JP2009024658A - Variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリンダブロックとクランクケースとがシリンダの中心軸に沿って相対移動することで、圧縮比を変更可能に構成された、可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a variable compression ratio internal combustion engine configured such that a compression ratio can be changed by a relative movement of a cylinder block and a crankcase along a central axis of a cylinder.
この種の内燃機関として、例えば、特開2003−206771号公報、特開2006−316770号公報、特開2007−56837号公報、特開2007−64153号公報、等に開示されたものが知られている。かかる内燃機関においては、前記クランクケース(ロアケースとも称される)と前記シリンダブロックとが相対移動可能に連結されている。この連結部分には、圧縮比を変更するための可変圧縮比機構が設けられている。 As this type of internal combustion engine, for example, those disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2003-206871, 2006-316770, 2007-56837, 2007-64153, and the like are known. ing. In such an internal combustion engine, the crankcase (also referred to as a lower case) and the cylinder block are coupled so as to be relatively movable. The connecting portion is provided with a variable compression ratio mechanism for changing the compression ratio.
この可変圧縮比機構は、前記クランクケースに対して前記シリンダブロックをスライドさせるためのスライド機構から構成されている。このスライド機構は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に設けられている。具体的には、このスライド機構は、カム軸と、カム収納孔と、軸受収納孔と、から構成されている。 The variable compression ratio mechanism includes a slide mechanism for sliding the cylinder block with respect to the crankcase. This slide mechanism is provided between the cylinder block and the crankcase. Specifically, this slide mechanism is composed of a cam shaft, a cam storage hole, and a bearing storage hole.
前記カム収納孔は、前記シリンダブロックの両側下部に形成された隆起部に設けられている。前記軸受収納孔は、前記クランクケースの上部から外側(上側)に突出するように設けられた立壁部に設けられている。 The cam housing hole is provided in a raised portion formed at the lower part on both sides of the cylinder block. The bearing housing hole is provided in a standing wall portion provided so as to protrude outward (upper side) from the upper part of the crankcase.
前記カム軸は、軸部と、この軸部に対して固定されているカム部と、前記軸部に対して回転可能に取り付けられた可動軸受部と、から構成されている。前記カム部は、前記シリンダブロック側に形成された前記カム収納孔に収納されている。また、前記可動軸受部は、前記クランクケース側に形成された前記軸受収納孔に収納されている。 The cam shaft includes a shaft portion, a cam portion that is fixed to the shaft portion, and a movable bearing portion that is rotatably attached to the shaft portion. The cam portion is housed in the cam housing hole formed on the cylinder block side. The movable bearing portion is housed in the bearing housing hole formed on the crankcase side.
かかる構成を有する内燃機関においては、運転状態に応じて前記カム軸が回転駆動されることで、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して、前記シリンダの中心軸に沿って相対的にスライドする。これにより、圧縮比が変更される。例えば、ノッキングの抑制等のために圧縮比が低く設定されたり、燃費向上のために圧縮比が高く設定されたりする。
この種の内燃機関を、市場に提供され得るように、より安価に実現し、あるいは、より安定的に動作させるようにするためには、前記可変圧縮比機構の周辺の機械的構成(例えば、前記可変圧縮比機構の組み立てを含む前記シリンダブロックと前記クランクケースとの組み付け作業のしやすさを考慮した機械的構成、前記可変圧縮比機構の周辺の剛性、前記可変圧縮比機構の作動の円滑性、等)について、より改善の余地がある。本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。 In order to realize this type of internal combustion engine at a lower cost so that it can be provided to the market or to operate more stably, a mechanical configuration around the variable compression ratio mechanism (for example, Mechanical structure considering ease of assembling work of the cylinder block and the crankcase including assembly of the variable compression ratio mechanism, rigidity around the variable compression ratio mechanism, smooth operation of the variable compression ratio mechanism There is room for further improvement. The present invention has been made to address such problems.
本発明の可変圧縮比内燃機関は、シリンダブロックと、クランクケースと、可変圧縮比機構と、を備えている。 The variable compression ratio internal combustion engine of the present invention includes a cylinder block, a crankcase, and a variable compression ratio mechanism.
前記シリンダブロックには、シリンダが形成されている。このシリンダには、ピストンが往復移動可能に収容されている。前記クランクケースは、クランクシャフトを回転可能に支持する部材である。このクランクシャフトは、前記ピストンの往復移動に基づいて回転駆動されるようになっている。 A cylinder is formed in the cylinder block. A piston is accommodated in this cylinder so as to be able to reciprocate. The crankcase is a member that rotatably supports the crankshaft. The crankshaft is rotationally driven based on the reciprocating movement of the piston.
前記可変圧縮比機構は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対的に移動(スライド)させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。この可変圧縮比機構は、カムシャフトと、ブロック側支持部と、クランクケース側支持部と、を備えている。 The variable compression ratio mechanism is configured such that the compression ratio can be changed by relatively moving (sliding) the cylinder block and the crankcase. This variable compression ratio mechanism includes a camshaft, a block-side support portion, and a crankcase-side support portion.
前記カムシャフトは、円柱状のジャーナル部と、前記ジャーナル部から突出するように設けられたカム部と、を備えている。 The camshaft includes a columnar journal portion and a cam portion provided so as to protrude from the journal portion.
前記ブロック側支持部は、前記シリンダブロックとは別体に形成された部材である。このブロック側支持部は、前記シリンダブロックに装着され得るように構成されている。また、このブロック側支持部は、前記カム部及び前記ジャーナル部のうちの一方を収容し得るように構成されている。 The block-side support part is a member formed separately from the cylinder block. The block-side support portion is configured to be attached to the cylinder block. Further, the block side support portion is configured to accommodate one of the cam portion and the journal portion.
前記クランクケース側支持部は、前記クランクケース側に設けられている。このクランクケース側支持部は、他方(前記カム部及び前記ジャーナル部のうちの前記一方とは異なる方)を収容し得るように構成されている。 The crankcase side support portion is provided on the crankcase side. The crankcase-side support portion is configured to accommodate the other (one different from the one of the cam portion and the journal portion).
この可変圧縮比機構は、前記カムシャフトの回転駆動に応じて、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが前記シリンダの中心軸(以下、「シリンダ中心軸」と称する。)に沿って相対移動することで、圧縮比を変更可能に構成されている。 In this variable compression ratio mechanism, the cylinder block and the crankcase move relative to each other along the central axis of the cylinder (hereinafter referred to as “cylinder central axis”) in accordance with the rotational drive of the camshaft. Thus, the compression ratio can be changed.
かかる構成による圧縮比変更動作は以下の通りである。前記ジャーナル部は前記ブロック側支持部及び前記クランクケース側支持部のうちの前記一方に支持されていて、前記カム部は前記他方に支持されている。よって、運転状態に応じて前記カムシャフトが回転駆動されると、前記ジャーナル部と前記カム部との相対的な位置関係が変化する。すなわち、前記カム部の前記ジャーナル部からの突出状態が変化する。すると、前記ブロック側支持部と前記クランクケース側支持部との相対的な位置関係が変化する。これに伴い、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが、前記シリンダ中心軸に沿って相対移動する。これにより、圧縮比が変更される。 The compression ratio changing operation with such a configuration is as follows. The journal portion is supported by the one of the block side support portion and the crankcase side support portion, and the cam portion is supported by the other. Therefore, when the camshaft is rotationally driven according to the operating state, the relative positional relationship between the journal portion and the cam portion changes. That is, the protruding state of the cam portion from the journal portion changes. Then, the relative positional relationship between the block side support portion and the crankcase side support portion changes. Accordingly, the cylinder block and the crankcase relatively move along the cylinder center axis. Thereby, the compression ratio is changed.
ここで、かかる構成を備えた本発明の可変圧縮比内燃機関においては、上述のように、前記シリンダブロック側にて前記カムシャフトを支持する前記ブロック側支持部が、前記シリンダブロックとは別体に形成されている。 Here, in the variable compression ratio internal combustion engine of the present invention having such a configuration, as described above, the block side support portion that supports the camshaft on the cylinder block side is separate from the cylinder block. Is formed.
よって、例えば、前記シリンダブロックと前記ブロック側支持部とを異なる材料で形成することが、極めて容易となる。これにより、前記シリンダブロックに要求される特性(剛性や重量等)と、前記ブロック側支持部に要求される特性(摩擦特性や摩耗特性等)とが、良好に両立され得る。 Therefore, for example, it becomes extremely easy to form the cylinder block and the block side support portion with different materials. Thereby, the characteristics (rigidity, weight, etc.) required for the cylinder block and the characteristics (friction characteristics, wear characteristics, etc.) required for the block-side support part can be well balanced.
あるいは、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの組み付けの際に前記ブロック側支持部が邪魔にならない等、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの組み付け作業のしやすさが向上し得る。 Alternatively, the ease of assembling work between the cylinder block and the crankcase can be improved, for example, the block side support portion does not get in the way when the cylinder block and the crankcase are assembled.
・前記可変圧縮比内燃機関は、前記シリンダブロックよりも前記ブロック側支持部の方が、熱膨張係数が前記カムシャフトに近くなるように構成されていてもよい。 The variable compression ratio internal combustion engine may be configured such that the block side support portion has a thermal expansion coefficient closer to the camshaft than the cylinder block.
かかる構成によれば、前記カムシャフトと前記ブロック側支持部との熱膨張(あるいは収縮)量の差による両者のクリアランスの変動が、可及的に抑制され得る。これにより、高温時の振動発生が可及的に抑制され得る。 According to this configuration, fluctuations in the clearance between the camshaft and the block-side support portion due to the difference in thermal expansion (or contraction) can be suppressed as much as possible. Thereby, generation | occurrence | production of the vibration at the time of high temperature can be suppressed as much as possible.
・前記可変圧縮比内燃機関は、以下のように構成されていてもよい:前記シリンダブロックが、軽金属を主成分とする材料から構成されている。また、前記カムシャフト、及び前記ブロック側支持部の少なくとも前記カムシャフトと対向する部分が、鉄を主成分とする材料から構成されている。 The variable compression ratio internal combustion engine may be configured as follows: the cylinder block is made of a material mainly composed of light metal. Further, at least a portion of the camshaft and the block side support portion facing the camshaft is made of a material mainly composed of iron.
具体的には、前記シリンダブロックは、例えば、アルミニウム合金やマグネシウム合金等によって形成され得る。また、前記カムシャフトは、例えば、機械構造用炭素鋼や鋳鉄等によって形成され得る。前記ブロック側支持部の、少なくとも前記カムシャフトと対向する部分は、例えば、軸受鋼等によって形成され得る。 Specifically, the cylinder block can be formed of, for example, an aluminum alloy or a magnesium alloy. The camshaft can be formed of, for example, carbon steel for machine structure or cast iron. For example, at least a portion of the block side support portion facing the camshaft may be formed of bearing steel or the like.
かかる構成によれば、前記シリンダブロックの軽量化が図られるとともに、前記ブロック側支持部の耐摩耗性が良好となる。また、前記カムシャフトと前記ブロック側支持部(の少なくとも前記部分)とで熱膨張係数が近くなるので、温度変化に伴うクリアランスの変動が可及的に抑制され得る。 According to this configuration, the weight of the cylinder block is reduced, and the wear resistance of the block side support portion is improved. In addition, since the thermal expansion coefficient is close between the camshaft and the block side support portion (at least the portion thereof), the variation of the clearance due to the temperature change can be suppressed as much as possible.
・前記可変圧縮比内燃機関は、以下のように構成されていてもよい:前記クランクケースは、筒状のフレームを備えている。このフレームの内部には、シリンダブロック収容部が形成されている。前記シリンダブロック収容部は、前記シリンダブロックを収容し得るように前記シリンダ中心軸方向に沿って設けられた空間である。このシリンダブロック収容部は、前記シリンダブロックの下端部から上部までを覆うように設けられ得る。また、前記フレームには、開口部が設けられている。この開口部は、前記ブロック側支持部が貫通し得るように形成されている。また、この開口部は、その内部で前記ブロック側支持部が往復移動し得るように形成されている。 The variable compression ratio internal combustion engine may be configured as follows: The crankcase includes a cylindrical frame. A cylinder block housing portion is formed inside the frame. The cylinder block accommodating portion is a space provided along the cylinder central axis direction so as to accommodate the cylinder block. The cylinder block housing portion may be provided so as to cover from the lower end portion to the upper portion of the cylinder block. The frame is provided with an opening. The opening is formed so that the block-side support portion can pass therethrough. Moreover, this opening part is formed so that the said block side support part can reciprocate inside.
かかる構成を有する本発明の可変圧縮比内燃機関は、以下のように組み立てられ得る。まず、前記クランクケースの内部の前記シリンダブロック収容部に、前記シリンダブロックが収容される。このとき、前記シリンダブロック収容部の内壁面と、前記シリンダブロックの外壁面との間には、所定のクリアランスが設けられる。このクリアランスは、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対移動がスムーズに行われつつ、両者の間にガタつきが生じない程度(具体的には、触れるか触れないか程度)に設けられる。続いて、前記開口部を介して、前記ブロック側支持部が前記シリンダブロックに装着される。このとき、前記カムシャフトと前記ブロック側支持部とが予め組み付けられ得る。 The variable compression ratio internal combustion engine of the present invention having such a configuration can be assembled as follows. First, the cylinder block is housed in the cylinder block housing portion inside the crankcase. At this time, a predetermined clearance is provided between the inner wall surface of the cylinder block housing portion and the outer wall surface of the cylinder block. The clearance is provided to such an extent that the relative movement between the crankcase and the cylinder block is smoothly performed, and there is no backlash between the two (specifically, whether the crankcase and the cylinder block are touched or not touched). Subsequently, the block-side support portion is attached to the cylinder block through the opening. At this time, the camshaft and the block side support portion may be assembled in advance.
かかる構成によれば、「閉じた」筒状の前記フレームが前記クランクケースに設けられているので、当該クランクケースの良好な剛性が実現される。また、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの組み付け作業のしやすさが、より向上し得る。 According to this configuration, since the “closed” cylindrical frame is provided in the crankcase, good rigidity of the crankcase is realized. Further, the ease of assembling work between the cylinder block and the crankcase can be further improved.
・前記可変圧縮比内燃機関は、以下のように構成されていてもよい:前記クランクケース側支持部は、フレーム側支持部と、カバー部と、を備えている。前記フレーム側支持部は、前記開口部に隣接する位置にて、前記フレームに設けられている。前記カバー部は、前記カムシャフトを挟んで前記フレーム側支持部と対向するように設けられている。このカバー部は、前記フレーム側支持部に装着されることで、前記カムシャフトを支持し得るように構成されている。 The variable compression ratio internal combustion engine may be configured as follows: the crankcase-side support portion includes a frame-side support portion and a cover portion. The frame side support portion is provided on the frame at a position adjacent to the opening. The cover portion is provided so as to face the frame side support portion with the camshaft interposed therebetween. The cover portion is configured to be able to support the camshaft by being attached to the frame side support portion.
かかる構成を有する本発明の可変圧縮比内燃機関は、以下のように組み立てられ得る。まず、前記クランクケースの内部(前記シリンダブロック収容部)に、前記シリンダブロックが収容される。一方、前記カムシャフトと前記ブロック側支持部とが、予め組み付けられる。次に、前記カムシャフトのうちの前記ブロック側支持部に収容されていない部分が前記フレーム側支持部と対向する状態で、前記ブロック側支持部が前記開口部を介して前記シリンダブロックに装着される。これにより、前記カムシャフトと前記ブロック側支持部とのアッセンブリが、前記シリンダブロックに装着される。続いて、前記カバー部が前記フレーム側支持部に装着される。 The variable compression ratio internal combustion engine of the present invention having such a configuration can be assembled as follows. First, the cylinder block is housed in the crankcase (the cylinder block housing portion). On the other hand, the camshaft and the block side support portion are assembled in advance. Next, the block side support portion is attached to the cylinder block through the opening in a state where a portion of the cam shaft that is not accommodated in the block side support portion faces the frame side support portion. The Thereby, the assembly of the camshaft and the block-side support portion is mounted on the cylinder block. Subsequently, the cover part is attached to the frame side support part.
かかる構成によれば、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの組み付け作業のしやすさが、いっそう向上し得る。また、前記カバー部の装着により、前記クランクケースの剛性が、より向上し得る。 According to such a configuration, the ease of assembling the cylinder block and the crankcase can be further improved. Moreover, the rigidity of the crankcase can be further improved by mounting the cover portion.
・前記可変圧縮比内燃機関は、以下のように構成されていてもよい:複数の前記フレーム側支持部が、前記シリンダブロックの長手方向に沿って配列されている。この長手方向は、前記シリンダ中心軸と直交する方向である。また、複数の前記フレーム側支持部に対応する前記カバー部が、一体に形成されている。 The variable compression ratio internal combustion engine may be configured as follows: a plurality of the frame-side support portions are arranged along the longitudinal direction of the cylinder block. This longitudinal direction is a direction orthogonal to the cylinder central axis. Moreover, the said cover part corresponding to the said several frame side support part is integrally formed.
かかる構成によれば、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの組み付け作業のしやすさが、よりいっそう向上し得る。また、前記長手方向に沿った長手方向を有する一体の前記カバー部が前記クランクケースに装着されることで、前記クランクケースの剛性が、よりいっそう向上し得る。 According to such a configuration, the ease of assembling the cylinder block and the crankcase can be further improved. Moreover, the rigidity of the crankcase can be further improved by mounting the integral cover portion having a longitudinal direction along the longitudinal direction on the crankcase.
・前記可変圧縮比内燃機関は、以下のように構成されていてもよい:前記ジャーナル部は、前記カムシャフトの回転中心軸と同軸に設けられている。この回転中心軸は、前記シリンダ中心軸と直交する方向である。また、前記カム部は、略円筒形状の円形カムから構成されている。この円形カムは、前記回転中心軸から偏心して設けられていて、前記ジャーナル部に対して相対的に回転し得るようになっている。前記ブロック側支持部は、前記円形カムの周面と摺動しつつ、当該円形カムを回動可能に支持するように構成されている。 The variable compression ratio internal combustion engine may be configured as follows: the journal portion is provided coaxially with the rotation center axis of the camshaft. The rotation center axis is a direction orthogonal to the cylinder center axis. The cam portion is formed of a substantially cylindrical circular cam. The circular cam is provided eccentrically from the rotation center axis and can rotate relative to the journal portion. The said block side support part is comprised so that the said circular cam may be rotatably supported, sliding with the surrounding surface of the said circular cam.
かかる構成においては、前記カムシャフトの回転駆動の際に、前記ジャーナル部が、前記回転中心軸の回りを回転する。一方、前記カム部としての前記円形カムは、前記ブロック側支持部と摺動しつつ、前記回転中心軸とは異なる軸を中心として当該ブロック側支持部内にて回転する。そして、この円形カムは、前記ジャーナル部に対して相対的に回転する。これにより、前記ジャーナル部と前記円形カムとの相対的な位置関係が変化する。 In this configuration, the journal portion rotates around the rotation center axis when the camshaft is driven to rotate. On the other hand, the circular cam as the cam portion rotates in the block side support portion around an axis different from the rotation center axis while sliding with the block side support portion. And this circular cam rotates relatively with respect to the said journal part. As a result, the relative positional relationship between the journal portion and the circular cam changes.
かかる構成によれば、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対移動による圧縮比の変更が、スムーズに行われ得る。 According to such a configuration, the compression ratio can be changed smoothly by relative movement between the crankcase and the cylinder block.
・前記ブロック側支持部又は前記クランクケース側支持部(前記フレーム側支持部及び前記カバー部)における、前記カムシャフトと対向する部分には、摩耗又は摩擦低減のためのコーティングが施されていてもよい。 In the block side support portion or the crankcase side support portion (the frame side support portion and the cover portion), a portion facing the camshaft may be coated with a coating for reducing wear or friction. Good.
かかる構成によれば、前記カムシャフトの回転駆動が、円滑に行われ得る。また、前記カムシャフトの回転駆動に伴う前記ブロック側支持部あるいは前記クランクケース側支持部の摩耗が、効果的に抑制され得る。 According to this configuration, the camshaft can be driven smoothly. In addition, wear of the block side support portion or the crankcase side support portion accompanying the rotational drive of the camshaft can be effectively suppressed.
・前記ブロック側支持部又は前記クランクケース側支持部(前記フレーム側支持部及び前記カバー部)における、前記カムシャフトと対向する部分には、他の部分よりも耐摩耗性の高いライナーが装着されていてもよい。 In the block side support part or the crankcase side support part (the frame side support part and the cover part), a portion having a higher wear resistance than the other part is attached to the part facing the camshaft. It may be.
かかる構成によれば、前記カムシャフトの回転駆動に伴う前記ブロック側支持部あるいは前記クランクケース側支持部の摩耗が、効果的に抑制され得る。 According to such a configuration, wear of the block side support portion or the crankcase side support portion associated with the rotational drive of the camshaft can be effectively suppressed.
・前記カムシャフトの表面には、摩耗又は摩擦低減のためのコーティングが施されていてもよい。 -The surface of the camshaft may be coated with a coating for reducing wear or friction.
かかる構成によれば、前記カムシャフトの回転駆動が、円滑に行われ得る。また、前記カムシャフトの、回転駆動に伴う摩耗が、効果的に抑制され得る。 According to this configuration, the camshaft can be driven smoothly. Moreover, the wear accompanying the rotational drive of the camshaft can be effectively suppressed.
・前記シリンダブロック及び前記クランクケースのうちの少なくとも一方における、他方と対向する表面には、摩耗又は摩擦低減のためのコーティングが施されていてもよい。すなわち、前記コーティングは、前記シリンダブロックにおける前記クランクケースと対向する表面と、前記クランクケースにおける前記シリンダブロックと対向する表面と、のうちの、一方又は双方に施され得る。 -The surface which opposes the other in at least one of the said cylinder block and the said crankcase may be provided with the coating for wear or friction reduction. That is, the coating may be applied to one or both of a surface of the cylinder block that faces the crankcase and a surface of the crankcase that faces the cylinder block.
かかる構成によれば、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対移動による圧縮比の変更が、スムーズに行われ得る。 According to such a configuration, the compression ratio can be changed smoothly by relative movement between the crankcase and the cylinder block.
以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態)について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。 In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. The various modifications that can be made to this embodiment are described together at the end because they would interfere with the understanding of a consistent embodiment description if inserted during the description of the embodiment. Yes.
<実施形態の可変圧縮比内燃機関の概略構成>
図1及び図2は、本実施形態のエンジン1の概略構成を示す側断面図である。図3は、図1及び図2に示されているエンジン1の分解斜視図である。なお、図1は、図3におけるI−I断面図に相当する。また、図2は、図3におけるII−II断面図に相当する。以下、図1ないし図3を参照しつつ、エンジン1の概略構成について説明する。
<Schematic Configuration of Variable Compression Ratio Internal Combustion Engine of Embodiment>
FIG.1 and FIG.2 is a sectional side view which shows schematic structure of the
図1を参照すると、エンジン1は、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、クランクケース4と、可変圧縮比機構5と、を備えている。このエンジン1は、可変圧縮比機構5によってシリンダブロック2をクランクケース4に対して相対的にシリンダ中心軸CCAに沿って移動(スライド)させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。
Referring to FIG. 1, the
本実施形態においては、シリンダブロック2は、アルミニウム合金からなり、略直方体状に形成されている。シリンダブロック2の内部には、シリンダ21が形成されている。シリンダ21は、略円柱形状の貫通孔である。このシリンダ21の内部には、ピストン22が、シリンダ中心軸CCAに沿って往復移動可能に収容されている。
In the present embodiment, the
図3を参照すると、本実施形態においては、4つのシリンダ21が、気筒配列方向ADに沿って一列に設けられている。すなわち、シリンダブロック2は、気筒配列方向ADと平行な長手方向を有するように形成されている。
Referring to FIG. 3, in the present embodiment, four
図1を参照すると、シリンダブロック2の上端部(ピストン22の上死点側の端部)には、シリンダヘッド3が接合されている。シリンダヘッド3は、シリンダブロック2と相対移動しないように、シリンダブロック2の上端部にボルト等によって固定されている。
Referring to FIG. 1, the cylinder head 3 is joined to the upper end of the cylinder block 2 (the end on the top dead center side of the piston 22). The cylinder head 3 is fixed to the upper end portion of the
クランクケース4は、筒状のフレーム41を備えている。本実施形態においては、クランクケース4(フレーム41)は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。
The
フレーム41は、気筒配列方向ADと平行な長手方向を有するように形成されている。このフレーム41は、シリンダブロック2の外表面を所定のクリアランスを隔てて囲むような形状に形成されている。このクリアランスは、シリンダブロック2とクランクケース4との相対移動がスムーズに行われつつ、両者の間にガタつきが生じない程度(触れるか触れないか程度:例えば0.数ミリ程度)に設定されている。
The
具体的には、フレーム41の内部には、シリンダブロック2を収容し得る空間であるシリンダブロック収容部41aが形成されている。シリンダブロック収容部41aは、シリンダ中心軸CCAに沿って設けられている。また、シリンダブロック収容部41aは、シリンダブロック2を図中上方から挿入し得るように、図中上方に向けて開口するように設けられている。シリンダブロック収容部41aの内壁面は、シリンダブロック2を収容した状態で、当該シリンダブロック2の外壁面と上述の所定のクリアランスが設けられるように形成されている。
Specifically, a cylinder
本実施形態においては、フレーム41(シリンダブロック収容部41a)は、シリンダブロック2の下端部から上部までを覆うように形成されている。なお、シリンダブロック2の上端部は、シリンダヘッド3との接合のため、フレーム41よりも上方に突出するように設けられている。
In the present embodiment, the frame 41 (cylinder
クランクケース4の下端部には、クランクシャフト42が、軸受を介して、回転可能に支持されている。クランクシャフト42は、気筒配列方向ADと平行に配置されている。このクランクシャフト42は、ピストン(図1参照)のシリンダ中心軸CCAに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるようになっている。
A
<実施形態の可変圧縮比機構の詳細な構成>
以下、図1ないし図3、及び必要に応じて他の図面をも参照しつつ、本実施形態の可変圧縮比機構5の詳細な構成について説明する。
<Detailed Configuration of Variable Compression Ratio Mechanism of Embodiment>
Hereinafter, a detailed configuration of the variable
図1ないし図3を参照すると、本実施形態においては、一対の可変圧縮比機構5が、フレーム41の気筒配列方向ADに沿った両側壁及びその近傍に設けられている。また、一方の可変圧縮比機構5と、他方の可変圧縮比機構5とは、すべてのシリンダ21におけるシリンダ中心軸CCAが通る平面に関してほぼ対称に配置及び構成されている。
With reference to FIGS. 1 to 3, in the present embodiment, a pair of variable
<<カムシャフト>>
可変圧縮比機構5は、カムシャフト51の回転駆動によって、シリンダブロック2とクランクケース4とをシリンダ中心軸CCAに沿って相対的に移動(スライド)させ得るように構成されている。カムシャフト51は、機械構造用炭素鋼(S45C等)からなり、ジャーナル部51aと、円形カム部51bと、偏心軸部51cと、ウォームホイール51dと、から構成されている。
<< Camshaft >>
The variable
図4は、図1ないし図3に示されているカムシャフト51を、その一部を分解して示す斜視図である。以下、図1ないし図4を参照すると、ジャーナル部51aは、円柱状の部材であって、カムシャフト51の回転中心軸(これは気筒配列方向ADと平行、すなわちシリンダ中心軸CCAと直交し、図4にて一点鎖線で示されている。)と同軸に設けられている。
FIG. 4 is a perspective view showing a part of the
ジャーナル部51aの表面51a1は、円柱面状に形成されている。本実施形態においては、この表面51a1には、摩擦及び摩耗を低減するためのコーティングが施されている。具体的には、本実施形態においては、表面51a1には、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)のコーティングが施されている。
The surface 51a1 of the
円形カム部51bは、前記回転中心軸から偏心して設けられている。この円形カム部51bは、ジャーナル部51aよりも径が太い円柱状の部材であって、気筒数に応じて設けられている。すなわち、1つのカムシャフト51に対して、気筒数と同数(本実施形態では4つ)の円形カム部51bが設けられている。各円形カム部51bは、シリンダ中心軸CCAに対応する位置に配置されている。そして、隣り合う円形カム部51bの間、及びカムシャフト51の両端部に、ジャーナル部51aが設けられている。
The
円形カム部51bの表面51b1は、円柱面状に形成されている。本実施形態においては、この表面51b1にも、ジャーナル部51aの表面51a1と同様に、摩擦及び摩耗を低減するためのコーティングが施されている。
A surface 51b1 of the
偏心軸部51cは、気筒配列方向ADに沿った長手方向を有する丸棒状の部材であって、その略中央にはウォームホイール51dが設けられている。ウォームホイール51dは、偏心軸部51cと一体に形成されている。このウォームホイール51dは、その中心軸が前記回転中心軸と同軸となるように設けられている。このウォームホイール51dは、モータMの回転駆動軸(これは前記回転中心軸及びシリンダ中心軸CCAと直交する)に装着された円柱形状のギヤであるウォームWと噛み合うことにより、回転駆動されるようになっている。
The
偏心軸部51cは、ジャーナル部51aの中心軸及び円形カム部51bの中心軸から偏心した位置にて、これらを挿通するように設けられている。すなわち、偏心軸部51cは、図1及び図4に示されているように、ジャーナル部51aの一端(図中下端)と円形カム部51bの一端(図中下端)とが一致した状態で、当該一端寄りの位置(下部)にてジャーナル部51a及び円形カム部51bを挿通するように設けられている。
The
本実施形態においては、ジャーナル部51aは、偏心軸部51cの回りを回転しないように、偏心軸部51cに固定されている。すなわち、ジャーナル部51aは、ウォームホイール51dの回転に伴って、前記回転中心軸を中心として、ウォームホイール51dと一体的に回転駆動され得るようになっている。
In the present embodiment, the
一方、円形カム部51bは、偏心軸部51cの回りを自由に回転し得るようになっている。すなわち、円形カム部51bは、ジャーナル部51aに対して相対的に回転し得るようになっている。
On the other hand, the
<<ブロック側支持部>>
再び図1ないし図3を参照すると、円形カム部51bは、ブロック側支持部52によって回転可能に支持されている。すなわち、ブロック側支持部52は、円形カム部51bの周面と摺動しつつ、当該円形カム部51bを回動可能に支持するように構成されている。
<< Block side support part >>
1 to 3 again, the
本実施形態においては、ブロック側支持部52は、ブロック状の部材であって、軸受鋼によって一体(シームレス)に形成されている。すなわち、本実施形態においては、シリンダブロック2を構成するアルミニウム合金よりも、カムシャフトを構成する炭素鋼に熱膨張係数が近くなるように、ブロック側支持部52が構成されている。
In the present embodiment, the block-
ブロック側支持部52には、軸受孔52aが形成されている。この軸受孔52aは、円形カム部51bの外径に対応する(円形カム部51bの周面と摺動し得るような)内径を有する貫通孔である。
A bearing
図5は、図3に示されているシリンダブロック2及びブロック側支持部52を取り出して示す斜視図である。図6は、図5に示されているシリンダブロック2とブロック側支持部52との分解斜視図である。図3ないし図6を参照すると、ブロック側支持部52は、シリンダブロック2とは別体に形成されていて、ボルトを用いてシリンダブロック2に装着され得るように構成されている。また、ブロック側支持部52は、シリンダ中心軸CCAに対応する位置に設けられている。
FIG. 5 is a perspective view showing the
再び図1ないし図3を参照すると、フレーム41には、ブロック側支持部52と同数の複数の開口部53が設けられている。開口部53は、貫通孔であって、ブロック側支持部52が貫通し得るように設けられている。この開口部53は、ブロック側支持部52がシリンダ中心軸CCAに沿って往復移動し得るように、ブロック側支持部52の高さ寸法(シリンダ中心軸CCAに沿った方向の寸法)よりも大きい高さ寸法に形成されている。
Referring to FIGS. 1 to 3 again, the
<<クランクケース側支持部>>
フレーム41には、複数のフレーム側支持部54が形成されている。各フレーム側支持部54は、開口部53に隣接するように設けられている。すなわち、複数のフレーム側支持部54が、各開口部53の両側に設けられ、且つ気筒配列方向ADに沿って配列されている。
<< Crankcase side support part >>
A plurality of frame
フレーム側支持部54には、ジャーナル支持凹部54aが設けられている。このジャーナル支持凹部54aは、半円柱形状の凹部であって、ジャーナル部51aの外径に対応する内径を有するように形成されている。
The frame
図7A及び図7Bは、図2に示されているフレーム側支持部54の周辺を拡大した側断面図である。図7A及び図7Bを参照すると、ジャーナル支持凹部54aの、ジャーナル部51aと対向する部分には、ライナー54bが設けられている。このライナー54bは、フレーム側支持部54における他の部分(アルミニウム合金)よりも耐摩耗性に優れた軸受鋼からなり、半円筒形状に形成されている。
7A and 7B are enlarged side sectional views of the periphery of the frame
図2を参照すると、フレーム41には、カバー部55が装着されている。カバー部55は、アルミニウム合金からなり、カムシャフト51(ジャーナル部51a)を挟んでフレーム側支持部54と対向するように設けられている。このカバー部55は、フレーム側支持部54に装着されることで、フレーム側支持部54とともにカムシャフト51(ジャーナル部51a)を回転可能に支持するように構成されている。
Referring to FIG. 2, a
図3を参照すると、複数のフレーム側支持部54(1つの可変圧縮比機構5におけるすべてのフレーム側支持部54)に対応するカバー部55が、気筒配列方向ADに沿った長手方向を有するように、一体(シームレス)に形成されている。このカバー部55には、ジャーナル支持凹部55aと、軸受収容部55bと、ギヤ収容部55cと、が形成されている。
Referring to FIG. 3, the
ジャーナル支持凹部55aは、フレーム側支持部54のジャーナル支持凹部54aと対向する位置に設けられている。このジャーナル支持凹部55aは、ジャーナル支持凹部54aと対称な形状の、半円柱形状の凹部であって、ジャーナル部51aの外径に対応する内径を有するように形成されている。すなわち、カバー部55は、側断面視にて、シリンダ中心軸CCAに沿った略アーチ状に構成されている。
The
軸受収容部55bは、ブロック側支持部52と対向する位置に設けられた凹部である。この軸受収容部55bは、開口部53からフレーム41の外側に突出したブロック側支持部52を、シリンダ中心軸CCAに沿って往復移動可能に収容し得るように形成されている。
The bearing
ギヤ収容部55cは、ウォームホイール51dと対向する位置に設けられた凹部である。このギヤ収容部55cは、フレーム41の外側に突出したウォームホイール51dを収容し得るように形成されている。
The gear
図7A及び図7Bを参照すると、ジャーナル支持凹部55aの、ジャーナル部51aと対向する部分には、ライナー55dが設けられている。このライナー55dは、カバー部55における他の部分(アルミニウム合金)よりも耐摩耗性に優れた軸受鋼からなり、半円筒形状に形成されている。
Referring to FIGS. 7A and 7B, a
図7Bに示されているように、カバー部55がボルト56によってフレーム側支持部54に固定されて、ライナー55dがライナー54bと接合されることで、これらの接合体の内側に、ジャーナル部51aを回転可能に支持する軸受孔が形成されるようになっている。すなわち、フレーム側支持部54とカバー部55とによって、ジャーナル部51aを収容する本発明のクランクケース側支持部が構成されている。
As shown in FIG. 7B, the
<実施形態の可変圧縮比機構の動作説明>
図8ないし図10は、図1に示されているエンジン1における圧縮比変化の様子を示す図である。以下、これらの図を参照しつつ、可変圧縮比機構5による圧縮比変更動作について、簡単に説明する。
<Description of Operation of Variable Compression Ratio Mechanism of Embodiment>
8 to 10 are diagrams showing how the compression ratio changes in the
カムシャフト51の回転駆動の際に、ジャーナル部51aは、ライナー54b及び55dの内面と摺動しながら、カムシャフト51の前記回転中心軸を中心として、フレーム側支持部54とカバー部55との間に形成された前記軸受孔の内側で回転する。このとき、偏心軸部51cが、カムシャフト51の前記回転中心軸の周りを回転する。すなわち、偏心軸部51cは、ジャーナル部51aと一体的に回転する。
When the
一方、円形カム部51bは、軸受孔52aの内面と摺動しながら、前記回転中心軸とは異なる軸を中心として、ブロック側支持部52の内側で回転する。また、円形カム部51bは、偏心軸部51cに対して相対的に回転する。すなわち、円形カム部51bは、偏心軸部51cの中心軸を中心として、ジャーナル部51aに対して相対的に回転する。これにより、円形カム部51bのジャーナル部51aに対する相対的な位置が変化する。
On the other hand, the
このとき、円形カム部51bは、ブロック側支持部52によって、エンジン幅方向(前記長手方向及びシリンダ中心軸CCAと直交する方向:図8ないし図10における左右方向)についての移動が拘束されている。また、ジャーナル部51aの位置は不変である。よって、カムシャフト51が回転駆動されると、図8ないし図10に示されているように、偏心軸部51cの前記回転中心軸周りの回転による上下動に伴って、円形カム部51bが上下動する。
At this time, the movement of the
エンジン1の圧縮比が最高である状態においては、図8に示されているように、偏心軸部51cが最も下方に位置している。この場合、円形カム部51bも、最も下方に位置することとなる。
In the state where the compression ratio of the
図8に示されている状態から、図中矢印で示されているようにカムシャフト51が回転駆動される(図中右側のカムシャフト51が時計回りに回転駆動され且つ図中左側のカムシャフト51が反時計回りに回転駆動される)。これにより、偏心軸部51cが、図8に示されている位置から上昇するとともに、円形カム部51bが上昇する。
From the state shown in FIG. 8, the
よって、図9に示されているように、カムシャフト51の回転による円形カム部51bの上昇に伴って、ブロック側支持部52が上昇する。これにより、シリンダブロック2がクランクケース4に対して相対的に上昇する。このシリンダブロック2の上昇によってシリンダヘッド3がクランクケース4から離隔すると、ピストン22の上死点位置とシリンダヘッド3の下端面との距離が伸びる。すなわち、エンジン1の圧縮比が低下する。
Therefore, as shown in FIG. 9, the block-
図9に示されているように、偏心軸部51cの位置が最上方と最下方との中間であると、圧縮比も最高値と最低値との中間となる。図10に示されているように、偏心軸部51cの位置が最も上方に達すると、圧縮比が最低となる。
As shown in FIG. 9, when the position of the
エンジン1の圧縮比が最低である図10に示されている状態から、圧縮比が高くされる場合、カムシャフト51がさらに上述と同方向に回転駆動されるか、あるいはカムシャフト51が上述と逆方向に回転駆動される。
When the compression ratio is increased from the state shown in FIG. 10 where the compression ratio of the
<実施形態の構成による効果>
以下、本実施形態の構成による効果について、各図面を参照しつつ説明する。
<Effects of Configuration of Embodiment>
Hereinafter, effects of the configuration of the present embodiment will be described with reference to the drawings.
・本実施形態のエンジン1においては、シリンダブロック2側にてジャーナル部51aを収容することでカムシャフト51を支持するブロック側支持部52が、シリンダブロック2とは別体に形成されている。また、筒状のフレーム41には、ブロック側支持部52に対応するように、開口部53が設けられている。さらに、クランクケース4側にてカムシャフト51を支持するクランクケース側支持部が、フレーム側支持部54とカバー部55とから構成されている。そして、フレーム側支持部54にカバー部55が装着されることで、カムシャフト51がクランクケース4によって支持されるようになっている。
In the
かかる構成のエンジン1の組み立ては、以下のようにして行われ得る。
The assembly of the
最初に、シリンダブロック収容部41a内にシリンダブロック2が挿入されることで、シリンダブロック2がクランクケース4内に収容される。このとき、シリンダブロック2には未だブロック側支持部52が装着されていないので、シリンダブロック2のクランクケース4内への収容は、比較的スムーズに行われる。
First, the
一方、1本のカムシャフト51の円形カム部51bに対応する位置に、4つのブロック側支持部52が組み付けられる。すなわち、カムシャフト51とブロック側支持部52とのアッセンブリが形成される。このアッセンブリが2組用意される。
On the other hand, four block-
次に、各ブロック側支持部52が、各開口部53内に挿入され、シリンダブロック2に当接される。その後、各ブロック側支持部52が、シリンダブロック2に、ボルトによって固定される。このとき、ジャーナル部51aは、フレーム側支持部54におけるジャーナル支持凹部54aと対向する。
Next, each block-
続いて、カムシャフト51とブロック側支持部52とのアッセンブリを覆うように、カバー部55がフレーム側支持部54に装着される。これにより、ジャーナル部51aが、フレーム側支持部54とカバー部55とによって回転可能に支持される。
Subsequently, the
このようにして、カムシャフト51とブロック側支持部52とのアッセンブリが、シリンダブロック2及びクランクケース4に対して、極めて簡易な工程で装着される。したがって、本実施形態によれば、シリンダブロック2とクランクケース4との組み付け作業のしやすさが向上する。
In this manner, the assembly of the
・本実施形態においては、ブロック側支持部52が、軸受鋼によって一体(シームレス)に形成されている。したがって、円形カム部51bの回転及び移動、あるいは燃焼の際に、応力を受けても、円形カム部51bを安定的に保持することができる。すなわち、円形カム部51bの軸受部分の剛性が向上する。
-In this embodiment, the block
・本実施形態においては、シリンダブロック2が軽金属を主成分とする材料から構成され、カムシャフト51及びブロック側支持部52が鉄を主成分とする材料から構成されている。
-In this embodiment, the
かかる構成によれば、エンジン1が良好に軽量化されるとともに、カムシャフト51の回転駆動に伴うブロック側支持部52の摩耗が可及的に抑制され得る。
According to this configuration, the weight of the
また、かかる構成によれば、シリンダブロック2よりもブロック側支持部52の方が、熱膨張係数がカムシャフト51に近くなる。
Further, according to such a configuration, the thermal expansion coefficient of the block
よって、カムシャフト51とブロック側支持部52との熱膨張(あるいは収縮)量の差による、ジャーナル部51aと軸受孔52aとのクリアランスの変動が、可及的に抑制され得る。これにより、高温時の振動発生が、可及的に抑制され得る。また、温度変化に伴うジャーナル部51aと軸受孔52aとの摺動状態の変動が抑制される。これにより、圧縮比変更動作が、円滑かつ確実に行われ得る。
Therefore, the fluctuation | variation of the clearance of the
・本実施形態においては、クランクケース4が、平面視にて「閉じた」筒状のフレーム41を備えている。また、このフレーム41に対して、上下方向に沿ったアーチ状のカバー部55が装着される。これにより、クランクケース4の剛性が向上する。
In the present embodiment, the
・本実施形態においては、複数のフレーム側支持部54が、シリンダブロック2の長手方向に沿って配列されている。また、複数のフレーム側支持部54に対応するカバー部55が、一体(シームレス)に形成されている。
In the present embodiment, the plurality of frame
かかる構成によれば、シリンダブロック2とクランクケース4との組み付け作業のしやすさが、よりいっそう向上し得る。また、シリンダブロック2及びクランクケース4の長手方向に沿った長手方向を有する一体のカバー部55がクランクケース4に装着されることで、クランクケース4の剛性が、よりいっそう向上する。
According to such a configuration, the ease of assembling work between the
・本実施形態においては、ジャーナル部51aがカムシャフト51の前記回転中心軸と同軸に設けられている。また、円形カム部51bが、前記回転中心軸から偏心して設けられ、且つジャーナル部51aに対して相対的に回転し得るようになっている。さらに、ブロック側支持部52は、円形カム部51bの周面と摺動しつつ、当該円形カム部51bを回動可能に支持している。
In the present embodiment, the
かかる構成によれば、シリンダブロック2とクランクケース4との相対移動による圧縮比の変更が、スムーズに行われ得る。
According to such a configuration, the compression ratio can be changed smoothly by relative movement between the
・本実施形態においては、クランクケース4及びカバー部55の本体部分が軽金属を主成分とする材料から構成され、軸受部分に鉄系のライナー54b及び55dが設けられている。
In the present embodiment, the
かかる構成によれば、エンジン1が良好に軽量化されるとともに、カムシャフト51の回転駆動に伴うクランクケース4の摩耗が可及的に抑制され得る。
According to such a configuration, the
・本実施形態においては、カムシャフト51の表面(ジャーナル部51aの表面51a1及び円形カム部51bの表面51b1)には、摩耗及び摩擦低減のためのコーティングが施されている。
In the present embodiment, the surface of the camshaft 51 (the surface 51a1 of the
かかる構成によれば、カムシャフト51の回転駆動が、円滑に行われ得る。また、カムシャフト51の、回転駆動に伴う摩耗が、効果的に抑制され得る。これにより、(特に潤滑油量が不足しがちな始動時やエンジン停止時等における)圧縮比変更動作が、より円滑かつ確実に行われ得る。
According to such a configuration, the rotational drive of the
<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
Note that, as described above, the above-described embodiment is merely an example of a specific configuration of the present invention considered to be the best by the applicant at the time of filing of the present application. It should not be limited at all by the embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the specific configurations shown in the above-described embodiments within a range that does not change the essential part of the present invention.
以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。 Hereinafter, some modifications will be exemplified. Here, in the following description of the modified example, components having the same configurations and functions as the components in the above-described embodiment are given the same name and the same reference numerals in the modified example. And And about description of the said component, description in the above-mentioned embodiment shall be suitably used in the range which is not inconsistent.
もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、(特に先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。 However, it goes without saying that the modified examples are not limited to the following. The limited interpretation of the present invention based on the description of the above-described embodiment and the following modifications unfairly harms the interests of the applicant (especially rushing the application under the principle of prior application), but improperly imitates the imitator. It is good and not allowed.
また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。 Further, it goes without saying that the configuration of the above-described embodiment and the configuration described in each of the following modifications can be applied in an appropriate combination within a technically consistent range.
(1)本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数や気筒配列方式(直列、V型、水平対向)も、特に限定はない。 (1) The present invention is applicable to gasoline engines, diesel engines, methanol engines, bioethanol engines, and any other types of internal combustion engines. The number of cylinders and the cylinder arrangement method (in-line, V-type, horizontally opposed) are not particularly limited.
(2)ジャーナル部51a、円形カム部51b、ブロック側支持部52、及びフレーム側支持部54の構成や、それぞれの対応関係は、上述の実施形態の場合から変更され得る。
(2) The configuration of the
すなわち、例えば、上述の実施形態の場合とは逆に、ジャーナル部51aがブロック側支持部52に収容され、円形カム部51bがフレーム側支持部54に収容されるように、可変圧縮比機構5が構成され得る。あるいは、上述の実施形態の場合とは逆に、ジャーナル部51aが偏心軸部51cに対して相対的に回転可能である一方、円形カム部51bが偏心軸部51cに固定されていてもよい。
That is, for example, contrary to the above-described embodiment, the variable
(3)上述の実施形態のように、ブロック側支持部52の全体が同一の材料から構成されていることは、本発明の必須要件ではない。
(3) It is not an essential requirement of the present invention that the entire block
よって、例えば、ブロック側支持部52における、カムシャフト51と対向する部分が鉄系の材料から構成されていれば、他の部分の材料は特に限定されない。具体例としては、ブロック側支持部52における、カムシャフト51と対向する部分は、上述の実施形態におけるクランクケース側支持部と同様に、耐摩耗性を有する材料(例えば軸受鋼)からなるライナーが設けられていてもよい。この場合、ブロック側支持部52の、ライナー以外の部分は、クランクケース4あるいはシリンダブロック2と、同一あるいは同種の材料から構成され得る。
Therefore, for example, if the portion of the block-
(4)クランクケース側支持部(上述の実施形態においてはフレーム側支持部54及びカバー部55)におけるライナーの構成や材料は、上述の実施形態のものに限定されない。
(4) The configuration and material of the liner in the crankcase side support portion (the frame
また、フレーム側支持部54やカバー部55と同様に、ブロック側支持部52にも、ライナーが装着されていてもよい。
Further, like the frame
さらに、ライナーに代えて、鉄シリサイド(Fe−Si系材料:Fe3Si,FeSi,FeSi2,等)を主成分とするコーティング等の、鉄系のコーティングが用いられてもよい。この場合、コーティング層との親和性等を考慮して、クランクケース4やカバー部55は、鋳鉄から構成されていてもよい。
Furthermore, instead of the liner, an iron-based coating such as a coating containing iron silicide (Fe-Si based material: Fe 3 Si, FeSi, FeSi 2 , etc.) as a main component may be used. In this case, the
なお、ライナーが用いられる場合であっても、ライナーと熱膨張率を近づけるために、クランクケース4やカバー部55が鋳鉄等の鉄系の材料から構成され得る。
Even when a liner is used, the
(5)カバー部55は、複数のフレーム側支持部54に対応した数に分割されていてもよい。このとき、カバー部55に、軸受収容部55bやギヤ収容部55cが設けられないことがあり得る。
(5) The
(6)ジャーナル部51aの表面51a1におけるコーティングと、円形カム部51bの表面51b1におけるコーティングとの、少なくとも一方は、省略され得る。具体的には、例えば、より摺動条件の厳しい方(上述の実施形態においては、摺動のみならず上下左右方向に比較的大きな圧力がかかる、円形カム部51b)のみに、コーティングが施されていてもよい。
(6) At least one of the coating on the surface 51a1 of the
(7)カムシャフト51に施されているコーティングは、カムシャフト51とともに、又はカムシャフト51に代えて、当該カムシャフト51を回転可能に支持する部材(ブロック側支持部52、及び/又は、本発明のクランクケース側支持部を構成するフレーム側支持部54とカバー部55)に設けられていてもよい。すなわち、当該部材における、カムシャフト51と対向する部分に、上述のようなコーティングが施されていてもよい。
(7) The coating applied to the
(8)シリンダブロック2とクランクケース4(フレーム41)とが対向する部分における、シリンダブロック2及びクランクケース4のうちの少なくともいずれか一方の表面に、上述のようなコーティングが施されていてもよい。
(8) Even if the coating as described above is applied to the surface of at least one of the
例えば、図11に示されているように、シリンダブロック2におけるフレーム41(図3参照)に収容される外周面の全体にわたって、コーティング201が設けられていてもよい。
For example, as shown in FIG. 11, the
あるいは、図12に示されているように、前記外周面の上端部であって、フレーム41(図3参照)の内壁面と摺動し得る部分のみに、コーティング201が設けられていてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 12, the
あるいは、図13に示されているように、前記上端部であって、燃焼圧によって荷重を受け得る部分のみに、コーティング201が設けられていてもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 13, the
かかる構成によれば、シリンダブロック2とクランクケース4との相対移動による圧縮比の変更が、スムーズに行われ得る。
According to such a configuration, the compression ratio can be changed smoothly by relative movement between the
(9)カムシャフト51等に施されるコーティングは、摩擦又は摩耗のいずれかを低減する意図で設けられたものであれば、スムーズな作動あるいは摩耗低減という、所定の効果を奏し得る。
(9) If the coating applied to the
かかる観点からすれば、コーティングに用いられる材料は、DLCに限定されない。例えば、酸化クロムを主成分とするセラミック被膜、二硫化モリブデン、硬質炭化クロムめっき、等の固体潤滑膜が、良好に用いられ得る。 From this point of view, the material used for coating is not limited to DLC. For example, a solid lubricating film such as a ceramic coating mainly composed of chromium oxide, molybdenum disulfide, or hard chromium carbide plating can be used favorably.
(10)その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。例えば、材料の変更は、適宜行われ得る。また、一体(ワンピース)であったものは別体(ツーピース)にされ得るし、その逆もあり得る。 (10) Other modifications not specifically mentioned are naturally included in the technical scope of the present invention within the scope not changing the essential part of the present invention. For example, the material can be changed as appropriate. Moreover, what was one piece (one piece) can be made into another body (two piece), and vice versa.
また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。 In addition, in each element constituting the means for solving the problems of the present invention, elements expressed functionally and functionally include the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications, It includes any structure that can realize this action / function.
1…エンジン 2…シリンダブロック 21…シリンダ
22…ピストン 3…シリンダヘッド
4…クランクケース 41…フレーム 41a…シリンダブロック収容部
5…可変圧縮比機構 51…カムシャフト 51a…ジャーナル部
51a1…表面 51b…円形カム部 51b1…表面
51c…偏心軸部 51d…ウォームホイール 52…ブロック側支持部
52a…軸受孔 53…開口部 54…フレーム側支持部
54b…ライナー 55…カバー部 55b…軸受収容部
55c…ギヤ収容部 55d…ライナー 56…ボルト
201…コーティング AD…気筒配列方向 CCA…シリンダ中心軸
M…モータ W…ウォーム
DESCRIPTION OF
M ... Motor W ... Warm
Claims (11)
前記ピストンの往復移動に基づいて回転駆動されるクランクシャフトを回転可能に支持する、クランクケースと、
円柱状のジャーナル部と、前記ジャーナル部から突出するように設けられたカム部と、を備えたカムシャフトと、
前記カム部及び前記ジャーナル部のうちの一方を収容し得るように構成され、且つ前記シリンダブロックに装着され得るように構成された、前記シリンダブロックとは別体のブロック側支持部と、
他方を収容し得るように構成され、前記クランクケース側に設けられた、クランクケース側支持部と、
を備えていて、
前記カムシャフトの回転駆動に応じて、前記シリンダブロックと前記クランクケースとが前記シリンダの中心軸に沿って相対移動することで、圧縮比を変更可能に構成されたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A cylinder block formed with a cylinder for reciprocally moving the piston;
A crankcase that rotatably supports a crankshaft that is rotationally driven based on the reciprocating movement of the piston; and
A camshaft comprising a columnar journal portion and a cam portion provided so as to protrude from the journal portion;
A block-side support portion separate from the cylinder block, configured to accommodate one of the cam portion and the journal portion, and configured to be attached to the cylinder block;
A crankcase-side support portion configured to accommodate the other, provided on the crankcase side;
With
Variable compression characterized in that the compression ratio can be changed by the relative movement of the cylinder block and the crankcase along the central axis of the cylinder in accordance with the rotational drive of the camshaft. Specific internal combustion engine.
前記シリンダブロックよりも前記ブロック側支持部の方が、熱膨張係数が前記カムシャフトに近くなるように構成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 1,
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein the block side support portion is configured to have a thermal expansion coefficient closer to that of the camshaft than the cylinder block.
前記シリンダブロックが、軽金属を主成分とする材料から構成され、
前記カムシャフト、及び前記ブロック側支持部の少なくとも前記カムシャフトと対向する部分が、鉄を主成分とする材料から構成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to claim 2,
The cylinder block is made of a material whose main component is light metal,
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein at least a portion of the camshaft and the block side support portion facing the camshaft is made of a material mainly composed of iron.
前記クランクケースは、
前記シリンダブロックを収容し得るように前記中心軸方向に沿って設けられた空間であるシリンダブロック収容部が内部に形成された、筒状のフレームを備えていて、
前記フレームには、前記ブロック側支持部が内部で往復移動し得るように貫通する開口部が設けられていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
The crankcase is
A cylinder frame containing a cylinder block housing portion, which is a space provided along the central axis direction so as to accommodate the cylinder block;
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein the frame is provided with an opening through which the block-side support portion can reciprocate.
前記クランクケース側支持部は、
前記開口部に隣接する位置にて、前記フレームに設けられた、フレーム側支持部と、
前記カムシャフトを挟んで前記フレーム側支持部と対向するように設けられていて、当該フレーム側支持部に装着されることで前記カムシャフトを支持し得るように構成された、カバー部と、
を備えたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to claim 4,
The crankcase side support part is
A frame-side support provided on the frame at a position adjacent to the opening;
A cover portion provided so as to face the frame side support portion with the camshaft interposed therebetween, and configured to be able to support the camshaft by being attached to the frame side support portion;
A variable compression ratio internal combustion engine comprising:
複数の前記フレーム側支持部が、前記中心軸と直交する、前記シリンダブロックの長手方向に沿って配列され、
複数の前記フレーム側支持部に対応する前記カバー部が、一体に形成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 The variable compression ratio internal combustion engine according to claim 5,
A plurality of the frame side support portions are arranged along the longitudinal direction of the cylinder block perpendicular to the central axis,
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein the cover portions corresponding to the plurality of frame side support portions are integrally formed.
前記ジャーナル部は、前記中心軸と直交する前記カムシャフトの回転中心軸と同軸に設けられ、
前記カム部は、前記回転中心軸から偏心して設けられていて前記ジャーナル部に対して相対的に回転し得る、円形カムから構成され、
前記ブロック側支持部は、前記円形カムの周面と摺動しつつ当該円形カムを回動可能に支持するように構成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6,
The journal portion is provided coaxially with a rotation center axis of the camshaft orthogonal to the center axis,
The cam portion is formed of a circular cam that is provided eccentrically from the rotation center axis and can rotate relative to the journal portion;
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein the block side support portion is configured to rotatably support the circular cam while sliding on a peripheral surface of the circular cam.
前記クランクケース側支持部又は前記ブロック側支持部における、前記カムシャフトと対向する部分には、摩耗又は摩擦低減のためのコーティングが施されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 7,
The variable compression ratio internal combustion engine, wherein a coating for reducing wear or friction is applied to a portion of the crankcase side support portion or the block side support portion that faces the camshaft.
前記クランクケース側支持部又は前記ブロック側支持部における、前記カムシャフトと対向する部分には、他の部分よりも耐摩耗性の高いライナーが装着されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8,
A variable compression ratio internal combustion engine, wherein a portion of the crankcase side support portion or the block side support portion facing the camshaft is provided with a liner having higher wear resistance than other portions. organ.
前記カムシャフトの表面には、摩耗又は摩擦低減のためのコーティングが施されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9,
A variable compression ratio internal combustion engine characterized in that a coating for reducing wear or friction is applied to a surface of the camshaft.
前記シリンダブロック及び前記クランクケースのうちの少なくとも一方における、他方と対向する表面には、摩耗又は摩擦低減のためのコーティングが施されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 A variable compression ratio internal combustion engine according to any one of claims 1 to 10,
A variable compression ratio internal combustion engine, characterized in that a surface of at least one of the cylinder block and the crankcase facing the other is coated with a coating for reducing wear or friction.
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