CN1502799A - 可变冲程发动机 - Google Patents

Abstract

一种可变冲程发动机，包括：连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连；辅助臂，该辅助臂的一端与连杆的另一端可转动地连接，且该辅助臂通过曲柄销与曲轴相连；以及控制杆，该控制杆的一端与辅助臂在离开连杆连接位置的位置处进行连接；该控制杆的另一端的支承位置可以在垂直于曲轴轴线的平面内移动。在该可变冲程发动机中，转换装置能够在以下状态之间转换：当发动机负载较高时提供较高膨胀比的状态，从而活塞在膨胀冲程中的行程大于在压缩冲程中的行程；以及当发动机负载较低时提供恒定压缩比的状态。因此，不管发动机的负载水平如何，都能够降低燃料消耗，同时当发动机负载较低时，能够使燃料消耗有较大降低。

Description

可变冲程发动机

技术领域

本发明涉及一种可变冲程发动机，该可变冲程发动机包括：连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连；辅助臂，该辅助臂的一端与连杆的另一端可转动地连接，且该辅助臂通过曲柄销与曲轴相连；以及控制杆，该控制杆的一端与辅助臂在离开连杆的连接位置的位置处连接，该控制杆的另一端的支承位置可以在垂直于曲轴轴线的平面内移动。

背景技术

这样的发动机例如已经通过日本专利申请No.9-228858、美国专利No.4517931等而公知，其中，活塞在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程，因此，在吸入的空气-燃料混合物的量相同的情况下实现更大的膨胀功，从而提高循环的热效率。

在上述普通已知发动机中，不管发动机负载如何，活塞在膨胀冲程中的冲程都大于在压缩冲程中的冲程，从而提高循环的热效率。不过，当发动机负载较低时，希望发动机能够在大大降低燃料消耗的情况下进行工作。

发明内容

鉴于上述情况提出本发明，本发明的目的是提供一种可变冲程发动机，其中，不管发动机的负载水平如何，都可以降低燃料消耗，同时当发动机处于低负载状态时使燃料消耗有较大降低。

为了实现上述目的，本发明提供了一种可变冲程发动机，它包括：连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连；辅助臂，该辅助臂的一端与连杆的另一端可转动地连接，且该辅助臂通过曲柄销与曲轴相连；以及控制杆，该控制杆的一端与辅助臂在离开连杆的连接位置的位置处连接；该控制杆的另一端的支承位置可以在垂直于所述曲轴轴线的平面内移动，其中，该发动机还包括转换装置，该转换装置能够在以下状态之间转换：当发动机负载较高时提供较高膨胀比的状态，从而活塞在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程；以及当发动机负载较低时提供恒定压缩比的状态。

通过本发明的该结构，当发动机负载较高时，提供较高的膨胀比，和当发动机负载较低时，提供恒定压缩比。因此，不管发动机的负载如何，都可以降低燃料消耗，同时当发动机处于低负载状态时能进一步降低燃料消耗。

附图说明

图1是本发明第一实施例的发动机的正视图。

图2是沿图1中的线2-2剖取的剖视图。

图3是沿图2中的线3-3剖取的剖视图。

图4是沿图3中的线4-4剖取的剖视图。

图5是图2的主要部分的放大图。

图6是沿图5中的线6-6剖取的放大剖视图。

图7是沿图5中的线7-7剖取的放大剖视图。

图8是沿图5中的线8-8剖取的剖视图。

图9是当发动机处于低负载状态时沿图1中的线9-9剖取的局部剖的平面图。

图10是类似于图9的视图，但是所示的发动机处于高负载状态。

图11是表示发动机的负载和燃料消耗的减小量之间的关系的曲线图。

图12是本发明第二实施例的发动机的正视图。

图13是沿图12中的线13-13剖取的剖视图。

图14是沿图13中的线14-14剖取的剖视图。

图15是沿图13中的线15-15剖取的剖视图。

图16是图13的主要部分的放大图。

图17是沿图16中的线17-17剖取的放大剖视图。

图18是当发动机处于高负载状态时沿图16中的线18-18剖取的放大剖视图。

图19是当发动机处于高负载状态时沿图16中的线19-19剖取的放大剖视图。

图20是类似于图18的视图，但是所示的发动机处于低负载状态。

图21是类似于图19的视图，但是所示的发动机处于低负载状态。

图22是当发动机处于低负载状态时沿图12中的线22-22剖取的局部剖的平面图。

图23是类似于图22的视图，但是所示的发动机处于高负载状态。

具体实施方式

首先参考图1至3，发动机是例如用于工作机等中的气冷单缸发动机，其具有发动机体21，该发动机体包括：曲柄箱22；气缸体23，该气缸体23稍微向上倾斜，并从曲柄箱22的一侧凸出；以及气缸盖24，该气缸盖24与气缸体23的头部连接。大量的气冷肋片23a和24a布置在气缸体23和气缸盖24的外表面上。曲柄箱22通过其底表面上的安装表面22a而安装在任意工作机的汽缸盖上。

曲柄箱22包括：箱体25，该箱体25通过铸造与气缸体23形成一体；以及侧盖26，该侧盖26与该箱体25的开口端连接。曲轴27的一端27a从侧盖26上凸出。滚珠轴承28和滑油密封件30布置在该曲轴27的一端27a和该侧盖26之间。曲轴27的另一端27b从箱体25上凸出。滚珠轴承29和滑油密封件31布置在该曲轴27的另一端27b和该箱体25之间。

飞轮32固定在曲轴27的另一端27b上并位于该箱体25的外侧。用于向发动机体21的各部分提供冷却空气的冷却风扇33固定在该飞轮32上。反冲起动器34布置在冷却风扇33的外侧。

气缸孔39形成于气缸体23中。活塞38可滑动地装于该气缸孔39内。燃烧室40形成于该气缸体23和气缸盖24之间，这样，活塞38的顶部面对着燃烧室40。

能够通向燃烧室40的吸气孔41和排气孔42形成于气缸盖24中。吸气阀43用于使吸气孔41和燃烧室40相互连接和断开，排气阀44用于使排气孔42和燃烧室40相互连接和断开，该吸气阀43和排气阀44以可打开和可关闭的方式布置在气缸盖24中。火花塞45通过螺纹安装在气缸盖24上，同时它的电极对着燃烧室40。

化油器35与气缸盖24的上部相连。化油器35的吸气通道41的下游端与吸气孔41连通。通向吸气通道46的上游端的吸气管47与化油器35相连，也与未示出的空气净化器相连。通向排气孔42的排气管48与气缸盖24的上部相连，也与排气消音器49相连。而且，油箱51布置在曲柄箱22的上面，同时支承在该曲柄箱22上。

驱动齿轮51和与该第一驱动齿轮51成一体的第二驱动齿轮52固定安装在曲轴27上，并处于靠近曲柄箱22的侧盖26的位置，该第二驱动齿轮52的外径等于第一驱动齿轮51的外径的1/2。与第一驱动齿轮51啮合的第一从动齿轮53固定在凸轮轴54上，该凸轮轴54可旋转地装在曲柄箱22中，且该凸轮轴54的轴线平行于曲轴27。由此，曲轴27的旋转功率通过彼此啮合的第一驱动齿轮51和第一从动齿轮53以1/2的减速比传递给凸轮轴54。

分别与吸气阀43和排气阀44相对应的吸气凸轮55和排气凸轮56布置在凸轮轴54上。可操作地装在气缸体23中的随动件与该吸气凸轮55滑动接触。另一方面，操作室58形成于气缸体23和气缸盖24中，这样，随动件57的上部凸出进入到该操作室58的底部中。布置在该操作室58中的推杆59的底端抵靠该随动件57。另一方面，摇臂60可摆动地装在气缸盖24中，同时它的一端抵靠吸气阀43的上端，该吸气阀43通过弹簧而沿关闭方向进行偏压。推杆59的上端抵靠摇臂60的另一端。因此，推杆59随着吸气凸轮55的旋转而轴向操作。吸气阀43通过由推杆59的操作引起的摇臂摆动而打开和关闭。

在排气凸轮56和排气阀44之间布置有与吸气凸轮55和吸气阀43之间的机构相同的机构，这样，排气阀44随着排气凸轮56的旋转而打开和关闭。

还参考图4，活塞38、曲轴27和偏心轴61通过连杆机构62而彼此连接，该偏心轴61装在发动机体21的曲柄箱22中，用于在经过气缸轴线C且垂直于曲轴27的轴线的平面内移动。

连杆机构62包括：连杆64，该连杆64的一端通过活塞销63与活塞38相连；辅助杆68，该辅助杆68通过曲柄销65与曲轴27相连，并与连杆64的另一端可转动地连接；以及控制杆69，该控制杆69的一端与辅助杆68在离开连杆64的连接位置的位置处可转动地连接。控制杆69的另一端可转动地支承在偏心轴61上，这样，支承位置可以在垂直于曲轴27的轴线的平面内移动。

还参考图5，辅助杆68在其中间部分具有第一半圆形支承部分70，该第一半圆形支承部分70与曲柄销65的一半外周滑动接触。在辅助杆68的相对端成一体地设置有一对分叉71和72，这样，连杆64的另一端以及控制杆69的一端夹在分叉71和72之间。曲柄帽73的第二半圆形支承部分74与曲柄销65的另外一半外周滑动接触。该曲柄帽73固定在辅助杆68上。

连杆64的另一端通过圆柱形连杆销75与辅助杆68的一端可转动地连接。压配合装入连杆64的另一端中的辅助杆销75在它的相对端可旋转地装入位于辅助杆68一端的分叉71中。

控制杆69的一端通过圆柱形连杆销76与辅助杆68的另一端可转动地连接。连杆销76可相对转动地穿过插入位于辅助杆68另一端的分叉72中的控制杆69的一端。连杆销76在相对端间隙配合装入位于另一端的分叉72中。而且，一对夹子77、77安装在位于另一端的分叉72上，并抵靠辅助杆销76的相对端，以便防止辅助杆销76与该分叉72脱开。

另外，曲柄帽73通过布置在曲轴27的相对侧上的一对螺栓78而固定在分叉71和72上。连杆销75和辅助杆销76布置在螺栓78的轴线的延伸部分上。

柱形偏心轴61成一体布置在旋转轴81上并处于偏心位置，该旋转轴81可转动地安装在发动机体21的曲柄箱22中，并具有平行于曲轴27的轴线。旋转轴81的一端通过布置在它和侧盖26之间的滚珠轴承而可转动地安装在曲柄箱22的侧盖26上，且另一端通过布置在它和箱体25之间的滚珠轴承而安装在曲柄箱22的箱体25上。

直径与第一驱动齿轮51相同且与该第一驱动齿轮51啮合的第二从动齿轮85可相对旋转地装在旋转轴81上。与第二驱动齿轮52啮合且外径为该第二驱动齿轮52的外径两倍的第三从动齿轮86通过单向离合器87安装在旋转轴81上。该单向离合器87允许旋转功率从第三从动齿轮86传递给旋转轴81，但是使旋转功率不能从旋转轴81传递给第三从动齿轮86。

通过转换装置88，以下状态可以从一种状态转换成另一种状态：动力通过第二驱动齿轮52、第三从动齿轮86和单向离合器87从曲轴27传递给旋转轴81的状态，即旋转功率以1/2的减速比从曲轴27传递给旋转轴81的状态；以及动力通过第一驱动齿轮51和第二从动齿轮85从曲轴27传递给旋转轴81的状态，即旋转功率以恒速从曲轴27传递给旋转轴81的状态。转换装置88用于根据发动机负载转换以下状态：旋转功率以1/2的减速比从曲轴27传递给旋转轴81的状态，以便当发动机负载较高时提供较高膨胀比，其中活塞38在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程；以及旋转功率以恒速从曲轴27传递给旋转轴81的状态，以便当发动机负载较低时提供恒定压缩比。

还参考图6，转换装置88包括：棘爪滑动器89，该棘爪滑动器89以可轴向滑动但不能绕轴线相对旋转的方式安装在旋转轴81上，这样，它可选择地与第二和第三从动齿轮85和86中的一个啮合；移动器90，该移动器以可轴向滑动但不能绕轴线相对旋转的方式安装在旋转轴81上；传动轴91，该传动轴91可轴向滑动地安装在旋转轴81中，从而使移动器90的轴向运动传递给棘爪滑动器89；转动轴92，该转动轴92装入曲柄箱22的箱体25中，用于绕垂直于旋转轴81的轴线转动；转换叉93，该转换叉93固定在转动轴92上，以便包围移动器90；以及膜式促动器94，该膜式促动器94与转动轴92相连。

参考图7和8，棘爪滑动器89在第二和第三齿轮85和86之间与旋转轴81花键连接。第一啮合凸起95成一体地布置在对着第二从动齿轮85的棘爪滑动器89的表面上。第二啮合凸起96成一体地布置在对着第三从动齿轮86的棘爪滑动器89的表面上。

另一方面，第二从动齿轮85与第一锁定部分98成一体，随着第二从动齿轮85通过由曲轴27传递的旋转功率而沿箭头97所示的旋转方向旋转，该第一锁定部分98用于与滑向第二从动齿轮85的棘爪滑动器89的第一啮合凸起95啮合。第三从动齿轮86与第二锁定部分99成一体，随着第三从动齿轮86通过由曲轴27传递的旋转功率而沿箭头97所示的旋转方向旋转，该第二锁定部分99用于与滑向第三从动齿轮86的棘爪滑动器89的第二啮合凸起96啮合。

即，当棘爪滑动器89滑向第二从动齿轮85时，来自曲轴27的旋转功率以恒速通过第一驱动齿轮51、第二从动齿轮85和棘爪滑动器89而传递给旋转轴81。在该过程中，第三从动齿轮86在单向离合器87的作用下而空转。当棘爪滑动器89滑向第三从动齿轮86时，来自曲轴27的旋转功率以1/2的减速比减速，并通过第二驱动齿轮52、第三从动齿轮86和棘爪滑动器89传递给旋转轴81。在该过程中，第二从动齿轮85空转。

移动器90在使第二从动齿轮85夹在该移动器90和棘爪滑动器89之间的位置处与旋转轴81花键连接。环形槽100环绕移动器90的外周布置。

在旋转轴81中设有滑动孔101，其从旋转轴81的一端同轴延伸至与移动器90相对应的点。传动轴91可滑动地安装在该滑动孔101中。传动轴91和移动器90通过连接销102而彼此连接，该连接销102的轴线沿旋转轴81的一条径向线延伸，这样，传动轴91随着移动器90的轴向滑动而在滑动孔101中轴向滑动。而且，在旋转轴81中设有细长孔103，用于使连接销102能够随移动器90和传动轴91的轴向滑动而运动，这样，连接销102穿过该细长孔103插入。而且，传动轴91和棘爪滑动器89通过连接销104而彼此连接，该连接销104的轴线沿旋转轴81的一条径向线延伸，这样，棘爪滑动器89随着传动轴91的轴向移动而轴向滑动。而且，在旋转轴81中设有细长孔105，用于使连接销104能够随传动轴91和棘爪滑动器89的轴向滑动而运动，这样，连接销104穿过该细长孔105插入。

具有底部的柱形轴支承部分108和柱形轴支承部分109成一体地布置在曲柄箱22的箱体25上，因此，它们在与旋转轴81的轴线垂直的同一轴线上以一定距离彼此相对。一端布置在轴支承部分108侧的转动轴92可转动地安装在轴支承部分108和109上，该转动轴92的另一端从轴支承部分109上向外凸出。

转换叉93在轴支承部分108和109之间通过销110而固定在转动轴92上，并插入移动器90中的环形槽100内。因此，通过使转换叉93与转动轴92一起转动，移动器90沿旋转轴81的轴向滑动，从而转换棘爪滑动器89与第二或第三从动齿轮85或86的选择啮合。

下面参考图9，促动器94包括：壳体112，该壳体112安装在支承板111上，该支承板111固定在曲柄箱22的箱体25的上部；膜115，该膜115支承于该壳体112中，以便将壳体112的内部分隔成负压室113和大气压室114；弹簧116，该弹簧在压缩状态下安装于该壳体112和膜115之间，以便产生沿增加负压室113容积的方向的弹簧力；以及促动杆117，该促动杆117与膜115的中心部分相连。

壳体112包括：碗形的第一半壳体118，该第一半壳体118安装在支承板111上；以及碗形的第二半壳体119，该第二半壳体119通过卷曲而与第一半壳体118连接。膜115的外周边缘夹在两个半壳体118和119的开口端之间。负压室113确定于该膜115和第二半壳体119之间，且其中装有弹簧116。

大气压室114确定于膜115和第一半壳体118之间。促动杆117通过在该第一半壳体118中部的通孔120而伸入大气压室114中，且其一端与膜115的中部相连。大气压室114通过在通孔120的内周和促动杆117的外周之间的间隙而与外部连通。

通向负压室113的导管121与壳体112的第二半壳体119相连，也与化油器35中的吸气通道46的下游端相连。即，吸气通道46中的吸气负压被引入促动器94中的负压室113内。

促动器94的促动杆117的另一端与装在支承板111上的驱动臂122相连，用于绕平行于转动轴92的轴线转动。从动臂123固定在从曲柄箱22上凸出的转动轴92的另一端上。驱动臂122和从动臂123通过连杆124彼此相连。弹簧125安装在从动臂123和支承板111之间，用于将从动臂123偏压成沿图9中的顺时针方向转动。

当发动机处于低负载工作状态时，这时负压室113中的负压较高，膜115弯曲，以便逆着复位弹簧116和弹簧125的弹簧力而减小负压室113的容积，从而使促动杆117缩回，如图9所示。这时，转动轴92和转换叉93的转动位置是使棘爪滑动器89的第一啮合凸起95与第二从动齿轮85的第一锁定部分抵靠啮合的位置。

另一方面，当发动机进入高负载工作状态时，这时负压室113中的负压较低，膜115弯曲，以便通过复位弹簧116和弹簧125的弹簧力而增加负压室113的容积，从而使促动杆108伸展，如图10所示。因此，转动轴92和转换叉93转动到使棘爪滑动器89的第二啮合凸起96与第三从动齿轮86的第二锁定部分99抵靠啮合的位置。

通过由促动器94以上述方式转动转换叉93，在发动机的低负载工作过程中，来自曲轴27的旋转功率以恒速传递给旋转轴81，而在发动机的高负载工作过程中，来自曲轴27的旋转功率以1/2的减速比减小并传递给旋转轴81。

下面将介绍第一实施例的工作。在发动机的高负载工作过程中，偏心轴61绕旋转轴81的轴线旋转的转速等于曲轴27的转速的1/2。因此，当发动机负载较高时，连杆机构62中的控制杆69的另一端的位置可以在膨胀冲程和压缩冲程中绕旋转轴81的轴线移动180度，从而提供较高膨胀比，这时，活塞38在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程。

另一方面，在发动机的低负载工作过程中，偏心轴61绕旋转轴81的轴线旋转的转速等于曲轴27的转速。因此，当发动机负载较低时，活塞38的冲程可以恒定，且压缩比可以恒定。

当在高负载比情况下工作时，即不管发动机负载如何都使活塞在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程时，燃料消耗的减小量可以相对增加，如图11中的虚线所示。不过，根据本发明，如果发动机负载较低时压缩比恒定，在发动机负载较低时的燃料消耗可以进一步降低，如图11中实线所示。因此，当发动机负载较低时可以进一步降低燃料消耗，而当发动机负载较高时也减小燃料消耗。

图12至23表示了本发明的第二实施例。在参考图12至23对本发明的第二实施例进行说明时，与图1至11中所示的第一实施例的部分或部件相对应的部分或部件以相同的参考标号或符号表示，并省略对它们的详细说明。

参考图12至16，发动机体21’的曲柄箱22’包括：箱体25’，该箱体25’通过铸造与气缸体23形成一体；以及侧盖26，该侧盖26与箱体25’的开口端连接。第三驱动齿轮131固定安装在曲轴27上，并在靠近曲柄箱22’的侧盖26的位置处，且该第三驱动齿轮131与固定在凸轮轴54上的第一从动齿轮53啮合。因此，来自曲轴27的旋转功率通过彼此啮合的第三驱动齿轮131和第一从动齿轮53以1/2的减速比传递给凸轮轴54。

活塞38和曲轴27通过连杆机构62彼此连接。该连杆机构62包括：连杆64，该连杆64的一端通过活塞销63与活塞38相连；辅助杆68，该辅助杆68通过曲柄销65与曲轴27相连，并与连杆64的另一端可转动地连接；以及控制杆69，该控制杆69的一端与辅助杆68在离开连杆64的连接位置的位置处可转动地连接。控制杆69的另一端可转动地支承在支承位置处，该支承位置可在垂直于曲轴27的轴线的平面内移动。

偏心轴61’成一体地布置在旋转轴81上并处于偏心位置，该旋转轴81通过布置在它和曲柄箱22’之间的滚珠轴承83和84而可转动地安装在发动机体21’的曲柄箱22’中，并有平行于曲轴27的轴线。该偏心轴61’可相对旋转地穿过控制杆69的另一端。

外径为第三驱动齿轮131的两倍且用于与该第三驱动齿轮131啮合的第四从动齿轮132以不可相对旋转的方式安装在旋转轴81’上。因此，在发动机的工作过程中，来自曲轴27的旋转功率总是以1/2的减速比传递给旋转轴81’。

连杆机构62中的控制杆69的另一端的支承中心可通过转换装置133而在下面两个状态之间转换：即，它在垂直于旋转轴81’的轴线的平面内偏离旋转轴81’的轴线(即旋转中心)时的状态；以及它与旋转轴81’的轴线(即旋转中心)对齐时的状态。转换装置133用于根据发动机负载而对以下状态进行转换：使控制杆69的另一端的支承中心偏离旋转轴81’的旋转中心时的状态，以便当发动机负载较高时提供较高膨胀比，这时活塞38在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程；以及使控制杆69的另一端的支承中心与旋转轴81’的旋转中心对齐时的状态，以便当发动机负载较低时提供恒定压缩比。

还参考图17，转换装置133包括：偏心套筒134，该偏心套筒134的外周相对于偏心轴61’偏心，并包围该偏心轴61’；单向离合器139，该单向离合器139布置在该偏心套筒134和偏心轴61’之间；棘爪滑动器136，该棘爪滑动器136装在旋转轴81’上，用于沿轴向滑动，且不能绕轴线进行相对旋转，因此，它可以选择在旋转相位彼此不同的两个点处与偏心套筒134啮合；移动器137，该移动器以不可相对旋转的方式与棘爪滑动器136连接，并包围该偏心套筒134；转动轴92’，该转动轴92’安装在曲柄箱22’的箱体25’中，用于绕垂直于旋转轴81’的轴线转动；转换叉138，该转换叉138固定在转动轴92’上，并与移动器137连接；以及膜式促动器94，该膜式促动器与转动轴92’相连。单向离合器139布置在连杆机构62的控制杆69的另一端和偏心套筒134之间。

当控制杆69的另一端随着活塞38在气缸孔39中的滑动而绕偏心套筒134转动时，单向离合器139沿着与旋转轴81’的旋转方向140相反的方向从控制杆69向偏心套筒134传递转动力，但是并不沿着与旋转方向140相同的方向从控制杆69向偏心套筒134传递转动力，也不从旋转轴81’向偏心套筒134传递转动功率。

偏心套筒134有与其成一体的柱形部分134a，该柱形部分134a与偏心轴61，同轴延伸，并伸向棘爪滑动器136。单向离合器139布置在该柱形部分134a和偏心轴61’之间。

沿压缩控制杆69的方向的负载以及沿使控制杆69伸展的方向的负载可以根据发动机的工作循环而被选择地施加在控制杆69上。当偏心套筒134处于旋转轴81’上并处于偏心位置时，从控制杆69朝向一侧的旋转力以及朝向另一侧的旋转力也可选择地施加在控制杆69上。因为单向离合器139布置在偏心套筒134和偏心轴61’之间，偏心套筒134只能通过由控制杆69施加的力而由沿与旋转轴81’的旋转方向140相反的方向转动。

第三啮合凸起141成一体地形成于偏心套筒134的靠近棘爪滑动器136的柱形部分134a的端部处，以便在周向一点处径向向外凸出。

另一方面，棘爪滑动器136在偏心套筒134的柱形部分134a和第四从动齿轮132之间与旋转轴81’花键连接。能够可选择地与该第三啮合凸起141啮合的第三和第四锁定部分142和143成一体地布置在与柱形部分134a相对的棘爪滑动器136的表面上。

参考图18，第三锁定部分142布置在棘爪滑动器136的外周上，这样，随着滑向第四从动齿轮132的棘爪滑动器136通过由曲轴27传递的旋转功率而沿旋转方向140旋转，该第三锁定部分142与第三啮合凸起141啮合。

在第三锁定部分142以上述方式与第三啮合凸起141啮合的情况下，旋转轴81’的旋转中心C1、偏心轴61’的中心C2以及偏心套筒134的中心(即控制杆69的另一端的支承中心C3)处于图19所示的相对位置。当在旋转轴84’的旋转中心C1和偏心轴61’的中心C2之间的距离表示为B时，在旋转轴81’的旋转中心C1和控制杆69的另一端的支承中心C3之间的距离A设置成使A＝B×2。

参考图20，第四锁定部分143布置在棘爪滑动器136的内周，这样，随着滑向偏心套筒134的棘爪滑动器136通过由曲轴27传递的旋转功率而沿旋转方向140旋转，该第四锁定部分143与第三啮合凸起141啮合。

在第四锁定部分143以上述方式与第三啮合凸起141啮合的情况下，旋转轴81’的旋转中心C1、偏心轴61’的中心C2以及偏心套筒134的中心(即控制杆69的另一端的支承中心C3)处于图21所示的相对位置，且旋转轴81’的旋转中心C1和控制杆69的另一端的支承中心C3处于相同位置。即，第三和第四锁定部分142和143布置在棘爪滑动器136上旋转相位彼此相差180度的位置处。

具有底部的柱形轴支承部分144和柱形轴支承部分145成一体地布置在曲柄箱22’的箱体25’上，因此，它们在与旋转轴81’的轴线垂直的同一轴线上以一定距离彼此相对。一端布置在轴支承部分144侧的转动轴92’可转动地安装在轴支承部分144和145上，该转动轴92’的另一端从轴支承部分145上向外凸出。

转换叉138在轴支承部分144和145之间通过销146而固定在转动轴92’上。一对销148、148嵌入转换叉138中，这样，它们插入环绕移动器137的外周布置的环形槽147内。因此，通过使转换叉138与转动轴92’一起转动，移动器137沿旋转轴81’的轴向滑动，从而转换第三啮合凸起141与棘爪滑动器136的第三或第四锁定部分142或143的选择啮合。

还参考图22，促动器94的促动杆117与驱动臂122相连，该驱动臂122装在支承板111上，用于绕平行于转动轴92’的轴线转动。从动臂123固定在从曲柄箱22’上凸出的转动轴92’的另一端上。驱动臂122和从动臂123通过连杆124彼此相连。弹簧125安装在从动臂123和支承板111之间，用于将从动臂123偏压成沿图22中的顺时针方向转动。

当发动机处于低负载工作状态时，这时负压室中的负压较高，膜115弯曲，以便逆着复位弹簧116和弹簧125的弹簧力而减小负压室113的容积，从而使促动杆117缩回，如图22所示。这时，转动轴92’和转换叉138处于使棘爪滑动器136靠近偏心套筒134的转动位置，从而使第三啮合凸起141与第四锁定部分143啮合。

另一方面，当发动机进入高负载工作状态时，这时负压室113中的负压较低，膜115弯曲，以便通过复位弹簧116和弹簧125的弹簧力而增加负压室113的容积，从而使促动杆117伸展。因此，转动轴92’和转换叉138处于使棘爪滑动器136靠近第四从动齿轮132的转动位置，从而使第三啮合凸起141与第三锁定部分142啮合。

通过由促动器94以上述方式转动转换叉138，在发动机的低负载工作过程中，来自曲轴27的旋转功率在控制杆69的另一端的支承中心C3与旋转轴81’的轴线(即旋转中心C1)对齐的状态下以1/2的减速比传递给旋转轴81，而在发动机的高负载工作过程中，来自曲轴27的旋转功率在控制杆69的另一端的支承中心C3偏离旋转轴81’的轴线(即旋转中心C1)的状态下以1/2的减速比传递给旋转轴81’。

下面将介绍第二实施例的工作。在发动机的高负载工作过程中，在控制杆69的另一端的支承中心C3偏离旋转轴81’的轴线(即旋转中心C1)的状态下，偏心轴61’绕旋转轴81’的轴线旋转的转速等于曲轴27的转速的1/2。因此，当发动机负载较高时，连杆机构62中的控制杆69的另一端的位置可以在膨胀冲程和压缩冲程中绕旋转轴81’的轴线移动180度，从而提供较高膨胀比，这时，活塞38在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程。

另一方面，在发动机的低负载工作过程中，在控制杆69的另一端的支承中心C3与旋转轴81’的轴线(即旋转中心C1)对齐的状态下，偏心轴61’绕旋转轴81’的轴线旋转的转速等于曲轴27的转速。因此，当发动机负载较低时，该较高压缩比可以恒定。

这样，当发动机负载较低时，该发动机可以以恒定压缩比工作，而当发动机负载较高时，该发动机可以以较高膨胀比工作。因此，在发动机负载较低时可以进一步降低燃料消耗，同时当发动机负载较高时也减小燃料消耗。

在第二实施例中，第三和第四锁定部分142和143布置在棘爪滑动器136上的彼此旋转相位差为180度的位置处，但是在发动机的低负载工作状态下，在第三和第四锁定部分142和143之间的旋转相位差可以设置为小于180度的值，同时保证使控制杆69的另一端的支承中心C3与旋转轴81’的轴线(即旋转中心C1)对齐。

尽管已经介绍了本发明的实施例，但是应当知道，本发明并不由上述实施例限定，在不脱离由权利要求确定的本发明的主题的情况下，可以在设计上进行各种变化。

Claims (1)

1.一种可变冲程发动机，包括：连杆，该连杆的一端通过活塞销与活塞相连；辅助臂，该辅助臂的一端与连杆的另一端可转动地连接，且该辅助臂通过曲柄销与曲轴相连；以及控制杆，该控制杆的一端与辅助臂在离开连杆的连接位置的位置处进行连接；该控制杆的另一端的支承位置可以在垂直于曲轴轴线的平面内移动，

其中，该发动机还包括转换装置，该转换装置能够在以下状态之间转换：当发动机负载较高时提供较高膨胀比的状态，从而使活塞在膨胀冲程中的冲程大于在压缩冲程中的冲程；以及当发动机负载较低时提供恒定压缩比的状态。

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