CN111757978B - 可变压缩比内燃机 - Google Patents

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Abstract

在气缸体(12)的下部安装有上油盘(25)。在上油盘(25)的侧壁(31)形成有开口部(33)。可变压缩比机构与控制轴的旋转位置相应地使活塞的上止点位置变化而对压缩比进行变更。控制轴由致动器(30)进行旋转驱动。致动器(30)在一部分位于上油盘(25)的外侧的状态下固定于主轴承盖(13)。

Description

可变压缩比内燃机
技术领域
本发明涉及一种可变压缩比内燃机。
背景技术
例如，在专利文献1中公开了一种具有可变压缩比机构的内燃机，该可变压缩比机构与控制轴的旋转位置相应地对压缩比进行变更。
在该专利文献1中，对可变压缩比机构的控制轴进行旋转驱动的致动器固定于在气缸体的下方安装的上油盘的侧壁。
但是，燃烧载荷经由控制轴而作用于致动器。因此，上油盘的侧壁为了对致动器进行支撑固定而需要提高刚性。即，上油盘为了提高刚性而重量增加。
因此，内燃机的总重量增加，存在燃料效率以及内燃机输出相对降低并且成本上升的问题。
专利文献1：国际公开2014/017170号公报
发明内容
在本发明的可变压缩比内燃机中，对多连杆式活塞曲柄机构的控制轴进行旋转驱动的致动器固定于轴承部件，该轴承部件将曲轴支撑为可旋转。致动器在至少一部分位于形成曲轴箱的壳体部件的外侧的状态下固定于轴承部件。
根据本发明，无需提高壳体部件的刚性就能够对致动器进行固定。
附图说明
图1是示意性地表示了本发明所涉及的可变压缩比内燃机所具有的可变压缩比机构的结构要素的说明图。
图2是表示本发明所涉及的可变压缩比内燃机的曲轴的轴承构造的概略的剖面图。
图3是本发明所涉及的可变压缩比内燃机的下部的分解斜视图。
图4是本发明所涉及的可变压缩比内燃机的下部的斜视图。
图5是示意性地表示了致动器和主轴承盖的斜视图。
图6是主轴承盖的侧视图。
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明的一个实施例。
图1是示意性地表示了本发明的可变压缩比内燃机所具有的可变压缩比机构1的结构要素的说明图。
可变压缩比内燃机与例如变速器(未图示)一起构成发动机单元，经由未图示的发动机架、扭力杆等多个支撑部件而支撑于未图示的车身。
可变压缩比机构1具有：上连杆4，其一端经由活塞销3与活塞2连结；下连杆7，其经由上销(第1连结销)5与上连杆4的另一端连结，并且与曲轴6的曲柄销6a连结；控制连杆9，其一端经由控制销(第2连结销)8与下连杆7连结；以及控制轴10，其具有与控制连杆9的另一端连结的偏心轴部10a。
即，可变压缩比机构1利用了多连杆式活塞曲柄机构，其中，通过多个连杆将活塞2与曲轴6的曲柄销6a连接。
上连杆4的一端可旋转地安装于活塞销3，另一端通过上销5可旋转地与下连杆7的一端侧连结。
曲轴6由金属材料构成，具有多个曲柄销6a和曲轴轴颈6b。曲轴6在后述的第1轴承部11可自由旋转地支撑有曲轴轴颈6b。曲柄销6a从曲轴轴颈6b偏心出规定量，在该处可旋转地连结有下连杆7。
控制连杆9的一端通过控制销8而可旋转地与下连杆7的另一端侧连结，另一端可旋转地安装于控制轴10的偏心轴部10a。上销5以及控制销8压入固定于下连杆7。
控制轴10与曲轴6平行地配置，可旋转地支撑于后述的第2轴承部14。控制轴10位于曲轴6的下方。
可变压缩比机构1通过使控制轴10旋转而使偏心轴部10a的位置可变，从而使对下连杆7的自由度进行限制的控制连杆9摆动。而且，可变压缩比机构1通过使控制连杆9摆动而对上止点处的活塞2的位置进行变更，从而对内燃机的机械压缩比进行变更。控制轴10由后述的致动器30进行旋转驱动。
图2是表示曲轴6的轴承构造的概略的剖面图。
作为曲轴轴承部的第1轴承部11通过由金属材料构成的气缸体12和作为轴承部件(第1轴承部件)的主轴承盖13构成。
作为控制轴轴承部的第2轴承部14由主轴承盖13和作为第2轴承部件的控制轴轴承盖15构成。
主轴承盖13由金属材料构成，通过3根螺栓17、18、19安装于气缸体12的下部，详细而言，安装于各气缸间的隔板16的下部。
主轴承盖13是在气缸列方向(图2中的纸面垂直方向)上具有规定厚度的板状部件。
控制轴轴承盖15由金属材料构成，安装于主轴承盖13的下部。
控制轴轴承盖15是在气缸列方向(图2中的纸面垂直方向)上具有规定厚度的板状部件。
3根螺栓17～19中的2根螺栓17、18贯穿主轴承盖13以及控制轴轴承盖15这两者。这2根螺栓17、18以所谓共同紧固的方式将主轴承盖13以及控制轴轴承盖15固定于气缸体12。如图2所示，这2根螺栓17、18分别穿过成为圆形的开口部的第1轴承部11以及第2轴承部14的两侧。
本实施例中的主轴承盖13与隔板16的接合面20成为与气缸21的中心轴线L正交的平面。在本实施例中，主轴承盖13与控制轴轴承盖15的接合面22成为与气缸21的中心轴线L正交的平面。即，接合面20与接合面22平行。
此外，作为螺栓17～19，可以是具有头部的通常的螺栓，或者也可以是与螺母组合使用的双头螺栓。
另外，作为壳体部件的上油盘25安装于气缸体12。
上油盘25与气缸体12一起在内侧形成曲轴箱26。在曲轴箱26内，收容可变压缩比机构1、主轴承盖13以及控制轴轴承盖15等。
下油盘27安装于上油盘25的下部。
而且，通过螺栓28、29将致动器30固定于主轴承盖13。
作为螺栓28、29，可以是具有头部的通常的螺栓，或者也可以是与螺母组合使用的双头螺栓。
使用图3～图6，进一步说明致动器30的安装构造。图3是可变压缩比内燃机的下部的分解斜视图。图4是可变压缩比内燃机的下部的斜视图。图5是示意性地表示致动器30和主轴承盖13的斜视图。图6是在气缸体12安装的多个主轴承盖13的侧视图。
此外，图3～图6以将本发明应用于多气缸的可变压缩比内燃机的情况为例进行了图示。
如图3所示，上油盘25具有相互相对的一对侧壁31、32。在一对侧壁31、32中的一个侧壁31形成有矩形的开口部33。即，上油盘25在沿气缸列方向延伸的侧壁31具有开口33。
本实施例的曲轴6的气缸列方向的4个位置被第1轴承部11支撑为可旋转。即，气缸体12具有4个隔板16。而且，可变压缩比内燃机与4个隔板16对应地具有4个(多个)主轴承盖13a、13b、13c、13d。
主轴承盖13在气缸体侧的上端面形成有主轴承盖侧第1轴承部11a，在相反侧(下侧)的下端面形成有主轴承盖侧第2轴承部14a。
即，第1轴承部11由主轴承盖侧第1轴承部11a和在隔板16形成的隔板侧第1轴承部11b构成。
第2轴承部14由主轴承盖侧第2轴承部14a和在控制轴轴承盖15形成的控制轴轴承盖侧第2轴承部14b构成。
致动器30安装于4个(多个)主轴承盖13中的、在气缸列方向上位于中央部分的主轴承盖13b、13c。
如图2、图3、图5、图6所示，供致动器30安装的主轴承盖13b、13c在一侧(一方)的侧部具有供致动器30安装的金属制的致动器安装部34。
致动器安装部34例如与主轴承盖13b、13c一体地铸造。
致动器安装部34构成主轴承盖13b、13c的一侧(一方)的侧面。
致动器安装部34具有：第1、第2安装面35、36，它们与致动器30相接且相互分离；以及槽37，其位于第1安装面35与第2安装面36之间。槽37将第1安装面35与第2安装面36隔开。
致动器安装部34形成为，使得第1、第2安装面35、36位于同一平面上，且在内燃机宽度方向(图2中的左右方向)上处于同一位置。
第1安装面35与第2安装面36相比位于气缸体侧。即，第1安装面35与第2安装面36形成为在上下方向上相互分离。
致动器安装部34形成为第2安装面36在上下方向上与控制轴轴承盖15相比位于下方侧。
槽37是通过对第1安装面35与第2安装面36之间的部分进行减重而得到的沿上下方向具有规定宽度的凹部。
槽37是以朝向曲轴箱侧凹陷的方式被减重而成的，剖面呈U字型。
由此，在将致动器30安装于主轴承盖13b、13c时，能够抑制致动器30与轴承部件的除了第1、第2安装面35、36以外的部分接触。另外，能够提高致动器30的外形形状的设计自由度。
而且，槽37形成为能够收容致动器30的一部分。
由此，可变压缩比内燃机能够减小致动器30从上油盘25的凸出量，总体上能够实现小型化。
槽37与第1安装面35以及第2安装面36相连续，与第1安装面35以及第2安装面36一起构成主轴承盖13的一侧(一方)的侧面。
例如，如果槽37变深而减重量变多，则致动器安装部34虽然被轻量化，但总体上刚性降低、强度降低。另外，如果槽37变浅而减重量变少，则主轴承盖13b、13c的刚性变高，强度变高，但主轴承盖13b、13c有可能受到由致动器30的重量引起的振动(共振)的影响。
因此，主轴承盖13b、13c通过在第1安装面35与第2安装面36之间设定槽37，使轻量化和刚性最佳化。即，主轴承盖13b、13c使通过致动器安装部34的槽37带来的减重量最佳化，由此确保了刚性并且兼顾强度和振动特性。
在本实施例中，第1安装面35与第2安装面36位于同一平面上，但也能够以第1安装面35与第2安装面36在内燃机宽度方向(图2中的左右方向)上偏置的方式形成致动器安装部34。
致动器30从上油盘25的开口33安装于主轴承盖13b、13c。
致动器30具有在主轴承盖13b、13c固定的矩形的固定部38。固定部38塞住上油盘25的开口部33，并且通过4根螺栓而固定于主轴承盖13b、13c的第1安装面35和第2安装面36。固定部38的外周面与开口部33的内周面之间例如由密封垫等封装材料(未图示)封装。
因此，如图2、图4所示，致动器30在与固定部38相比靠外侧的部分位于上油盘25的外侧的状态下，固定于主轴承盖13b、13c。即，致动器30在至少一部分位于上油盘25的外侧的状态下固定于主轴承盖13b、13c。
致动器30是由电动机以及减速器等构成的驱动单元，通过使以与控制轴10正交的方式连结的连杆部件39摆动而对控制轴10进行旋转驱动。
如图5所示，连杆部件39与致动器30连结。
连杆部件39通过致动器30的驱动而在与控制轴10的旋转轴线正交的平面上在内燃机宽度方向(图2中的左右方向)上摆动。控制轴10通过利用连杆部件39的摆动使与连杆部件39的连结位置摆动而旋转。
连杆部件39在主轴承盖13b、13c之间与控制轴10连结。换言之，致动器30固定于在气缸列方向上位于连杆部件39的两侧的主轴承盖13b、13c。
由此，可变压缩比内燃机针对从控制轴10经由连杆部件39而作用于致动器30的燃烧载荷，能够将致动器30牢固地支撑固定于主轴承盖13b、13c。
并且，主轴承盖13b、13c形成为使得在气缸列方向上接近连杆部件39的致动器安装部34沿气缸列方向的尺寸相对变大。
本实施例的可变压缩比内燃机的主轴承盖13b在气缸列方向上与主轴承盖13c相比接近连杆部件39。因此，本实施例的可变压缩比内燃机如图6所示形成为，主轴承盖13b的致动器安装部34沿气缸列方向的尺寸大于主轴承盖13c的致动器安装部34沿气缸列方向的尺寸。
即，本实施例的可变压缩比内燃机形成为，主轴承盖13b的致动器安装部34沿气缸列方向的厚度t1(例如，t1＝24.8mm)大于主轴承盖13c的致动器安装部34沿气缸列方向的厚度t2(例如，t2＝21mm)。
由此，本实施例的可变压缩比内燃机能够针对经由连杆部件39作用于致动器30的燃烧载荷，将致动器30更牢固地支撑固定于主轴承盖13b。
在将致动器30固定于上油盘25的侧壁的情况下，需要提高上油盘25的侧壁的刚性。在该情况下，上油盘25为了提高刚性而重量增加。其结果，可变压缩比内燃机的总重量增加，燃料效率以及内燃机输出有可能相对降低，并且成本有可能上升。
但是，在本实施例的可变压缩比内燃机中，致动器30在一部分位于上油盘25的外侧的状态下固定于主轴承盖13。
因此，在本实施例的可变压缩比内燃机中，无需提高上油盘25的刚性就能够对致动器30进行固定。
通过将致动器30直接安装于将曲轴6支撑为可旋转的主轴承盖13，从而抑制了上油盘25的重量增加，能够抑制可变压缩比内燃机的重量增加。
另外，通过抑制可变压缩比内燃机的重量增加，能够提高可变压缩比内燃机的燃料效率以及内燃机输出，并且能够降低可变压缩比内燃机的成本。
此外，在第1安装面35供将致动器30固定于主轴承盖13的螺栓28插入的螺栓孔41，也可以形成为与供螺栓17插入的螺栓孔42连通。
另外，致动器30也可以固定于大于或等于3个的主轴承盖13。

Claims (6)

1.一种可变压缩比内燃机，其具有：
壳体部件，其安装于气缸体的下部，在内侧与该气缸体一起形成曲轴箱；
轴承部件，其安装于所述气缸体的下部，形成曲轴轴承部，该曲轴轴承部在与该气缸体之间可旋转地支撑曲轴；
多连杆式活塞曲柄机构，其位于所述曲轴箱内，与控制轴的旋转位置相应地使活塞的上止点位置变化而对压缩比进行变更；以及
致动器，其在至少一部分位于所述壳体部件的外侧的状态下固定于多个所述轴承部件，对所述多连杆式活塞曲柄机构的控制轴进行旋转驱动，
所述壳体部件在沿气缸列方向的侧面具有开口部，
所述致动器具有塞住所述开口部的固定部，
所述固定部通过螺栓从所述开口部固定于多个所述轴承部件。
2.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中，
具有连杆部件，该连杆部件以与所述控制轴正交的方式连结，
所述致动器使所述连杆部件摆动而对与所述曲轴平行地配置的所述控制轴进行旋转驱动，并且固定于在气缸列方向上位于所述连杆部件两侧的一对所述轴承部件。
3.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中，
具有连杆部件，该连杆部件以与所述控制轴正交的方式连结，
所述致动器使所述连杆部件摆动而对与所述曲轴平行地配置的所述控制轴进行旋转驱动，
固定所述致动器的多个所述轴承部件形成为，在气缸列方向上越接近所述连杆部件，安装所述致动器的部分沿气缸列方向的尺寸越大。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中，
安装所述致动器的多个所述轴承部件具有安装所述致动器的致动器安装部，
所述致动器安装部具有：第1、第2安装面，它们与所述致动器相接且相互分离；以及槽，其位于所述第1安装面与所述第2安装面之间，将所述第1安装面与所述第2安装面隔开。
5.根据权利要求4所述的可变压缩比内燃机，其中，
所述槽形成为能够收容所述致动器的一部分。
6.根据权利要求4所述的可变压缩比内燃机，其中，
所述致动器安装部与所述轴承部件一体地铸造。
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