JP2006348827A - 可変圧縮比機構を備えた内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比の変更時に可動部と共に移動する吸・排気系の部材を非可動部にて支持することができる技術を提供する。
【解決手段】上死点におけるシリンダブロック４とクランクケース５との相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構１００を備えた内燃機関１において、シリンダブロック４側に取り付けられる部材８と、シリンダブロック４側に取り付けられる部材８とクランクケース５側とを接続する支持部材１０と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。

上死点におけるシリンダブロックとピストンとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更し、内燃機関の熱効率等を向上させることができる。

ところで、シリンダブロックとピストンとの相対距離を変化させるためにシリンダブロックをピストン運動方向に移動させる場合には、該シリンダブロックに接続されているインテークマニホルド、サージタンク、およびエキゾーストマニホルド等のシリンダブロックに取り付けられている部材も共に移動することになる。

ここで、可変圧縮比機構を備えていない内燃機関では、シリンダブロックが移動しないために、インテークマニホルドをシリンダブロックに固定した支持用ステーにより支持することができる（例えば、特許文献１を参照）。
実用新案登録第２５１８９６４号公報 実公平７−３６１２５号公報 特開２００３−２０６７７１号公報

しかし、可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、シリンダヘッド、およびインテークマニホルド等もシリンダブロックと共に移動しインテークマニホルドとクランクケースとの距離が変化するため、該インテークマニホルド等をクランクケース側へ固定することには困難が伴う。

そのため、シリンダブロック側からインテークマニホルドを支持すると、支持用ステーの固定方法が限られたり、支持用ステーの取り付け部に大きなモーメントがかかったりするおそれもある。そのために支持用ステーを大型化すると、圧縮比変更時に移動する部材の質量がその分大きくなり、圧縮比の変更に時間がかかったり、シリンダブロックを移動させるために大きな力が必要になったりする。また、支持用ステーが固定される箇所のシリンダブロックの強度を大きくする必要もあり、内燃機関が大型化するおそれもある。

本発明は上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比の変更時に可動部と共に移動する吸・排気系の部材を非可動部にて支持することができる技術を提供する点にある。

上記課題を達成するために本発明による可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、以下のことを特徴とする。すなわち、
上死点におけるシリンダブロックとクランクケースとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
前記シリンダブロック側に取り付けられる部材と、
前記シリンダブロック側に取り付けられる部材と前記クランクケース側とを接続する支持部材と、
を備えたことを特徴とする。

シリンダブロック側とは、圧縮比の変更時にシリンダブロックと共に移動する範囲を示しており、可動部としてもよい。また、クランクケース側とは、圧縮比の変更時であっても移動しない範囲を示しており、非可動部としてもよい。

支持部材をクランクケース側へ取り付けることにより、前記シリンダブロック側に取り付けられる部材を適切な位置で支持することが可能となり、該支持部材またはその接続部にかかるモーメントを低減することができる。

なお、シリンダブロック側に取り付けられる部材は、例えばインテークマニホルド、スロットルボディー、サージタンク、若しくはエキゾーストマニホルドとしてもよい。

本発明においては、前記支持部材は、前記シリンダブロック側に取り付けられる部材の移動方向を、前記内燃機関の圧縮比を変更するときに前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対移動する方向と同じ方向に制限することができる。

ここで、圧縮比の変更に伴いシリンダブロックとクランクケースとの相対距離が変化するので、シリンダブロック側に取り付けられる部材と、クランクケースとの相対距離も変化する。このときに、前記シリンダブロック側に取り付けられる部材の移動方向を、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対移動する方向に制限することにより、この方向への前記シリンダブロック側に取り付けられる部材の移動が可能となる。また、その他の方向への前記シリンダブロック側に取り付けられる部材の移動を抑制することができるので、該部材を支持しつつ、該部材の振動を抑制することができる。

本発明においては、前記支持部材は、圧縮比の変更時に前記シリンダブロックが移動する方向と同じ方向の振動を抑制する振動減衰装置を備えることができる。

この振動減衰装置により、前記シリンダブロック側に取り付けられた部材の振動を抑制すると共に、シリンダヘッド、シリンダブロック、およびクランクケースの振動をも抑制することができる。

本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関によれば、圧縮比の変更時に可動部と共に移動する吸・排気系の部材を非可動部にて支持することができる。

本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。

図１は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を 簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。

内燃機関１は、４つのシリンダ２を有するガソリンエンジンである。内燃機関１は、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、およびクランクケース５を備えて構成されている。そして、各シリンダ２には、夫々ピストン６が備えられている。

そして、本実施例による内燃機関１は、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報に記載されているような、クランクケース５に対してシリンダブロック４をシリンダ軸方向（以下、上下方向ともいう。）へ進退自在に取り付けるとともに両者の連結部に二重偏心軸を設け、該二重偏心軸を揺動回転させることによりシリンダブロック４を進退駆動させ
る可変圧縮比機構１００を備えている。

この可変圧縮比機構１００によれば、シリンダブロック４と共にシリンダヘッド３を、シリンダ２の軸線方向にクランクケース５に対して相対移動させる。これによって、シリンダブロック４、シリンダヘッド３およびピストン６によって構成される燃焼室の容積が変更される。その結果、内燃機関１の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック４がクランクケース５から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。

内燃機関１には、吸気枝管７が接続されており、吸気枝管７の各枝管の一端は、シリンダヘッド３に形成された吸気ポート３０を介して各シリンダ２の燃焼室へと通じている。また、吸気枝管７の各枝管の他端はサージタンク８に接続されている。

サージタンク８よりも上流側には、スロットルボディー９が設けられている。このスロットルボディー９には、サージタンク８内へ流入する吸気の流量を調節するスロットルバルブ９０が備えられている。

そして、本実施例では、サージタンク８とクランクケース５とを接続する支持ステー１０を備えている。この支持ステー１０を介してサージタンク８がクランクケース５に支持されている。

ここで、内燃機関１の中・低速トルクの増大を図る場合、サージタンク８へ接続される吸気枝管７には、ある程度の長さが必要となる。そのため、吸気枝管７のシリンダヘッド３への取り付け部において大きなモーメントが発生するおそれがある。また、サージタンク８は、図１に記載した矢印方向（以下、横方向ともいう。）に振動することがある。このモーメントや振動を抑制するために、本実施例においては、支持ステー１０を取り付ける。支持ステー１０には、サージタンク８に備わる支点Ａおよびクランクケース５に備わる支点Ｂへ該支持ステー１０を取り付けるための二つの穴が開けられている。この二つの穴に、ボルト等を通し、該ボルトが支点Ａおよび支点Ｂに取り付けられる。このときに、支点Ａおよび支点Ｂでは、支持ステー１０が回転自在に取り付けられる。

ところで、内燃機関１の圧縮比が変更されることにより、シリンダヘッド３およびシリンダブロック４が上下方向に移動すると、支点Ａと支点Ｂとの距離が変化する。したがって、支持ステー１０が全く動かないと圧縮比の変更が困難となる。

しかし、サージタンク８は上下方向に数ｍｍ程度しか移動しないため、支持ステー１０の長さにもよるが、支点Ａの中心と支点Ｂの中心との距離は数μｍ程度しか変わらない。そこで、支点Ａ若しくは支点Ｂを通るボルトと、支持ステー１０との間にゴム等の弾性部材を入れている。

そして、圧縮比の変更時の支点Ａと支点Ｂとの距離の変化分だけ弾性部材が変形することにより、圧縮比の変更が可能となる。また、弾性部材の変形が必要最小限となるように、支持ステー１０の穴の大きさや弾性部材の材質、量を予め設定しておくことにより、サージタンク８の振動を抑制することができる。

なお、支持ステー１０は、サージタンク８の移動方向に対して直角に取り付けると横方向の振動の抑制効果が高くなる。すなわち、支点Ａと支点Ｂとを結ぶ線と、シリンダヘッド３の移動方向と、の成す角がより直角に近くなるように支点Ａおよび支点Ｂを設定すれば、より振動を抑制することができる。

また、支持ステー１０やクランクケース５にかかる力やモーメントは、シリンダヘッド３やシリンダブロック４にステーを取り付ける場合よりも小さいので、支持ステー１０およびクランクケース５の強度や剛性をより小さくすることが可能となる。そのため、内燃機関１を小型軽量化することが可能となる。

以上説明したように、本実施例によれば、サージタンク８を非可動部であるクランクケース５にて支持することができる。これにより、サージタンク８の振動を抑制することができる。また、支持ステー１０および内燃機関１を小型軽量化することができる。

図２は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関（以下、単に「内燃機関」という）１の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関１を 簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。また、実施例１と同じ機能を有する部材については同じ符号を付けて説明を省略する。

サージタンク８には、円筒形状のパイプ１１が固定されている。パイプ１１の中心軸方向は、圧縮比変更時のシリンダヘッド３およびシリンダブロック４の移動方向と同じにする。このパイプ１１内には、ロッド１２の一端側が装入されている。パイプ１１の内径およびロッド１２の外径は、パイプ１１内をロッド１２が移動可能な範囲で、パイプ１１の内周面とロッド１２の外周面との隙間が可及的に小さくなるように設定する。ロッド１２の他端側は、クランクケース５に取り付けられた固定用ステー１３に固定されている。

このように構成された内燃機関１では、圧縮比の変更に伴い、サージタンク８が移動すると、ロッド１２に沿ってパイプ１１が移動する。このときに、サージタンク８は、パイプ１１およびロッド１２の中心軸方向には移動できるが、その他の方向にはパイプ１１およびロッド１２により移動が規制される。これにより、サージタンク８の振動を抑制することができる。

また、パイプおよびロッドに振動減衰装置１４を取り付けることにより、サージタンク８の移動方向、すなわち上下方向の振動をも抑制することが可能となる。また、振動減衰装置１４により、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、およびクランクケース５の振動を抑制することもできる。ここで、サージタンク８の上下方向の振動周波数は比較的高いため少ない減衰量であっても減衰効果が高い。一方、圧縮比変更に伴うサージタンク８の移動速度は比較的遅いため、振動減衰装置１４の影響を受け難い。

以上説明したように、本実施例によれば、サージタンク８の移動方向を制限しつつ該サージタンク８を非可動部であるクランクケース５で支持することができる。これにより、該サージタンク８の横方向の振動を抑制することができる。

また、振動減衰装置１４を備えることにより、上下方向の振動を抑制することができると共に、シリンダヘッド３、シリンダブロック４、およびクランクケース５の振動を抑制することもできる。

実施例１に係る圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関の概略構成を表す図である。 実施例２に係る圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関の概略構成を表す図である。

符号の説明

１ 内燃機関
２ シリンダ
３ シリンダヘッド
４ シリンダブロック
５ クランクケース
６ ピストン
７ 吸気枝管
８ サージタンク
９ スロットルボディー
１０ 支持ステー
１１ パイプ
１２ ロッド
１３ 固定用ステー
１４ 振動減衰装置
３０ 吸気ポート
９０ スロットルバルブ
１００ 可変圧縮比機構

Claims (3)

1. 上死点におけるシリンダブロックとクランクケースとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
   前記シリンダブロック側に取り付けられる部材と、
   前記シリンダブロック側に取り付けられる部材と前記クランクケース側とを接続する支持部材と、
   を備えたことを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
2. 前記支持部材は、前記シリンダブロック側に取り付けられる部材の移動方向を、前記内燃機関の圧縮比を変更するときに前記シリンダブロックと前記クランクケースとが相対移動する方向と同じ方向に制限することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
3. 前記支持部材は、圧縮比の変更時に前記シリンダブロックが移動する方向と同じ方向の振動を抑制する振動減衰装置を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。

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