JP2017218919A - Variable compression ratio Mechanical Atkinson cycle engine - Google Patents

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松岡　寛
Hiroshi Matsuoka
寛 松岡
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To dispose an eccentric bush between a large end part of a connecting rod and a crank pin of a crank shaft, and rotate the eccentric bush at 1/2 rotational speed in driving an internal combustion engine, thereby to enable a mechanical Atkinson cycle engine.SOLUTION: A variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine slidably disposes an eccentric bush 10, where an outer diameter 24 of an outer peripheral circular and an axial core of a hole 25 are eccentric to each other, in a rotatable manner between a crank pin 8 of a crank shaft 5 and a hole part 9 of a large end part 7 of a connecting rod 3 to which the crank shaft 5 is attached. Driving an internal combustion engine rotates the eccentric bush 10 at a half of a rotational speed of the internal combustion engine, and makes a stroke amount of a piston 1 in a cylinder 2 in an expansion stroke longer than that in a suction stroke to attain a high compression ratio, thereby improving heat efficiency.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は，例えば，往復動内燃機関において，４サイクル中にピストンのストローク量を変更するため，クランクの大端部とクランクシャフトのクランクピンとの間に配設した偏芯ブッシュの回転速度を歯車機構によって変更して圧縮比を変更することから成る可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンに関する。   In the present invention, for example, in a reciprocating internal combustion engine, in order to change the stroke amount of a piston during four cycles, the rotational speed of an eccentric bush arranged between the large end of the crank and the crankpin of the crankshaft is changed to a gear. The present invention relates to a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine comprising changing a compression ratio by changing a mechanism.

従来，内燃機関において，アトキンソンサイクルを実現して，ピストンがシリンダの内壁面から受ける摩擦抵抗を低減できるというものが知られている。該内燃機関は，膨張行程では，コンロッドがピストンの往復動方向に沿った状態で動き，吸気行程では，コンロッドが往復動方向に対して傾斜した状態で動くことにより，膨張行程におけるピストンストロークは，吸気行程におけるピストンストロークよりも大きくなる（例えば，特許文献１参照）。   Conventionally, in an internal combustion engine, it is known that an Atkinson cycle can be realized to reduce the frictional resistance that the piston receives from the inner wall surface of the cylinder. In the internal combustion engine, in the expansion stroke, the connecting rod moves in a state along the reciprocating direction of the piston, and in the intake stroke, the connecting rod moves in a state inclined with respect to the reciprocating direction. It becomes larger than the piston stroke in the intake stroke (see, for example, Patent Document 1).

また，内燃機関として，その運転を負荷に応じてアトキンソンサイクルとオットーサイクルのいずれかで制御して燃焼効率を改善し，特性の変更時の機関の出力段差を抑制する制御をするものが知られている。該内燃機関は，吸気バルブの位相角とリフト量即ちストローク量を複数の特性の間で変更すると共に，負荷に応じてアトキンソンサイクル又はオットーサイクルで制御するものであって，運転状態を検出し，運転状態から目標空気量を算出し，目標空気量に基づいて圧縮比の目標値を算出し，それを実現するために吸気バルブの複数の特性の変更が必要かを判定し，必要と判定されるとき，特性の間で吸気量が一致するクランク角度を機関回転数に基づいて目標位相角として算出し，その位相角で特性の変更を許可するものである（例えば，特許文献２参照）。   In addition, an internal combustion engine is known that controls its operation in either the Atkinson cycle or the Otto cycle according to the load to improve combustion efficiency and control the engine output step when the characteristics are changed. ing. The internal combustion engine is configured to change the phase angle of the intake valve and the lift amount, that is, the stroke amount, among a plurality of characteristics, and to control by an Atkinson cycle or an Otto cycle according to the load, Calculate the target air amount from the operating state, calculate the target value of the compression ratio based on the target air amount, determine whether it is necessary to change multiple characteristics of the intake valve to achieve this, and determine that it is necessary The crank angle at which the intake air amount matches between the characteristics is calculated as a target phase angle based on the engine speed, and the change of the characteristic is permitted at the phase angle (see, for example, Patent Document 2).

また，内燃機関の吸排気装置として，内燃機関をアトキンソンサイクルで運転するにあたり，実圧縮比の低下を好適に図ることが可能なものが知られている。該内燃機関の吸排気装置は，燃焼室内にスワール流を発生させる第１の吸気ポートと，第１の吸気ポートを開閉する第１の吸気弁と，第１の吸気ポートが発生させるスワール流の減衰を抑制可能な態様で排気を行うことが可能な第１の排気ポートと，第１の排気ポートを開閉する第１の排気弁と，第１の吸気弁を内燃機関の吸気行程下死点近傍で閉弁すると共に，第１の排気弁を内燃機関の吸気行程下死点近傍で開弁するＥＣＵ，吸気側ＶＶＴ及び排気側ＶＶＴとを備えている（例えば，特許文献３参照）。   Further, as an intake / exhaust device for an internal combustion engine, one that can suitably reduce the actual compression ratio when the internal combustion engine is operated in the Atkinson cycle is known. The intake and exhaust device of the internal combustion engine includes a first intake port that generates a swirl flow in the combustion chamber, a first intake valve that opens and closes the first intake port, and a swirl flow that is generated by the first intake port. A first exhaust port capable of exhausting in a manner capable of suppressing attenuation, a first exhaust valve that opens and closes the first exhaust port, and the first intake valve are connected to an intake stroke bottom dead center of the internal combustion engine. An ECU that closes in the vicinity and opens the first exhaust valve near the bottom dead center of the intake stroke of the internal combustion engine, an intake side VVT, and an exhaust side VVT are provided (see, for example, Patent Document 3).

また，エンジンとして，吸気弁の開閉タイミングの可変制御を行わずに，アトキンソンサイクルを可能にするものが知られている。該アトキンソンサイクルは，１つのシリンダ内に異なる周期で往復動する２つのピストンを備え，２つのピストンの内の一方のメインピストンは，吸気行程及び膨張行程にてシリンダ内の容積を増加させる一方，圧縮行程及び排気行程にてシリンダ内の容積を減少させるように往復動すると共に，２つのピストンのうちの他方のサブピストンは，膨張行程終了ときのシリンダ内の容積が吸気行程終了時のシリンダ内の容積より大きくなるように往復動する（例えば，特許文献４参照）。   Further, an engine that enables an Atkinson cycle without performing variable control of the opening / closing timing of the intake valve is known. The Atkinson cycle includes two pistons reciprocating at different periods in one cylinder, and one main piston of the two pistons increases the volume in the cylinder in the intake stroke and the expansion stroke, The cylinder reciprocates so as to reduce the volume in the cylinder during the compression stroke and the exhaust stroke, and the other sub-piston of the two pistons has a volume in the cylinder at the end of the intake stroke that is equal to It reciprocates so that it may become larger than the volume (for example, refer patent document 4).

特開２０１４−２３４７０７号公報JP 2014-234707 A 特開２０１４−２０２６５号公報JP 2014-20265 A 特開２０１１−１５３５２３号公報JP 2011-153523 A 特開２０１１−３２９８９号公報JP 2011-32989 A

ところで，従来，往復動内燃機関即ちレシプロケーティングエンジンについて，その熱効率は，圧縮比により大きく依存しており，高い圧縮比ほどその熱効率が高くなるが，一方，圧縮比を高くするほど，シリンダ内の圧力が高くなり，エンジンの構造を強固に製作する必要がある。また，内燃機関の圧縮比を高くするほど，シリンダ内の温度も高くなるため，窒素酸化物ＮＯx の生成も増加する傾向にある。更に，ガソリンエンジンでは，シリンダ内の温度が高くなると，ノッキングを起こす傾向にあるので，圧縮比を高くするにも限度がある。従って，エンジンでは，エンジンサイクルにおいて，圧縮比と膨張比を別に設定できるアトキンソンサイクルが上記特許文献のように種々に開発されている。アトキンソンサイクルは，圧縮比を比較的に低く設定し，膨張比を高く設定することによって，高圧縮比の問題をクリアしながら，高い膨張比によって高い熱効率を確保することが理論的に可能になる。しかしながら，従来の機械式アトキンソンサイクルは，複雑なリンク機構を必要とするため，実用化しているケースは少ないのが現状である。   Conventionally, the thermal efficiency of a reciprocating internal combustion engine, that is, a reciprocating engine, greatly depends on the compression ratio. The higher the compression ratio, the higher the thermal efficiency. On the other hand, the higher the compression ratio, Therefore, the engine structure needs to be made firmly. Further, the higher the compression ratio of the internal combustion engine, the higher the temperature in the cylinder, and therefore the production of nitrogen oxides NOx tends to increase. Furthermore, since the gasoline engine tends to knock when the temperature in the cylinder rises, there is a limit to increasing the compression ratio. Therefore, in the engine, various Atkinson cycles, in which the compression ratio and the expansion ratio can be set separately in the engine cycle, have been developed as described in the above patent document. The Atkinson cycle theoretically makes it possible to secure high thermal efficiency with a high expansion ratio while clearing the problem of a high compression ratio by setting the compression ratio relatively low and setting the expansion ratio high. . However, since the conventional mechanical Atkinson cycle requires a complicated link mechanism, there are few cases where it is put into practical use.

また，従来，アトキンソンサイクルの機械式の複雑な構造を避けて，吸気バルブの弁開時間を制御することによって，低い圧縮比と高い膨張比を確保しているものが種々知らせている。例えば，吸気バルブの閉時間をエンジン吸気下死点より遅くして，膨張行程の初めまで延長することによって，実質的な圧縮比を小さくし，膨張行程のみを変更しないように制御することができる。しかしながら，このような吸気バルブの制御方法は，吸気バルブを介してシリンダ内に一旦吸入した空気を同じ吸気バルブを介して吐き出すことになり，損失が発生することになる。   In addition, it has been reported variously that a low compression ratio and a high expansion ratio are secured by controlling the valve opening time of the intake valve while avoiding the complicated mechanical structure of the Atkinson cycle. For example, by making the intake valve closing time later than the engine intake bottom dead center and extending to the beginning of the expansion stroke, it is possible to control the substantial compression ratio to be small and not to change only the expansion stroke. . However, in such a control method of the intake valve, the air once sucked into the cylinder through the intake valve is discharged through the same intake valve, and a loss occurs.

この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，コンロッドの大端部の孔とクランクシャフトの回転軸となるメインベアリング軸との間に偏芯ブッシュを相対回転可能に配設し，シリンダ内のピストンの吸入行程及び膨張行程におけるストローク量を，クランクシャフトに設けた歯車機構を介して偏芯ブッシュを回転駆動して，機械的に変更するものであって，吸入行程のストローク量を短くして，膨張行程のストローク量を長くし，圧縮比を低減して仕事量を増大させて，熱効率を改善し，更に位相ずらし機構によって偏芯ブッシュをクランク大端部の孔部に対して周方向にずらすことによってピストンのストローク量を変更し，圧縮比を可変に構成することができることを特徴とする可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンを提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an eccentric bush is disposed between a hole at a large end of the connecting rod and a main bearing shaft serving as a rotation shaft of the crankshaft so as to be relatively rotatable, The stroke in the intake stroke and expansion stroke of the piston in the cylinder is mechanically changed by rotationally driving the eccentric bush via a gear mechanism provided on the crankshaft. Shorten, lengthen the stroke of the expansion stroke, reduce the compression ratio, increase the work, improve the thermal efficiency, and further shift the eccentric bush to the hole at the crank end by the phase shift mechanism. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine can be configured to change the compression ratio by changing the stroke amount of the piston by shifting in the circumferential direction. It is to provide a.

この発明は，シリンダを形成するシリンダブロック，前記シリンダ内を往復運動するピストン，前記ピストンに一端部が連結されたコンロッド，前記コンロッドの他端部の大端部が連結されたクランクシャフトを有し，前記ピストンは，吸入行程，圧縮行程，膨張行程，次いで排気行程で順次作動される４サイクルで駆動されることから成るエンジンにおいて，
前記コンロッドの前記大端部を取り付ける前記クランクシャフトの軸部と前記コンロッドの前記大端部における第１孔部との間に，偏芯ブッシュが相対摺動自在に配設されており，前記偏芯ブッシュは，外周が円形に形成された外径と，前記クランクシャフトの前記軸部に摺動嵌合する第２孔部の軸心とが偏芯して肉厚部と該肉厚部に対向する肉薄部に形成されており，
前記偏芯ブッシュは，前記クランクシャフトに駆動連結された歯車機構を通じて前記クランクシャフトのエンジン回転速度の１／２の回転速度で回転するように設定されており，前記シリンダ内の前記ピストンのストローク量を前記吸入行程より前記膨張行程を長く設定したことを特徴とする可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンに関する。 The present invention includes a cylinder block that forms a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting rod that is connected to the piston at one end, and a crankshaft that is connected to the large end of the other end of the connecting rod. In the engine, the piston is driven by four cycles, which are sequentially operated in an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and then an exhaust stroke,
An eccentric bush is disposed between the shaft portion of the crankshaft to which the large end portion of the connecting rod is attached and the first hole portion at the large end portion of the connecting rod so as to be relatively slidable. The core bush has a thick portion and a thick portion formed by decentering an outer diameter having a circular outer periphery and an axis of a second hole portion that is slidably fitted to the shaft portion of the crankshaft. It is formed in the opposing thin part,
The eccentric bush is set to rotate at a rotational speed that is half the engine rotational speed of the crankshaft through a gear mechanism that is drivingly connected to the crankshaft, and the stroke amount of the piston in the cylinder The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is characterized in that the expansion stroke is set longer than the intake stroke.

また，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンにおいて，前記偏芯ブッシュの前記肉厚部は，前記内燃機関が前記圧縮行程の爆発上死点に位置する時に，前記クランクシャフトに対してクランク角度の位相で実質的に９０度ずれて設定されており，前記クランクシャフトの前記軸部と前記コンロッドの前記第１孔部との間に回転自在に取り付けられているものである。   Further, in this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the thick portion of the eccentric bush has a crank angle with respect to the crankshaft when the internal combustion engine is located at an explosion top dead center of the compression stroke. The phase is set so as to be substantially shifted by 90 degrees, and is attached rotatably between the shaft portion of the crankshaft and the first hole portion of the connecting rod.

また，前記歯車機構は，前記偏芯ブッシュの側面に一体構造に設けられた第１ギア，前記第１ギアに噛み合う内歯歯車を内周に備え且つ外歯発明を外周に備えたリングギア，前記リングギアの外周の設けられた外歯歯車に噛み合う第２ギア，前記第２ギアに連結軸を介して一体に連結された第３ギア，及び前記第３ギアに噛み合い且つ前記クランクシャフトのメインベアリング軸に固定された第４ギアから構成されているものである。   Further, the gear mechanism includes a first gear integrally provided on a side surface of the eccentric bush, a ring gear having an internal gear on the inner periphery meshing with the first gear and an outer gear invention on the outer periphery, A second gear meshing with an external gear provided on an outer periphery of the ring gear; a third gear integrally coupled to the second gear via a coupling shaft; and meshing with the third gear and the main of the crankshaft It is comprised from the 4th gear fixed to the bearing axis | shaft.

また，前記偏芯ブッシュは，前記第１ギアによって一体に回転駆動され，前記リングギアは，前記クランクシャフトに前記メインベアリング軸と同軸に且つ回転自在に取り付けられているものである。   The eccentric bush is integrally rotated by the first gear, and the ring gear is attached to the crankshaft coaxially and rotatably with the main bearing shaft.

また，前記偏芯ブッシュに取り付けられた前記第１ギアは，前記クランクシャフトの前記メインベアリング軸に固定して取り付けられた前記第４ギア，前記第４ギアに噛み合う前記第３ギア，前記第３ギアに前記連結軸で連結された前記第２ギア，及び前記リングギアを介して，前記エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転駆動されるものである。   In addition, the first gear attached to the eccentric bushing includes the fourth gear fixedly attached to the main bearing shaft of the crankshaft, the third gear meshing with the fourth gear, and the third gear. It is rotationally driven at a rotational speed ½ of the engine rotational speed via the second gear and the ring gear connected to the gear by the connecting shaft.

また，前記偏芯ブッシュの前記肉厚部は，前記内燃機関の運転状況により，前記クランクシャフトに対して，エンジン爆発上死点の時に実質的に９０度の位相から±４５度の位相の範囲でずらして組み込まれて圧縮比が変化できる可変圧縮比に構成されているものである。   Further, the thickened portion of the eccentric bushing is substantially in a range from a phase of 90 degrees to a phase of ± 45 degrees with respect to the crankshaft at the time of engine explosion top dead center, depending on the operating condition of the internal combustion engine. The variable compression ratio is configured such that the compression ratio can be changed by being shifted in.

また，前記偏芯ブッシュに取り付けられた前記第１ギアは，前記クランクシャフトに取り付けられた前記歯車機構に配設された位相ずらす機構の作動によって位相がずらされ，前記内燃機関の圧縮比が変化させられるものである。   Further, the first gear attached to the eccentric bush is shifted in phase by the operation of a phase shifting mechanism provided in the gear mechanism attached to the crankshaft, and the compression ratio of the internal combustion engine changes. It is something to be made.

また，前記外径と前記第２孔部の軸心との前記偏芯ブッシュの偏芯量に応じて，前記吸入行程と前記膨張行程との前記ピストンの前記ストローク量が調整されるものである。   Further, the stroke amount of the piston in the suction stroke and the expansion stroke is adjusted according to the eccentric amount of the eccentric bush between the outer diameter and the axis of the second hole. .

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，上記のように構成したので，シンプルな構造の偏芯ブッシュをコンロッドとクランクシャフトとの間に介在させて，偏芯ブッシュをエンジン回転数の１／２で回転させることだけで，容易にアトキンソンサイクルで作動することが可能であり，既存のエンジンに比較して改変構造が小さいながら容易にアトキンソンサイクルの駆動装置が可能であり，高い熱効率を容易に得ることができる。特に，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，現存のエンジン基本構造を大幅に変更することなく，圧縮比に対して膨張比を１０〜３０％程度大きくすることが可能であり，その場合に熱効率を数％から１０％程度改善することができる。更に，上記構造のアトキンソンサイクルエンジンを用いることによって，クランクシャフト角度位置と偏芯ブッシュの位相を変更することにより，アトキンソンサイクルの特性を損なうことなく，圧縮比を±（プラスマイナス）２以上を容易に可変にすることが可能になる。また，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンについて，偏芯ブッシュの位相をずらす場合には，圧縮上死点近傍では，偏芯ブッシュの偏芯部即ち肉厚部がほぼ９０度の位置，言い換えれば，シリンダの垂直軸に対して水平方向の位置にあり，この位置が位相変位として極めて感度が高いが，排気下死点では位相変化に対して極めて鈍感であるため，圧縮比のみを変化させることが可能である。そのため，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，エンジンの低負荷時には，比較的に高い圧縮比で極めて高い膨張比を得ることができ，また，高負荷時には，比較的に小さい圧縮比で，極めて高い膨張比を得ることができる。更に，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，偏芯ブッシュをクランクシャフトのクランクピンの周方向に位相ずらし機構でずらすことによって，圧縮比を可変に構成することができる。
この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，上記のように，２つの重要な機能，即ち，アトキンソンサイクルと可変圧縮比との作動機構をシンプル構造で提供することができる。また，現在，自動車メーカのガソリンエンジンの熱効率は，最大４０％程度と言われているが，最終的な目標効率を５０％としているが，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルを用いれば，５０％の熱効率を得ることが可能になる。また，ディーゼルエンジンを搭載したトラックについては，現状では燃料代が大きな経費になっているが，走行燃費が５〜１０％程度改善することによって経費節減について大きなメリットになる。 Since this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is configured as described above, an eccentric bushing having a simple structure is interposed between the connecting rod and the crankshaft, and the eccentric bushing is half the engine speed. It can be easily operated in the Atkinson cycle simply by rotating it at, and the Atkinson cycle drive can be easily made even though the modified structure is small compared with the existing engine, and high thermal efficiency is easily obtained. be able to. In particular, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine can increase the expansion ratio by about 10% to 30% with respect to the compression ratio without significantly changing the existing basic engine structure. Thermal efficiency can be improved by several percent to about 10%. Furthermore, by using the Atkinson cycle engine with the above structure, the compression ratio can be easily increased to ± (plus or minus) 2 or more without changing the characteristics of the Atkinson cycle by changing the crankshaft angular position and the eccentric bushing phase. It becomes possible to make it variable. Also, in this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, when the phase of the eccentric bushing is shifted, the eccentric part of the eccentric bushing, that is, the thick part, is positioned at approximately 90 degrees in the vicinity of the compression top dead center. For example, it is in a horizontal position with respect to the vertical axis of the cylinder, and this position is extremely sensitive as a phase displacement, but at the exhaust bottom dead center, it is extremely insensitive to the phase change, so only the compression ratio is changed. It is possible. Therefore, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine can obtain a very high expansion ratio with a relatively high compression ratio when the engine is under low load, and with a relatively small compression ratio when under a high load. An extremely high expansion ratio can be obtained. Further, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle can be configured to have a variable compression ratio by shifting the eccentric bushing in the circumferential direction of the crankpin of the crankshaft by a phase shifting mechanism.
As described above, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle can provide two important functions, that is, an operation mechanism of the Atkinson cycle and the variable compression ratio with a simple structure. Currently, the thermal efficiency of automobile engine gasoline engines is said to be about 40% at maximum, but the final target efficiency is 50%. If this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle is used, it will be 50%. It becomes possible to obtain the thermal efficiency. In addition, for trucks equipped with diesel engines, the fuel cost is currently a large expense. However, an improvement in driving fuel efficiency of about 5 to 10% is a great merit for cost saving.

この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンを達成するための内燃機関の実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the Example of the internal combustion engine for achieving the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine by this invention. 図１の内燃機関のＡ−Ａ線における偏芯ブッシュと歯車機構の連結状態を概略的に断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection state of the eccentric bush and gear mechanism in the AA line of the internal combustion engine of FIG. 図１の内燃機関のＢ−Ｂ線における偏芯ブッシュとコンロッド及びクランクシャフトとの連結状態を概略的に断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows in a cross section the connection state of the eccentric bush, connecting rod, and crankshaft in the BB line of the internal combustion engine of FIG. この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンにおける吸入行程と圧縮行程とを説明するための偏芯ブッシュによる上死点及び下死点の変更状態を説明するためのピストン，コンロッド，偏芯ブッシュ及びクランクシャフトの作動を概略的に示す説明図である。A piston, a connecting rod, an eccentric bush, and an eccentric bush for explaining the state of change of the top dead center and the bottom dead center by the eccentric bush for explaining the suction stroke and the compression stroke in the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention. It is explanatory drawing which shows the action | operation of a crankshaft roughly. この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンにおける膨張行程と排気行程とを説明するための偏芯ブッシュによる上死点及び下死点の変更状態を説明するためのピストン，コンロッド，偏芯ブッシュ及びクランクシャフトの作動を概略的に示す説明図である。A piston, a connecting rod, an eccentric bush, and an eccentric bush for explaining a change state of the top dead center and the bottom dead center by the eccentric bush for explaining the expansion stroke and the exhaust stroke in the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention. It is explanatory drawing which shows the action | operation of a crankshaft roughly. この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの作動サイクルを実線，偏芯ブッシュの移動軌跡を一点鎖線，及びクランクピンであるクランクシャフトの軸部の移動軌跡を点線で示すグラフである。4 is a graph showing an operation cycle of a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention, a solid line, a movement locus of an eccentric bush, a dashed line, and a movement locus of a shaft portion of a crankshaft that is a crankpin. この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの圧縮比を変更するための位相ずらし機構の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the phase shift mechanism for changing the compression ratio of this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine.

以下，図面を参照して，この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの実施例を説明する。この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルで駆動されるエンジンは，動弁機構（図示せず）が設けられたシリンダヘッド２３，シリンダヘッド２３にガスケット（図示せず）を介在して固定され且つシリンダ２を形成するシリンダブロック４，シリンダ２内を往復運動するピストン１，ピストン１に一端部である小端部６がピストンピン２１によって揺動自在に連結されたコンロッド３，コンロッド３の他端部の大端部７が軸部であるクランクピン８によって連結されたクランクシャフト５を備えた内燃機関である。このエンジンは，吸入行程（Suction Stroke），圧縮行程（Compression Stroke），膨張行程（Expantion Stroke），及び排気行程（Exhaust Stroke）で順次作動される４サイクルで駆動されるものである。この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，特に，コンロッド３の大端部７を取り付けるクランクシャフト５のクランクピン８とコンロッド３の大端部７における孔部９（第１孔部）との間に，偏芯ブッシュ１０が相対摺動自在に配設されていることを特徴としている。偏芯ブッシュ１０は，外周が円形に形成された外径２４と，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８に摺動嵌合する孔部２５（第２孔部）の軸心とが偏芯して，肉厚部４０と該肉厚部４０に対向する肉薄部４１に形成されている。言い換えれば，偏芯ブッシュ１０は，外周が円形であって，内径が肉厚部４０とそれに対向即ち１８０°の方向に対向する肉薄部４１にから成り，その途中は滑らかな漸減肉厚部４２に形成されている。偏芯ブッシュ１０は，クランクシャフト５に駆動連結された歯車機構２６を通じてクランクシャフト５６のエンジン回転速度の１／２の回転速度で回転するように設定されている。この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，上記のような構成によって，膨張行程が吸入行程に比較してピストン１のストローク量が長くなるように設定される。   Embodiments of a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. An engine driven by a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle according to the present invention has a cylinder head 23 provided with a valve mechanism (not shown), fixed to the cylinder head 23 with a gasket (not shown) interposed therebetween, and The cylinder block 4 forming the cylinder 2, the piston 1 reciprocating in the cylinder 2, the small end 6, which is one end of the piston 1, and the other end of the connecting rod 3 are connected to each other by a piston pin 21. The internal combustion engine includes a crankshaft 5 having a large end portion 7 connected by a crankpin 8 as a shaft portion. This engine is driven by four cycles that are sequentially operated in a suction stroke (Compression Stroke), a compression stroke (Compression Stroke), an expansion stroke (Expantion Stroke), and an exhaust stroke (Exhaust Stroke). This variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is particularly provided between the crankpin 8 of the crankshaft 5 to which the large end 7 of the connecting rod 3 is attached and the hole 9 (first hole) in the large end 7 of the connecting rod 3. Further, the eccentric bush 10 is arranged to be relatively slidable. The eccentric bush 10 has an outer diameter 24 having a circular outer periphery and an axial center of a hole 25 (second hole) that is slidably fitted to the crank pin 8 that is the shaft of the crankshaft 5. A thick portion 40 and a thin portion 41 facing the thick portion 40 are formed in a core. In other words, the eccentric bushing 10 has a circular outer periphery and an inner diameter composed of a thick portion 40 and a thin portion 41 facing it, that is, facing in the direction of 180 °. Is formed. The eccentric bush 10 is set to rotate at a rotational speed that is ½ of the engine rotational speed of the crankshaft 56 through a gear mechanism 26 that is drivingly connected to the crankshaft 5. With this configuration, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle is set so that the stroke of the piston 1 is longer in the expansion stroke than in the suction stroke.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンでは，１／２の回転速度ということは，クランクシャフト５が９０度回転したとき，その９０度回転した場所から４５度回転した状態のことである。なお，クランクシャフト５が９０度回転したところから逆方向に４５度回転した状態でも成立することである。即ち，クランクシャフト５の９０度回転の場合は，そこから±４５度の回転を意味している。また，一般的な内燃機関では，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８とコンロッド３の大端部７の孔部９との間には，厚さ２ｍｍ程度のプレーンベアリングを介在して摺動自在に組み立てられている。本願発明では，クランクピン８と孔部９との間の隙間を適正なサイズにして，プレーンベアリングに代えて偏芯ブッシュ１０を介在させたものである。また，偏芯ブッシュ１０は，内燃機関が圧縮行程の爆発上死点Ｃ５に位置する時に，クランク角度の位相で実質的に９０度ずれて設定されており，クランクシャフト５のクランクピン８とコンロッド３の孔部９との間に取り付けられているものである。   In this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the half rotation speed means that when the crankshaft 5 is rotated 90 degrees, it is rotated 45 degrees from the position where the crankshaft 5 is rotated 90 degrees. This is true even when the crankshaft 5 is rotated by 45 degrees in the opposite direction from the 90 degrees. That is, when the crankshaft 5 is rotated 90 degrees, it means that the crankshaft 5 is rotated ± 45 degrees therefrom. In a general internal combustion engine, a plain bearing having a thickness of about 2 mm is interposed between the crank pin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 and the hole 9 in the large end portion 7 of the connecting rod 3. It is assembled freely. In the present invention, the gap between the crankpin 8 and the hole 9 is made an appropriate size, and an eccentric bushing 10 is interposed in place of the plain bearing. Further, the eccentric bush 10 is set so as to be substantially shifted by 90 degrees in the phase of the crank angle when the internal combustion engine is located at the explosion top dead center C5 in the compression stroke. 3 is attached between the three holes 9.

また，偏芯ブッシュ１０とクランクシャフト５との間に介在された偏芯ブッシュ１０の回転作動用の歯車機構２６は，偏芯ブッシュ１０の側面１１に一体構造に設けられたギア１２（第１ギア），ギア１２に噛み合う内歯歯車１４を内周に備えたリングギア１３，リングギア１３の外周の設けられた外歯歯車１５に噛み合うギア１７（第２ギア），ギア１７に連結軸１８を介して一体に連結されたギア１９（第３ギア），及びギア１９に噛み合い且つクランクシャフト５の回転主軸であるメインベアリング軸１６に固定されたギア２０（第４ギア）から構成されている。偏芯ブッシュ１０は，ギア１２によって一体に回転駆動されている。リングギア１３は，クランクシャフト５のメインベアリング軸１６に回転自在に取り付けられている。また，ギア１２は，クランクシャフト５の内歯歯車１４に噛み合って回転駆動されており，リングギア１３の外歯歯車１５は，ギア１７により駆動されるものである。また，偏芯ブッシュ１０に取り付けられたギア１２は，歯車機構２６を通じて，即ち，クランクシャフト５のメインベアリング軸１６に固定されたギア２０，ギア２０に噛み合うギア１９，及びギア１９に連結軸１８で連結されたギア１７を介して，エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転駆動されることを特徴としている。   Further, the gear mechanism 26 for rotating the eccentric bush 10 interposed between the eccentric bush 10 and the crankshaft 5 is a gear 12 (first shaft) provided integrally with the side surface 11 of the eccentric bush 10. Gear), a ring gear 13 having an internal gear 14 meshing with the gear 12 on the inner circumference, a gear 17 (second gear) meshing with an external gear 15 provided on the outer circumference of the ring gear 13, and a connecting shaft 18 to the gear 17 And a gear 19 (fourth gear) that meshes with the gear 19 and is fixed to a main bearing shaft 16 that is a rotation main shaft of the crankshaft 5. . The eccentric bush 10 is rotationally driven integrally by a gear 12. The ring gear 13 is rotatably attached to the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5. The gear 12 meshes with the internal gear 14 of the crankshaft 5 and is rotationally driven. The external gear 15 of the ring gear 13 is driven by the gear 17. The gear 12 attached to the eccentric bush 10 is connected to the gear 20 through the gear mechanism 26, that is, the gear 20 fixed to the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5, the gear 19 engaged with the gear 20, and the connecting shaft 18 to the gear 19. It is characterized in that it is rotationally driven at a rotational speed ½ of the engine rotational speed through the gear 17 connected at.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，特に，偏芯ブッシュ１０が，エンジンの運転状況により，エンジン爆発上死点Ｃ５の時に，９０度の位相から±４５度ずらして組み立てられており，圧縮比が変化させられて可変圧縮比に構成されることを特徴としている。更に，偏芯ブッシュ１０に取り付けられたギア１２は，クランクシャフト５に取り付けられたギア２０との間に，位相をずらす機構（図７参照）を介して取り付けられていることを特徴としている。また，偏芯ブッシュ１０は，その外径２５と孔部２４の軸心との偏芯量に応じて，吸入行程と膨張行程とのピストン１のストローク量を調整することができるものである。   This variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is assembled with the eccentric bushing 10 being shifted by ± 45 degrees from the 90 degree phase when the engine explosion is at the top dead center C5 depending on the engine operating conditions. It is characterized in that the ratio is changed to be configured as a variable compression ratio. Further, the gear 12 attached to the eccentric bush 10 is characterized in that it is attached to the gear 20 attached to the crankshaft 5 via a mechanism for shifting the phase (see FIG. 7). Further, the eccentric bush 10 is capable of adjusting the stroke amount of the piston 1 during the suction stroke and the expansion stroke in accordance with the eccentric amount between the outer diameter 25 and the axial center of the hole 24.

次に，図４及び図５を参照して，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの作動を説明する。図４及び図５に示す矢印は，サイクルの進行を示すものであり，図中の水平に伸びる直線Ｇは吸入下死点Ｃ３でのピストンピン２１の位置を示し，直線Ｈは膨張下死点Ｃ７でのピストンピン２１の位置を示している。また，図４には，４サイクルにおける吸入行程の吸入始めの排気上死点Ｃ１から吸入行程の中間点Ｃ２，圧縮行程の圧縮始めの吸入下死点Ｃ３，及び圧縮行程の中間点Ｃ４が示されている。図５には，４サイクルにおける膨張行程の膨張始めの爆発上死点Ｃ５から膨張行程の中間点Ｃ６，排気行程の排気始めの膨張下死点Ｃ７，及び排気行程の中間点Ｃ８が示されている。言い換えれば，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンでは，吸入行程はＣ１→Ｃ３の行程であり，圧縮行程はＣ３→Ｃ５の行程であり，膨張行程はＣ５→Ｃ７の行程であり，及び圧縮行程はＣ８→Ｃ１の行程で示されている。また，図４及び図５において，Ｄ段には，ピストン１の往復運動の状態，コンロッド３の大端部７におけるクランクシャフト５の軸部であるクランクピン８の位置，偏芯ブッシュ１０の回転状態，及びクランクシャフト５の回転主軸であるメインベアリング軸１６の位置を示している。Ｅ段には，軸部であるクランクピン８とクランクシャフト５のメインベアリング軸１６の回転位置関係を示している。Ｆ段には，偏芯ブッシュ１０とクランクピン８との回転位置関係を示している。   Next, the operation of the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine will be described with reference to FIGS. The arrows shown in FIG. 4 and FIG. 5 indicate the progress of the cycle. The straight line G extending in the figure indicates the position of the piston pin 21 at the suction bottom dead center C3, and the straight line H indicates the expansion bottom dead center. The position of the piston pin 21 at C7 is shown. FIG. 4 also shows an exhaust top dead center C1 at the beginning of the intake stroke in the four cycles, an intermediate point C2 of the intake stroke, an intake bottom dead center C3 at the start of compression in the compression stroke, and an intermediate point C4 of the compression stroke. Has been. FIG. 5 shows an explosion top dead center C5 at the beginning of expansion of the expansion stroke in four cycles to an intermediate point C6 of the expansion stroke, an expansion bottom dead center C7 at the start of exhaust of the exhaust stroke, and an intermediate point C8 of the exhaust stroke. Yes. In other words, in this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the intake stroke is a stroke of C1 → C3, the compression stroke is a stroke of C3 → C5, the expansion stroke is a stroke of C5 → C7, and the compression stroke. Is shown in the process of C8 → C1. 4 and 5, the D stage includes the reciprocating state of the piston 1, the position of the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 at the large end 7 of the connecting rod 3, and the rotation of the eccentric bush 10. The state and the position of the main bearing shaft 16 that is the rotation main shaft of the crankshaft 5 are shown. The E stage shows the rotational positional relationship between the crankpin 8 that is the shaft portion and the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5. In the F stage, the rotational positional relationship between the eccentric bush 10 and the crank pin 8 is shown.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンについて，更に具体的に説明すると，クランクシャフト５は，図４及び図５では矢印で示すように，反時計周りに回転している。
（１）図４では，ピストン１の排気上死点Ｃ１では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部は，クランクピン８に対して水平方向であって，図４の左側に位置している。
（２）同時に，偏芯ベアリング１０は，ギア１２によって駆動され，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８とメインベアリング軸１６の中心を結ぶ位置からその回転角度の１／２の割合だけ，クランク回転順方向又は逆方向回転させる（図４では，回転順方向に１／２割合回転）。
（３）クランクシャフト５が９０度回転した時，即ち，吸入行程の中間点Ｃ２では，クランクピン８は，クランクシャフト５のメインベアリング軸１６に対して水平位置になり，偏芯ブッシュ１０は，その水平面から更に４５度（９０度，言い換えれば，１／２回転）だけ反時計回りに回転している。
（４）この様に，偏芯ブッシュ１０をクランクシャフト５に連結した歯車機構２６によりクランクシャフト５の回転に同期させて１／２の回転速度で回転作動させる。言い換えれば，偏芯ブッシュ１０をクランクシャフト５の回転に同期させて駆動させる。
（５）クランクシャフト５が１８０度回転した時，即ち，ピストンピン２１が吸入行程の吸気下死点Ｃ３に位置する時では，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８は真下側に位置し，その時，偏芯ブッシュ１０は，クランクピン８とメインベアリング軸１６の中心を結ぶ位置から９０度回転し，この時，偏芯ブッシュ１０の肉厚部は上方に位置し，コンロッド３の大端部中心はクランクシャフト５の軸部でアルクランクピン８中心より上側に位置し，吸入行程の吸気下死点Ｃ３になる。即ち，コンロッド３に連結されているピストン１は，偏芯ブッシュ１０によりストロークが短い，言い換えれば，ストローク量が小さいことになり，吸気下死点Ｃ３になる。
（６）次いで，この状態から圧縮行程の中間点Ｃ４を通って圧縮行程の圧縮上死点Ｃ５まで回転する。
（７）同様に，クランクシャフト５が回転し，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８が３６０度回転した時，即ち，圧縮行程の爆発上死点Ｃ５では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部は，クランクピン８に対して水平方向で且つ図５の右側に位置し，１８０回転したことになる。従って，ピストン１の位置は，上記の排気上死点Ｃ１と同じ位置になる （８）この後，ピストン１は，膨張行程に移行することになり，膨張行程の中間点Ｃ５を通って往復運動する。偏芯ブッシュ１０は，クランクピン８と同期して回転を行い，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８が５４０度回転した時，膨張下死点Ｃ７では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部は，クランクピン８に対して図５の下側に位置し，その結果，コンロッド３の大端部７の中心はクランクシャフト５の軸部であるクランクピン８の中心より下側に位置し，ピストン１の位置も吸入下死点Ｃ３に比較してそれよりも偏芯ブッシュ１０の偏芯により下がったところまで移動し，膨張行程において多くの仕事を行うことになる。即ち，膨張下死点Ｃ７になり，吸気下死点Ｃ３よりも大きいストロークを動いたこと，即ち，ストローク量が大きくなったことになる。それ故に，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，圧縮比より膨張比の高いアトキンソンサイクルで運転したことになる。
なお，図４及び図５では，説明を簡単にするため，図の上死点は偏芯ブッシュ１０の偏芯によるコンロッド３の傾きを無視して図示しているものである。 More specifically, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine will be described. The crankshaft 5 rotates counterclockwise as indicated by an arrow in FIGS.
(1) In FIG. 4, at the exhaust top dead center C <b> 1 of the piston 1, the thick portion of the eccentric bush 10 is in the horizontal direction with respect to the crankpin 8 and is located on the left side in FIG. 4.
(2) At the same time, the eccentric bearing 10 is driven by the gear 12, and from the position connecting the crank pin 8 which is the shaft portion of the crankshaft 5 and the center of the main bearing shaft 16, the ratio is ½ of the rotation angle. The crank is rotated in the forward direction or the reverse direction (in FIG. 4, the rotation is ½ rate in the forward direction).
(3) When the crankshaft 5 is rotated 90 degrees, that is, at the intermediate point C2 of the suction stroke, the crankpin 8 is in a horizontal position with respect to the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5, and the eccentric bush 10 is It further rotates counterclockwise by 45 degrees (90 degrees, in other words, 1/2 rotation) from the horizontal plane.
(4) In this manner, the eccentric bush 10 is rotated at a rotational speed of ½ in synchronism with the rotation of the crankshaft 5 by the gear mechanism 26 connected to the crankshaft 5. In other words, the eccentric bush 10 is driven in synchronization with the rotation of the crankshaft 5.
(5) When the crankshaft 5 rotates 180 degrees, that is, when the piston pin 21 is positioned at the intake bottom dead center C3 of the intake stroke, the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 is positioned directly below. At that time, the eccentric bushing 10 is rotated 90 degrees from the position connecting the center of the crankpin 8 and the main bearing shaft 16, and at this time, the thick portion of the eccentric bushing 10 is located above the large end of the connecting rod 3. The center of the part is located above the center of the al crank pin 8 at the shaft part of the crankshaft 5 and becomes the intake bottom dead center C3 of the intake stroke. That is, the piston 1 connected to the connecting rod 3 has a short stroke due to the eccentric bush 10, in other words, the stroke amount is small, and the intake bottom dead center C3 is reached.
(6) Next, the engine rotates from this state through the compression stroke midpoint C4 to the compression top dead center C5 of the compression stroke.
(7) Similarly, when the crankshaft 5 rotates and the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 rotates 360 degrees, that is, at the top dead center C5 of the compression stroke, the thickness of the eccentric bush 10 is increased. The part is located in the horizontal direction with respect to the crankpin 8 and on the right side of FIG. Therefore, the position of the piston 1 becomes the same position as the exhaust top dead center C1. (8) Thereafter, the piston 1 moves to the expansion stroke, and reciprocates through the intermediate point C5 of the expansion stroke. To do. The eccentric bushing 10 rotates in synchronization with the crankpin 8 and when the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 rotates 540 degrees, the thickened portion of the eccentric bushing 10 is at the expansion bottom dead center C7. Is located below the crankpin 8 in FIG. 5, and as a result, the center of the large end 7 of the connecting rod 3 is located below the center of the crankpin 8 that is the shaft of the crankshaft 5. The position of the piston 1 is also moved to a position lower than the suction bottom dead center C3 due to the eccentricity of the eccentric bushing 10, and much work is performed in the expansion stroke. That is, it becomes the expansion bottom dead center C7, and the stroke larger than the intake bottom dead center C3 is moved, that is, the stroke amount becomes large. Therefore, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle was operated in an Atkinson cycle with a higher expansion ratio than the compression ratio.
In FIGS. 4 and 5, the top dead center is illustrated ignoring the inclination of the connecting rod 3 due to the eccentricity of the eccentric bushing 10 for the sake of simplicity.

図４及び図５のピストン１の４サイクルの作動におけるストローク量を，図６のグラフに示している。即ち，図６には，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルのピストン１のストローク量を示すグラフが示されている。図６において，実線で示す曲線は，本願発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルのピストン１の４サイクルにおけるストローク量を示している。点線で示す曲線は，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８の移動軌跡を示している。また，一点鎖線で示す曲線は，偏芯ブッシュ１０の回転移動軌跡を示している。図６のグラフから判るように，圧縮始めの吸入下死点Ｃ３のピストン１のストローク量は小さくなっているが，膨張下死点Ｃ７のピストン１のストローク量は大きくなっており，アトキンソンサイクルの作動状態になっている。   The stroke amount in the operation of the four cycles of the piston 1 of FIGS. 4 and 5 is shown in the graph of FIG. That is, FIG. 6 shows a graph showing the stroke amount of the piston 1 of this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle. In FIG. 6, the curve indicated by the solid line indicates the stroke amount of the piston 1 of the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle according to the present invention in four cycles. A curved line indicated by a dotted line indicates a movement locus of the crank pin 8 which is the shaft portion of the crank shaft 5. Moreover, the curve shown with a dashed-dotted line has shown the rotational movement locus | trajectory of the eccentric bush 10. FIG. As can be seen from the graph of FIG. 6, the stroke amount of the piston 1 at the suction bottom dead center C3 at the start of compression is small, but the stroke amount of the piston 1 at the expansion bottom dead center C7 is large, and the Atkinson cycle. It is in an operating state.

また，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，特に，クランクシャフト５で駆動されるギア２０から偏芯ブッシュ１０を駆動するまでのギア１２の間の歯車機構２６中にギア一体で位相をずらす機構３８を組み込むことによって，圧縮比を変える機構を簡単に付加することができることを特徴としている。内燃機関の圧縮比は，ピストン下死点の位置とピストン上死点位置での物理的容積の比で計算されるものである。そこで，本願発明における圧縮比を変える機構３８では，ピストン上死点では偏芯ブッシュ１０の肉厚部はほぼ水平に位置している。その為，ピストン上死点での偏芯ブッシュ１０の肉厚部の位置をわずかに回転させる（位相をずらす）ことによって，ピストンの上死点位置は，高い感度で上下することになる。即ち，偏芯ブッシュ１０の肉厚部をわずかに上方に回転させた位置を上死点にすることが可能になる。一方，圧縮開始前の下死点では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部が上側に位置しており，偏芯ブッシュ１０をわずかにすらした回転（位相をずらす）では，その上下方向は極めてわずかしか変位しないことになる。即ち，偏芯ブッシュ１０の位相をずらした場合，上死点近傍ではピストン１の上下位置の変化は大きいが，ピストン下死点では上下位置の変化は極めて少ないことになる。その結果，圧縮比を可変にすることができることになる。   Further, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine particularly shifts the phase of the gear unit 26 between the gear 12 driven from the crank 20 and the gear 12 between the gear 12 and the gear 12 integrally. By incorporating the mechanism 38, it is possible to easily add a mechanism for changing the compression ratio. The compression ratio of the internal combustion engine is calculated by the ratio of the physical volume at the piston bottom dead center position to the piston top dead center position. Therefore, in the mechanism 38 for changing the compression ratio according to the present invention, the thick portion of the eccentric bush 10 is positioned substantially horizontally at the piston top dead center. Therefore, by slightly rotating the position of the thick portion of the eccentric bushing 10 at the piston top dead center (shifting the phase), the top dead center position of the piston moves up and down with high sensitivity. That is, the position where the thick portion of the eccentric bush 10 is slightly rotated upward can be set as the top dead center. On the other hand, at the bottom dead center before the start of compression, the thick portion of the eccentric bush 10 is located on the upper side, and the rotation in which the eccentric bush 10 is slightly slid (shifting the phase) has a very slight vertical direction. It will only be displaced. That is, when the phase of the eccentric bush 10 is shifted, the change in the vertical position of the piston 1 is large near the top dead center, but the change in the vertical position is extremely small near the bottom dead center of the piston. As a result, the compression ratio can be made variable.

この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，歯車機構２６のいずれかの箇所に，例えば，図７に示すような位相ずらし機構３８を組み込むことによって，歯車機構２６の出力側のギア１２の位相をずらすことができる。即ち，本願発明は，クランクシャフトで駆動される歯車機構２６を通じて偏芯ブッシュ１０を駆動するので，その歯車機構２６中に位相ずらし機構３８を組み込み，又は歯車自体に位相ずらし機構３８を一体構造に構成すれば，圧縮比を変える装置を付加することになる。一般に，圧縮比は，ピストン下死点位置とピストン上死点位置での物理的容積の比で決まる。本願発明では，ピストン上死点では偏芯ブッシュ１０の肉厚部はほぼ水平位置（Ｃ１，Ｃ５参照）になる。そのため，ピストン上死点での偏芯ブッシュ１０の肉厚部の位置を僅かに回転させる（言い換えれば，位相をずらす）ことで，ピストン１の上死点位置は高い感度で上下する。即ち，偏芯ブッシュ１０の肉厚部を，僅かに上方へ回転させた位置を上死点にすることができる。一方，圧縮行程の開始前の下死点では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部は上側に位置しており（Ｃ３参照），偏芯ブッシュ１０を僅かにずらした回転では，ピストン１の上下方向の移動は極めて僅かしか変位しない。従って，偏芯ブッシュ１０の位相をずらした場合，上死点の近傍では，ピストン１の上下位置の変化は極めて少ない。その結果，偏芯ブッシュ１０をずらすだけで，圧縮比を容易に可変に構成することができる。   The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention incorporates, for example, a phase shift mechanism 38 as shown in FIG. The phase can be shifted. That is, in the present invention, since the eccentric bush 10 is driven through the gear mechanism 26 driven by the crankshaft, the phase shifting mechanism 38 is incorporated in the gear mechanism 26, or the phase shifting mechanism 38 is integrated into the gear itself. If configured, a device for changing the compression ratio is added. In general, the compression ratio is determined by the ratio of the physical volume at the piston bottom dead center position and the piston top dead center position. In the present invention, at the piston top dead center, the thickened portion of the eccentric bush 10 is in a substantially horizontal position (see C1 and C5). Therefore, by slightly rotating the position of the thick portion of the eccentric bushing 10 at the piston top dead center (in other words, shifting the phase), the top dead center position of the piston 1 moves up and down with high sensitivity. That is, the position where the thick portion of the eccentric bush 10 is slightly rotated upward can be set as the top dead center. On the other hand, at the bottom dead center before the start of the compression stroke, the thickened portion of the eccentric bush 10 is located on the upper side (see C3). The movement is very slightly displaced. Therefore, when the phase of the eccentric bush 10 is shifted, the change in the vertical position of the piston 1 is very small near the top dead center. As a result, the compression ratio can be easily varied by simply shifting the eccentric bush 10.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンエンジンでは，位相ずらし機構３８については，外側ギア３５の軸部２８の嵌合孔３９内に内側ギアの軸部２７を摺動自在に嵌挿し，内側ギアと外側ギアの回転摺動部２９に，軸部２７の押圧凹部３６と軸部２８の押圧凹部３７を形成する。押圧凹部３６と押圧凹部３７との間の回転摺動部３９に跨がって直径方向に一対のスプリング内蔵の油圧ピストン３０をそれぞれ配設する。油圧ピストン３０は，油圧通路３３を通じて油圧が供給されると，油圧ピストン３０の両端にそれぞれ設けられたピボット部３２が延び出し，内側ギアの軸部２７と外側ギア３５の軸部２８とが押圧され，相対回転し，内側ギアと外側ギア３５との位相が互いにずらされることになる。油圧を解放すると，油圧ピストン３０の設けられたスプリングによって内側ギアの軸部２７と外側ギア３５の軸部２８とは元の位置に復帰することになり，それによって，位相ずらし機構３８が作動することになる。この位相ずらし機構３８を．例えば，ギア１９の内部に組み込んで構成することによって，偏芯ブッシュ１０とクランクシャフト５のメインベアリング軸１６の回転位置との位相を変えることができる。位相ずらし機構３８は，油圧ピストン３０の油圧を開放すると，スプリングにより元に戻ることになる。また，油圧ピストン３０における油圧を可変にして，ギア１２の回転量（位相量）を制御すれば，エンジン即ち内燃機関について種々の圧縮比を変えることができるようになる。   In this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the phase shift mechanism 38 is slidably inserted into the fitting hole 39 of the shaft portion 28 of the outer gear 35 and the inner gear and the inner gear. A pressing recess 36 of the shaft portion 27 and a pressing recess 37 of the shaft portion 28 are formed in the rotary sliding portion 29 of the outer gear. A pair of hydraulic pistons 30 with a built-in spring are provided in the diametrical direction across the rotary sliding portion 39 between the pressing recess 36 and the pressing recess 37. When hydraulic pressure is supplied to the hydraulic piston 30 through the hydraulic passage 33, the pivot portions 32 provided at both ends of the hydraulic piston 30 extend, and the shaft portion 27 of the inner gear and the shaft portion 28 of the outer gear 35 are pressed. Thus, relative rotation occurs, and the phases of the inner gear and the outer gear 35 are shifted from each other. When the hydraulic pressure is released, the shaft portion 27 of the inner gear and the shaft portion 28 of the outer gear 35 are returned to their original positions by the spring provided with the hydraulic piston 30, thereby operating the phase shift mechanism 38. It will be. This phase shift mechanism 38 is. For example, it is possible to change the phase between the eccentric bush 10 and the rotational position of the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5 by being incorporated in the gear 19. When the hydraulic pressure of the hydraulic piston 30 is released, the phase shift mechanism 38 returns to the original state by the spring. Further, if the hydraulic pressure in the hydraulic piston 30 is made variable and the rotation amount (phase amount) of the gear 12 is controlled, various compression ratios can be changed for the engine, that is, the internal combustion engine.

この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，例えば，４サイクルの内燃機関に適用して好ましいものである。   The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention is preferably applied to, for example, a four-cycle internal combustion engine.

１ ピストン
２ シリンダ
３ コンロッド
４ シリンダブロック
５ クランクシャフト
７ 大端部
８ クランクピン（軸部）
９ 孔部（第１孔部）
１０ 偏芯ブッシュ
１１ 側面
１２ ギア（第１ギア）
１３ リングギア
１４ 内歯歯車
１５ 外歯歯車
１６ メインベアリング軸
１７ ギア（第２ギア）
１８ 連結軸
１９ ギア（第３ギア）
２０ ギア（第４ギア）
２４ 外径
２５ 孔部（第２孔部）
２６ 歯車機構
３８ 位相ずらし機構 1 Piston 2 Cylinder 3 Connecting rod 4 Cylinder block 5 Crankshaft 7 Large end 8 Crank pin (shaft)
9 hole (first hole)
10 Eccentric bush 11 Side 12 Gear (first gear)
13 Ring gear 14 Internal gear 15 External gear 16 Main bearing shaft 17 Gear (second gear)
18 Connecting shaft 19 Gear (3rd gear)
20 gear (4th gear)
24 outer diameter 25 hole (second hole)
26 Gear mechanism 38 Phase shift mechanism

この発明は，例えば，往復動内燃機関において，４サイクル中にピストンのストローク量を変更するため，クランクの大端部とクランクシャフトのクランクピンとの間に配設した偏芯ブッシュの回転速度を歯車機構によって変更して圧縮比を変更することから成る可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンに関する。   In the present invention, for example, in a reciprocating internal combustion engine, in order to change the stroke amount of a piston during four cycles, the rotational speed of an eccentric bush arranged between the large end of the crank and the crankpin of the crankshaft is changed to a gear. The present invention relates to a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine comprising changing a compression ratio by changing a mechanism.

従来，内燃機関において，アトキンソンサイクルを実現して，ピストンがシリンダの内壁面から受ける摩擦抵抗を低減できるというものが知られている。該内燃機関は，膨張行程では，コンロッドがピストンの往復動方向に沿った状態で動き，吸気行程では，コンロッドが往復動方向に対して傾斜した状態で動くことにより，膨張行程におけるピストンストロークは，吸気行程におけるピストンストロークよりも大きくなる（例えば，特許文献１参照）。   Conventionally, in an internal combustion engine, it is known that an Atkinson cycle can be realized to reduce the frictional resistance that the piston receives from the inner wall surface of the cylinder. In the internal combustion engine, in the expansion stroke, the connecting rod moves in a state along the reciprocating direction of the piston, and in the intake stroke, the connecting rod moves in a state inclined with respect to the reciprocating direction, so that the piston stroke in the expansion stroke is It becomes larger than the piston stroke in the intake stroke (see, for example, Patent Document 1).

また，内燃機関として，その運転を負荷に応じてアトキンソンサイクルとオットーサイクルのいずれかで制御して燃焼効率を改善し，特性の変更時の機関の出力段差を抑制する制御をするものが知られている。該内燃機関は，吸気バルブの位相角とリフト量即ちストローク量を複数の特性の間で変更すると共に，負荷に応じてアトキンソンサイクル又はオットーサイクルで制御するものであって，運転状態を検出し，運転状態から目標吸気量を算出し，目標吸気量に基づいて圧縮比の目標値を算出し，それを実現するために吸気バルブの複数の特性の変更が必要かを判定し，必要と判定されるとき，特性の間で吸気量が一致するクランク角度を機関回転数に基づいて目標位相角として算出し，その位相角で特性の変更を許可するものである（例えば，特許文献２参照）。 In addition, an internal combustion engine is known that controls its operation in either the Atkinson cycle or the Otto cycle according to the load to improve combustion efficiency and control the engine output step when the characteristics are changed. ing. The internal combustion engine is configured to change the phase angle of the intake valve and the lift amount, that is, the stroke amount, among a plurality of characteristics, and to control by an Atkinson cycle or an Otto cycle according to the load, It calculates a target intake air amount from the operation state, based on the target intake air amount calculates a target value of the compression ratio, to determine needed changes in a plurality of characteristics of the intake valve in order to realize it, require When the determination is made, the crank angle at which the intake air amount matches between the characteristics is calculated as a target phase angle based on the engine speed, and the change of the characteristic is permitted based on the phase angle (see, for example, Patent Document 2). ).

また，内燃機関の吸排気装置として，内燃機関をアトキンソンサイクルで運転するにあたり，実圧縮比の低下を好適に図ることが可能なものが知られている。該内燃機関の吸排気装置は，燃焼室内にスワール流を発生させる第１の吸気ポートと，第１の吸気ポートを開閉する第１の吸気弁と，第１の吸気ポートが発生させるスワール流の減衰を抑制可能な態様で排気を行うことが可能な第１の排気ポートと，第１の排気ポートを開閉する第１の排気弁と，第１の吸気弁を内燃機関の吸気行程下死点近傍で閉弁すると共に，第１の排気弁を内燃機関の吸気行程下死点近傍で開弁するＥＣＵ，吸気側ＶＶＴ及び排気側ＶＶＴとを備えている（例えば，特許文献３参照）。   Further, as an intake / exhaust device for an internal combustion engine, one that can suitably reduce the actual compression ratio when the internal combustion engine is operated in the Atkinson cycle is known. The intake and exhaust device of the internal combustion engine includes a first intake port that generates a swirl flow in the combustion chamber, a first intake valve that opens and closes the first intake port, and a swirl flow that is generated by the first intake port. A first exhaust port capable of exhausting in a manner capable of suppressing attenuation, a first exhaust valve that opens and closes the first exhaust port, and the first intake valve are connected to an intake stroke bottom dead center of the internal combustion engine. An ECU that closes in the vicinity and opens the first exhaust valve near the bottom dead center of the intake stroke of the internal combustion engine, an intake side VVT, and an exhaust side VVT are provided (see, for example, Patent Document 3).

また，エンジンとして，吸気弁の開閉タイミングの可変制御を行わずに，アトキンソンサイクルを可能にするものが知られている。該アトキンソンサイクルは，１つのシリンダ内に異なる周期で往復動する２つのピストンを備え，２つのピストンの内の一方のメインピストンは，吸気行程及び膨張行程にてシリンダ内の容積を増加させる一方，圧縮行程及び排気行程にてシリンダ内の容積を減少させるように往復動すると共に，２つのピストンのうちの他方のサブピストンは，膨張行程終了ときのシリンダ内の容積が吸気行程終了時のシリンダ内の容積より大きくなるように往復動する（例えば，特許文献４参照）。   Further, an engine that enables an Atkinson cycle without performing variable control of the opening / closing timing of the intake valve is known. The Atkinson cycle includes two pistons reciprocating at different periods in one cylinder, and one main piston of the two pistons increases the volume in the cylinder in the intake stroke and the expansion stroke, The cylinder reciprocates so as to reduce the volume in the cylinder during the compression stroke and the exhaust stroke, and the other sub-piston of the two pistons has a volume in the cylinder at the end of the intake stroke that is equal to It reciprocates so that it may become larger than the volume (for example, refer patent document 4).

特開２０１４−２３４７０７号公報JP 2014-234707 A 特開２０１４−２０２６５号公報JP 2014-20265 A 特開２０１１−１５３５２３号公報JP 2011-153523 A 特開２０１１−３２９８９号公報JP 2011-32989 A

ところで，従来，往復動内燃機関即ちレシプロケーティングエンジンについて，その熱効率は，圧縮比により大きく依存しており，高い圧縮比ほどその熱効率が高くなるが，一方，圧縮比を高くするほど，シリンダ内の圧力が高くなり，エンジンの構造を強固に製作する必要がある。また，エンジン即ち内燃機関の圧縮比を高くするほど，シリンダ内の温度も高くなるため，窒素酸化物ＮＯx の生成も増加する傾向にある。更に，ガソリンエンジンでは，シリンダ内の温度が高くなると，ノッキングを起こす傾向にあるので，圧縮比を高くするにも限度がある。従って，エンジンでは，エンジンサイクルにおいて，圧縮比と膨張比を別に設定できるアトキンソンサイクルが上記特許文献のように種々に開発されている。アトキンソンサイクルは，圧縮比を比較的に低く設定し，膨張比を高く設定することによって，高圧縮比の問題をクリアしながら，高い膨張比によって高い熱効率を確保することが理論的に可能になる。しかしながら，従来の機械式アトキンソンサイクルは，複雑なリンク機構を必要とするため，実用化しているケースは少ないのが現状である。 Conventionally, the thermal efficiency of a reciprocating internal combustion engine, that is, a reciprocating engine, greatly depends on the compression ratio. The higher the compression ratio, the higher the thermal efficiency. On the other hand, the higher the compression ratio, the higher the efficiency in the cylinder. Therefore, the engine structure needs to be made firmly. Further, the higher the compression ratio of the engine, that is, the internal combustion engine, the higher the temperature in the cylinder, so that the generation of nitrogen oxides NOx tends to increase. Furthermore, since the gasoline engine tends to knock when the temperature in the cylinder rises, there is a limit to increasing the compression ratio. Therefore, in the engine, various Atkinson cycles, in which the compression ratio and the expansion ratio can be set separately in the engine cycle, have been developed as described in the above patent document. The Atkinson cycle theoretically makes it possible to secure high thermal efficiency with a high expansion ratio while clearing the problem of a high compression ratio by setting the compression ratio relatively low and setting the expansion ratio high. . However, since the conventional mechanical Atkinson cycle requires a complicated link mechanism, there are few cases where it is put into practical use.

また，従来，アトキンソンサイクルの機械式の複雑な構造を避けて，吸気バルブの弁開時間を制御することによって，低い圧縮比と高い膨張比を確保しているものが種々知らせている。例えば，吸気バルブの閉時間をエンジン吸気下死点より遅くして，膨張行程の初めまで延長することによって，実質的な圧縮比を小さくし，膨張行程のみを変更しないように制御することができる。しかしながら，このような吸気バルブの制御方法は，吸気バルブを介してシリンダ内に一旦吸入した空気を同じ吸気バルブを介して吐き出すことになり，損失が発生することになる。   In addition, it has been reported variously that a low compression ratio and a high expansion ratio are secured by controlling the valve opening time of the intake valve while avoiding the complicated mechanical structure of the Atkinson cycle. For example, by making the intake valve closing time later than the engine intake bottom dead center and extending to the beginning of the expansion stroke, it is possible to control the substantial compression ratio to be small and not to change only the expansion stroke. . However, in such a control method of the intake valve, the air once sucked into the cylinder through the intake valve is discharged through the same intake valve, and a loss occurs.

この発明の目的は，上記の問題を解決することであり，コンロッドの大端部の孔とクランクシャフトの回転軸となるメインベアリング軸との間に偏芯ブッシュを相対回転可能に配設し，シリンダ内のピストンの吸入行程及び膨張行程におけるストローク量を，クランクシャフトに設けた歯車機構を介して偏芯ブッシュを回転駆動して，機械的に変更するものであって，吸入行程のストローク量を短くして，膨張行程のストローク量を長くし，圧縮比を低減して仕事量を増大させて，熱効率を改善し，更に位相ずらし機構によって偏芯ブッシュをクランク大端部の孔部に対して周方向にずらすことによってピストンのストローク量を変更し，圧縮比を可変に構成することができることを特徴とする可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンを提供することである。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and an eccentric bush is disposed between a hole at a large end of the connecting rod and a main bearing shaft serving as a rotation shaft of the crankshaft so as to be relatively rotatable, The stroke in the intake stroke and expansion stroke of the piston in the cylinder is mechanically changed by rotationally driving the eccentric bush via a gear mechanism provided on the crankshaft. Shorten, lengthen the stroke of the expansion stroke, reduce the compression ratio, increase the work, improve the thermal efficiency, and further shift the eccentric bush to the hole at the crank end by the phase shift mechanism. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine can be configured to change the compression ratio by changing the stroke amount of the piston by shifting in the circumferential direction. It is to provide a.

この発明は，シリンダを形成するシリンダブロック，前記シリンダ内を往復運動するピストン，前記ピストンに一端部が連結されたコンロッド，前記コンロッドの他端部の大端部が連結されたクランクシャフトを有し，前記ピストンは，吸入行程，圧縮行程，膨張行程，次いで排気行程で順次作動される４サイクルで駆動されることから成るエンジンにおいて，
前記コンロッドの前記大端部を取り付ける前記クランクシャフトの軸部と前記コンロッドの前記大端部における第１孔部との間に，偏芯ブッシュが相対摺動自在に配設されており，前記偏芯ブッシュは，外周が円形に形成された外径と，前記クランクシャフトの前記軸部に摺動嵌合する第２孔部の軸心とが偏芯して肉厚部と該肉厚部に対向する肉薄部に形成されており，
前記偏芯ブッシュは，前記クランクシャフトに駆動連結された歯車機構を通じて前記クランクシャフトのエンジン回転速度の１／２の回転速度で回転するように設定されており，前記シリンダ内の前記ピストンのストローク量を前記吸入行程より前記膨張行程を長く設定したことを特徴とする可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンに関する。 The present invention includes a cylinder block that forms a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting rod that is connected to the piston at one end, and a crankshaft that is connected to the large end of the other end of the connecting rod. In the engine, the piston is driven by four cycles, which are sequentially operated in an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and then an exhaust stroke,
An eccentric bush is disposed between the shaft portion of the crankshaft to which the large end portion of the connecting rod is attached and the first hole portion at the large end portion of the connecting rod so as to be relatively slidable. The core bush has a thick portion and a thick portion formed by decentering an outer diameter having a circular outer periphery and an axis of a second hole portion that is slidably fitted to the shaft portion of the crankshaft. It is formed in the opposing thin part,
The eccentric bush is set to rotate at a rotational speed that is half the engine rotational speed of the crankshaft through a gear mechanism that is drivingly connected to the crankshaft, and the stroke amount of the piston in the cylinder The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is characterized in that the expansion stroke is set longer than the intake stroke.

また，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンにおいて，前記偏芯ブッシュの前記肉厚部は，前記エンジンが前記圧縮行程の爆発上死点に位置する時に，前記クランクシャフトに対してクランク角度の位相で実質的に９０度ずれて設定されており，前記クランクシャフトの前記軸部と前記コンロッドの前記第１孔部との間に回転自在に取り付けられているものである。 Further, in this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the thickened portion of the eccentric bush is arranged such that a phase of a crank angle with respect to the crankshaft when the engine is located at an explosion top dead center of the compression stroke. Is set to be substantially shifted by 90 degrees, and is rotatably attached between the shaft portion of the crankshaft and the first hole portion of the connecting rod.

また，前記歯車機構は，前記偏芯ブッシュの側面に一体構造に設けられた第１ギア，前記第１ギアに噛み合う内歯歯車を内周に備え且つ外歯発明を外周に備えたリングギア，前記リングギアの外周の設けられた外歯歯車に噛み合う第２ギア，前記第２ギアに連結軸を介して一体に連結された第３ギア，及び前記第３ギアに噛み合い且つ前記クランクシャフトのメインベアリング軸に固定された第４ギアから構成されているものである。   Further, the gear mechanism includes a first gear integrally provided on a side surface of the eccentric bush, a ring gear having an internal gear on the inner periphery meshing with the first gear and an outer gear invention on the outer periphery, A second gear meshing with an external gear provided on an outer periphery of the ring gear; a third gear integrally coupled to the second gear via a coupling shaft; and meshing with the third gear and the main of the crankshaft It is comprised from the 4th gear fixed to the bearing axis | shaft.

また，前記偏芯ブッシュは，前記第１ギアによって一体に回転駆動され，前記リングギアは，前記クランクシャフトに前記メインベアリング軸と同軸に且つ回転自在に取り付けられているものである。   The eccentric bush is integrally rotated by the first gear, and the ring gear is attached to the crankshaft coaxially and rotatably with the main bearing shaft.

また，前記偏芯ブッシュに取り付けられた前記第１ギアは，前記クランクシャフトの前記メインベアリング軸に固定して取り付けられた前記第４ギア，前記第４ギアに噛み合う前記第３ギア，前記第３ギアに前記連結軸で連結された前記第２ギア，及び前記リングギアを介して，前記エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転駆動されるものである。   In addition, the first gear attached to the eccentric bushing includes the fourth gear fixedly attached to the main bearing shaft of the crankshaft, the third gear meshing with the fourth gear, and the third gear. It is rotationally driven at a rotational speed ½ of the engine rotational speed via the second gear and the ring gear connected to the gear by the connecting shaft.

また，前記偏芯ブッシュの前記肉厚部は，前記エンジンの運転状況により，前記クランクシャフトに対して，エンジン爆発上死点の時に実質的に９０度の位相から±４５度の位相の範囲でずらして組み込まれて圧縮比が変化できる可変圧縮比に構成されているものである。 Further, the thick portion of the eccentric bush, the operating conditions of the engine, with respect to the crankshaft, in the range of substantially 45 degrees ± 90 degrees of phase phase at the time of engine explosion TDC The variable compression ratio is configured such that the compression ratio can be changed by being shifted and incorporated.

また，前記偏芯ブッシュに取り付けられた前記第１ギアは，前記クランクシャフトに取り付けられた前記歯車機構に配設された位相ずらし機構の作動によって位相がずらされ，前記エンジンの圧縮比が変化させられるものである。 The first gear mounted to the eccentric bushing, the phase is shifted by operation of said Shi shifted phase is disposed in the gear mechanism attached to the crank shaft mechanism, the compression ratio of the engine is changed It is something to be made.

また，前記外径と前記第２孔部の軸心との前記偏芯ブッシュの偏芯量に応じて，前記吸入行程と前記膨張行程との前記ピストンの前記ストローク量が調整されるものである。   Further, the stroke amount of the piston in the suction stroke and the expansion stroke is adjusted according to the eccentric amount of the eccentric bush between the outer diameter and the axis of the second hole. .

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，上記のように構成したので，シンプルな構造の偏芯ブッシュをコンロッドとクランクシャフトとの間に介在させて，偏芯ブッシュをエンジン回転数の１／２で回転させることだけで，容易にアトキンソンサイクルで作動することが可能であり，既存のエンジンに比較して改変構造が小さいながら容易にアトキンソンサイクルの駆動装置が可能であり，高い熱効率を容易に得ることができる。特に，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，現存のエンジン基本構造を大幅に変更することなく，圧縮比に対して膨張比を１０〜３０％程度大きくすることが可能であり，その場合に熱効率を数％から１０％程度改善することができる。更に，上記構造のアトキンソンサイクルエンジンを用いることによって，クランクシャフト角度位置と偏芯ブッシュの位相を変更することにより，アトキンソンサイクルの特性を損なうことなく，圧縮比を±（プラスマイナス）２以上を容易に可変にすることが可能になる。また，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンについて，偏芯ブッシュの位相をずらす場合には，圧縮上死点近傍では，偏芯ブッシュの偏芯部即ち肉厚部がほぼ９０度の位置，言い換えれば，シリンダの垂直軸に対して水平方向の位置にあり，この位置が位相変位として極めて感度が高いが，排気下死点では位相変化に対して極めて鈍感であるため，圧縮比のみを変化させることが可能である。そのため，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，エンジンの低負荷時には，比較的に高い圧縮比で極めて高い膨張比を得ることができ，また，高負荷時には，比較的に低い圧縮比で，極めて高い膨張比を得ることができる。更に，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，偏芯ブッシュをクランクシャフトのクランクピンの周方向に位相ずらし機構でずらすことによって，圧縮比を可変に構成することができる。
この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，上記のように，２つの重要な機能，即ち，アトキンソンサイクルと可変圧縮比との作動機構をシンプル構造で提供することができる。また，現在，自動車メーカのガソリンエンジンの熱効率は，最大４０％程度と言われているが，最終的な目標効率を５０％としているが，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルを用いれば，５０％の熱効率を得ることが可能になる。また，ディーゼルエンジンを搭載したトラックについては，現状では燃料代が大きな経費になっているが，走行燃費が５〜１０％程度改善することによって経費節減について大きなメリットになる。 Since this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is configured as described above, an eccentric bushing having a simple structure is interposed between the connecting rod and the crankshaft, and the eccentric bushing is half the engine speed. It can be easily operated in the Atkinson cycle simply by rotating it at, and the Atkinson cycle drive can be easily made even though the modified structure is small compared with the existing engine, and high thermal efficiency is easily obtained. be able to. In particular, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine can increase the expansion ratio by about 10% to 30% with respect to the compression ratio without significantly changing the existing basic engine structure. Thermal efficiency can be improved by several percent to about 10%. Furthermore, by using the Atkinson cycle engine with the above structure, the compression ratio can be easily increased to ± (plus or minus) 2 or more without changing the characteristics of the Atkinson cycle by changing the crankshaft angular position and the eccentric bushing phase. It becomes possible to make it variable. Also, in this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, when the phase of the eccentric bushing is shifted, the eccentric part of the eccentric bushing, that is, the thick part, is positioned at approximately 90 degrees in the vicinity of the compression top dead center. For example, it is in a horizontal position with respect to the vertical axis of the cylinder, and this position is extremely sensitive as a phase displacement, but at the exhaust bottom dead center, it is extremely insensitive to the phase change, so only the compression ratio is changed. It is possible. Therefore, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine can obtain a very high expansion ratio with a relatively high compression ratio when the engine is under low load, and with a relatively low compression ratio under high load, An extremely high expansion ratio can be obtained. Further, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle can be configured to have a variable compression ratio by shifting the eccentric bushing in the circumferential direction of the crankpin of the crankshaft by a phase shifting mechanism.
As described above, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle can provide two important functions, that is, an operation mechanism of the Atkinson cycle and the variable compression ratio with a simple structure. Currently, the thermal efficiency of automobile engine gasoline engines is said to be about 40% at maximum, but the final target efficiency is 50%. If this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle is used, it will be 50%. It becomes possible to obtain the thermal efficiency. In addition, for trucks equipped with diesel engines, the fuel cost is currently a large expense. However, an improvement in driving fuel efficiency of about 5 to 10% is a great merit for cost saving.

この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンを達成するためのエンジンの実施例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the Example of the engine for achieving the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine by this invention. 図１のエンジンのＡ−Ａ線における偏芯ブッシュと歯車機構の連結状態を概略的に断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the connection state of the eccentric bush and gear mechanism in the AA line of the engine of FIG. 図１のエンジンのＢ−Ｂ線における偏芯ブッシュとコンロッド及びクランクシャフトとの連結状態を概略的に断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows in a cross section the connection state of the eccentric bush in the BB line of the engine of FIG. 1, a connecting rod, and a crankshaft. この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンにおける吸入行程と圧縮行程とを説明するための偏芯ブッシュによる上死点及び下死点の変更状態を説明するためのピストン，コンロッド，偏芯ブッシュ及びクランクシャフトの作動を概略的に示す説明図である。A piston, a connecting rod, an eccentric bush, and an eccentric bush for explaining the state of change of the top dead center and the bottom dead center by the eccentric bush for explaining the suction stroke and the compression stroke in the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention. It is explanatory drawing which shows the action | operation of a crankshaft roughly. この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンにおける膨張行程と排気行程とを説明するための偏芯ブッシュによる上死点及び下死点の変更状態を説明するためのピストン，コンロッド，偏芯ブッシュ及びクランクシャフトの作動を概略的に示す説明図である。A piston, a connecting rod, an eccentric bush, and an eccentric bush for explaining a change state of the top dead center and the bottom dead center by the eccentric bush for explaining the expansion stroke and the exhaust stroke in the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention. It is explanatory drawing which shows the action | operation of a crankshaft roughly. この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの作動サイクルを実線，偏芯ブッシュの移動軌跡を一点鎖線，及びクランクピンであるクランクシャフトの軸部の移動軌跡を点線で示すグラフである。4 is a graph showing an operation cycle of a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention, a solid line, a movement locus of an eccentric bush, a dashed line, and a movement locus of a shaft portion of a crankshaft that is a crankpin. この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの圧縮比を変更するための位相ずらし機構の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of the phase shift mechanism for changing the compression ratio of this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine.

以下，図面を参照して，この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの実施例を説明する。この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルで駆動されるエンジンは，動弁機構（図示せず）が設けられたシリンダヘッド２３，シリンダヘッド２３にガスケット（図示せず）を介在して固定され且つシリンダ２を形成するシリンダブロック４，シリンダ２内を往復運動するピストン１，ピストン１の一端部である小端部６がピストンピン２１によって揺動自在に連結されたコンロッド３，コンロッド３の他端部の大端部７が軸部であるクランクピン８によって連結されたクランクシャフト５を備えた内燃機関即ちエンジンである。このエンジンは，吸入行程（Suction Stroke），圧縮行程（Compression Stroke），膨張行程（Expantion Stroke），及び排気行程（Exhaust Stroke）で順次作動される４サイクルで駆動されるものである。この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，特に，コンロッド３の大端部７を取り付けるクランクシャフト５のクランクピン８とコンロッド３の大端部７における孔部９（第１孔部）との間に，偏芯ブッシュ１０が相対摺動自在に配設されていることを特徴としている。偏芯ブッシュ１０は，外周が円形に形成された外径２４と，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８に摺動嵌合する孔部２５（第２孔部）の軸心とが偏芯して，肉厚部４０と該肉厚部４０に対向する肉薄部４１に形成されている。言い換えれば，偏芯ブッシュ１０は，外周が円形であって，内径が肉厚部４０とそれに対向即ち１８０°の方向に対向する肉薄部４１にから成り，その途中は滑らかな漸減肉厚部４２に形成されている。偏芯ブッシュ１０は，クランクシャフト５に駆動連結された歯車機構２６を通じてクランクシャフト５のエンジン回転速度の１／２の回転速度で回転するように設定されている。この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，上記のような構成によって，膨張行程が吸入行程に比較してピストン１のストローク量が長くなるように設定される。 Embodiments of a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. An engine driven by a variable compression ratio mechanical Atkinson cycle according to the present invention has a cylinder head 23 provided with a valve mechanism (not shown), fixed to the cylinder head 23 with a gasket (not shown) interposed therebetween, and a cylinder block 4 to form a cylinder 2, piston 1, the connecting rod 3 small end 6, which is one end portion of the piston 1 is connected swingably by the piston pin 21 which reciprocates within the cylinder 2, the other end of the connecting rod 3 This is an internal combustion engine, that is, an engine including a crankshaft 5 having a large end portion 7 connected by a crankpin 8 as a shaft portion. This engine is driven by four cycles that are sequentially operated in a suction stroke (Compression Stroke), a compression stroke (Compression Stroke), an expansion stroke (Expantion Stroke), and an exhaust stroke (Exhaust Stroke). This variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is particularly provided between the crankpin 8 of the crankshaft 5 to which the large end 7 of the connecting rod 3 is attached and the hole 9 (first hole) in the large end 7 of the connecting rod 3. Further, the eccentric bush 10 is arranged to be relatively slidable. The eccentric bush 10 has an outer diameter 24 having a circular outer periphery and an axial center of a hole 25 (second hole) that is slidably fitted to the crank pin 8 that is the shaft of the crankshaft 5. A thick portion 40 and a thin portion 41 facing the thick portion 40 are formed in a core. In other words, the eccentric bushing 10 has a circular outer periphery and an inner diameter composed of a thick portion 40 and a thin portion 41 facing it, that is, facing in the direction of 180 °. Is formed. The eccentric bush 10 is set to rotate at a rotational speed that is ½ of the engine rotational speed of the crankshaft 5 through a gear mechanism 26 that is drivingly connected to the crankshaft 5 . With this configuration, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle is set so that the stroke of the piston 1 is longer in the expansion stroke than in the suction stroke.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンでは，１／２の回転速度ということは，クランクシャフト５が９０度回転したとき，その９０度回転した場所から４５度回転した状態のことである。なお，クランクシャフト５が９０度回転したところから逆方向に４５度回転した状態でも成立することである。即ち，クランクシャフト５の９０度回転の場合は，そこから±４５度の回転を意味している。また，一般的な内燃機関では，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８とコンロッド３の大端部７の孔部９との間には，厚さ２ｍｍ程度のプレーンベアリングを介在して摺動自在に組み立てられている。本願発明では，クランクピン８と孔部９との間の隙間を適正なサイズにして，プレーンベアリングに代えて偏芯ブッシュ１０を介在させたものである。また，偏芯ブッシュ１０は，内燃機関が圧縮行程の爆発上死点Ｃ５に位置する時に，クランク角度の位相で実質的に９０度ずれて設定されており，クランクシャフト５のクランクピン８とコンロッド３の孔部９との間に取り付けられているものである。   In this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the half rotation speed means that when the crankshaft 5 is rotated 90 degrees, it is rotated 45 degrees from the position where the crankshaft 5 is rotated 90 degrees. This is true even when the crankshaft 5 is rotated by 45 degrees in the opposite direction from the 90 degrees. That is, when the crankshaft 5 is rotated 90 degrees, it means that the crankshaft 5 is rotated ± 45 degrees therefrom. In a general internal combustion engine, a plain bearing having a thickness of about 2 mm is interposed between the crank pin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 and the hole 9 in the large end portion 7 of the connecting rod 3. It is assembled freely. In the present invention, the gap between the crankpin 8 and the hole 9 is made an appropriate size, and an eccentric bushing 10 is interposed in place of the plain bearing. Further, the eccentric bush 10 is set so as to be substantially shifted by 90 degrees in the phase of the crank angle when the internal combustion engine is located at the explosion top dead center C5 in the compression stroke. 3 is attached between the three holes 9.

また，偏芯ブッシュ１０とクランクシャフト５との間に介在された偏芯ブッシュ１０の回転作動用の歯車機構２６は，偏芯ブッシュ１０の側面１１に一体構造に設けられたギア１２（第１ギア），ギア１２に噛み合う内歯歯車１４を内周に備えたリングギア１３，リングギア１３の外周に設けられた外歯歯車１５に噛み合うギア１７（第２ギア），ギア１７に連結軸１８を介して一体に連結されたギア１９（第３ギア），及びギア１９に噛み合い且つクランクシャフト５の回転主軸であるメインベアリング軸１６に固定されたギア２０（第４ギア）から構成されている。偏芯ブッシュ１０は，ギア１２によって一体に回転駆動されている。リングギア１３は，クランクシャフト５のメインベアリング軸１６に回転自在に取り付けられている。また，ギア１２は，クランクシャフト５の内歯歯車１４に噛み合って回転駆動されており，リングギア１３の外歯歯車１５は，ギア１７により駆動されるものである。また，偏芯ブッシュ１０に取り付けられたギア１２は，歯車機構２６を通じて，即ち，クランクシャフト５のメインベアリング軸１６に固定されたギア２０，ギア２０に噛み合うギア１９，及びギア１９に連結軸１８で連結されたギア１７を介して，エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転駆動されることを特徴としている。 Further, the gear mechanism 26 for rotating the eccentric bush 10 interposed between the eccentric bush 10 and the crankshaft 5 is a gear 12 (first shaft) provided integrally with the side surface 11 of the eccentric bush 10. Gear), a ring gear 13 having an internal gear 14 meshing with the gear 12 on the inner periphery, a gear 17 (second gear) meshing with an external gear 15 provided on the outer periphery of the ring gear 13, and a connecting shaft 18 to the gear 17 And a gear 19 (fourth gear) that meshes with the gear 19 and is fixed to a main bearing shaft 16 that is a rotation main shaft of the crankshaft 5. . The eccentric bush 10 is rotationally driven integrally by a gear 12. The ring gear 13 is rotatably attached to the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5. The gear 12 meshes with the internal gear 14 of the crankshaft 5 and is rotationally driven. The external gear 15 of the ring gear 13 is driven by the gear 17. The gear 12 attached to the eccentric bush 10 is connected to the gear 20 through the gear mechanism 26, that is, the gear 20 fixed to the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5, the gear 19 engaged with the gear 20, and the connecting shaft 18 to the gear 19. It is characterized in that it is rotationally driven at a rotational speed ½ of the engine rotational speed through the gear 17 connected at.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，特に，偏芯ブッシュ１０が，エンジンの運転状況により，エンジン爆発上死点Ｃ５の時に，９０度の位相から±４５度ずらして組み立てられており，圧縮比が変化させられて可変圧縮比に構成されることを特徴としている。更に，偏芯ブッシュ１０に取り付けられたギア１２は，クランクシャフト５に取り付けられたギア２０との間に，位相をずらし機構（図７参照）を介して取り付けられていることを特徴としている。また，偏芯ブッシュ１０は，その外径２４と孔部２５の軸心との偏芯量に応じて，吸入行程と膨張行程とのピストン１のストローク量を調整することができるものである。 This variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is assembled with the eccentric bushing 10 being shifted by ± 45 degrees from the 90 degree phase when the engine explosion is at the top dead center C5 depending on the engine operating conditions. It is characterized in that the ratio is changed to be configured as a variable compression ratio. Further, a gear 12 attached to the eccentric bush 10 is provided between the gear 20 attached to the crankshaft 5, is characterized in that is mounted via a mechanism Shi shifting the phase (see Figure 7) . The eccentric bush 10 can adjust the stroke amount of the piston 1 during the suction stroke and the expansion stroke in accordance with the eccentric amount between the outer diameter 24 and the axis of the hole 25 .

次に，図４及び図５を参照して，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンの作動を説明する。図４及び図５に示す矢印は，サイクルの進行を示すものであり，図中の水平に伸びる直線Ｇは吸入下死点Ｃ３でのピストンピン２１の位置を示し，直線Ｈは膨張下死点Ｃ７でのピストンピン２１の位置を示している。また，図４には，４サイクルにおける吸入行程の吸入始めの排気上死点Ｃ１から吸入行程の中間点Ｃ２，圧縮行程の圧縮始めの吸入下死点Ｃ３，及び圧縮行程の中間点Ｃ４が示されている。図５には，４サイクルにおける膨張行程の膨張始めの爆発上死点Ｃ５から膨張行程の中間点Ｃ６，排気行程の排気始めの膨張下死点Ｃ７，及び排気行程の中間点Ｃ８が示されている。言い換えれば，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンでは，吸入行程はＣ１→Ｃ３の行程であり，圧縮行程はＣ３→Ｃ５の行程であり，膨張行程はＣ５→Ｃ７の行程であり，及び圧縮行程はＣ７→Ｃ１の行程で示されている。また，図４及び図５において，Ｄ段には，ピストン１の往復運動の状態，コンロッド３の大端部７におけるクランクシャフト５の軸部であるクランクピン８の位置，偏芯ブッシュ１０の回転状態，及びクランクシャフト５の回転主軸であるメインベアリング軸１６の位置を示している。Ｅ段には，軸部であるクランクピン８とクランクシャフト５のメインベアリング軸１６の回転位置関係を示している。Ｆ段には，偏芯ブッシュ１０とクランクピン８との回転位置関係を示している。 Next, the operation of the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine will be described with reference to FIGS. The arrows shown in FIG. 4 and FIG. 5 indicate the progress of the cycle. The straight line G extending in the figure indicates the position of the piston pin 21 at the suction bottom dead center C3, and the straight line H indicates the expansion bottom dead center. The position of the piston pin 21 at C7 is shown. FIG. 4 also shows an exhaust top dead center C1 at the beginning of the intake stroke in the four cycles, an intermediate point C2 of the intake stroke, an intake bottom dead center C3 at the start of compression in the compression stroke, and an intermediate point C4 of the compression stroke. Has been. FIG. 5 shows an explosion top dead center C5 at the beginning of expansion of the expansion stroke in four cycles to an intermediate point C6 of the expansion stroke, an expansion bottom dead center C7 at the start of exhaust of the exhaust stroke, and an intermediate point C8 of the exhaust stroke. Yes. In other words, in this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the intake stroke is a stroke of C1 → C3, the compression stroke is a stroke of C3 → C5, the expansion stroke is a stroke of C5 → C7, and the compression stroke. Is shown in the process of C 7 → C 1. 4 and 5, the D stage includes the reciprocating state of the piston 1, the position of the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 at the large end 7 of the connecting rod 3, and the rotation of the eccentric bush 10. The state and the position of the main bearing shaft 16 that is the rotation main shaft of the crankshaft 5 are shown. The E stage shows the rotational positional relationship between the crankpin 8 that is the shaft portion and the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5. In the F stage, the rotational positional relationship between the eccentric bush 10 and the crank pin 8 is shown.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンについて，更に具体的に説明すると，クランクシャフト５は，図４及び図５では矢印で示すように，反時計周りに回転している。
（１）図４では，ピストン１の排気上死点Ｃ１では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０は，クランクピン８に対して水平方向であって，図４の右側に位置している。
（２）同時に，偏芯ベアリング１０は，ギア１２によって駆動され，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８とメインベアリング軸１６の中心を結ぶ位置からその回転角度の１／２の割合だけ，クランク回転順方向又は逆方向回転させる（図４では，回転順方向に１／２割合回転）。
（３）クランクシャフト５が９０度回転した時，即ち，吸入行程の中間点Ｃ２では，クランクピン８は，クランクシャフト５のメインベアリング軸１６に対して水平位置になり，偏芯ブッシュ１０は，その水平面から更に４５度（９０度，言い換えれば，１／２回転）だけ反時計回りに回転している。
（４）この様に，偏芯ブッシュ１０をクランクシャフト５に連結した歯車機構２６によりクランクシャフト５の回転に同期させて１／２の回転速度で回転作動させる。言い換えれば，偏芯ブッシュ１０をクランクシャフト５の回転に同期させて駆動させる。
（５）クランクシャフト５が１８０度回転した時，即ち，ピストンピン２１が吸入行程の吸気下死点Ｃ３に位置する時では，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８は真下側に位置し，その時，偏芯ブッシュ１０は，クランクピン８とメインベアリング軸１６の中心を結ぶ位置から９０度回転し，この時，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０は上方に位置し，コンロッド３の大端部中心はクランクシャフト５の軸部であるクランクピン８中心より上側に位置し，吸入行程の吸気下死点Ｃ３になる。即ち，コンロッド３に連結されているピストン１は，偏芯ブッシュ１０によりストロークが短い，言い換えれば，ストローク量が小さいことになり，吸気下死点Ｃ３になる。
（６）次いで，この状態から圧縮行程の中間点Ｃ４を通って圧縮行程の圧縮上死点Ｃ５まで回転する。
（７）同様に，クランクシャフト５が回転し，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８が３６０度回転した時，即ち，圧縮行程の爆発上死点Ｃ５では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０は，クランクピン８に対して水平方向で且つ図５の右側に位置し，１８０回転したことになる。従って，ピストン１の位置は，上記の排気上死点Ｃ１と同じ位置になる。
（８）この後，ピストン１は，膨張行程に移行することになり，膨張行程の中間点Ｃ６を通って往復運動する。偏芯ブッシュ１０は，クランクピン８と同期して回転を行い，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８が５４０度回転した時，膨張下死点Ｃ７では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０は，クランクピン８に対して図５の下側に位置し，その結果，コンロッド３の大端部７の中心はクランクシャフト５の軸部であるクランクピン８の中心より下側に位置し，ピストン１の位置も吸入下死点Ｃ３に比較してそれよりも偏芯ブッシュ１０の偏芯により下がったところまで移動し，膨張行程において多くの仕事を行うことになる。即ち，膨張下死点Ｃ７になり，吸気下死点Ｃ３よりも大きいストロークを動いたこと，即ち，ストローク量が大きくなったことになる。それ故に，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルは，圧縮比より膨張比の高いアトキンソンサイクルで運転したことになる。
なお，図４及び図５では，説明を簡単にするため，図の上死点は偏芯ブッシュ１０の偏芯によるコンロッド３の傾きを無視して図示しているものである。 More specifically, the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine will be described. The crankshaft 5 rotates counterclockwise as indicated by an arrow in FIGS.
(1) in FIG. 4, the exhaust top dead center C1 of the piston 1, the thick portion 40 of the eccentric bushing 10 is a horizontal direction relative to the crank pin 8 is located on the right side of FIG. 4 .
(2) At the same time, the eccentric bearing 10 is driven by the gear 12, and from the position connecting the crank pin 8 which is the shaft portion of the crankshaft 5 and the center of the main bearing shaft 16, the ratio is ½ of the rotation angle. The crank is rotated in the forward direction or the reverse direction (in FIG. 4, the rotation is ½ rate in the forward direction).
(3) When the crankshaft 5 is rotated 90 degrees, that is, at the intermediate point C2 of the suction stroke, the crankpin 8 is in a horizontal position with respect to the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5, and the eccentric bush 10 is It further rotates counterclockwise by 45 degrees (90 degrees, in other words, 1/2 rotation) from the horizontal plane.
(4) In this manner, the eccentric bush 10 is rotated at a rotational speed of ½ in synchronism with the rotation of the crankshaft 5 by the gear mechanism 26 connected to the crankshaft 5. In other words, the eccentric bush 10 is driven in synchronization with the rotation of the crankshaft 5.
(5) When the crankshaft 5 rotates 180 degrees, that is, when the piston pin 21 is positioned at the intake bottom dead center C3 of the intake stroke, the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 is positioned directly below. At that time, the eccentric bush 10 is rotated 90 degrees from the position connecting the crank pin 8 and the center of the main bearing shaft 16, and at this time, the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is positioned upward, The center of the end is located above the center of the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5, and becomes the intake bottom dead center C3 of the intake stroke. That is, the piston 1 connected to the connecting rod 3 has a short stroke due to the eccentric bush 10, in other words, the stroke amount is small, and the intake bottom dead center C3 is reached.
(6) Next, the engine rotates from this state through the compression stroke midpoint C4 to the compression top dead center C5 of the compression stroke.
(7) Similarly, when the crankshaft 5 rotates and the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 rotates 360 degrees, that is, at the top dead center C5 of the compression stroke, the thickness of the eccentric bush 10 is increased. The portion 40 is positioned in the horizontal direction with respect to the crankpin 8 and on the right side of FIG. Therefore, the position of the piston 1 is the same position as the exhaust top dead center C1 .
(8) Thereafter, the piston 1 is made to transition to the expansion stroke, it reciprocates through the midpoint C 6 of the expansion stroke. The eccentric bushing 10 rotates in synchronization with the crankpin 8 and when the crankpin 8 that is the shaft portion of the crankshaft 5 rotates 540 degrees, the thickened portion of the eccentric bushing 10 is at the expansion bottom dead center C7. 40 is located below the crankpin 8 in FIG. 5, and as a result, the center of the large end 7 of the connecting rod 3 is located below the center of the crankpin 8 that is the shaft of the crankshaft 5. The position of the piston 1 also moves to a position lower than the suction bottom dead center C3 due to the eccentricity of the eccentric bush 10, and performs a lot of work in the expansion stroke. That is, it becomes the expansion bottom dead center C7, and the stroke larger than the intake bottom dead center C3 is moved, that is, the stroke amount becomes large. Therefore, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle was operated in an Atkinson cycle with a higher expansion ratio than the compression ratio.
In FIGS. 4 and 5, the top dead center is illustrated ignoring the inclination of the connecting rod 3 due to the eccentricity of the eccentric bushing 10 for the sake of simplicity.

図４及び図５のピストン１の４サイクルの作動におけるストローク量を，図６のグラフに示している。即ち，図６には，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルのピストン１のストローク量を示すグラフが示されている。図６において，実線で示す曲線は，本願発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルのピストン１の４サイクルにおけるストローク量を示している。点線で示す曲線は，クランクシャフト５の軸部であるクランクピン８の移動軌跡を示している。また，一点鎖線で示す曲線は，偏芯ブッシュ１０の回転移動軌跡を示している。図６のグラフから判るように，圧縮始めの吸入下死点Ｃ３のピストン１のストローク量は小さくなっているが，膨張下死点Ｃ７のピストン１のストローク量は大きくなっており，アトキンソンサイクルの作動状態になっている。   The stroke amount in the operation of the four cycles of the piston 1 of FIGS. 4 and 5 is shown in the graph of FIG. That is, FIG. 6 shows a graph showing the stroke amount of the piston 1 of this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle. In FIG. 6, the curve indicated by the solid line indicates the stroke amount of the piston 1 of the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle according to the present invention in four cycles. A curved line indicated by a dotted line indicates a movement locus of the crank pin 8 which is the shaft portion of the crank shaft 5. Moreover, the curve shown with a dashed-dotted line has shown the rotational movement locus | trajectory of the eccentric bush 10. FIG. As can be seen from the graph of FIG. 6, the stroke amount of the piston 1 at the suction bottom dead center C3 at the start of compression is small, but the stroke amount of the piston 1 at the expansion bottom dead center C7 is large, and the Atkinson cycle. It is in an operating state.

また，この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，特に，クランクシャフト５で駆動されるギア２０から偏芯ブッシュ１０を駆動するまでのギア１２の間の歯車機構２６中にギア一体で位相をずらす機構である位相ずらし機構３８を組み込むことによって，圧縮比を変える機構を簡単に付加することができることを特徴としている。内燃機関の圧縮比は，ピストン下死点の位置とピストン上死点位置での物理的容積の比で計算されるものである。そこで，本願発明における圧縮比を変える機構３８では，ピストン上死点では偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０はほぼ水平に位置している。その為，ピストン上死点での偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０の位置をわずかに回転させる（位相をずらす）ことによって，ピストンの上死点位置は，高い感度で上下することになる。即ち，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０をわずかに上方に回転させた位置を上死点にすることが可能になる。一方，圧縮開始前の下死点では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０が上側に位置しており，偏芯ブッシュ１０をわずかにすらした回転（位相をずらす）では，その上下方向は極めてわずかしか変位しないことになる。即ち，偏芯ブッシュ１０の位相をずらした場合，上死点近傍ではピストン１の上下位置の変化は大きいが，ピストン下死点では上下位置の変化は極めて少ないことになる。その結果，圧縮比を可変にすることができることになる。 Further, this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine particularly shifts the phase of the gear unit 26 between the gear 12 driven from the crank 20 and the gear 12 between the gear 12 and the gear 12 integrally. By incorporating the phase shifting mechanism 38, which is a mechanism , a mechanism for changing the compression ratio can be easily added. The compression ratio of the internal combustion engine is calculated by the ratio of the physical volume at the piston bottom dead center position to the piston top dead center position. Therefore, in the mechanism 38 for changing the compression ratio according to the present invention, the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is positioned almost horizontally at the top dead center of the piston. Therefore, by slightly rotating the position of the thick portion 40 of the eccentric bush 10 at the piston top dead center (shifting the phase), the top dead center position of the piston moves up and down with high sensitivity. That is, the position where the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is slightly rotated upward can be set as the top dead center. On the other hand, at the bottom dead center before the compression starts, the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is located on the upper side, and the rotation in which the eccentric bush 10 is slightly slid (shifting the phase) There will be only a slight displacement. That is, when the phase of the eccentric bush 10 is shifted, the change in the vertical position of the piston 1 is large near the top dead center, but the change in the vertical position is extremely small near the bottom dead center of the piston. As a result, the compression ratio can be made variable.

この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，歯車機構２６のいずれかの箇所に，例えば，図７に示すような位相ずらし機構３８を組み込むことによって，歯車機構２６の出力側のギア１２の位相をずらすことができる。即ち，本願発明は，クランクシャフトで駆動される歯車機構２６を通じて偏芯ブッシュ１０を駆動するので，その歯車機構２６中に位相ずらし機構３８を組み込み，又は歯車自体に位相ずらし機構３８を一体構造に構成すれば，圧縮比を変える装置を付加することになる。一般に，圧縮比は，ピストン下死点位置とピストン上死点位置での物理的容積の比で決まる。本願発明では，ピストン上死点では偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０はほぼ水平位置（Ｃ１，Ｃ５参照）になる。そのため，ピストン上死点での偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０の位置を僅かに回転させる（言い換えれば，位相をずらす）ことで，ピストン１の上死点位置は高い感度で上下する。即ち，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０を，僅かに上方へ回転させた位置を上死点にすることができる。一方，圧縮行程の開始前の下死点では，偏芯ブッシュ１０の肉厚部４０は上側に位置しており（Ｃ３参照），偏芯ブッシュ１０を僅かにずらした回転では，ピストン１の上下方向の移動は極めて僅かしか変位しない。従って，偏芯ブッシュ１０の位相をずらした場合，上死点の近傍では，ピストン１の上下位置の変化は極めて少ない。その結果，偏芯ブッシュ１０をずらすだけで，圧縮比を容易に可変に構成することができる。 The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention incorporates, for example, a phase shift mechanism 38 as shown in FIG. The phase can be shifted. That is, in the present invention, since the eccentric bush 10 is driven through the gear mechanism 26 driven by the crankshaft, the phase shifting mechanism 38 is incorporated in the gear mechanism 26, or the phase shifting mechanism 38 is integrated into the gear itself. If configured, a device for changing the compression ratio is added. In general, the compression ratio is determined by the ratio of the physical volume at the piston bottom dead center position and the piston top dead center position. In the present invention, the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is substantially horizontal (see C1 and C5) at the piston top dead center. Therefore, by slightly rotating the position of the thick portion 40 of the eccentric bushing 10 at the piston top dead center (in other words, shifting the phase), the top dead center position of the piston 1 moves up and down with high sensitivity. That is, the position where the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is slightly rotated upward can be set as the top dead center. On the other hand, at the bottom dead center before the start of the compression stroke, the thick portion 40 of the eccentric bush 10 is positioned on the upper side (see C3), and when the eccentric bush 10 is slightly shifted, the piston 1 is moved up and down. Directional movement is very slightly displaced. Therefore, when the phase of the eccentric bush 10 is shifted, the change in the vertical position of the piston 1 is very small near the top dead center. As a result, the compression ratio can be easily varied by simply shifting the eccentric bush 10.

この可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンエンジンでは，位相ずらし機構３８については，外側ギア３５の軸部２８の嵌合孔３９内に内側ギアの軸部２７を摺動自在に嵌挿し，内側ギアと外側ギアの回転摺動部２９に，軸部２７の押圧凹部３６と軸部２８の押圧凹部３７を形成する。押圧凹部３６と押圧凹部３７との間の回転摺動部３９に跨がって直径方向に一対のスプリング内蔵の油圧ピストン３０をそれぞれ配設する。油圧ピストン３０は，油圧通路３３を通じて油圧が供給されると，油圧ピストン３０の両端にそれぞれ設けられたピボット部３２が延び出し，内側ギアの軸部２７と外側ギア３５の軸部２８とが押圧され，相対回転し，内側ギアと外側ギア３５との位相が互いにずらされることになる。油圧を解放すると，油圧ピストン３０の設けられたスプリングによって内側ギアの軸部２７と外側ギア３５の軸部２８とは元の位置に復帰することになり，それによって，位相ずらし機構３８が作動することになる。この位相ずらし機構３８を．例えば，ギア１９の内部に組み込んで構成することによって，偏芯ブッシュ１０とクランクシャフト５のメインベアリング軸１６の回転位置との位相を変えることができる。位相ずらし機構３８は，油圧ピストン３０の油圧を開放すると，スプリングにより元に戻ることになる。また，油圧ピストン３０における油圧を可変にして，ギア１２の回転量（位相量）を制御すれば，エンジン即ち内燃機関について種々の圧縮比を変えることができるようになる。   In this variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine, the phase shift mechanism 38 is slidably inserted into the fitting hole 39 of the shaft portion 28 of the outer gear 35 and the inner gear and the inner gear. A pressing recess 36 of the shaft portion 27 and a pressing recess 37 of the shaft portion 28 are formed in the rotary sliding portion 29 of the outer gear. A pair of hydraulic pistons 30 with a built-in spring are provided in the diametrical direction across the rotary sliding portion 39 between the pressing recess 36 and the pressing recess 37. When hydraulic pressure is supplied to the hydraulic piston 30 through the hydraulic passage 33, the pivot portions 32 provided at both ends of the hydraulic piston 30 extend, and the shaft portion 27 of the inner gear and the shaft portion 28 of the outer gear 35 are pressed. Thus, relative rotation occurs, and the phases of the inner gear and the outer gear 35 are shifted from each other. When the hydraulic pressure is released, the shaft portion 27 of the inner gear and the shaft portion 28 of the outer gear 35 are returned to their original positions by the spring provided with the hydraulic piston 30, thereby operating the phase shift mechanism 38. It will be. This phase shift mechanism 38 is. For example, it is possible to change the phase between the eccentric bush 10 and the rotational position of the main bearing shaft 16 of the crankshaft 5 by being incorporated in the gear 19. When the hydraulic pressure of the hydraulic piston 30 is released, the phase shift mechanism 38 returns to the original state by the spring. Further, if the hydraulic pressure in the hydraulic piston 30 is made variable and the rotation amount (phase amount) of the gear 12 is controlled, various compression ratios can be changed for the engine, that is, the internal combustion engine.

この発明による可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジンは，例えば，４サイクルの内燃機関に適用して好ましいものである。   The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to the present invention is preferably applied to, for example, a four-cycle internal combustion engine.

１ ピストン
２ シリンダ
３ コンロッド
４ シリンダブロック
５ クランクシャフト
７ 大端部
８ クランクピン（軸部）
９ 孔部（第１孔部）
１０ 偏芯ブッシュ
１１ 側面
１２ ギア（第１ギア）
１３ リングギア
１４ 内歯歯車
１５ 外歯歯車
１６ メインベアリング軸
１７ ギア（第２ギア）
１８ 連結軸
１９ ギア（第３ギア）
２０ ギア（第４ギア）
２４ 外径
２５ 孔部（第２孔部）
２６ 歯車機構
３８ 位相ずらし機構 1 Piston 2 Cylinder 3 Connecting rod 4 Cylinder block 5 Crankshaft 7 Large end 8 Crank pin (shaft)
9 hole (first hole)
10 Eccentric bush 11 Side 12 Gear (first gear)
13 Ring gear 14 Internal gear 15 External gear 16 Main bearing shaft 17 Gear (second gear)
18 Connecting shaft 19 Gear (3rd gear)
20 gear (4th gear)
24 outer diameter 25 hole (second hole)
26 Gear mechanism 38 Phase shift mechanism

Claims (8)

シリンダを形成するシリンダブロック，前記シリンダ内を往復運動するピストン，前記ピストンに一端部が連結されたコンロッド，前記コンロッドの他端部の大端部が連結されたクランクシャフトを有し，前記ピストンは，吸入行程，圧縮行程，膨張行程，次いで排気行程で順次作動される４サイクルで駆動されることから成るエンジンにおいて，
前記コンロッドの前記大端部を取り付ける前記クランクシャフトの軸部と前記コンロッドの前記大端部における第１孔部との間に，偏芯ブッシュが相対摺動自在に配設されており，前記偏芯ブッシュは，外周が円形に形成された外径と，前記クランクシャフトの前記軸部に摺動嵌合する第２孔部の軸心とが偏芯して肉厚部と該肉厚部に対向する肉薄部に形成されており，
前記偏芯ブッシュは，前記クランクシャフトに駆動連結された歯車機構を通じて前記クランクシャフトのエンジン回転速度の１／２の回転速度で回転するように設定されており，前記シリンダ内の前記ピストンのストローク量を前記吸入行程より前記膨張行程を長く設定したことを特徴とする可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。 A cylinder block that forms a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a connecting rod that is connected to the piston at one end, and a crankshaft that is connected to the large end of the other end of the connecting rod, , In an engine consisting of four cycles driven sequentially in an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke and then an exhaust stroke,
An eccentric bush is disposed between the shaft portion of the crankshaft to which the large end portion of the connecting rod is attached and the first hole portion at the large end portion of the connecting rod so as to be relatively slidable. The core bush has a thick portion and a thick portion formed by decentering an outer diameter having a circular outer periphery and an axis of a second hole portion that is slidably fitted to the shaft portion of the crankshaft. It is formed in the opposing thin part,
The eccentric bush is set to rotate at a rotational speed that is half the engine rotational speed of the crankshaft through a gear mechanism that is drivingly connected to the crankshaft, and the stroke amount of the piston in the cylinder The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is characterized in that the expansion stroke is set longer than the intake stroke. 前記偏芯ブッシュの前記肉厚部は，前記内燃機関が前記圧縮行程の爆発上死点に位置する時に，前記クランクシャフトに対してクランク角度の位相で実質的に９０度ずれて設定されており，前記クランクシャフトの前記軸部と前記コンロッドの前記第１孔部との間に回転自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   The thick portion of the eccentric bush is set to be substantially 90 degrees out of phase with the crankshaft when the internal combustion engine is located at the top dead center of the compression stroke. 2. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to claim 1, wherein the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is rotatably mounted between the shaft portion of the crankshaft and the first hole portion of the connecting rod. 前記歯車機構は，前記偏芯ブッシュの側面に一体構造に設けられた第１ギア，前記第１ギアに噛み合う内歯歯車を内周に備え且つ外歯歯車を外周に備えたリングギア，前記リングギアの前記外歯歯車に噛み合う第２ギア，前記第２ギアに連結軸を介して一体に連結された第３ギア，及び前記第３ギアに噛み合い且つ前記クランクシャフトのメインベアリング軸に固定された第４ギアから構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   The gear mechanism includes: a first gear integrally provided on a side surface of the eccentric bush; an inner gear having an internal gear meshing with the first gear; and a ring gear having an outer gear on the outer periphery; A second gear meshing with the external gear of the gear, a third gear integrally coupled to the second gear via a coupling shaft, and meshing with the third gear and fixed to the main bearing shaft of the crankshaft The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to claim 1 or 2, wherein the variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine is constituted by a fourth gear. 前記偏芯ブッシュは，前記第１ギアによって一体に回転駆動され，前記リングギアは，前記クランクシャフトに前記メインベアリング軸と同軸に且つ回転自在に取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   4. The eccentric bushing is integrally rotated by the first gear, and the ring gear is attached to the crankshaft coaxially and rotatably with the main bearing shaft. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine described. 前記偏芯ブッシュに取り付けられた前記第１ギアは，前記クランクシャフトの前記メインベアリング軸に固定して取り付けられた前記第４ギア，前記第４ギアに噛み合う前記第３ギア，前記第３ギアに前記連結軸で連結された前記第２ギア，及び前記リングギアを介して，前記エンジン回転速度の１／２の回転速度で回転駆動されることを特徴とする請求項３又は４に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   The first gear attached to the eccentric bush is connected to the fourth gear fixedly attached to the main bearing shaft of the crankshaft, the third gear meshing with the fourth gear, and the third gear. 5. The variable according to claim 3, wherein the rotation is driven at a rotational speed that is ½ of the engine rotational speed via the second gear and the ring gear that are connected by the connecting shaft. Compression ratio mechanical Atkinson cycle engine. 前記偏芯ブッシュの前記肉厚部は，前記内燃機関の運転状況により，前記クランクシャフトに対して，エンジン爆発上死点の時に実質的に９０度の位相から±４５度の位相の範囲でずらして組み込まれて圧縮比が変化できる可変圧縮比に構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   The thickened portion of the eccentric bushing is substantially shifted from a phase of 90 degrees to a phase of ± 45 degrees with respect to the crankshaft at the engine explosion top dead center, depending on the operating condition of the internal combustion engine. 6. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to claim 1, wherein the variable compression ratio is configured so as to change the compression ratio. 前記偏芯ブッシュに取り付けられた前記第１ギアは，前記クランクシャフトに取り付けられた前記歯車機構に配設された位相ずらす機構の作動によって位相がずらされ，前記内燃機関の圧縮比が変化させられることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   The phase of the first gear attached to the eccentric bush is shifted by the operation of a phase shifting mechanism disposed in the gear mechanism attached to the crankshaft, and the compression ratio of the internal combustion engine is changed. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to any one of claims 3 to 6. 前記外径と前記第２孔部の軸心との前記偏芯ブッシュの偏芯量に応じて，前記吸入行程と前記膨張行程との前記ピストンの前記ストローク量が調整されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の可変圧縮比機械式アトキンソンサイクルエンジン。   The stroke amount of the piston during the suction stroke and the expansion stroke is adjusted according to the eccentric amount of the eccentric bush between the outer diameter and the axis of the second hole. The variable compression ratio mechanical Atkinson cycle engine according to any one of claims 1 to 7.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108590849A (en) * 2018-01-09 2018-09-28 西华大学 A kind of toggle and control method of achievable Miller cycle
DE102018215490B4 (en) 2018-09-12 2020-06-18 Ford Global Technologies, Llc Crank drive device for an internal combustion engine, drive train and vehicle
CN113494371A (en) * 2020-03-18 2021-10-12 本田技研工业株式会社 Internal combustion engine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108590849A (en) * 2018-01-09 2018-09-28 西华大学 A kind of toggle and control method of achievable Miller cycle
CN108590849B (en) * 2018-01-09 2023-07-14 西华大学 Crank connecting rod mechanism capable of realizing Miller circulation and control method
DE102018215490B4 (en) 2018-09-12 2020-06-18 Ford Global Technologies, Llc Crank drive device for an internal combustion engine, drive train and vehicle
US10830127B2 (en) 2018-09-12 2020-11-10 Ford Global Technologies, Llc Crank drive device for an internal combustion engine, drive train and vehicle
CN113494371A (en) * 2020-03-18 2021-10-12 本田技研工业株式会社 Internal combustion engine

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