JP2006161651A - Variable stroke characteristic engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動装置でコントロールシャフトを回転させることでピストンの上死点あるいは下死点の位置を変化させるストローク特性可変エンジンに関する。 The present invention relates to a variable stroke characteristic engine that changes the position of a top dead center or a bottom dead center of a piston by rotating a control shaft with a drive device.
クランクシャフトのピンジャーナルに揺動自在に支持したロアリンクを、アッパーリンクを介してピストンに連結するとともにコントロールリンクを介してコントロールシャフトに連結し、アクチュエータでコントロールシャフトを回転させてロアリンクの運動拘束条件を変化させることで、ピストンの上死点および下死点の位置を含むストローク特性を変化させるストローク特性可変エンジンが、下記特許文献1により公知である。
ところで、クランクシャフトと平行に配置されたコントロールシャフトは各シリンダ毎に設けられた複数のコントロールリンクを駆動するため、その全長はエンジンブロックの全長に略等しくなる。従って、アクチュエータをコントロールシャフトの軸端に直結すると、アクチュエータがエンジンブロックの端部から突出してしまい、その分だけエンジンがコントロールシャフトの軸線方向に大型化する問題がある。 By the way, since the control shaft arranged in parallel with the crankshaft drives a plurality of control links provided for each cylinder, the total length is substantially equal to the total length of the engine block. Therefore, when the actuator is directly connected to the shaft end of the control shaft, the actuator protrudes from the end of the engine block, and there is a problem that the engine is enlarged in the axial direction of the control shaft.
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、ストローク特性可変エンジンにおいて、コントロールシャフトを駆動する駆動装置によりエンジンの全長がコントロールシャフトの軸線方向に大型化するのを最小限に抑えることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and in a variable stroke characteristic engine, it is an object to minimize the increase in the overall length of the engine in the axial direction of the control shaft by a drive device that drives the control shaft. And
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、エンジンブロックにメインジャーナルを回転自在に支持されたクランクシャフトと、エンジンブロックにメインジャーナルを回転自在に支持されたコントロールシャフトと、クランクシャフトのピンジャーナルに揺動自在に支持されたロアリンクと、ロアリンクをピストンに連結するアッパーリンクと、ロアリンクまたはアッパーリンクをコントロールシャフトのピンジャーナルに連結するコントロールリンクと、コントロールシャフトの軸線上に配置されて該コントロールシャフトを回転駆動する駆動装置とを備えたストローク特性可変エンジンにおいて、少なくとも駆動装置に隣接するコントロールリンクは、ロアリンクまたはアッパーリンクに対する連結部に対して、コントロールシャフトに対する連結部が、コントロールシャフトの軸線方向で駆動装置から離反する方向に変位していることを特徴とするストローク特性可変エンジンが提案される。 In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a crankshaft in which the main journal is rotatably supported by the engine block, and a control shaft in which the main journal is rotatably supported by the engine block. A lower link swingably supported by the pin journal of the crankshaft, an upper link connecting the lower link to the piston, a control link connecting the lower link or upper link to the pin journal of the control shaft, and a control shaft In the variable stroke characteristic engine having a drive device that is arranged on the axis of the drive shaft and rotationally drives the control shaft, at least the control link adjacent to the drive device is connected to the lower link or the connection to the upper link. Connecting part for cement roll shaft, the stroke characteristic variable engine wherein it is displaced in the direction away from the drive unit in the axial direction of the control shaft is proposed.
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、隣接する気筒間に駆動装置を配置し、この駆動装置の軸線方向両側に隣接する一対のコントロールリンクは、ロアリンクまたはアッパーリンクに対する連結部に対して、コントロールシャフトに対する連結部が、コントロールシャフトの軸線方向で駆動装置から離反する方向に変位していることを特徴とするストローク特性可変エンジンが提案される。 According to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the drive device is disposed between the adjacent cylinders, and the pair of control links adjacent to both sides in the axial direction of the drive device includes the lower link. There is proposed a variable stroke characteristic engine characterized in that the connecting portion for the control shaft is displaced in the direction away from the drive device in the axial direction of the control shaft with respect to the connecting portion for the link or the upper link.
尚、実施例のアクチュエータ31は本発明の駆動装置に対応する。
In addition, the
請求項1の構成によれば、クランクシャフトのピンジャーナルにロアリンクを揺動自在に支持し、ロアリンクをアッパーリンクを介してピストンに連結するとともに、ロアリンクまたはアッパーリンクをコントロールリンクを介してコントロールシャフトのピンジャーナルに連結したので、コントロールシャフトをメインジャーナルまわりに回転させてコントロールリンクを上下動させることで、ロアリンクの運動拘束条件を変化させてピストンのストローク特性を変化させることができる。 According to the configuration of the first aspect, the lower link is swingably supported by the pin journal of the crankshaft, the lower link is connected to the piston via the upper link, and the lower link or the upper link is connected via the control link. Since it is connected to the pin journal of the control shaft, the stroke characteristics of the piston can be changed by changing the motion restraint condition of the lower link by rotating the control shaft around the main journal and moving the control link up and down.
少なくとも駆動装置に隣接するコントロールリンクは、ロアリンクまたはアッパーリンクに対する連結部に対して、コントロールシャフトに対する連結部が駆動装置から離反する方向に変位しているので、コントロールシャフトの端部に設けられた駆動装置を前記変位分だけコントロールシャフトの中央寄りに移動させたり、駆動装置をコントロールシャフトの中間部に配置するスペースを確保したりすることで、駆動装置によりエンジンがコントロールシャフトの軸線方向に大型化するのを最小限に抑えることができる。 At least the control link adjacent to the drive device is provided at the end of the control shaft because the connection portion to the control shaft is displaced away from the drive device with respect to the connection portion to the lower link or the upper link. By moving the drive unit closer to the center of the control shaft by the amount of displacement, and securing a space for placing the drive unit in the middle of the control shaft, the drive increases the size of the engine in the axial direction of the control shaft. Can be minimized.
請求項2の構成によれば、隣接する気筒間に配置した駆動装置の両隣にある一対のコントロールリンクは、ロアリンクまたはアッパーリンクに対する連結部に対して、コントロールシャフトに対する連結部が駆動装置から離反する方向に変位しているので、エンジンブロックの内部の隣接する気筒間に確保したスペースに駆動装置を配置することで、駆動装置によりエンジンがコントロールシャフトの軸線方向に大型化するのを防止することができる。 According to the configuration of the second aspect, the pair of control links located on both sides of the drive device disposed between the adjacent cylinders has a connection portion for the control shaft separated from the drive device with respect to the connection portion for the lower link or the upper link. Since the drive device is disposed in a space secured between adjacent cylinders inside the engine block, the drive device prevents the engine from being enlarged in the axial direction of the control shaft. Can do.
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on examples of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1〜図8は本発明の一実施例を示すもので、図1は可変圧縮比エンジンの正面図、図2は可変圧縮比エンジンの縦断面図(高圧縮比状態)、図3は図2の3−3線矢視図、図4は図2の4−4線矢視図、図5は図2の5方向矢視図、図6は図1の6−6線断面図、図7は可変圧縮比エンジンの縦断面図(低圧縮比状態)、図8はアクチュエータの制御系の油圧回路図である。
1 to 8 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a front view of a variable compression ratio engine, FIG. 2 is a longitudinal sectional view (high compression ratio state) of the variable compression ratio engine, and FIG. FIG. 4 is a view taken along line 4-4 in FIG. 2, FIG. 5 is a view taken in the direction of
図1〜図5に示すように、ピストンの上死点あるいは下死点の位置を変更可能なストローク特性可変エンジンの一例である可変圧縮比エンジンEは、シリンダブロック11、クランクケース12およびシリンダヘッド13を結合したエンジンブロック14を備えており、シリンダヘッド13の上部にヘッドカバー15が結合され、クランクケース12の下部にオイルパン16が結合される。シリンダブロック11およびクランクケース12の割り面にクランクシャフト17のメインジャーナル17aが回転自在に支持されており、メインジャーナル17aから偏心するピンジャーナル17bに概略三角形のロアリンク18の中間部が揺動自在に枢支される。
As shown in FIGS. 1 to 5, a variable compression ratio engine E, which is an example of a variable stroke characteristic engine capable of changing the position of the top dead center or the bottom dead center of a piston, includes a cylinder block 11, a
シリンダブロック11に設けたシリンダスリーブ20にピストン21が摺動自在に嵌合しており、アッパーリンク22(コネクティングロッド)の上端がピストンピン23を介してピストン21に枢支されるとともに、アッパーリンク22の下端が第1ピン24を介してロアリンク18の一端部に枢支される。クランクシャフト17の位置から横方向に偏心したクランクケース12の下面に、クランク形状のコントロールシャフト25のメインジャーナル25aが、ボルト26,26でクランクケース12の締結されたキャップ27によって揺動自在に枢支される。コントロールリンク28は本体部28aと、その下端にボルト29,29で締結されたキャップ部28bとを備えており、本体部28aの上端が第2ピン30を介してロアリンク18の他端部に枢支されるとともに、本体部28aの下端およびキャップ部28b間にコントロールシャフト25のピンジャーナル25bが枢支される。コントロールシャフト25は、その一端に設けた油圧制御のアクチュエータ31で所定角度の範囲で揺動する。
A
シリンダヘッド13の下面に形成された燃焼室13aに吸気ポート32および排気ポート33が開口しており、吸気ポート32を開閉する吸気バルブ34と排気ポート33を開閉する排気バルブ35とがシリンダヘッド13に設けられる。吸気バルブ34は吸気カムシャフト36により吸気ロッカーアーム37を介して開閉駆動され、排気バルブ35は排気カムシャフト38により排気ロッカーアーム39を介して開閉駆動される。
An
図1および図6から明らかなように、シリンダブロック11、クランクケース12およびシリンダヘッド13よりなるエンジンブロック14の一端面に、チェーンカバー41が複数本のボルト42…で着脱自在に固定される。エンジンブロック14とチェーンカバー41とに挟まれた空間に配置されたタイミングチェーン43は、クランクシャフト17の軸端に設けた駆動スプロケット44と、吸気カムシャフト36および排気カムシャフト38の軸端にそれぞれ設けた従動スプロケット45,46とに巻き掛けられる。
As is apparent from FIGS. 1 and 6, a
チェーンカバー41の吸気側の下端を円弧状に切り欠いた部分にクランクケース12の端面が露出しており、その部分にアクチュエータ31が嵌合して複数本のボルト47…でクランクケース12に固定される。クランクケース12の吸気側の側面に、アクチュエータ31の作動を制御するバルブブロック48が複数本のボルト49…で固定される。
The end surface of the
図8に示すように、アクチュエータ31は回転軸51の両側に延びる一対のベーン52,52を揺動自在に収納する扇型の油室53,53を備えており、オイルタンク54と油室53,53との間に、モータ55で駆動されるオイルポンプ56と、チェックバルブ57と、アキュムレータ58と、方向切り換えバルブ59とが配置される。従って、方向切り換えバルブ59を左方向に切り換えるとオイルポンプ56で発生した油圧でベーン52,52が押されて回転軸51が反時計方向に回転し、逆に方向切り換えバルブ59を右方向に切り換えるとオイルポンプ56で発生した油圧でベーン52,52が押されて回転軸51が時計方向に回転することで、その回転軸51に接続されたコントロールシャフト25の位相が変化する。
As shown in FIG. 8, the
図4および図5から明らかなように、コントロールシャフト25の4個のピンジャーナル25b…に接続された4本のコントロールリンク28…のうち、最もアクチュエータ31に近い位置に配置された1本のコントロールリンク28は、他の3本のコントロールリンク28…と形状が異なっている。即ち、前記他の3本のコントロールリンク28…はコントロールシャフト25の軸線に直交する方向に直線状に延びているのに対し、最もアクチュエータ31に近い1本のコントロールリンク28はS字状に湾曲しており、ロアリンク18との接続部に対してコントロールリンク28との接続部が、距離αだけアクチュエータ31から離間する方向に変位している。
As apparent from FIGS. 4 and 5, of the four
図6から明らかなように、コントロールリンク28のコントロールシャフト25側の端部を図中右方向に距離αだけオフセットさせたので、クランクケース12の端面に段部12bを介して形成された取付座12aの位置を、前記距離αの分だけ右方向にオフセットさせることができ、この取付座12aに取り付けられたアクチュエータ31のクランクケース12の端面からの突出量βが小さくなる。
As apparent from FIG. 6, the end of the
次に、上記構成を備えた本発明の第1実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment of the present invention having the above configuration will be described.
エンジンEの運転状態に応じてアクチュエータ31が駆動され、アクチュエータ31に接続されたコントロールシャフト25が図2に示す位置と図7に示す位置との間の任意の位置に回転する。図2に示す位置では、コントロールシャフト25のメインジャーナル25aに対してピンジャーナル25bが下方に位置するため、コントロールリンク28が引き下げられてロアリンク18がクランクシャフト17のピンジャーナル17bを中心に時計方向に揺動し、アッパーリンク22が押し上げられてピストン21の位置が高くなることで、エンジンEが高圧縮比状態になる。
The
逆に、図7に示す位置では、コントロールシャフト25のメインジャーナル25aに対してピンジャーナル25bが上方に位置するため、コントロールリンク28が押し上げられてロアリンク18がクランクシャフト17のピンジャーナル17bを中心に反時計方向に揺動し、アッパーリンク22が引き下げられてピストン21の位置が低くなることで、エンジンEが低圧縮比状態になる。
On the contrary, in the position shown in FIG. 7, the
このように、コントロールシャフト25の揺動によってコントロールリンク28が上下動し、ロアリンク18の運動拘束条件が変化してピストン21の上死点位置を含むストローク特性が変化することで、エンジンEの圧縮比が任意に制御される。
As described above, the
そしてアクチュエータ31に隣接するコントロールアーム28をコントロールシャフト25の軸線方向に非対称形状としたことで、アクチュエータ31をコントロールシャフト25の中央部側に移動させるスペースを確保できるので、クランクケース12の端面からのアクチュエータ31の突出量β(図6参照)を最小限に抑えてエンジンEのコンパクト化を図ることができる。
Since the
次に、図9に基づいて本発明の第2実施例を説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1実施例では、ロアリンク18の二股になった端部にコントロールリンク28の端部を嵌合させて第2ピン30で枢支しているが、第2実施例では、ロアリンク18の薄肉になった端部にコントロールリンク28の二股になった端部を嵌合させて第2ピン30で枢支している。第2実施例では、4本のコントロールリンク28…のうちの3本がコントロールシャフト25の軸線方向に対称形状を有しているが、最もアクチュエータ31に近い1本のコントロールリンク28がコントロールシャフト25の軸線方向に非対称形状を有しており、そのコントロールリンク28のアクチュエータ31に対向する側面にスペースを確保している。即ち、前記1本のコントロールリンク28のコントロールシャフト25側の端部の軸線方向の中心が、コントロールリンク28の二股になったロアリンク18側の端部のうち、アクチュエータ31から遠い側の軸線方向の中心と一致するようにオフセットされる。
In the first embodiment, the end of the
そしてこのスペースを利用してアクチュエータ31の位置をコントロールシャフト25の中央部側に移動させることで、クランクケース12の端面からのアクチュエータ31の突出量を小さくし、第1実施例と同様の作用効果を達成することができる。
Then, by using this space, the position of the
次に、図10に基づいて本発明の第3実施例を説明する。 Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第1、第2実施例では、コントロールシャフト25の一端部にアクチュエータ31を配置していたが、第3実施例ではコントロールシャフトを中央で均等に2分割し、各々のコントロールシャフト25,25の対向部に共通のアクチュエータ31を配置している。アクチュエータ31は、第1、第2実施例のコントロールシャフト25の5個のメインジャーナル25a…のうちの中央のメインジャーナル25aがあった位置に配置されるが、その配置スペースを確保するために、アクチュエータ31の両側に隣接する2個のコントロールリンク28,28を、第2実施例のものと同一の非対称形状にしている。
In the first and second embodiments, the
この第3実施例によれば、アクチュエータ31をエンジンブロック14の内部に収納することができるので、アクチュエータ31がエンジンブロック14の端面から全く突出しないようにし、エンジンEの一層のコンパクト化を図ることができる。
According to the third embodiment, since the
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, various design changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、実施例では可変圧縮比エンジンについて説明したが、同様の構造で各部の寸法を変更することで、エンジンの圧縮比および排気量の一方あるいは両方を変更可能である。本発明はこれらのストローク特性可変エンジンに対して適用することができる。 For example, although the variable compression ratio engine has been described in the embodiment, one or both of the compression ratio and the displacement of the engine can be changed by changing the size of each part with the same structure. The present invention can be applied to these variable stroke characteristic engines.
また実施例ではコントロールシャフト25に油圧式のアクチュエータ31を直接接続しているが、油圧式のアクチュエータ31に代えて電気モータを用いても良く、コントロールシャフト25とアクチュエータ31との間にギヤ、ベルト、チェーン等の伝動機構を介在させても良い。
In the embodiment, the
またコントロールシャフト25は揺動軸に限定されず、回転角が360°を超える回転軸であっても良い。
Further, the
また実施例ではコントロールリンク28をロアリンク18に接続しているが、本発明はコントロールリンク28をアッパーリンク22に接続した形式のストローク特性可変エンジンに対しても適用することができる。
In the embodiment, the
14 エンジンブロック
17 クランクシャフト
17a メインジャーナル
17b ピンジャーナル
18 ロアリンク
21 ピストン
22 アッパーリンク
25 コントロールシャフト
25a メインジャーナル
25b ピンジャーナル
28 コントロールリンク
31 アクチュエータ(駆動装置)
14
Claims (2)
エンジンブロック(14)にメインジャーナル(25a)を回転自在に支持されたコントロールシャフト(25)と、
クランクシャフト(17)のピンジャーナル(17b)に揺動自在に支持されたロアリンク(18)と、
ロアリンク(18)をピストン(21)に連結するアッパーリンク(22)と、
ロアリンク(18)またはアッパーリンク(22)をコントロールシャフト(25)のピンジャーナル(25b)に連結するコントロールリンク(28)と、
コントロールシャフト(25)の軸線上に配置されて該コントロールシャフト(25)を回転駆動する駆動装置(31)と、
を備えたストローク特性可変エンジンにおいて、
少なくとも駆動装置(31)に隣接するコントロールリンク(28)は、ロアリンク(18)またはアッパーリンク(22)に対する連結部に対して、コントロールシャフト(25)に対する連結部が、コントロールシャフト(25)の軸線方向で駆動装置(31)から離反する方向に変位していることを特徴とするストローク特性可変エンジン。 A crankshaft (17) having a main journal (17a) rotatably supported by an engine block (14);
A control shaft (25) in which the main journal (25a) is rotatably supported by the engine block (14);
A lower link (18) swingably supported by a pin journal (17b) of the crankshaft (17);
An upper link (22) connecting the lower link (18) to the piston (21);
A control link (28) connecting the lower link (18) or the upper link (22) to the pin journal (25b) of the control shaft (25);
A drive device (31) disposed on the axis of the control shaft (25) to rotationally drive the control shaft (25);
In the variable stroke characteristic engine with
At least the control link (28) adjacent to the drive unit (31) is connected to the lower link (18) or the upper link (22), whereas the connection to the control shaft (25) is connected to the control shaft (25). A variable stroke characteristic engine characterized by being displaced in a direction away from the drive device (31) in the axial direction.
A drive unit (31) is arranged between adjacent cylinders, and a pair of control links (28) adjacent to both sides in the axial direction of the drive unit (31) are connected to the lower link (18) or the upper link (22). On the other hand, the connecting portion for the control shaft (25) is displaced in a direction away from the drive device (31) in the axial direction of the control shaft (25). Variable characteristics engine.
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Legal Events
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061128 |
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A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090304 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090701 |