專利名稱：壓縮比可變的發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中連桿的一端通過活塞銷而連接到活塞上，而連桿的另一端可擺動地連接到副連桿的一端上，而該副連桿與曲軸的曲柄銷的圓周的半部處于滑動接觸中。與曲柄銷的圓周的另一半部處于滑動接觸中的曲柄蓋被固定到副連桿上，并且控制桿的一端可擺動地連接到副連桿的另一端上。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，這種壓縮比可變的發(fā)動機已經(jīng)是公知的，例如從日本專利申請No.2000-73804中可以了解到這種發(fā)動機，在該專利中，根據(jù)發(fā)動機的工作情況改變控制桿一端的位置，其中該控制桿的另一端連接到副連桿上，從而改變壓縮比。
在這種傳統(tǒng)布置中，使用電裝置或者液壓裝置來改變控制桿的位置。其結(jié)果是，發(fā)動機的尺寸大小增大了并且結(jié)構(gòu)布置變得相當復(fù)雜。而且，為了操縱電裝置或者液壓裝置，需要發(fā)動機驅(qū)動任何驅(qū)動裝置，這就造成了發(fā)動機的功率損失。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種壓縮比可變的發(fā)動機，該發(fā)動機允許以最小的發(fā)動機功率損失來改變控制桿的位置，同時避免增大發(fā)動機的尺寸大小并防止結(jié)構(gòu)布置變得復(fù)雜化。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中連桿的一端通過活塞銷而被連接到活塞上，而連桿的另一端可擺動地連接到副連桿的一端上，該副連桿與曲軸的曲柄銷的圓周的半部處于滑動接觸中。與曲柄銷的圓周的另一半部處于滑動接觸中的曲柄蓋被固定到副連桿上，并且控制桿的一端可擺動地連接到副連桿的另一端上?？刂茥U的另一端可擺動地連接到支撐軸上，而該支撐軸相對于旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在偏心位置上，該旋轉(zhuǎn)軸通過單向離合器可擺動地、軸向地支撐在發(fā)動機主體中。支撐在發(fā)動機主體中的致動器是膜片式致動器，在該致動器中，膜片的邊緣通過殼體來夾住。膜片的相對側(cè)部各自面對負壓室和大氣壓力室，其中負壓室與化油器內(nèi)的進氣通道連通，而化油器安裝在發(fā)動機主體上，大氣壓力室通到大氣中。限制突出部設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上的一個位置上，從而沿著徑向向外伸出。軸件設(shè)置在發(fā)動機主體內(nèi)，因此軸件的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸。安裝在軸件上的搖臂件繞著軸件的軸線進行搖動并且具有一對接合部分，該對接合部分具有相互變位的相位。接合部分可以與限制突出部接合并且沿著一方向進行彈簧偏壓，因此這兩個接合部分中的一個與限制突出部接合。致動器連接到搖臂件上，從而隨著負壓室的負壓的增大而使搖臂件沿著與彈簧偏壓方向相對的方向進行擺動。
根據(jù)第一方面的這種布置，根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)，沿著壓縮控制桿的方向的負荷和沿著拉伸控制桿的方向的負荷交替地作用在支撐軸上，而該支撐軸設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上。因此，使旋轉(zhuǎn)軸沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)的負荷和使旋轉(zhuǎn)軸沿著另一個方向進行旋轉(zhuǎn)的負荷交替地施加到旋轉(zhuǎn)軸上。但是，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸和發(fā)動機主體之間的單向離合器只允許旋轉(zhuǎn)軸沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)。此外，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的限制突出部與設(shè)置在搖臂件上的這些接合部分中的一個接合，因此軸件的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸。沿著這些接合部分中的一個接合限制突出部的方向，通過彈簧偏壓搖臂件。致動器使搖臂件沿著另一個接合部分接合限制突出部的方向進行擺動。因此，控制桿的另一端的位置在與較大壓縮比相對應(yīng)的位置和與較小壓縮比相對應(yīng)的位置之間進行改變。而且，由于膜片式致動器通過化油器內(nèi)的進氣通道的負壓來進行工作，因此通過最小的發(fā)動機功率損失來改變控制桿的位置，同時避免發(fā)動機尺寸大小的增大并且防止結(jié)構(gòu)布置變得復(fù)雜化。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中搖臂件的每個接合部分包括若干臺階，這些臺階沿著旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向進行布置，以致當旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)時，每個臺階順序地接合限制突出部。根據(jù)這種布置，借助使限制突出部與相應(yīng)的臺階進行接合，使得壓縮比以更加精確或者更加準確的差動進行改變。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出了一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中連桿的一端通過活塞銷連接到活塞上，而連桿的另一端可擺動地連接到副連桿的一端上，該副連桿與曲軸的曲柄銷的圓周的半部處于滑動接觸中。與曲柄銷的圓周的剩余半部處于滑動接觸中的曲柄蓋被固定到副連桿上，并且控制桿的一端可擺動地連接到副連桿的另一端上?？刂茥U的另一端可擺動地連接到支撐軸上，而該支撐軸相對于旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在偏心位置上，該旋轉(zhuǎn)軸通過單向離合器可擺動地、軸向地支撐在發(fā)動機主體中。支撐在發(fā)動機主體中的致動器是膜片式致動器，在該致動器中，膜片的邊緣通過殼體來夾住。膜片的相對側(cè)部各自面對負壓室和大氣壓力室，其中負壓室與化油器內(nèi)的進氣通道連通，而化油器安裝在發(fā)動機主體上，大氣壓力室通到大氣中。具有相互變位的相位的接合部分沿著軸向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的若干位置上。軸件設(shè)置在發(fā)動機主體內(nèi)，因此軸件的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸。具有限制突出部的限制件安裝在軸件上，其中該限制突出部有選擇地接合該若干接合部分，因此限制突出部在垂直于軸件軸線的平面內(nèi)進行工作。致動器連接到限制件上，從而在垂直于軸件軸線的平面內(nèi)驅(qū)動限制件。
根據(jù)第三方面的這種布置，根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)，沿著壓縮控制桿的方向的負荷和沿著拉伸控制桿的方向的負荷交替地作用在支撐軸上，而該支撐軸設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上。因此，使旋轉(zhuǎn)軸沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)的負荷和使旋轉(zhuǎn)軸沿著另一個方向進行旋轉(zhuǎn)的負荷交替地施加到旋轉(zhuǎn)軸上。但是，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸和發(fā)動機主體之間的單向離合器只允許旋轉(zhuǎn)軸沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)。此外，這些接合部分具有相互變位的相位，并且沿著軸向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的若干位置上。這些接合部分有選擇地接合限制件的限制突出部，而該限制件在垂直于軸件軸線的平面內(nèi)進行工作，該軸件支撐在發(fā)動機主體中，從而具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸的軸件的軸線。限制件可以通過致動器來操縱。因此，控制桿的另一端的位置沿著與若干壓縮比相對應(yīng)的若干位置進行改變。而且，由于膜片式致動器通過化油器內(nèi)的進氣通道的負壓來進行工作，因此通過最小的發(fā)動機功率損失來改變控制桿的位置，同時避免發(fā)動機尺寸大小的增大并且防止結(jié)構(gòu)布置變得復(fù)雜化。
此外，根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提出了一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中軸件支撐在發(fā)動機主體中，從而可以繞著軸件的軸線進行擺動，并且齒條設(shè)置在限制件上，該限制件沿著旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向進行運動。齒條與固定地設(shè)置在軸件上的小齒輪相嚙合。根據(jù)這種布置，限制件沿著旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向無級地或者連續(xù)地進行工作，并且使限制突出部有選擇地與更多的接合部分進行接合，從而以更加精確或者更加準確的差動來改變壓縮比。


優(yōu)選實施例的解釋使得本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征和優(yōu)點更加清楚，下面將參照附圖來詳細地描述這些優(yōu)選實施例。
圖1是發(fā)動機的前視圖；圖2是沿著圖3的線2-2所截取的、發(fā)動機的縱向橫剖視圖；圖3是沿著圖2的線3-3所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖4是沿著圖3的線4-4所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖5是沿著圖1的線5-5所截取的、當發(fā)動機處于輕負荷狀態(tài)時的發(fā)動機的放大橫剖視圖；圖6是與圖5相對應(yīng)的、但是發(fā)動機處于重負荷狀態(tài)時的橫剖視圖；圖7是示意圖，它示出了連接機構(gòu)的布置；圖8是曲線圖，它示出了支撐軸的相位、排量和壓縮比之間的關(guān)系；圖9(A)和9(B)是示意圖，它們順序地示出了連接機構(gòu)的工作狀態(tài)；
圖10是曲線圖，它示出了平均有效壓力和燃料消耗率(specifc fuelconsumption)之間的關(guān)系；圖11是本發(fā)明第二實施例的鎖緊件的前視圖；圖12是沿著圖11的箭頭12所看去的鎖緊件的視圖；圖13是本發(fā)明第三實施例的發(fā)動機的主要部分的前視圖；圖14是沿著圖13的線14-14所截取的、當發(fā)動機處于輕負荷狀態(tài)時的發(fā)動機的橫剖視圖；圖15是沿著圖14的線15-15所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖16是沿著圖15的線16-16所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖17是與圖15相對應(yīng)的、但是發(fā)動機處于重負荷狀態(tài)時的橫剖視圖；圖18是沿著圖17的線18-18所截取的橫剖視圖；圖19是本發(fā)明第四實施例的發(fā)動機的主要部分的前視圖；圖20是沿著圖19的線20-20所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖21是沿著圖20的線21-21所截取的、處于輕負荷狀態(tài)時的發(fā)動機的橫剖視圖；圖22是沿著圖20的線22-22所截取的、處于輕負荷狀態(tài)時的發(fā)動機的橫剖視圖；圖23是與圖21相對應(yīng)的、但是發(fā)動機處于重負荷狀態(tài)時的橫剖視圖；圖24是與圖22相對應(yīng)的、但是發(fā)動機處于重負荷狀態(tài)時的橫剖視圖；圖25是本發(fā)明第五實施例的發(fā)動機的前視圖；圖26是沿著圖25的線26-26所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖27是圖26的發(fā)動機的主要部分的放大視圖；圖28是沿著圖27的線28-28所截取的、發(fā)動機的橫剖視圖；圖29是沿著圖25的線29-29所截取的、而發(fā)動機處于輕負荷狀態(tài)時的發(fā)動機的局部剖開的平面視圖；圖30是與圖29相對應(yīng)的、但是發(fā)動機處于重負荷狀態(tài)時的視圖；圖31是放大橫剖視圖，它示出了旋轉(zhuǎn)軸的一端的附近；圖32是沿著圖31的線32-32所截取的發(fā)動機的橫剖視圖；圖33是根據(jù)本發(fā)明第六實施例的、與圖27相對應(yīng)的橫剖視圖；
圖34是沿著圖33的線34-34所截取的發(fā)動機的橫剖視圖；圖35是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的、與圖27相對應(yīng)的橫剖視圖；圖36是沿著圖35的線36-36所截取的發(fā)動機的橫剖視圖。
具體實施例方式
參照圖1-10來解釋本發(fā)明的第一個實施例。首先，參照圖1-3，所示出的發(fā)動機是風(fēng)冷單缸發(fā)動機，例如該發(fā)動機用于工作設(shè)備中。發(fā)動機主體21由曲軸箱22、缸體23和缸蓋24形成，其中缸蓋24結(jié)合到缸體23的頂部上。缸體23稍稍向上傾斜并且從曲軸箱22的一個側(cè)面上伸出。大量的風(fēng)冷散熱片23a、24a設(shè)置在缸體23和缸蓋24的外側(cè)表面上。曲軸箱22通過曲軸箱22的下表面上的安裝表面22a安裝在各種工作設(shè)備的發(fā)動機架(engine bed)上。
曲軸箱22由殼體主體25和側(cè)罩26形成，其中該側(cè)罩26接合到殼體主體25的開口端上。殼體主體25與缸體23鑄造成一體。曲軸27的相對端通過球軸承28、29和油封30、31而可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體主體25和側(cè)罩26上。曲軸27的一端從側(cè)罩26中伸出來并且用作輸出軸部分27a，并且曲軸27的另一端從殼體主體25中伸出來并且用作輔助設(shè)備連接軸部分27b。飛輪32被固定到輔助設(shè)備連接軸部分27b上。冷卻風(fēng)扇35通過螺釘36剛性地連接到飛輪32的外側(cè)表面上并且把冷卻空氣供給到發(fā)動機主體21的每個部分和化油器34中。反沖式發(fā)動機起動器37設(shè)置在冷卻風(fēng)扇36的外部。
氣缸孔39形成于缸體23中，其中活塞38可滑動地安裝于該氣缸孔39內(nèi)。燃燒室40形成于缸體23和缸蓋24之間，而活塞38的頂部朝著燃燒室40。
與燃燒室40連通的進氣口41和排氣口42形成于缸蓋24中。進氣門43和排氣門44布置在缸蓋24中。進氣門43打開和關(guān)閉進氣口41和燃燒室40之間的連通。排氣門44打開和關(guān)閉排氣口42和燃燒室40之間的連通?；鸹ㄈ?5被擰入到缸蓋24中，其中火花塞的電極面對著燃燒室40。
化油器34被連接到缸蓋24的上部上?；推?4具有進氣通道46，該進氣通道的下游端與進氣口14連通。與進氣通道46的上游端連通的進氣管47被連接到化油器34中。進氣管47被連接到空氣濾清器(未示出)中。與排氣口42相連通的排氣管48被連接到缸蓋24的上部上。排氣管48被連接到排氣消聲器49中。油箱51通過從曲軸箱22中伸出的托架50來支撐，該油箱設(shè)置在曲軸箱22的上方。
驅(qū)動齒輪52成一體地形成在曲軸27上、靠近曲軸箱22的側(cè)罩26的一部分中。與驅(qū)動齒輪52相嚙合的從動齒輪53固定地連接到凸輪軸54上，而該凸輪軸54可旋轉(zhuǎn)地支撐在曲軸箱22中，其中凸輪軸54的軸線平行于曲軸27。來自曲軸27的旋轉(zhuǎn)功率通過嚙合的驅(qū)動齒輪52和從動齒輪53、以1/2的減少系數(shù)傳遞到凸輪軸54上。
各自與進氣門43和排氣門44相對應(yīng)的進氣凸輪55和排氣凸輪56設(shè)置在凸輪軸54上。進氣凸輪55與挺桿57處于滑動接觸，而該挺桿57可操縱地支撐在缸體23中。操縱室58形成于缸體23和缸蓋24中。挺桿57的上部伸出到操縱室58的下部中。推桿59設(shè)置在操縱室58內(nèi)，其中推桿59的下端支撐在挺桿57上。搖臂60可搖動地支撐在缸蓋24中，該搖臂60的一端支撐在進氣門43的上端上，而該進氣門43沿著氣門關(guān)閉方向受到彈簧偏壓。推桿59的上端支撐在搖臂60的另一端上。其結(jié)果是，推桿59隨著進氣凸輪55的旋轉(zhuǎn)而沿著軸向進行運動，因此伴隨著該運動的搖臂60的搖動使得該進氣門打開和關(guān)閉。
在排氣凸輪56和排氣門44之間設(shè)置了與進氣凸輪55和進氣門43之間相同的機構(gòu)，因此排氣門44隨著排氣凸輪56的旋轉(zhuǎn)而被打開和關(guān)閉。
還是參照圖4，活塞38、曲軸27和支撐軸61通過連接機構(gòu)62連接起來。支撐軸61支撐在發(fā)動機主體21的曲軸箱22內(nèi)，從而在下面這樣的平面內(nèi)進行運動該平面包括汽缸軸線C并且垂直于曲軸27的軸線。
連接機構(gòu)62由連桿64、第一臂66、第二臂67和控制桿69來形成。連桿64的一端通過活塞銷63而被連接到活塞38上。第一臂66的一端可擺動地連接到連桿64的另一端上。第一臂66的另一端連接到曲軸27的曲柄銷65上。第二臂67的另一端成一體地連接到第一臂66的另一端上。控制桿69的一端可擺動地連接到第二臂67的另一端上，并且控制桿69的另一端可擺動地連接到支撐軸61上。第一和第二臂66、67形成一體以作為副連桿68。
副連桿68的中部具有半圓形第一軸承70，該半圓形第一軸承70與曲柄銷65的圓周的半部處于滑動接觸。一對分叉部分71、72成一體地設(shè)置在副連桿68的相對端上，而該對分叉部分71、72各自夾在連桿64的另一端和控制桿69的一端之間。曲柄銷65的圓周的另一個半部與曲柄蓋73的半圓形第二軸承74處于滑動接觸中。曲柄蓋73被固定到副連桿68上。
連桿64的另一端通過連桿銷75而可擺動地連接到副連桿68的一端上，即，連接到第一臂66的一端上。被壓配合到連桿64的另一端上的連桿銷75的相對端可擺動地安裝在與副連桿68的一端相對應(yīng)的側(cè)部上的分叉部分71中。
控制桿69的一端通過圓柱形副連桿銷76而可擺動地連接到副連桿68的另一端上，即連接到第二臂67的另一端上。副連桿銷76以相對的方式可擺動地延伸通過控制桿69的一端，而該控制桿69插入到位于與副連桿68的另一端相一致的側(cè)部上的分叉部分72中。副連桿銷76的相對端與分叉部分72進行間隙配合，而該分叉部分72位于與副連桿68的另一端相一致的側(cè)部上。一對夾子77被連接到位于與副連桿68的另一端相一致的側(cè)部上的分叉部分72上，而該對夾子77支撐在副連桿銷76的相對端上，從而防止副連桿銷76從分叉部分72中掉出來。
此外，借助把兩對螺栓78設(shè)置在曲軸72的相對側(cè)上，把曲柄蓋73固定到分叉部分71中。連桿銷75和副連桿銷76設(shè)置在從這些螺栓78進行延伸的線上。
還是參照圖5，圓柱形支撐軸61設(shè)置在一對共軸線設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸81、82之間的偏心位置上，其中這些旋轉(zhuǎn)軸的軸線平行于曲軸27。旋轉(zhuǎn)軸81通過單向離合器85支撐在支撐部分83上，而該支撐部分83成一體地設(shè)置在曲軸箱22的殼體主體25的上部上。旋轉(zhuǎn)軸82通過單向離合器86支撐在支撐件84上，而支撐件84安裝在殼體主體25上。
根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)，沿著壓縮控制桿69方向的負荷和拉伸控制桿69方向的負荷交替地作用在控制桿69上，而該控制桿69在另一端連接到支撐軸61上。由于支撐軸61設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸81、82之間的偏心位置上，因此旋轉(zhuǎn)軸81、82也交替地承受來自控制桿69的、沿著一個方向的旋轉(zhuǎn)力和沿著另一個方向的旋轉(zhuǎn)力。即，由于單向離合器85、86設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸81、82和支撐部分83及支撐件84之間，因此旋轉(zhuǎn)軸81、82可以只沿著箭頭80所示的方向進行旋轉(zhuǎn)。
鎖緊件87被固定到旋轉(zhuǎn)軸81的一端上，而旋轉(zhuǎn)軸81可旋轉(zhuǎn)地延伸通過曲軸箱22的側(cè)罩26并且向外伸出。鎖緊件87形成盤形，它在圓周方向的一個位置上具有限制突出部88，該突出部88沿著徑向向外伸出。
支撐板90和一對托架91固定在側(cè)罩26的外表面上，而該對托架91從支撐板90向外伸出。支撐板90具有開口89，一部分鎖緊件87插入到該開口中。借助兩個托架91來固定地支撐軸件92的相對端，而軸件92設(shè)置在鎖緊件87外部的合適位置上，而軸件92的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸81的軸線。
搖臂件93可搖動地支撐在軸件92上，該搖臂件93包括一對接合部分93a、93b，這對接合部分如此設(shè)置，以致它們的相位相互變位例如167度。接合部分93a、93b可以接合鎖緊件87的限制突出部88。為了沿著軸件92的軸線形成搖臂件93的位置，把包圍著軸件92的圓柱形襯墊94、95設(shè)置在兩個托架91和搖臂件93之間?；匚粡椈?07設(shè)置在搖臂件93和支撐板90之間，該回位彈簧107偏壓搖臂件93，從而使之沿著兩個接合部分93a、93b中的接合部分93a接合限制突出部88的方向進行擺動。
膜片式致動器97連接到搖臂件93上。致動器97包括殼體98、膜片99、彈簧100和操縱桿101，該操縱桿101連接到膜片99的中心部分上。殼體98安裝在托架96上，而該托架設(shè)置在支撐件90上。膜片99通過殼體98來支撐從而把殼體98的內(nèi)部分隔成負壓室102和大氣壓力室103。彈簧100以壓縮狀態(tài)設(shè)置在殼體98和膜片99之間，從而沿著負壓室102的容積增大方向的施加彈簧力。
殼體98由填隙結(jié)合(caulking-bonded)在一起的碗形第一殼體半部104和碗形第二殼體半部105形成，其中第一殼體半部104安裝在托架96上。膜片99的邊緣夾在兩個殼體半部104、105的開口端之間。負壓室102包圍著彈簧100并且形成于膜片99和第二殼體半部105之間。
大氣壓力室103形成于膜片99和第一殼體半部104之間。操縱桿101的一端穿過通孔106，該通孔106設(shè)置在第二殼體半部104的中心部分上，并且該操縱桿101伸出到大氣壓力室103中，并且連接到膜片99的中心部分上，因此大氣壓力室103通過通孔106的內(nèi)圓周和操縱桿101的外圓周之間的間隙與外部連通。
與負壓室102連通的管108被連接到殼體98的第二殼體半部105上。氣壓緩沖器109通過托架96支撐在鄰近致動器97的位置上。管108被連接到氣壓緩沖器109上。與氣壓緩沖器109連通的管110被連接到化油器34的進氣通道46的下游端上。即，進氣通道46的進氣負壓被加入到致動器97的負壓室102中，因此氣壓緩沖器109起作用從而減少進氣負壓的脈沖。
致動器97的操縱桿101的另一端通過連桿111而連接到搖臂件93上。當發(fā)動機工作在小負荷狀態(tài)并且負壓室的負壓102較大時，如圖5所示，膜片99彎曲，從而克服回位彈簧107和彈簧100的彈簧力而使負壓室102的容積減少，因此操縱桿101縮回了。在這種情況下，搖臂件83擺動到這樣的位置上在該位置上，兩個接合部分93a、93b中的接合部分93b接合鎖緊件87的限制突出部88。
當發(fā)動機工作在重負荷情況下并且負壓室102的負壓變得較小時，如圖6所示，回位彈簧107和彈簧100的彈簧力使膜片99彎曲，從而增大了負壓室102的容積并且使操縱桿101進行延伸。因此搖臂件93擺動到這樣的位置上在該位置上，兩個接合部分93a、93b中的接合部分93a接合鎖緊件87的限制突出部88。
以這種方式使搖臂件93進行擺動可以把旋轉(zhuǎn)軸81、82(在發(fā)動機工作時，沿著一個方向把旋轉(zhuǎn)力施加到這些旋轉(zhuǎn)軸上)的旋轉(zhuǎn)限制在這些位置上在這些位置上，接合部分93a、93b的每一個與鎖緊件87的限制突出部88相接合，而該鎖緊件87與旋轉(zhuǎn)軸81一起進行旋轉(zhuǎn)。由于旋轉(zhuǎn)軸81、82在下面這樣的兩個位置上停止旋轉(zhuǎn)在這兩個位置上，這些相位相互變位例如167度，因此相對于旋轉(zhuǎn)軸81、82的軸線偏心設(shè)置的支撐軸61即控制桿69的另一端在垂直于曲軸27的軸線的平面內(nèi)的兩個異相位置之間進行移動，因此改變了發(fā)動機的壓縮比。
而且，連接機構(gòu)62如此布置，以致不僅能改變壓縮比，而且能改變活塞38的沖程?，F(xiàn)在，參照圖7來解釋連接機構(gòu)62的尺寸大小關(guān)系。
XY平面由X軸線和Y軸線限定出，其中X軸線沿著汽缸軸線C通過曲軸27的軸線，而Y軸線垂直于X軸線并且通過曲軸27的軸線。連桿64的長度用L4來表示。第一臂66的長度用L2來表示。第二臂67的長度通過L1來表示?？刂茥U69的長度用L3來表示。由連桿64與X軸線所形成的角度用φ4來表示。由第一和第二臂66、67所形成的角度用α來表示。第二臂67與Y軸線所形成的角度用φ1來表示?？刂茥U69與Y軸線所形成的角度用φ3來表示。由曲軸27和曲柄銷65的軸線之間的直線與X軸線所形成的角度用θ來表示。由曲軸27和曲柄銷65的軸線之間的長度用R來表示。支撐軸61的XY坐標系用Xpiv和Ypiv來表示。曲軸的旋轉(zhuǎn)角速度用ω來表示。汽缸軸線C沿著Y軸線方向從曲軸27的軸線的偏移量用δ來表示?；钊?3的高度X是X＝L4·cosφ4+L2·sin(α+φ1)+R·cosθ…(1)在公式中，φ4＝arcsin{L2·cos(α+φ1)+R·sinθ-δ}/L4φ1=arcsin{(L32-L12-C2-D2)/2·L1·(C2+D2)}-arctan(C/D)]]>C＝Y(jié)piv-RsinθD＝Xpiv-Rcosθ這里，活塞銷63沿著X軸線方向的速度通過上面的微分公式(1)來得到，并且用下面的公式(2)來表示。
dX/dt＝-L4·sinφ4·(dφ4/dt)+L2·cos(α+φ1)·(dφ1/dt)-R·ω·sinθ…(2)在公式中，dφ4/dt＝ω·{-L2·sin(α+φ1)·R·cos(θ-φ3)/L1·sin(φ1+φ3)
+R·cosθ}/(L4·cosφ4)φ3＝arcsin{(R·cosθ-Xpiv+L1·sinφ1)/L3}dφ1/dt＝ω·R·cos(θ-φ3)/{L1·sin(φ1+φ3)}上面公式(2)中的公式dX/dt＝0在0＜0＜2π的范圍內(nèi)具有兩個θ的結(jié)果。在使這兩個結(jié)果與四沖程循環(huán)發(fā)動機的作用相對應(yīng)時，以致當活塞銷63位于上死點時，曲柄角是θpivtdc，并且當活塞銷63處于下死點時，曲柄角是θpivbdc，通過把θpivtdc、θpivtdc代入上面公式(1)中可以得到每個曲柄角θpivtdc、θpivbdc的活塞銷63的位置。在這種情況下，活塞銷63沿著X軸線方向的上死點位置用Xpivtdc來表示，而活塞銷63沿著X軸線方向的下死點位置用Xpivbdc來表示。從Xpivtdc-Xpivbdc中得到活塞銷63的升程Spiv。
這里，排量Vhpiv通過{Vhpiv＝Spiv·(B2/4)·π}來給出，這里，B表示氣缸孔39的內(nèi)徑。壓縮比εpiv通過{εpiv＝1+(Vhpiv/Vapiv)}來給出，這里，Vapiv表示上死點處的燃燒室的容積。
在這種方法中，支撐軸61處于第一位置上時的排量Vhpiv0和壓縮比εpiv0及支撐軸61從第一位置移動到第二位置上的排量Vhpiv1和壓縮比εpiv1被確定了。此外，第二臂67的長度L1、第一臂66的長度L2、控制桿69的長度L3、連桿64的長度L4、汽缸軸線X沿著Y軸線方向與曲軸27的軸線的偏移量δ及第一臂和第二臂66、67所形成的角度α設(shè)置成滿足下面的關(guān)系。
當εpiv1＜εpiv0時，那么Vhpiv1＞Vhpiv0。
當εpiv1＞εpiv0時，那么Vhpiv1＜Vhpiv0。
根據(jù)支撐軸61的相位改變，以這種方式設(shè)定這些關(guān)系使得排量Vhpiv和壓縮比εpiv的值沿著相對的方向進行改變，如圖8所示。當排量較大時，發(fā)動機以較小的壓縮比進行工作。當排量較小時，發(fā)動機以較大的壓縮比進行工作。
即，當支撐軸61處在與發(fā)動機的輕負荷狀態(tài)相一致的位置上時，連接機構(gòu)62如圖9(a)所示一樣進行工作。而且，當支撐軸61處在與發(fā)動機的重負荷狀態(tài)相一致的位置上時，連接機構(gòu)62如圖9(b)所示一樣進行工作。發(fā)動機處于重負荷狀態(tài)下時的活塞銷63的行程Spiv大于發(fā)動機處于輕負荷狀態(tài)下時的活塞銷63的行程Spiv。而且，由于發(fā)動機處于輕負荷狀態(tài)下時的壓縮比大于重負荷狀態(tài)下時的壓縮比，因此當負荷較小時發(fā)動機以較小的排量和較大的壓縮比進行工作，并且當負荷較重時以較大的排量和較小的壓縮比進行工作。
現(xiàn)在解釋第一實施例的工作。連接機構(gòu)62包括連桿64，它的一端通過活塞銷63連接到活塞38上；第一臂66，它的一端可擺動地連接到連桿64的另一端上，它的另一端通過曲柄銷65連接到曲軸27上；第二臂67，它的一端成一體地連接到第一臂66的另一端上，因此共同地形成了副連桿68；及控制桿69，它的一端可擺動地連接到第二臂67的另一端上。根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)情況，可合適地設(shè)定第二臂67的長度L1、第一臂66的長度L2、控制桿69的長度L3、連桿64的長度L4、汽缸軸線C沿著Y軸線方向與曲軸27的軸線的偏移量δ及第一和第二臂66、67所形成的角度α，同時借助改變支撐軸61的位置來改變壓縮比，而該支撐軸61支撐著控制桿69的另一端。因此，活塞63的行程可以改變，并且當排量較大時發(fā)動機以較小的壓縮比進行工作，而當排量較小時發(fā)動機以較大的壓縮比進行工作。
與虛線所示的傳統(tǒng)布置相比，當發(fā)動機的負荷較輕時以較小的排量和較大的壓縮比進行工作，可以得到較高的熱效率，并且減少了指示燃料消耗率，如圖10中的實線所示，因此減少了油耗。當負荷較重時以較大的排量和較小的壓縮比進行工作，這就防止了燃燒負荷和缸內(nèi)壓力過度增大，這就克服了包括噪聲和強度在內(nèi)的這些問題。
第一和第二臂66、67相互共同地形成了副連桿68。副連桿68具有半圓形第一軸承70，該軸承70與曲柄銷65的圓周的半部處于滑動接觸。連桿64可擺動地連接到副連桿68的一端上?？刂茥U69的一端可擺動地連接到副連桿68的另一端上。曲柄蓋73具有半圓形第二軸承74，該軸承74與曲柄銷65的圓周的另一個半部處于滑動接觸中，并且該曲柄蓋73被固定到該對分叉部分71、72中，而該對分叉部分71、72成一體地設(shè)置在副連桿68中，從而各自夾在連桿64的另一端和控制桿69的一端之間。其結(jié)果是，副連桿68安裝在曲柄銷65上的剛度增大了。
此外，壓配合在連桿64的另一端中的連桿銷75的相對端可擺動地安裝在分叉部分71中?？上鄬[動地延伸通過控制桿69的一端的副連桿銷76的相對端與另一分叉部分72進行間隙配合。因此，在內(nèi)燃機中分別把控制桿69和活塞38安裝到副連桿68之后，副連桿68和控制桿69被連接起來，因此有利于裝配工作，同時提高了裝配的精確度，其結(jié)果是，可以避免增大發(fā)動機的尺寸大小。
而且，由于連桿銷75和副連桿銷76設(shè)置在從螺栓78處進行延伸的線上，而這些螺栓78把曲柄蓋73固定到副連桿68上，因此副連桿68和曲柄蓋73變得緊湊，因此減少了副連桿68和曲柄蓋73的重量從而抑制了功率損失。
此外，該對旋轉(zhuǎn)軸81、82通過單向離合器85、86支撐在支撐部分83和支撐件84上，其中該支撐部分83成一體地設(shè)置在發(fā)動機主體21的曲軸箱22的殼體主體25中，而該支撐件84安裝在殼體主體25上。支撐軸61設(shè)置在兩個旋轉(zhuǎn)軸81、82之間的相對偏心位置上。而且，由于支撐軸61根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)交替地承受沿著壓縮控制桿69的方向的負荷和拉伸控制桿69的方向的負荷不，因此旋轉(zhuǎn)軸81、82交替地承受一種負荷來使旋轉(zhuǎn)軸81、82沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)和承受一種負荷來使旋轉(zhuǎn)軸81、82沿著另一個方向進行旋轉(zhuǎn)。但是，單向離合器85、86起作用，使得旋轉(zhuǎn)軸81、82可以只沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)。
而且，沿著圓周方向在一個位置上具有限制突出部88的鎖緊件87被固定到旋轉(zhuǎn)軸81的一端上，而該旋轉(zhuǎn)軸81從發(fā)動機主體21的側(cè)罩26伸出來。搖臂件93具有一對接合部分93a、93b，該對接合部分具有相互變位例如167度的相位，并且可以與鎖緊件87的限制突出部88相接合，該搖臂件93可搖動地支撐在軸件92上，而軸件92固定到發(fā)動機主體21上，因此軸件92的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸81。搖臂件93借助回位彈簧107沿著下面這樣的方向來進行彈簧偏壓兩個接合部分93a、93b中的一個沿著該方向接合限制突出部88。
發(fā)動機主體21支撐膜片式致動器97，該致動器97包括膜片99，該膜片的相對側(cè)部各自朝著負壓室102和大氣壓力室103，該負壓室102與化油器34的進氣通道46連通，而大氣壓力室103通到外部空氣中。膜片99的邊緣通過殼體98來夾住。致動器97被連接到搖臂件93上，因此搖臂件93隨著負壓室102的負壓的增大而沿著與彈簧偏壓方向相對的方向進行擺動。
即，使致動器97根據(jù)發(fā)動機的負荷來進行工作，這就能夠使旋轉(zhuǎn)軸81、82，即使支撐軸61保持在兩個這樣的位置上這兩個位置具有相互變位例如167度的相位。相應(yīng)地，支撐軸61即控制桿69的另一端在與較大壓縮比相對應(yīng)的位置和與較小壓縮比相對應(yīng)的位置之間進行移動。而且，使用膜片式致動器97可以使控制桿69改變位置，而發(fā)動機的功率損失達到最小，同時避免增大發(fā)動機的尺寸大小并且防止結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜化。
現(xiàn)在參照圖11和12來解釋本發(fā)明的第二實施例。若干臺階112a、112b形成于搖臂件93的兩個接合部分93a、93b中。該若干臺階112a、112b布置在鎖緊件87的圓周方向上(參見圖5和6)，因此每個臺階112a、112b隨著鎖緊件87的擺動而順序地接合鎖緊件87的限制突出部88(參見圖5和6)。
根據(jù)第二實施例，使每個臺階112a、112b與限制突出部88進行接合可以使鎖緊件87的位置沿著圓周方向逐步改變，因此使得壓縮比以更加精確或者更加準確的差動(differentiation)進行改變。
現(xiàn)在，參照圖13到18來解釋本發(fā)明的第三實施例。首先參照圖13和14，支撐軸61可擺動地連接到控制桿69的另一端上。支撐軸61的相對端設(shè)置在一對共軸線設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸113、114的偏心軸部分113a、114a之間，而它們的軸線平行于曲軸27。旋轉(zhuǎn)軸113、114通過單向離合器85、86而可擺動地支撐在曲軸箱22中。
限制突出部115成一體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸113的偏心軸部分113a的周圍方向上的一個位置上。該限制突出部115沿著徑向向外伸出。
垂直于旋轉(zhuǎn)軸113、114的軸線的軸件116可擺動地通過曲軸箱22的殼體主體25，并且伸出到曲軸箱22的內(nèi)部中。軸件116的一端通過設(shè)置在曲軸箱22內(nèi)的支撐部分117來可擺動地支撐。
桿118被固定到從曲軸箱22中伸出的軸件116的另一端上，膜片式致動器97被連接到該桿118上。
包圍著軸件116的搖臂件119被固定到位于支撐部分117和曲軸箱22的側(cè)壁的內(nèi)表面之間的軸件116上。一對接合部分119a、119b設(shè)置在搖臂件119上，該對接合部分119a、119b接合限制突出部115并且具有相互變位例如167度的相位?；匚粡椈?20設(shè)置在搖臂件119和曲軸箱22之間，該回位彈簧120偏壓搖臂件119，因此搖臂件119沿著接合部分119a接合限制突出部115的方向進行擺動。
當發(fā)動機工作在輕負荷狀態(tài)并且致動器97的負壓室102的負壓較大時，操縱桿101緊縮。搖臂件119在這種情況下所擺動到的位置是這樣的位置在該位置上，接合部分119b接合限制突出部115，如圖15和16所不。
當發(fā)動機工作在重負荷狀態(tài)并且負壓室102的負壓變成較小時，膜片99彎曲從而增大了負壓室102的體積，并且使操縱桿101進行延伸。因此，使搖臂件119擺動到這樣的位置上在該位置上，接合部分119a接合限制突出部115，如圖17和18所法。
以這種方法使搖臂件119進行擺動使得支撐軸61、即控制桿69的另一端在垂直于曲軸27的軸線的平面內(nèi)的兩個位置之間進行運動，因此改變了發(fā)動機的壓縮比和行程。
根據(jù)第三實施例，可以得到與第一實施例相同的效果。
現(xiàn)在，參照圖19-24來解釋本發(fā)明的第四實施例。首先參照圖19和20，支撐軸61可擺動地連接到控制桿69的另一端上。支撐軸61的相對端設(shè)置在一對共軸線設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸113、114的偏心軸部分113a、114a之間，而它們的軸線平行于曲軸27。旋轉(zhuǎn)軸113、114通過單向離合器85、86而可擺動地支撐在曲軸箱22中。
旋轉(zhuǎn)軸113延伸通過設(shè)置在曲軸箱22內(nèi)的支撐部分121。盤形鎖緊件87被固定到旋轉(zhuǎn)軸113的一端上，該鎖緊件87在沿著圓周方向的一個位置上具有限制突出部88，該限制突出部88沿著徑向向外伸出。
軸件116垂直于旋轉(zhuǎn)軸113、114的軸線，該軸件116可擺動地延伸通過曲軸箱22的側(cè)罩26并且伸出到曲軸箱22的內(nèi)部中。軸件116的一端通過設(shè)置在曲軸箱22內(nèi)的支撐部分117’來可擺動地支撐。
桿118被固定到從曲軸箱22中伸出的軸件116的另一端上，膜片式致動器97被連接到該桿118上。
搖臂件121被固定到位于支撐部分117’和曲軸箱22的側(cè)壁的內(nèi)表面之間的軸件116上。一對接合部分121a、121b設(shè)置在搖臂件121上，該對接合部分121a、121b接合限制突出部88并且具有相互變位例如167度的相位?；匚粡椈?22設(shè)置在搖臂件121和曲軸箱22之間，該回位彈簧120偏壓搖臂件121，因此搖臂件121沿著接合部分121a接合限制突出部88的方向進行擺動。
當發(fā)動機工作在輕負荷狀態(tài)并且致動器97的負壓室102的負壓較大時，操縱桿101緊縮。搖臂件121在這種情況下所擺動到的位置是這樣的位置在該位置上，接合部分121b接合限制突出部88，如圖21和22所示。
當發(fā)動機工作在重負荷狀態(tài)并且負壓室102的負壓變成較小時，膜片99彎曲從而增大了負壓室102的體積，并且使操縱桿101進行延伸。因此，使搖臂件121擺動到這樣的位置上在該位置上，接合部分121a接合限制突出部88。
以這種方法使搖臂件121進行擺動使得支撐軸61、即控制桿69的另一端在垂直于曲軸27的軸線的平面內(nèi)的兩個位置之間進行運動，因此改變了發(fā)動機的壓縮比和行程。
根據(jù)第四實施例，可以得到與第一實施例相同的效果。
現(xiàn)在，參照圖25至32來解釋本發(fā)明的第五實施例。首先，參照圖25-27，通過連接機構(gòu)62把活塞38、曲軸27和支撐軸31連接在一起。支撐軸131支撐在發(fā)動機主體21的曲軸箱22中，從而在這樣的平面內(nèi)進行移動該平面包括汽缸軸線C并且垂直于曲軸27的軸線。
圓柱形支撐軸131與旋轉(zhuǎn)軸132設(shè)置成一體并且相對于旋轉(zhuǎn)軸132偏心定位，而旋轉(zhuǎn)軸132具有平行于曲軸27的軸線并且可擺動地支撐在發(fā)動機主體21的曲軸箱22內(nèi)。旋轉(zhuǎn)軸132的一端通過球軸承134而可擺動地支撐在底部圓柱形軸承殼體133中，而該軸承殼體133設(shè)置在曲軸箱22的側(cè)罩26內(nèi)。旋轉(zhuǎn)軸132的另一端通過球軸承135可擺動地支撐在曲軸箱22的殼體主體25中。單向離合器137設(shè)置在軸承殼體133和旋轉(zhuǎn)軸132之間。離合器137位于球軸承134的外部。
根據(jù)發(fā)動機的工作循環(huán)，沿著壓縮控制桿69的方向的負荷和沿著拉伸控制桿69的方向的負荷交替地作用在控制桿69上，而該控制桿69在所述的另一端連接到支撐軸131上。由于支撐軸131設(shè)置成相對于旋轉(zhuǎn)軸132偏心地定位，因此旋轉(zhuǎn)軸132也交替地承受來自控制桿69的、沿著一個方向的旋轉(zhuǎn)力和沿著另一個方向的旋轉(zhuǎn)力。但是，由于單向離合器137設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132和曲軸箱22的側(cè)罩26內(nèi)的軸承殼體133之間，因此旋轉(zhuǎn)軸132只沿著一個方向進行旋轉(zhuǎn)。
還是參照圖28，小直徑的軸部分132a共軸線地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132的這樣位置上該位置沿著軸向離開支撐軸131，因此環(huán)形凹槽132b形成于小直徑的軸部分132a的外圓周中。具有相互變位的相位的接合部分138、139突出地、成一體地設(shè)置在小直徑的軸部分132a的若干位置(例如兩個位置)上，這些位置沿著軸向相互分開。
軸件142可擺動地支撐在曲軸箱22內(nèi)，該軸件142的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸132的軸線。即，底部圓柱形軸支撐部分144和圓柱形軸支撐部分145成一體地設(shè)置在曲軸箱22的殼體主體25中，因此它們相互面對，而它們之間的間隙位于這樣的軸線上該軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸132的軸線。即，軸件142通過軸支撐部分144、145來可擺動地支撐，而軸件142的一端設(shè)置在支撐軸部分144側(cè)上，而軸件142的另一端從軸支撐部分145向外伸出。
限制件143連接到支撐軸142上，而該限制件143在垂直于軸件142的軸線的平面內(nèi)進行工作。在這個實施例中，限制件143設(shè)置在兩個軸支撐部分144、145之間，例如借助銷146把該限制件143固定到軸件142上。即，限制件143與軸件142一起擺動。限制突出部43a成一體地設(shè)置在限制件143上。限制突出部143a伸出到環(huán)形凹槽132b的內(nèi)部并且可選擇地支撐和接合這些接合部分138、139。
當在下面這樣的兩個狀態(tài)之間進行轉(zhuǎn)換時在一種狀態(tài)時，限制件143的限制突出部143a支撐在兩個接合部分138、139中的一個上，而在另一個狀態(tài)時，限制突出部143a支撐在兩個接合部分138、139中的另一個上，旋轉(zhuǎn)軸132由于作用在控制桿69上的負荷而進行擺動，該控制桿69被連接到支撐軸131上，從而相對于旋轉(zhuǎn)軸132偏心地定位。因此，需要防止擺動以通過任何撞擊而引起兩個接合部分138、139中的一個支撐在限制件143的限制突出部143a上。因此，推力緩沖裝置148設(shè)置在限制件143和曲軸箱22的軸支撐部分145之間。當限制件143形成為可選擇地支撐接合部分138、139中的所選擇一個，推力緩沖裝置148減小了軸向撞擊。
推力緩沖裝置148通過下面方法來形成把環(huán)形橡膠件150夾在一對墊圈149之間，而軸件142延伸通過該對墊圈149。橡膠件150具有耐油性、耐熱性和較高的硬度并且被燒固到墊圈149中。
還是參照圖29，膜片式致動器97連接到軸件142上，而該致動器97通過支撐板151來支撐，而支撐板151固定到曲軸箱22的殼體主體25上。致動器97的操縱桿101被連接到驅(qū)動臂152上，而驅(qū)動臂152借助支撐板151來繞著平行于軸件142的軸線可擺動地支撐。從動臂153被固定到軸件142的另一端上，而該軸件142從曲軸箱22中伸出。驅(qū)動臂152和從動臂153通過連桿154相互連接起來。彈簧155設(shè)置在從動臂153和支撐板151之間，而彈簧155偏壓從動臂153從而使之沿著逆時鐘方向進行擺動，如圖29所示。借助彈簧155的彈簧力來偏壓軸件142，從而沿著一個圓周方向進行擺動。
當發(fā)動機工作在輕負荷狀態(tài)并且負壓室102的負壓較大時，膜片99克服回位彈簧100和彈簧155的彈簧力而彎曲從而減少了負壓室102的體積，如圖29所示，因此操縱桿101緊縮。在這種情況下，軸件142和限制件143所擺動到的位置是這樣的位置在該位置上，限制件143的限制突出部143a支撐和接合旋轉(zhuǎn)軸132的接合部分138。
當發(fā)動機工作在重負荷狀態(tài)并且負壓室102的負壓變成較小時，膜片99由于返回彈簧100和彈簧155的彈簧力作用而彎曲，從而增大了負壓室102的體積，如圖30所示，因此使操縱桿101進行延伸。因此，使軸件142和限制件143進行擺動，因此限制件143的限制突出部143a鄰靠和接合旋轉(zhuǎn)軸132的接合部分139。
以這種方法使限制件143繞著軸件142的軸線進行擺動限制了旋轉(zhuǎn)軸132在下面這樣的位置上進行擺動在該位置上，這些接合部分138、139中的任意一個與限制件143的限制突出部143a相接合。在發(fā)動機工作時，一個方向上的擺動力作用在旋轉(zhuǎn)軸132上。旋轉(zhuǎn)軸132在下面這兩個位置上停止擺動這兩個位置具有相互變位例如167度的相位。因此，相對于旋轉(zhuǎn)軸132的軸線偏心地定位的支撐軸131，即控制桿69的另一端，在垂直于曲軸27軸線的平面內(nèi)的兩個位置之間進行移動，因此改變了發(fā)動機的壓縮比。
參照圖31和32，為了在改變壓縮比時防止旋轉(zhuǎn)軸132的擺動以任何撞擊引起接合部分138、139中的所選擇一個支撐限制件143的限制突出部143a，因此用來減輕徑向負荷(該負荷通過控制桿69施加在旋轉(zhuǎn)軸132上)的徑向緩沖裝置156設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132的一端和發(fā)動機主體21的曲軸箱22的軸承殼體133之間。
徑向緩沖裝置156包括偏心凸輪157、彈簧支架158和壓縮彈簧159，而該壓縮彈簧159通過彈簧支架158來保持從而與偏心凸輪157處于摩擦接觸中。偏心凸輪157成一體地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132上，從而在球軸承134側(cè)上鄰接小直徑的軸部分132a。彈簧支架158包圍著偏心凸輪157并且接合軸承殼體133，因此可以防止彈簧支架158繞著旋轉(zhuǎn)軸132的軸線進行旋轉(zhuǎn)。
包圍著偏心凸輪157的圓柱形部分160共軸線地設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132上。圓柱形的彈簧支架158可滑動地安裝到圓柱形部分160中。環(huán)形支撐板部分161如此設(shè)置以致連接到彈簧支架158上，該環(huán)形支撐板部分161朝著球軸承134和軸承殼體133。環(huán)形突出部162和接合板部分163突出地、成一體地設(shè)置在支撐板部分161的外圓周端上。環(huán)形突出部162與彈簧支架158一起形成了位于它們之間的環(huán)形通道，圓柱形部分160的未端插入到該通道中。接合板部分163在圓周方向的一個位置上徑向向外地伸出。
接合板部分163夾在一對保持板部分164之間，該對保持板部分164突出地設(shè)置在軸承殼體133的端表面上。相應(yīng)地，可以防止彈簧支架158繞著旋轉(zhuǎn)軸132的軸線進行旋轉(zhuǎn)。環(huán)形連接部分165突出地、成一體地設(shè)置在支撐板部分161上，而環(huán)形連接部分165鄰接著球軸承134的外滾珠座圈134a并且通過它來支撐。
壓縮彈簧159基本上形成環(huán)形，它在圓周方向的一個位置上具有開口166。接合部分159a、159b和一對彈性鄰接部分159c、159d形成于壓縮彈簧159上。接合部分159a、159b沿著徑向向外伸出到梯形中，從而接合一對接合孔167，該對接合孔167設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132的通用直徑上的彈簧支架158中。該對彈性鄰接部分159c、159d沿著徑向向內(nèi)彎曲，從而與偏心凸輪157形成彈性滑動接觸。彈性鄰接部分159c、159d定位在直線上的兩個位置上，而該直線垂直于通過兩個接合部分159a、159d的直線。
在徑向緩沖裝置156中，當旋轉(zhuǎn)軸132擺動時，偏心凸輪157擺動，同時使一個彈性鄰接部分159c、159d彎曲。因此，來自控制桿69的負荷(在改變壓縮比時，該負荷沿著徑向作用在旋轉(zhuǎn)軸132上)被減少了。而且，在從小壓縮比轉(zhuǎn)換到較大壓縮比時，使用發(fā)動機的燃燒，因此更大的力作用在旋轉(zhuǎn)軸132上。因此，在彈性鄰接部分159c和159d之間，與彈性鄰接部分159d相比，在從小壓縮比轉(zhuǎn)換成較大壓縮比時與偏心凸輪157形成接觸的彈性鄰接部分159c具有較大的變形初始量。其結(jié)果是，從較小的壓縮比轉(zhuǎn)換成較大壓縮比時作用在旋轉(zhuǎn)軸132上的力可以得到進一步的有效減少，并且在從較大壓縮比轉(zhuǎn)換到較小壓縮比時防止不需要的擺動阻力矩作用在旋轉(zhuǎn)軸132上。
現(xiàn)在解釋第五實施例的工作。借助單向離合器137把旋轉(zhuǎn)軸132的擺動方向限制到一個方向上，而旋轉(zhuǎn)軸132具有相對偏心設(shè)置的支撐軸131，該支撐軸131連接到控制桿69上，該單向離合器137設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132和發(fā)動機主體21的曲軸箱22的側(cè)罩26之間。由于拉伸負荷和壓縮負荷由于發(fā)動機的燃燒和慣性作用而作用在控制桿69上，因此在轉(zhuǎn)換壓縮比時，旋轉(zhuǎn)軸132和支撐軸131沿著單向離合器137所限定的方向進行擺動。
固定到軸件142上的限制件143的限制突出部143a有選擇地鄰靠和接合這些接合部分138、139，其中軸件142可擺動地支撐在發(fā)動機主體21的曲軸箱22中，而軸件142的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸132，而這些接合部分138、139設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132的兩個位置上，這兩個位置沿著軸向相互分開，從而具有相互變位的相位。而且，軸件142通過致動器97來擺動。因此，使控制桿69的另一端在與較小壓縮比和較大壓縮比相對應(yīng)的位置之間進行移動是可能的。
此外，由于膜片式致動器97通過化油器34內(nèi)的進氣通道的負壓來操縱，因此通過最小的發(fā)動機功率損失來改變控制桿69的位置，同時避免了發(fā)動機尺寸大小的增大并且避免使它的布置復(fù)雜化。
當接合部分138、139中的一個與限制件143的限制突出部143a接觸時，一個力沿著垂直于旋轉(zhuǎn)軸132的軸線的方向作用在限制件143上。但是，該力通過下面這種布置來減少在這種布置中，推力緩沖裝置148設(shè)置在限制件143和殼體主體25的軸支撐部分145之間。這種布置消除了操縱著限制件143的致動器97上的力；提高了使用壽命和可靠性，同時避免由于提高旋轉(zhuǎn)軸132和零件如限制件143的強度而引起尺寸大小增大；并且降低了在接合部分138、139中的一個接觸限制件143時所產(chǎn)生的噪聲。
此外，徑向緩沖裝置156設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸132和發(fā)動機主體21的曲軸箱22的側(cè)罩26之間。徑向緩沖裝置156減少了從控制桿69沿著徑向作用在旋轉(zhuǎn)軸132上的負荷。
其結(jié)果是，即使在轉(zhuǎn)換壓縮比時把較大負荷作用在旋轉(zhuǎn)軸132上時，沿著徑向作用在旋轉(zhuǎn)軸132上的負荷借助徑向緩沖裝置156來減少。提高了使用壽命和可靠性，同時避免由于提高旋轉(zhuǎn)軸132和零件如限制件143的強度而增大尺寸大小。此外，降低了在限制旋轉(zhuǎn)軸132的擺動位置時所產(chǎn)生的噪聲。
現(xiàn)在，參照圖33和34來解釋本發(fā)明的第六實施例。具有相互變位的相位的接合部分138、139、140突出地、成一體地設(shè)置在這樣的三個位置上這三個位置位于旋轉(zhuǎn)軸132的較小直徑軸部分132a上并且沿著軸向相互分隔開。
軸件142可擺動地連接到曲軸箱22的殼體主體25上，該軸件142具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸132軸線的軸線。限制突出部143a成一體地設(shè)置在限制件143上，而該限制件143通過銷146而被固定到軸件142上，該限制突出部143a伸出到環(huán)形凹槽132b的內(nèi)部中，并且有選擇地鄰靠和接合這些接合部分138、139、140。
根據(jù)第六實施例，使軸件142進行擺動使得壓縮比以更加精確或者更加準確的差動(differentiation)進行改變，因此使壓縮比改變成與發(fā)動機的輕負荷、中等負荷和重負荷相對應(yīng)。
現(xiàn)在，參照圖35和36來解釋本發(fā)明的第七實施例。具有相互變位的相位的接合部分138、139、140、141突出地、成一體地設(shè)置在這樣的四個位置上這四個位置位于旋轉(zhuǎn)軸132的較小直徑軸部分132a上并且沿著軸向相互分隔開。
導(dǎo)向件170被連接到軸件142上，而該軸件142可擺動地支撐在曲軸箱22的殼體主體25內(nèi)。導(dǎo)向件170包括面對著軸支撐部分144、145的支撐板170a、170b，而這些軸支撐部分144、145成一體設(shè)置在殼體主體25上。支撐板170c、170d成一體地設(shè)置在較小直徑的軸部分132a的相對側(cè)部上的導(dǎo)向件170上，其中旋轉(zhuǎn)軸132可旋轉(zhuǎn)地延伸通過支撐板170c、170d。即，在下面這種情況下導(dǎo)向件170被連接到軸件142上在種情況下，防止導(dǎo)向件170繞著軸件142進行擺動和防止沿著軸向進行運動。
例如借助銷171把小齒輪172固定到位于導(dǎo)向件170的兩個支撐板170a、170b之間的軸件142上。限制件173支撐在導(dǎo)向件170上，該限制件173整體上包括限制突出部173a，該突出部173a有選擇地接合旋轉(zhuǎn)軸132的接合部分138、139、140、141。限制件173沿著旋轉(zhuǎn)軸132的軸線方向進行運動。與小齒輪172相嚙合的齒條174設(shè)置在限制件173上。
根據(jù)第七實施例，使軸件142進行擺動可以使限制件173沿著旋轉(zhuǎn)軸132的軸線方向無級地或者連續(xù)地進行工作，并且有選擇地使限制突出部173a接合更大量的接合部分138-141，從而使壓縮比以更加精確或者更加準確的差動進行改變。
盡管在上面解釋了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不局限于上述的實施例，在沒有脫離權(quán)利要求范圍內(nèi)所描述的本發(fā)明的情況下，可以以各種各樣的方式來改進本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中連桿的一端通過活塞銷而被連接到活塞上，而連桿的另一端可擺動地連接到副連桿的一端上，該副連桿與曲軸的曲柄銷的圓周的半部處于滑動接觸中，與曲柄銷的圓周的另一半部處于滑動接觸中的曲柄蓋被固定到副連桿上，并且控制桿的一端可擺動地連接到副連桿的另一端上，控制桿的另一端可擺動地連接到支撐軸上，而該支撐軸設(shè)置在相對于旋轉(zhuǎn)軸偏心的位置上，該旋轉(zhuǎn)軸通過單向離合器可擺動地、軸向地支撐在發(fā)動機主體中，致動器支撐在發(fā)動機主體中，該致動器是膜片式致動器，在該致動器中，膜片的邊緣通過殼體來夾住，膜片的相對側(cè)部各自面對負壓室和大氣壓力室，其中負壓室與化油器內(nèi)的進氣通道連通，而化油器安裝在發(fā)動機主體上，大氣壓力室通到大氣中，限制突出部設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的在旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上的一個位置上，并且沿著徑向向外伸出，軸件設(shè)置在發(fā)動機主體內(nèi)，因此軸件的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸，搖臂件安裝在軸件上，并且繞著軸件的軸線進行搖動，該搖臂件具有一對接合部分，該對接合部分具有相互變位的相位，這些接合部分接合限制突出部，在使這些接合部分中的一個與限制突出部接合的方向上，通過彈簧偏壓該搖臂件，及致動器連接到搖臂件上，因此隨著負壓室的負壓的增大而使搖臂件沿著與彈簧偏壓方向相對的方向進行擺動。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮比可變的發(fā)動機，其特征在于，每個接合部分包括若干臺階，這些臺階沿著旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向進行布置，當旋轉(zhuǎn)軸進行旋轉(zhuǎn)時，每個臺階順序地接合限制突出部。
3.一種壓縮比可變的發(fā)動機，其中連桿的一端通過活塞銷連接到活塞上，而連桿的另一端可擺動地連接到副連桿的一端上，該副連桿與曲軸的曲柄銷的圓周的半部處于滑動接觸中，與曲柄銷的圓周的剩余半部處于滑動接觸中的曲柄蓋被固定到副連桿上，并且控制桿的一端可擺動地連接到副連桿的另一端上，控制桿的另一端可擺動地連接到支撐軸上，而該支撐軸相對于旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在偏心位置上，該旋轉(zhuǎn)軸通過單向離合器可擺動地、軸向地支撐在發(fā)動機主體中，一致動器支撐在發(fā)動機主體中，該致動器是膜片式致動器，在該致動器中，膜片的邊緣通過殼體來夾住，膜片的相對側(cè)部各自面對負壓室和大氣壓力室，其中負壓室與化油器內(nèi)的進氣通道連通，而化油器安裝在發(fā)動機主體上，大氣壓力室通到大氣中，具有相互變位的相位的接合部分沿著軸向設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的若干位置上，軸件設(shè)置在發(fā)動機主體內(nèi)，并且軸件的軸線垂直于旋轉(zhuǎn)軸，具有限制突出部的限制件安裝在軸件上，其中該限制突出部有選擇地與該若干接合部分接合，并且限制突出部在垂直于軸件軸線的平面內(nèi)進行工作，及致動器連接到限制件上，從而在該平面內(nèi)驅(qū)動限制件。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮比可變的發(fā)動機，其特征在于，由致動器所擺動的軸件支撐在發(fā)動機主體中，并且繞著軸件的軸線進行擺動，并且齒條設(shè)置在限制件上，該限制件沿著旋轉(zhuǎn)軸的軸線方向進行運動，齒條與固定地設(shè)置在軸件上的小齒輪相嚙合。
全文摘要
一種壓縮比可變的發(fā)動機包括支撐軸，該支撐軸相對于旋轉(zhuǎn)軸偏心地設(shè)置。限制突出部設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的圓周方向上的一個位置上，從而沿著徑向向外伸出。搖臂件具有一對接合部分，該對接合部分具有相互變位的相應(yīng)相位并且接合限制突出部。沿著兩個接合部分中的一個接合限制突出部的方向通過彈簧偏壓搖臂件，該搖臂件安裝在軸件上，從而可以繞著軸件的軸線進行搖動。致動器通過發(fā)動機的負壓來驅(qū)動，并且連接到搖臂件上，從而使搖臂件沿著與彈簧偏壓方向相對的方向進行擺動。
文檔編號F02B75/04GK1445444SQ0312074
公開日2003年10月1日 申請日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月20日
發(fā)明者山田義和, 渡邊生, 篠田明久, 倉田真秀 申請人:本田技研工業(yè)株式會社