機(jī)構(gòu)的尚]視圖解截面圖；
圖4是在圖3中說明的可變沖程機(jī)構(gòu)的第二剖視圖；
圖5是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的裝備有可變沖程機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)的膨脹沖程的圖解視圖；
圖6是根據(jù)圖5的實施例的內(nèi)燃機(jī)的排氣沖程的圖解視圖；
圖7是根據(jù)圖5的實施例的內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣沖程的圖解視圖；
圖8是根據(jù)圖5的實施例的內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程的圖解視圖；
圖9是將圖5-8中所示的本發(fā)明的實施例與美國專利N0.5927236的發(fā)明相比較的圖解視圖；
圖10是描繪根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的可變沖程機(jī)構(gòu)的備選的實施例的類似于圖5-8的圖解視圖；
圖11是描繪根據(jù)本發(fā)明的裝備有可變沖程機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)和常規(guī)四沖程內(nèi)燃機(jī)的比較性的轉(zhuǎn)矩曲線的曲線圖；
圖12利用凸輪臂的長度與曲柄臂的長度之比的相應(yīng)地不同的選擇性的改變來示意性地描繪本發(fā)明的可變沖程機(jī)構(gòu)的不同的實施例中的凸輪臂和曲柄臂所追蹤的不同的路徑；以及圖13是編輯本發(fā)明的實施例中的凸輪臂的長度與曲柄臂的長度之比的不同的選擇性的改變的比較數(shù)據(jù)的圖表。
【具體實施方式】
[0019]現(xiàn)在翻到附圖，首先翻到圖1-4，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實施例的經(jīng)改進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)通常以10進(jìn)行說明，包括常規(guī)發(fā)動機(jī)機(jī)體12。應(yīng)當(dāng)注意到，發(fā)動機(jī)機(jī)體12僅部分地圖解式地示出為用于根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械組件的支架。而且，出于說明性的目的，發(fā)動機(jī)僅示出為兩汽缸發(fā)動機(jī)。不過，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地意識到，本發(fā)明的機(jī)構(gòu)可以適應(yīng)于幾乎任何多汽缸發(fā)動機(jī)的各式各樣的配置中。
[0020]通常常規(guī)曲柄軸16在曲柄軸16與發(fā)動機(jī)機(jī)體12的接合部處設(shè)有曲柄軸支承表面17。形成為具有形成于其中的兩個螺栓開口和形成為其下側(cè)的彎曲的支承表面21的形狀配合的拱門的支承蓋19安裝于發(fā)動機(jī)機(jī)體12，在發(fā)動機(jī)機(jī)體中預(yù)先形成開口，支承蓋19配準(zhǔn)，以接納常規(guī)螺栓，用于使支承蓋19貼附于發(fā)動機(jī)機(jī)體12，從而將曲柄軸16保持在合適的位置。
[0021]發(fā)動機(jī)機(jī)體形成有兩個圓柱形孔14 (圖3和圖4)，兩個常規(guī)活塞22布置于圓柱形孔14內(nèi)，用于往復(fù)移動。兩個完全相同的常規(guī)連接桿24可樞轉(zhuǎn)地安裝于活塞22，依次以在下文中更詳細(xì)地描述的方式經(jīng)由本發(fā)明的機(jī)械組件而安裝于曲柄軸16。常規(guī)端蓋26附接于連接桿24，用于以可與曲柄軸16相關(guān)聯(lián)地旋轉(zhuǎn)的方式保持連接桿24。如將在下文中更細(xì)致地觀察到的，連接桿24未直接地安裝于曲柄軸16，而是安裝于本發(fā)明的機(jī)構(gòu)的支承表面。
[0022]本發(fā)明的機(jī)械組件包括與每個活塞相關(guān)聯(lián)地安裝于曲柄軸16的齒輪組30和連接桿組件，以致于齒輪組30形成本發(fā)明的主驅(qū)動部分。每個齒輪組30包括第一齒輪構(gòu)件32，第一齒輪構(gòu)件32優(yōu)選地采取小齒輪的形式，與第二齒輪構(gòu)件36運(yùn)行嚙合式接合，第二齒輪構(gòu)件36優(yōu)選地采取冠狀齒輪的形式。如在兩汽缸發(fā)動機(jī)中所常見的，為了平衡，將偏心配重20安裝于曲柄軸。齒輪組30配置為本質(zhì)上將發(fā)動機(jī)10分成兩個鏡像的兩等份的彼此的鏡像，齒輪組30位于中心。
[0023]參考圖2，第一齒輪構(gòu)件32以圓周地圍繞圓柱形主體形成有一排齒34的小齒輪的優(yōu)選的形式說明。第二齒輪構(gòu)件36以在杯狀的通常圓柱形的齒輪主體37的徑向向內(nèi)的環(huán)形表面周圍形成有連續(xù)的齒陣列38的冠狀齒輪的優(yōu)選的形式說明。兩個第一齒輪構(gòu)件32由圓柱形支撐構(gòu)件35分開并安裝于圓柱形支撐構(gòu)件35，如在圖1中所觀察到的，圓柱形支撐構(gòu)件35通過夾緊構(gòu)件33而固定于發(fā)動機(jī)機(jī)體。從而，每個第一齒輪構(gòu)件32固定于發(fā)動機(jī)機(jī)體內(nèi)的位置，以防旋轉(zhuǎn)。第二齒輪構(gòu)件36的齒與第一齒輪構(gòu)件32的齒嚙合式地接合，用于使第二齒輪構(gòu)件36以行星的方式圍繞第一齒輪構(gòu)件32旋轉(zhuǎn)。
[0024]現(xiàn)在翻到圖3和圖4，提供根據(jù)本發(fā)明的機(jī)構(gòu)的更具圖解性的表示。在此，再者，發(fā)動機(jī)機(jī)體僅部分地示意性地說明，如通常以12指示，以描繪一個汽缸14，活塞22通過汽缸14而移動。
[0025]第二齒輪構(gòu)件36包括支承構(gòu)件48，支承構(gòu)件48采取從在內(nèi)齒輪齒38對面且從內(nèi)齒輪齒38線性地移位的杯狀齒輪主體37的外側(cè)沿軸向向外伸出的環(huán)形輪轂的形式。支承構(gòu)件48具有:第一外環(huán)形支承表面40，在支承構(gòu)件48的外表面周圍圓周地形成，連接桿24圍繞第一外環(huán)形支承表面40旋轉(zhuǎn)地安裝；和第二內(nèi)支承表面42，圍繞支承構(gòu)件48的徑向向內(nèi)的表面形成。內(nèi)支承表面42是圍繞與杯狀圓柱形齒輪主體37共同的中心軸線的圓柱形。外支承表面40也是圓柱形，但相對于內(nèi)支承表面42和齒輪主體37的軸線而偏心，據(jù)此，支承構(gòu)件48的主體具有支承表面40、42之間的徑向擴(kuò)大的偏移部分44，偏移部分44限定最大偏移距離46，在下文中更詳細(xì)地解釋最大偏移距離46。限定支承表面40、42的支承構(gòu)件48可以與齒輪構(gòu)件36整體地形成，但這不是具體要求。唯一的要求是，支承構(gòu)件48必須與齒輪構(gòu)件36統(tǒng)一地旋轉(zhuǎn)，整體形成是實現(xiàn)該結(jié)果的最簡單的方式。
[0026]如因而將參考圖3和圖4而理解的，從而由當(dāng)前的機(jī)械組件限定三個旋轉(zhuǎn)軸線。曲柄軸16圍繞曲柄軸軸線70旋轉(zhuǎn)，如在圖3和圖4中所觀察到的，曲柄軸軸線70與第一齒輪構(gòu)件32的幾何軸線，即在齒輪構(gòu)件32于發(fā)動機(jī)機(jī)體的安裝許可自由旋轉(zhuǎn)的情況下，齒輪構(gòu)件32所圍繞旋轉(zhuǎn)的軸線重合。第一齒輪構(gòu)件32的布置是可調(diào)整的，以許可圍繞曲柄軸軸線70的幾度旋轉(zhuǎn)調(diào)整。第二齒輪構(gòu)件36，包括其整體支承構(gòu)件48，圍繞軸線72旋轉(zhuǎn)，軸線72平行于曲柄軸軸線70，但以預(yù)定的偏移距離50從曲柄軸軸線70偏移。該曲柄軸偏移50存在于每個曲柄受驅(qū)的內(nèi)燃機(jī)中，產(chǎn)生作用于曲柄軸16的不變的機(jī)械曲柄臂，通過該機(jī)械曲柄臂來將活塞的抽吸往復(fù)轉(zhuǎn)化成曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)。由于支承表面40的偏心定向，導(dǎo)致連接桿24圍繞單獨(dú)的軸線74旋轉(zhuǎn)，軸線74也平行于曲柄軸軸線70和偏移軸線72而延伸。偏移軸線72與連接桿軸線74之間的距離限定施加作用于曲柄軸16的可變凸輪臂的最大偏移距離46。以該方式，最大偏移距離46與曲柄軸偏移50結(jié)合，以限定總有效曲柄長度，如將在下文中更詳細(xì)地解釋的，總有效曲柄長度貫穿發(fā)動機(jī)運(yùn)行循環(huán)而根據(jù)改變的凸輪臂來改變。
[0027]本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到，發(fā)動機(jī)未被描述為具有任何閥系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及附屬結(jié)構(gòu)部件以提供全運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)。發(fā)動機(jī)將必要地包括這些系統(tǒng)和部件，但這樣的系統(tǒng)和部件無需不同于標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)燃機(jī)中的常規(guī)部件和系統(tǒng)。因此，這樣的部件在對本發(fā)明的描述和理解的范圍之外且不必要，并因此省略，用于可以更清楚地描述本發(fā)明。利用本發(fā)明，任何合適的裝閥系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)以及相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)部件都將令人滿意地運(yùn)行，并且，應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明可適應(yīng)于幾乎任何標(biāo)準(zhǔn)的曲柄受驅(qū)的內(nèi)燃機(jī)。
[0028]如在常規(guī)內(nèi)燃機(jī)中，活塞22上面的汽缸14的燃燒室部分中的空氣燃料混合物的爆炸向下地驅(qū)動活塞22并引起曲柄軸16的旋轉(zhuǎn)。多汽缸發(fā)動機(jī)提供多個活塞/汽缸布置，多個活塞/汽缸布置為使燃料空氣混合物按預(yù)定的序列進(jìn)行序列爆炸，用于使發(fā)動機(jī)順利地運(yùn)行作準(zhǔn)備。通常，汽缸的數(shù)量越大，發(fā)動機(jī)就將越順利地運(yùn)行。雖然本發(fā)明示出為兩汽缸發(fā)動機(jī)，但是本發(fā)明完全地可適應(yīng)于具有幾乎任何數(shù)量的汽缸的發(fā)動機(jī)。本發(fā)明同樣地可適應(yīng)于火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)、柴油機(jī)和其他壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)以及星型發(fā)動機(jī)。
[0029]本發(fā)明的改進(jìn)用于貫穿完整的發(fā)動機(jī)運(yùn)行功率循環(huán)的四個沖程而使有效沖程長度，即活塞行進(jìn)的程度改變。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)根據(jù)經(jīng)修改的阿特金森(Atkinson)循環(huán)而運(yùn)行，其中，發(fā)動機(jī)運(yùn)行的全循環(huán)由四個單獨(dú)的沖程限定:進(jìn)氣或進(jìn)入沖程；壓縮沖程；膨脹或功率沖程；以及排放或排氣沖程。在給定的汽缸中的進(jìn)氣沖程的期間，將汽缸的相關(guān)聯(lián)的進(jìn)氣閥打開，同時，通過曲柄軸的旋轉(zhuǎn)而將活塞向下地抽吸，從而將燃料空氣混合物接納至燃燒室中。在壓縮沖程的期間，將進(jìn)氣閥關(guān)閉，同時，活塞向上地往復(fù)，以將燃燒室中的燃料空氣混合物壓縮至預(yù)定的程度，并且，在預(yù)定的時間，將經(jīng)壓縮的燃料空氣混合物引爆，例如，將與汽缸相關(guān)聯(lián)的火花塞點(diǎn)燃，因而通過隨著由于燃燒而產(chǎn)生的氣體膨脹，再次向下地驅(qū)動活塞通過汽缸，從而開始膨脹沖程。在膨脹沖程完成時，隨著活塞在汽缸中沿向上的方向再次開始往復(fù)，將汽缸的排氣閥打開，以實行排氣或排放沖程，在排氣或排放沖程的期間，活塞驅(qū)動廢棄的燃燒氣體從燃燒室通過排氣閥，以準(zhǔn)備重復(fù)四循環(huán)發(fā)動機(jī)的四個沖程或循環(huán)。所謂的沖程長度限定為在運(yùn)行循環(huán)的四個沖程中的每個沖程的期間，活塞在燃燒室內(nèi)行進(jìn)的距離。在常規(guī)內(nèi)燃機(jī)中，沖程長度是固定的，貫穿發(fā)動機(jī)運(yùn)行功率循環(huán)的四個運(yùn)行沖程而不改變。
[0030]相比之下，本發(fā)明用于提供可變沖程長度。由于第二齒輪構(gòu)件36的齒形成于其內(nèi)表面，因而第二齒輪構(gòu)件36沿與曲柄軸16旋轉(zhuǎn)相同的方向圍