DE69010865T2

DE69010865T2 - Verbrennungsmotor mit variablem Zyklus.

Info

Publication number: DE69010865T2
Application number: DE69010865T
Authority: DE
Inventors: Hideo Koza-Gun Kanagawa Kawamura
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Moulinex SA
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1990-12-12
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2010-12-13
Also published as: EP0433039A1; US5113805A; DE69010865D1; EP0433039B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Motor mit variablen Zyklen (variable-cycle engine), welcher wahlweise in einem Zwei-Zyklen-Modus (two-cycle mode) und einem Vier- Zyklen-Modus in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und der Belastung des Motors arbeitet.
Herkömmliche Kolbenkraftmaschinen werden grob in Zwei-Zyklen-Motoren, in denen das Ansaugen, die Kompression, die Kraft und die Auspuffhübe verrichtet werden, während die Kolben sich einen Takt hin- und herbewegen, d.h. die Kurbelwelle eine Umdrehung macht, und Vier-Zyklen-Motoren, in denen die obigen vier Takte ausgeführt werden, während die Kolben sich zwei Takte hin- und herbewegen, d.h. die Kurbelwelle zwei Umdrehungen macht, eingeteilt.
Die Zwei-Zyklen-Motoren sind im allgemeinen von der einheitlichen Bauweise, in welcher die Einlaßkanäle in einem unteren Bereich einer zylindrischen Laufbuchse plaziert sind, und gleichzeitig durch Luft Ansaugluft eingeführt und Abgase abgelassen werden, die unter Druck von den Einlaßkanälen zugeführt wird, wenn der Kolben abgesenkt ist. Zumal die Explosion jedesmal auftritt, wenn die Kurbelwelle eine Umdrehung macht, läßt die Rotationsgeschwindigkeit der Antriebswelle weniger Schwankungen zu, und der Motor kann eine hochmomentige Leistung hervorbringen.
In den Vier-Zyklen-Motoren werden in jeweils voneinander unabhängigen Takten Ansaugluft angezogen und Abgase abgelassen. Demzufolge werden die Ansaugluft und die Abgase in einem hohen Geschwindigkeitsbereich des Motors gut ausgetauscht. Dementsprechend hat der Vier-Zyklen-Motor eine niedrige Treibstoff-Verbrauchsrate, wenn die Geschwindigkeit des Motors groß ist.
Es hat einen Versuch gegeben, einen Motor wahlweise in einem Zwei-Zyklen-Modus und einem Vier-Zyklen-Modus zu betreiben, so daß der Motor mit unterschiedlichen Zwei- und Vier-Zyklen-Eigenschaften laufen kann. Zumal die Einlaßkanäle, welche im Zwei-Zyklen-Modus benutzt werden, im unteren Bereich der zylindrischen Laufbuchse plaziert sind, benötigt der Motor einen speziellen Mechanismus, um das Innere und das Äußere des Zylinders daran zu hindern, sich gegenseitig durch die Einlaßkanäle auszutauschen, wenn der Kolben während des Einsatzes des Motors im Vier-Zyklen- Modus gesenkt ist.
Wenn der Öffnungsbereich der Einlaßkanäle während eines Einsatzes des Motors im Zwei-Zyklen-Modus vergrößert ist, um deren Ansaugeffektivität zu vergrößern, dann ist der Arbeitshub verkleinert, um die Motorenausgabekraft zu verringern, und die Ansaugluft neigt dazu, zurückzufließen, wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit dreht.
Der Anmelder hat einen Motor mit variablen Zyklus vorgeschlagen, welcher einen Hülsenschieber hat, der um eine zylindrische Laufbuchse gelegt ist, um Einlaßkanäle zu öffnen und zu schließen , welche in der zylindrischen Laufbuchse festgelegt sind, wobei der Hülsenschieber mittels einer elektromagnetischen Spule durch eine Verbindung in Gang gesetzt werden kann, um die Einlaßkanäle wunschgemäß zu öffnen und zu schließen. (Vgl. Ep-A-0396325, bekannter Stand der Technik gemäß EPC-Artikel 54 (3)).
Der vorgeschlagene Mechanismus ist gleichwohl relativ komplex. Der Hülsenschieber kann nicht mit schneller Reaktion bewegt werden, und zwar sowohl aufgrund der eigenen Trägheit des Hülsenschiebers, als auch aufgrund von Lücken oder Zwischenräumen zwischen den beweglichen Teilen und auch zwischen den beweglichen und den festen Teilen, welche die beweglichen Teile tragen.
In Anbetracht der oben genannten Probleme des früheren Motors mit variablen Zyklus, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Motor mit variablem Zyklus zu schaffen, welcher wahlweise mit schneller Reaktion in einem Zwei-Zyklen-Modus und einem Vier-Zyklen-Modus in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und der Belastung des Motors arbeiten kann.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindunng ist es, eine Steuereinrichtung zu schaffen, um einen Motor mit variablem Zyklus dahingehend zu steuern, daß er in einem Zwei-Zyklen- Modus arbeitet, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors geringer als eine vorbestimmte Geschwindigkeit und die Belastung des Motors größer als eine vorbestimmte Belastung ist, und in einem Vier-Zyklen-Modus, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors größer als die vorbestimmte Geschwindigkeit und/oder die Belastung des Motors kleiner als die vorbestimmte Belastung ist.
Erfindungsgemäß ist ein Motor mit variablem Zyklus vorgesehen, welcher wahlweise in verschiedenen Zyklen-Modi betrieben werden kann, wobei der Motor beinhaltet:
einen Zylinder, welcher mit einem ersten Einlaßkanal und einem Abgaskanal versehen ist, die in einem oberen Bereich von diesem festgelegt sind, und mit einem zweiten Einlaßkanal, welcher in einem unteren Bereich von diesem festgelegt ist;
eine zylindrische Laufbuchse, welche in dem Zylinder eingerichtet und mit einem dritten Einlaßkanal versehen ist, der in einem unteren Bereich von dieser festgelegt ist;
einen Hülsenschieber, welcher rundum rotierbar über der zylindrischen Laufbuchse angebracht ist, um wahlweise den dritten Einlaßkanal zu öffnen und zu schließen, wobei der Hülsenschieber mit einem eingebauten Permanentmagneten versehen ist;
Rotationsmitteln, um den Hülsenschieber unter dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte, welche auf den Permanentmagneten wirken, zu drehen;
Einlaßkanalöffnungs- und schließmitteln, um wahlweise den ersten Einlaßkanal im oberen Bereich des Zylinders zu öffnen und zu schließen;
Abgaßkanalöffnungs- und schließmitteln, um den Abgaskanal im oberen Bereich des Zylinders wahlweise zu öffnen und zu schließen;
Überverdichtungsmitteln, um Luft unter Druck zum ersten Einlaßkanal und zum zweiten Einlaßkanal zu liefern; und
Zyklen-Modus-Auswahlmitteln, um einerseits die Rotationsmittel in Gang zu setzen, um den Hülsenschieber zu drehen, um den dritten Einlaßkanal in Abstimmung mit dem zweiten Einlaßkanal zu öffnen, und um die Abgaskanalöffnungs- und schließmittel zu betreiben, um den Motor in einem Zweizyklen-Modus zu betreiben, und andererseits um die Rotationsmittel in Gang zu setzen, um den Hülsenschieber zu drehen, um den dritten Einlaßkanal zu schließen und um die Einlaßkanal- und Abgaskanalöffnungs- und schließmittel zu betreiben, um den Motor in einem Vier-Zyklenmodus zu betreiben, jeweils in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und der Belastung des Motors.
Wenn der Motor mit einer niedrigen Geschwindigkeit und unter voller Belastung rotiert, sind die Einlaßkanäle, welche im unteren Bereich des Zylinders festgelegt sind, geöffnet und die Öffnungs- und Schließmittel für einen Abgaskanal sind aktiviert, um den Motor in einem Zwei-Zyklen-Modus zu betreiben. Wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit oder mit niedriger Geschwindigkeit und unter einer Teilbelastung rotiert, sind die Einlaßkanäle geschlossen und die Öffnungs- und Schließmittel für Einlaß- und Abgaskanäle sind aktiviert, um den Motor in dem Vier-Takt-Modus zu betreiben. Der Hülsenschieber zum Wechseln der Zyklen- Modi wird elektromagnetisch aktiviert. Der erhöhte Druck von den Überverdichtungsmitteln ist an dem ersten und zweiten Einlaßkanal zu jeder Zeit angelegt.
Das obige und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung offensichtlicher werden, wenn sie mit den beigefügten Zeichnungen in Verbindung gebracht werden, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als illustrierendes Beispiel gezeigt wird.
In den Zeichnungen:
Fig.1 ist eine Querschnittsansicht, zum Teil in Blockform, eines erfindungsgemäßen Motors mit variablem Zyklus;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie II - II von Fig. 1;
Fig. 3 ist ein Diagramm, welches Eigenschaften von Zwei- und Vier-Zyklen-Modi beim Betrieb des Motors mit variablen Zyklen zeigt; und
Fig. 4 ist ein Programmablaufplan einer Betriebssequenz des Motors mit variablen Zyklus.
Ein erfindungsgemäßer Motor mit variablen Zyklen wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 3 beschrieben werden.
Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist eine zylindrische Laufbuchse 11 gegen die innere Wand eines Zylinders 1 eingepaßt. Ein Kolben 2 ist wechselweise in den Zylinder 1 eingepaßt. Die zylindrische Laufbuchse 11 hat eine rundumgehende, regelmäßige Anordnung von Einlaßkanälen 12, welche in ihrer Umfangswand festgelegt sind. Die Einlaßkanäle 12 sind derart plaziert, daß sie nahe dem oberen Ende eines Kolbenkopfes 21 des Kolbens 2 sind, wenn der Kolben 2 den unteren Totpunkt erreicht.
Die Einlaßkanäle 12 sind bezüglich der Hauptachse des Zylinders 1 geneigt, um Einlaßluft von einem Einlaßrohr 13 als eine Rotationsströmung in den Zylinder 1 einzuführen.
Ein Hülsenschieber 3 in der Gestalt eines ringförmigen Streifens ist über die zylindrische Laufbuchse in abdeckender Beziehung zu den Öffnungen der Einlaßkanäle 12 gestülpt. Der Hülsenschieber 3 ist ringsum auf und um die zylindrische Laufbuchse 11 herum gleitfähig. Der Hülsenschieber 3 ist mit Löchern 31 versehen, welche in ihm festgelegt sind und in ihrer Plazierung mit den Einlaßkanälen 12 übereinstimmen. Wenn der Hülsenschieber 3 winkelweise rings um den Zylinder 1 bewegt wird, geraten die Einlaßkanäle 12 mit denjenigen Bereichen des Hülsenschiebers 3 in Deckung, welche zwischen den Löchern 31 liegen, wodurch die Einlaßluft daran gehindert wird, durch die Einlaßkanäle 12 zu strömen.
Zwei Permanentmagneten 32 sind entgegengesetzt gegenüber in den Hülsenschieber 3 eingelassen. Der Hülsenschieber 3 kann peripherisch durch festsitzende Elektromagneten 41, 42 bewegt werden, welche in genau entgegengesetzt gegenüberliegender Beziehung zueinander plaziert sind und können wahlweise die entsprechenden Permanentmagneten 32 konfrontieren. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, sind, wenn der festsitzende Elektromagnet 42 stromführend ist, so daß er einen der Permanentmagneten 32 in voll gegenüberstehender Beziehung zueinander anzieht, die Einlaßkanäle 12 und die Löcher 31 in sich gegenseitig entsprechender Weise ausgerichtet, aber der festsitzende Elektromagnet 41 und der andere Permanentmagnet 32 sind nicht vollständig in gegenüberstehender Beziehung zueinander.
Wenn der festsitzende Elektromagnet 41 stromführend ist, so daß er den anderen Permagnentmagneten 32 in voll zu ihm gegenüberstehende Beziehung anzieht, werden die Einlaßkanäle 12 durch den Hülsenschieber 3 geschlossen, aber der festsitzende Elektromagnet 42 und der eine Permanentmagnet 32 stehen sich nicht voll gegenüber.
Ein Einlaßventil 5 ist oberhalb des Zylinders 1 angeordnet, um Einlaßluft von einem Einlaßrohr 14 in den Zylinder 1 einzuführen. Das Einlaßventil 5 kann von einem elektromagnetischem Ventilaktivator 51 geöffnet und geschlossen werden, welcher über dem Einlaßventil 5 angeordnet ist.
Ein Abgasventil 6 ist ebenfalls oberhalb des Zylinders 1 neben dem Einlaßventil 5 angeordnet, um Abgase in ein Abgasrohr 15 in einem Abgastakt des Motors zu leiten. Das Abgasventil 6 kann durch einen elektromagnetischen Ventilaktivator 61 geöffnet und geschlossen werden, welcher über dem Abgasventil 6 angeordnet ist.
Beide elektromagnetische Ventilaktivatoren 51, 61 beinhalten einen beweglichen magnetischen Pol, welcher an eines der Einlaß- und Abgasventile 5,6 gekoppelt ist und einen festsitzenden Elektromagneten, der fest auf den Zylinderkopf montiert ist. Die elektromagnetischen Ventilaktivatoren 51, 61 setzen die Einlaß- und Abgasventile 5, 6 unter elektromagnetischen Kräften in Gang, welche zwischen den beweglichen magnetischen Polen und den festsitzenden Elektromagneten wirken. Steuersignale werden an die festsitzenden Elektromagneten von einer Steuereinrichtung 8 geliefert.
Ein Turbolader 7 beinhaltet eine Turbine, einen Motorgenerator (TCG), welcher wahlweise als Motor und als Generator arbeiten kann und einen Kompressor, die in koaxialer Beziehung angeordnet sind. Wenn die Turbine von der Energie der Abgase angetrieben wird, welche von dem Abgasrohr 15 entladen werden, wird der Kompressor gedreht, um Luft unter Druck zum Zylinder 1 durch das Einlaßrohr 13 zu liefern, wenn der Motor in einem Zwei-Zyklen-Modus arbeitet und durch das Einlaßrohr 14, wenn der Motor in einem Vier-Zyklen-Modus arbeitet.
In Abhängigkeit von der Betriebsart des Motors wird der Motorgenerator (TCG) mit elektrischer Energie versorgt und arbeitet infolgedessen als ein Motor, um den Kompressor beim Rotieren zu unterstützen, um das Drehmoment in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich zu vergrößern. Wenn die Energie der Abgase des Motors groß ist, arbeitet der Motorgenerator (TCG) als ein Generator, um elektrische Energie zu erzeugen, welche an eine Batterie oder dergleichen geliefert wird.
Die Rotationsgeschwindigkeit der Kurbelwelle des Motors wird durch einen Motor-Rotationssensor 81 für die Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit des Motors erfaßt. Die an den Motor gelieferte Treibstoffmenge wird durch einen Motorbelastungssensor 82 zur Erfassung der Belastung des Motors erfaßt. Der Winkel der Kurbelwelle wird von einem Positionssensor 83 für die Erfassung der Position des Kolbens erfaßt. Der Verstärkerdruck des Turboladers 7 wird durch einen Drucksensor 84 erfaßt. Von diesen Sensoren erfaßte Signale werden an die Steuereinrichtung 8 geliefert.
Die Steuereinrichtung 8 beinhaltet einen Mikrocomputer, der mit einer zentralen Arbeitseinheit zum Bewerkstelligen arithmetischer Operationen, verschiedenen Speichern zur Speicherung von Schrittfolgen für die arithmetischen Operationen und einer Steuerablaufkette und Ein- und Ausgabekanälen ausgestattet ist. Wenn die Signale von den Sensoren an die Steuereinrichtung 8 geliefert werden, werden die vorbestimmten arithmetischen Operationen ausgeführt, und Steuersignale werden zu den festsitzenden Elektromagneten 41, 42, den elektromagnetischen Ventilaktivatoren 51, 61 und den Motorgenerator (TCG) des Turboladers 7 übertragen.
Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen der Belastung des Motors mit variablen Zyklen und der Rotationsgeschwindigkeit des Motors. Der Graph von Fig. 3 beinhaltet eine vertikale Achse, welche die Motorbelastungen L repräsentiert, und eine horizontale Achse, die die Motor-Rotationsgeschwindigkeiten N repräsentiert. Der Motor arbeitet in dem Zwei- Zyklen-Modus in einem Bereich A, und in dem Vier-Zyklen- Modus in einem Bereich B.
Der Motor mit variablen Zyklen, welcher in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, arbeitet folgendermaßen:
In einem Motor-Geschwindigkeitsbereich, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit, die durch das erfaßte Signal vom Rotationssensor 81 angezeigt wird, niedriger als eine vorbestimmte Geschwindigkeit ist, und auch in einem Motor- Belastungsbereich, in dem die Motorbelastung, welche durch das vom Belastungsdetektor 82 erfaßte Signal angezeigt wird, höher als eine vorbestimmte Belastung ist, arbeitet der Motor in dem Zwei-Zyklen-Modus. Genauer gesagt wird ein Steuersignal an den festsitzenden Elektromagneten 42 abgegeben, um die Einlaßkanäle 12 und die Löcher 21 miteinander fluchten zu lassen, wobei der Hülsenschieber 3 wie in Fig. 1 und 2 gezeigt plaziert wird.
Die Permanentmagneten 32 sind in den Hülsenschieber 3 eingelassen. Um elektromagnetische Kräfte zwischen den Permanentmagneten 32 und den Elektromagneten 41, 42 zu erzeugen, müssen der Hülsenschieber 3 und die zylindrische Laufbuchse 11 aus nicht-magnetischem Material gemacht werden.
Wenn der Kolben 2 auf den unteren Totpunkt abgesenkt ist, fließt Einlaßluft, welche unter Druck vom Turbolader 7 durch das Einlaßrohr 13 geliefert wird, als wirbelnde Luft in den Zylinder 1 durch die Löcher 31 und die Einlaßkanäle 12, welche miteinander fluchten. Die eingeführte wirbelnde Luft drängt die Abgase aus dem Zylinder 1 durch den geöffneten Abgaskanal 15, und steht als Einlaßluft zur Verfügung, die im nächsten Verbrennungstakt benötigt wird.
Sodann bewegt sich der Kolben 2 aufwärts, wobei er die Einlaßkanäle 12 der zylindrischen Laufbuchse 11 schließt. Kurz danach wird das Abgasventil 6 geschlossen, und das Volumen des Zylinders 1 zusammengedrückt. In einem Endstadium des Kompressionstaktes steigt die Temperatur in dem Zylinder 1 zu dem Punkt an, wo Treibstoff gezündet werden kann. Sodann wird eingespritzter Treibstoff gezündet und verbrannt, woraufhin der Kolben 2 unter hohem Verbrennungsdruck gesenkt wird, um dabei die Kurbelwelle zu drehen.
In der späteren Hälfte des Ausdehnungstaktes wird das Abgasventil 6 geöffnet und die Verbrennungsgase werden unter ihrem eigenen Druck durch das Abgasrohr 15 zu dem Turbolader 7 entladen. Die Abgase drehen die Turbine und werden dann von dem Turbolader 7 entladen.
Auf ein weiteres Absinken des Kolbens 2 hin nimmt der Gasdruck in dem Zylinder 1 hinreichend ab. Wenn das obere Ende des Kolbens 2 die Einlaßkanäle 12 erreicht, wird wiederum Einlaßluft unter Druck von dem Turbolader 7 durch die Einlaßkanäle 12 in den Zylinder 1 geliefert, welche jegliche verbleibenden Abgase aus dem Zylinder 1 ausspülen. Zu dieser Zeit ist der Widerstand gegen den Einfluß von Einlaßluft klein, und die Einlaßluft kann in den Zylinder 1 in einem kurzen Zeitabschnitt eingeführt werden, zumal die Einlaßkanäle 12 völlig rundherum im unteren Bereich der zylindrischen Laufbuchse 11 aufgereiht sind und in Übereinstimmung mit den Löchern 31 des Hülsenschiebers 3 gehalten werden.
In einem Motorgeschwindigkeitsbereich, in welchem die Rotationsgeschwindigkeit, die von dem erfaßten Signal vom Rotationssensor 81 angezeigt wird, höher als die vorbestimmte Geschwindigkeit ist, oder in einem Bereich, in dem die Rotationsgeschwindigkeit, welche von dem erfaßten Signal vom Rotationssensor 81 geringer ist, als die vorbestimmte Geschwindigkeit und die Motorbelastung, welche von dem erfaßten Signal vom Belastungssensor 82 kleiner als die vorbestimmte Belastung ist, arbeitet der Motor in dem Vier- Zyklen-Modus.
In diesem Modus steuert die Steuereinrichtung 8 den elektromagnetischen Ventilaktivator 51 und den festsitzenden Elektromagnet 41 derart, daß das Einlaßventil 5 durch den elektromagnetischen Ventilaktivator 51 im Einlaßtakt eines gewöhnlichen Vier-Zyklen Motors geöffnet und geschlossen wird und die Einlaßkanäle 12 der zylindrischen Laufbuchse 11 von dem Hülsenschieber 3 geschlossen werden.
Wenn der Kolben 2 abgesenkt ist, werden, zumal die Einlaßkanäle 12 der zylindrischen Laufbuchse 11 durch den Hülsenschieber 3 geschlossen sind, die Verbrennungsgase daran gehindert, in die Einlaßkanäle 12 zurückzufließen. Im Einlaßtakt wird genügend Einlaßluft vom oberen Einlaßventil 5 eingeführt, und der Takt des Kolben kann effektiv genutzt werden.
Auch wenn der Motor im Zwei-Zyklen-Modus arbeitet, wird der erhöhte Druck im Einlaßrohr 14 entwickelt. Der Hülsenschieber 3 wird besser elektromagnetisch in Gang gesetzt als durch eine mechanische Verbindung oder dergleichen. Aus diesem Grund kann der Arbeitsmodus des Motors schnell vom Zwei-Zyklen-Modus zum Vier-Zyklen-Modus schalten.
Ein Steuervorgang der Steuereinrichtung 8 wird nun unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von Fig. 4 beschrieben werden.
Der Steuerprozeß beginnt, während der Motor im Vier-Zyklen- Modus arbeitet.
Die Rotationsgeschwindigkeit N des Motors wird vom Rotationssensor 81 in einem Schritt 1 gelesen, und die Belastung des Motors vom Belastungssensor 82 in einem Schritt 2.
Die Motorbelastung L wird mit einer vorgegebenen Belastung Lm in einem Schritt 3 verglichen. Wenn L > Lm geht die Steuerung zu einem Schritt 4. Wenn L ≤ Lm, dann geht die Steuerung zu einem Schritt 17.
In dem Schritt 17 wird, zumal die Motorbelastung kleiner als die vorgegebene Belastung Lm ist, der Motor-Generator (TCG) des Turboladers 7 als ein Generator betrieben, und die erzeugte Energie wird in der Batterie gespeichert. Der Vier-Zyklen-Modus des Motoreneinsatzes wird in einem Schritt 18 aufrechterhalten, wonach die Steuerung zurück zu Schritt 1 geht.
Der Schritt 4 vergleicht die Motorrotationsgeschwindigkeit N mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit Nm. Wenn N < Nm, dann schreitet die Steuerung fort zu einem Schritt 5, und wenn N ≥ Nm, dann schreitet die Steuerung fort zu einem Schritt 10.
Der Folgezweig, welcher auf Schritt 10 folgt, dient dazu, den Vier-Zyklen-Modus des Motoreneinsatzes aufrechtzuerhalten. Im Schritt 10 wird die Geschwindigkeit V der Betätigung des Gaspedals nach der Zeit abgeleitet, wodurch eine Beschleunigung bestimmt wird, und wenn die Beschleunigung höher als ein vorbestimmter Wert α, d.h., wenn ein Beschleunigungsmodus vorbestimmt ist, dann geht die Steuerung zu einem Schritt 11. Wenn die Beschleunigung niedriger als der vorbestimmte Wert α ist, dann geht die Steuerung zu einem Schritt 16.
Der Schritt 11 vergleicht den erhöhten Druck P, welcher durch den Drucksensor 84 erfaßt ist, mit einem vorgegebenen erhöhten Druck Pd.
Wenn P ≥ Pd dann geht, zumal der erhöhte Druck hinreichend ist, die Steuerung zu dem Schritt 16, in welchem der Motor- Generator (TCG) als ein Generator betrieben wird, um Energie zurückzugewinnen, und dann geht die Steuerung zurück zu Schritt 1.
Wenn P < Pd, dann wird der Motor-Generator (TCG) als ein Motor betrieben in einem Schritt 12, um den erhöhten Druck hoch zum vorgegebenen erhöhten Druck Pd zu steigern zu steigern.
Wenn der erhöhte Druck P den vorgegebenen erhöhten Druck Pd in einem Schritt 13 erreicht, wird der Einsatz des Motor- Generators (TCG) in einem Schritt 14 stabilisiert. Wenn eine Antriebskraft Tw für den Motor-Generator (TCG) kleiner als 0 in einem Schritt 15 ist, dann rückt die Steuerung zu einem Schritt 16 vor. Wenn nicht, dann geht die Steuerung zurück zum Schritt 12.
Wenn die Steuerung zum Schritt 5 geht, wird der Motor in dem Zwei-Zyklen-Modus betrieben. In dem Schritt 5 werden zu diesem Zweck Zeiten zum öffnen und schließen der Ventile in dem Zwei-Zyklen-Modus berechnet.
Basierend auf den errechneten Ergebnissen wird ein Steuersignal zu dem festsitzenden Elektromagneten 42 übertragen, um die Einlaßkanäle 12 und die Löcher 31 in Übereinstimmung miteinander zu bringen, wobei der Hülsenschieber 3 wie in Fig. 1 und 2 plaziert wird.
Der elektromagnetische Ventilaktivator 51 wird in einem nächsten Schritt 7 abgeschaltet, und ein Steuersignal wird zu dem elektromagnetischen Ventilaktivator 61 zum Betreiben des Motors in dem Zwei-Zyklen-Modus in einem Schritt 8 übertragen.
Wenn der erhöhte Druck P niedriger als der vorgegebene erhöhte Druck Pd ist, dann bestimmt ein Schritt 9, ob der erhöhte Druck P den vorgegenen erhöhten Druck Pd erreicht hat. Wenn der erhöhte Druck P den vorgegebenen erhöhten Druck Pd nicht erreicht hat, dann geht die Steuerung zu Schritt 19. Wenn der erhöhte Druck P den vorgegebenen erhöhten Druck Pd erreicht hat, dann geht die Steuerung zu Schritt 16.
In dem Schritt 19 wird der Motor-Generator (TCG) als ein Motor betrieben, um den errhöhten Druck P ansteigen zu lassen. Der Motor-Generator (TCG) wird in den Schritten 19, 20 kontinuierlich als der Motor betrieben, bis der erhöhte Druck P höher als der vorgegebene erhöhte Druck Pd wird.
Der Betrieb des Motor-Generators (TCG) wird in einem Schritt 20 aufrechterhalten. Der Zeitpunkt der Treibstoffzufuhr wird zu einem passenden Zeitpunkt für den Zwei-Zyklen-Modus gewechselt in einem Schritt 22, wonach die Steuerung zurück zu Schritt 1 geht.
Mit der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, werden, wenn der Motor mit niedriger Geschwindigkeit und unter voller Belastung rotiert, die Einlaßkanäle, welche im unteren Bereich des Zylinders festgelegt sind, geöffnet, und die Mittel zum Öffnen und Schließen eines Abgaskanals werden aktiviert, um den Motor in dem Zwei-Zyklen-Modus zu betreiben. Wenn der Motor mit hoher Geschwindigkeit oder mit niedriger Geschwindigkeit und unter Teilbelastung rotiert, werden die Einlaßkanäle geschlossen und die Mittel zum Öffnen und Schließen der Einlaß- und Abgaskanäle werden aktiviert, um den Motor in dem Vier-Zyklen-Modus zu betreiben. Daher kann der Motor ein hohes Moment erzeugen, wenn der Motor in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich rotiert, in dem ein hohes Moment verlangt wird. Zumal der Hülsenschieber elektromagnetisch aktiviert wird und der erhöhte Druck immer in die Einlaßrohre 13, 14 geliefert wird, kann der Arbeitsmodus des Motors schnell zwischen dem Zwei- und Vier-Zyklen-Modus wechseln.

Claims

1. Ein Motor mit variablem Zyklus, welcher wahlweise in verschiedenen Zyklen-Modi betrieben werden kann, wobei der Motor beinhaltet:

einen Zylinder (1), welcher mit einem ersten Einlaßkanal und einem Abgaskanal versehen ist, die in einem oberen Bereich von diesem festgelegt sind, und mit einem zweiten Einlaßkanal, welcher in einem unteren Bereich von diesem festgelegt ist;

eine zylindrische Laufbuchse (11), welche in dem Zylinder (1) eingerichtet und mit einem dritten Einlaßkanal (12) versehen ist, der in einem unteren Bereich von dieser festgelegt ist;

einen Hülsenschieber (3), welcher rundum rotierbar über der zylindrischen Laufbuchse angebracht ist, um wahlweise den dritten Einlaßkanal (12) zu öffnen und zu schließen, wobei der Hülsenschieber mit einem integral ausgebildeten Permanentmagneten (32) versehen ist;

Rotationsmitteln (41, 42), um den Hülsenschieber (3) unter dem Einfluß elektromagnetischer Kräfte, welche auf den Permanentmagneten (32) wirken, zu drehen;

Einlaßkanalöffnungs- und schließmitteln (5, 51), um wahlweise den ersten Einlaßkanal im oberen Bereich des Zylinders zu öffnen und zu schließen;

Abgaßkanalöffnungs- und schließmitteln (6, 61), um den Abgaskanal im oberen Bereich des Zylinders wahlweise zu öffnen und zu schließen;

Überverdichtungsmitteln (7), um Luft unter Druck zum ersten Einlaßkanal und zum zweiten Einlaßkanal zu liefern; und

Zyklen-Modus-Auswahlmitteln (8), um einerseits die Rotationsmittel (41, 42) in Gang zu setzen, um den Hülsenschieber (3) zu drehen, um den dritten Einlaßkanal (12) in Abstimmung mit dem zweiten Einlaßkanal zu öffnen, und um die Abgaskanalöffnungs- und schließmittel zu betreiben, um den Motor in einem Zwei-Zyklen-Modus zu betreiben, und andererseits um die Rotationsmittel (41, 42) in Gang zu setzen, um den Hülsenschieber (3) zu drehen, um den dritten Einlaßkanal zu schließen und um die Einlaßkanal- und Abgaskanalöffnungs- und schließmittel zu betreiben, um den Motor in einem Vier-Zyklenmodus zu betreiben, jeweils in Abhängigkeit von der Rotationsgeschwindigkeit und der Belastung des Motors.

2. Ein Motor gemäß Anspruch 1, worin die Zyklen-Modus- Auswahlmittel Mittel beinhalten, um den Motor in dem Zwei-Zyklen-Modus zu betreiben, wenn der Motor bei niedriger Geschwindigkeit unter voller Belastung rotiert, und um den Motor im Vier-Zyklen-Modus zu betreiben, wenn der Motor bei hoher Geschwindigkeit rotiert und wenn er bei niedriger Geschwindigkeit unter teilweiser Belastung rotiert.

3. Ein Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, worin die zylindrische Laufbuchse und der Hülsenschieber aus nichtmagnetischem Material gemacht sind.