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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine.
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Technischer Hintergrund
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Aus der Vergangenheit ist eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, wobei Betätigungsteile (Anschlagstifte), die an Verbindungsstäben geschaffen sind, durch Zuführung von Hydrauliköl aus einer Ölzuführvorrichtung durch eine Hauptgalerie, Kurbellagerzapfen und Kurbelzapfen hindurch zu den Betätigungsteilen betätigt werden (z. B. PLT 1). In solch einer Verbrennungskraftmaschine wird der das Öl zuführende Hydraulikölpfad, um eine Betätigung der Betätigungsteile zu veranlassen, als ein einziger Pfad gestaltet und die Last der Ölzuführvorrichtung wird durch Belieferung des Hydraulikölpfads mit Hydrauliköl lediglich dann reduziert, wenn die Betätigungsteile zur Betätigung veranlasst werden.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentliteratur
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- PLT 1. Japanische Patentveröffentlichung Nr. 5-272365A
- PLT 2. Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2014-084723A
- PLT 3. Japanische Patentveröffentlichung Nr. 2012-031786A
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Kurzfassung der Erfindung
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Technisches Problem
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In einer solchen Verbrennungskraftmaschine wird jedoch, während der Zeitdauer, wenn die Betätigungsteile nicht zur Betätigung veranlasst werden, Öl zu den Kurbellagerzapfen, an denen der Hydraulikölpfad ausgebildet ist, nicht zugeführt. Aus diesem Grund werden sich die Kurbellagerzapfen im Laufe des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine schließlich festfressen.
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Um einem Festfressen der Kurbellagerzapfen entgegenzuwirken, kann deshalb erwogen werden, Hydrauliköl niedrigen Öldrucks den Kurbellagerzapfen sogar zuzuführen, während die Betätigungsteile nicht zur Betätigung veranlasst werden. Der Öldruck des Hydrauliköls schwankt jedoch gemäß der Kraftmaschinendrehzahl oder der Temperatur des Hydrauliköls, so dass die Betätigungsteile aufgrund der Schwankung des Öldrucks irrtümlicherweise betätigt werden.
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Angesichts des vorstehenden Problems ist deshalb ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, die in der Position ist, einem Festfressen all der Kurbellagerzapfen entgegenzuwirken, ohne eine irrtümliche Betätigung der Betätigungsteile, denen das Hydrauliköl durch die Kurbellagerzapfen zugeführt wird, zu verursachen.
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Lösung des Problems
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Um das vorstehende Problem zu lösen, ist in einer ersten Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, die Betätigungsteile, die an einem Verbindungsstab geschaffen sind, und die bei einem vorbestimmten Druck oder mehr an Öldruck betätigt werden, einen Hydraulikölpfad, der den Betätigungsteilen Hydrauliköl aus einer Ölzuführvorrichtung durch die Kurbellagerzapfen unter mehreren Kurbellagerzapfen zuführt, und einen Schmierölpfad aufweist, der Schmieröl aus der Ölzuführvorrichtung den Kurbelzapfen durch die verbleibenden Kurbellagerzapfen unter mehreren der Kurbellagerzapfen zuführt, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine ferner ein hydraulisches Steuerventil aufweist, das in dem Hydraulikölpfad geschaffen ist und linear einen Öldruck steuert, der den Betätigungsteilen aufgrund einer Änderung seines Öffnungsgrads zugeführt wird, und eine Steuerungsvorrichtung, die den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils steuert, und dass die Steuervorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils so steuert, dass, wenn die Betätigungsteile betätigt werden, der vorbestimmte Druck oder mehr an Öldruck den Betätigungsteilen zugeführt wird, und den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils so steuert, dass, wenn die Betätigungsteile nicht betätigt werden, weniger als der vorbestimmte Druck des Öldrucks den Betätigungsteilen zugeführt wird.
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In einer zweiten Erfindung, wenn die Steuerungsvorrichtung die Betätigungsteile nicht betätigt, verkleinert die Steuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils, wenn eine Temperatur des Hydrauliköls im Vergleich damit, wenn die Temperatur des Hydrauliköls relativ hoch ist, relativ niedrig ist, und verkleinert den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils, wenn eine Kraftmaschinendrehzahl im Vergleich damit, wenn die Kraftmaschinendrehzahl relativ niedrig ist, relativ hoch ist.
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In einer dritten Erfindung weist in der ersten oder der zweiten Erfindung die Kraftmaschine ferner einen Hydrauliksensor auf, der in dem Hydraulikölpfad an der Seite der Betätigungsteile von dem hydraulischen Steuerventil aus geschaffen ist, und der einen Öldruck erfasst, der den Betätigungsteilen zugeführt wird, und wobei die Steuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils basierend auf einer Ausgabe des Hydrauliksensors steuert.
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In einer vierten Erfindung steht in einer beliebigen der ersten bis zur dritten Erfindung der Hydraulikölpfad mit dem Schmierölpfad an einer Stelle, an einer stromaufwärtigen Seite von dem Teil der Kurbellagerzapfen in einer Richtung der Ölströmung und an einer stromabwärtigen Seite des hydraulischen Steuerventils in der Richtung der Ölströmung in Verbindung, so dass ein Öldruck von weniger als dem vorbestimmten Druck aus dem Schmierölpfad zu dem Teil der Kurbellagerzapfen zugeführt wird, wenn der Schmierölpfad mit dem Schmieröl versorgt wird.
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In einer fünften Erfindung wird in einer beliebigen der ersten bis zur vierten Erfindung eine Hauptgalerie, die in einem Zylinderblock ausgebildet ist, mit zwei Durchgängen ausgebildet, wobei diese Durchgänge jeweils Teile des Hydraulikölpfads und des Schmierölpfads ausbilden, wobei das Hydrauliköl aus der Hauptgalerie dem Teil der Kurbellagerzapfen zugeführt wird, und das Schmieröl aus der Hauptgalerie den verbleibenden Kurbellagerzapfen zugeführt wird.
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In einer sechsten Erfindung ist in einer beliebigen der ersten bis zur fünften Erfindung einer der verbleibenden Kurbellagerzapfen ein Kurbellagerzapfen, der einem Steuerriemen am nächsten ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, die in der Position ist, einem Festfressen von allen Kurbellagerzapfen entgegenzuwirken, ohne irrtümlich eine Betätigung der Betätigungsteile zu verursachen, zu denen Hydrauliköl durch die Kurbellagerzapfen zugeführt wird.
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Kurze Beschreibung der Abbildungen
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1 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine Perspektivansicht, die schematisch einen Verbindungsstab variabler Länge gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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3 ist eine Querschnittsseitenansicht, die schematisch einen Verbindungsstab variabler Länge und einen Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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4 ist eine schematische, auseinandergebaute Perspektivansicht der nahen Umgebung eines Endstücks kleinen Durchmessers eines Verbindungsstabkörpers.
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5 ist eine schematische, auseinandergebaute Perspektivansicht der nahen Umgebung eines Endstücks kleinen Durchmessers eines Verbindungsstabkörpers.
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6A und 6B sind Querschnittsseitenansichten, die schematisch einen Verbindungsstab variabler Länge und einen Kolben gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
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7 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Verbindungsstabs, die einen Bereich vergrößert, wo ein Stromrichtungumschaltmechanismus geschaffen ist.
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8A und 8B sind Querschnittsansichten eines Verbindungsstabs entlang VIII-VIII und IX-IX der 7.
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9 ist eine schematische Ansicht, die die Betätigung eines Stromrichtungumschaltmechanismus erläutert, wenn Öldruck aus einer Ölzuführvorrichtung einem Umschaltstift zugeführt wird.
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10 ist eine schematische Ansicht, die die Betätigung eines Stromrichtungumschaltmechanismus erläutert, wenn Öldruck nicht aus einer Ölzuführvorrichtung einem Umschaltstift zugeführt wird.
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11 ist eine schematische Querschnittsdraufsicht einer Verbrennungskraftmaschine, die schematisch einen Hydraulikölpfad und einen Schmierölpfad gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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12 ist eine schematische Querschnittsdraufsicht einer Verbrennungskraftmaschine, die schematisch einen Hydraulikölpfad und einen Schmierölpfad gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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13 ist eine Querschnittsdraufsicht einer Kurbelwelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
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14 ist eine Querschnittsdraufsicht einer Kurbelwelle gemäß der vorliegenden Erfindung.
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15 ist ein Hydraulikkreislaufdiagramm in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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16A bis 16C sind Querschnittsansichten entlang A-A, B-B und C-C der 11.
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17 ist ein Zeitdiagramm eines angeforderten mechanischen Verdichtungsverhältnisses und eines Öldrucks, wenn ein Umschalten eines mechanischen Verdichtungsverhältnisses angefordert wird.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Nachstehend wird unter Bezugnahme auf die Abbildungen eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail erläutert. Man beachte, dass in der folgenden Erläuterung ähnlichen Bestandteilen dieselben Bezugszeichen zugewiesen werden.
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<Verbrennungskraftmaschine>
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1 ist eine schematische Querschnittsseitenansicht einer Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbrennungskraftmaschine 1 eine Verbrennungskraftmaschine mit einem variablen Verdichtungsverhältnis, die in der Position ist, ein mechanisches Verdichtungsverhältnis zu ändern. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist ein Kurbelwellengehäuse 2, einen Zylinderblock 3, einen Zylinderkopf 4, Kolben 5, Verbindungsstäbe variabler Länge 6, Verbrennungskammern 7, Zündkerzen 8, die an den zentralen Teilen der Oberflächen der Verbrennungskammern 7 angeordnet sind, Einlassventile 9, eine Einlassnockenwelle 10, Einlassanschlüsse 11, Auslassventile 12, eine Auslassnockenwelle 13 und Auslassanschlüsse 14. Der Zylinderblock 3 bildet Zylinder 15 aus. Die Kolben 5 bewegen sich hin und her innerhalb der Zylinder 15. Darüber hinaus weist die Verbrennungskraftmaschine 1 ferner ein variables Ventil mit einem variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus A, der in der Position ist, den Öffnungszeitpunkt und den Schließungszeitpunkt der Einlassventile 9 zu steuern, und ein variables Ventil mit einem variablen Ventilzeitsteuerungsmechanismus B, das in der Position ist, den Öffnungszeitpunkt und den Schließungszeitpunkt der Auslassventile 12 zu steuern.
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Der Verbindungsstab variabler Länge 6 ist an seinem Endstück mit einem kleinen Durchmesser durch einen Kolbenstift 21 mit dem Kolben 5 verbunden, und ist an seinem Endstück mit einem großen Durchmesser mit einem Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle verbunden. Der Verbindungsstab variabler Länge 6 kann, wie nachstehend erläutert, die Entfernung von der Achse des Kolbenstifts 21 bis zu der Achse des Kurbelzapfens 22, d. h. die wirksame Länge, verändern.
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Wenn die wirksame Länge des Verbindungsstabs variabler Länge 6 länger ist, ist die Länge von dem Kurbelzapfen 22 aus bis zu dem Kolbenstift 21 länger, und deshalb ist, wie in der Abbildung durch die durchgezogene Linie gezeigt, das Volumen der Verbrennungskammer 7 kleiner, wenn der Kolben 5 am oberen Totpunkt ist. Auf der anderen Seite ändert sich, sogar wenn sich die wirksame Länge des Verbindungsstabs variabler Länge 6 ändert, die Hublänge des Kolbens 5 nicht, der sich in dem Zylinder hin- und her bewegt. Deshalb ist zu diesem Zeitpunkt das mechanische Verdichtungsverhältnis an der Verbrennungskraftmaschine 1 größer.
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Wenn auf der anderen Seite die wirksame Länge des Verbindungsstabs variabler Länge 6 kürzer ist, ist die Länge von dem Kurbelzapfen 22 bis zu dem Kolbenstift 21 kürzer und deshalb ist, wie in der Abbildung durch die gestrichelte Linie gezeigt, das Volumen der Verbrennungskammer größer, wenn der Kolben 5 am oberen Totpunkt ist. Wie vorstehend erläutert, ist die Hublänge des Kolbens 5 jedoch konstant. Deshalb ist zu diesem Zeitpunkt das mechanische Verdichtungsverhältnis an der Verbrennungskraftmaschine 1 kleiner.
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<Aufbau eines Verbindungsstabs variabler Länge>
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2 ist eine Perspektivansicht, die schematisch den Verbindungsstab variabler Länge 6 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, während 3 eine Querschnittsseitenansicht ist, die schematisch den Verbindungsstab variabler Länge 6 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 und 3 gezeigt, weist der Verbindungsstab variabler Länge 6 einen Verbindungsstabkörper 31, ein Exzenterteil 32, das an dem Verbindungsstabkörper 31 befestigt ist, um schwenken zu können, einen ersten Kolbenmechanismus 33 und einen zweiten Kolbenmechanismus 34, die an dem Verbindungsstabkörper 31 geschaffen sind, und einen Stromrichtungumschaltmechanismus 35, der die Strömung von Hydrauliköl zu diesen Kolbenmechanismen 33 und 34 umschaltet.
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Zuerst wird der Verbindungsstabkörper 31 erläutert. Der Verbindungsstabkörper 31 weist an einem Ende eine Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 auf, die den Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle aufnimmt, und weist an dem anderen Ende eine Hülsenaufnahmeöffnung 42 auf, die eine Hülse des zuletzt besprochenen Exzenterteils 32 aufnimmt. Die Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 ist größer als die Hülsenaufnahmeöffnung 42, und deshalb wird das Ende des Verbindungsstabkörpers 31, der an einer Seite angeordnet ist, wo die Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 geschaffen ist (die Kurbelwellenseite), ein Endstück mit einem großen Durchmesser 31a genannt, während das Ende des Verbindungsstabkörpers 31, der an einer Seite angeordnet ist, wo die Hülsenaufnahmeöffnung 42 geschaffen ist (die Kolbenseite), ein Endstück mit einem kleinen Durchmesser 31b genannt wird.
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Man beachte, dass in dieser Beschreibung eine Achse X, die sich zwischen einer Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 (d. h. die Achse des Kurbelzapfens 22, der in der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 aufgenommen wird) und einer Mittelachse der Hülsenaufnahmeöffnung 42 (d. h. die Achse der Hülse, die in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 aufgenommen wird) erstreckt (3), d. h. die Linie, die durch die Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 hindurchgeht, die „Achse des Verbindungsstabs 6” genannt wird. Ferner wird die Länge des Verbindungsstabs in der Richtung senkrecht zu der Achse X des Verbindungsstabs 6 und senkrecht zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 die „Breite des Verbindungsstabs” genannt. Außerdem wird die Länge des Verbindungsstabs in der Richtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 die „Dicke des Verbindungsstabs” genannt.
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Wie aus 2 und 3 verständlich wird, ist die Breite des Verbindungsstabkörpers 31 an dem Zwischenstück zwischen dem Endstück mit einem großen Durchmesser 31a und dem Endstück mit einem kleinen Durchmesser 31b am engsten. Ferner ist die Breite des Endstücks mit einem großen Durchmesser 31a größer als die Breite des Endstücks mit einem kleinen Durchmesser 31b. Auf der anderen Seite ist die Dicke des Verbindungsstabkörpers 31 im Wesentlichen eine konstante Dicke, ausgenommen des Bereichs an dem die Kolbenmechanismen 33, 34 geschaffen sind.
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Als Nächstes wird das Exzenterteil 32 erläutert. 4 und 5 sind schematische Perspektivansichten der Nahumgebungen des Endstücks mit einem kleinen Durchmesser 31b des Verbindungsstabkörpers 31. In 4 und 5 ist das Exzenterteil 32 in einem auseinandergebauten Zustand gezeigt. Bezugnehmend auf 2 bis 5, weist das Exzenterteil 32 auf: eine zylindrische Hülse 32a, die in einer Hülsenaufnahmeöffnung 42 in dem Verbindungsstabkörper 31 ausgebildet ist; ein Paar erster Arme 32b, die sich von der Hülse 32a aus in eine Richtung der Breitenrichtung des Verbindungsstabkörpers 31 erstrecken; und ein Paar zweiter Arme 32c, die sich von der Hülse 32a aus in die Richtung der Breitenrichtung des Verbindungsstabkörpers 31 (Richtung, die im Allgemeinen entgegengesetzt zu der vorstehenden Richtung ist) erstrecken. Die Hülse 32a kann in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 schwenken, und deshalb ist das Exzenterteil 32 befestigt, um sich in die Umfangsrichtung des Endstücks mit einem kleinen Durchmesser 31b bezüglich des Verbindungsstabkörpers 31 in dem Endstück mit einem kleinen Durchmesser 31b des Verbindungsstabkörpers 31 schwenken zu können. Die Schwenkachse des Exzenterteils 32 stimmt mit der Mittelachse der Hülsenaufnahmeöffnung 42 überein.
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Die Hülse 32a des Exzenterteils 32 weist ferner eine Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d für die Aufnahme eines Kolbenstifts 21 auf. Diese Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d ist in einer zylindrischen Form ausgebildet. Die zylindrische Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d weist eine Achse parallel zu der Mittelachse der zylindrischen Form der Hülse 32a auf, aber ist ausgebildet, um nicht mit ihr koaxial zu werden. Deshalb ist die Achse der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d von der Mittelachse der zylindrischen Außenform der Hülse 32a, d. h. der Schwenkachse des Exzenterteils 32 versetzt.
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Auf diese Weise ist in der vorliegenden Ausführungsform die Mittelachse der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d der Hülse 32a von der Schwenkachse des Exzenterteils 32 versetzt. Wenn das Exzenterteil 32 schwenkt, ändert sich deshalb die Position der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d in der Hülsenaufnahmeöffnung 42. Wenn die Position der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d an der Seite des Endstücks mit dem großen Durchmesser 31a in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 ist, wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 kürzer. Wenn dagegen die Position der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d in der Hülsenaufnahmeöffnung 42 entgegengesetzten zu der Seite des Endstücks mit dem großen Durchmesser 31a ist, d. h. die Seite des Endstück mit einem kleinen Durchmesser 31b, wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs länger. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ändert sich deshalb durch Schwenken des Exzenterteils die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6.
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Als Nächstes wird bezugnehmend auf 3 der erste Kolbenmechanismus 33 erläutert. Der erste Kolbenmechanismus 33 weist einen ersten Zylinder 33a auf, der in dem Verbindungsstabkörper 31 ausgebildet ist, einen ersten Kolben 33b, der in dem ersten Zylinder 33a gleitet, und eine erste Öldichtung 33c, die das Öl, das in den ersten Zylinder 33a hinein zugeführt wird, abdichtet. Der erste Zylinder 33a ist fast vollständig oder vollständig an der Seite des ersten Arms 32b von der Achse X des Verbindungsstabs 6 aus angeordnet. Ferner ist der erste Zylinder 33a um ein bestimmtes Winkelmaß bezüglich der Achse X geneigt angeordnet, so dass er umso weiter in die Breitenrichtung des Verbindungsstabkörpers 31 herausragt, je näher er zu dem Endstück mit einem kleinen Durchmesser 31b ist. Ferner steht der erste Zylinder 33a mit dem Stromrichtungumschaltmechanismus 35 durch einen ersten Kolbenverbindungsfluidpfad 51 in Verbindung.
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Der erste Kolben 33b ist durch ein erstes Verbindungsteil 45 mit dem ersten Arm 32b des Exzenterteils 32 verbunden. Der erste Kolben 33b ist durch einen Stift mit dem ersten Verbindungsteil 45 verbunden, um schwenken zu können. Wie in 5 gezeigt, ist der erste Arm 32b mit dem ersten Verbindungsteil 45 durch einen ersten Stift verbunden, um an dem Endstück entgegengesetzt zu der Seite, die mit der Hülse 32a verbunden ist, schwenken zu können.
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Die erste Öldichtung 33c weist eine Ringform auf und ist an dem Umfang des unteren Endstücks des ersten Kolbens 33b befestigt. Die erste Öldichtung 33c berührt die Innenfläche des ersten Zylinders 33a. Zwischen der ersten Öldichtung 33c und dem ersten Zylinder 33a wird eine Reibungskraft erzeugt.
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Als Nächstes wird der zweite Kolbenmechanismus 34 erläutert. Der zweite Kolbenmechanismus 34 weist einen zweiten Zylinder 34a, der in dem Verbindungsstabkörper 31 ausgebildet ist, einen zweiten Kolben 34b, der in dem zweiten Zylinder 34a gleitet, und eine zweite Öldichtung 34c auf, die das Öl, das in den zweiten Zylinder 34a zugeführt wird, abdichtet. Der zweite Zylinder 34a ist fast vollständig oder vollständig an der Seite des zweiten Arms 32c bezüglich der Achse X des Verbindungsstabs 6 aus angeordnet. Ferner ist der zweite Zylinder 34a um ein bestimmtes Winkelmaß bezüglich der Achse X geneigt angeordnet, so dass er umso weiter in die Breitenrichtung des Verbindungsstabkörpers 31 herausragt, je näher er zu dem Endstück mit einem kleinen Durchmesser 31b ist. Ferner steht der zweite Zylinder 34a mit dem Stromrichtungumschaltmechanismus 35 durch einen zweiten Kolbenverbindungsfluidpfad 52 in Verbindung.
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Der zweite Kolben 34b ist durch ein zweites Verbindungsteil 46 mit dem zweiten Arm 32c des Exzenterteils 32 verbunden. Der zweite Kolben 34b ist durch einen Stift mit dem zweiten Verbindungsteil 46 verbunden, um schwenken zu können. Wie in 5 gezeigt, ist der zweite Arm 32c mit dem zweiten Verbindungsteil 46 durch einen zweiten Stift verbunden, um an dem Endstück der Seite drehen zu können, die zu der Seite entgegengesetzten ist, die mit der Hülse 32a verbunden ist.
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Die zweite Öldichtung 34c weist eine Ringform auf und ist an dem Umfang des unteren Endstücks des zweiten Kolbens 34b befestigt. Die zweite Öldichtung 34c berührt die Innenfläche des zweiten Zylinders 34a. Zwischen der zweiten Öldichtung 34c und dem zweiten Zylinder 34a wird eine Reibungskraft erzeugt.
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<Betätigung eines Verbindungsstabs variabler Länge>
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Als Nächstes wird bezugnehmend auf 6 die Betätigung eines auf diese Weise eingerichteten Exzenterteils 32, eines ersten Kolbenmechanismus 33 und eines zweiten Kolbenmechanismus 34 erläutert. 6(A) zeigt den Zustand, bei dem Öl dem ersten Zylinder 33a des ersten Kolbenmechanismus 33 zugeführt wird und bei dem Öl dem zweiten Zylinder 34a des zweiten Kolbenmechanismus 34 nicht zugeführt wird. Auf der anderen Seite zeigt 6(B) den Zustand, bei dem Öl dem ersten Zylinder 33a des ersten Kolbenmechanismus 33 nicht zugeführt wird und Öl dem zweiten Zylinder 34a des zweiten Kolbenmechanismus 34 zugeführt wird.
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In dieser Hinsicht kann, wie nachstehend erläutert, der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 zwischen einem ersten Zustand, bei dem er die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a verhindert und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a erlaubt, und einem zweiten Zustand umgeschaltet werden, bei dem er die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a erlaubt und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a verhindert.
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Wenn der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 in dem ersten Zustand ist, bei dem er die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a verhindert und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a erlaubt, wie in 6(A) gezeigt, wird Öl dem ersten Zylinder 33a zugeführt und es wird aus dem zweiten Zylinder 34a Öl ausgestoßen. Deshalb steigt der erste Kolben 33b und der erste Arm 32b des Exzenterteils 32, das mit dem ersten Kolben 33b verbunden ist, steigt ebenso. Auf der anderen Seite sinkt der zweite Kolben 34b und der zweite Arm 32c, der mit dem zweiten Kolben 34b verbunden, sinkt ebenso. Folglich schwingt in dem in 6(A) gezeigten Beispiel das Exzenterteil 32 in die Pfeilrichtung der Abbildung und folglich steigt die Position der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d. Deshalb wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelwellenaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d, d. h. die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6, langer und wird L1 in der Abbildung. D. h. wenn Öl in den Innenraum des ersten Zylinders 33a hinein zugeführt wird und Öl aus dem zweiten Zylinder 34a ausgestoßen wird, wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 länger.
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Auf der anderen Seite, wenn der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 in dem zweiten Zustand ist, bei dem er eine Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a erlaubt und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a verhindert, wie in 6(B) gezeigt, wird Öl in den Innenraum des zweiten Zylinders 34a zugeführt und es wird Öl aus dem ersten Zylinder 33a ausgestoßen. Deshalb steigt der zweite Kolben 34b und der zweite Arm 32c des Exzenterteils 32, das mit dem zweiten Kolben 34b verbunden ist, steigt ebenso. Auf der anderen Seite sinkt der erste Kolben 33b und der erste Arm 32b, der mit dem ersten Kolben 33b verbunden ist, sinkt ebenso. Folglich schwingt in dem gezeigten Beispiel in 6(B) das Exzenterteil 32 in die Pfeilrichtung in der Abbildung (Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil der 6(A)) und, folglich sinkt die Position der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d. Deshalb wird die Länge zwischen der Mitte der Kurbelwellenaufnahmeöffnung 41 und der Mitte der Kolbenstiftaufnahmeöffnung 32d, d. h. die wirksame Länge L2 des Verbindungsstabs 6 kürzer als L1 in der Abbildung. D. h., wenn Öl in den Innenraum des zweiten Zylinders 34a zugeführt wird und Öl aus dem ersten Zylinder 33a ausgestoßen wird, wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 kürzer.
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Deshalb kann bei dem Verbindungsstab 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend erläutert, die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 zwischen L1 und L2 umgeschaltet werden, indem der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umgeschaltet wird. Folglich ist es bei der Verbrennungskraftmaschine 1, die den Verbindungsstab 6 verwendet, möglich, das mechanische Verdichtungsverhältnis zu ändern.
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Wenn hier der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 in dem ersten Zustand ist wird im Wesentlichen Öl von außen nicht zugeführt. Wie nachstehend erläutert, bewegen sich der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b zu den in 6A gezeigten Positionen und das Exzenterteil 32 schwingt bis zu der in 6A gezeigten Position. Wenn eine nach oben gerichtete Trägheitskraft aufgrund einer Hin- und Her-Bewegung des Kolbens 5 innerhalb des Zylinders 15 der Verbrennungskraftmaschine 1 auf den Kolbenstift 21 wirkt, steigt der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b sinkt. Zu diesem Zeitpunkt wird Öl aus dem zweiten Zylinder 34a ausgestoßen, es wird Öl in den Innenraum des ersten Zylinders 33a zugeführt, und der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b bewegen sich bis zu den in 6A gezeigten Positionen. Ferner, wenn eine nach oben gerichtete Trägheitskraft auf den Kolbenstift 21 wirkt, schwingt das Exzenterteil 32 in eine Richtung (Richtung des Pfeilzeichens in 6A) (nachstehend als die „Hoch-Verdichtungsverhältnis-Richtung” bezeichnet) bis zu der in 6A gezeigten Position. In Folge dessen wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 länger und der Kolben 5 steigt bezüglich des Verbindungsstabkörpers 31 an. Auf der anderen Seite, wenn sich der Kolben 5 innerhalb des Zylinders 15 der Verbrennungskraftmaschine 1 hin und her bewegt und eine nach unten gerichtete Trägheitskraft auf den Kolbenstift 21 wirkt oder wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch innerhalb der Verbrennungskammer 7 verbrannt wird und eine nach unten gerichtete Kraft auf den Kolbenstift 21 wirkt, sinkt der erste Kolben 33b und das Exzenterteil 32 versucht in die Richtung (Richtung des Pfeilzeichens in 6B) (nachstehend, als die „Niedrig-Verdichtungsverhältnis-Richtung” bezeichnet) zu schwingen. Aufgrund des Stromrichtungumschaltmechanismus 35, wird jedoch eine Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a verhindert, so dass das Öl innerhalb des ersten Zylinders 33a nicht herausströmt und folglich bewegen sich der erste Kolben 33b und das Exzenterteil 32 nicht.
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Auf der anderen Seite, sogar wenn der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 in dem zweiten Zustand ist, wird grundsätzlich Öl von außen nicht zugeführt. Wie nachstehend erläutert, schwingt das Exzenterteil 32 bis zu der durch die 6B gezeigten Position, während der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b sich bis zu den in 6B gezeigten Positionen bewegen. Wenn die nach unten gerichtete Trägheitskraft aufgrund der Hin- und Her-Bewegung des Kolbens 5 innerhalb des Zylinders 15 der Verbrennungskraftmaschine 1 und die nach unten gerichtete Explosionskraft aufgrund der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs innerhalb der Verbrennungskammer 7 auf den Kolbenstift 21 wirken, sinkt der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b steigt. Zu diesem Zeitpunkt wird Öl aus dem ersten Zylinder 33a ausgestoßen, es wird Öl in den Innenraum des zweiten Zylinders 34a zugeführt, und der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b bewegen sich bis zu den durch 6B gezeigten Positionen. Wenn die nach unten gerichtete Trägheitskraft und die Explosionskraft auf den Kolbenstift wirken 21, schwingt ferner das Exzenterteil 32 in die Niedrig-Verdichtungsverhältnis-Richtung bis zu der in 6B gezeigten Position. In Folge dessen wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 kürzer und der Kolben 5 sinkt bezüglich des Verbindungsstabkörpers 31. Auf der anderen Seite, wenn sich der Kolben 5 innerhalb des Zylinders 15 der Verbrennungskraftmaschine 1 hin und her bewegt und eine nach oben gerichtete Trägheitskraft auf den Kolbenstift 21 wirkt, versucht der zweite Kolben 34b zu sinken und das Exzenterteil 32 versucht in die Hoch-Verdichtungsverhältnis-Richtung zu schwingen. Aufgrund des Stromrichtungumschaltmechanismus 35, wird jedoch die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a verhindert, so dass das Öl in dem zweiten Zylinder 34a nicht herausströmt, und deshalb bewegen sich der zweite Kolben 34b und das Exzenterteil 32 nicht.
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Deshalb wird bei der Verbrennungskraftmaschine 1 das mechanische Verdichtungsverhältnis durch die Trägheitskraft von dem Niedrig-Verdichtungsverhältnis zu dem Hoch-Verdichtungsverhältnis umgeschaltet und es wird durch die Trägheitskraft und die Explosionskraft von dem Hoch-Verdichtungsverhältnis zu dem Niedrig-Verdichtungsverhältnis umgeschaltet.
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<Aufbau des Stromrichtungumschaltmechanismus>
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Als Nächstes wird bezugnehmend auf 7 und 8A und 8B, der Aufbau des Stromrichtungumschaltmechanismus 35 erläutert. 7 ist eine Querschnittsseitenansicht eines Verbindungsstabs, die den Bereich vergrößert, in welchem der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 geschaffen ist. 8A ist eine Querschnittsansicht eines Verbindungsstabs entlang VIII-VIII der 7, während 8B eine Querschnittsansicht eines Verbindungsstabs entlang IX-IX der 7 ist. Wie vorstehend erläutert, ist der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 ein Mechanismus, der zwischen einem ersten Zustand, der die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a verhindert und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a erlaubt, und einem zweiten Zustand umschaltet, der die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a erlaubt und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a verhindert.
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Der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 weist, wie in 7 gezeigt, zwei Umschaltstifte 61, 62 und ein Sperrventil 63 auf. Diese zwei Umschaltstifte 61, 62 und das Sperrventil 63 sind zwischen dem ersten Zylinder 33a und dem zweiten Zylinder 34a und der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 in der Richtung der Achse X des Verbindungsstabkörpers 31 angeordnet. Ferner ist das Sperrventil 63 zu der Seite der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 von den zwei Umschaltstiften 61, 62 aus in der Richtung der Achse X des Verbindungsstabkörpers 31 angeordnet.
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Darüber hinaus sind die zwei Umschaltstifte 61, 62 an den beiden Seiten der Achse X des Verbindungsstabkörpers 31 geschaffen, während das Sperrventil 63 auf der Achse X geschaffen ist. Dementsprechend ist es möglich, einer Störung des linken und rechten Gleichgewichts des Verbindungsstabkörpers 31 aufgrund der Bereitstellung von Umschaltstiften 61, 62 und des Sperrventils 63 in dem Verbindungsstabkörper 31 entgegenzuwirken.
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Die zwei Umschaltstifte 61, 62 werden jeweils in den Zylinderstifte-Halteräumen 64, 65 gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Stift-Halteräume 64, 65 ausgebildet, so dass sich ihre Achsen parallel zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 erstrecken. Die Umschaltstifte 61, 62 können in den Stift-Halteräumen 64, 65 in die Richtung gleiten, in die sich der Stift-Halteraum 64 erstreckt. D. h. die Umschaltstifte 61, 62 sind in dem Verbindungsstabkörper 31 angeordnet, so dass ihre Betätigungsrichtungen zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 parallel werden.
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Ferner ist unter den zwei Stift-Halteräumen 64, 65, der erste Stift-Halteraum 64, der, wie in 8A gezeigt, den ersten Umschaltstift 61 hält, als eine Stifthalteöffnung ausgebildet, die zur einen Seitenfläche des Verbindungsstabkörpers 31 geöffnet ist und die zur anderen Seitenfläche des Verbindungsstabkörpers 31 geschlossen ist. Außerdem ist unter den zwei Stift-Halteräumen 64, 65, der zweite Stift-Halteraum 65, der, wie in 8A gezeigt, den zweiten Umschaltstift 62 hält, als eine Stifthalteöffnung ausgebildet, die zur anderen Seitenfläche des Verbindungsstabkörpers 31 geöffnet ist und die zu der einen Seitenfläche geschlossen ist.
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Der erste Umschaltstift 61 weist zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 61a, 61b auf, die sich in die Umfangsrichtung erstrecken. Diese in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 61a, 61b sind miteinander durch einen Verbindungspfad 61c, der in dem ersten Umschaltstift 61 ausgebildet ist, verbunden. Ferner wird in dem ersten Stift-Halteraum 64 eine erste Rückstellfeder 67 gehalten. Aufgrund dieser ersten Rückstellfeder 67, ist der erste Umschaltstift 61 in eine Richtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 vorgespannt. Insbesondere ist in dem in 8A gezeigten Beispiel der erste Umschaltstift 61 in Richtung des geschlossenen Endes des ersten Stift-Halteraums 64 vorgespannt.
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In ähnlicher Weise weist der zweite Umschaltstift 62 ebenso zwei in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 62a, 62b auf, die sich in die Umfangsrichtung erstrecken. Diese in Umfangsrichtung verlaufende Nuten 62a und 62b sind miteinander durch einen Verbindungspfad 62c verbunden, der in dem zweiten Umschaltstift 62 ausgebildet ist. Ferner wird in dem zweiten Stift-Halteraum 65, eine zweite Rückstellfeder 68 gehalten. Aufgrund dieser zweiten Rückstellfeder 68 ist der zweite Umschaltstift 62 in eine Richtung parallel zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 vorgespannt. Insbesondere ist in dem in 8A gezeigten Beispiel der zweite Umschaltstift 62 in Richtung des geschlossenen Endes des zweiten Stift-Halteraums 65 vorgespannt.
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Außerdem sind der erste Umschaltstift 61 und der zweite Umschaltstift 62 in zueinander entgegengesetzten Richtungen in Richtungen parallel zu der Mittelachse der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 angeordnet. Außerdem ist der zweite Umschaltstift 62 in die entgegengesetzte Richtung zu dem ersten Umschaltstift 61 vorgespannt. Aus diesem Grund werden in der vorliegenden Ausführungsform die Betätigungsrichtungen dieses ersten Umschaltstiftes 61 und dieses zweiten Umschaltstiftes 62 zueinander entgegengesetzt, wenn diesem ersten Umschaltstift und diesem zweiten Umschaltstift 62 Öldruck zugeführt wird.
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Das Sperrventil 63 wird in einem zylindrischen Sperrventil-Halteraum 66 gehalten. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Sperrventil-Halteraum 66 ausgebildet, um sich parallel zu der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 zu erstrecken. Das Sperrventil 63 kann sich in dem Sperrventil-Halteraum 66 in die Richtung bewegen, in die sich der Sperrventil-Halteraum 66 erstreckt. Deshalb ist das Sperrventil 63 in dem Verbindungsstabkörper so angeordnet, dass seine Betätigungsrichtung parallel mit der Mittelachse der Kurbelzapfenaufnahmeöffnung 41 ist. Ferner ist der Sperrventil-Halteraum 66 als eine Sperrventil-Halteöffnung ausgebildet, die zur einen Seitenfläche des Verbindungsstabkörpers 31 geöffnet ist und die zur anderen Seitenfläche des Verbindungsstabkörpers 31 geschlossen ist.
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Das Sperrventil 63 ist eingerichtet, um eine Strömung von einer Primärseite (in 8B die obere Seite) zu der Sekundärseite (in 8B die untere Seite) zu erlauben und um die Strömung von der Sekundärseite zu der Primärseite zu verhindern.
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Der erste Stift-Halteraum 64, der den ersten Umschaltstift 61 hält, steht mit dem ersten Zylinder 33a durch den ersten Kolbenverbindungsölpfad 51 in Verbindung. Wie gezeigt, steht in 8A der erste Kolbenverbindungsölpfad 51 mit dem ersten Stift-Halteraum 64 nahe der Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 in der Dicken-Richtung in Verbindung. Ferner steht der zweite Stift-Halteraum 65, der den zweiten Umschaltstift 62 hält, mit dem zweiten Zylinder 34a durch den zweiten Kolbenverbindungsölpfad 52 in Verbindung. Wie in 8A gezeigt, ist der zweite Kolbenverbindungsölpfad 52 ebenso mit dem zweiten Stift-Halteraum 65 nahe der Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 in der Dicken-Richtung verbunden.
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Man beachte, dass der erste Kolbenverbindungsölpfad 51 und der zweite Kolbenverbindungsölpfad 52 durch Herausschneiden aus der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 durch einen Bohrer usw. ausgebildet sind. Deshalb sind an den Seiten der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 des ersten Kolbenverbindungsölpfads 51 und des zweiten Kolbenverbindungsölpfads 52 der erste erweiterte Ölpfad 51a und der zweite erweiterte Ölpfad 52a mit diesen Kolbenverbindungsölpfads 51 und 52 koaxial ausgebildet. Mit anderen Worten, der erste Kolbenverbindungsölpfad 51 und der zweite Kolbenverbindungsölpfad 52 sind so ausgebildet, dass die Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 an deren Erweiterungen angeordnet ist. Dieser erste erweiterte Ölpfad 51a und dieser zweite erweiterte Ölpfad 52a sind beispielsweise durch ein Lagermetall 71, das innerhalb der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 geschaffen ist, verschlossen.
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Der erste Stift-Halteraum 64, der den ersten Umschaltstift 61 hält, steht mit dem Sperrventil-Halteraum 66 durch zwei Raumverbindungsölpfade 53 und 54 in Verbindung. Unter diesen ist, wie in 8A gezeigt, der erste Raumverbindungsölpfad 53 hergestellt, um mit dem ersten Stift-Halteraum 64 und der Sekundärseite des Sperrventil-Halteraums 66 an einer Seitenfläche von der Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 in der Dicken-Richtung (untere Seite in 8B) in Verbindung zu stehen. Der andere zweite Raumverbindungsölpfad 54 ist hergestellt, um mit dem ersten Stift-Halteraum 64 und der Primärseite des Sperrventil-Halteraums 66 an der anderen Seitenfläche von der Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 in der Dicken-Richtung (obere Seite in 8B) in Verbindung zu stehen. Ferner sind der erste Raumverbindungsölpfad 53 und der zweite Raumverbindungsölpfad 54 so ausgebildet, dass das Intervall zwischen dem ersten Raumverbindungsölpfad 53 und dem ersten Kolbenverbindungsölpfad 51 in der Dicken-Richtung des Verbindungsstabkörpers und das Intervall zwischen dem zweiten Raumverbindungsölpfad 54 und dem ersten Kolbenverbindungsölpfad 51 in der Dicken-Richtung des Verbindungsstabkörpers mit dem Intervall zwischen den in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 61a und 61b in der Dicken-Richtung des Verbindungsstabkörpers gleich werden.
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Ferner steht der zweite Stift-Halteraum 65, der den zweiten Umschaltstift 62 hält, mit dem Sperrventil-Halteraum 66 durch zwei Raumverbindungsölpfade 55 und 56 in Verbindung. Unter diesen ist, wie in 8A gezeigt, der dritte Raumverbindungsölpfad 55 hergestellt, um mit dem ersten Stift-Halteraum 64 und der Sekundärseite des Sperrventil-Halteraums 66 an einer Seitenfläche von der Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 in der Dicken-Richtung (untere Seite in 8B) in Verbindung zu stehen. Der andere vierte Raumverbindungsölpfad 56 ist gemacht, um mit dem ersten Stift-Halteraum 64 und der Primärseite des Sperrventil-Halteraums 66 an der anderen Seitenfläche von der Mitte des Verbindungsstabkörpers 31 in der Dicken-Richtung (obere Seite in 8B) in Verbindung zu stehen. Ferner sind der dritte Raumverbindungsölpfad 55 und der vierte Raumverbindungsölpfad 56 so ausgebildet, dass das Intervall zwischen dem dritten Raumverbindungsölpfad 55 und dem zweiten Kolbenverbindungsölpfad 52 in der Dicken-Richtung des Verbindungsstabkörpers und das Intervall zwischen dem vierten Raumverbindungsölpfad 56 und dem zweiten Kolbenverbindungsölpfad 52 in der Dicken-Richtung des Verbindungsstabkörpers mit dem Intervall zwischen den in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten 62a und 62b in der Dicken-Richtung des Verbindungsstabkörpers gleich sind.
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Diese Raumverbindungsölpfade 53 bis 56 sind durch Herausschneiden durch einen Bohrer usw. aus der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 ausgebildet. Deshalb sind an den Seiten der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 dieser Raumverbindungsölpfade 53 bis 56, erweiterte Ölpfade 53a to 56a koaxial mit diesen Raumverbindungsölpfaden 53 bis 56 ausgebildet. Mit anderen Worten, die Raumverbindungsölpfade 53 bis 56 sind so ausgebildet, dass die Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 an deren Erweiterungen angeordnet ist. Diese erweiterten Ölpfade 53a bis 56a sind beispielsweise durch das Lagermetall 71 verschlossen.
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Wie vorstehend erläutert, sind die erweiterten Ölpfade 51a bis 56a beide durch das Lagermetall 71 abgedichtet. Aus diesem Grund ist es möglich, lediglich durch die Verwendung des Lagermetalls 71 zur Befestigung des Verbindungsstabs 6 an die Kurbelzapfen 22, diese erweiterten Ölpfade 51a bis 56a zu verschließen, ohne eine Prozedur zum Verschließen dieser erweiterten Ölpfade 51a bis 56a gesondert durchzuführen.
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Ferner sind innerhalb des Verbindungsstabkörpers 31 ein erster für die Steuerung verwendeter Ölpfad 57 für die Zuführung von Öldruck zu dem ersten Umschaltstift 61 und ein zweiter für die Steuerung verwendeter Ölpfade 58 für die Zuführung von Öldruck zu dem zweiten Umschaltstift 62 ausgebildet. Der erste für die Steuerung verwendeter Ölpfade 57 steht mit dem ersten Stift-Halteraum 64 an dem Endstück, an der entgegengesetzten Seite zu dem Endstück, an dem die erste Rückstellfeder 67 geschaffen ist, in Verbindung. Der zweite für die Steuerung verwendeter Ölpfade 58 steht mit dem zweiten Stift-Halteraum 65 an dem Endstück an der entgegengesetzten Seite zu dem Endstück, an dem die zweite Rückstellfeder 68 geschaffen ist, in Verbindung. Diese für die Steuerung verwendete Ölpfade 57 und 58 sind ausgebildet, um mit der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 in Verbindung zu stehen, und sind mit einer Ölzuführvorrichtung an der Außenseite des Verbindungsstabs 6 durch Ölpfade verbunden, die innerhalb der Kurbelzapfen 22 ausgebildet sind. Die Ölzuführvorrichtung ist beispielsweise eine Ölpumpe, die durch Rotation der Kurbelwelle angetrieben wird. Die Ölpumpe führt auch der Einlassnockenwelle 10, der Auslassnockenwelle 13, den Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle und den Kurbellagerzapfen, und anderen geschmierten Teilen Öl zu. Der Pfad aus der Ölzuführvorrichtung zu den Kurbelzapfen 22 wird später erläutert.
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Wenn der Öldruck nicht aus der Ölzuführvorrichtung zugeführt wird, sind deshalb der erste Umschaltstift 61 und der zweite Umschaltstift 62 jeweils durch die erste Rückstellfeder 67 und die zweite Rückstellfeder 68 vorgespannt und, wie in 8A gezeigt, sind an den verschlossenen Endstückseiten in den Stift-Halteräumen 64 und 65 angeordnet. Auf der anderen Seite, wenn ein vorbestimmter Druck oder mehr an Öldruck aus der Ölzuführvorrichtung zugeführt wird, sind der erste Umschaltstift 61 und der zweite Umschaltstift 62 jeweils hergestellt, um sich gegen die Vorspannkraft der ersten Rückstellfeder 67 und der zweiten Rückstellfeder 68 zu bewegen und sind an den geöffneten Endstückseiten in den Stift-Halteräumen 64 und 65 angeordnet.
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Darüber hinaus ist innerhalb des Verbindungsstabkörpers 31 ein für das Nachfüllen verwendeter Ölpfad 59 für das Nachfüllen von Öl an der Primärseite des Sperrventils 63 in dem Sperrventil-Halteraum 66, in dem das Sperrventil 63 gehalten wird, ausgebildet. Ein Endstück des für das Nachfüllen verwendeten Ölpfads 59 steht mit dem Sperrventil-Halteraum 66 an der Primärseite des Sperrventils 63 in Verbindung. Das andere Endstück des für das Nachfüllen verwendeten Ölpfads 59 steht mit der Kurbelwellenaufnahmeöffnung 41 in Verbindung. Ferner ist das Lagermetall 71 mit einem Durchgangsloch 71a ausgebildet, das auf den für das Nachfüllen verwendeten Ölpfad 59 abgestimmt ist. Der für das Nachfüllen verwendete Ölpfad 59 steht mit der Ölzuführvorrichtung durch dieses Durchgangsloch 71a und einen (nicht gezeigten) Ölpfad in Verbindung, der innerhalb der Kurbelzapfen 22 ausgebildet ist. Deshalb steht wegen des für das Nachfüllen verwendeten Ölpfads 59 die Primärseite des Sperrventils 63 mit der Ölzuführvorrichtung andauernd oder abgestimmt auf die Rotation der Kurbelwelle periodisch in Verbindung.
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<Betätigung des Stromrichtungumschaltmechanismus>
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Als Nächstes wird bezugnehmend auf 9 und 10, die Betätigung des Stromrichtungumschaltmechanismus 35 erläutert. 9 ist eine schematische Ansicht, die die Betätigung des Stromrichtungumschaltmechanismus 35 erläutert, wenn ein vorbestimmter Druck oder mehr an Öldruck aus der Ölzuführvorrichtung 75 den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird. Ferner ist 10 eine schematische Ansicht, die die Betätigung des Stromrichtungumschaltmechanismus 35 erläutert, wenn Öldruck nicht aus der Ölzuführvorrichtung 75 den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird. Man beachte, dass in 9 und 10 die Ölzuführvorrichtung 75 für die Zuführung von Öldruck zu dem ersten Umschaltstift 61 und dem zweiten Umschaltstift 62 und die Ölzuführvorrichtung 75 für die Zuführung von Öl zu dem für das Nachfüllen verwendeten Ölpfad 59 getrennt gezeichnet sind, aber in der vorliegenden Ausführungsform, wird Öldruck aus derselben Ölzuführvorrichtung zugeführt.
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Wie in 9 gezeigt, wenn ein vorbestimmter Druck oder mehr an Öldruck aus der Ölzuführvorrichtung 75 zugeführt wird, sind die Umschaltstifte 61 und 62 jeweils an den ersten Positionen angeordnet, wo sie sich gegen die Rückstellkräfte der Rückstellfedern 67 und 68 bewegen. In Folge dessen sind wegen des Verbindungspfads 61c des ersten Umschaltstifts 61, der erste Kolbenverbindungsölpfad 51 und der erste Raumverbindungsölpfad 53 verbunden, während wegen des Verbindungspfads 62c des zweiten Umschaltstifts 62, der zweite Kolbenverbindungsölpfad 52 und der vierte Raumverbindungsölpfad 56 verbunden sind. Deshalb ist der erste Zylinder 33a mit der Sekundärseite des Sperrventils 63 verbunden, während der zweite Zylinder 34a mit der Primärseite des Sperrventils 63 verbunden ist.
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Das Sperrventil 63 ist hier dazu eingerichtet, die Strömung von Öl aus der Primärseite, wo der zweite Raumverbindungsölpfad 54 und der vierte Raumverbindungsölpfad 56 in Verbindung stehen, zu der Sekundärseite, wo der erste Raumverbindungsölpfad 53 und der dritte Raumverbindungsölpfad 55 in Verbindung stehen, zu erlauben und die umgekehrte Strömung zu verhindern. Deshalb strömt in dem in 9 gezeigten Zustand, Öl aus dem vierten Raumverbindungsölpfad 56 zu dem ersten Raumverbindungsölpfad 53, aber umgekehrt strömt kein Öl.
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In Folge dessen kann in dem in 9 gezeigten Zustand das Öl innerhalb des zweiten Zylinders 34a dem ersten Zylinder 33a durch den Ölpfad in der Reihenfolge aus dem zweiten Kolbenverbindungsölpfad 52, dem vierten Raumverbindungsölpfad 56, dem ersten Raumverbindungsölpfad 53 und dem ersten Kolbenverbindungsölpfad 51 zugeführt werden. Jedoch kann das Öl innerhalb des ersten Zylinders 33a dem zweiten Zylinder 34a nicht zugeführt werden. Wenn ein vorbestimmter Druck oder mehr an Öldruck aus der Ölzuführvorrichtung 75 zugeführt wird, kann der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 deshalb veranlasst werden, in einem ersten Zustand zu sein, bei dem er die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a verhindert und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a erlaubt. Wie vorstehend erläutert, steigt in Folge dessen der erste Kolben 33b und der zweite Kolben 34b sinkt, so wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 lang, wie durch L1 in 6A gezeigt.
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Auf der anderen Seite sind, wie in 10 gezeigt, wenn der Öldruck nicht aus der Ölzuführvorrichtung 75 zugeführt wird, die Umschaltstifte 61 und 62 an zweiten Positionen angeordnet, wo sie durch die Rückstellfedern 67 und 68 vorgespannt sind. In Folge dessen stehen wegen des Verbindungspfads 61c des ersten Umschaltstifts 61 der erste Kolbenverbindungsölpfad 51, der mit dem ersten Kolbenmechanismus 33 in Verbindung steht, und der zweite Raumverbindungsölpfad 54 in Verbindung. Außerdem werden wegen des Verbindungspfads 62c des zweiten Umschaltstifts 62, der zweite Kolbenverbindungsölpfad 52, der mit dem zweiten Kolbenmechanismus 34 in Verbindung steht, und der dritte Raumverbindungsölpfad 55 in Verbindung gebracht. Deshalb, ist der erste Zylinder 33a mit der Primärseite des Sperrventils 63 verbunden, während der zweite Zylinder 34a mit der Sekundärseite des Sperrventils 63 verbunden ist.
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Aufgrund der Aktivität des vorstehend erwähnten Sperrventils 63, kann in dem in 10 gezeigten Zustand, das Öl innerhalb des ersten Zylinders 33a durch den Ölpfad in der Reihenfolge aus dem ersten Kolbenverbindungsölpfad 51, dem zweiten Raumverbindungsölpfad 54, dem dritten Raumverbindungsölpfad 55, und dem zweiten Kolbenverbindungsölpfad 52 hindurch strömen und dem zweiten Zylinder 34a zugeführt werden. Jedoch kann das Öl innerhalb des zweiten Zylinders 34a dem ersten Zylinder 33a nicht zugeführt werden. Wenn deshalb Öldruck nicht aus der Ölzuführvorrichtung 75 zugeführt wird, kann der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 veranlasst werden, in einem zweiten Zustand zu sein, bei dem er die Strömung von Öl aus dem ersten Zylinder 33a zu dem zweiten Zylinder 34a erlaubt und die Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a verhindert. In Folge dessen steigt, wie vorstehend erläutert, der zweite Kolben 34b und der erste Kolben 33b sinkt, so wird die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6, wie durch L2 in 6B gezeigt, kürzer.
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Ferner strömt in der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend erläutert, das Öl hin und zurück zwischen dem ersten Zylinder 33a des ersten Kolbenmechanismus 33 und dem zweiten Zylinder 34a des zweiten Kolbenmechanismus 34. Im Wesentlichen aus diesem Grund muss das Öl nicht von außen des ersten Kolbenmechanismus 33, des zweiten Kolbenmechanismus 34 und des Stromrichtungumschaltmechanismus 35 zugeführt werden. Das Öl kann jedoch nach außen aus den Öldichtungen 33c, 34c, usw. lecken, die an diesen Mechanismen 33, 34, und 35 geschaffen sind. Wenn das Öl auf diese Weise leckt, muss es von außen nachgefüllt werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform gibt es den für das Nachfüllen verwendeten Ölpfad 59 an der Primärseite des Sperrventils 63. Aufgrund dessen steht die Primärseite des Sperrventils 63 mit der Ölzuführvorrichtung 75 andauernd oder periodisch in Verbindung. Deshalb kann, sogar wenn Öl aus dem Mechanismus 33, 34, 35, usw. leckt, das Öl nachgefüllt werden.
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Darüber hinaus ist in der vorliegenden Ausführungsform der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 dazu eingerichtet, in einem ersten Zustand, bei dem die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 lang wird, zu sein, wenn ein vorbestimmter Druck oder mehr an Öldruck den Umschaltstiften 61 und 62 aus der Ölzuführvorrichtung 75 zugeführt wird und in einem zweiten Zustand, bei dem die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 kurz wird, zu sein, wenn Öldruck aus der Ölzuführvorrichtung 75 den Umschaltstiften 61 und 62 nicht zugeführt wird. Beispielsweise wenn ein Ausfall an der Ölzuführvorrichtung 75 usw. es nicht mehr länger erlaubt, Öldruck zuzuführen, ist es aufgrund dessen möglich, die wirksame Länge des Verbindungsstabs 6 kurz zu belassen und es ist deshalb möglich das mechanische Verdichtungsverhältnis niedrig zu halten.
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<Hydraulikölpfad und Schmierölpfad>
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Wie vorstehend erläutert, funktionieren die Betätigungsteile, die an dem Verbindungsstab 6 geschaffen sind, d. h. die Umschaltstifte 61 und 62, durch einen vorbestimmten Druck oder mehr an Öldruck. Ferner wird bei der Verbrennungskraftmaschine 1 zur Reduzierung der Reibung und des Festfressens zwischen Metallen der Einlassnockenwelle 10, der Auslassnockenwelle 13, den Kurbelzapfen 22 der Kurbelwelle und den Kurbellagerzapfen und anderen geschmierten Teilen Schmieröl zugeführt. Nachstehend wird bezugnehmend auf 11 bis 16A bis 16C, ein Hydraulikölpfad, der den Umschaltstiften 61 und 62 Hydrauliköl aus der Ölzuführvorrichtung 75 zuführt und ein Schmierölpfad, der den geschmierten Teilen Schmieröl aus der Ölzuführvorrichtung 75 zuführt, erläutert.
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11 und 12 sind schematische Querschnittsdraufsichten einer Verbrennungskraftmaschine, die schematisch einen Hydraulikölpfad und einen Schmierölpfad gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In 11 und 12 sind der Zylinderkopf 4, die Kolben 5 und die Verbindungsstäbe 6 ausgelassen sind. Ferner ist in 12 der erster Schmierölpfad 72 für die Zuführung von Schmieröl zu den Kurbelzapfen 22a bis 22d durch eine durchgezogene Linie gezeigt, der zweite Schmierölpfad 73 für die Zuführung von Schmieröl zu der Einlassnockenwelle 10, der Auslassnockenwelle 13, usw. an der Seite des Zylinderkopfes 4 wird durch eine Einpunkt-Kettenlinie gezeigt und der Hydraulikölpfad 74 wird durch eine gestrichelte Linie gezeigt. 13 und 14 sind Querschnittsdraufsichten der Kurbelwelle 76 gemäß der vorliegenden Erfindung. Man beachte, dass in 13 und 14, Querschnittsdraufsichten der Kurbelwelle 76 an verschiedenen Querschnitten gezeigt sind. 15 ist ein Hydraulikkreislaufdiagramm in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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In der vorliegenden Ausführungsform ist die Verbrennungskraftmaschine 1 eine In-line-4-Zylinder-Verbrennungskraftmaschine. Aus diesem Grund weist die Kurbelwelle 76 fünf Kurbellagerzapfen 70a bis 70e auf. Wie in 11 bis 14 gezeigt, sind der erste Kurbellagerzapfen 70a, der zweite Kurbellagerzapfen 70b, der dritte Kurbellagerzapfen 70c, der vierte Kurbellagerzapfen 70d, und der fünfte Kurbellagerzapfen 70e an der Kurbelwelle 76 in der Richtung der Anordnung der Zylinder 15 in vorbestimmten Intervallen angeordnet. Zwischen dem ersten Kurbellagerzapfen 70a und dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b sind ein erster Kurbelzapfen 22a, ein erster Kurbelwellenarm 77a und ein erstes Ausgleichsgewicht 78a angeordnet. Zwischen dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem dritten Kurbellagerzapfen 70c sind ein zweiter Kurbelzapfen 22b, ein zweiter Kurbelwellenarm 77b und ein zweites Ausgleichsgewicht 78b angeordnet. Zwischen dem dritten Kurbellagerzapfen 70c und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d sind ein dritter Kurbelzapfen 22c, ein dritter Kurbelwellenarm 77c und ein drittes Ausgleichsgewicht 78c angeordnet. Zwischen dem vierten Kurbellagerzapfen 70d und dem fünften Kurbellagerzapfen 70e sind ein vierter Kurbelzapfen 22d, ein vierter Kurbelwellenarm 77d und ein viertes Ausgleichsgewicht 78d angeordnet.
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Ferner ist an dem Endstück der Kurbelwelle 76 an der Seite des ersten Kurbellagerzapfens 70a, eine (nicht gezeigte) Kurbelwellenriemenscheibe befestigt. An der Kurbelwellenriemenscheibe ist ein (nicht gezeigter) Zeitsteuerungsriemen befestigt. Deshalb ist der erste Kurbellagerzapfen 70a der Kurbellagerzapfen unter mehreren der Kurbellagerzapfen, der dem Steuerriemen am nächsten ist.
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Wie in 12 und 15 gezeigt, wird das Öl, das in der Ölwanne 2a gespeichert ist, durch die Ölzuführvorrichtung 75 aus der Ölwanne 2a angesaugt und wird auf den ersten Schmierölpfad 72, den zweiten Schmierölpfad 73 und den Hydraulikölpfad 74 verteilt. Wie durch die durchgehenden Pfeile der 13 und 14 gezeigt, führt der erste Schmierölpfad 72 Schmieröl aus der Ölzuführvorrichtung 75 durch den ersten Kurbellagerzapfen 70a, den dritten Kurbellagerzapfen 70c und den fünften Kurbellagerzapfen 70e zu dem ersten Kurbelzapfen 22a bis zu dem vierten Kurbelzapfen 22d zu. Konkreter wird das Schmieröl aus dem ersten Kurbellagerzapfen 70a zu dem ersten Kurbelzapfen 22a zugeführt, wird aus dem dritten Kurbellagerzapfen 70c zu dem zweiten Kurbelzapfen 22b und dem dritten Kurbelzapfen 22c zugeführt und wird aus dem fünften Kurbellagerzapfen 70e zu dem vierten Kurbelzapfen 22d zugeführt. Deshalb werden, während die Ölzuführvorrichtung 75 aktiv ist, der erste Kurbellagerzapfen 70a, der dritte Kurbellagerzapfen 70c und der fünfte Kurbellagerzapfen 70e und der erste Kurbelzapfen 22a bis zum vierten Kurbelzapfen 22d andauernd mit Schmieröl versorgt.
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Wie vorstehend erläutert, sind in der vorliegenden Ausführungsform der erste Kurbellagerzapfen 70a, der dritte Kurbellagerzapfen 70c und der fünfte Kurbellagerzapfen 70e mit dem ersten Schmierölpfad 72 ausgebildet. In dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b, erstrecken sich die Ausgleichsgewichte 78a und 78b an den zwei Enden in entgegengesetzte Richtungen von der Achse der Kurbelwelle 76 aus, so dass sich die Trägheitskräfte, die durch die Ausgleichsgewichte 78a und 78b erzeugt werden, aufgrund der Rotation der Kurbelwelle 76 aufheben. Deshalb ist während einer Rotation der Kurbelwelle 76 die Last klein, die der zweite Kurbellagerzapfen 70b aufnimmt. Der vierte Kurbellagerzapfen 70d ist ebenso dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b ähnlich. Auf der anderen Seite erstrecken sich an dem dritten Kurbellagerzapfen 70c die Ausgleichsgewichte 78b und 78c der zwei Enden in dieselbe Richtung, so dass die Trägheitskräfte, die durch die Ausgleichsgewichte 78b und 78c erzeugt werden, aufgrund einer Rotation der Kurbelwelle 76 verstärkt werden. Deshalb ist während einer Rotation der Kurbelwelle 76 die Last, die der dritte Kurbellagerzapfen 70c aufnimmt, die größte. Ferner erstrecken sich an dem ersten Kurbellagerzapfen 70a und dem fünften Kurbellagerzapfen 70e die Ausgleichsgewichte 78a und 78d lediglich zu einer Seite, so dass sich die Trägheitskräfte, die durch die Ausgleichsgewichte 78a und 78d erzeugt werden, aufgrund einer Rotation der Kurbelwelle 76 nicht aufheben. Deshalb sind während einer Rotation der Kurbelwelle 76 die Lasten, die der erste Kurbellagerzapfen 70a und der fünfte Kurbellagerzapfen 70e aufnehmen, relativ groß. Ferner ist der erste Kurbellagerzapfen 70a der Kurbellagerzapfen, der dem Steuerriemen am nächsten ist, so dass eine Last auch von dem Steuerriemen aufgenommen wird.
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Deshalb sind die Lasten, die der erste Kurbellagerzapfen 70a, der dritte Kurbellagerzapfen 70c und der fünfte Kurbellagerzapfen 70e aufnehmen, größer als die Lasten, die der zweite Kurbellagerzapfen 70b und der vierte Kurbellagerzapfen 70d aufnehmen. Aus diesem Grund ist in dem ersten Kurbellagerzapfen 70a, dem dritten Kurbellagerzapfen 70c und dem fünften Kurbellagerzapfen 70e der Schmierbedarf relativ hoch. In der vorliegenden Ausführungsform ist es durch die Ausbildung des ersten Schmierölpfads 72 an dem ersten Kurbellagerzapfen 70a, des dritten Kurbellagerzapfens 70c und des fünften Kurbellagerzapfens 70e, möglich, dem Festfressen der Kurbellagerzapfen mit einer großen Last, effektiv entgegenzuwirken.
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Auf der anderen Seite führt, wie durch Strichlinienpfeile in 13 und 14 gezeigt, der Hydraulikölpfad 74 Hydrauliköl durch den zweiten Kurbellagerzapfen 70b und den vierten Kurbellagerzapfen 70d zu dem ersten Kurbelzapfen 22a bis zu dem viertem Kurbelzapfen 22d zu. Konkreter wird das Hydrauliköl aus dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b zu dem ersten Kurbelzapfen 22a und dem zweiten Kurbelzapfen 22b zugeführt und wird aus dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zu dem dritten Kurbelzapfen 22c und vierten Kurbelzapfen 22d zugeführt. Das Hydrauliköl, das den Kurbelzapfen 22a bis 22d zugeführt wird, strömt durch die für die Steuerung verwendeten Ölpfade 57 und 58, die mit der Kurbellwellenaufnahmeöffnung 41 in Verbindung stehen, zu den Umschaltstiften 61 und 62 hindurch. Deshalb kann der Hydraulikölpfad 74 Hydrauliköl durch den zweiten Kurbellagerzapfen 70b und den vierten Kurbellagerzapfen 70d zu den Umschaltstiften 61 und 62 in allen der (vier) Verbindungsstäben 6 zuführen.
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Ferner ist, wie in 12 und 15 gezeigt, der Hydraulikölpfad 74 mit einem hydraulischen Steuerventil 79 geschaffen, das den Öldruck, der den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird, linear steuert. Das hydraulische Steuerventil 79 ist beispielsweise ein Linearsolenoidventil (proportionales Steuer-Solenoidventil). Bei dem Linearsolenoidventil wird Öldruck ausgegeben, der dem Wert des Stroms entspricht, den man durch die elektromagnetische Spule fließen lässt
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Das hydraulische Steuerventil 79 ist an der Seite des Umschaltstifts 61 und 62 (stromabwärtige Seite der Ölstromrichtung) von der Ölzuführvorrichtung 75 aus angeordnet. Ferner weist das hydraulische Steuerventil 79 einen Auslassölpfad 80 auf, der mit ihm verbunden ist. Wenn der Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 nicht weit geöffnet ist, wird ein Teil des Hydrauliköls, das dem hydraulischen Steuerventil 79 zugeführt wird, durch den Auslassölpfad 80 zu der Ölwanne 2a zurückgeführt.
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Der Hydraulikölpfad 74 ist ferner mit einem hydraulischen Sensor 81 geschaffen. Der Hydrauliksensor 81 kann den Öldruck erfassen, der durch das hydraulische Steuerventil 79, d. h. den Öldruck, der den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird, gesteuert wird. Der Hydrauliksensor 81 ist an der Seite der Umschaltstifte 61 und 62 von der Ölzuführvorrichtung 75 und dem hydraulischen Steuerventil 79 aus angeordnet.
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Wie aus 12 verständlich wird, ist die Hauptgalerie 82, die innerhalb des Zylinderblocks 3 ausgebildet ist, mit zwei Durchgängen ausgebildet. Das Schmieröl, das durch die Ölzuführvorrichtung 75 angesaugt wird, strömt durch die erste Rohrleitung 86 hindurch und strömt in einen Durchgang in der Hauptgalerie 82 ein. Deshalb bilden die erste Rohrleitung 86 und ein Durchgang innerhalb der Hauptgalerie 82 einen Teil des ersten Schmierölpfads 72 aus. Ferner strömt das Hydrauliköl, das durch die Ölzuführvorrichtung 75 angesaugt wird, durch die zweite Rohrleitung 87 hindurch und strömt zu dem anderen Durchgang innerhalb der Hauptgalerie 82. Deshalb, bilden die zweite Rohrleitung 87 und der andere Durchgang innerhalb der Hauptgalerie 82 einen Teil des Hydraulikölpfads 74 aus.
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Die Hauptgalerie 82 erstreckt sich parallel zu der axialen Richtung der Kurbelwelle 76, d. h. der axialen Richtung der Kurbellagerzapfen 70a bis 70e. Die Hauptgalerie 82 ist durch den ersten Verbindungsölpfad 85a mit dem ersten Kurbellagerzapfen 70a verbunden, ist durch den zweiten Verbindungsölpfad 85b mit dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b verbunden, ist durch den dritten Verbindungsölpfad 85c mit dem dritten Kurbellagerzapfen 70c verbunden, ist durch den vierten Verbindungsölpfad 85d mit dem vierten Kurbellagerzapfen 70d verbunden, und ist durch den fünften Verbindungsölpfad 85e mit dem fünften Kurbellagerzapfen 70e verbunden. Deshalb wird das Hydrauliköl aus der Hauptgalerie 82 zu dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zugeführt. Auf der anderen Seite wird das Schmieröl aus der Hauptgalerie 82 zu dem ersten Kurbellagerzapfen 70a, dem dritten Kurbellagerzapfen 70c und dem fünften Kurbellagerzapfen 70e zugeführt. Man beachte, dass die Ölzuführvorrichtung 75, das hydraulische Steuerventil 79 und der Hydrauliksensor 81 an der stromaufwärtigen Seite von der Hauptgalerie 82 aus in der Richtung der Ölströmung angeordnet sind.
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16A bis C sind jeweils Querschnittsansichten entlang A-A, B-B, und C-C der 11. Wie in 16A gezeigt, weist die Hauptgalerie 82 das Rohrteil 83 auf, das in sie eingeführt ist. Der Innenraum 83a des Rohrteils 83 definiert den ersten Schmierölpfad 72.
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Der Lochdurchmesser der Hauptgalerie 82 im Querschnitt vertikal zu der Richtung der Erweiterung der Hauptgalerie 82 (Querschnitt, der in 16A bis 16C gezeigt ist) ist ein wenig größer als der Außendurchmesser des Rohrteils 83. Aus diesem Grund ist ein Spalt 84 zwischen der Innenwand der Hauptgalerie 82 und dem Rohrteil 83 ausgebildet. An dem Verbindungsteil der Hauptgalerie 82 und der ersten Rohrleitung 86, steht der Spalt 84 mit dem Innenraum 83a des Rohrteils 83 in Verbindung. Wenn deshalb das Öl, das durch die Ölzuführvorrichtung 75 angesaugt wird, durch die erste Rohrleitung 86 hindurch strömt und dem ersten Schmierölpfad 72 an dem Innenraum der Hauptgalerie 82 zugeführt wird, strömt eine kleine Menge an Öl in den Spalt 84 ein. Ferner wird das Öl, welches durch die Ölzuführvorrichtung 75 angesaugt wird, ebenso durch die erste Rohrleitung 86 dem zweiten Schmierölpfad 73 zugeführt. Die erste Rohrleitung 86 bildet einen Teil des ersten Schmierölpfads 72 und des zweiten Schmierölpfads 73 aus.
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Wie in 16B und 16C gezeigt, ist das Rohrteil 83 mit einem Vertiefungsteil 83b in seine Richtung der Erweiterung von der Position des zweiten Kurbellagerzapfens 70b aus bis zu der Position des vierten Kurbellagerzapfens 70d ausgebildet. Der Vertiefungsteil 83b und die Innenwand der Hauptgalerie 82 definieren einen Hydraulikölpfad 74. Wie in 12 und 16C gezeigt, strömt das Hydrauliköl durch die zweite Rohrleitung 87 zu dem Vertiefungsteil 83b.
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Wie in 16B gezeigt, ist der Innenraum 83a des Rohrteils 83 mit dem dritten Verbindungsölpfad 85c an der Position des dritten Kurbellagerzapfens 70c verbunden. Auf die gleiche Weise ist der Innenraum 83a des Rohrteils 83 mit dem ersten Verbindungsölpfad 85a an der Position des ersten Kurbellagerzapfens 70a verbunden und ist an dem fünften Verbindungsölpfad 85e an der Position des fünften Kurbellagerzapfens 70e verbunden. Deshalb wird das Schmieröl aus dem Innenraum 83a des Rohrteils 83 innerhalb der Hauptgalerie 82 zu dem ersten Kurbellagerzapfen 70a, dem dritten Kurbellagerzapfen 70c und dem fünften Kurbellagerzapfen 70e zugeführt.
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Wie in 16C gezeigt, ist das Rohrteil 83 mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 83c an der Position des vierten Kurbellagerzapfens 70d ausgebildet. Das Vertiefungsteil 83b des Rohrteils 83 ist durch die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 83c mit dem vierten Verbindungsölpfad 85d verbunden. Auf die gleiche Weise ist das Rohrteil 83 mit einer in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 83c an der Position des zweiten Kurbellagerzapfens 70b ausgebildet, während das Vertiefungsteil 83b des Rohrteils 83 durch die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 83c mit dem zweiten Verbindungsölpfad 85 verbunden ist. Deshalb wird das Hydrauliköl aus dem Vertiefungsteil des Rohrteils 83 innerhalb der Hauptgalerie 82 dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zugeführt.
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Ferner steht das Vertiefungsteil 83b des Rohrteils 83 mit dem Spalt 84 in Verbindung. Aus diesem Grund steht das Vertiefungsteil 83b des Rohrteils 83 durch den Spalt 84 mit dem Innenraum 83a des Rohrteils 83 in Verbindung. Deshalb steht das Hydraulikölpfad 74 mit dem ersten Schmierölpfad 72 an einer Position an der stromaufwärtigen Seite von dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierter Kurbellagerzapfen 70d aus in der Richtung der Ölströmung und an der stromabwärtigen Seite von dem hydraulischen Steuerventil 79 aus in der Richtung der Ölströmung in Verbindung. In Folge dessen wird, wenn dem ersten Schmierölpfad 72 Schmieröl zugeführt wird, das Schmieröl aus dem ersten Schmierölpfad 72 durch den Spalt 84 und das Vertiefungsteil 83b des Rohrteils 83 zu dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zugeführt.
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Der Spalt 84 ist eingerichtet, so dass der Öldruck, der aus dem ersten Schmierölpfad 72 zu dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und zu dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zugeführt wird, niedriger als der Öldruck der Umschaltstifte 61 und 62 wird. Aufgrund dessen ist es möglich, um einem Festfressen des zweiten Kurbellagerzapfens 70b und des vierten Kurbellagerzapfens 70d durch das Öl, das aus dem ersten Schmierölpfad 72 zugeführt wird, entgegenzuwirken, ohne irrtümliche eine Betätigung der Umschaltstifte 61 und 62 zu verursachen, sogar wenn das hydraulische Steuerventil 79 ausfällt und Öl nicht länger aus dem Hydraulikölpfad 74 zu dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und zu dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zugeführt werden kann.
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<Steuerung des hydraulischen Steuerungsventils>
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Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist ferner eine Steuerungsvorrichtung auf, die den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 basierend auf der Ausgabe des Hydrauliksensors 81 steuert. Die Steuerungsvorrichtung ist beispielsweise eine elektronische Steuerungseinheit (ECU). Die ECU steuert auch den Zündzeitpunkt der Zündkerze 8, den Öffnungs- und Schließungszeitpunkt des Einlassventils 9, den Öffnungs- und Schließungszeitpunkt des Auslassventils 12, usw.
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Wenn die Umschaltstifte 61 und 62 betätigt werden, steuert die Steuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79, so dass Öldrucke der Betätigungsdrucke der Umschaltstifte 61 und 62 oder mehr den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt werden, während, wenn die Umschaltstifte 61 und 62 nicht betätigt werden, steuert sie den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 so, dass Öldrucke von weniger als den Betätigungsdrucken der Umschaltstifte 61 und 62 den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt werden. Während die Ölzuführvorrichtung 75 betätigt wird, ist es aufgrund dessen möglich, dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d andauernd Öl zuzuführen, ohne eine irrtümliche Betätigung der Umschaltstifte 61 und 62 zu verursachen. Deshalb ist es in der vorliegenden Ausführungsform möglich, zusätzlich zu dem ersten Kurbellagerzapfen 70a, dem dritter Kurbellagerzapfen 70c und dem fünften Kurbellagerzapfen 70e, einem Festfressen des zweiten Kurbellagerzapfens 70b und des vierten Kurbellagerzapfens 70d entgegenzuwirken.
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Nachstehend wird bezugnehmend auf 17 diese Steuerung speziell erläutert. 17 ist ein Zeitdiagramm eines angeforderten mechanischen Verdichtungsverhältnisses Dεm, eines mechanischen Verdichtungsverhältnisses εm (tatsächliches mechanisches Verdichtungsverhältnis), und eines Öldrucks OP, wenn das Umschalten des mechanischen Verdichtungsverhältnisses angefordert wird. Der Öldruck OP ist ein geschätzter Wert an Öldruck, der den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird, der basierend auf der Ausgabe des Hydrauliksensors 81 berechnet wird.
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Wenn bei der Verbrennungskraftmaschine 1 ein vorbestimmter Druck Pbase oder mehr an Öldruck aus der Ölzuführvorrichtung 75 den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird, agieren die Umschaltstifte 61 und 62 und der Stromrichtungumschaltmechanismus 35 wechselt von dem zweiten Zustand zu dem ersten Zustand. In Folge dessen wird eine Strömung von Öl aus dem zweiten Zylinder 34a zu dem ersten Zylinder 33a ermöglicht und das mechanische Verdichtungsverhältnis εm wird von dem Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow zu dem Hoch-Verdichtungsverhältnis εmhigh umgeschaltet.
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In dem Beispiel der 17 wird vor dem Zeitpunkt t1, das angeforderte mechanische Verdichtungsverhältnis Dεm und das mechanische Verdichtungsverhältnis εm ein zu einem Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow. Aus diesem Grund steuert vor dem Zeitpunkt t1 die Steuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 basierend auf der Ausgabe des Hydrauliksensors 81, so dass der für der für Schmierung verwendete Öldruck Plow den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird. Der für Schmierung verwendete Öldruck Plow ist niedriger als der vorbestimmte Druck Pbase, bei dem die Umschaltstifte 61 und 62 arbeiten.
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Sogar wenn der Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 konstant ist, schwankt der Öldruck OP gemäß der Kraftmaschinendrehzahl oder der Temperatur des Hydrauliköls. Insbesondere wird der Öldruck OP höher, je höher die Kraftmaschinendrehzahl, wenn die Ölzuführvorrichtung 75 durch die Rotation der Kurbelwelle 76 angetrieben wird. Ferner wird der Öldruck OP höher, je niedriger die Temperatur des Hydrauliköls ist, da die Viskosität des Hydrauliköls höher wird, je niedriger die Temperatur des Hydrauliköls ist. In der vorliegenden Ausführungsform kann das hydraulische Steuerventil 79 den Druck des Hydrauliköls basierend auf der Ausgabe des Hydrauliksensors 81 linear steuern, so kann es den Öldruck OP bis auf einem vorbestimmten Wert steuern. Während das mechanische Verdichtungsverhältnis εm auf das Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow eingestellt ist, wird es aufgrund dessen möglich, eine geeignete Menge an Schmieröl dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zuzuführen, ohne eine irrtümliche Betätigung der Umschaltstifte 61 und 62 zu verursachen. Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform das Festfressen des zweiten Kurbellagerzapfens 70b und des vierten Kurbellagerzapfens 70d verhindert.
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Man beachte, dass um den Öldruck, der den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird, zu einem vorbestimmten Wert zu machen, kann der Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 zusätzlich zu der Ausgabe des Hydrauliksensors 81 oder anstatt der Ausgabe des Hydrauliksensors 81 basierend auf der Temperatur des Hydrauliköls und der Kraftmaschinendrehzahl gesteuert werden. Insbesondere wenn man die Umschaltstifte 61 und 62 nicht zur Betätigung veranlasst, verkleinert die Steuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79, wenn die Öltemperatur des Hydrauliköls im Vergleich damit, wenn die Öltemperatur des Hydrauliköls relativ hoch ist, relativ niedrig ist, und verkleinert den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79, wenn die Kraftmaschinendrehzahl im Vergleich damit, wenn die Kraftmaschinendrehzahl relativ niedrig ist, relativ hoch ist, so dass der Öldruck, der den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird, der für Schmierung verwendete Öldruck Plow wird. Mit anderen Worten, wenn man die Umschaltstifte 61 und 62 betätigt, verkleinert die Steuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 schrittweise oder linear, während die Öltemperatur des Hydrauliköls niedriger wird, und verkleinert den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 schrittweise oder linear während die Kraftmaschinendrehzahl höher wird. Aufgrund dessen kann, während das mechanische Verdichtungsverhältnis εm auf das Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow eingestellt ist, eine geeignete Menge an Schmieröl zu dem zweiten Kurbellagerzapfen 70b und dem vierten Kurbellagerzapfen 70d zugeführt werden, ohne eine irrtümliche Betätigung der Umschaltstifte 61 und 62 zu verursachen. Man beachte, dass die Temperatur des Hydrauliköls beispielsweise durch einen (nicht gezeigten) Öltemperatursensor erfasst werden kann, der an der Verbrennungskraftmaschine 1 geschaffen ist. Ferner wird die Kraftmaschinendrehzahl durch einen (nicht gezeigten) Kurbelwinkelsensor berechnet, der an der Verbrennungskraftmaschine 1 geschaffen ist.
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Ferner kann in dem Beispiel der 17, obwohl der für Schmierung verwendete Öldruck Plow konstant gehalten wird, der für Schmierung verwendete Öldruck Plow auch gemäß dem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 1 geändert werden, solange der für Schmierung verwendete Öldruck Plow kleiner als ein vorbestimmter Druck Pbase ist. Beispielsweise kann der für Schmierung verwendete Öldruck Plow auch höher eingestellt werden, je höher die Kraftmaschinenlast ist. Der Grund ist, dass die Schmiernachfragen des zweiten Kurbellagerzapfens 70b und des vierten Kurbellagerzapfens 70d höher werden, je höher die Kraftmaschinenlast wird.
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In dem Beispiel der 17, wird zu dem Zeitpunkt t1 das angeforderte mechanische Verdichtungsverhältnis Dεm von dem Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow zu dem Hoch-Verdichtungsverhältnis εmhigh umgeschaltet. Aus diesem Grund steuert die Steuerungsvorrichtung zu dem Zeitpunkt t1 den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79, so dass der für den Betrieb verwendete Öldruck Phigh den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird. In dem Beispiel der 17 ist der Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 von dem Zeitpunkt t1 bis zu dem Zeitpunkt t2 vollständig geöffnet. Man beachte, dass wenn der für den Betrieb verwendete Öldruck Phigh ein vorbestimmter Druck Pbase oder höher ist, der Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 nicht vollständig geöffnet werden muss, wenn die Umschaltstifte 61 und 62 zur Betätigung veranlasst werden.
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Nach dem Zeitpunkt t1 steigt der Öldruck OP auf den für den Betrieb verwendeten Öldruck Phigh und wird bis zum Zeitpunkt t2 auf dem für den Betrieb verwendeten Öldruck Phigh gehalten. Wenn der Öldruck OP ein vorbestimmter Druck Pbase oder höher wird, arbeiten die Umschaltstifte 61 und 62 und das mechanische Verdichtungsverhältnis εm beginnt, sich von dem Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow in Richtung des Hoch-Verdichtungsverhältnisses εmhigh zu ändern. Das mechanische Verdichtungsverhältnis εm wird danach auf dem Hoch-Verdichtungsverhältnis εmhigh gehalten.
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In dem Beispiel der 17, wird zum Zeitpunkt t2 das angeforderte mechanische Verdichtungsverhältnis Dεm von dem Hoch-Verdichtungsverhältnis εmhigh zu dem Niedrig-Verdichtungsverhältnis εmlow umgeschaltet. Aus diesem Grund steuert die Steuerungsvorrichtung zum Zeitpunkt t2 den Öffnungsgrad des hydraulischen Steuerventils 79 basierend auf der Ausgabe des Hydrauliksensors 81, so dass der für Schmierung verwendete Öldruck Plow den Umschaltstiften 61 und 62 zugeführt wird.
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Vorstehend wurden geeignete Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und kann innerhalb der Sprache der Ansprüche modifiziert und auf verschiedene Arten geändert werden. Solange beispielsweise ein Betätigungsteil, der durch das Hydrauliköl betätigt wird, an dem Verbindungsstab 6 geschaffen ist, kann es ein anderes Betätigungsteil als die Umschaltstifte 61 und 62 sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 5
- Kolben
- 6
- Verbindungsstab
- 15
- Zylinder
- 21
- Kolbenstift
- 22
- Kurbelzapfen
- 35
- Stromrichtungumschaltmechanismus
- 61
- erster Umschaltstift
- 62
- zweiter Umschaltstift
- 75
- Ölzuführvorrichtung
- 70a
- erster Kurbellagerzapfen
- 70b
- zweiter Kurbellagerzapfen
- 70c
- dritter Kurbellagerzapfen
- 70d
- vierter Kurbellagerzapfen
- 70e
- fünfter Kurbellagerzapfen
- 72
- erster Schmierölpfad
- 74
- Hydraulikölpfad
- 75
- Ölzuführvorrichtung
- 79
- hydraulisches Steuerventil
- 81
- Hydrauliksensor