，對(duì)于各種長(zhǎng)度比，凸輪軸轉(zhuǎn)角 與壓縮比之間關(guān)系的變化的曲線圖7是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，對(duì)于各種長(zhǎng)度比，凸輪軸轉(zhuǎn)角 與連接軸部件的中心和可動(dòng)軸承部件的中心的線段相對(duì)于氣缸軸線方向的 角度之間的關(guān)系的變化的曲線圖8是示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，對(duì)于各種長(zhǎng)度比，凸輪軸轉(zhuǎn)角 與作用在連接軸承部件的中心和軸部件的中心的線段的方向上的法向力之 間的關(guān)系的變化的曲線圖9A至9C為示出在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，凸輪部件和可動(dòng)軸承部 件的外形的示例的圖10A至10C為示出在根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī) 中，當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)超出壓縮比最大的方位時(shí)的進(jìn)行過程的圖ll是示出在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，凸輪軸轉(zhuǎn)角與氣缸體和曲軸之 間的相對(duì)位置之間的關(guān)系的曲線圖12是示出能夠應(yīng)用于本發(fā)明第二實(shí)施例的齒輪的示例的圖13是示出在本發(fā)明的第三實(shí)施例中，運(yùn)轉(zhuǎn)條件與凸輪軸轉(zhuǎn)角之間的 關(guān)系的曲線圖14是示出在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化速率與凸輪軸轉(zhuǎn) 角之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
以下所說明的內(nèi)燃機(jī)l為可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其通過令設(shè)有氣缸2的 氣缸體3在氣缸2的中心軸線方向上相對(duì)于與活塞相連接的曲軸箱4移動(dòng) 來改變壓縮比。首先，參照?qǐng)Dl,將說明改變壓縮比的該實(shí)施例的構(gòu)成。如圖l所示，
在氣缸體3的下部?jī)蓚?cè)形成有多個(gè)突出部，在各突出部?jī)?nèi)形成軸承容納孔 5。圓形的軸承容納孔5與氣缸2的軸線方向垂直地延伸，且設(shè)置在與多個(gè) 氣缸2的設(shè)置方向平行的方向上。氣缸體3 —側(cè)的軸承容納孔5均沿同一 條軸線設(shè)置，并且氣缸體3各側(cè)的軸承容納孔5的軸線形成一對(duì)平行軸線。
曲軸箱4具有在形成有上述軸承容納孔5的多個(gè)突出部之間形成的豎 直壁部分。在曲軸箱4外側(cè)的各豎直壁部分的表面上形成有半圓形的凹部。 各豎直壁部分還具有用螺栓6安裝的蓋子7，蓋子7也具有半圓形的凹部。 當(dāng)蓋子7被安裝在各豎直壁部分上時(shí)，便形成了圓形的凸輪容納孔8 。
當(dāng)氣缸體3被安裝在曲軸箱4上時(shí)，多個(gè)凸輪容納孔8以與軸承容納 孔5同樣的方式與氣缸2的軸線方向垂直地延伸，并且也都形成為與多個(gè) 氣缸2的設(shè)置方向平行。這些凸輪容納孔8也形成于氣缸體3的兩側(cè)，且 形成于氣缸體3 —側(cè)的所有凸輪容納孔8均沿同一條軸線設(shè)置。氣缸體3 兩側(cè)的凸輪容納孔8的軸線相互平行。兩側(cè)的軸承容納孔5中心之間的距 離與兩側(cè)的凸輪容納孔8中心之間的距離相等。
凸輪軸9穿過相對(duì)的兩排軸承容納孔5和凸輪容納孔8中的各排。如 圖1所示，各凸輪軸9具有軸部件9a、凸輪部件9b和可動(dòng)軸承部件9c, 凸輪部件9b具有圓形凸輪輪廓并被相對(duì)于軸部件9a的中心偏心地固定在 軸部件9a上，可動(dòng)軸承部件9c被可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在軸部件9a上并且也具有 圓形外形。凸輪部件9b和可動(dòng)軸承部件9c交替設(shè)置。成對(duì)的凸輪軸9呈 鏡像關(guān)系。在凸輪軸9的端部形成有用于安裝以下將說明的齒輪10的安裝 部9d。軸部件9a的中心軸線與安裝部9d的中心軸線相互偏離，凸輪部件 9b的中心和安裝部9d的中心共軸。
可動(dòng)軸承部件9c也相對(duì)于軸部件9a偏心。在各凸輪軸9中，多個(gè)凸 輪部件9b的偏心的方向是相同的。
在各凸輪軸9的一端安裝有齒輪10。固定在成對(duì)凸輪軸9的端部的一 對(duì)齒輪10中的各個(gè)與蝸輪lla、 llb相嚙合。蝸輪lla、 llb被固定在單 個(gè)電動(dòng)機(jī)12的一個(gè)輸出軸上。蝸輪lla、 llb具有在相反的方向上旋轉(zhuǎn)的螺旋槽。因此，當(dāng)電動(dòng)機(jī)12旋轉(zhuǎn)時(shí)，成對(duì)的凸輪軸9經(jīng)由齒輪10在相反 的方向上旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)12被安裝在曲軸箱4上。
在已知的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中，連接凸輪軸9的軸部件9a和凸輪部件 9b的中心的線段Ll的長(zhǎng)度被設(shè)定為與連接軸部件9a和可動(dòng)軸承部件9c 的中心的線段L2的長(zhǎng)度相等。如圖2A至圖2C和圖4A所示，執(zhí)行從最 小壓縮比到最大壓縮比的變化。
圖2A至圖2C是示出氣缸體3 、曲軸箱4以及裝配于兩者之間的凸輪 軸9之間工作關(guān)系的橫截面視圖。圖4A示出了響應(yīng)于凸輪軸9的轉(zhuǎn)角變 化，線段L1和線段L2的運(yùn)動(dòng)。在圖2A至圖2C以及圖4A和圖4B中， a是軸部件9a的中心，b是凸輪部件9b的中心，c是可動(dòng)軸承部件9c的 中心。圖2A示出了壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比的方位。在該方位上，如 圖2A所示，可動(dòng)軸承部件9c的中心c、軸部件9a的中心a、凸輪部件9b 的中心b以上述順序排列在直線上。在該方位上，如圖4A所示，當(dāng)凸輪 軸的轉(zhuǎn)角為0。時(shí)，線段Ll和L2被設(shè)置在軸部件9a的中心a的兩側(cè)，且 與氣缸2的軸線方向平行。
從圖2A所示的方位，如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)12以使軸部件9a在箭頭的方 向上旋轉(zhuǎn)，則發(fā)生圖2B所示的方位。此時(shí)，由于線段L1和L2相對(duì)于氣 缸2的軸線方向偏斜，所以線段L1和線段L2之間的角度減小，從而使氣 缸體3更接近曲軸箱4。
如果驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)12以在箭頭的方向上進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)軸部件9a，則發(fā)生 圖2C所示的方位。該方位表示壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比。在該方位上， 如圖4A所示，當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)角為90。時(shí)，線段L1和L2在與氣缸2的軸線 方向垂直的方向上重疊。在該方位上，成對(duì)的軸部件9a被定位成在軸承容 納孔5和凸輪容納孔8內(nèi)朝向外側(cè)。
以這種方式，在已知的可變壓縮比機(jī)構(gòu)中，在壓縮比范圍內(nèi)的最小壓 縮比的方位上，線段L1和L2均平行于氣缸2的軸線方向，可動(dòng)軸承部件 9c的中心c、軸部件9a的中心a、凸輪部件9b的中心b，從圖2A和圖2B 的上側(cè)以所述的順序排列在直線上。通過凸輪軸9的旋轉(zhuǎn)，線段L1和L2在相反的方向上旋轉(zhuǎn)，在凸輪軸9從最小壓縮比方位旋轉(zhuǎn)90。的方位上， 線段Ll和L2均相對(duì)于氣缸2的軸線方向偏斜90°,該方位是最大壓縮比 方位。
考慮如上所述的已知可變壓縮比機(jī)構(gòu)中的最大壓縮比的方位。在這種 狀態(tài)下，連接凸輪軸9的軸部件9a的中心a和凸輪軸9的凸輪部件9b的 中心b的線段Ll與連接凸輪軸9的軸部件9a的中心a和凸輪軸9的可動(dòng) 軸承部件9c的中心c的線段L2相對(duì)于氣缸2的軸線方向成卯°角。由于 內(nèi)燃機(jī)l的燃燒壓力而產(chǎn)生的在使氣缸體3和曲軸箱4相互遠(yuǎn)離方向上的 載荷作用在與氣缸2的軸線方向平行的方向上。
結(jié)果，由內(nèi)燃機(jī)1的燃燒壓力導(dǎo)致的載荷在線段Ll和L2的方向上被 大大地放大。因此，在最大壓縮比方位上，較大的周期性發(fā)生的載荷作用 在凸輪軸9以及氣缸體3和曲軸箱4內(nèi)與凸輪軸9相配合的部件上。結(jié)果， 在凸輪軸9的區(qū)域內(nèi)能夠增強(qiáng)內(nèi)燃機(jī)1中的振動(dòng)。特別地，由于可動(dòng)軸承 部件9c能夠相對(duì)于軸部件9a旋轉(zhuǎn)，并且也處于能夠相對(duì)于氣缸體3旋轉(zhuǎn) 的方位上，所以更容易發(fā)生振動(dòng)。
在這種情況下，由于垂直于氣缸2軸線的氣缸體3和曲軸箱4的間隙， 可動(dòng)軸承9c的旋轉(zhuǎn)方向游隙加劇，致使相對(duì)于凸輪軸9的旋轉(zhuǎn)的壓縮比跟 隨性(tracking)惡化，從而使壓縮比的控制性惡化。
另外，與線段L1和L2相對(duì)于氣缸2的軸線方向的角度小于卯。的方 位相比，對(duì)于給定的載荷，作用在凸輪軸9上的、用以使氣缸體3和曲軸 箱4相互靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)的轉(zhuǎn)矩更大。即，保持該方位上的壓縮比所需 的轉(zhuǎn)矩趨于增大。同樣，從該方位改變壓縮比所需的轉(zhuǎn)矩趨于增大。這是 在已知的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)中凸輪軸9的轉(zhuǎn)角僅能在從0。至90。的范圍內(nèi) 使用的原因之一。換句話說，如果令線段L1和L2的長(zhǎng)度相等，則由于存 在凸輪軸9的轉(zhuǎn)角為卯。時(shí)轉(zhuǎn)矩過大的情況，因難以平穩(wěn)操作凸輪軸9，所 以存在難以在0。至180。的范圍內(nèi)使用凸輪軸9的轉(zhuǎn)角的情況。
與前述情況相反，在本實(shí)施例中，令連接軸部件的中心和可動(dòng)軸承部 件的中心的線段的長(zhǎng)度比連接軸部件的中心和凸輪部件的中心的線段的長(zhǎng)度長(zhǎng)。此外，通過在改變壓縮比的范圍內(nèi)改變凸輪軸轉(zhuǎn)角，即使在最大壓 縮比方位上，與最小壓縮比方位相似地，令連接軸部件的中心和可動(dòng)軸承 部件的中心的線段和連接軸部件的中心和凸輪部件的中心的線段排列在與
氣釭2的軸線方向平行的直線上。
下面將利用圖3A至3C和圖4B說明在本實(shí)施例中，當(dāng)壓縮比變化時(shí) 凸輪軸的動(dòng)作。在本實(shí)施例的凸輪軸19中，令連接軸部件19a的中心a 和可動(dòng)軸承部件19c的中心c的線段L4的長(zhǎng)度為連接軸部件19a的中心a 和凸輪部件19b的中心b的線段L3的長(zhǎng)度的1.7倍。在壓縮比范圍內(nèi)的最 小壓縮比處，凸輪軸19的各部件的中心按照可動(dòng)軸承部件19c的中心c、 軸部件19a的中心a以及凸輪部件19b的中心b的順序，如圖3A至3C和 圖4A中所示由上至下排列在與氣缸2的軸線方向平行的直線上。在壓縮 比范圍內(nèi)的最大壓縮比方位上，即在兩個(gè)凸輪軸19中的各凸輪軸在相反的 方向上旋轉(zhuǎn)180。的方位上，凸輪軸19的各部件的中心按照可動(dòng)軸承部件 19c的中心c、凸輪部件19b的中心b以及軸部件19a的中心a的順序，如 圖3C和圖4B中所示由上至下排列在與氣缸2的軸線方向平行的直線上。
通過以上述動(dòng)作改變壓縮比，即使在范圍內(nèi)的最大壓縮比處，凸輪軸
平行。結(jié)果，大大抑制了在L3和L4的方向上由燃燒壓力導(dǎo)致的載荷的放 大。結(jié)果，特別地抑制了凸輪軸19的可動(dòng)軸承部件19c區(qū)域內(nèi)的振動(dòng)。
然后，圖5示出了在線段L4與線段L3的長(zhǎng)度比M取各種值的情況 下，當(dāng)由燃燒壓力導(dǎo)致的栽荷作用在將氣缸體3和曲軸箱4相互遠(yuǎn)離地移 動(dòng)的方向上時(shí)，凸輪軸轉(zhuǎn)角和作用于凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。如圖5 所示，當(dāng)長(zhǎng)度比M為1時(shí)，凸輪軸轉(zhuǎn)角為卯。時(shí)的轉(zhuǎn)矩最大。當(dāng)長(zhǎng)度比 M為1時(shí)，轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值顯著大于長(zhǎng)度比M大于1的情況。隨著長(zhǎng)度比 M從l開始增大時(shí)，當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)角變化時(shí)轉(zhuǎn)矩的最大值減小。而且，在長(zhǎng) 度比M為1.3或更大的情況下，能夠充分地減小最大轉(zhuǎn)矩。
然后，圖6示出了長(zhǎng)度比M取不同值時(shí)，凸輪軸轉(zhuǎn)角和壓縮比之間的 關(guān)系。根據(jù)圖6，在如已知領(lǐng)域中的長(zhǎng)度比M為1的情況下，壓縮比相對(duì)于凸輪軸轉(zhuǎn)角變化的改變量在轉(zhuǎn)角為90。附近時(shí)急劇增大。相反地，當(dāng)長(zhǎng) 度比M從1開始增大時(shí)，隨著長(zhǎng)度比的增大，壓縮比相對(duì)于凸輪軸轉(zhuǎn)角變 化的改變量#:平穩(wěn)化。當(dāng)長(zhǎng)度比M為1.3或更大時(shí)，能夠達(dá)到被充分地平 穩(wěn)化，因此提高了線性。
從圖6中可以看出，當(dāng)M為1.3或更大時(shí)，特別是當(dāng)M在從約1.3至 約1.7的范圍內(nèi)時(shí)，能夠令壓縮比范圍的中間值落入凸輪軸轉(zhuǎn)角為卯。的附 近。因此，在本實(shí)施例中能夠提高凸輪軸轉(zhuǎn)角和壓縮比之間關(guān)系的對(duì)稱性， 進(jìn)而也能提高凸輪軸轉(zhuǎn)角和壓縮比之間的線性。
然后，圖7示出了對(duì)于長(zhǎng)度比M的不同值，凸輪軸轉(zhuǎn)角和線段L4相 對(duì)于氣缸2軸線方向的角度(！)(圖4B所示)之間關(guān)系的變化。根據(jù)圖7， 在如已知領(lǐng)域中的長(zhǎng)度比M為1的情況下，隨著凸輪軸轉(zhuǎn)角從0°開始增大， 巾線性增大，并且當(dāng)凸輪軸轉(zhuǎn)角為90°時(shí)，(J)達(dá)到最大值90。。相反地，當(dāng) 長(zhǎng)度比M大于1時(shí)，隨著長(zhǎng)度比M的增大，(J)的最大值減小。當(dāng)長(zhǎng)度比 M為1.7時(shí)，(J)的最大值約為40?；蚋?。
由于(J)的值越大則由燃燒壓力導(dǎo)致的線段L4方向上的載荷放大程度 增大，所以當(dāng)M為1.7時(shí)，能夠大大地減小由燃燒壓力導(dǎo)致的線段L4方 向上的載荷放大程度。
圖8示出了對(duì)于長(zhǎng)度比M的不同值，凸輪軸轉(zhuǎn)角和作用在線段L3方 向上的法向力之間關(guān)系的變化。根據(jù)圖8，當(dāng)如已知領(lǐng)域中的長(zhǎng)度比M為 l時(shí)，隨著凸輪軸轉(zhuǎn)角接近卯。，法向力突然增大。相反地，當(dāng)令長(zhǎng)度比大 于1時(shí)，隨著長(zhǎng)度比M的增大，可以看出法向力的最大值減小。
如上所述，在本實(shí)施例中，令連接軸部件中心和可動(dòng)軸承部件中心的 線段的長(zhǎng)度為連接軸部件中心和凸輪部件中心的線段的長(zhǎng)度的1.7倍。由 此，能夠減小由燃燒壓力引起的作用于凸輪軸的凸輪部件和可動(dòng)軸承部件 上的載荷。結(jié)果，能夠獲得凸輪軸或氣缸體或曲軸箱內(nèi)與凸輪軸相配合的 部件的剛度的相對(duì)減小，從而能夠抑制由燃燒壓力引起的這些部件附近的 振動(dòng)。還能夠減小由燃燒壓力引起的作用于凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩。結(jié)果，還能 夠減小利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或者保持凸輪軸所需要的能量。還能夠提高燃燒壓力相對(duì)于凸輪軸轉(zhuǎn)角變化的線性。在這種情況下，線段L1和L3對(duì)應(yīng)于凸 輪作用線段，線段L2和L4對(duì)應(yīng)于可動(dòng)軸承部件作用線段。
在前述實(shí)施例中，連接軸部件中心和可動(dòng)軸承部件中心的線段的長(zhǎng)度 與連接軸部件中心和凸輪部件中心的線段的長(zhǎng)度之比被設(shè)定為1.7。然而， 該長(zhǎng)度比不限于1.7。例如，如果長(zhǎng)度比為1.3或更大，則可以充分地實(shí)現(xiàn) 本發(fā)明的效果。
在圖5中可以看出，即使令長(zhǎng)度比M為1.7，在凸輪軸轉(zhuǎn)角在60。附近 的情況下，由燃燒壓力引起的作用于凸輪軸上的轉(zhuǎn)矩也相對(duì)較大。而且， 從圖7中可以看出，即使令長(zhǎng)度比M為1.7，如果凸輪軸轉(zhuǎn)角在卯。附近，
d)也會(huì)變?yōu)樽畲笾怠?br>
因此，在本實(shí)施例中，可以將長(zhǎng)度比M設(shè)定為1.7并執(zhí)行控制來防止 使用在60。和卯。附近的規(guī)定范圍的凸輪軸轉(zhuǎn)角。例如，如果判定為內(nèi)燃機(jī) 1的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)所要求的壓縮比在凸輪軸轉(zhuǎn)角在從50°至100。的范圍內(nèi)時(shí)獲 得，則可以通過令凸輪軸的轉(zhuǎn)角為45。來改變壓縮比。另外，如果冷卻水 或進(jìn)氣溫度低，并且不太可能發(fā)生敲缸，則在令由所需要的燃燒壓力得到 的目標(biāo)凸輪軸轉(zhuǎn)角為90。的情況下，可以執(zhí)行控制來將凸輪軸轉(zhuǎn)角設(shè)定為 處于高壓縮比側(cè)的105°。在這種情況下，凸輪軸轉(zhuǎn)角的從50。至75。的范圍 對(duì)應(yīng)于第一角度范圍，從75。至100。的范圍對(duì)應(yīng)于第二角度范圍。
或者，可以執(zhí)行控制，使得不使用從50。至70。以及從80。至100。的凸 輪軸轉(zhuǎn)角范圍。此外，在使用在從50。至70。的范圍內(nèi)以及從80。至100。的 范圍內(nèi)的凸輪軸轉(zhuǎn)角的情況下，可以執(zhí)行控制，使得在經(jīng)過了規(guī)定時(shí)間之 后通過例如旋轉(zhuǎn)凸輪軸至接近但是在這些角度范圍之外的轉(zhuǎn)角，來減小使 用在從500至70。的范圍內(nèi)以及從80。至100。的范圍內(nèi)的凸輪軸轉(zhuǎn)角的頻率。 在這種情況下，從50。至70。的范圍對(duì)應(yīng)于第一角度范圍，從80。至100。的 范圍對(duì)應(yīng)于笫二角度范圍。
盡管在凸輪軸的凸輪部件和可動(dòng)軸承部件均為圓形外形的情況下說明 了前述實(shí)施例，但是凸輪部件和可動(dòng)軸承部件不限于圓形。圖9A至圖9C 示出了凸輪部件和可動(dòng)軸承部件具有能夠使其可轉(zhuǎn)動(dòng)地容納于凸輪容納孔和軸承容納孔內(nèi)的其他形狀的示例。
圖9A示出了第一實(shí)施例中的上述凸輪部件和可動(dòng)軸承部件具有圓形 外形的示例。圖9B示出了凸輪部件和可動(dòng)軸承部件具有由圓弧形端面和 直線端面形成的外形的示例。圖9C示出了凸輪部件和可動(dòng)軸承部件具有 由三個(gè)圓弧封閉的外形的示例。
下面將說明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在第二實(shí)施例的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī) 中，連接凸輪軸9的軸部件9a和凸輪部件9b的中心的線段Ll和連接軸 部件9a和可動(dòng)軸承部件9c的中心的線段L2被二沒定為相等。在已知領(lǐng)域 中的該結(jié)構(gòu)中，如圖2A至2C和圖4A所示執(zhí)行壓縮比范圍內(nèi)的從最小壓 縮比向最大壓縮比的轉(zhuǎn)變。
相反地，在本實(shí)施例中，在將內(nèi)燃機(jī)1的壓縮比控制為最大壓縮比的 情況下，設(shè)置為使得凸輪軸9從凸輪軸9的轉(zhuǎn)角為卯。的圖2C所示的方位 再旋轉(zhuǎn)90。從而到達(dá)180。轉(zhuǎn)角。在此，針對(duì)使凸輪軸9從卯。轉(zhuǎn)角進(jìn)一步旋 轉(zhuǎn)卯。的情況，說明凸輪軸9以及氣缸體3和曲軸箱4的工作。在氣缸體3 和曲軸箱4之間設(shè)有止動(dòng)器14,以便防止氣缸體3和曲軸箱4在凸輪軸轉(zhuǎn) 角為卯。的最大壓縮比方位上彼此更加接近。即使凸輪軸9的轉(zhuǎn)角從卯。 進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)90。，氣缸體3和曲軸箱4也不會(huì)一起進(jìn)一步移動(dòng)。
圖IOA和圖10B為示出在本實(shí)施例中的凸輪軸9從圖2C所示的方位 進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)的情況下，氣缸體3、曲軸箱4與裝配于兩者之間的凸輪軸9 之間的關(guān)系的橫截面圖。圖4C示出了當(dāng)該旋轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí)線段Ll 、 L2的移動(dòng)。
圖10A中所示的方位為在壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比方位，這與圖2C 中所示的方位相同。當(dāng)凸輪軸9從該方位沿箭頭所示方向進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)， 如上所述，由于氣缸體3和曲軸箱4不會(huì)一起進(jìn)一步移動(dòng)，所以在凸輪軸 9在軸承容納孔5和凸輪容納孔8內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從凸輪軸9的軸線方向觀察 時(shí)凸輪軸9的凸輪部件9b和可動(dòng)軸承部件9c保持它們的重疊方位。
通過使凸輪軸9從圖10A的方位，即如圖4C所示的轉(zhuǎn)角為90°的方位 轉(zhuǎn)動(dòng)90°，轉(zhuǎn)角變?yōu)槿鐖D10B或圖4C所示的180。的方位。在該方位上， 圖4C中所示的線段L1和線段L2平行于氣缸2的軸線，從而防止了由燃燒壓力引起的作用于線段L1和L2的方向上的載荷的增大。結(jié)果，抑制了 內(nèi)燃機(jī)1的振動(dòng)。也抑制了由燃燒壓力引起的大轉(zhuǎn)矩在凸輪軸9上的作用。
圖2A中所示的方位與本實(shí)施例中的第一方位相對(duì)應(yīng)，作為對(duì)應(yīng)的壓 縮比的最小壓縮比與本實(shí)施例中的第一壓縮比相對(duì)應(yīng)。圖2C和圖10A中 所示的方位與本實(shí)施例中的第二方位相對(duì)應(yīng)。作為對(duì)應(yīng)壓縮比的最大壓縮 比與本實(shí)施例中的第二壓縮比相對(duì)應(yīng)。此外，本實(shí)施例的第一控制器包括 致使內(nèi)燃機(jī)l從圖2A的方位向圖2C的方位過渡的凸輪軸9。
本實(shí)施例的第二控制器包括致使內(nèi)燃機(jī)l從圖IOA的方位向圖IOB的 方位過渡的凸輪軸9，且止動(dòng)器14與禁止裝置相對(duì)應(yīng)。
圖11示出了當(dāng)凸輪軸9、氣缸體3和曲軸箱4從圖2A的方位，經(jīng)過 圖2C和圖IOA所示的方位，改變?yōu)閳D10B的方位時(shí)，氣缸體3相對(duì)于曲 軸箱4的相對(duì)位置的變化。在圖11中橫軸表示凸輪軸9的轉(zhuǎn)角，縱軸表示 氣缸體3相對(duì)于曲軸箱4的相對(duì)位置。如圖4C所示，當(dāng)凸輪軸9的轉(zhuǎn)角 為0。時(shí)，氣缸體3處于距離曲軸箱4最遠(yuǎn)的方位，在該方位上的壓縮比為 壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比。
隨著凸輪軸9從該方位旋轉(zhuǎn)，氣缸體3和曲軸箱4相互接近，當(dāng)凸輪 軸9的轉(zhuǎn)角為90。時(shí)，氣缸體3和曲軸箱4最近。在該方位上的壓縮比為 壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比。
當(dāng)凸輪軸9從卯。方位進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于氣缸體3和曲軸箱4與止 動(dòng)器14接觸，它們不再進(jìn)一步相互接近，且凸輪軸9在軸承容納孔5和凸 輪容納孔8內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。即使凸輪軸9的轉(zhuǎn)角達(dá)到180°,并且線段Ll和 線段L2與氣缸2的軸線平行，氣缸體3和曲軸箱4之間的距離也保持在 與凸輪軸9的轉(zhuǎn)角為90°時(shí)相同的距離。
從圖ll中可以看出，當(dāng)凸輪軸9的轉(zhuǎn)角在卯。附近時(shí)，對(duì)于凸輪軸9 轉(zhuǎn)角的給定的變化，氣缸體3相對(duì)于曲軸箱4的相對(duì)位置的變化量增大。 在上述情況下，作用于凸輪軸9上的轉(zhuǎn)矩和載荷增大。在這方面，可以執(zhí) 行控制，使得使用在90。附近，例如在從85。至120。的范圍內(nèi)的凸輪軸轉(zhuǎn)角 的頻率降低，并使得在卯。附近的凸輪軸9轉(zhuǎn)角的使用在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不連續(xù)。在這種情況下，如果與目標(biāo)壓縮比相應(yīng)的凸輪軸9轉(zhuǎn)角為88。， 則凸輪軸9的轉(zhuǎn)角可以設(shè)定為85。而取代88。。相反地，如果目標(biāo)壓縮比為 最大壓縮比，則如上所述可以令凸輪軸9的轉(zhuǎn)角為180。。還可以令轉(zhuǎn)角充 分遠(yuǎn)離90。并且也小于180°。
如圖l所示，前述所用的齒輪10為圓盤齒輪。相反地，在本實(shí)施例中， 將使用如圖12所示的齒輪，從該齒輪上切除了不要的部分。在這種情況下， 如圖12所示，如果與蝸輪lla、 11b的嚙合角為60。，則為了改變壓縮比 需要90。的旋轉(zhuǎn)余地，并且為了從最大壓縮比方位向線段Ll和L2平行于 軸線方向的方位旋轉(zhuǎn)也需要90。的旋轉(zhuǎn)余地。所以，切除部分的角度為120。。
下面將說明本發(fā)明的第三實(shí)施例。對(duì)于該實(shí)施例，將說明在保持壓縮 比范圍內(nèi)的最大壓縮比的方位的同時(shí)，響應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)條件而改變 凸輪軸9的轉(zhuǎn)角的控制。
在這種情況下，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)條件確定內(nèi)燃機(jī)1的壓縮比的目 標(biāo)值。例如，將在各種運(yùn)轉(zhuǎn)條件下都不會(huì)發(fā)生敲缸的最高壓縮比被設(shè)定為 目標(biāo)值。在這種情況下，存在目標(biāo)值為最大壓縮比的運(yùn)轉(zhuǎn)條件區(qū)域(下文 中稱為"最大壓縮比區(qū)域")。
在內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入最大壓縮比區(qū)域的情況下，最大壓縮比被 設(shè)定為壓縮比的目標(biāo)值。在第二實(shí)施例所述的控制中，存在使得凸輪軸9 的轉(zhuǎn)角為180。的情況。如果這發(fā)生，假若內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件隨后離開了 最大壓縮比區(qū)域，則有必要旋轉(zhuǎn)凸輪軸9，先將凸輪軸9的轉(zhuǎn)角從180。轉(zhuǎn) 至90°，然后再進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)凸輪軸9至與響應(yīng)于當(dāng)時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的壓縮比 相應(yīng)的轉(zhuǎn)角。由此，從最大壓縮比變?yōu)檩^低壓縮比所需要的時(shí)間增加，存 在難以迅速改變壓縮比的情況。結(jié)果，可以預(yù)想一種不能充分抑制敲缸的 情況。
鑒于上述情況，在本實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)l運(yùn)轉(zhuǎn)條件中的最大壓縮比區(qū) 域被劃分為多個(gè)子區(qū)域，并且內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件越接近與最大壓縮比區(qū) 域內(nèi)的其他運(yùn)轉(zhuǎn)條件子區(qū)域的邊界，則令凸輪軸9的轉(zhuǎn)角越接近卯° 。
圖13為示出本實(shí)施例中的內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和凸輪軸9的轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系的曲線圖。如圖13所示，在內(nèi)燃機(jī)l可以被設(shè)定的運(yùn)轉(zhuǎn)條件中，在 低載荷側(cè)的區(qū)域內(nèi)，最大壓縮比祐 沒定為壓縮比的目標(biāo)值。該區(qū)域?yàn)樯鲜?最大壓縮比區(qū)域。然后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與最大壓縮比區(qū)域的邊界交叉時(shí)， 壓縮比的目標(biāo)值被設(shè)定為較低的壓縮比來抑制敲缸的發(fā)生。
如圖13所示，在本實(shí)施例中最大壓縮比區(qū)域進(jìn)一步被劃分為三個(gè)子區(qū) 域，從第一至第三子區(qū)域。在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷最低的第一子區(qū)域中，凸輪軸9 的轉(zhuǎn)角被設(shè)定為180。，在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷稍高的第二子區(qū)域中，凸輪軸9的轉(zhuǎn) 角被設(shè)定為150。，而在發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷更高的第三子區(qū)域中，凸輪軸9的轉(zhuǎn)角 被設(shè)定為120°。即，如果內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入最大壓縮比區(qū)域，則內(nèi) 燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件越接近最大壓縮比區(qū)域和其他工作區(qū)域之間的邊界，令 凸輪軸9的轉(zhuǎn)角越接近卯°。
由此，目標(biāo)壓縮比為小于最大壓縮比的壓縮比的可能性越大，能夠令 凸輪軸9的轉(zhuǎn)角越接近90。，且能夠更快地將壓縮比變?yōu)榈陀谧畲髩嚎s比 的目標(biāo)壓縮比。結(jié)果，改善了從實(shí)際壓縮比至目標(biāo)壓縮比的跟隨性。
以上，凸輪軸9旋轉(zhuǎn)至大于卯。的轉(zhuǎn)角的方位，例如，運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入 從第一子區(qū)域至第三子區(qū)域的子區(qū)域內(nèi)的方位，與本實(shí)施例中的第三方位 相對(duì)應(yīng)。上述最大壓縮比區(qū)域與本實(shí)施例中的第二壓縮比區(qū)域相對(duì)應(yīng)。
然后，將說明本發(fā)明的第四實(shí)施例。在本實(shí)施例中，在與第三實(shí)施例 相同的方式中，將說明在內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入最大壓縮比區(qū)域的情況 下，當(dāng)目標(biāo)壓縮比變得低于最大壓縮比時(shí)為提高壓縮比的跟隨性的控制， 即根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速度來改變凸輪軸9的轉(zhuǎn)角的控制。
即，在本實(shí)施例中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入最大壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)， 如果運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速度大，則預(yù)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件可能馬上離開最大壓縮比區(qū) 域。圖14為示出本實(shí)施例中運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速度與凸輪軸9的轉(zhuǎn)角之間的 關(guān)系的曲線圖。
在圖14中，縱軸表示凸輪軸9的轉(zhuǎn)角，橫軸表示運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速度。 可以通過表示節(jié)氣門開度信號(hào)(])的變化速率的時(shí)間導(dǎo)數(shù)d 4) /dt來預(yù)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn) 條件變化速度。如圖14所示，即使內(nèi)燃機(jī)l的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入最大壓縮比區(qū)域內(nèi)，如果運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化速度很大，則在本實(shí)施例中判定為很可能運(yùn)轉(zhuǎn)條
件將離開最大壓縮比區(qū)域，并且凸輪軸9的轉(zhuǎn)角因此變?yōu)榻咏?0。。
由此，在運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化速度大的條件下，能夠準(zhǔn)備通過令凸輪軸9的 轉(zhuǎn)角小于90。來將壓縮比變?yōu)榈陀谧畲髩嚎s比，從而提高實(shí)際的壓縮比對(duì) 目標(biāo)壓縮比的跟隨性。以上，盡管通過表示節(jié)氣門開度信號(hào)(J)相對(duì)于時(shí)間 的變化速率的d (J) /dt來預(yù)測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速度，但運(yùn)轉(zhuǎn)條件變化速度也 可以根據(jù)來自曲軸位置傳感器(圖未示)的信號(hào)，通過表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N 相對(duì)于時(shí)間的變化速率的dN/dt來預(yù)測(cè)。
針對(duì)通過將凸輪軸9的轉(zhuǎn)角從0。增大至卯。而使氣缸體3和曲軸箱4 結(jié)合為一體的結(jié)構(gòu)說明了前述實(shí)施例。然而，本發(fā)明還可以用于相反地的 結(jié)構(gòu)，其中，在氣缸體3和曲軸箱4最為接近的方位上，可動(dòng)軸承部件9c 的中心c、軸部件9a的中心a以及凸輪部件9b的中心b按所述順序基本 沿直線排列成與氣缸2的軸線方向基本平行。這種情況下，當(dāng)氣缸體3和 曲軸箱4相距最遠(yuǎn)時(shí)，可動(dòng)軸承部件9c的中心c和凸輪部件9b的中心b 重疊，且可動(dòng)軸承部件9c的中心c、凸輪部件9b的中心b以及軸部件9a 的中心a在基本垂直于氣缸2的軸線方向的方向上排列。在這種情況下， 最大壓縮比對(duì)應(yīng)于第一壓縮比，最小壓縮比對(duì)應(yīng)于第二壓縮比。
權(quán)利要求
1. 一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于包括曲軸箱，曲軸裝配在所述曲軸箱內(nèi)；氣缸體，氣缸形成在所述氣缸體內(nèi)，并且所述氣缸體可移動(dòng)地安裝在所述曲軸箱上；以及凸輪軸，所述凸輪軸在所述氣缸體內(nèi)的所述氣缸的兩側(cè)設(shè)置成能夠以互相相反的方向旋轉(zhuǎn)，其中所述凸輪軸包括軸部件、固定在所述軸部件上的凸輪部件以及可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述軸部件上的可動(dòng)軸承部件，所述凸輪部件可旋轉(zhuǎn)地容納于凸輪容納孔內(nèi)，所述凸輪容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中的一者內(nèi)，并且所述可動(dòng)軸承部件可旋轉(zhuǎn)地容納于軸承容納孔內(nèi)，所述軸承容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中的另一者內(nèi)，所述凸輪軸被旋轉(zhuǎn)以使所述曲軸箱和所述氣缸體彼此靠近或遠(yuǎn)離地移動(dòng)，以改變所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，以及從所述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)，連接所述軸部件的中心和所述可動(dòng)軸承部件的中心的線段的長(zhǎng)度被設(shè)定成比凸輪作用線段的長(zhǎng)度長(zhǎng)，所述軸部件的中心是所述軸部件的旋轉(zhuǎn)中心，所述可動(dòng)軸承部件的中心是所述可動(dòng)軸承部件在所述軸承容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心，所述凸輪作用線段是連接所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的直線，其中所述凸輪部件的中心是所述凸輪部件在所述凸輪容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的方位以所述的順序排列 在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得壓縮比范圍內(nèi)的 最小壓縮比；從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述凸 輪部件的中心和所述軸部件的中心的方位以所述的順序排列在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得所述壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比；以及所述最大壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲得所述最小壓縮比的方位旋 轉(zhuǎn)大致180。而獲得的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的方位以所述的順序排列 在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得壓縮比范圍內(nèi)的 最大壓縮比；從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述凸 輪部件的中心和所述軸部件的中心的方位以所述的順序排列在與所述氣缸 的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得所述壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮 比；以及所述最小壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲得所述最大壓縮比的方位旋 轉(zhuǎn)大致180。而獲得的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中， 當(dāng)使所述凸輪軸從獲得所述最小壓縮比或所述最大壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致設(shè)定成使得所述壓縮比為所述壓縮比范圍的中間值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中所或i大。--、、 一 … ，，、 、
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中所 述軸部件具有圓柱形的外形，并且所述凸輪部件從所述凸輪軸的軸線方向 觀察時(shí)相對(duì)于所述軸部件的中心是偏心的，并且具有直徑比所述軸部件的 直徑大的圓形的凸輪輪廓，以及其中，所述凸輪容納孔具有與所述凸輪部 件相同的圓形的形狀，所述可動(dòng)軸承部件的外徑大于所述凸輪部件的直徑， 并且所述軸承容納孔具有與所述可動(dòng)軸承部件相同的圓形的形狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 指定的第一角度范圍的使用頻率和/或指定的第二角度范圍的使用頻 率低于任何其它可能的角度范圍的使用頻率，所述第一角度范圍是在所述件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心以所述的順序排列在 與所述氣缸大致平行的大致直線上的方位旋轉(zhuǎn)60。的附近，所述第二角度 范圍是在所述凸輪軸從相同方位旋轉(zhuǎn)90。的附近。
8.—種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其特征在于包括曲軸箱，曲軸裝配在所述曲軸箱內(nèi)；氣缸體，氣缸形成在所述氣缸體內(nèi)，并且所述氣缸體可移動(dòng)地安裝在 所述曲軸箱上；以及凸輪軸，所述凸輪軸在所述氣缸體內(nèi)的所述氣缸的兩側(cè)彼此平行地設(shè) 置成能夠以互相相反的方向旋轉(zhuǎn)，其中所述凸輪軸包括軸部件、固定在所述軸部件上的凸輪部件以及可旋轉(zhuǎn) 地安裝在所述軸部件上的可動(dòng)軸承部件，所述凸輪部件可旋轉(zhuǎn)地容納于凸 輪容納孔內(nèi)，所述凸輪容納孔形成于所述氣缸體和所述曲軸箱中的一者內(nèi)， 并且所述可動(dòng)軸承部件可旋轉(zhuǎn)地容納于軸承容納孔內(nèi)，所述軸承容納孔形 成于所述氣缸體和所述曲軸箱中的另 一者內(nèi)，所述凸輪軸被旋轉(zhuǎn)以使所述曲軸箱和所述氣缸體彼此靠近或遠(yuǎn)離地移 動(dòng)，以改變所述內(nèi)燃才幾的壓縮比，以及所述內(nèi)燃機(jī)具有第一壓縮比，從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述 凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的線上時(shí)，獲得所述第一壓縮比，以及從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述凸 輪部件的中心和所述軸部件的中心的方位以所述可動(dòng)軸承部件的中心設(shè)置 在所述凸輪部件的中心之后的順序大致排列在與所述氣缸的軸線方向大致 平行的直線上時(shí)，獲得第三壓縮比，所述第三壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲得所述第一壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致180。而獲得的，以及其中所述第 一壓縮比和所述第三壓縮比中的一個(gè)被設(shè)定為壓縮比范圍內(nèi)的 最小壓縮比，并且所述第一壓縮比和所述第三壓縮比中的另 一個(gè)被取為所 述壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中，從所迷凸輪軸 的軸線方向觀察時(shí)，連接所述軸部件的中心和所述可動(dòng)軸承部件的中心的 線段的長(zhǎng)度被設(shè)定成比凸輪作用線段的長(zhǎng)度長(zhǎng)，所述軸部件的中心是所述 軸部件的旋轉(zhuǎn)中心，所述可動(dòng)軸承部件的中心是所述可動(dòng)軸承部件在所述 軸承容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心，所述凸輪作用線段是連接所述軸部件的中心和 所述凸輪部件的中心的直線，其中所述凸輪部件的中心是所述凸輪部件在 所述凸輪容納孔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)中心。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中， 從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心的方位以所述的順序排列 在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得壓縮比范圍內(nèi)的 最大壓縮比；從所述凸輪軸的軸線方向觀察，當(dāng)所述可動(dòng)軸承部件的中心、所述凸 輪部件的中心和所述軸部件的中心的方位以所述的順序排列在與所述氣缸 的軸線方向大致平行的大致直線上時(shí)，獲得所述壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮 比；以及所述最小壓縮比是通過使所述凸輪軸從獲得所述最大壓縮比的方位旋 轉(zhuǎn)大致180。而獲得的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或權(quán)利要求10所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中， 當(dāng)使所述凸輪軸從獲得所述最小壓縮比或所述最大壓縮比的方位旋轉(zhuǎn)大致設(shè)定成使得所述壓縮比為所述壓縮比范圍的中間值。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中/1.3或更大。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 所述軸部件具有圓柱形的外形，并且所述凸輪部件從所述凸輪軸的軸線方 向觀察時(shí)相對(duì)于所述軸部件的中心是偏心的，并且具有直徑比所述軸部件 的直徑大的圓形的凸輪輪廓，以及其中，所述凸輪容納孔具有與所述凸輪 部件相同的圓形的形狀，所述可動(dòng)軸承部件的外徑大于所述凸輪部件的直 徑，并且所述軸承容納孔具有與所述可動(dòng)軸承部件相同的圓形的形狀。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 指定的第 一角度范圍的使用頻率和/或指定的第二角度范圍的使用頻率低于任何其它可能的角度范圍的使用頻率，所述第一角度范圍是在所述件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心以所述的順序排列在 與所述氣缸大致平行的大致直線上的方位旋轉(zhuǎn)60。的附近，所述第二角度 范圍是在所述凸輪軸從相同方位旋轉(zhuǎn)角90。的附近。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中所述軸部件具有 圓柱形的外形，并且所述凸輪部件從所述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)相對(duì)于 所述軸部件的中心是偏心的，并且具有直徑比所述軸部件的直徑大的圓形 的凸輪輪廓，以及其中，所述凸輪容納孔具有與所述凸輪部件相同的圓形 的形狀，所述可動(dòng)軸承部件的外徑與所述凸輪部件相同，并且所述軸承容 納孔具有與所述可動(dòng)軸承部件相同的圓形的形狀，所述可變壓縮比內(nèi)燃才幾 還包括第 一控制器，所述第 一控制器通過使所述凸輪軸在第一方位和第二方 位之間旋轉(zhuǎn)來控制所述壓縮比，以將所述壓縮比控制在在所述第一方位中 獲得的第 一壓縮比和在所述第二方位中獲得的第二壓縮比之間，在所述第 一方位中，從所述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)，所述凸輪軸的所述可動(dòng)軸承 部件的中心、所述軸部件的中心和所述凸輪部件的中心以所述的順序排列 在與所述氣缸的軸線方向大致平行的大致直線上，在所述第二方位中，從 所述凸輪軸的軸線方向觀察時(shí)，所述可動(dòng)軸承部件的中心和所述凸輪部件的中心重合，并且所述可動(dòng)軸承部件、所述凸輪部件和所述軸部件的中心 排列成與所述氣缸的軸線方向大致垂直，其中所述第二方位是通過使所述凸輪軸從所述第一方位旋轉(zhuǎn)卯。而獲得的；以及第二控制器，在將所述壓縮比保持在所述第二壓縮比以及使所述可動(dòng) 軸承部件的中心和所述凸輪部件的中心保持重合的同時(shí)，所述第二控制器 使所述凸輪軸從所述第二方位在遠(yuǎn)離所述第一方位的方向上進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中所述第二控制 器具有禁止裝置，當(dāng)使所述凸輪軸從所述第二方位在遠(yuǎn)離所述第 一方位的 方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述禁止裝置禁止所述氣缸體的靠近或遠(yuǎn)離所述曲軸箱的 進(jìn)一步移動(dòng)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 所述第一壓縮比是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比，并且所述第 二壓縮比是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15或權(quán)利要求16所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 所述第一壓縮比是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最大壓縮比，并且所述第 二壓縮比是所述內(nèi)燃機(jī)的壓縮比范圍內(nèi)的最小壓縮比。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 當(dāng)將所述壓縮比改變到作為目標(biāo)壓縮比的所述第二壓縮比時(shí)，所述第一控 制器將所述凸輪軸設(shè)置到所述第二方位以獲得所述第二壓縮比，并且所述 第二控制器使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述第 二方位大致卯°。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 當(dāng)所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)處于怠速狀態(tài)并且所述壓縮比是所述第二壓縮比 時(shí)，所述第二控制器使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位的方向上旋轉(zhuǎn)以超 過所述第二方位大致90°。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 當(dāng)所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入指定的第二壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，將所述第二壓縮比設(shè)定為目標(biāo)壓縮比，當(dāng)所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入其它壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，使所述壓縮比從所述第二 壓縮比改變，并且當(dāng)所述第二壓縮比被設(shè)定為所述目標(biāo)壓縮比時(shí)，所述第 一控制器將所 述凸輪軸設(shè)置到所述第二方位以獲得所述第二壓縮比，并且所述第二控制 器使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述第二方位而 達(dá)到第三方位，并且隨著所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件接近所述第二壓縮比區(qū)域和所述其 它壓縮比區(qū)域的邊界，所述第二控制器使所述凸輪軸在所述第三方位中的 角度接近在所述第二方位中的角度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中 當(dāng)所述可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入指定的第二壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，將所述第二壓縮比設(shè)定為目標(biāo)壓縮比，當(dāng)所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入其它壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)，使所述壓縮比從所述第二 壓縮比改變，并且當(dāng)所述第二壓縮比被設(shè)定為所述目標(biāo)壓縮比時(shí)，所述第一控制器將所 述凸輪軸設(shè)置到所述第二方位以獲得所述第二壓縮比，并且所述第二控制 器使所述凸輪軸在遠(yuǎn)離所述第一方位的方向上旋轉(zhuǎn)以超過所述第二方位而 達(dá)到第三方位，并且隨著當(dāng)所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件落入所述第二壓縮比區(qū)域內(nèi)時(shí)所 述運(yùn)轉(zhuǎn)條件的變化速率的增大，所述第二控制器使所述凸輪軸在所述第三 方位中的角度接近在所述第二方位中的角度。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)，其中所述運(yùn)轉(zhuǎn)條件 的變化速率是基于發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速中的至少 一者來確定的。
全文摘要
一種可變壓縮比內(nèi)燃機(jī)使凸輪軸旋轉(zhuǎn)以產(chǎn)生曲軸箱和氣缸體之間的相對(duì)移動(dòng)。凸輪軸具有軸部件、固定在該軸部件上的凸輪部件以及相對(duì)于該軸部件可旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)軸承部件。凸輪部件可旋轉(zhuǎn)地容納于形成在曲軸箱中的凸輪容納孔內(nèi)，可動(dòng)軸承部件可旋轉(zhuǎn)地容納于形成在氣缸體中的軸承容納孔內(nèi)。連接軸部件的中心和可動(dòng)軸承部件的中心的線段的長(zhǎng)度被設(shè)定成比連接軸部件的中心和凸輪部件的中心的線段的長(zhǎng)度長(zhǎng)，可動(dòng)軸承部件的中心是可動(dòng)軸承部件相對(duì)于軸承容納孔的旋轉(zhuǎn)中心，凸輪部件的中心是凸輪部件相對(duì)于凸輪容納孔的旋轉(zhuǎn)中心。
文檔編號(hào)F02B75/04GK101432513SQ200780015799
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月1日
發(fā)明者柏正明, 神山榮一 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社