JP2002054468A - 内燃機関の可変圧縮比機構 - Google Patents
内燃機関の可変圧縮比機構Info
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- JP2002054468A JP2002054468A JP2000239234A JP2000239234A JP2002054468A JP 2002054468 A JP2002054468 A JP 2002054468A JP 2000239234 A JP2000239234 A JP 2000239234A JP 2000239234 A JP2000239234 A JP 2000239234A JP 2002054468 A JP2002054468 A JP 2002054468A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/04—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
- F02B75/048—Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 複リンク式可変圧縮比機構におけるピストン
スラスト荷重によるフリクションを低減する。 【解決手段】 可変圧縮比機構は、ピストン１に連結さ
れたアッパリンク３と、アッパリンク３に連結されると
ともに、クランクシャフト４のクランクピン５に連結さ
れたロアリンク６と、ロアリンク６と偏心軸部１０Ａと
を連結してロアリンク６の自由度を規制するコントロー
ルリンク９と、を備える。コントロールシャフト１０の
回動位置によってピストン１の上死点位置ひいては圧縮
比が変化する。ピストンピン中心（Ｊ１）の往復運動軸
線Ｌ１と、接続点Ｊ２を通り軸線Ｌ１に平行な直線Ｌ２
との間のオフセット量は、上死点位置にあるときの値Δ
Ｔが下死点位置にあるときの値ΔＢよりも常に小さい。
従って、アッパリンク３の傾きが上死点近傍で小さく、
スラスト荷重が低減する。
スラスト荷重によるフリクションを低減する。 【解決手段】 可変圧縮比機構は、ピストン１に連結さ
れたアッパリンク３と、アッパリンク３に連結されると
ともに、クランクシャフト４のクランクピン５に連結さ
れたロアリンク６と、ロアリンク６と偏心軸部１０Ａと
を連結してロアリンク６の自由度を規制するコントロー
ルリンク９と、を備える。コントロールシャフト１０の
回動位置によってピストン１の上死点位置ひいては圧縮
比が変化する。ピストンピン中心（Ｊ１）の往復運動軸
線Ｌ１と、接続点Ｊ２を通り軸線Ｌ１に平行な直線Ｌ２
との間のオフセット量は、上死点位置にあるときの値Δ
Ｔが下死点位置にあるときの値ΔＢよりも常に小さい。
従って、アッパリンク３の傾きが上死点近傍で小さく、
スラスト荷重が低減する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、複リンク式のピ
ストン−クランク機構を利用してピストン上死点位置を
変化させるようにした内燃機関の可変圧縮比機構に関す
る。
ストン−クランク機構を利用してピストン上死点位置を
変化させるようにした内燃機関の可変圧縮比機構に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の内燃機関の可変圧縮比機構とし
て、複リンク式のピストン−クランク機構を利用したも
のが提案されている（例えば１９７６年１２月発行の
「Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」第１９頁
参照）。これは、ピストンにピストンピンを介して一端
が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端
に連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピ
ンに連結されたロアリンクと、上記ロアリンクと内燃機
関本体とを連結して、ロアリンクの自由度を規制するコ
ントロールリンクと、を備えており、上記コントロール
リンクの揺動支点位置が運転条件に応じて制御される構
成となっている。このものでは、コントロールリンクの
揺動支点位置が変化すると、ロアリンクの姿勢が変化
し、これに伴ってピストンの上死点位置、ひいては圧縮
比が変化する。
て、複リンク式のピストン−クランク機構を利用したも
のが提案されている（例えば１９７６年１２月発行の
「Ｐｒｏｄｕｃｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」第１９頁
参照）。これは、ピストンにピストンピンを介して一端
が連結されたアッパリンクと、このアッパリンクの他端
に連結されるとともに、クランクシャフトのクランクピ
ンに連結されたロアリンクと、上記ロアリンクと内燃機
関本体とを連結して、ロアリンクの自由度を規制するコ
ントロールリンクと、を備えており、上記コントロール
リンクの揺動支点位置が運転条件に応じて制御される構
成となっている。このものでは、コントロールリンクの
揺動支点位置が変化すると、ロアリンクの姿勢が変化
し、これに伴ってピストンの上死点位置、ひいては圧縮
比が変化する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような複リンク式
のピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構に
おいては、リンク構成の自由度が大きく、コントロール
リンクの揺動支点位置によっては、アッパリンクが大き
く傾いた状態でピストンが上死点位置に達する場合があ
る。このような場合、ピストンスラスト荷重が大とな
り、摩擦損失の増大ひいては効率の低下、燃料消費率の
悪化を招く虞がある。
のピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構に
おいては、リンク構成の自由度が大きく、コントロール
リンクの揺動支点位置によっては、アッパリンクが大き
く傾いた状態でピストンが上死点位置に達する場合があ
る。このような場合、ピストンスラスト荷重が大とな
り、摩擦損失の増大ひいては効率の低下、燃料消費率の
悪化を招く虞がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
ピストンのピストンピンに一端が連結されたアッパリン
クと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランク
ピンとを連結するロアリンクと、上記ロアリンクに一端
が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に揺動可能
に連結されたコントロールリンクと、このコントロール
リンクの内燃機関本体に対する揺動支点位置（Ｊ４）を
変化させる支点位置可変機構と、を備えてなる内燃機関
の可変圧縮比機構において、ピストンピン中心（Ｊ１）
の往復運動軸線をＬ１とし、上記アッパリンクと上記ロ
アリンクとの接続点（Ｊ２）を通り上記軸線Ｌ１に平行
な直線をＬ２とし、ピストン上死点位置におけるＬ１，
Ｌ２間のオフセット量をΔＴ、ピストン下死点位置にお
けるＬ１，Ｌ２間のオフセット量をΔＢとすると、内燃
機関の全ての運転領域において、ΔＴ＜ΔＢの関係が保
たれることを特徴としている。
ピストンのピストンピンに一端が連結されたアッパリン
クと、このアッパリンクとクランクシャフトのクランク
ピンとを連結するロアリンクと、上記ロアリンクに一端
が連結されるとともに、他端が内燃機関本体に揺動可能
に連結されたコントロールリンクと、このコントロール
リンクの内燃機関本体に対する揺動支点位置（Ｊ４）を
変化させる支点位置可変機構と、を備えてなる内燃機関
の可変圧縮比機構において、ピストンピン中心（Ｊ１）
の往復運動軸線をＬ１とし、上記アッパリンクと上記ロ
アリンクとの接続点（Ｊ２）を通り上記軸線Ｌ１に平行
な直線をＬ２とし、ピストン上死点位置におけるＬ１，
Ｌ２間のオフセット量をΔＴ、ピストン下死点位置にお
けるＬ１，Ｌ２間のオフセット量をΔＢとすると、内燃
機関の全ての運転領域において、ΔＴ＜ΔＢの関係が保
たれることを特徴としている。
【０００５】なお、ここでピストンの「上死点位置」な
らびに「下死点位置」とは、上記揺動支点位置（Ｊ４）
がある位置に制御されたそれぞれの状態において、ピス
トンのストロークの中で、最上方の位置ならびに最下方
の位置を意味する。
らびに「下死点位置」とは、上記揺動支点位置（Ｊ４）
がある位置に制御されたそれぞれの状態において、ピス
トンのストロークの中で、最上方の位置ならびに最下方
の位置を意味する。
【０００６】上記支点位置可変機構は、例えば請求項６
の発明では、偏心軸部を備えたコントロールシャフトか
らなり、上記コントロールリンクの端部が上記偏心軸部
に揺動可能に連結されているが、この構成に限定される
ものではない。
の発明では、偏心軸部を備えたコントロールシャフトか
らなり、上記コントロールリンクの端部が上記偏心軸部
に揺動可能に連結されているが、この構成に限定される
ものではない。
【０００７】図１は、この請求項１の関係を図示したも
のであり、クランクシャフトのクランクピンが回転する
と、ロアリンクが上下に揺動運動し、アッパリンクを介
してピストンが上下にストロークする。ここで、機関運
転条件に基づいてコントロールリンクの揺動支点位置
（Ｊ４）が変化すると、ロアリンクの姿勢が変化し、ピ
ストン上死点位置が変化する。これにより、圧縮比が変
化する。
のであり、クランクシャフトのクランクピンが回転する
と、ロアリンクが上下に揺動運動し、アッパリンクを介
してピストンが上下にストロークする。ここで、機関運
転条件に基づいてコントロールリンクの揺動支点位置
（Ｊ４）が変化すると、ロアリンクの姿勢が変化し、ピ
ストン上死点位置が変化する。これにより、圧縮比が変
化する。
【０００８】ここで、請求項１の発明では、ピストン上
死点位置におけるＬ１，Ｌ２間のオフセット量ΔＴが、
ピストン下死点位置におけるＬ１，Ｌ２間のオフセット
量ΔＢよりも小さく、つまり、ピストン上死点位置で
は、アッパリンクがより垂直に近い姿勢となる。そし
て、この関係が、内燃機関の全ての運転領域において保
たれる。つまり、コントロールリンクの揺動支点位置
（Ｊ４）が変化しても、このΔＴ＜ΔＢの関係が保たれ
る。
死点位置におけるＬ１，Ｌ２間のオフセット量ΔＴが、
ピストン下死点位置におけるＬ１，Ｌ２間のオフセット
量ΔＢよりも小さく、つまり、ピストン上死点位置で
は、アッパリンクがより垂直に近い姿勢となる。そし
て、この関係が、内燃機関の全ての運転領域において保
たれる。つまり、コントロールリンクの揺動支点位置
（Ｊ４）が変化しても、このΔＴ＜ΔＢの関係が保たれ
る。
【０００９】図２は、ピストンに発生するスラスト荷重
を説明する図であって、図示するように、垂直軸線（Ｌ
１）に対するアッパリンクの傾斜角をα、ピストンの垂
直方向の荷重をＷとすると、スラスト荷重Ｐｔは、（Ｗ
×ｔａｎα）に比例する。なお、ピストンに作用する荷
重Ｗは、燃焼ガス圧による荷重から慣性力を差し引いた
値となる。つまり、アッパリンクの傾斜角αが小さいほ
どスラスト荷重Ｐｔは小さく、傾斜角αが０であれば、
スラスト荷重Ｐｔは理論上０となり得る。
を説明する図であって、図示するように、垂直軸線（Ｌ
１）に対するアッパリンクの傾斜角をα、ピストンの垂
直方向の荷重をＷとすると、スラスト荷重Ｐｔは、（Ｗ
×ｔａｎα）に比例する。なお、ピストンに作用する荷
重Ｗは、燃焼ガス圧による荷重から慣性力を差し引いた
値となる。つまり、アッパリンクの傾斜角αが小さいほ
どスラスト荷重Ｐｔは小さく、傾斜角αが０であれば、
スラスト荷重Ｐｔは理論上０となり得る。
【００１０】ピストンに作用する荷重Ｗは、上死点近傍
で増大するため、スラスト荷重Ｐｔを低減し、フリクシ
ョンの発生を最小限にするには、上死点近傍でアッパリ
ンクの傾斜角αを小とするのが有効である。この傾斜角
αは、上記のＬ１，Ｌ２間のオフセット量によって示さ
れる。
で増大するため、スラスト荷重Ｐｔを低減し、フリクシ
ョンの発生を最小限にするには、上死点近傍でアッパリ
ンクの傾斜角αを小とするのが有効である。この傾斜角
αは、上記のＬ１，Ｌ２間のオフセット量によって示さ
れる。
【００１１】また請求項２に係る発明は、ピストンのピ
ストンピンに一端が連結されたアッパリンクと、このア
ッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結
するロアリンクと、上記ロアリンクに一端が連結される
とともに、他端が内燃機関本体に揺動可能に連結された
コントロールリンクと、このコントロールリンクの内燃
機関本体に対する揺動支点位置（Ｊ４）を変化させる支
点位置可変機構と、を備えてなる内燃機関の可変圧縮比
機構において、ピストンピン中心（Ｊ１）の往復運動軸
線をＬ１とし、上記アッパリンクと上記ロアリンクとの
接続点（Ｊ２）を通り上記軸線Ｌ１に平行な直線をＬ２
とすると、上記コントロールリンクの揺動支点位置（Ｊ
４）が特定位置にあるときに、ピストン上死点位置にお
けるＬ１，Ｌ２間のオフセット量ΔＴが０となることを
特徴としている。
ストンピンに一端が連結されたアッパリンクと、このア
ッパリンクとクランクシャフトのクランクピンとを連結
するロアリンクと、上記ロアリンクに一端が連結される
とともに、他端が内燃機関本体に揺動可能に連結された
コントロールリンクと、このコントロールリンクの内燃
機関本体に対する揺動支点位置（Ｊ４）を変化させる支
点位置可変機構と、を備えてなる内燃機関の可変圧縮比
機構において、ピストンピン中心（Ｊ１）の往復運動軸
線をＬ１とし、上記アッパリンクと上記ロアリンクとの
接続点（Ｊ２）を通り上記軸線Ｌ１に平行な直線をＬ２
とすると、上記コントロールリンクの揺動支点位置（Ｊ
４）が特定位置にあるときに、ピストン上死点位置にお
けるＬ１，Ｌ２間のオフセット量ΔＴが０となることを
特徴としている。
【００１２】そして、この請求項２の発明をより具体化
した請求項３の発明では、上記特定位置において高圧縮
比状態となる。
した請求項３の発明では、上記特定位置において高圧縮
比状態となる。
【００１３】上記のように、オフセット量ΔＴが０とな
ると、スラスト荷重Ｐｔは理論上０となる。従って、荷
重Ｗが大となる上死点近傍におけるスラスト荷重Ｐｔが
低減する。特に、請求項３のように、高圧縮比状態に制
御したときに、上死点近傍でのアッパリンクの傾斜角α
が０となるようにすれば、熱力学的に高効率となる高圧
縮比状態においてフリクションが低減するため、機関の
効率が一層高められる。
ると、スラスト荷重Ｐｔは理論上０となる。従って、荷
重Ｗが大となる上死点近傍におけるスラスト荷重Ｐｔが
低減する。特に、請求項３のように、高圧縮比状態に制
御したときに、上死点近傍でのアッパリンクの傾斜角α
が０となるようにすれば、熱力学的に高効率となる高圧
縮比状態においてフリクションが低減するため、機関の
効率が一層高められる。
【００１４】さらに、請求項１〜３に従属する請求項４
の発明は、上記アッパリンクと上記ロアリンクとの接続
点（Ｊ２）の速度をＶ１、上記クランクピンの速度をＶ
２とすると、ピストン速度が極大となるクランク角にお
いてＶ１＞Ｖ２となるように、上記コントロールリンク
と上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）が設定されている
ことを特徴としている。
の発明は、上記アッパリンクと上記ロアリンクとの接続
点（Ｊ２）の速度をＶ１、上記クランクピンの速度をＶ
２とすると、ピストン速度が極大となるクランク角にお
いてＶ１＞Ｖ２となるように、上記コントロールリンク
と上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）が設定されている
ことを特徴としている。
【００１５】すなわち、クランクピン（クランクシャフ
ト）が回転すると、ロアリンクはコントロールリンクと
の接続点（Ｊ３）を支点として揺動する。このとき、上
記アッパリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ２）の
速度Ｖ１が、上記クランクピンの速度Ｖ２よりも大きく
なるようにすれば、ロアリンクのレバー作用によって、
クランクピンの変位が拡大してアッパリンクに伝達され
ることになる。特に、ピストン速度が極大となるクラン
ク角において、この関係が得られることが最も効果的で
ある。従って、所定のピストン行程を得るために必要な
クランクピンの回転半径を小さくすることができる。
ト）が回転すると、ロアリンクはコントロールリンクと
の接続点（Ｊ３）を支点として揺動する。このとき、上
記アッパリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ２）の
速度Ｖ１が、上記クランクピンの速度Ｖ２よりも大きく
なるようにすれば、ロアリンクのレバー作用によって、
クランクピンの変位が拡大してアッパリンクに伝達され
ることになる。特に、ピストン速度が極大となるクラン
ク角において、この関係が得られることが最も効果的で
ある。従って、所定のピストン行程を得るために必要な
クランクピンの回転半径を小さくすることができる。
【００１６】また請求項５の発明は、上記アッパリンク
と上記ロアリンクとの接続点（Ｊ２）と、上記コントロ
ールリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）と、を
結んだ線分を線分Ｊ２−Ｊ３とすると、ピストン速度が
極大となるクランク角においてクランクピンの速度ベク
トルが上記線分Ｊ２−Ｊ３と交差するように、上記コン
トロールリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）が
設定されていることを特徴としている。このような関係
にあれば、請求項４のように、Ｖ１＞Ｖ２となる関係が
得られる。
と上記ロアリンクとの接続点（Ｊ２）と、上記コントロ
ールリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）と、を
結んだ線分を線分Ｊ２−Ｊ３とすると、ピストン速度が
極大となるクランク角においてクランクピンの速度ベク
トルが上記線分Ｊ２−Ｊ３と交差するように、上記コン
トロールリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）が
設定されていることを特徴としている。このような関係
にあれば、請求項４のように、Ｖ１＞Ｖ２となる関係が
得られる。
【００１７】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、燃焼ガス圧に
より垂直方向の荷重が大となる上死点近傍においてアッ
パリンクの傾きが小さくなり、燃焼ガス圧により発生す
るピストンのスラスト荷重を低減できる。特に、コント
ロールリンクの揺動支点位置に拘わらず、常に上死点近
傍でのアッパリンクの傾きが小さく保たれるので、内燃
機関全体としてフリクションを低減できる。
より垂直方向の荷重が大となる上死点近傍においてアッ
パリンクの傾きが小さくなり、燃焼ガス圧により発生す
るピストンのスラスト荷重を低減できる。特に、コント
ロールリンクの揺動支点位置に拘わらず、常に上死点近
傍でのアッパリンクの傾きが小さく保たれるので、内燃
機関全体としてフリクションを低減できる。
【００１８】また請求項２の発明によれば、特定の運転
条件のときに、ピストン上死点位置でアッパリンクの傾
きが０となり、スラスト荷重によるフリクションが大幅
に低減する。従って、特に請求項３のように高圧縮比状
態においてピストン上死点位置でアッパリンクの傾きが
０となるようにすれば、内燃機関の最高効率をさらに向
上させることができる。
条件のときに、ピストン上死点位置でアッパリンクの傾
きが０となり、スラスト荷重によるフリクションが大幅
に低減する。従って、特に請求項３のように高圧縮比状
態においてピストン上死点位置でアッパリンクの傾きが
０となるようにすれば、内燃機関の最高効率をさらに向
上させることができる。
【００１９】さらに、請求項４および請求項５の発明に
よれば、クランクピンの回転半径に対しピストン行程を
拡大する作用が大きく得られる。従って、所定のピスト
ン行程を得るために必要なクランクピン回転半径を小さ
くでき、クランクシャフトを高剛性にできるとともに、
クランクケースを小型化できる。
よれば、クランクピンの回転半径に対しピストン行程を
拡大する作用が大きく得られる。従って、所定のピスト
ン行程を得るために必要なクランクピン回転半径を小さ
くでき、クランクシャフトを高剛性にできるとともに、
クランクケースを小型化できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】図３は、この発明に係る可変圧縮比機構を
備えた内燃機関の断面図であり、特に、ピストン１が上
死点付近にある状態を示している。
備えた内燃機関の断面図であり、特に、ピストン１が上
死点付近にある状態を示している。
【００２２】この可変圧縮比機構は、ピストン１にピス
トンピン２を介して一端が連結されたアッパリンク３
と、このアッパリンク３の他端に連結ピン８を介して揺
動可能に連結されるとともに、クランクシャフト４のク
ランクピン５に連結されたロアリンク６と、一端が上記
ロアリンク６に連結ピン７を介して連結されるととも
に、他端が内燃機関本体に連結されて、ロアリンク６の
自由度を規制するコントロールリンク９と、を備えてい
る。上記ピストン１は、シリンダ１１内を上下に摺動
し、その上部に燃焼室１２を画成している。上記コント
ロールリンク９の他端は、詳しくは、シリンダブロック
（図示せず）下部に配置したコントロールシャフト１０
の偏心軸部１０Ａに揺動可能に支持されており、上記偏
心軸部１０Ａの回動位置によってコントロールリンク９
の揺動支点位置（Ｊ４）が変化し、これに伴ってピスト
ン１の上死点位置、ひいては圧縮比が変化する構成とな
っている。なお、上記クランクシャフト４は、図の時計
回り方向に回転する。
トンピン２を介して一端が連結されたアッパリンク３
と、このアッパリンク３の他端に連結ピン８を介して揺
動可能に連結されるとともに、クランクシャフト４のク
ランクピン５に連結されたロアリンク６と、一端が上記
ロアリンク６に連結ピン７を介して連結されるととも
に、他端が内燃機関本体に連結されて、ロアリンク６の
自由度を規制するコントロールリンク９と、を備えてい
る。上記ピストン１は、シリンダ１１内を上下に摺動
し、その上部に燃焼室１２を画成している。上記コント
ロールリンク９の他端は、詳しくは、シリンダブロック
（図示せず）下部に配置したコントロールシャフト１０
の偏心軸部１０Ａに揺動可能に支持されており、上記偏
心軸部１０Ａの回動位置によってコントロールリンク９
の揺動支点位置（Ｊ４）が変化し、これに伴ってピスト
ン１の上死点位置、ひいては圧縮比が変化する構成とな
っている。なお、上記クランクシャフト４は、図の時計
回り方向に回転する。
【００２３】また、上記ピストンピン２の中心を点Ｊ
１、連結ピン８の中心を接続点Ｊ２、連結ピン７の中心
を接続点Ｊ３とする。
１、連結ピン８の中心を接続点Ｊ２、連結ピン７の中心
を接続点Ｊ３とする。
【００２４】図４は、ピストン１が上死点位置にあると
きの状態を示している。また、図５は、ピストン１が下
死点位置にあるときの状態を示している。なお、それぞ
れの図は、コントロールシャフト１０が高圧縮比状態に
相当する状態に制御されている場合の例を示している。
きの状態を示している。また、図５は、ピストン１が下
死点位置にあるときの状態を示している。なお、それぞ
れの図は、コントロールシャフト１０が高圧縮比状態に
相当する状態に制御されている場合の例を示している。
【００２５】図示するように、ピストンピン２の中心
（Ｊ１）の往復運動軸線をＬ１とし、上記接続点Ｊ２を
通り上記軸線Ｌ１に平行な直線をＬ２として、ピストン
１が上死点位置にあるときのＬ１，Ｌ２間のオフセット
量をΔＴとし、下死点位置にあるときのオフセット量を
ΔＢとすると、ΔＴ＜ΔＢの関係がある。特に、この制
御状態では、上死点位置にあるときのオフセット量ΔＴ
は０である。そして、このΔＴ＜ΔＢの関係は、コント
ロールシャフト１０の制御状態に拘わらず成立するよう
になっている。
（Ｊ１）の往復運動軸線をＬ１とし、上記接続点Ｊ２を
通り上記軸線Ｌ１に平行な直線をＬ２として、ピストン
１が上死点位置にあるときのＬ１，Ｌ２間のオフセット
量をΔＴとし、下死点位置にあるときのオフセット量を
ΔＢとすると、ΔＴ＜ΔＢの関係がある。特に、この制
御状態では、上死点位置にあるときのオフセット量ΔＴ
は０である。そして、このΔＴ＜ΔＢの関係は、コント
ロールシャフト１０の制御状態に拘わらず成立するよう
になっている。
【００２６】次に、図６〜図８を用いて、上記ロアリン
ク６による変位拡大作用について説明する。図６は、圧
縮行程後半の状態を示しているが、この図示の瞬間に、
接続点Ｊ２は、速度Ｖ１で運動し、クランクピン５（詳
しくはその中心点）は、速度Ｖ２で運動する。このと
き、ロアリンク６は、コントロールリンク９との接続点
Ｊ３を支点として揺動するレバーとして機能し、クラン
クピン５の動きが拡大されて接続点Ｊ２に伝達される。
つまり、速度Ｖ１は速度Ｖ２よりも大きくなる。また、
図７は、膨張行程のピストン速度が最大となる位置にお
ける速度Ｖ１，Ｖ２を示しており、図示するように、や
はり速度Ｖ１が速度Ｖ２よりも大きくなる。このよう
に、Ｖ１＞Ｖ２の関係となるためには、クランクピン５
の速度ベクトル（矢印Ｖ２）が線分Ｊ２−Ｊ３と交差し
ていればよい。特に、図７に示すように、ピストン速度
が最大となるクランク角において、上記の関係が得られ
ることが最も効果的である。
ク６による変位拡大作用について説明する。図６は、圧
縮行程後半の状態を示しているが、この図示の瞬間に、
接続点Ｊ２は、速度Ｖ１で運動し、クランクピン５（詳
しくはその中心点）は、速度Ｖ２で運動する。このと
き、ロアリンク６は、コントロールリンク９との接続点
Ｊ３を支点として揺動するレバーとして機能し、クラン
クピン５の動きが拡大されて接続点Ｊ２に伝達される。
つまり、速度Ｖ１は速度Ｖ２よりも大きくなる。また、
図７は、膨張行程のピストン速度が最大となる位置にお
ける速度Ｖ１，Ｖ２を示しており、図示するように、や
はり速度Ｖ１が速度Ｖ２よりも大きくなる。このよう
に、Ｖ１＞Ｖ２の関係となるためには、クランクピン５
の速度ベクトル（矢印Ｖ２）が線分Ｊ２−Ｊ３と交差し
ていればよい。特に、図７に示すように、ピストン速度
が最大となるクランク角において、上記の関係が得られ
ることが最も効果的である。
【００２７】図８は、クランクピン５の回転振幅（クラ
ンクピン５の回転半径×２）とピストンストロークとの
関係を示したものであり、この実施例では、クランクピ
ン５の変位に対しピストンストロークが２倍程度に拡大
されている。なお、上死点と下死点との中間の位置付近
でピストン速度が最大となり、図８では、クランク角で
１８０°、３６０°の付近がこれに対応する。また、ス
トローク特性も単振動に近い素直な特性のものとなる。
ンクピン５の回転半径×２）とピストンストロークとの
関係を示したものであり、この実施例では、クランクピ
ン５の変位に対しピストンストロークが２倍程度に拡大
されている。なお、上死点と下死点との中間の位置付近
でピストン速度が最大となり、図８では、クランク角で
１８０°、３６０°の付近がこれに対応する。また、ス
トローク特性も単振動に近い素直な特性のものとなる。
【図１】請求項１のリンク構成を模式的に示した説明
図。
図。
【図２】ピストンスラスト荷重についての説明図。
【図３】本発明の一実施例を示す断面図。
【図４】ピストン上死点位置における状態を示す説明
図。
図。
【図５】ピストン下死点位置における状態を示す説明
図。
図。
【図６】圧縮行程後半の状態を示す説明図。
【図７】膨張行程のピストン速度が最大となる位置での
説明図。
説明図。
【図８】クランクピンの回転振幅とピストンストローク
との関係を示す特性図。
との関係を示す特性図。
１…ピストン ２…ピストンピン ３…アッパリンク ５…クランクピン ６…ロアリンク ７…連結ピン ８…連結ピン ９…コントロールリンク １０…コントロールシャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日吉 亮介 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA12 DD06 DG03 EA25 FA25 FA50
Claims (6)
- 【請求項１】 ピストンのピストンピンに一端が連結さ
れたアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャ
フトのクランクピンとを連結するロアリンクと、上記ロ
アリンクに一端が連結されるとともに、他端が内燃機関
本体に揺動可能に連結されたコントロールリンクと、こ
のコントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支点
位置（Ｊ４）を変化させる支点位置可変機構と、を備え
てなる内燃機関の可変圧縮比機構において、 ピストンピン中心（Ｊ１）の往復運動軸線をＬ１とし、
上記アッパリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ２）
を通り上記軸線Ｌ１に平行な直線をＬ２とし、ピストン
上死点位置におけるＬ１，Ｌ２間のオフセット量をΔ
Ｔ、ピストン下死点位置におけるＬ１，Ｌ２間のオフセ
ット量をΔＢとすると、 内燃機関の全ての運転領域において、ΔＴ＜ΔＢの関係
が保たれることを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機
構。 - 【請求項２】 ピストンのピストンピンに一端が連結さ
れたアッパリンクと、このアッパリンクとクランクシャ
フトのクランクピンとを連結するロアリンクと、上記ロ
アリンクに一端が連結されるとともに、他端が内燃機関
本体に揺動可能に連結されたコントロールリンクと、こ
のコントロールリンクの内燃機関本体に対する揺動支点
位置（Ｊ４）を変化させる支点位置可変機構と、を備え
てなる内燃機関の可変圧縮比機構において、 ピストンピン中心（Ｊ１）の往復運動軸線をＬ１とし、
上記アッパリンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ２）
を通り上記軸線Ｌ１に平行な直線をＬ２とすると、 上記コントロールリンクの揺動支点位置（Ｊ４）が特定
位置にあるときに、ピストン上死点位置におけるＬ１，
Ｌ２間のオフセット量ΔＴが０となることを特徴とする
内燃機関の可変圧縮比機構。 - 【請求項３】 上記特定位置において高圧縮比状態とな
ることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の可変圧縮
比機構。 - 【請求項４】 上記アッパリンクと上記ロアリンクとの
接続点（Ｊ２）の速度をＶ１、上記クランクピンの速度
をＶ２とすると、ピストン速度が極大となるクランク角
においてＶ１＞Ｖ２となるように、上記コントロールリ
ンクと上記ロアリンクとの接続点（Ｊ３）が設定されて
いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の
内燃機関の可変圧縮比機構。 - 【請求項５】 上記アッパリンクと上記ロアリンクとの
接続点（Ｊ２）と、上記コントロールリンクと上記ロア
リンクとの接続点（Ｊ３）と、を結んだ線分を線分Ｊ２
−Ｊ３とすると、ピストン速度が極大となるクランク角
においてクランクピンの速度ベクトルが上記線分Ｊ２−
Ｊ３と交差するように、上記コントロールリンクと上記
ロアリンクとの接続点（Ｊ３）が設定されていることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の
可変圧縮比機構。 - 【請求項６】 上記支点位置可変機構は、偏心軸部を備
えたコントロールシャフトからなり、上記コントロール
リンクの端部が上記偏心軸部に揺動可能に連結されてい
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内
燃機関の可変圧縮比機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239234A JP2002054468A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 内燃機関の可変圧縮比機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000239234A JP2002054468A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 内燃機関の可変圧縮比機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002054468A true JP2002054468A (ja) | 2002-02-20 |
Family
ID=18730806
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000239234A Pending JP2002054468A (ja) | 2000-08-08 | 2000-08-08 | 内燃機関の可変圧縮比機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002054468A (ja) |
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-
2000
- 2000-08-08 JP JP2000239234A patent/JP2002054468A/ja active Pending
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070403 |