Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (варианты)

Двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

В данной области техники известен двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, предусмотренный с механизмом регулирования степени сжатия, выполненным с возможностью изменения механической степени сжатия, и с механизмом регулирования фаз газораспределения, выполненным с возможностью регулирования моментов закрытия впускного клапана, при этом наддув выполняется нагнетателем во время работы двигателя при средних нагрузках и работы двигателя при высоких нагрузках, и в состоянии, когда фактическая степень сжатия поддерживается постоянной во время работы двигателя при средних и высоких нагрузках, обеспечивается повышение механической степени сжатия и запаздывание моментов закрытия впускного клапана, когда нагрузка двигателя становится меньше (например, см. патентную публикацию Японии №2004-218522).

Тем не менее, обычно, чем больше в двигателях внутреннего сгорания степень расширения, тем продолжительнее промежуток времени в ходе расширения, когда направленная вниз сила действует на поршень, следовательно, чем больше степень расширения, тем в большей степени повышается тепловой коэффициент полезного действия. Следовательно, для повышения теплового коэффициента полезного действия во время работы двигателя предпочтительно сделать механическую степень сжатия как можно большей и сделать степень расширения большой.

Однако в случае увеличения степени расширения данным образом большая часть тепловой энергии, выработанной в камере сгорания, превращается в кинетическую энергию, так что температура выхлопного газа снижается. Кроме того, наряду с этим давление выхлопного газа в камере сгорания в конце хода расширения (рабочего такта) также становится более низким, и соответственно выхлопному газу будет труднее выходить из камеры сгорания. Данная тенденция проявляется особенно заметно, когда обеспечивают степень расширения, составляющую 20 или более.

С другой стороны, если температура каталитического нейтрализатора для очистки выхлопа двигателя, предусмотренного в канале для прохода выхлопных газов двигателя, не повысится до определенной температуры или более, как правило, каталитический нейтрализатор не сможет обеспечить свое наилучшее действие при очистке выхлопа. По этой причине в большинстве двигателей внутреннего сгорания тепло выхлопных газов, выходящих из корпуса двигателя, используют для поддержания высокой температуры каталитического нейтрализатора для очистки выхлопа.

Тем не менее, как разъяснено выше, в случае увеличения степени расширения температура выхлопного газа падает, так что уменьшается величина, на которую температура каталитического нейтрализатора для очистки выхлопа повышается на единицу скорости потока (расхода). Кроме того, в случае увеличения степени расширения выхлопному газу будет труднее выходить из камеры сгорания, так что скорость потока выхлопного газа, поступающего в каталитический нейтрализатор для очистки выхлопа, становится меньше. По этой причине в случае эксплуатации двигателя внутреннего сгорания в состоянии, соответствующем большой степени расширения, будет затруднено поддержание высокой температуры каталитического нейтрализатора для очистки выхлопа.

Следовательно, цель настоящего изобретения заключается в разработке двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, способного обеспечить поддержание сравнительно высокой температуры каталитического нейтрализатора для очистки выхлопа даже при работе двигателя внутреннего сгорания в состоянии, соответствующем большой степени расширения.

В соответствии с настоящим изобретением разработан двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, описанный в пунктах формулы изобретения как средство для осуществления вышеуказанной цели.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработан двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий механизм регулирования степени сжатия, выполненный с возможностью изменения механической степени сжатия, механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, выполненный с возможностью изменения моментов закрытия впускного клапана, и выпускной клапан,

при этом во время работы двигателя при низких нагрузках механизм регулирования степени сжатия обеспечивает регулирование механической степени сжатия так, чтобы она была максимизирована для получения максимальной степени расширения, и механизм регулирования, времени открытия и закрытия впускного клапана обеспечивает регулирование моментов закрытия впускного клапана так, что фактическая степень сжатия задается такой, что не происходит никакого стука, причем указанная максимальная степень расширения составляет 20 или более, и при этом во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой моменты закрытия выпускного клапана будут по существу соответствовать моментам достижения верхней мертвой точки при впуске.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения разработан двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий механизм регулирования степени сжатия, выполненный с возможностью изменения механической степени сжатия, механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, выполненный с возможностью изменения моментов закрытия впускного клапана, и механизм регулирования времени открытия и закрытия выпускного клапана, выполненный с возможностью изменения моментов закрытия выпускного клапана, при этом во время работы двигателя при низких нагрузках механизм регулирования степени сжатия обеспечивает регулирование механической степени сжатия так, чтобы она была максимизирована для получения максимальной степени расширения, и механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана обеспечивает регулирование моментов закрытия впускного клапана так, что фактическая степень сжатия задается такой, что не происходит никакого стука, причем указанная максимальная степень расширения составляет 20 или более, и при этом задаваемая область моментов закрытия выпускного клапана во время работы двигателя при низких нагрузках ограничена в большей степени моментами достижения стороны верхней мертвой точки при впуске, чем соответствующая область во время работы двигателя при высоких нагрузках.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой моменты закрытия выпускного клапана будут по существу соответствовать моментам достижения верхней мертвой точки при впуске.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения регулирование моментов закрытия выпускного клапана и моментов открытия впускного клапана осуществляется таким образом, что во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой промежуток времени, в течение которого открытие впускного клапана и открытие выпускного клапана перекрываются, будет минимальным.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения регулирование моментов закрытия выпускного клапана и моментов открытия впускного клапана осуществляется таким образом, что во время работы двигателя при низких нагрузках промежуток времени, в течение которого открытие впускного клапана и открытие выпускного клапана перекрываются, становится равным нулю.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой моменты времени открытия впускного клапана будут по существу соответствовать моментам достижения верхней мертвой точки при впуске.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения обеспечивается ситуация, при которой фактическая степень сжатия во время работы двигателя при низких нагрузках будет по существу такой же, как фактическая степень сжатия во время работы двигателя при средних и высоких нагрузках.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения во время работы двигателя при малом числе оборотов, независимо от нагрузки двигателя, фактическая степень сжатия находится в диапазоне от 9 до 11.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения, чем больше число оборотов двигателя, тем больше фактическая степень сжатия.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения регулирование количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания, осуществляется посредством изменения моментов закрытия впускного клапана.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения при снижении нагрузки двигателя моменты закрытия впускного клапана сдвигаются в направлении от нижней мертвой точки при впуске до тех пор, пока не будут достигнуты предельные значения моментов закрытия, обеспечивающие возможность регулирования количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения в области нагрузок, превышающих нагрузку двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигнут предельных значений моментов закрытия, регулирование количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания, осуществляется без учета дроссельного клапана, расположенного во впускном канале двигателя, посредством изменения моментов закрытия впускного клапана.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения в области нагрузок, превышающих нагрузку двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигнут предельных значений моментов закрытия, дроссельный клапан удерживается в полностью открытом состоянии.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения в области нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигнут предельных значений моментов закрытия, дроссельный клапан, расположенный во впускном канале двигателя, используется для регулирования количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения в области нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигнут предельных значений моментов закрытия, обеспечивается ситуация, при которой чем меньше нагрузка, тем больше будет отношение количества воздуха к количеству топлива.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения в области нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигнут предельных значений моментов закрытия, моменты закрытия впускного клапана поддерживаются равными предельным значениям моментов закрытия.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения механическая степень сжатия увеличивается, когда нагрузка двигателя снижается, до предельного значения механической степени сжатия.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения в области нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда механическая степень сжатия достигнет предельного значения механической степени сжатия, механическая степень сжатия поддерживается равной предельному значению механической степени сжатия.

Поскольку в соответствии с настоящим изобретением максимально возможное количество выхлопного газа выпускается из камеры сгорания к каталитическому нейтрализатору для очистки выхлопа, даже в случае работы двигателя внутреннего сгорания в состоянии, соответствующем большой степени расширения, температура каталитического нейтрализатора для очистки выхлопа может поддерживаться сравнительно высокой.

Таким образом, согласно первому объекту настоящего изобретения создан двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий механизм регулирования степени сжатия, выполненный с возможностью изменения механической степени сжатия, механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, выполненный с возможностью изменения моментов закрытия впускного клапана, и выпускной клапан, при этом во время работы двигателя при низких нагрузках механизм регулирования степени сжатия обеспечивает регулирование механической степени сжатия так, чтобы она была максимизирована для получения максимальной степени расширения, и механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана обеспечивает регулирование моментов закрытия впускного клапана так, что фактическая степень сжатия задается такой, что не происходит никакого стука, причем максимальная степень расширения составляет 20 или более, а во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой моменты закрытия выпускного клапана по существу соответствуют моментам достижения верхней мертвой точки при впуске.

Согласно второму объекту настоящего изобретения создан двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, содержащий механизм регулирования степени сжатия, выполненный с возможностью изменения механической степени сжатия, механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, выполненный с возможностью изменения моментов закрытия впускного клапана, и механизм регулирования времени открытия и закрытия выпускного клапана, выполненный с возможностью изменения моментов закрытия выпускного клапана, при этом во время работы двигателя при низких нагрузках механизм регулирования степени сжатия обеспечивает регулирование механической степени сжатия так, чтобы она была максимизирована для получения максимальной степени расширения, и механизм регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана обеспечивает регулирование моментов закрытия впускного клапана так, что фактическая степень сжатия задается такой, что не происходит никакого стука, причем максимальная степень расширения составляет 20 или более, а задаваемая область моментов закрытия выпускного клапана во время работы двигателя при низких нагрузках ограничена в большей степени моментами достижения верхней мертвой точки при впуске, чем соответствующая область во время работы двигателя при высоких нагрузках.

Предпочтительно, во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой моменты закрытия выпускного клапана по существу соответствуют моментам достижения верхней мертвой точки при впуске.

Предпочтительно, регулирование моментов закрытия выпускного клапана и моментов открытия впускного клапана осуществляется таким образом, что во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой промежуток времени, в течение которого открытие впускного клапана и открытие выпускного клапана перекрываются, будет минимальным.

Предпочтительно, регулирование моментов закрытия выпускного клапана и моментов открытия впускного клапана осуществляется таким образом, что во время работы двигателя при низких нагрузках промежуток времени, в течение которого открытие впускного клапана и открытие выпускного клапана перекрываются, становится равным нулю.

Предпочтительно, во время работы двигателя при низких нагрузках обеспечивается ситуация, при которой моменты времени открытия впускного клапана по существу соответствуют моментам достижения верхней мертвой точки при впуске.

Предпочтительно, обеспечивается ситуация, при которой фактическая степень сжатия во время работы двигателя при низких нагрузках является по существу такой же, как фактическая степень сжатия во время работы двигателя при средних и высоких нагрузках.

Предпочтительно, во время работы двигателя при малом числе оборотов, независимо от нагрузки двигателя, фактическая степень сжатия находится в диапазоне от 9 до 11.

Предпочтительно, чем больше число оборотов двигателя, тем больше фактическая степень сжатия.

Предпочтительно, регулирование количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания, осуществляется посредством изменения моментов закрытия впускного клапана.

Предпочтительно, при снижении нагрузки двигателя моменты закрытия впускного клапана сдвигаются в направлении от нижней мертвой точки при впуске до тех пор, пока не будут достигнуты предельные значения моментов закрытия, обеспечивающие возможность регулирования количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания.

Предпочтительно, в диапазоне нагрузок, превышающих нагрузку двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигают предельных значений моментов закрытия, регулирование количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания, осуществляется без учета дроссельного клапана, расположенного во впускном канале двигателя, посредством изменения моментов закрытия впускного клапана.

Предпочтительно, в диапазоне нагрузок, превышающих нагрузку двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигают предельных значений моментов закрытия, дроссельный клапан удерживается в полностью открытом состоянии.

Предпочтительно, в диапазоне нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигают предельных значений моментов закрытия, дроссельный клапан, расположенный во впускном канале двигателя, используется для регулирования количества всасываемого воздуха, подаваемого в камеру сгорания.

Предпочтительно, в диапазоне нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигают предельных значений моментов закрытия, обеспечивается ситуация, при которой чем меньше нагрузка, тем больше будет отношение количества воздуха к количеству топлива.

Предпочтительно, в диапазоне нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда моменты закрытия впускного клапана достигают предельных значений моментов закрытия, моменты закрытия впускного клапана поддерживаются равными предельным значениям моментов закрытия.

Предпочтительно, указанная механическая степень сжатия увеличивается, когда нагрузка двигателя снижается, до предельного значения механической степени сжатия.

Предпочтительно, в диапазоне нагрузок, которые меньше нагрузки двигателя, когда механическая степень сжатия достигает предельного значения, она поддерживается равной предельному значению.

Настоящее изобретение можно более четко понять из описания, приведенного ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 - общий вид двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием;

фиг.2 - вид в перспективе механизма регулирования степени сжатия в разобранном состоянии;

фиг.3А и 3В - боковые сечения проиллюстрированного двигателя внутреннего сгорания;

фиг.4 - вид механизма регулирования времени открытия и закрытия клапанов;

фиг.5А и 5В - виды, показывающие величины подъема впускного клапана и выпускного клапана;

фиг.6А, 6В и 6С - изображения для разъяснения механической степени сжатия, фактической степени сжатия и степени расширения;

фиг.7 - изображение, показывающее зависимость между теоретическим тепловым коэффициентом полезного действия и степенью расширения;

фиг.8А и 8В - изображения для разъяснения обычного цикла и цикла со сверхвысокой степенью расширения;

фиг.9 - изображение, показывающее изменение механической степени сжатия и т.д. в соответствии с нагрузкой двигателя;

фиг.10А, 10В и 10С - изображения, показывающие изменения подъема впускного клапана и выпускного клапана;

фиг.11 - изображение, показывающее область, в которой могут быть заданы моменты закрытия выпускного клапана в соответствии с механической степенью сжатия;

фиг.12А и 12В - изображения, показывающие изменения подъема впускного клапана и выпускного клапана;

фиг.13 - блок-схема оперативного регулирования;

фиг.14А, 14В и 14С - изображения, показывающие заданную фактическую степень сжатия; и

фиг.15А и 15В - изображения, показывающие многомерную регулировочную характеристику времени закрытия выпускного клапана и т.д.

Фиг.1 показывает боковое сечение двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

На фиг.1 ссылочной позицией 1 обозначен картер двигателя, 2 - блок цилиндров, 3 - головка цилиндра (блока цилиндров), 4 - поршень, 5 - камера сгорания, 6 - свеча зажигания, расположенная в верхней центральной части камеры 5 сгорания, 7 - впускной клапан, 8 - впускной канал, 9 - выпускной клапан и 10 - выпускной канал. Впускной канал 8 соединен посредством впускной трубки 11 с расширительным бачком 12, при этом каждая впускная трубка 11 снабжена топливным инжектором (форсункой) 13, предназначенным для впрыскивания топлива в соответствующий впускной канал 8. Следует отметить, что каждый топливный инжектор 13 может быть расположен у каждой камеры 5 сгорания вместо присоединения его к каждой впускной трубке 11.

Расширительный бачок 12 соединен через посредство впускного канала 14 с выпускным отверстием компрессора 15а турбонагнетателя 15, приводимого в действие выхлопными газами, в то время как впускное отверстие компрессора 15а соединено посредством детектора 16 количества всасываемого воздуха, в котором используется, например, нагреваемый провод, с воздухоочистителем (воздушным фильтром) 17. Дроссельный клапан 19, приводимый в действие приводным устройством 18, расположен внутри впускного канала 14.

С другой стороны, выпускной канал 10 соединен посредством выхлопного патрубка 20 с входом приводимой в действие выхлопными газами турбины 15b турбонагнетателя 15, приводимого в действие выхлопными газами, в то время как выход турбины 15b, приводимой в действие выхлопными газами, соединен посредством выхлопной трубы 21 с устройством 22 для каталитической нейтрализации выхлопных газов, в котором размещен каталитический нейтрализатор для очистки выхлопа. Выхлопная труба 21 имеет размещенный в ней датчик 23 отношения количества воздуха к количеству топлива.

Кроме того, в варианте осуществления, показанном на фиг.1, соединительная часть картера 1 двигателя и блока 2 цилиндров предусмотрена с механизмом А регулирования степени сжатия, выполненным с возможностью изменения относительных положений картера 1 двигателя и блока 2 цилиндров в аксиальном направлении цилиндров с тем, чтобы изменить объем камеры 5 сгорания, когда поршень 4 расположен в верхней мертвой точке при сжатии. Кроме того, соединительная часть предусмотрена с механизмом В регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, выполненным с возможностью регулирования моментов закрытия впускного клапана 7 для изменения моментов начала фактического сжатия и выполненным с возможностью регулирования отдельно моментов открытия впускного клапана 7. Кроме того, она предусмотрена с механизмом С регулирования времени открытия и закрытия выпускного клапана, выполненным с возможностью регулирования по отдельности моментов открытия и моментов закрытия выпускного клапана 9.

Электронный блок 30 управления состоит из цифрового компьютера, предусмотренного с компонентами, соединенными друг с другом посредством двунаправленной шины 31, такими как ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) 32, ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) 33, центральный процессор (микропроцессор) 34, порт 35 ввода и порт 36 вывода. Выходной сигнал от детектора 16 количества всасываемого воздуха и выходной сигнал датчика 23 отношения количества воздуха к количеству топлива вводятся через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 37 в порт 35 ввода. Кроме того, педаль 40 акселератора соединена с датчиком 41 нагрузки, генерирующим выходное напряжение, пропорциональное степени опускания («вдавливания») педали 40 акселератора. Выходное напряжение от датчика 41 нагрузки вводится через соответствующий аналого-цифровой преобразователь 37 в порт 35 ввода. Кроме того, порт 35 ввода соединен с датчиком 42 угла поворота кривошипа, генерирующим выходной импульс каждый раз, когда коленчатый вал поворачивается, например, на 30°. С другой стороны, порт 36 вывода соединен посредством схемы 38 управления приводом со свечой 6 зажигания, топливным инжектором 13, устройством 18 для приведения в действие дроссельного клапана, механизмом А регулирования степени сжатия и механизмом В регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана.

Фиг.2 представляет собой вид в перспективе механизма А регулирования степени сжатия, показанного на фиг.1, в разобранном состоянии, в то время как виды на фиг.3А и 3В представляют собой боковые сечения проиллюстрированного двигателя внутреннего сгорания. Как показано на фиг.2, в нижней части двух боковых стенок блока 2 цилиндров образовано множество выступающих частей 50, расположенных на определенном расстоянии друг от друга. Каждая выступающая часть 50 выполнена с отверстием 51 круглого сечения, предназначенным для вставки кулачка. С другой стороны, верхняя поверхность картера 1 двигателя выполнена с множеством выступающих частей 52, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и вставляемых между соответствующими выступающими частями 50. Данные выступающие части 52 также выполнены с отверстиями 53 круглого сечения, предназначенными для вставки кулачков.

Как показано на фиг.2, предусмотрены два кулачковых вала 54, 55. Каждый из кулачковых валов 54, 55 имеет дисковые кулачки 56, закрепленные на нем и выполненные с возможностью вставки их с возможностью поворота в отверстия 51 для вставки кулачков в каждом втором положении. Данные дисковые кулачки 56 коаксиальны с осями вращения кулачковых валов 54, 55. С другой стороны, между дисковыми кулачками 56, как показано штриховкой на фиг.3А и 3В, простираются эксцентриковые валы 57, расположенные со смещением по отношению к осям вращения кулачковых валов 54, 55. Каждый эксцентриковый вал 57 имеет другие дисковые кулачки 58, прикрепленные к нему с возможностью вращения со смещением относительно центра. Как показано на фиг.2, данные дисковые кулачки 58 расположены между дисковыми кулачками 56. Данные дисковые кулачки 58 вставлены с возможностью вращения в соответствующие отверстия 53 для вставки кулачков.

Когда дисковые кулачки 56, прикрепленные к кулачковым валам 54, 55, вращаются в противоположных направлениях в сторону друг от друга, как показано сплошными стрелками на фиг.3А, из положения, показанного на фиг.3А, эксцентриковые валы 57 перемещаются к нижней мертвой точке, так что дисковые кулачки 58 будут вращаться в противоположных направлениях по отношению к дисковым кулачкам 56 в отверстиях 53 для вставки кулачков, как показано пунктирными стрелками на фиг.3А. Как показано на фиг.3В, когда эксцентриковые валы 57 смещаются по направлению к нижней мертвой точке, центры дисковых кулачков 58 перемещаются в положения под эксцентриковыми валами 57.

Как будет понятно из сравнения фиг.3А и 3В, относительные положения картера 1 двигателя и блока 2 цилиндров определяются расстоянием между центрами дисковых кулачков 56 и центрами дисковых кулачков 58. Чем больше расстояние между центрами дисковых кулачков 56 и центрами дисковых кулачков 58, тем дальше будет находиться блок 2 цилиндров от картера 1 двигателя. Если блок 2 цилиндров переместится дальше от картера 1 двигателя, объем камеры 5 сгорания увеличивается, когда поршень 4 располагается в верхней мертвой точке при сжатии. Следовательно, посредством обеспечения поворота кулачковых валов 54, 55 можно изменить объем камеры 5 сгорания, когда поршень 4 расположен в верхней мертвой точке при сжатии.

Как показано на фиг.2, для обеспечения вращения кулачковых валов 54, 55 в противоположных направлениях вал приводного двигателя 59 снабжен двумя червяками 61, 62 с противоположными направлениями резьбы. Червячные колеса 63, 64, введенные в зацепление с данными червяками 61, 62, прикреплены к концам кулачковых валов 54, 55. В данном варианте осуществления приводной двигатель 59 может быть приведен в действие для изменения объема камеры 5 сгорания, когда поршень 4 расположен в верхней мертвой точке при сжатии, в широком диапазоне. Следует отметить, что механизм А регулирования степени сжатия, показанный на фиг.1-3, показывает один пример. Может быть использован любой тип механизма регулирования степени сжатия.

Далее, фиг.4 показывает механизм В регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, присоединенный к кулачковому валу 70 для приведения в действие впускного клапана 7, показанного на фиг.1. Как показано на фиг.4, механизм В регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана состоит из устройства В1 для изменения фазового угла кулачка, прикрепленного к одному концу кулачкового вала 70 и изменяющего фазовый угол кулачка кулачкового вала 70, и устройства В2 для изменения угла срабатывания кулачка, расположенного между кулачковым валом 70 и толкателем 24 клапана, предназначенным для впускного клапана 7, и изменяющего угол срабатывания (рабочий угол) кулачка кулачкового вала 70 на разные углы срабатывания для «передачи» впускному клапану 7. Следует отметить, что фиг.4 представляет собой боковое сечение и вид в плане устройства В2 для изменения рабочего угла кулачка.

Сначала, при разъяснении устройства В1 для изменения фазового угла кулачка, предусмотренного в механизме В регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, следует отметить, что данное устройство В1 для изменения фазового угла кулачка предусмотрено с зубчатым шкивом 71, вращение которого обеспечивается посредством коленчатого вала двигателя посредством зубчатого ремня в направлении стрелки, с цилиндрическим кожухом 72, вращающимся вместе с зубчатым шкивом 71, с валом 73, выполненным с возможностью вращения вместе с кулачковым валом 70 и вращения относительно цилиндрического кожуха 72, с множеством перегородок 74, проходящих от внутренней окружной периферии цилиндрического кожуха 72 до наружной окружной периферии вала 73, и с лопатками 75, проходящими между перегородками 74 от наружной окружной периферии вала 73 до внутренней окружной периферии цилиндрического кожуха 72, при этом две стороны лопаток 75 образованы с гидравлическими камерами 76, используемыми при опережении, и гидравлическими камерами 77, используемыми при запаздывании.

Регулирование подачи рабочей жидкости на масляной основе в гидравлические камеры 76, 77 осуществляется посредством клапана 78 регулирования подачи рабочей жидкости на масляной основе. Данный клапан 78 регулирования подачи рабочей жидкости на масляной основе предусмотрен с каналами 79, 80 для гидравлической жидкости, соединенными с гидравлическими камерами 76, 77, каналом 82 для подачи рабочей жидкости на масляной основе, нагнетаемой из гидравлического насоса 81, двумя выпускными каналами 83, 84 и золотниковым клапаном 85, предназначенным для управления соединением и отсоединением каналов 79, 80, 82, 83, 84.

Для обеспечения опережения по фазе кулачка кулачкового вала 70 обеспечивают перемещение золотникового клапана 85 вниз на фиг.4, рабочая жидкость на масляной основе, подаваемая из канала 82 для подачи, подается по каналу 79 для гидравлической жидкости в гидравлические камеры 76, используемые при опережении, и рабочая жидкость на масляной основе, находящаяся в гидравлических камерах 77, используемых при запаздывании, выпускается из выпускного канала 84. В этот момент обеспечивается вращение вала 73 относительно цилиндрического кожуха 72 в направлении стрелки X.

В отличие от этого, для обеспечения запаздывания по фазе кулачка кулачкового вала 70 обеспечивают перемещение золотникового клапана 85 вверх на фиг.4, рабочая жидкость на масляной основе, подаваемая из канала 82 для подачи, подается по каналу 80 для гидравлической жидкости в гидравлические камеры 77, используемые при запаздывании, и рабочая жидкость на масляной основе, находящаяся в гидравлических камерах 76, используемых при опережении, выпускается из выпускного канала 83. В этот момент обеспечивается вращение вала 73 относительно цилиндрического кожуха 72 в направлении, противоположном направлению стрелки X.

Если при обеспечении вращения вала 73 относительно цилиндрического кожуха 72 золотниковый клапан 85 возвращается в нейтральное положение, показанное на фиг.4, операция обеспечения относительного вращения вала 73 заканчивается, и вал 73 удерживается в том относительном угловом положении, которое он занимает в данный момент времени. Следовательно, существует возможность использования устройства В1 для изменения фазового угла (фазы) кулачка с тем, чтобы обеспечить опережение или запаздывание по фазе кулачка кулачкового вала 70 на точно заданную величину. То есть устройство В1 для изменения фазового угла кулачка может обеспечить беспрепятственное опережение или запаздывание моментов открытия впускного клапана 7.

Далее, при разъяснении устройства В2 для изменения угла срабатывания кулачка, предусмотренного в механизме В регулирования времени открытия и закрытия впускного клапана, следует отметить, что данное устройство В2 для изменения угла срабатывания (рабочего угла) кулачка предусмотрено с управляющим стержнем 90, расположенным параллельно кулачковому валу 70 и приводимым в движение в аксиальном направлении посредством приводного устройства 91, с промежуточным кулачком 94, взаимодействующим с кулачком 92 кулачкового вала 70 и установленным по скользящей посадке посредством шлицев 93, образованных на управляющем стержне 90 и проходящих в аксиальном направлении, и с поворотным кулачком 96, взаимодействующим с толкателем 24 клапана для приведения в действие впускного клапана 7 и установленным по скользящей посадке посредством шлицев 95, проходящих по спирали и образованных на управляющем стержне 90. Поворотный кулачок 96 образован с кулачком 97.

Когда кулачковый вал 70 вращается, кулачок 92 заставляет промежуточный кулачок 94 поворачиваться все время точно на постоянный угол. В этот момент обеспечивается поворот поворотного кулачка 96 также точно на постоянный угол. С другой стороны, промежуточный кулачок 94 и поворотный кулачок 96 удерживаются без возможности перемещения в аксиальном направлении управляющего стержня 90, следовательно, когда обеспечивается перемещение управляющего стержня 90 в аксиальном направлении посредством приводного устройства 91, обеспечивается поворот поворотного кулачка 96 относительно промежуточного кулачка 94.

Когда кулачок 92 кулачкового вала 70 начинает взаимодействовать с промежуточным кулачком 94 вследствие относительного углового взаимного расположения промежуточного кулачка 94 и поворотного кулачка 96, то в том случае, если кулачок 97 поворотного кулачка 96 начинает взаимодействовать с толкателем 24 клапана, как показано ссылочной позицией а на фиг.5В, промежуток времени открытия и величина подъема впускного клапана 7 становятся максимальными. В противоположность этому, когда приводное устройство 91 используется для обеспечения поворота поворотного кулачка 96 относительно промежуточного кулачка 94 в направлении стрелки Y на фиг.4, кулачок 92 кулачкового вала 70 входит во взаимодействие с промежуточным кулачком 94, затем через некоторое время кулачок 97 поворотного кулачка 96 входит во взаимодействие с толкателем 24 клапана. В данном случае, как показано ссылочной позицией b на фиг.5В, промежуток времени открытия и величина подъема впускного клапана 7 становятся меньшими, чем в случае а.

Когда обеспечивается поворот поворотного кулачка 96 относительно промежуточного кулачка 94 в направлении стрелки Y на фиг.4, как показано ссылочной позицией с на фиг.5В, промежуток времени открытия и величина подъема впускного клапана 7 становятся еще меньшими. То есть посредством использования приводного устройства 91 для изменения относительного углового положения промежуточного кулачка 94 и поворотного кулачка 96 можно беспрепятственно изменять промежуток времени открытия впускного клапана 7. Тем не менее, в данном случае величина подъема впускного клапана 7 становится тем меньше, чем короче промежуток времени открытия впускного клапана 7.

Устройство В1 для изменения фазового угла кулачка может быть использовано для беспрепятственного изменения моментов открытия впускного клапана 7, и устройство В2 для изменения рабочего угла кулачка может быть использова