JP2010249111A - Internal combustion engine - Google Patents

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Koji Oiwa
浩司 大岩
Koji Morikawa
弘二 森川
Makoto Kaneko
誠 金子
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To promote combustion by intensifying the flow of gas in a cylinder without providing a gas flow control valve. <P>SOLUTION: To a crank shaft 4 and an output shaft 11, a pair of elliptical gears 12, 13 are journaled, respectively, which engage each other. A crank angle &theta; is set between a minor axis S1 of the crank shaft side elliptical gear 12 and a major axis L2 of the output side elliptical gear 13 engaging each other so that a crank shaft 4 is rotated at the maximum speed in a valve opening period of an intake valve 8. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、吸気弁の開弁タイミングに同期させてピストンの下降速度を最速にするようにした内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine in which the descending speed of a piston is set to the highest speed in synchronization with the opening timing of an intake valve.

従来、筒内に生成されるガス流動を強化して燃焼を改善する技術が知られている。ガス流動を強化する手段として、例えば、特許文献1(特開平7−119472号公報)には、吸気ポートの上流側の吸気通路を隔壁で二分し、一方の分割された通路にガス流動制御弁を配設し、このガス流動制御弁を閉じることで、他方の分割された通路から吸気を筒内に高速で流れ込ませることにより、筒内に強力なガス流動(タンブル流)を発生させる技術が開示されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for improving combustion by enhancing gas flow generated in a cylinder is known. As means for enhancing gas flow, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-119472), an intake passage upstream of an intake port is divided into two by a partition, and a gas flow control valve is provided in one divided passage. And by closing this gas flow control valve, a technique of generating a strong gas flow (tumble flow) in the cylinder by causing the intake air to flow into the cylinder at high speed from the other divided passage. It is disclosed.

この技術によれば、筒内に供給される吸気に縦渦流(タンブル流)や横渦流(スワール流)等のガス流動を発生させることで、燃焼速度が進められ、燃焼が改善される。   According to this technique, a gas flow such as a longitudinal vortex flow (tumble flow) or a lateral vortex flow (swirl flow) is generated in the intake air supplied into the cylinder, whereby the combustion speed is advanced and combustion is improved.

しかし、上述した文献に開示されている技術のように、筒内にガス流動を生じさせるために、吸気配管中に、ガス流動制御弁としてのコントロールバルブ(タンブルコントロール弁(TGV)やスワールコントロール弁(SCV))を介装した場合、排気管の構造が複雑化してしまう問題がある。   However, as in the technique disclosed in the above-mentioned document, in order to generate gas flow in the cylinder, a control valve (tumble control valve (TGV) or swirl control valve as a gas flow control valve is provided in the intake pipe. (SCV)), there is a problem that the structure of the exhaust pipe becomes complicated.

又、ガス流動を発生させるために、一方の通路を閉塞して吸気流速を速めるようにしているため、吸気が絞られる分、ポンプロスが増加し、燃費が悪化してしまう問題がある。   Further, in order to generate the gas flow, one passage is closed to increase the intake air flow velocity. Therefore, there is a problem in that the pump loss increases and the fuel consumption deteriorates as the intake air is throttled.

更に、低負荷運転時は吸気通路を流れる吸気流量が少ないため、ガス流動が生成し難く、このガス流動により燃焼を改善することは困難である。   Furthermore, during low load operation, the flow rate of intake air flowing through the intake passage is small, so that it is difficult to generate gas flow, and it is difficult to improve combustion by this gas flow.

本発明は、上記事情に鑑み、ガス流動制御弁を設けることなく、筒内のガス流動の強化を可能として燃焼の促進を図ることができると共に、等容度の改善、及びノック回避による高圧縮比化を可能とし、更に、ガス流動制御弁を不要とすることでポンプロスの低減及び構造の簡素化を実現することのできる内燃機関を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention can enhance the gas flow in the cylinder without providing a gas flow control valve, thereby promoting combustion, improving the isovolume, and avoiding knocking and achieving high compression. It is another object of the present invention to provide an internal combustion engine that can achieve a reduction in the ratio and can reduce pump loss and simplify the structure by eliminating the need for a gas flow control valve.

上記目的を達成するため本発明は、ピストンの上下運動により回転するクランク軸と該クランク軸からの回転運動により回転する出力軸とを備える内燃機関において、前記クランク軸と前記出力軸との間に、該出力軸が略等速回転を行うとき、前記クランク軸がその回転周期に同期して回転速度が周期的に変更される不等速動力伝達機構を介装し、前記不等速動力伝達機構は、吸気弁の開弁期間内で前記クランク軸の回転速度が最速となるように配設されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an internal combustion engine comprising a crankshaft that is rotated by a vertical movement of a piston and an output shaft that is rotated by a rotational movement from the crankshaft, and is provided between the crankshaft and the output shaft. When the output shaft rotates at a substantially constant speed, the crankshaft is provided with an inconstant speed power transmission mechanism in which the rotation speed is periodically changed in synchronization with the rotation period, and the inconstant speed power transmission is performed. The mechanism is characterized in that the rotational speed of the crankshaft becomes the fastest during the opening period of the intake valve.

本発明によれば、ピストンの上下運動により回転するクランク軸と出力軸との間に不等速動力伝達機構を介装し、吸気弁の開弁期間内でクランク軸の回転速度が最速となるように設定されているので、吸気行程における筒内のガス流動が強化されて、燃焼の促進を図ることができる。その結果、等容度が改善されるばかりでなく、ノック回避による高圧縮比化が可能となる。更に、ガス流動制御弁が不要となるため、構造の簡素化、及びポンプロスの低減を図ることができる。   According to the present invention, an inconstant speed power transmission mechanism is interposed between the crankshaft that rotates by the vertical movement of the piston and the output shaft, and the rotational speed of the crankshaft becomes the fastest during the valve opening period of the intake valve. Thus, the gas flow in the cylinder during the intake stroke is enhanced, and combustion can be promoted. As a result, not only the equal volume is improved, but also a high compression ratio can be achieved by avoiding knocking. Furthermore, since the gas flow control valve is not required, the structure can be simplified and the pump loss can be reduced.

第1実施形態によるピストンが排気上死点にあるときの歯車挿入式内燃機関の概略構成図Schematic configuration diagram of a gear insertion type internal combustion engine when the piston according to the first embodiment is at exhaust top dead center 同、吸気弁開弁時の歯車挿入式内燃機関の概略構成図Schematic configuration diagram of gear insertion type internal combustion engine when intake valve is opened 同、(a)は筒内圧力の変化を示すタイミングチャート、(b)は吸気弁の動作を示すタイミングチャート、(c)はクランク軸側楕円歯車の回転速度の変化を示すタイミングチャート(A) is a timing chart showing a change in in-cylinder pressure, (b) is a timing chart showing an operation of an intake valve, and (c) is a timing chart showing a change in rotational speed of the crankshaft side elliptical gear. 同、歯車位相と吸気の平均流入速度増加率との関係を示す特性図Same characteristic diagram showing the relationship between gear phase and intake air average inflow rate increase rate 第2実施形態によるピストンが排気上死点にあるときの歯車挿入式内燃機関の概略構成図Schematic configuration diagram of a gear insertion type internal combustion engine when the piston according to the second embodiment is at exhaust top dead center 同、吸気弁開弁時の歯車挿入式内燃機関の概略構成図Schematic configuration diagram of gear insertion type internal combustion engine when intake valve is opened

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1〜図4に本発明の第1実施形態を示す。図1、図2の符号1は歯車挿入式内燃機関(以下、「内燃機関」と略称する)であり、図においては、火花点火式ガソリン燃焼機関が示されている。尚、本実施形態で示す内燃機関1は4サイクル単気筒内燃機関であるが、4サイクルの2気筒或いは4気筒内燃機関であっても適用することができる。
[First Embodiment]
1 to 4 show a first embodiment of the present invention. Reference numeral 1 in FIGS. 1 and 2 denotes a gear insertion type internal combustion engine (hereinafter abbreviated as “internal combustion engine”), and a spark ignition type gasoline combustion engine is shown in the drawings. The internal combustion engine 1 shown in the present embodiment is a four-cycle single-cylinder internal combustion engine, but can be applied to a four-cycle two-cylinder or four-cylinder internal combustion engine.

この内燃機関1のシリンダ2にピストン3が進退自在に挿通されており、このピストン3のピストンピン3aとクランク軸4のクランクピン4aとがコネクティングロッド(以下、「コンロッド」と略称)5を介して連設されている。   A piston 3 is inserted into a cylinder 2 of the internal combustion engine 1 so as to be able to advance and retreat, and a piston pin 3 a of the piston 3 and a crank pin 4 a of the crankshaft 4 are connected via a connecting rod (hereinafter abbreviated as “connecting rod”) 5. Are connected.

クランク軸4は、そのクランクジャーナル4bがシリンダ2に連設するクランクケース(図示せず)に回動自在に支持されている。又、ピストン3の頂面とシリンダ2とシリンダヘッド6とで区画された領域に燃焼室7が形成されている。このシリンダヘッド6に、吸気ポート6aと排気ポート6bとが設けられ、この各ポート6a,6bに吸気弁8と排気弁9とが配設され、更に、このシリンダヘッド6の頂部に、発火部を燃焼室7に臨ます点火プラグ(図示せず)が固設されている。   The crankshaft 4 is rotatably supported by a crankcase (not shown) whose crank journal 4 b is connected to the cylinder 2. A combustion chamber 7 is formed in a region defined by the top surface of the piston 3, the cylinder 2 and the cylinder head 6. The cylinder head 6 is provided with an intake port 6a and an exhaust port 6b. An intake valve 8 and an exhaust valve 9 are provided in each of the ports 6a and 6b, and an ignition portion is provided at the top of the cylinder head 6. A spark plug (not shown) that faces the combustion chamber 7 is fixed.

図3(b)に示すように、吸気弁8の開弁期間は排気行程の終了間際から圧縮行程開始直後までに設定されており、又、図示しないが排気弁9の開弁期間は、燃焼行程終了間際から吸気行程開始直後までに設定されている。この各弁8,9の開閉は、例えばクランク軸4の回転速度に同期して、その1/2の回転速度で回転するカム軸に設けられている吸気カム、排気カムの動作によって行われる。但し、この各弁8.9は、その開閉が電子的に制御される電磁動弁であっても良い。   As shown in FIG. 3B, the valve opening period of the intake valve 8 is set from just before the end of the exhaust stroke to immediately after the start of the compression stroke, and although not shown, the valve opening period of the exhaust valve 9 is the combustion period. It is set immediately before the end of the stroke and immediately after the start of the intake stroke. The valves 8 and 9 are opened / closed by, for example, the operation of an intake cam and an exhaust cam provided on a camshaft that rotates at a half rotation speed in synchronization with the rotation speed of the crankshaft 4. However, each valve 8.9 may be an electromagnetic valve whose opening and closing is electronically controlled.

又、クランク軸4に対し、出力軸11がクランク軸4の延出方向に沿って平行に配設されている。更に、このクランク軸4のクランクジャーナル4bの軸心と出力軸11の軸心を結ぶ線が、ピストン3が上死点にあるときのクランクジャーナル4bの軸心とクランクピン4aの軸心とを結ぶ線に対して、直交する方向に配列されている(図1参照)。この出力軸11に、図示しない変速機等を介して或いは直接的に、発電機、走行負荷等の負荷要素が印加される。尚、出力軸11にはフライホイール(図示せず)が出力軸を、慣性力により略等速回転させるべく軸着されている。   Further, the output shaft 11 is disposed in parallel with the crankshaft 4 along the extending direction of the crankshaft 4. Further, a line connecting the axis of the crank journal 4b of the crankshaft 4 and the axis of the output shaft 11 connects the axis of the crank journal 4b and the axis of the crank pin 4a when the piston 3 is at the top dead center. They are arranged in a direction perpendicular to the connecting line (see FIG. 1). Load elements such as a generator and a traveling load are applied to the output shaft 11 via a transmission (not shown) or directly. A flywheel (not shown) is attached to the output shaft 11 so as to rotate the output shaft at a substantially constant speed by inertia force.

更に、クランク軸4と出力軸11との間に、互いに噛合する一対のクランク軸側非円形歯車と出力軸側非円形歯車とが介装されている。この両非円形歯車は、本実施形態では楕円歯車12,13であり、クランク軸4にはクランク軸側楕円歯車12との、出力軸には出力軸側楕円歯車13との軸芯部分が各々軸着されている。又、この両楕円歯車12,13で不等速動力伝達機構が構成されている。この不等速動力伝達機構は、出力軸11が略等速回転を行うとき、クランク軸4が、その回転周期に同期して回転速度が周期的に変化するものである。   Further, a pair of crankshaft side non-circular gears and output shaft side noncircular gears that mesh with each other are interposed between the crankshaft 4 and the output shaft 11. These non-circular gears are elliptical gears 12 and 13 in the present embodiment. The crankshaft 4 has a crankshaft-side elliptical gear 12 and the output shaft has an output shaft-side elliptical gear 13 with axial core portions. It is attached to the shaft. The elliptical gears 12 and 13 constitute an inconstant speed power transmission mechanism. In this inconstant speed power transmission mechanism, when the output shaft 11 rotates at substantially constant speed, the rotation speed of the crankshaft 4 periodically changes in synchronization with the rotation period.

この両楕円歯車12,13は同一の形状を有しており、両楕円歯車12,13が長軸L1,L2と短軸S1,S2とを互いに直交する方向に位相をずらした状態で噛合されている。尚、本実施形態では、楕円歯車12,13として、軸心に対して歯車プロフィールが点対称を成す二葉歯車が採用されており、この各楕円歯車12,13の最大角速度比は2.0に設定されている。但し、この最大角速度比は採用する内燃機関1のピストン速度変化特性に応じて適宜設定される。   The elliptical gears 12 and 13 have the same shape, and the elliptical gears 12 and 13 are meshed with the major axes L1 and L2 and the minor axes S1 and S2 shifted in phase in a direction perpendicular to each other. ing. In this embodiment, as the elliptical gears 12 and 13, a double-leaf gear having a point-symmetrical gear profile with respect to the shaft center is adopted, and the maximum angular velocity ratio of the elliptical gears 12 and 13 is set to 2.0. ing. However, this maximum angular velocity ratio is appropriately set according to the piston velocity change characteristic of the internal combustion engine 1 to be employed.

ピストン3がシリンダ2にガイドされて上下運動すると、クランク軸4が回転し、このクランク軸4の回転により、互いに噛合するクランク軸側楕円歯車12と出力軸側楕円歯車13とを介して出力軸11が回転する。その際、出力軸11を等速回転させると、クランク軸4は、互いに噛合する一対の楕円歯車12,13の回転により、180[deg]周期で不等速回転する。   When the piston 3 is guided by the cylinder 2 and moves up and down, the crankshaft 4 is rotated, and the rotation of the crankshaft 4 causes the output shaft through the crankshaft side elliptical gear 12 and the output shaft side elliptical gear 13 to mesh with each other. 11 rotates. At this time, when the output shaft 11 is rotated at a constant speed, the crankshaft 4 rotates at a constant speed of 180 [deg] by the rotation of the pair of oval gears 12 and 13 meshing with each other.

図1には、ピストン3が排気上死点(TDC)にある状態が示されている。尚、符号LTDCは、ピストン3が上死点TDCにあるときのクランク軸4のクランクジャーナル4bの軸心とクランクピン4aの軸心とを結ぶ軸線である。又、同図に矢印で示すように、クランク軸4が時計回り方向へ回転するように設定されており、従って、出力軸11は反時計回り方向へ回転する。   FIG. 1 shows a state in which the piston 3 is at the exhaust top dead center (TDC). The symbol LTDC is an axis connecting the axis of the crank journal 4b of the crankshaft 4 and the axis of the crank pin 4a when the piston 3 is at the top dead center TDC. Further, as indicated by an arrow in the figure, the crankshaft 4 is set to rotate in the clockwise direction, and thus the output shaft 11 rotates in the counterclockwise direction.

出力軸11を定速回転させた状態で、クランク軸4の回転速度が最速となるクランク角は、図2に示すように、クランクジャーナル4bの軸心と出力軸11との軸心を結ぶ線に対して、クランク軸側楕円歯車12の短軸S1側が一致する位置であり、この状態では、クランク軸側楕円歯車12の短軸S1側と出力軸側楕円歯車13の長軸L2側とが噛合される。従って、このクランク軸側楕円歯車12の短軸S1側と出力軸側楕円歯車13の長軸L2側とが噛合される位置を、ピストン3のクランク角に同期させることで、当該ピストン3の上下移動速度を吸気行程途中において最速とすることができる。   The crank angle at which the rotational speed of the crankshaft 4 becomes the highest when the output shaft 11 is rotated at a constant speed is a line connecting the shaft center of the crank journal 4b and the shaft center of the output shaft 11, as shown in FIG. In this state, the short axis S1 side of the crankshaft side elliptical gear 12 and the long axis L2 side of the output shaft side elliptical gear 13 are in this position. Meshed. Therefore, by synchronizing the position at which the short shaft S1 side of the crankshaft side elliptical gear 12 and the long axis L2 side of the output shaft side elliptical gear 13 are engaged with the crank angle of the piston 3, the piston 3 can move up and down. The moving speed can be the fastest during the intake stroke.

ところで、吸気弁8の開弁タイミングに合わせてピストン3の下降速度を一時的に速めることで、短時間での吸気が可能となる。短時間で吸気を完了させることで、相対的に吸気行程中の吸気流速が速くなり、筒内に発生するタンブル流、スワール流等のガス流動を強化することができる。   By the way, by temporarily increasing the descending speed of the piston 3 in accordance with the opening timing of the intake valve 8, it is possible to perform intake in a short time. By completing the intake in a short time, the intake flow velocity during the intake stroke is relatively increased, and the gas flow such as a tumble flow or a swirl flow generated in the cylinder can be strengthened.

図4に示すように、実験によれば、ピストン3の下降速度が最速となるクランク角(歯車位相)θを、排気上死点を基準とする遅角方向、すなわち、排気上死点後(ATDC)25〜80[deg]の間に設定することで筒内のガス流動が10[%]以上増加し、その中でも、クランク角θをATDC約50[deg]に設定することで、筒内のガス流動が最大となることが判明した。尚、本実施異形態では、一対の楕円歯車12,13として二葉歯車を採用しているため、クランク軸側楕円歯車12(クランク軸4)の回転変動は、180[deg]周期で変化する。従って、最速となるクランク角θは各行程毎に現れる。   As shown in FIG. 4, according to the experiment, the crank angle (gear phase) θ at which the descending speed of the piston 3 becomes the fastest is set to the retarded direction with respect to the exhaust top dead center, that is, after the exhaust top dead center ( ATDC) The gas flow in the cylinder increases by 10 [%] or more by setting between 25 and 80 [deg]. Among them, by setting the crank angle θ to about 50 [deg] ATDC, It has been found that the gas flow is maximized. In the present embodiment, since the pair of elliptical gears 12 and 13 is a double-leaf gear, the rotational fluctuation of the crankshaft side elliptical gear 12 (crankshaft 4) changes at a cycle of 180 [deg]. Therefore, the crank angle θ that is the fastest appears for each stroke.

この実験結果によれば、吸気行程前半でピストン3の下降速度を最速にすることで、吸気行程前半での吸気流速が速くなり、筒内に強力なガス流動を発生させることができ、燃焼の促進を図ることができる。   According to the results of this experiment, by making the lowering speed of the piston 3 the fastest in the first half of the intake stroke, the intake flow velocity in the first half of the intake stroke is increased, and a strong gas flow can be generated in the cylinder. Promotion can be aimed at.

次に、このような構成による本実施形態の作用について説明する。稼働中の内燃機関1は、ピストン3の上下運動に伴い、クランク軸4が回転し、その回転力が、クランク軸側楕円歯車12を介して、出力軸11に軸着されている出力軸側楕円歯車13に伝達されて出力軸11が回転する。この出力軸11には、変速機等を介し、或いは直接的に、走行負荷、発電機等の負荷要素からの負荷が印加されている。   Next, the operation of the present embodiment having such a configuration will be described. In the operating internal combustion engine 1, the crankshaft 4 rotates with the vertical movement of the piston 3, and the rotational force is attached to the output shaft 11 via the crankshaft-side elliptical gear 12. The output shaft 11 is rotated by being transmitted to the elliptical gear 13. A load from a load element such as a traveling load or a generator is applied to the output shaft 11 via a transmission or the like.

ピストン3が排気行程終了にさしかかると吸気弁8が開弁し、更に吸気行程へ移行してピストン3が下降すると吸気ポート6aから吸気が筒内に流れ込む。図3(c)に示すように、クランク軸4に軸着されているクランク軸側楕円歯車12は、出力軸11に軸着されている出力軸側楕円歯車13に対して長軸L1側から短軸S1側へ噛合位置が次第に移動するため、ピストン3の下降速度が徐々に速くなる。そして、クランク軸側楕円歯車12の短軸S1側が出力軸側楕円歯車13の長軸L2と噛合した位置で、ピストン3の下降速度が最速となる。   When the piston 3 reaches the end of the exhaust stroke, the intake valve 8 opens, and when the piston 3 moves down to the intake stroke and the piston 3 descends, the intake air flows into the cylinder from the intake port 6a. As shown in FIG. 3C, the crankshaft side elliptical gear 12 that is pivotally attached to the crankshaft 4 is from the long axis L <b> 1 side with respect to the output shaft side elliptical gear 13 that is pivotally attached to the output shaft 11. Since the meshing position gradually moves toward the short axis S1, the descending speed of the piston 3 gradually increases. Then, at the position where the short shaft S1 side of the crankshaft side elliptical gear 12 meshes with the long axis L2 of the output shaft side elliptical gear 13, the descending speed of the piston 3 becomes the fastest.

本実施形態では、クランク軸側楕円歯車12(クランク軸4)の回転速度が最速となるクランク角θを、排気上死点後(ATDC)25〜80[deg]の間に設定し、好ましくは、ATDC約50[deg]に設定しているため、吸気行程開始直前からクランク軸側楕円歯車12の回転速度(ピストン3の下降速度)が上昇する。その結果、吸気行程へ移行した直後から筒内に流入する吸気の流速が速くなり強力なガス流動が発生し、燃焼の促進が図れる。   In the present embodiment, the crank angle θ at which the rotational speed of the crankshaft side elliptical gear 12 (crankshaft 4) is the fastest is set between exhaust top dead center (ATDC) 25-80 [deg], preferably Since the ATDC is set to about 50 [deg], the rotational speed of the crankshaft side elliptical gear 12 (the descending speed of the piston 3) increases immediately before the start of the intake stroke. As a result, the flow velocity of the intake air flowing into the cylinder immediately after the transition to the intake stroke is increased, and a strong gas flow is generated, so that combustion can be promoted.

このように、本実施形態によれば、ガス流動制御弁を用いることなく燃焼を促進させることができる。更に、ガス流動制御弁が不要となるため、ガス流動を発生させる際の吸気抵抗が少なく、相対的にポンプロスを低減することができると共に、構造の簡素化を実現することができる。しかも、吸気流量が少なく燃焼が不安定化し易い低負荷運転時においてもガス流動を発生させることができ、低負荷運転時における燃焼を安定化させることができる。   Thus, according to this embodiment, combustion can be promoted without using a gas flow control valve. Further, since the gas flow control valve is not required, the intake resistance when generating the gas flow is small, the pump loss can be relatively reduced, and the structure can be simplified. Moreover, gas flow can be generated even during low-load operation where the intake flow rate is small and combustion tends to become unstable, and combustion during low-load operation can be stabilized.

ところで、図3(c)に示すように、クランク軸側楕円歯車12が最速となるクランク角θを、ATDC25〜80[deg]の間に設定すると、燃焼行程の燃焼期間においてもクランク角θに達するまではピストン3の下降速度が徐々に増速されるためノッキングの発生が抑制されると共に、等容度が改善される。従って、相対的に点火時期をより進角させることができると共に、圧縮比を高く設定することができる。その結果、機関出力をより高めることができ、燃費を向上させることができる。   By the way, as shown in FIG. 3C, when the crank angle θ at which the crankshaft-side elliptical gear 12 is the fastest is set between ATDC25 and 80 [deg], the crank angle θ is set to the crank angle θ even in the combustion period of the combustion stroke. Until it reaches, the descending speed of the piston 3 is gradually increased, so that the occurrence of knocking is suppressed and the equal volume is improved. Therefore, the ignition timing can be relatively advanced, and the compression ratio can be set high. As a result, the engine output can be further increased and the fuel consumption can be improved.

[第2実施形態]
図5、図6に本発明の第2実施形態を示す。上述した第1実施形態では、クランクジャーナル4bの軸心と出力軸11の軸心を結ぶ線を、ピストン3が上死点にあるときのクランクジャーナル4bの軸心とクランクピン4aの軸心とを結ぶ線に対して直交する方向に配列したが、本実施形態では、ピストン3が上死点にあるとき、クランクジャーナル4bの軸心と出力軸11の軸心を結ぶ線と、クランクジャーナル4bとクランクピン4aとの軸心を結ぶ線とが一直線になるように、クランク軸4、出力軸11を配列したものである。
[Second Embodiment]
5 and 6 show a second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the line connecting the axis of the crank journal 4b and the axis of the output shaft 11 is the line between the axis of the crank journal 4b and the axis of the crank pin 4a when the piston 3 is at top dead center. In this embodiment, when the piston 3 is at the top dead center, the line connecting the axis of the crank journal 4b and the axis of the output shaft 11 and the crank journal 4b are arranged. And the crankshaft 4 and the output shaft 11 are arranged so that a line connecting the shaft centers of the crankpin 4a and the crankpin 4a is in a straight line.

尚、両楕円歯車12,13、及びこれら楕円歯車12,13間の噛合関係は、第1実施形態と同一であるため、出力軸11を定速回転させたときのクランク軸側楕円歯車12(クランク軸4)の回転速度の変化特性は、図3(c)と同一である。   Since the elliptical gears 12 and 13 and the meshing relationship between the elliptical gears 12 and 13 are the same as those in the first embodiment, the crankshaft side elliptical gear 12 (when the output shaft 11 is rotated at a constant speed) ( The change characteristics of the rotational speed of the crankshaft 4) are the same as those in FIG.

図6に示すように、本実施形態では、クランクジャーナル4bの軸心と出力軸11との軸心を結んだ線上、すなわち、出力軸11の軸心とピストンピン3aの軸心とを結んだ軸線LTDC上に、クランク軸側楕円歯車12の短軸S1と出力軸側楕円歯車13の長軸L2とが一致する配列とし、この状態で出力軸11を定速回転させたときのクランク軸4が最速となるクランク角θが設定されている。   As shown in FIG. 6, in this embodiment, on the line connecting the shaft center of the crank journal 4b and the output shaft 11, that is, the shaft center of the output shaft 11 and the shaft center of the piston pin 3a are connected. On the axis LTDC, the short shaft S1 of the crankshaft side elliptical gear 12 and the long shaft L2 of the output shaft side elliptical gear 13 are arranged to coincide with each other, and the crankshaft 4 when the output shaft 11 is rotated at a constant speed in this state. The crank angle θ is set so that is the fastest.

この最速となるクランク角θは、上述した軸線LTDCと、クランクジャーナル4bの軸心とクランクピン4aの軸心とを結ぶ線との挟み角であり、この挟角は、図5に示すように、ピストン3が排気上死点にあるときのクランク軸側楕円歯車12の短軸S1がクランク角θだけ進角された状態でも同様である。こうすることで、短軸S1を基準とした場合、クランクピン4aの軸心はクランク角θだけ遅角された位置に配設されることになる。   The fastest crank angle θ is an angle between the above-mentioned axis LTDC and a line connecting the axis of the crank journal 4b and the axis of the crank pin 4a. This angle is as shown in FIG. The same applies to the state in which the short axis S1 of the crankshaft side elliptical gear 12 is advanced by the crank angle θ when the piston 3 is at the exhaust top dead center. Thus, when the short axis S1 is used as a reference, the axis of the crank pin 4a is disposed at a position delayed by the crank angle θ.

このクランク角θは、上述した第1実施形態と同様、ATDC25〜80[deg]の間に設定されており、好ましくは、ATDC50[deg]に設定されている。尚、本実施形態の作用効果は、上述した第1実施形態と同様である。   The crank angle θ is set between ATDC 25 and 80 [deg], preferably ATDC 50 [deg], as in the first embodiment described above. In addition, the effect of this embodiment is the same as that of 1st Embodiment mentioned above.

又、本発明は、上述した実施形態に限るものではなく、例えば、適用する内燃機関はディーゼル燃焼機関であっても良い。   Further, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the applied internal combustion engine may be a diesel combustion engine.

1…内燃機関、
3…ピストン、
4…クランク軸、
4a…クランクピン、
4b…クランクジャーナル、
6…シリンダヘッド、
6a…吸気ポート、
7…燃焼室、
8…吸気弁、
11…出力軸、
12…クランク軸側楕円歯車、
13…出力軸側楕円歯車
θ…クランク角
L1,L2…長軸
S1,S2…短軸
1 ... an internal combustion engine,
3 ... Piston,
4 ... crankshaft,
4a ... crankpin,
4b ... Crank journal,
6 ... Cylinder head,
6a ... intake port,
7 ... Combustion chamber,
8 ... Intake valve,
11 ... Output shaft,
12 ... Crankshaft side elliptical gear,
13 ... Output shaft side elliptical gear θ ... Crank angle L1, L2 ... Long axis S1, S2 ... Short axis

特開平7−119472号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-119472

Claims (7)

ピストンの上下運動により回転するクランク軸と該クランク軸からの回転運動により回転する出力軸とを備える内燃機関において、
前記クランク軸と前記出力軸との間に、該出力軸が略等速回転を行うとき、前記クランク軸がその回転周期に同期して回転速度が周期的に変更される不等速動力伝達機構を介装し、
前記不等速動力伝達機構は、吸気弁の開弁期間内で前記クランク軸の回転速度が最速となるように配設されている
ことを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine comprising a crankshaft rotating by a vertical movement of a piston and an output shaft rotating by a rotational movement from the crankshaft,
An inconstant speed power transmission mechanism in which when the output shaft rotates at a substantially constant speed between the crank shaft and the output shaft, the rotation speed of the crank shaft is periodically changed in synchronization with the rotation cycle. Intervening,
The internal combustion engine is characterized in that the non-constant speed power transmission mechanism is arranged so that the rotational speed of the crankshaft becomes the fastest within a valve opening period of the intake valve.
前記不等速動力伝達機構は、互いに噛合するクランク軸側非円形歯車と出力軸側非円形歯車とから成り、
前記各非円形歯車が前記クランク軸と前記出力軸とに設けられている
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関。
The inconstant speed power transmission mechanism comprises a crankshaft side non-circular gear and an output shaft side noncircular gear that mesh with each other,
The internal combustion engine according to claim 1, wherein each of the non-circular gears is provided on the crankshaft and the output shaft.
前記各非円形歯車は該各非円形歯車の軸心に対して、歯車プロフィールが点対称を成している
ことを特徴とする請求項2記載の内燃機関。
The internal combustion engine according to claim 2, wherein each non-circular gear has a point-symmetrical gear profile with respect to the axis of each non-circular gear.
前記出力軸にフライホイールが備えられ、
前記吸気弁の開弁期間に前記クランク軸側非円形歯車の短軸側が前記出力軸側非円形歯車の長軸側に噛合されるように、該クランク軸側非円形歯車と該出力軸側非円形歯車の配列が設定されている
ことを特徴とする請求項2或いは3記載の内燃機関。
The output shaft is provided with a flywheel,
The crankshaft side non-circular gear and the output shaft side non-rotating gear are arranged so that the short shaft side of the crankshaft side noncircular gear meshes with the long shaft side of the output shaft side noncircular gear during the valve opening period of the intake valve. 4. An internal combustion engine according to claim 2, wherein an arrangement of circular gears is set.
前記内燃機関は、火花点火式ガソリン燃焼機関であり、前記吸気弁の開弁期間に前記クランク軸側非円形歯車の短軸側と前記出力軸側非円形歯車の長軸側とが噛合されるクランク角が、前記ピストンが排気上死点にあるときを基準に遅角方向へ25〜80度の間に設定されている
ことを特徴とする請求項4記載の内燃機関。
The internal combustion engine is a spark ignition gasoline combustion engine, and the short shaft side of the crankshaft-side noncircular gear and the long shaft side of the output shaft-side noncircular gear are engaged with each other during the opening period of the intake valve. 5. The internal combustion engine according to claim 4, wherein the crank angle is set between 25 and 80 degrees in the retarding direction with reference to when the piston is at an exhaust top dead center.
前記吸気弁の開弁期間に前記クランク軸側非円形歯車の短軸側が、前記クランク軸の軸心と前記出力軸の軸心とを結ぶ線に対して一致するように配列されている
ことを特徴とする請求項4記載の内燃機関。
The short axis side of the crankshaft side non-circular gear is arranged so as to coincide with a line connecting the axis of the crankshaft and the axis of the output shaft during the valve opening period of the intake valve. The internal combustion engine according to claim 4, characterized in that:
前記ピストンが排気上死点にあるときを基準に、前記クランク軸側非円形歯車の短軸側が、前記クランク軸の軸心と前記出力軸の軸心とを結んだ線に対して、遅角方向へ25〜80度の間に設定されている
ことを特徴とする請求項6記載の内燃機関。
With respect to the time when the piston is at exhaust top dead center, the short shaft side of the crankshaft-side non-circular gear is retarded with respect to the line connecting the crankshaft axis and the output shaft axis. 7. The internal combustion engine according to claim 6, wherein the internal combustion engine is set between 25 and 80 degrees in the direction.
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