ES2304493T3 - Motor con carrera variable. - Google Patents

Abstract

Un motor de carrera variable incluyendo: una biela (64) conectada en un extremo a un pistón (38) a través de un pasador de pistón (63); un brazo subsidiario (68) conectado rotativamente en un extremo al otro extremo de la biela (64) y conectado a un cigüeñal (27) a través de una muñequilla (65); y una varilla de control (69) conectada en un extremo al brazo subsidiario (68) en una posición desplazada de una posición de conexión de la biela (64); siendo una posición de soporte del otro extremo de la varilla de control (69) capaz de desplazarse en un plano perpendicular a un eje del cigüeñal (27), caracterizado porque el motor incluye además unos medios de conmutación (88) capaces de conmutación entre: un estado en el que la carrera del pistón (38) en una carrera de expansión es mayor que en una carrera de compresión cuando la carga del motor es alta; y un estado en el que la carrera del pistón (38) en la carrera de expansión es igual a la de la carrera de compresión cuando la carga del motor es baja.

Description

Motor con carrera variable.

La presente invención se refiere a un motor de carrera variable incluyendo: una biela conectada en un extremo a un pistón a través de un pasador de pistón; un brazo subsidiario conectado rotativamente en un extremo al otro extremo de la biela y conectado a un cigüeñal a través de una muñequilla; y una varilla de control conectada en un extremo al brazo subsidiario en una posición desplazada de una posición de conexión de la biela; siendo una posición de soporte del otro extremo de la varilla de control capaz de desplazarse en un plano perpendicular a un eje del cigüeñal.

Tal motor se conoce convencionalmente, por ejemplo, por la publicación de la solicitud de patente japonesa número 9-228858, la Patente de Estados Unidos número 4517931 y análogos, donde la carrera de un pistón en la carrera de expansión es mayor que en la carrera de compresión, por lo que se lleva a cabo un mayor trabajo de expansión en la misma cantidad de una mezcla de aire-carburante de admisión con el fin de mejorar la eficiencia térmica del ciclo.

En el motor conocido convencionalmente antes descrito, la carrera del pistón en la carrera de expansión es mayor que en la carrera de compresión independientemente de la carga del motor, mejorando por ello la eficiencia térmica del ciclo. Sin embargo, cuando la carga del motor es baja, es deseable que la operación del motor se lleve a cabo dando gran importancia a una reducción del consumo de carburante.

EP 1197647 describe un motor donde todas las carreras dentro de un ciclo son de la misma longitud, pero la relación de compresión de los cilindros se puede variar ajustando los límites de dicha carrera.

La presente invención se ha realizado teniendo presente dicha circunstancia, y un objeto de la presente invención es proporcionar un motor de carrera variable, donde se puede lograr una reducción del consumo de carburante independientemente del nivel de la carga del motor, dando al mismo tiempo gran importancia a una reducción del consumo de carburante en un estado en el que la carga del motor es baja.

La presente invención proporciona un motor de carrera variable incluyendo: una biela conectada en un extremo a un pistón a través de un pasador de pistón; un brazo subsidiario conectado rotativamente en un extremo al otro extremo de la biela y conectado a un cigüeñal a través de una muñequilla; y una varilla de control conectada en un extremo al brazo subsidiario en una posición desplazada de una posición de conexión de la biela; siendo una posición de soporte del otro extremo de la varilla de control capaz de desplazarse en un plano perpendicular a un eje del cigüeñal, donde el motor incluye además unos medios de conmutación capaces de conmutación entre: un estado en el que la carrera del pistón en la carrera de expansión es mayor que en la carrera de compresión cuando una carga del motor es alta; y un estado en el que la carrera del pistón en la carrera de expansión es igual a la de la carrera de compresión cuando la carga del motor es baja.

Con tal disposición de la invención, cuando la carga del motor es alta, se obtiene alta relación de expansión, y cuando la carga del motor es baja, se obtiene una relación de compresión constante. Así, es posible proporcionar una reducción del consumo de carburante independientemente de la carga del motor, permitiendo al mismo tiempo reducir más el consumo de carburante en el estado en el que la carga del motor es baja.

Realizaciones preferidas de la presente invención se describirán ahora a modo de ejemplo solamente y con referencia a los dibujos acompañantes, en los que:

La figura 1 es una vista frontal de un motor según una primera realización de la presente invención.

La figura 2 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 2-2 en la figura 1.

La figura 3 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 3-3 en la figura 2.

La figura 4 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 4-4 en la figura 3.

La figura 5 es una vista ampliada de porciones esenciales de la figura 2.

La figura 6 es una vista en sección ampliada tomada a lo largo de una línea 6-6 en la figura 5.

La figura 7 es una vista en sección ampliada tomada a lo largo de una línea 7-7 en la figura 5.

La figura 8 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 8-8 en la figura 5.

La figura 9 es una vista en planta parcialmente cortada tomada a lo largo de una línea 9-9 en la figura 1 en un estado de carga baja del motor.

La figura 10 es una vista similar a la figura 9, pero en un estado de carga alta del motor.

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La figura 11 es un gráfico que representa la relación entre la carga del motor y la cantidad de disminución del consumo de carburante.

La figura 12 es una vista frontal de un motor según una segunda realización de la presente invención.

La figura 13 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 13-13 en la figura 12.

La figura 14 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 14-14 en la figura 13.

La figura 15 es una vista en sección tomada a lo largo de una línea 15-15 en la figura 13.

La figura 16 es una vista ampliada de porciones esenciales de la figura 13.

La figura 17 es una vista en sección ampliada tomada a lo largo de una línea 17-17 en la figura 16.

La figura 18 es una vista en sección ampliada tomada a lo largo de una línea 18-18 en la figura 16 en un estado de carga alta del motor.

La figura 19 es una vista en sección ampliada tomada a lo largo de una línea 19-19 en la figura 16 en el estado de carga alta del motor.

La figura 20 es una vista en sección similar a la figura 18, pero en un estado de carga baja del motor.

La figura 21 es una vista en sección similar a la figura 19, pero en el estado de carga baja del motor.

La figura 22 es una vista en planta parcialmente cortada tomada a lo largo de una línea 22-22 en la figura 12 en el estado de carga baja del motor.

La figura 23 es una vista similar a la figura 22, pero en el estado de carga alta del motor.

Con referencia en primer lugar a las figuras 1 a 3, un motor es un motor monocilindro refrigerado por aire usado, por ejemplo, en una máquina de trabajo o análogos, y tiene un cuerpo del motor 21 que incluye un cárter 22, un bloque de cilindro 23 ligeramente inclinado hacia arriba y que sobresale de un lado del cárter 22, y una culata de cilindro 24 acoplada a un cabezal del bloque de cilindro 23. Gran número de aletas de refrigeración de aire 23a y 24a están dispuestas en las superficies exteriores del bloque de cilindro 23 y la culata de cilindro 24. El cárter 22 está instalado, en una superficie de instalación 22a en su superficie inferior, en una culata de cilindro de alguna de varias máquinas de trabajo.

El cárter 22 incluye un cuerpo de cárter 25 formado integralmente con el bloque de cilindro 23 por vaciado, y una cubierta lateral 26 acoplada a un extremo abierto del cuerpo de cárter 25. Un extremo 27a de un cigüeñal 27 sobresale de la cubierta lateral 26. Un cojinete de bolas 28 y una junta estanca de aceite 30 están interpuestos entre el extremo 27a del cigüeñal 27 y la cubierta lateral 26. El otro extremo 27b del cigüeñal 27 sobresale del cuerpo de cárter 25. Un cojinete de bolas 29 y una junta estanca de aceite 31 están interpuestos entre el otro extremo 27b del cigüeñal 27 y el cuerpo de cárter 25.

Un volante 32 está fijado al otro extremo 27b del cigüeñal 27 fuera del cuerpo de cárter 25. Un ventilador de enfriamiento 33 para suministrar aire de refrigeración a varias porciones del cuerpo del motor 21 está fijado al volante 32. Un dispositivo de arranque de retroceso 34 está dispuesto fuera del ventilador de enfriamiento 33.

Un agujero de cilindro 39 está formado en el bloque de cilindro 23. Un pistón 38 se recibe deslizantemente en el agujero de cilindro 39. Se ha formado una cámara de combustión 40 entre el bloque de cilindro 23 y la culata de cilindro 24, de modo que la parte superior del pistón 38 mire a la cámara de combustión 40.

Un orificio de admisión 41 y un orificio de escape 42 capaces de conducir a la cámara de combustión 40 están formados en la culata de cilindro 24. Una válvula de admisión 43 para conectar y desconectar el orificio de admisión 41 y la cámara de combustión 40 uno de otro y una válvula de escape 44 para conectar y desconectar el orificio de escape 42 y la cámara de combustión 40 uno de otro están dispuestas de forma abrible y cerrable en la culata de cilindro 24. Una bujía 45 está montada a rosca en la culata de cilindro 24 con su electrodo mirando a la cámara de combustión 40.

Un carburador 35 está conectado a una porción superior de la culata de cilindro 24. Un extremo situado hacia abajo de un paso de admisión 41 del carburador 35 comunica con el orificio de admisión 41. Un tubo de admisión 47 que conduce a un extremo situado hacia arriba del paso de admisión 46 está conectado al carburador 35, y también conectado a un filtro de aire que no se representa. Un tubo de escape 48 que conduce al orificio de escape 42 está conectado a una porción superior de la culata de cilindro 24, y también conectado a un silenciador de escape 49. Además, un depósito de carburante 51 está dispuesto encima del cárter 22, soportándose al mismo tiempo en el cárter 22.

Un engranaje de accionamiento 51 y un segundo engranaje de accionamiento 52 integral con el primer engranaje de accionamiento 51 y que tiene un diámetro exterior igual a la mitad del diámetro del primer engranaje de accionamiento 51, están montados fijamente en el cigüeñal 27 en posiciones más próximas a la cubierta lateral 26 del cárter 22. Un primer engranaje movido 53 engranado con el primer engranaje de accionamiento 51 está fijado a un árbol de levas 54 que se soporta rotativamente en el cárter 22 y que tiene un eje paralelo al cigüeñal 27. Así, la potencia de giro del cigüeñal 27 es transmitida en una relación de reducción de 1/2 al árbol de levas 54 por el primer engranaje de accionamiento 51 y el primer engranaje movido 53 engranados uno con otro.

Una excéntrica de admisión 55 y una excéntrica de escape 56 correspondientes a la válvula de admisión 43 y la válvula de escape 44 respectivamente están dispuestas en el árbol de levas 54. Una pieza seguidora soportada operativamente en el bloque de cilindro 23 está en contacto deslizante con la excéntrica de admisión 55. Por otra parte, se ha formado una cámara operativa 58 en el bloque de cilindro 23 y la culata de cilindro 24, de modo que una porción superior de la pieza seguidora 57 sobresalga a una porción inferior de la cámara operativa 58. Un extremo inferior de un vástago de empuje 59 dispuesto en la cámara operativa 58 apoya contra la pieza seguidora 57. Por otra parte, un brazo basculante 60 se soporta basculantemente en la culata de cilindro 24, apoyando un extremo contra un extremo superior de la válvula de admisión 43 empujada en una dirección de cierre por un muelle. Un extremo superior del vástago de empuje 59 apoya contra el otro extremo del brazo basculante 60. Así, el vástago de empuje 59 opera axialmente en respuesta a la rotación de la excéntrica de admisión 55. La válvula de admisión 43 se abre y cierra por el movimiento basculante del brazo basculante producido en respuesta a la operación del vástago de empuje 59.

También está interpuesto un mecanismo similar al de entre la excéntrica de admisión 55 y la válvula de admisión 43 entre la excéntrica de escape 56 y la válvula de escape 44, de modo que la válvula de escape 44 se abra y cierre en respuesta a la rotación de la excéntrica de escape 56.

Con referencia también a la figura 4, el pistón 38, el cigüeñal 27 y un eje de excéntrica 61 soportado en el cárter 22 del cuerpo del motor 21 para desplazamiento en un plano que pasa a través de un eje de cilindro C y perpendicular al eje del cigüeñal 27, están conectados uno a otro a través de un mecanismo de articulación 62.

El mecanismo de articulación 62 incluye: una biela 64 conectada en un extremo al pistón 38 a través de un pasador de pistón 63; un vástago subsidiario 68 conectado al cigüeñal 27 a través de una muñequilla 65 y conectado rotativamente al otro extremo de la biela 64; y una varilla de control 69 que está conectada rotativamente en un extremo al vástago subsidiario 68 en una posición desplazada de una posición de conexión de la biela 64. La varilla de control 69 se soporta rotativamente en el otro extremo en el eje de excéntrica 61 de modo que la posición de soporte se pueda desplazar en un plano perpendicular al eje del cigüeñal 27.

Con referencia también a la figura 5, el vástago subsidiario 68 tiene, en su porción intermedia, una primera porción semicircular de soporte 70 que está en contacto deslizante con una mitad de una periferia de la muñequilla 65. Se ha previsto un par de bifurcaciones 71 y 72 integralmente en extremos opuestos del vástago subsidiario 68, de modo que el otro extremo de la biela 64 y un extremo de la varilla de control 69 estén intercalados entre las bifurcaciones 71 y 72. Una segunda porción semicircular de soporte 74 de una tapa de manivela 73 está en contacto deslizante con la mitad restante de la periferia de la muñequilla 65. La tapa de manivela 73 está fijada al vástago subsidiario 68.

La biela 64 está conectada rotativamente en el otro extremo a un extremo del vástago subsidiario 68 a través de un pasador cilíndrico de biela 75. El pasador de vástago subsidiario 75 encajado a presión en el otro extremo de la biela 64 está montado rotativamente en sus extremos opuestos en la bifurcación 71 situada en un extremo del vástago subsidiario 68.

La varilla de control 69 está conectada rotativamente en un extremo al otro extremo del vástago subsidiario 68 a través de un pasador cilíndrico de biela 76. El pasador de biela 76 se pasa de forma relativamente rotativa a través de un extremo de la varilla de control 69 que está insertado en la bifurcación 72 situada en el otro extremo del vástago subsidiario 68. El pasador de biela 76 está encajado móvil en sus extremos opuestos en la bifurcación 72 situada en el otro extremo. Además, un par de clips 77, 77 están montados en la bifurcación 72 situada en el otro extremo, y apoyan contra extremos opuestos del pasador de vástago subsidiario 76 para impedir el desenganche del pasador de vástago subsidiario 76 de la bifurcación 72.

Además, la tapa de manivela 73 está fijada a las bifurcaciones 71 y 72 por pares de pernos 78 dispuestos en lados opuestos del cigüeñal 27. El pasador de biela 75 y el pasador de vástago subsidiario 76 están dispuestos en extensiones de ejes de los pernos 78.

El eje cilíndrico de excéntrica 61 está dispuesto integralmente en una posición excéntrica en un eje rotativo 81 soportado rotativamente en el cárter 22 del cuerpo del motor 21 y que tiene un eje paralelo al cigüeñal 27. El eje rotativo 81 se soporta rotativamente en un extremo en la cubierta lateral 26 del cárter 22 con un cojinete de bolas 83 interpuesto entremedio, y también se soporta en el otro extremo en el cuerpo de cárter 25 del cárter 22 con un cojinete de bolas 84 interpuesto entremedio.

Un segundo engranaje movido 85 formado de manera que tenga el mismo diámetro que el primer engranaje de accionamiento 51 y engranado con el primer engranaje de accionamiento 51 se soporta de forma relativamente rotativa en el eje rotativo 81. Un tercer engranaje movido 86 engranado con el segundo engranaje de accionamiento 52 y que tiene un diámetro exterior el doble que el del segundo engranaje de accionamiento 52 está montado en el eje rotativo 81 a través de un embrague unidireccional 87. El embrague unidireccional 87 permite la transmisión de la potencia de giro del tercer engranaje movido 86 al eje rotativo 81, pero impide la transmisión de la potencia de giro del eje rotativo 81 al tercer engranaje movido 86.

Los estados siguientes son conmutados de uno a otro por unos medios de conmutación 88: un estado en el que la potencia es transmitida del cigüeñal 27 a través del segundo engranaje de accionamiento 52, el tercer engranaje movido 86 y el embrague unidireccional 87 al eje rotativo 81, es decir, un estado en el que la potencia de giro es transmitida en una relación de reducción de 1/2 del cigüeñal 27 al eje rotativo 81; y un estado en el que la potencia es transmitida del cigüeñal 27 a través del primer engranaje de accionamiento 51 y el segundo engranaje movido 85 al eje rotativo 81, es decir, un estado en el que la potencia de giro es transmitida a una velocidad constante del cigüeñal 27 al eje rotativo 81. Los medios de conmutación 88 están adaptados para conmutar los estados siguientes según la carga del motor: un estado en el que la potencia de giro es transmitida en la relación de reducción de 1/2 del cigüeñal 27 al eje rotativo 81 con el fin de proporcionar una alta relación de expansión en la que la carrera del pistón 38 en una carrera de expansión es mayor que en una carrera de compresión cuando la carga del motor es alta; y un estado en el que la potencia de giro es transmitida a una velocidad constante del cigüeñal 27 al eje rotativo 81 con el fin de proporcionar una relación de compresión constante cuando la carga del motor es baja.

Con referencia también a la figura 6, los medios de conmutación 88 incluyen: una corredera de trinquete 89 soportada de forma axialmente deslizante y de forma relativamente no rotativa alrededor de un eje en el eje rotativo 81 de modo que se ponga alternativamente en enganche con uno de los engranajes movidos segundo y tercero 85 y 86; un cambiador 90 que se soporta de forma axialmente deslizante y de forma relativamente no rotativa alrededor de un eje en el eje rotativo 81; un eje de transmisión 91 que está montado de forma axialmente deslizante en el eje rotativo 81 de modo que el movimiento axial del cambiador 90 se transmita a la corredera de trinquete 89; un eje de giro 92 soportado en el cuerpo de cárter 25 del cárter 22 para girar alrededor de un eje perpendicular al eje rotativo 81; una horquilla de desplazamiento 93 fijada al eje de giro 92 abrazando el cambiador 90; y un accionador del tipo de diafragma 94 conectado al eje de giro 92.

Con referencia a las figuras 7 y 8, la corredera de trinquete 89 está enchavetada al eje rotativo 81 entre los engranajes segundo y tercero 85 y 86. Un primer saliente de enganche 95 está dispuesto integralmente en una cara de la corredera de trinquete 89 que está enfrente del segundo engranaje movido 85. Un segundo saliente de enganche 96 está
dispuesto integralmente en una cara de la corredera de trinquete 89 que está enfrente del tercer engranaje movido 86.

Por otra parte, el segundo engranaje movido 85 está provisto integralmente de una primera porción de bloqueo 98 que está adaptada para ponerse en enganche con el primer saliente de enganche 95 de la corredera de trinquete 89 deslizada hacia el segundo engranaje movido 85 en respuesta a la rotación del segundo engranaje movido 85 en una dirección rotacional representada por una flecha 97 por la transmisión de la potencia de giro del cigüeñal 27. El tercer engranaje movido 86 está provisto integralmente de una segunda porción de bloqueo 99 que está adaptada para ponerse en enganche con el segundo saliente de enganche 96 de la corredera de trinquete 89 deslizada hacia el tercer engranaje movido 86 en respuesta a la rotación del tercer engranaje movido 86 en una dirección rotacional representada por una flecha 97 por la transmisión de la potencia de giro del cigüeñal 27.

A saber, cuando la corredera de trinquete 89 desliza hacia el segundo engranaje movido 85, la potencia de giro del cigüeñal 27 es transmitida a una velocidad constante a través del primer engranaje de accionamiento 51, el segundo engranaje movido 85 y la corredera de trinquete 89 al eje rotativo 81. En este proceso, el tercer engranaje movido 86 es movido por la acción del embrague unidireccional 87. Cuando la corredera de trinquete 89 desliza hacia el tercer engranaje movido 86, la potencia de giro del cigüeñal 27 se reduce en una relación de reducción de 1/2 y transmite a través del segundo engranaje de accionamiento 52, el tercer engranaje movido 86 y la corredera de trinquete 89 al eje rotativo 81. En este proceso, el segundo engranaje movido 85 es movido.

El cambiador 90 está enchavetado al eje rotativo 81 en una posición donde el segundo engranaje movido 85 está intercalado entre el cambiador 90 y la corredera de trinquete 89. Se ha previsto una ranura anular 100 alrededor de una periferia exterior del cambiador 90.

Un agujero de corredera 101 está dispuesto en el eje rotativo 81 extendiéndose coaxialmente desde un extremo del eje rotativo 81 a un punto correspondiente al cambiador 90. El eje de transmisión 91 está montado deslizantemente en el agujero de deslizamiento 101. El eje de transmisión 91 y el cambiador 90 están conectados uno a otro por un pasador de conexión 102 que tiene un eje que se extiende a lo largo de una línea diametral del eje rotativo 81, de modo que el eje de transmisión 91 deslice axialmente en el agujero de deslizamiento 101 en respuesta al deslizamiento axial del cambiador 90. Además, un agujero alargado 103 para permitir el movimiento del pasador de conexión 102 en respuesta al deslizamiento axial del cambiador 90 y el eje de transmisión 91 está dispuesto en el eje rotativo 81 de modo que el pasador de conexión 102 se inserte a través del agujero alargado 103. Además, el eje de transmisión 91 y la corredera de trinquete 89 están conectados uno a otro por un pasador de conexión 104 que tiene un eje que se extiende a lo largo de una línea diametral del eje rotativo 81, de manera que la corredera de trinquete 89 deslice axialmente en respuesta al movimiento axial del eje de transmisión 91. Además, un agujero alargado 105 para permitir el movimiento del pasador de conexión 104 en respuesta al deslizamiento axial del eje de transmisión 91 y la corredera de trinquete 89 está dispuesto en el eje rotativo 81 de modo que el pasador de conexión 104 se inserte a través del agujero alargado 105.

Una porción cilíndrica con fondo de soporte de eje 108 y una porción cilíndrica de soporte de eje 109 están dispuestas integralmente en el cuerpo 25 del cárter 22 de modo que estén una enfrente de otra a distancia en el mismo eje perpendicular al eje del eje rotativo 81. El eje de giro 92 con un extremo dispuesto en el lado de la porción de soporte de eje 108 se soporta rotativamente en las porciones de soporte de eje 108 y 109, y el otro extremo del eje de giro 92 sobresale hacia fuera de la porción de soporte de eje 109.

La horquilla de desplazamiento 93 está fijada al eje de giro 92 entre las porciones de soporte de eje 108 y 109 por un pasador 110, y enganchada en la ranura anular 100 en el cambiador 90. Por lo tanto, el cambiador 90 desliza en una dirección axial del eje rotativo 81 girando la horquilla de desplazamiento 93 junto con el eje de giro 92, por lo que se conmuta el enganche alternativo de la corredera de trinquete 89 con los engranajes movidos segundo o tercero 85 o 86.

Con referencia también a la figura 9, el accionador 94 incluye: una caja 112 montada en una chapa de soporte 111 fijada a una porción superior del cuerpo 25 del cárter 22; un diafragma 115 soportado en la caja 112 para dividir el interior de la caja 112 en una cámara de presión negativa 113 y una cámara de presión atmosférica 114; un muelle 116 montado bajo compresión entre la caja 112 y el diafragma 115 exhibiendo una fuerza elástica en una dirección de aumento del volumen de la cámara de presión negativa 113; y una varilla de accionamiento 117 conectada a una porción central del diafragma 115.

La caja 112 incluye: una primera mitad de cárter en forma de cuenco 118 montada en la chapa de soporte 111; y una segunda mitad de cárter en forma de cuenco 119 conectada por rizado a la mitad de cárter 118. Un borde periférico del diafragma 115 está fijado entre extremos abiertos de las mitades de cárter 118 y 119. La cámara de presión negativa 113 se define entre el diafragma 115 y la segunda mitad de cárter 119, y aloja el muelle 116.

La cámara de presión atmosférica 114 se define entre el diafragma 115 y la primera mitad de cárter 118. La varilla de accionamiento 117 sobresale a la cámara de presión atmosférica 114 a través de un agujero pasante 120 dispuesto en una porción central de la primera mitad de cárter 118, y está conectada en un extremo a una porción central del diafragma 115. La cámara de presión atmosférica 114 comunica con el exterior a través de una holgura entre una periferia interior del agujero pasante 120 y una periferia exterior de la varilla de accionamiento 117.

Un conducto 121 que conduce a la cámara de presión negativa 113, está conectado a la segunda mitad de cárter 119 de la caja 112, y también está conectado a un extremo situado hacia abajo del paso de admisión 46 en el carburador 35. A saber, se introduce una presión negativa de admisión en el paso de admisión 46 en la cámara de presión negativa 113 en el accionador 94.

El otro extremo de la varilla de accionamiento 117 del accionador 94 está conectado a un brazo móvil 122 soportado en la chapa de soporte 111 de manera que gire alrededor de un eje paralelo al eje de giro 92. Un brazo movido 123 está fijado al otro extremo del eje de giro 92 que sobresale del cárter 22. El brazo móvil 122 y el brazo movido 123 están conectados uno a otro a través de una biela 124. Un muelle 125 está montado entre el brazo movido 123 y la chapa de soporte 111 para empujar el brazo movido 123 de manera que gire en una dirección hacia la derecha en la figura 9.

Cuando el motor está en un estado operativo de carga baja en el que la presión negativa en la cámara de presión negativa 113 es alta, el diafragma 115 se flexiona para disminuir el volumen de la cámara de presión negativa 113 contra las fuerzas elásticas del muelle de retorno 116 y el muelle 125, de modo que la varilla de accionamiento 117 se contraiga, como se representa en la figura 9. En este estado, las posiciones giradas del eje de giro 92 y la horquilla de desplazamiento 93 son posiciones en las que el primer saliente de enganche 95 de la corredera de trinquete 89 apoya y engancha con la primera porción de bloqueo del segundo engranaje movido 85.

Por otra parte, cuando el motor se pone en un estado operativo de carga alta en el que la presión negativa en la cámara de presión negativa 113 es baja, el diafragma 115 se flexiona para aumentar el volumen de la cámara de presión negativa 113 por las fuerzas elásticas del muelle de retorno 116 y el muelle 125, de modo que la varilla de accionamiento 108 se expanda, como se representa en la figura 10. Así, el eje de giro 92 y la horquilla de desplazamiento 93 se giran a las posiciones en las que el segundo saliente de enganche 96 de la corredera de trinquete 89 apoya y engancha con la segunda porción de bloqueo 99 del tercer engranaje movido 86.

Girando la horquilla de desplazamiento 93 por el accionador 94 de la forma anterior, la potencia de giro del cigüeñal 27 es transmitida a velocidad constante al eje rotativo 81 durante la operación de carga baja del motor, y la potencia de giro del cigüeñal 27 se reduce en la relación de reducción de 1/2 y transmite al eje rotativo 81 durante la operación de carga alta del motor.

La operación de la primera realización se describirá a continuación. Durante la operación de carga alta del motor, el eje de excéntrica 61 gira a una velocidad rotacional igual a 1/2 la del cigüeñal 27 alrededor del eje del eje rotativo 81. Por lo tanto, la posición del otro extremo de la varilla de control 69 en el mecanismo de articulación 62 puede ser desplazada 180 grados alrededor del eje del eje rotativo 81 en la carrera de expansión y la carrera de compresión, proporcionando por ello una alta relación de expansión en la que la carrera del pistón 38 en la carrera de expansión es mayor que en la carrera de compresión, cuando la carga del motor es alta.

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Por otra parte, durante la operación de carga baja del motor, el eje de excéntrica 61 gira a una velocidad igual a la del cigüeñal 27 alrededor del eje del eje rotativo 81. Por lo tanto, cuando la carga del motor es baja, la carrera del pistón 38 se puede hacer constante, y la relación de compresión se puede hacer constante.

Si se lleva a cabo la operación de relación a carga alta, en la que la carrera del pistón en la carrera de expansión es mayor que en la carrera de compresión independientemente de la carga del motor, la cantidad de disminución del consumo de carburante se puede incrementar relativamente independientemente de la carga del motor, como representa una línea de trazos en la figura 11. Sin embargo, según la presente invención, si la relación de compresión se hace constante cuando la carga del motor es baja, el consumo de carburante se puede reducir más en un estado en el que la carga del motor es baja, como representa una línea continua en la figura 11. Así, es posible reducir más el consumo de carburante, cuando la carga del motor es baja, proporcionando al mismo tiempo una reducción del consumo de carburante en un estado en el que la carga del motor es alta.

Las figuras 12 a 23 muestran una segunda realización de la presente invención. En la descripción de la segunda realización de la presente invención con referencia a las figuras 12 a 23, las porciones o los componentes correspondientes a los de la primera realización representada en las figuras 1 a 11 se designan con los mismos números y símbolos, y se omite su descripción detallada.

Con referencia a las figuras 12 a 16, un cigüeñal 22' de un cuerpo del motor 21' incluye un cuerpo de cárter 25' formado integralmente con un bloque de cilindro 23 por vaciado, y una cubierta lateral 26 acoplada a un extremo abierto del cuerpo de cárter 25'. Un tercer engranaje de accionamiento 131 está montado fijamente en el cigüeñal 27 en una posición más próxima a la cubierta lateral 26 del cárter 22', y engranado con el primer engranaje movido 53 fijado al árbol de levas 54. Así, la potencia de giro del cigüeñal 27 es transmitida en una relación de reducción de 1/2 al árbol de levas 54 por el tercer engranaje de accionamiento 131 y el primer engranaje movido 53 engranados uno con otro.

Un pistón 38 y el cigüeñal 27 están conectados uno a otro a través de un mecanismo de articulación 62. El mecanismo de articulación 62 incluye: una biela 64 conectada en un extremo al pistón 38 a través de un pasador de pistón 63; un vástago subsidiario 68 conectado al cigüeñal 27 a través de un pasador de manivela 65 y también conectado rotativamente al otro extremo de la biela 64; y una varilla de control 69 conectada rotativamente en un extremo al vástago subsidiario 68 en una posición desplazada de una posición de conexión de la biela 64. El otro extremo de la varilla de control 69 se soporta rotativamente en una posición de soporte capaz de desplazarse en un plano perpendicular al eje del cigüeñal 27.

Un eje de excéntrica 61' está dispuesto integralmente en una posición excéntrica en un eje rotativo 81 que se soporta rotativamente en el cárter 22' del cuerpo del motor 21' con cojinetes de bolas 83 y 84 interpuestos entremedio y que tiene un eje paralelo al cigüeñal 27. El eje de excéntrica 61' se pasa de forma relativamente rotativa a través del otro extremo de la varilla de control 69.

Un cuarto engranaje movido 132 que tiene un diámetro exterior el doble que el del tercer engranaje de accionamiento 131 y adaptado para engranar con el tercer engranaje de accionamiento 131, está montado de forma relativamente no rotativa en el eje rotativo 81'. Así, durante la operación del motor, la potencia de giro del cigüeñal 27 siempre se transmite en una relación de reducción de 1/2 al eje rotativo 81'.

El centro de soporte del otro extremo de la varilla de control 69 en el mecanismo de articulación 62 es conmutado por unos medios de conmutación 133 entre un estado en el que se ha desplazado del eje del eje rotativo 81', es decir, del centro rotacional en un plano perpendicular al eje del eje rotativo 81', y un estado en el que está alineado con el eje del eje rotativo 81', es decir, del centro rotacional. Los medios de conmutación 133 están adaptados para conmutar los estados siguientes según la carga del motor: un estado en el que el centro de soporte del otro extremo de la varilla de control 69 está desplazado del centro rotacional del eje rotativo 81' con el fin de proporcionar una alta relación de expansión en la que la carrera del pistón 38 en una carrera de expansión es mayor que en una carrera de compresión cuando la carga del motor es alta; y un estado en el que el centro de soporte del otro extremo de la varilla de control 69 está alineado con el centro rotacional del eje rotativo 81' con el fin de proporcionar una relación de compresión constante cuando la carga del motor es baja.

Con referencia también a la figura 17, los medios de conmutación 133 incluyen: un manguito excéntrico 134 que tiene una periferia exterior que es excéntrica desde el eje de excéntrica 61' y rodea el eje de excéntrica 61'; un embrague unidireccional 139 interpuesto entre el manguito excéntrico 134 y el eje de excéntrica 61'; una corredera de trinquete 136 soportada en el eje rotativo 81' para deslizar en una dirección axial y para no rotación relativa alrededor de un eje, de modo que se pueda poner en enganche con el manguito excéntrico 134 alternativamente en dos puntos cuyas fases giradas son diferentes una de otra; un cambiador 137 conectado de forma relativamente no rotativa a la corredera de trinquete 136 y rodeando el manguito excéntrico 134; un eje de giro 92' soportado en el cuerpo de cárter 25' del cárter 22' para girar alrededor de un eje perpendicular al eje rotativo 81'; una horquilla de desplazamiento 138 fijada al eje de giro 92' y conectada al cambiador 137; y un accionador del tipo de diafragma 94 conectado al eje de giro 92'. El embrague unidireccional 139 está interpuesto entre el otro extremo de la varilla de control 69 en el mecanismo de articulación 62 y el manguito excéntrico 134.

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Cuando el otro extremo de la varilla de control 69 gira alrededor del manguito excéntrico 134 en respuesta al deslizamiento del pistón 38 en el agujero de cilindro 39, el embrague unidireccional 139 transmite la fuerza de giro, en una dirección opuesta a la dirección 140 de la rotación del eje rotativo 81' desde la varilla de control 69 al manguito excéntrico 134, pero no transmite la fuerza de giro en la misma dirección que la dirección rotacional 140 desde la varilla de control 69 al manguito excéntrico 134, ni la potencia de giro del eje rotativo 81' al manguito excéntrico 134.

El manguito excéntrico 134 está provisto integralmente de una porción cilíndrica 134a que se extiende coaxialmente con el eje de excéntrica 61' y hacia la corredera de trinquete 136. El embrague unidireccional 139 está interpuesto entre la porción cilíndrica 134a y el eje de excéntrica 61'.

Una carga en una dirección para comprimir la varilla de control 69 y una carga en una dirección para expandir la varilla de control 69 se aplican alternativamente a la varilla de control 69 dependiendo del ciclo de operación del motor. Cuando el manguito excéntrico 134 está en la posición excéntrica en el eje rotativo 81', la fuerza de giro de la varilla de control 69 hacia un lado y la fuerza de giro hacia el otro lado también se aplican alternativamente a la varilla de control 69. Por lo tanto, dado que el embrague unidireccional 139 está interpuesto entre el manguito excéntrico 134 y el eje de excéntrica 61', el manguito excéntrico 134 se puede girar solamente en la dirección opuesta de la dirección rotacional 140 del eje rotativo 81' dependiendo de la aplicación de la fuerza de la varilla de control 69.

Un tercer saliente de enganche 141 está formado integralmente en un extremo de la porción cilíndrica 134a del manguito excéntrico 134 más próximo a la corredera de trinquete 136, de manera que sobresalga radialmente hacia fuera circunferencialmente en un punto.

Por otra parte, la corredera de trinquete 136 está enchavetada al eje rotativo 81' entre la porción cilíndrica 134a del manguito excéntrico 134 y el cuarto engranaje movido 132. Porciones de bloqueo tercera y cuarta 142 y 143 capaces de engancharse alternativamente con el tercer saliente de enganche 141 están dispuestas integralmente en una superficie de la corredera de trinquete 136 enfrente de la porción cilíndrica 134a.

Con referencia a la figura 18, la tercera porción de bloqueo 142 está dispuesta en una periferia exterior de la corredera de trinquete 136, de modo que se ponga en enganche con el tercer saliente de enganche 141 en respuesta a la rotación de la corredera de trinquete 136 deslizada hacia el cuarto engranaje movido 132 en la dirección rotacional 140 por la transmisión de la potencia de giro del cigüeñal 27.

En un estado en el que la tercera porción de bloqueo 142 se ha puesto en enganche con el tercer saliente de enganche 141 de la forma anterior, el centro rotacional C1 del eje rotativo 81', el centro C2 del eje de excéntrica 61' y el centro del manguito excéntrico 134, es decir, el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 están en posiciones relativas representadas en la figura 19. Si la distancia entre el centro rotacional C1 del eje rotativo 81' y el centro C2 del eje de excéntrica 61' se representa por B, la distancia A entre el centro rotacional C1 del eje rotativo 81' y el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 se pone de manera que se establezca la ecuación, A = B x 2.

Con referencia a la figura 20, la cuarta porción de bloqueo 143 está dispuesta en una periferia interior de la corredera de trinquete 136, de modo que se ponga en enganche con el tercer saliente de enganche 141 en respuesta a la rotación de la corredera de trinquete 136 deslizada hacia el manguito excéntrico 134 en la dirección rotacional 140 por la transmisión de la potencia de giro del cigüeñal 27.

En un estado en el que la cuarta porción de bloqueo 143 se ha puesto en enganche con el tercer saliente de enganche 141 de la forma anterior, el centro rotacional C1 del eje rotativo 81', el centro C2 del eje de excéntrica 61' y el centro del manguito excéntrico 134, es decir, el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 están en posiciones relativas representadas en la figura 21, y el centro rotacional C1 del eje rotativo 81' y el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 están en la misma posición. A saber, las porciones de bloqueo tercera y cuarta 142 y 143 están dispuestas en la corredera de trinquete 136 en posiciones cuyas fases giradas son diferentes una de otra en 180 grados.

Una porción cilíndrica con fondo de soporte de eje 144 y una porción cilíndrica de soporte de eje 145 están dispuestas integralmente en el cuerpo de cárter 25' del cárter 22' de modo que estén una enfrente de otra a una distancia en el mismo eje perpendicular al eje del eje rotativo 81'. El eje de giro 92' con un extremo dispuesto en el lado de la porción de soporte de eje 144 se soporta rotativamente en las porciones de soporte de eje 144 y 145, y el otro extremo del eje de giro 92' sobresale hacia fuera de la porción de soporte de eje 145.

La horquilla de desplazamiento 138 está fijada por un pasador 146 al eje de giro 92' entre las porciones de soporte de eje 144 y 145. Un par de pasadores 148, 148 están incrustados en la horquilla de desplazamiento 138 de modo que estén enganchados en unas ranuras anulares 147 dispuestas alrededor de la periferia exterior del cambiador 137. Por lo tanto, el cambiador 137 se desliza en una dirección axial del eje rotativo 81' girando la horquilla de desplazamiento 138 junto con el eje de giro 92', por lo que se conmuta el enganche alternativo del tercer saliente de enganche 141 con las porciones de bloqueo tercera o cuarta 142 o 143 de la corredera de trinquete 136.

Con referencia también a la figura 22, la varilla de accionamiento 117 del accionador 94 está conectada a un brazo móvil 122 que se soporta en una chapa de soporte 111 para girar alrededor de un eje paralelo al eje de giro 92'. Un brazo de accionamiento 123 está fijado al otro extremo del eje de giro 92' que sobresale del cárter 22'. El brazo de accionamiento 122 y el brazo movido 123 están conectados uno a otro a través de una biela 124. Un muelle 125 para empujar el brazo movido 123 de manera que gire en una dirección hacia la derecha en la figura 22, está montado entre el brazo movido 123 y la chapa de soporte 111.

Cuando el motor está en un estado operativo de carga baja en el que la presión negativa en la cámara de presión negativa es alta, el diafragma 115 se ha flexionado para disminuir el volumen de la cámara de presión negativa 113 contra las fuerzas elásticas del muelle de retorno 116 y el muelle 125, de modo que la varilla de accionamiento 117 se contraiga, como se representa en la figura 22. En este estado, el eje de giro 92' y la horquilla de desplazamiento 138 están en posiciones giradas en las que la corredera de trinquete 136 está cerca del manguito excéntrico 134 de modo que el tercer saliente de enganche 141 esté enganchado con la cuarta porción de bloqueo 143.

Por otra parte, cuando el motor se pone en un estado operativo de carga alta en el que la presión negativa en la cámara de presión negativa es baja, el diafragma 115 se flexiona para aumentar el volumen de la cámara de presión negativa 113 por las fuerzas elásticas del muelle de retorno 116 y el muelle 125, de modo que la varilla de accionamiento 117 se expanda. Así, el eje de giro 92' y la horquilla de desplazamiento 138 están en posiciones giradas en las que la corredera de trinquete 136 está cerca del cuarto engranaje movido 132 de manera que el tercer saliente de enganche 141 se enganche con la tercera porción de bloqueo 143.

Girando la horquilla de desplazamiento 138 por el accionador 94 de la forma anterior, la potencia de giro del cigüeñal 27 se reduce a 1/2 y transmite al eje rotativo 81' en un estado en el que el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 está alineado con el eje del eje rotativo 81', es decir, el centro rotacional C1, durante la operación de carga baja del motor, y la potencia de giro del cigüeñal 27 se reduce a 1/2 y transmite al eje rotativo 81' en un estado en el que el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 se desplaza del eje del eje rotativo 81', es decir, el centro rotacional C1, durante la operación de carga alta del motor.

La operación de la segunda realización se describirá a continuación. Durante la operación de carga alta del motor, el eje de excéntrica 61' se gira a una velocidad rotacional igual a 1/2 de la del cigüeñal 27 alrededor del eje del eje rotativo 81' en el estado en el que el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 se desplaza del eje del eje rotativo 81', es decir, el centro rotacional C1. Por lo tanto, la posición del otro extremo de la varilla de control 69 en el mecanismo de articulación 62 se puede desplazar 180 grados alrededor del eje del eje rotativo 81' en la carrera de expansión y la carrera de compresión, proporcionando por ello una alta relación de expansión en la que la carrera del pistón 38 en la carrera de expansión es mayor que la carrera en la carrera de compresión, cuando la carga del motor es alta.

Por otra parte, durante la operación de carga baja del motor, el eje de excéntrica 61' se gira a una velocidad rotacional igual a 1/2 la del cigüeñal 27 alrededor del eje del eje rotativo 81' en el estado en el que el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 está alineado con el eje del eje rotativo 81', es decir, el centro rotacional C1. Por lo tanto, cuando la carga del motor es baja, la relación de compresión alta se puede hacer constante.

De esta forma, el motor puede operar en la relación de compresión constante cuando la carga del motor es baja, y el motor puede operar a la relación de expansión alta cuando la carga del motor es alta. Así, es posible reducir más el consumo de carburante en el estado en el que la carga del motor es baja, proporcionando al mismo tiempo una reducción del consumo de carburante en el estado en el que la carga del motor es alta.

En la segunda realización, las porciones de bloqueo tercera y cuarta 142 y 143 están dispuestas en la corredera de trinquete 136 en las posiciones cuyas fases giradas son diferentes una de otra en 180 grados, pero una diferencia entre las fases giradas de las porciones de bloqueo tercera y cuarta 142 y 143 se puede poner a un valor menor que 180 grados, asegurando al mismo tiempo que, en el estado operativo de carga baja del motor, el centro de soporte C3 del otro extremo de la varilla de control 69 esté alineado con el eje del eje rotativo 81', es decir, el centro rotacional C1.

Aunque se han descrito las realizaciones de la presente invención, se entenderá que la presente invención no se limita a las realizaciones antes descritas, y se puede hacer varias modificaciones de diseño sin apartarse de la materia de la invención definida en las reivindicaciones.

Claims (1)

1. Un motor de carrera variable incluyendo: una biela (64) conectada en un extremo a un pistón (38) a través de un pasador de pistón (63); un brazo subsidiario (68) conectado rotativamente en un extremo al otro extremo de la biela (64) y conectado a un cigüeñal (27) a través de una muñequilla (65); y una varilla de control (69) conectada en un extremo al brazo subsidiario (68) en una posición desplazada de una posición de conexión de la biela (64); siendo una posición de soporte del otro extremo de la varilla de control (69) capaz de desplazarse en un plano perpendicular a un eje del cigüeñal (27),

caracterizado porque el motor incluye además unos medios de conmutación (88) capaces de conmutación entre: un estado en el que la carrera del pistón (38) en una carrera de expansión es mayor que en una carrera de compresión cuando la carga del motor es alta; y un estado en el que la carrera del pistón (38) en la carrera de expansión es igual a la de la carrera de compresión cuando la carga del motor es baja.