JP2009257330A - Reciprocating internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等に好適に用いられるレシプロ式内燃機関の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a reciprocating internal combustion engine that is suitably used for automobiles and the like.
一般的なレシプロ式内燃機関では、クランクシャフトのクランクピンとピストンのピストンピンとが1本のリンク(コンロッド)で連結されている。このような単リンク型レシプロ機関では、コンロッドの長さが有限なので、ピストンの運動に、回転1次振動成分以外の高次振動成分が含まれる。 In a general reciprocating internal combustion engine, a crankpin of a crankshaft and a piston pin of a piston are connected by a single link (connecting rod). In such a single link type reciprocating engine, since the length of the connecting rod is finite, higher-order vibration components other than the rotation primary vibration component are included in the motion of the piston.
図9は、単リンク型レシプロ機関におけるピストン加速度(太実線)及び各次数成分の変動を示すグラフである。同図に示すように、従来の一般的な単リンク型レシプロ機関では、ピストン運動の回転1次振動成分に対応するピストン加速度の1次成分の他に、比較的大きな振幅(1次成分の振幅の1/3前後)の2次成分が含まれていることが分かる。このため、機関本体側には、主に回転1次と2次の振動成分に起因する加振力が作用する。 FIG. 9 is a graph showing piston acceleration (thick solid line) and fluctuations of each order component in a single link type reciprocating engine. As shown in the figure, in the conventional general single link type reciprocating engine, in addition to the primary component of the piston acceleration corresponding to the primary rotational vibration component of the piston motion, a relatively large amplitude (the amplitude of the primary component). It can be seen that a secondary component of about 1/3 of the above is included. For this reason, an excitation force caused mainly by the primary and secondary vibration components acts on the engine body side.
回転1次の振動成分に起因する1次振動は、クランクシャフトのクランクピンと反対側の位置にカウンタウェイトを設けることで十分に抑制することができる。また、多気筒機関では、気筒の配列を工夫することによっても1次振動を十分に抑制することができる。 The primary vibration caused by the rotational primary vibration component can be sufficiently suppressed by providing a counterweight at a position opposite to the crankpin of the crankshaft. In a multi-cylinder engine, primary vibration can be sufficiently suppressed by devising the arrangement of cylinders.
しかしながら、クランクシャフト回転同期に対する2次の振動成分に起因する2次振動は、気筒配列では解消することができない場合が多く、この2次振動は車室内こもり音の原因となり易い。コンロッドを長くするほど、ピストンの運動は単振動に近づき、ピストン加速度の2次成分を小さくすることができるが、エンジンの全高が高くなるので、重量の増加や車載性の悪化を招き易い。 However, the secondary vibration caused by the secondary vibration component with respect to the crankshaft rotation synchronization cannot be eliminated by the cylinder arrangement in many cases, and this secondary vibration is likely to cause a vehicle interior noise. The longer the connecting rod is, the closer the piston motion becomes to a single vibration, and the secondary component of the piston acceleration can be reduced. However, since the overall height of the engine increases, the weight tends to increase and the in-vehicle property tends to deteriorate.
本発明の目的は、クランクピンとピストンピンとを複数のリンクで連結することにより、エンジン全高の増加を伴なわず、クランクシャフト回転同期に対する2次振動成分を効果的に低減できる新規なレシプロ式内燃機関を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a novel reciprocating internal combustion engine that can effectively reduce a secondary vibration component with respect to crankshaft rotation synchronization without increasing the overall engine height by connecting a crank pin and a piston pin with a plurality of links. Is to provide.
なお、クランクピンとピストンピンとを複数のリンクで連結するレシプロ式内燃機関自体は特開平9−228858号公報等により公知であるが、このようなリンク機構を用いてピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分を低減しているものはない。 Note that a reciprocating internal combustion engine itself in which a crank pin and a piston pin are connected by a plurality of links is known from Japanese Patent Laid-Open No. 9-228858 and the like. None reduce the secondary vibration component.
本発明に係るレシプロ式内燃機関は、ピストンのピストンピンに連結されるアッパーリンクと、このアッパー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ーリンクと、一端が機関本体側へ揺動可能に支持され、他端が上記アッパーリンクまたはロアーリンクに連結されるサードリンクと、を備える複リンク型の構成となっている。 A reciprocating internal combustion engine according to the present invention is supported by an upper link connected to a piston pin of a piston, a lower link connecting the upper link and a crank pin of a crankshaft, and one end swingably toward the engine body side. The other end has a third link connected to the upper link or the lower link.
そして、第1の発明は、ピストンピンとクランクピンとを単一のリンクで連結した他のレシプロ式内燃機関に比して、同一のピストンストロークおよびシリンダ高さを実現しつつ、ピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分の振幅が小さいことを特徴としている。 The first invention achieves the same piston stroke and cylinder height as compared with other reciprocating internal combustion engines in which the piston pin and the crank pin are connected by a single link, while the crankshaft rotation of the piston motion is achieved. It is characterized in that the amplitude of the secondary vibration component with respect to the synchronization is small.
言い換えると、ピストン運動の回転2次振動成分の振幅が十分に小さくなるように、複リンク型レシプロ機関を構成する各リンク部材の寸法,形状,レイアウト等を設定している。 In other words, the size, shape, layout, etc. of each link member constituting the multi-link reciprocating engine are set so that the amplitude of the rotational secondary vibration component of the piston motion is sufficiently small.
また、第2の発明は、ピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分の振幅と3次振動成分の振幅とがほぼ等しいことを特徴としている。 Further, the second invention is characterized in that the amplitude of the secondary vibration component and the amplitude of the tertiary vibration component with respect to the crankshaft rotation synchronization of the piston motion are substantially equal.
言い換えると、ピストン運動の回転2次振動成分の振幅が回転3次振動成分の振幅と同程度まで抑制されるように、複リンク型レシプロ機関を構成する各リンク部材の寸法,形状,レイアウト等を設定している。 In other words, the dimensions, shapes, layouts, etc. of the link members constituting the multi-link reciprocating engine are set so that the amplitude of the secondary rotational vibration component of the piston motion is suppressed to the same extent as the amplitude of the rotational tertiary vibration component. It is set.
このような構成により、第3の発明のように、機関の運転状態等に応じて上記サードリンクの揺動軸心の位置を機関本体に対して移動することにより、ピストン行程を変化させて、機関の圧縮比を変更することが可能である。 With such a configuration, as in the third aspect of the invention, the piston stroke is changed by moving the position of the pivot axis of the third link relative to the engine body in accordance with the operating state of the engine. It is possible to change the compression ratio of the engine.
このようにピストン行程を変化させて圧縮比を変化させる構成では、圧縮比の変更に伴ってピストン加速度の各次成分の振幅も変化する。そこで、好ましくは、静粛性を要求される低中速回転運転時に高圧縮比とした場合、ピストン加速度の高次成分振幅が小さくなるように設定している。 In the configuration in which the compression ratio is changed by changing the piston stroke as described above, the amplitude of each component of the piston acceleration changes with the change of the compression ratio. Therefore, preferably, the high-order component amplitude of the piston acceleration is set to be small when the high compression ratio is set during the low and medium speed rotation operation that requires quietness.
つまり、第4の発明は、高圧縮比としたときのピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分の振幅が、低圧縮比としたときのピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分の振幅よりも小さいことを特徴としている。 In other words, the fourth aspect of the present invention provides a secondary vibration component for the crankshaft rotation synchronization of the piston motion when the compression ratio is low and the amplitude of the secondary vibration component for the crankshaft rotation synchronization of the piston motion is a low compression ratio. It is characterized by being smaller than the amplitude of.
上記のようにサードリンクの揺動軸心が移動可能に構成されている場合、ピストン加速度が最も大きくなるピストン上死点及び下死点近傍で、サードリンクの揺動軸心を移動可能に支持する部分へ大きな荷重が作用し、この荷重に対向するために大きな保持力が必要となる。 If the swing axis of the third link is configured to be movable as described above, the swing axis of the third link is movably supported in the vicinity of the top dead center and the bottom dead center of the piston where the piston acceleration is maximized. A large load acts on the portion to be applied, and a large holding force is required to face this load.
そこで、第5の発明では、少なくともピストン上死点近傍で、サードリンクの揺動軸心を支持する部分へ作用する荷重を効果的に抑制するために、サードリンクからクランクピンの軸心とピストンピンの往復軸線との距離を、サードリンクの揺動軸心とピストンピンの往復軸線との距離よりも小さくしている。 Therefore, in the fifth aspect of the invention, in order to effectively suppress the load acting on the portion supporting the swing axis of the third link at least near the top dead center of the piston, the shaft center of the crankpin and the piston are effectively suppressed. The distance from the reciprocating axis of the pin is made smaller than the distance between the pivot axis of the third link and the reciprocating axis of the piston pin.
また、第6の発明では、少なくともピストン下死点近傍で、サードリンクの揺動軸心を支持する部分へ作用する荷重を効果的に抑制するために、クランクピンの軸心とピストンピンの往復軸線との距離を、サードリンクの揺動軸心とピストンピンの往復軸線との距離よりも小さくしている。 In the sixth aspect of the invention, in order to effectively suppress the load acting on the portion supporting the pivot axis of the third link at least near the bottom dead center of the piston, the reciprocation of the crankpin axis and the piston pin is performed. The distance to the axis is made smaller than the distance between the swing axis of the third link and the reciprocating axis of the piston pin.
第7の発明は、クランクシャフトの回転中心を原点とし、ピストンピン及びその往復軸線と直交する方向と平行にx軸をとり、ピストンピンの往復軸線と平行にy軸をとり、かつ、クランクシャフトの回転方向を反時計回り方向と定義した場合、上記サードリンクの揺動軸心のx座標が正で、ピストンピンの往復軸線のx座標が負となるように設定したことを特徴としている。 According to a seventh aspect of the present invention, the rotation center of the crankshaft is the origin, the x-axis is parallel to the direction orthogonal to the piston pin and its reciprocating axis, the y-axis is parallel to the reciprocating axis of the piston pin, and the crankshaft When the rotation direction is defined as the counterclockwise direction, the x-coordinate of the swing axis of the third link is positive and the x-coordinate of the reciprocating axis of the piston pin is negative.
第8の発明は、上記クランクシャフトの軸心とクランクピンの軸心との距離をL1;
上記クランクピンの軸心と、ロアーリンクとサードリンクとが相対回転可能に連結する部分の第1の軸心と、の距離をL2;
上記サードリンクのリンク長をL3;
上記クランクピンの軸心と、アッパーリンクとロアーリンクとが相対回転可能に連結する部分の第2の軸心と、の距離をL4;
上記第1の軸心と第2の軸心との距離をL5;
上記アッパーリンクのリンク長をL6;
上記サードリンクの揺動軸心の座標位置を(XC,YC);
ピストンピンの往復軸線のx座標をx4;
と定義した場合、
In an eighth aspect of the invention, the distance between the axis of the crankshaft and the axis of the crankpin is L1;
The distance between the axis of the crankpin and the first axis of the portion where the lower link and the third link are connected so as to be relatively rotatable is L2;
The link length of the third link is L3;
The distance between the axis of the crank pin and the second axis of the portion where the upper link and the lower link are connected to each other so as to be relatively rotatable is L4;
The distance between the first axis and the second axis is L5;
The link length of the upper link is L6;
The coordinate position of the pivot axis of the third link is (XC, YC);
The x coordinate of the reciprocating axis of the piston pin is x4;
Defined as
(数2)
L1:L2:L3:L4:L5:L6:XC:YC:x4
≒1:2.4:2.65〜3.5:0.69:3.0〜3.4:3.3〜3.55:3.2〜3.55:−2〜−1.35:−1〜−0.6
が成立することを特徴としている。
(Equation 2)
L1: L2: L3: L4: L5: L6: XC: YC: x4
≈ 1: 2.4: 2.65 to 3.5: 0.69: 3.0 to 3.4: 3.3 to 3.55: 3.2 to 3.55: -2 to -1.35 : -1 to -0.6
It is characterized by that.
第1,2の発明によれば、圧縮比を変更可能な複リンク型のレシプロ式内燃機関において、ピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分に起因する2次振動を低減して、この2次振動に起因する車室内こもり音等を十分に抑制することができる。 According to the first and second aspects of the invention, in the multi-link type reciprocating internal combustion engine in which the compression ratio can be changed, the secondary vibration caused by the secondary vibration component with respect to the crankshaft rotation synchronization of the piston motion is reduced. Vehicle interior noise caused by secondary vibration can be sufficiently suppressed.
特に、第4の発明によれば、例えば静粛性を要求される低中速回転運転時に、ピストン加速度の高次成分の振幅を効果的に抑制することができる。 In particular, according to the fourth aspect of the invention, the amplitude of the higher-order component of the piston acceleration can be effectively suppressed, for example, during low and medium speed rotation operation that requires quietness.
第5,6の発明によれば、サードリンクの揺動軸心が移動可能に構成されている場合に、サードリンクの揺動軸心を移動可能に支持する部分へ作用する荷重が特に大きくなるピストン上,下死点近傍で、その荷重を効果的に抑制することができる。 According to the fifth and sixth inventions, when the swing axis of the third link is configured to be movable, the load acting on the portion that supports the swing axis of the third link so as to be movable is particularly large. The load can be effectively suppressed near the bottom dead center on the piston.
以下、本発明に係る上記の及び他の構成及び作用効果について、具体的な実施例及び図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the above-mentioned and other configurations and effects according to the present invention will be described in detail with reference to specific examples and drawings.
図1は、本発明の一実施例に係る複リンク型レシプロ式内燃機関を示す概略構成図(a)及び分解構成図(b)である。クランクシャフト1には、機関本体を構成するシリンダブロック(図示略)の主軸受(図示略)に回転可能に支持されるクランクジャーナル2が各気筒毎に設けられている。各クランクジャーナル2は、その軸心Oがクランクシャフト1の軸心(回転中心)と一致しており、クランクシャフト1の回転軸部を構成している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram (a) and an exploded configuration diagram (b) showing a multi-link type reciprocating internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The
また、クランクシャフト1は、軸心Oから偏心して各気筒毎に設けられたクランクピン3と、クランクピン3をクランクジャーナル2へ連結するクランクアーム3aと、軸心Oに対してクランクピン3と反対側に配置され、主としてピストン運動の回転1次振動成分を低減するカウンターウェイト3bと、を有している。クランクアーム3aとカウンターウェイト3bとは、この実施例では一体的に形成されている。
Further, the
そして本実施例では、各気筒毎に形成されたシリンダ9に摺動可能に嵌合するピストン8と、上記のクランクピン3とが、複数のリンク部材、すなわちアッパーリンク5とロアーリンク4とにより機械的に連携されている。アッパーリンク5の上端側は、ピストン8に固定的に設けられたピストンピン7に、軸心Oc周りに相対回転可能に外嵌している。また、アッパーリンク5の下端側とロアーリンク4の本体4aとは、両者を挿通する連結ピン6によって、軸心Od周りに相対回転可能に連結されている。
In this embodiment, the
ロアーリンク4は、クランクピン3を狭持するように、本体4aへキャップ4bを取付けて構成されており、この狭持部分でクランクピン3と軸心Oe周りに相対回転可能に連結されている。ロアーリンク本体4aと制御リンク(サードリンク)10の上端側とは、両者を挿通する連結ピン11によって軸心Of周りに相対回転可能に連結されている。
The
この制御リンク10の下端側は、シリンダブロックに回動可能に支持される制御軸12の大径部12aに、その軸心Oa周りに揺動可能に外嵌,支持されている。すなわち、制御軸12の小径部12bの外周には大径部12aが固定的に設けられており、各大径部12aの軸心Oaは、小径部12bの軸心Obに対して所定量偏心している。この制御軸12は、図示しない圧縮比制御アクチュエータによって、機関の運転状態に応じて回動制御されるとともに、任意の回動位置で保持されるようになっている。
The lower end side of the
ここで、図1(a)に示すように、クランクシャフト1の回転中心(クランクジャーナル2の軸心)Oを原点とし、ピストンピン7及びその往復軸線lと直交する方向(スラスト−反スラスト方向)と平行にx軸をとり、ピストンピン7の往復軸線lと平行にy軸をとり、かつ、クランクシャフト1の回転方向を反時計回り方向と定義した場合、ピストンピン7の軸心Ocを通る往復軸線(≒シリンダ9の軸線)lのx座標が負の値となり、制御リンク10の揺動軸心となる大径部12aの軸心Oaのx座標が正の値となるように設定されている。
Here, as shown in FIG. 1A, the rotation center of the crankshaft 1 (the axis of the crank journal 2) O is the origin, and the direction orthogonal to the
より詳細には、
クランクシャフト1の軸心Oとクランクピン3の軸心Oeとの距離をL1;
クランクピン3の軸心Oeと、ロアーリンク4と制御リンク10とを相対回転可能に連結する連結ピン11の軸心(第1の軸心)Ofと、の距離をL2;
制御リンク10のリンク長をL3;
クランクピン3の軸心Oeと、アッパーリンク5とロアーリンク4とを相対回転可能に連結する連結ピン6の軸心(第2の軸心)Odと、の距離をL4;
上記軸心Ofと軸心Odとの距離をL5;
アッパーリンク5のリンク長をL6;
制御リンク10の揺動軸心Oaの座標位置を(XC,YC);
ピストンピン7の往復軸線lのx座標をx4;
と定義した場合、以下の比が成立するように設定されている。
More specifically,
The distance between the axis O of the
The distance between the axis Oe of the
The link length of the
The distance between the axis Oe of the
The distance between the axis Of and the axis Od is L5;
The link length of the
The coordinate position of the swing axis Oa of the
The x coordinate of the
Is defined so that the following ratio holds.
(数3)
L1:L2:L3:L4:L5:L6:XC:YC:x4
≒1:2.4:2.65〜3.5:0.69:3.0〜3.4:3.3〜3.55:3.2〜3.55:−2〜−1.35:−1〜−0.6
なお、XC,YCは制御軸12の回動位置によって変化するが、本実施例では、制御軸12の回動位置が制御範囲内にあるときは、常に上記の比が成立するように設定されている。
(Equation 3)
L1: L2: L3: L4: L5: L6: XC: YC: x4
≈ 1: 2.4: 2.65 to 3.5: 0.69: 3.0 to 3.4: 3.3 to 3.55: 3.2 to 3.55: -2 to -1.35 : -1 to -0.6
Note that XC and YC vary depending on the rotational position of the
このような構成により、クランクシャフト1の回転に伴って、クランクピン3,ロアーリンク4,アッパーリンク5及びピストンピン7を介してピストン8がシリンダ9内を昇降するとともに、ロアーリンク4に連結する制御リンク10が、下端側の揺動軸心Oaを支点として揺動する。参考として、図2に、各クランクシャフト1の回転角度θ(図1)位置におけるリンク姿勢を模式的に示す。
With such a configuration, as the
また、上記の圧縮比制御アクチュエータにより制御軸12を回動制御することにより、制御リンク10の揺動軸心となる大径部12aの軸心Oaが小径部12bの軸心Ob周りに回転し、つまり制御リンク10の揺動中心位置Oaが機関本体(及びクランクシャフト回転中心O)に対して移動する。これにより、ピストン8の行程が変化して、機関の各気筒の圧縮比が可変制御される。参考として、図3に、高圧縮比,低圧縮比となるように制御軸12の回動位置を保持した状態における、各ピストン行程(ピストンピン軸心Ocのy座標)を示す。
In addition, by controlling the rotation of the
図4,5は、本実施例の複リンク型レシプロ機関におけるピストン加速度(太実線)及びその各次数成分を示しており、これらの各次数成分は、ピストン運動の各回転次数の振動成分に対応している。なお、図4は高圧縮比としたときの状態を、図5は低圧縮比としたときの状態を示している。 4 and 5 show the piston acceleration (thick solid line) and its respective order components in the multi-link type reciprocating engine of the present embodiment, and each of these order components corresponds to the vibration component of each rotational order of the piston motion. is doing. FIG. 4 shows a state when the compression ratio is high, and FIG. 5 shows a state when the compression ratio is low.
図4に示すように、少なくとも高圧縮比としたときには、回転1次の振動成分の振幅に対し、高次の振動成分の振幅が1割以下に抑えられており、これらの高次振動成分に起因する振動・騒音の発生を十分に小さくすることができる。 As shown in FIG. 4, when the compression ratio is at least high, the amplitude of the high-order vibration component is suppressed to 10% or less with respect to the amplitude of the rotation primary vibration component. The occurrence of vibration and noise due to this can be sufficiently reduced.
また、図5に示す低圧縮比としたときには、図4の高圧縮比時と比較すると、高次の振動成分の振幅が若干大きくなっているが、それでも回転1次の振動成分の振幅の1割以下(詳細には、2次成分の振幅が7%以下、3次成分の振幅が9%以下、4次成分の振幅が7%以下)に抑えられており、これらの高次振動成分に起因する振動・騒音の発生を十分に小さくすることができる。 Further, when the low compression ratio shown in FIG. 5 is used, the amplitude of the high-order vibration component is slightly larger than that at the high compression ratio of FIG. (In detail, the amplitude of the secondary component is 7% or less, the amplitude of the tertiary component is 9% or less, and the amplitude of the quaternary component is 7% or less). The occurrence of vibration and noise due to this can be sufficiently reduced.
そして、図4,5に示す本実施例の複リンク型レシプロ機関では、図9に示すような単リンク型レシプロ機関に比して、ほぼ同一のピストンストローク及びほぼ同一のシリンダ高さ(クランクジャーナルの軸心Oを原点としたときのピストン上死点位置でのピストンピンの軸心Ocのy座標)を実現しつつ、クランクシャフト回転同期に対する2次成分が大幅に低減されている。言い換えると、ピストン運動の回転2次振動成分の振幅が、回転3次振動成分の振幅とほぼ同程度まで抑制されている。このため、エンジン全高の増加を伴なわず、ピストン運動の回転2次振動成分に起因する2次振動を低減して、この2次振動に起因する車室内こもり音等を十分に抑制することができる。 4 and 5, the multi-link type reciprocating engine of this embodiment has substantially the same piston stroke and substantially the same cylinder height (crank journal) as compared to the single-link type reciprocating engine as shown in FIG. The y-coordinate of the axis Oc of the piston pin at the piston top dead center position when the axis O is the origin is realized, and the secondary component for crankshaft rotation synchronization is greatly reduced. In other words, the amplitude of the rotational secondary vibration component of the piston motion is suppressed to approximately the same level as the amplitude of the rotational tertiary vibration component. For this reason, without increasing the overall engine height, the secondary vibration caused by the rotational secondary vibration component of the piston motion can be reduced and the vehicle interior noise caused by this secondary vibration can be sufficiently suppressed. it can.
ところで、可変圧縮比機構を有する機関では、一般的に、低中速回転運転時に高圧縮比とし、高速回転運転時に低圧縮比とすることが多い。本実施例のように、ピストン行程を変化させて圧縮比を変更する機構では、図4,5に示すように、圧縮比の変更に伴なってピストン加速度の各次数成分の振幅も変化する。そこで本実施例では、より静粛性を要求される低中速回転運転時(高圧縮比時)に、ピストン加速度の高次成分の振幅が、低圧縮比時に比して相対的に小さくなるように設定している。 By the way, in an engine having a variable compression ratio mechanism, in general, a high compression ratio is often set during low and medium speed rotation operation, and a low compression ratio is often set during high speed rotation operation. In the mechanism for changing the compression ratio by changing the piston stroke as in this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the amplitude of each order component of the piston acceleration also changes as the compression ratio is changed. Therefore, in the present embodiment, the amplitude of the higher order component of the piston acceleration is relatively smaller than that at the low compression ratio during the low and medium speed rotation operation (at the time of the high compression ratio) that requires more quietness. It is set to.
図6は、本実施例の複リンク型機関における、ピストン上死点近傍(a)及びピストン下死点近傍(b)でのリンク姿勢を示している。 FIG. 6 shows link postures in the vicinity of the piston top dead center (a) and in the vicinity of the piston bottom dead center (b) in the multi-link engine of the present embodiment.
ピストン8が上死点または下死点近傍にあるとき、ピストン8の加速度は最も大きくなり、ピストンピン7,アッパーリンク5,ロアーリンク4,及び制御リンク10を介して制御軸12に作用する荷重が最も大きくなる。また、ピストン8が圧縮上死点近傍にあるときはピストン8が受ける燃焼圧の反力が制御軸12に加わることになる。
When the
制御リンク10側から制御軸12へ作用する荷重は、実質的に大径部12aの軸心Oaに作用することになるが、この軸心Oaは制御軸12の回動中心である小径部12bの軸心Obから偏心しているので、制御リンク10からの荷重は制御軸12を回動させるトルクとして作用する。このトルクが圧縮比制御アクチュエータの回動位置保持トルクよりも大きくなると、制御軸12が制御に反して回転してしまい、圧縮比が勝手に変化してしまうという不具合が生じる。
The load acting on the
そこで本実施例では、少なくとも制御リンク10から制御軸12に加わる荷重が大きくなるピストン上,下死点近傍において、クランクピン3の軸心Oeとピストンピン7の軸心Ocとのx軸方向距離αが、制御リンク10の揺動軸心である制御軸大径部12aの軸心Oaとピストンピン7の軸心Ocとのx軸方向距離βよりも小さくなるように、つまりα<βとなるように設定して、てこ比によって制御軸12に加わる荷重を小さくしている。これにより圧縮比制御アクチュエータの回動位置保持トルクを効果的に低減することができる。
Therefore, in this embodiment, the distance in the x-axis direction between the axis Oe of the
加えて、β/αが1より小さくなるとピストン加速度の2次成分の振幅が急に大きくなることを計算で確認しており(図7,8)、この点からもα<βとすることが好ましい。なお、図7,8は、それぞれピストン上死点近傍,ピストン下死点近傍におけるβ/αとピストン加速度の2次成分の振幅との関係を示している。 In addition, it has been confirmed by calculation that the amplitude of the secondary component of the piston acceleration suddenly increases when β / α is smaller than 1 (FIGS. 7 and 8). preferable. 7 and 8 show the relationship between β / α and the amplitude of the secondary component of piston acceleration near the piston top dead center and piston bottom dead center, respectively.
また本実施例では、上述したように、制御リンク10の揺動軸心となる大径部12aの軸心Oaのx座標が正で、かつピストンピン7の往復軸線lのx座標が負の位置に設定されているため、内燃機関の動力源であるピストン8への下向きの燃焼荷重を、有効にクランクピン3に作用させることができるとともに、機関本体のx軸方向(幅方向)寸法を抑制し、機関本体の小型化を図ることができる。
Further, in this embodiment, as described above, the x coordinate of the axis Oa of the
この点について詳述すると、仮に大径部12aの軸心Oaのx座標が正で、かつピストンピン7の往復軸線lのx座標が正ならば、往復軸線lのx座標と、ピストン下降時(クランクピン3の軸心Oeのy座標減少時)のクランクピン軸心Oeのx座標と、のズレが大きくなるため、ピストン8への下向き燃焼荷重を有効にクランクピン3に作用させることができなくなるとともに、上記のαとβの差を大きく確保するためには、大径部12aの軸心Oaのx座標を大きく(言い換えれば、x軸の正方向に大きく離して)設定しなければならず、結果的に機関本体の幅方向寸法が大きくなってしまう。
This point will be described in detail. If the x-coordinate of the axis Oa of the large-
また、仮に大径部12aの軸心Oaのx座標が負で、かつピストンピン7の往復軸線lのX座標が負の場合、往復軸線lのx座標と、ピストン下降時(クランクピン3の軸心Oeのy座標減少時)のクランクピン軸心Oeのx座標と、のズレは小さくなるため、ピストン8への下向きの燃焼荷重を有効にクランクピン3に作用させることはできるが、上記のαとβとの差を大きく確保するためには、大径部12aの軸心Oaのx座標を十分に小さく(言い換えれば、x軸の負方向に大きく離して)設定しなければならず、結果的に機関本体の幅方向寸法が大きくなってしまう。
If the x-coordinate of the axis Oa of the large-
更に、仮に大径部12aの軸心Oaのx座標が負で、かつピストンピン7の往復軸線lのx座標が正の場合、ピストンピン7の往復軸線lのx座標と、下降時(クランクピン3の軸心Oeのy座標減少時)のクランクピン軸心Oeのx座標と、のズレが大きくなるため、ピストン8への下向きの燃焼荷重を有効にクランクピン3に作用させることができなくなってしまう。
Further, if the x-coordinate of the axis Oa of the large-
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形,変更が可能である。 As described above, the present invention has been described based on specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the spirit of the present invention. is there.
1…クランクシャフト
3…クランクピン
4…ロアーリンク
5…アッパーリンク
7…ピストンピン
8…ピストン
10…制御リンク(サードリンク)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
このアッパー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ーリンクと、
一端が機関本体側へ揺動可能に支持され、他端が上記アッパーリンクまたはロアーリンクに連結されるサードリンクと、を備えるレシプロ式内燃機関であって、
ピストンピンとクランクピンとを単一のリンクで連結した他のレシプロ式内燃機関に比して、同一のピストンストロークおよびシリンダ高さを実現しつつ、ピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分の振幅が小さいことを特徴とするレシプロ式内燃機関。 An upper link connected to the piston pin of the piston;
A lower link that connects the upper link and the crank pin of the crankshaft;
A reciprocating internal combustion engine having one end supported swingably toward the engine body side and the other end connected to the upper link or the lower link;
Compared to other reciprocating internal combustion engines in which the piston pin and crank pin are connected by a single link, the same piston stroke and cylinder height are achieved, and the amplitude of the secondary vibration component with respect to the crankshaft rotation synchronization of the piston motion A reciprocating internal combustion engine characterized by having a small value.
このアッパー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ーリンクと、
一端が機関本体側へ揺動可能に支持され、他端が上記アッパーリンクまたはロアーリンクに連結されるサードリンクと、を備えるレシプロ式内燃機関であって、
ピストン運動のクランクシャフト回転同期に対する2次振動成分の振幅と3次振動成分の振幅とがほぼ等しいことを特徴とするレシプロ式内燃機関。 An upper link connected to the piston pin of the piston;
A lower link that connects the upper link and the crank pin of the crankshaft;
A reciprocating internal combustion engine having one end supported swingably toward the engine body side and the other end connected to the upper link or the lower link;
A reciprocating internal combustion engine characterized in that the amplitude of a secondary vibration component and the amplitude of a tertiary vibration component with respect to crankshaft rotation synchronization of piston motion are substantially equal.
上記サードリンクの揺動軸心のx座標が正で、ピストンピンの往復軸線のx座標が負となるように設定したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関。 Taking the rotation center of the crankshaft as the origin, taking the x axis parallel to the direction perpendicular to the piston pin and its reciprocating axis, taking the y axis parallel to the reciprocating axis of the piston pin, and counterclockwise the rotation direction of the crankshaft When defined as the direction of rotation,
The reciprocating internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the x-coordinate of the swing axis of the third link is positive and the x-coordinate of the reciprocating axis of the piston pin is negative. organ.
上記クランクピンの軸心と、ロアーリンクとサードリンクとが相対回転可能に連結する部分の第1の軸心と、の距離をL2;
上記サードリンクのリンク長をL3;
上記クランクピンの軸心と、アッパーリンクとロアーリンクとが相対回転可能に連結する部分の第2の軸心と、の距離をL4;
上記第1の軸心と第2の軸心との距離をL5;
上記アッパーリンクのリンク長をL6;
上記サードリンクの揺動軸心の座標位置を(XC,YC);
ピストンピンの往復軸線のx座標をx4;
と定義した場合、
(数1)
L1:L2:L3:L4:L5:L6:XC:YC:x4
≒1:2.4:2.65〜3.5:0.69:3.0〜3.4:3.3〜3.55:3.2〜3.55:−2〜−1.35:−1〜−0.6
が成立することを特徴とする請求項7に記載のレシプロ式内燃機関。 The distance between the crankshaft axis and the crankpin axis is L1;
The distance between the axis of the crankpin and the first axis of the portion where the lower link and the third link are connected so as to be relatively rotatable is L2;
The link length of the third link is L3;
The distance between the axis of the crank pin and the second axis of the portion where the upper link and the lower link are connected to each other so as to be relatively rotatable is L4;
The distance between the first axis and the second axis is L5;
The link length of the upper link is L6;
The coordinate position of the pivot axis of the third link is (XC, YC);
The x coordinate of the reciprocating axis of the piston pin is x4;
Defined as
(Equation 1)
L1: L2: L3: L4: L5: L6: XC: YC: x4
≒ 1: 2.4: 2.65-3.5: 0.69: 3.0-3.4: 3.3-3.55: 3.2-3.55: -2 to -1.35 : -1 to -0.6
The reciprocating internal combustion engine according to claim 7, wherein:
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