JP2012163007A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.
内燃機関の燃焼室においては、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で点火される。混合気を圧縮するときの圧縮比は、出力されるトルクおよび燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力されるトルクを大きくしたり、燃料消費量を少なくしたりすることができる。一方で、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更することができる圧縮比可変機構を備える内燃機関が知られている。また、内燃機関の所定の部位には潤滑油が供給される。 In the combustion chamber of the internal combustion engine, the air-fuel mixture is ignited in a compressed state. It is known that the compression ratio when compressing the air-fuel mixture affects the output torque and the fuel consumption. By increasing the compression ratio, the output torque can be increased or the fuel consumption can be reduced. On the other hand, it is known that if the compression ratio is too high, abnormal combustion such as knocking occurs. In the prior art, an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio during an operation period is known. Lubricating oil is supplied to a predetermined part of the internal combustion engine.
特開2005−140090号公報においては、シリンダブロックとクランクケースとの間にカム機構を備え、クランクケースとシリンダブロックとを相対的に移動させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比の内燃機関が開示されている。カム機構は、偏心軸を有し、偏心軸を回転させることによりクランクケースとシリンダブロックとを相対的に移動させる。この内燃機関において、オイルパンに貯留した潤滑油をシリンダヘッドに供給する潤滑油供給通路は、クランクケース内を通過するクランクケース通過部と、シリンダブロック内を通過するシリンダブロック通過部と、これらの通過部同士の間においてカム機構内を通過するカム機構通過部とを有する。カム機構通過部においては、カム軸の内部や表面に潤滑油の流路を設け、潤滑油がカム機構内を通過することによりクランクケース通過部からシリンダブロック通過部に潤滑油が供給されることが開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-140090 discloses an internal combustion engine having a variable compression ratio that includes a cam mechanism between a cylinder block and a crankcase and changes the compression ratio by relatively moving the crankcase and the cylinder block. It is disclosed. The cam mechanism has an eccentric shaft, and relatively moves the crankcase and the cylinder block by rotating the eccentric shaft. In this internal combustion engine, the lubricating oil supply passage for supplying the lubricating oil stored in the oil pan to the cylinder head includes a crankcase passage portion that passes through the crankcase, a cylinder block passage portion that passes through the cylinder block, and these A cam mechanism passing portion that passes through the cam mechanism between the passing portions. In the cam mechanism passage part, a lubricating oil flow path is provided inside or on the surface of the cam shaft, and the lubricating oil is supplied from the crankcase passage part to the cylinder block passage part by passing through the cam mechanism. Is disclosed.
特開2005−69181号公報においては、軸受部で支持され、かつ内燃機関の機械要素と連結された制御軸を駆動させることにより、内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比の内燃機関が開示されている。この公報には、内燃機関の圧縮比を変更する直前に、制御軸または軸受部に供給する潤滑油を増量することが開示されている。また、オイルパンに貯留する潤滑油をポンプによって加圧し、加圧された潤滑油が送られる潤滑油供給本管は、内燃機関の機関本体の外側に配置されている。潤滑油供給本管に送られた潤滑油は、クランク軸の軸受け部等に供給されることが開示されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-69181 discloses an internal combustion engine having a variable compression ratio that changes a compression ratio of an internal combustion engine by driving a control shaft that is supported by a bearing portion and connected to a mechanical element of the internal combustion engine. Has been. This publication discloses that the amount of lubricating oil supplied to the control shaft or the bearing portion is increased immediately before changing the compression ratio of the internal combustion engine. Further, a lubricating oil supply main pipe to which the lubricating oil stored in the oil pan is pressurized by a pump and the pressurized lubricating oil is sent is disposed outside the engine body of the internal combustion engine. It is disclosed that the lubricating oil sent to the lubricating oil supply main is supplied to the bearing portion of the crankshaft.
内燃機関の機関本体においては、クランクシャフトの支持部分やカムシャフトの支持部分等に潤滑油が供給される。クランクケースとシリンダブロックとの相対的な距離が変動する可変圧縮比機構を備える内燃機関においては、クランクケースの下側のオイルパンに貯留されている潤滑油を、シリンダブロックやシリンダヘッド等に供給する必要がある。すなわち、互いの距離が変動する部材に対して潤滑油を供給する必要がある。 In an engine body of an internal combustion engine, lubricating oil is supplied to a support portion of a crankshaft, a support portion of a camshaft, and the like. In an internal combustion engine equipped with a variable compression ratio mechanism in which the relative distance between the crankcase and the cylinder block varies, the lubricating oil stored in the oil pan below the crankcase is supplied to the cylinder block, cylinder head, etc. There is a need to. That is, it is necessary to supply lubricating oil to members whose distances vary.
特開2005−140090号公報に開示されている内燃機関においては、圧縮比可変機構に含まれるシリンダブロックの支持軸(カム軸)に油路を形成して、クランクケースからシリンダブロックに潤滑油を供給している。この公報には支持軸の軸受けとして滑り軸受けが開示されている。この内燃機関において、支持軸の軸受けを転がり軸受けに変更すると、軸受け部での潤滑油の漏れ量が多くなり油圧が大きく低下する。このために軸受け部を転がり軸受けに変更すると、各部位に対して潤滑油を十分に供給することができない虞がある。または、潤滑油を供給するためのポンプの吐出流量を大きくするために、大型のポンプを取り付ける必要性が生じる。 In the internal combustion engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2005-140090, an oil passage is formed on a support shaft (cam shaft) of a cylinder block included in a variable compression ratio mechanism, and lubricating oil is supplied from the crankcase to the cylinder block. Supply. This publication discloses a sliding bearing as a bearing for the support shaft. In this internal combustion engine, when the bearing of the support shaft is changed to a rolling bearing, the amount of lubricating oil leaked at the bearing portion increases, and the hydraulic pressure greatly decreases. For this reason, if the bearing portion is changed to a rolling bearing, there is a possibility that the lubricating oil cannot be sufficiently supplied to each part. Or in order to enlarge the discharge flow rate of the pump for supplying lubricating oil, the necessity of attaching a large sized pump arises.
更に、潤滑油を供給するための支持軸に形成される穴や溝は、支持軸の径や軸受け部の幅等の制限を受けるために、大きくすることが難しいという問題がある。このために、十分な量の潤滑油を供給することができない場合が生じる。または、支持軸を大きくしたり、潤滑油を供給するポンプを大型にしたりする必要性が生じる。 Furthermore, there is a problem that the holes and grooves formed in the support shaft for supplying the lubricating oil are difficult to increase because they are limited by the diameter of the support shaft and the width of the bearing portion. For this reason, a case where a sufficient amount of lubricating oil cannot be supplied occurs. Alternatively, it is necessary to enlarge the support shaft or enlarge the pump for supplying the lubricating oil.
上記の特開2005−69181号公報に開示されているように、機関本体の外部、すなわちクランクケースやシリンダヘッドの外部に潤滑油の供給路を設けることにより、シリンダブロックの支持軸を介さずに、クランクケースからシリンダブロックやシリンダヘッドに潤滑油を供給することができる。しかしながら、この内燃機関においては、潤滑油を供給する配管を機関本体の外側に配設するために、配管を配設する空間が別に必要になるという問題が生じる。 As disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-69181, by providing a lubricating oil supply path outside the engine body, that is, outside the crankcase or cylinder head, without the support shaft of the cylinder block. Lubricating oil can be supplied from the crankcase to the cylinder block and the cylinder head. However, in this internal combustion engine, there is a problem that a space for arranging the piping is separately required in order to arrange the piping for supplying the lubricating oil outside the engine body.
本発明は、クランクケースを含む下部構造物とシリンダブロックとが相対的に移動する圧縮比可変機構を備え、下部構造物からシリンダブロックに潤滑油を供給可能な内燃機関を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism in which a lower structure including a crankcase and a cylinder block move relatively, and capable of supplying lubricating oil from the lower structure to the cylinder block. To do.
本発明の内燃機関は、クランクケースを含み、潤滑油が流れる油路を内部に有する下部構造物と、下部構造物の上側に配置され、ピストンが配置される穴部および潤滑油が流れる油路を内部に有するシリンダブロックとを備える。内燃機関は、更に、下部構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成され、下部構造物に対してシリンダブロックが離れる向きに移動することにより、燃焼室の容積が大きくなって圧縮比が小さくなる圧縮比可変機構と、下部構造物の油路をシリンダブロックの油路に接続する油路接続機構とを備える。油路接続機構は、シリンダブロックの油路に連通する上側接続部と、下部構造物の油路に連通する下側接続部とを有する。上側接続部および下側接続部は、互いに対向して嵌合するように形成されており、下部構造物に対するシリンダブロックの相対移動に応じて互いに摺動し、油路接続機構の長さが可変に形成されている。 An internal combustion engine of the present invention includes a crankcase, and has a lower structure having an oil passage through which lubricating oil flows therein, an upper passage disposed in the lower structure, and an oil passage through which lubricating oil flows. The cylinder block which has inside. The internal combustion engine is further formed so that the cylinder block moves relative to the lower structure, and the cylinder block moves away from the lower structure, thereby increasing the volume of the combustion chamber and increasing the compression ratio. And a variable compression ratio mechanism, and an oil passage connection mechanism for connecting the oil passage of the lower structure to the oil passage of the cylinder block. The oil passage connection mechanism has an upper connection portion that communicates with the oil passage of the cylinder block and a lower connection portion that communicates with the oil passage of the lower structure. The upper connection portion and the lower connection portion are formed so as to be opposed to each other, slide with each other according to the relative movement of the cylinder block with respect to the lower structure, and the length of the oil passage connection mechanism is variable. Is formed.
上記発明においては、油路接続機構は、潤滑油が封入される空間のうち、下部構造物とシリンダブロックとが互いに対向する領域に配置されていることが好ましい。 In the above invention, the oil passage connection mechanism is preferably disposed in a region where the lower structure and the cylinder block face each other in a space in which the lubricating oil is enclosed.
上記発明においては、シリンダブロックの上側に配置され、潤滑油が流れる油路を内部に有するシリンダヘッドを備え、シリンダヘッドの油路は、シリンダブロックの油路に接続されており、圧縮比可変機構は、下部構造物に対してシリンダブロックを支持する支持軸を含み、シリンダブロックの油路は、シリンダブロックの支持軸を通らずに下部構造物の油路からシリンダヘッドの油路に向かって潤滑油を供給するように形成されていることが好ましい。 In the above invention, the cylinder head is disposed above the cylinder block and has an oil passage through which lubricating oil flows. The oil passage of the cylinder head is connected to the oil passage of the cylinder block, and the compression ratio variable mechanism Includes a support shaft for supporting the cylinder block with respect to the lower structure, and the oil passage of the cylinder block is lubricated from the oil passage of the lower structure toward the oil passage of the cylinder head without passing through the support shaft of the cylinder block. It is preferable to be configured to supply oil.
上記発明においては、上側接続部はシリンダブロックに固定されているブロック側オイル管を有し、下側接続部はクランクケースに固定されているクランクケース側オイル管を有し、ブロック側オイル管とクランクケース側オイル管とが互いに嵌合して摺動するように形成することができる。 In the above invention, the upper connection portion has a block-side oil pipe fixed to the cylinder block, and the lower connection portion has a crankcase-side oil pipe fixed to the crankcase. The crankcase side oil pipe can be formed so as to fit and slide with each other.
本発明によれば、クランクケースを含む下部構造物とシリンダブロックとが相対的に移動する圧縮比可変機構を備え、下部構造物からシリンダブロックに潤滑油を供給可能な内燃機関を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism in which a lower structure including a crankcase and a cylinder block move relatively, and capable of supplying lubricating oil from the lower structure to the cylinder block. it can.
図1から図8を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に配置されている内燃機関を例に取り上げて説明する。 The internal combustion engine in the embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an internal combustion engine disposed in a vehicle will be described as an example.
図1は、本実施の形態における内燃機関の概略図である。本実施の形態における内燃機関は、火花点火式である。内燃機関は、機関本体1を備える。機関本体1は、シリンダブロック2とシリンダヘッド4とを含む。シリンダブロック2の内部には、ピストン3が配置されている。ピストン3は、シリンダブロック2の内部で往復運動する。
FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type. The internal combustion engine includes an engine body 1. The engine body 1 includes a
燃焼室5は、それぞれの気筒ごとに形成されている。燃焼室5には、機関吸気通路および機関排気通路が接続されている。機関吸気通路は、燃焼室5に空気または燃料と空気との混合気を供給するための通路である。機関排気通路は、燃料の燃焼により生じた排気を燃焼室5から排出するための通路である。
The
シリンダヘッド4には、吸気ポート7および排気ポート9が形成されている。吸気弁6は吸気ポート7の端部に配置され、燃焼室5に連通する機関吸気通路を開閉可能に形成されている。排気弁8は、排気ポート9の端部に配置され、燃焼室5に連通する機関排気通路を開閉可能に形成されている。シリンダヘッド4には、点火装置としての点火プラグ10が固定されている。点火プラグ10は、燃焼室5にて燃料を点火するように形成されている。
An
本実施の形態における内燃機関は、燃焼室5に燃料を供給するための燃料噴射弁11を備える。本実施の形態における燃料噴射弁11は、吸気ポート7に燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁11は、この形態に限られず、燃焼室5に燃料を供給できるように配置されていれば構わない。たとえば、燃料噴射弁は、燃焼室に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。
The internal combustion engine in the present embodiment includes a
燃料噴射弁11は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ29を介して燃料タンク28に接続されている。燃料タンク28内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ29によって燃料噴射弁11に供給される。
The
各気筒の吸気ポート7は、対応する吸気枝管13を介してサージタンク14に連結されている。サージタンク14は、吸気ダクト15およびエアフローメータ16を介してエアクリーナ(図示せず)に連結されている。吸気ダクト15には、吸入空気量を検出するエアフローメータ16が接続されている。吸気ダクト15の内部には、ステップモータ17によって駆動されるスロットル弁18が配置されている。一方、各気筒の排気ポート9は、対応する排気枝管19に連結されている。排気枝管19は、排気処理装置21に連結されている。本実施の形態における排気処理装置21は、酸化触媒20を含む。排気処理装置21は、排気管22に接続されている。
The
本実施の形態における内燃機関は、電子制御ユニット31を備える。本実施の形態における電子制御ユニット31は、デジタルコンピュータを含む。電子制御ユニット31は、双方向バス32を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)33、ROM(リードオンリメモリ)34、CPU(マイクロプロセッサ)35、入力ポート36および出力ポート37を含む。
The internal combustion engine in the present embodiment includes an electronic control unit 31. The electronic control unit 31 in the present embodiment includes a digital computer. The electronic control unit 31 includes a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an
エアフローメータ16は、燃焼室5に吸入される吸入空気量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。アクセルペダル40には、負荷センサ41が接続されている。負荷センサ41は、アクセルペダル40の踏込量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
The
クランク角センサ42は、クランクシャフトが、例えば所定の角度を回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート36に入力される。クランク角センサ42の出力により、機関回転数を検出することができる。また、クランク角センサ42の出力により、クランク角度を検出することができる。機関排気通路において、排気処理装置21の下流には、排気処理装置21の温度を検出する温度検出器としての温度センサ43が配置されている。温度センサ43の出力は、対応するAD変換器38を介して入力ポート36に入力される。
The
電子制御ユニット31の出力ポート37は、それぞれの対応する駆動回路39を介して燃料噴射弁11および点火プラグ10に接続されている。本実施の形態における電子制御ユニット31は、燃料噴射制御や点火制御を行うように形成されている。すなわち、燃料を噴射する時期および燃料の噴射量が電子制御ユニット31により制御される。更に点火プラグ10の点火時期が電子制御ユニット31により制御されている。また、出力ポート37は、対応する駆動回路39を介して、スロットル弁18を駆動するステップモータ17および燃料ポンプ29に接続されている。これらの機器は、電子制御ユニット31により制御されている。
The
吸気弁6は、吸気カム51が回転することにより開閉するように形成されている。排気弁8は、排気カム52が回転するようことにより開閉するように形成されている。本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構を備える。可変動弁機構は、吸気弁6の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置53を含む。本実施の形態における可変バルブタイミング装置53は、吸気カム51の回転軸に接続されている。可変バルブタイミング装置53は、電子制御ユニット31により制御されている。
The
本実施の形態における内燃機関は、圧縮比可変機構を備える。本発明においては、ピストンが圧縮上死点に達したときにピストンの冠面とシリンダヘッドとに囲まれる気筒内の空間を燃焼室と称する。内燃機関の圧縮比は、燃焼室の容積等に依存して定まる。本実施の形態における圧縮比可変機構は、燃焼室の容積を変更することにより圧縮比を変更するように形成されている。内燃機関の圧縮比は、(圧縮比)=(燃焼室の容積+吸気弁が閉じている期間のピストンの行程容積)/(燃焼室の容積)で示される。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable compression ratio mechanism. In the present invention, the space in the cylinder surrounded by the crown surface of the piston and the cylinder head when the piston reaches compression top dead center is referred to as a combustion chamber. The compression ratio of the internal combustion engine is determined depending on the volume of the combustion chamber and the like. The variable compression ratio mechanism in the present embodiment is formed to change the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber. The compression ratio of the internal combustion engine is expressed by (compression ratio) = (combustion chamber volume + piston stroke volume when the intake valve is closed) / (combustion chamber volume).
図2は、本実施の形態における内燃機関の圧縮比可変機構の分解斜視図である。図3は、内燃機関の燃焼室の部分の第1の概略断面図である。図3は、圧縮比可変機構により高圧縮比になったときの概略図である。本実施の形態における内燃機関は、クランクケースを含む下部構造物と、下部構造物の上側に配置されているシリンダブロックとが互いに相対移動する。本実施の形態における下部構造物は、圧縮比可変機構を介してシリンダブロックを支持している。また、本実施の形態における下部構造物は、クランクシャフトを支持している。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the compression ratio variable mechanism of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 3 is a first schematic cross-sectional view of the combustion chamber portion of the internal combustion engine. FIG. 3 is a schematic diagram when a high compression ratio is obtained by the variable compression ratio mechanism. In the internal combustion engine in the present embodiment, the lower structure including the crankcase and the cylinder block arranged on the upper side of the lower structure move relative to each other. The substructure in the present embodiment supports the cylinder block via a compression ratio variable mechanism. Further, the lower structure in the present embodiment supports the crankshaft.
図2および図3を参照して、シリンダブロック2の両側の側壁の下方には複数個の突出部80が形成されている。突出部80には、断面形状が円形のカム挿入孔81が形成されている。クランクケース79の上壁には、複数個の突出部82が形成されている。突出部82には、断面形状が円形のカム挿入孔83が形成されている。クランクケース79の突出部82は、シリンダブロック2の突出部80同士の間に嵌合する。
2 and 3, a plurality of
本実施の形態における圧縮比可変機構は、シリンダブロック2の支持軸としての一対のカムシャフト84,85を含む。それぞれのカムシャフト84,85は、カム挿入孔81内に回転可能に挿入される円形カム86を含む。これらの円形カム86は、カムシャフト84,85の回転軸と同軸状に配置される。
The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a pair of
一方で、図3に示すように、円形カム86同士の間には、それぞれのカムシャフト84,85の回転軸に対して偏心して配置された偏心軸87が延びている。偏心軸87には、円形カム88が偏心して回転可能に取付けられている。円形カム88は、それぞれの円形カム86同士の間に配置されている。これらの円形カム88は、対応するカム挿入孔83内にて回転可能に支持される。
On the other hand, as shown in FIG. 3,
圧縮比可変機構は、モータ89を含む。モータ89の回転軸90には、螺旋方向が互いに逆向きの2つのウォームギヤ91,92が取付けられている。それぞれのカムシャフト84,85の端部には、歯車93,94が固定されている。歯車93,94は、ウォームギヤ91,92と噛み合うように配置されている。モータ89が回転軸90を回転させることにより、カムシャフト84,85を、互いに反対方向に回転させることができる。
The compression ratio variable mechanism includes a
図3を参照して、それぞれのカムシャフト84,85上に配置された円形カム86を、矢印96に示すように互いに反対方向に回転させると、偏心軸87が下端に向けて移動する。円形カム88は、カム挿入孔83内において、矢印97に示すように円形カム86と反対方向に回転する。
Referring to FIG. 3, when the
図4に、本実施の形態における内燃機関の燃焼室の部分の第2の概略断面図を示す。図4は、圧縮比可変機構により低圧縮比になったときの概略図である。図4に示されるように偏心軸87が下端まで移動すると、円形カム88の中心軸が偏心軸87よりも下方に移動する。図3および図4を参照して、クランクケース79とシリンダブロック2との相対位置は、円形カム86の中心軸と円形カム88の中心軸との距離によって定まる。円形カム86の中心軸と円形カム88の中心軸との距離が大きくなるほどシリンダブロック2はクランクケース79から離れる。矢印98に示すようにシリンダブロック2がクランクケース79から離れるほど、ピストン3が圧縮上死点に達したときの燃焼室5の容積が大きくなる。
FIG. 4 shows a second schematic cross-sectional view of the combustion chamber portion of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram when a low compression ratio is achieved by the compression ratio variable mechanism. As shown in FIG. 4, when the
本実施の形態における圧縮比可変機構は、クランクケースに対してシリンダブロックが相対的に移動することにより、燃焼室の容積が可変に形成されている。図3ではピストン3が圧縮上死点に到達しており、燃焼室5の容積が小さくなっている。この状態では、圧縮比が大きくなる。これに対して、図4ではピストン3が圧縮上死点に到達しており、燃焼室5の容積が大きくなっている。この状態では、圧縮比が小さくなる。このように、本実施の形態における内燃機関は、運転期間中に圧縮比を変更することができる。たとえば、内燃機関の運転状態に応じて、圧縮比可変機構により圧縮比を変更することができる。
In the variable compression ratio mechanism in the present embodiment, the volume of the combustion chamber is variably formed by moving the cylinder block relative to the crankcase. In FIG. 3, the
本実施の形態における圧縮比可変機構は、回転軸を偏心させた円形カムを回転させることにより、クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させているが、この形態に限られず、クランクケースに対してシリンダブロックを移動させて圧縮比を変更できる任意の圧縮比可変機構を採用することができる。 The variable compression ratio mechanism according to the present embodiment moves the cylinder block relative to the crankcase by rotating a circular cam whose eccentric shaft is eccentric. However, the present invention is not limited to this configuration. In contrast, any compression ratio variable mechanism that can change the compression ratio by moving the cylinder block can be employed.
本実施の形態における圧縮比可変機構は、図示しない覆い部材で覆われており、シリンダボアおよびクランクケースの内部の空間が密閉されるように形成されている。すなわち、内燃機関は、潤滑油が機関本体の内部に封入され、機関本体の外部に漏れないように形成されている。 The compression ratio variable mechanism in the present embodiment is covered with a cover member (not shown), and is formed so that the space inside the cylinder bore and the crankcase is sealed. That is, the internal combustion engine is formed so that the lubricating oil is sealed inside the engine body and does not leak outside the engine body.
内燃機関は、一般的に機関負荷が低いほど熱効率が悪くなる。従って、内燃機関の運転時における熱効率を向上させるためには、負荷が低いときの熱効率を向上させることが好ましい。本実施の形態における圧縮比可変機構にて圧縮比を高くすることにより熱効率を向上させることができる。特に、圧縮比を高くすると、ピストンが上死点から下死点に向かうときの膨張比が大きくなるために熱効率が向上する。ところが、圧縮比可変機構により圧縮比を上昇させると、所定の圧縮比でノッキング等の異常燃焼が発現する。 An internal combustion engine generally has a lower thermal efficiency as the engine load is lower. Therefore, in order to improve the thermal efficiency during operation of the internal combustion engine, it is preferable to improve the thermal efficiency when the load is low. Thermal efficiency can be improved by increasing the compression ratio with the variable compression ratio mechanism in the present embodiment. In particular, when the compression ratio is increased, the expansion ratio when the piston moves from the top dead center to the bottom dead center is increased, so that the thermal efficiency is improved. However, when the compression ratio is increased by the compression ratio variable mechanism, abnormal combustion such as knocking occurs at a predetermined compression ratio.
本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構を備え、吸気弁の開閉時期が可変に形成されている。吸気弁を閉じる時期を遅くすることにより、燃焼室に流入する空気量を少なくすることができる。すなわち、吸気弁を閉じる時期を遅くすることにより、燃焼室において混合気が圧縮される実際の圧縮比を小さくすることができる。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable valve mechanism, and the opening / closing timing of the intake valve is variably formed. By delaying the timing of closing the intake valve, the amount of air flowing into the combustion chamber can be reduced. That is, by delaying the timing for closing the intake valve, the actual compression ratio at which the air-fuel mixture is compressed in the combustion chamber can be reduced.
本実施の形態の内燃機関では、低負荷のときには圧縮比可変機構により機械的な圧縮比が高くなるように制御している。すなわち、ピストンが圧縮上死点に到達したときの燃焼室の容積が小さくなるように制御している。一方で、可変動弁機構により吸気弁を閉じる時期を遅くし、実際の圧縮比が高くなり過ぎない様に制御して、ノッキング等の発生を抑制することができる。吸気弁を閉じる時期を遅くしても、膨張比は大きくなったままであるために、熱効率の向上を図ることができる。このように、本実施の形態における内燃機関は、燃焼室における実際の圧縮比を異常燃焼の発現する圧縮比未満に維持しながら、膨張比を大きくして熱効率を向上させることができる。 In the internal combustion engine of this embodiment, when the load is low, the mechanical compression ratio is controlled to be high by the variable compression ratio mechanism. That is, control is performed so that the volume of the combustion chamber is reduced when the piston reaches the compression top dead center. On the other hand, the occurrence of knocking or the like can be suppressed by delaying the timing of closing the intake valve by the variable valve mechanism and controlling so that the actual compression ratio does not become too high. Even if the timing for closing the intake valve is delayed, the expansion ratio remains large, so that the thermal efficiency can be improved. As described above, the internal combustion engine in the present embodiment can improve the thermal efficiency by increasing the expansion ratio while maintaining the actual compression ratio in the combustion chamber below the compression ratio at which abnormal combustion occurs.
図5に、本実施の形態における機関本体の各部位に潤滑油を供給する油路を説明する機関本体の概略断面図を示す。本実施の形態における内燃機関は、機関本体の各部位に潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備える。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the engine main body for explaining an oil passage for supplying lubricating oil to each part of the engine main body in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment includes a lubricating oil supply device that supplies lubricating oil to each part of the engine body.
本実施の形態における下部構造物は、クランクケース79に固定されているオイルパン66を含む。オイルパン66の底部には、潤滑油が貯留される。ピストン3は、コネクティングロッド62を介してクランクシャフト62に支持されている。クランクケース79とオイルパン66とに囲まれる空間の内部において、クランクシャフト62が回転する。
The lower structure in the present embodiment includes an
本実施の形態における潤滑油供給装置は、オイルパン66に貯留する潤滑油を吸い上げて加圧するオイルポンプ64を備える。本実施の形態におけるオイルポンプ64は、ドライブチェーン65を介してクランクシャフト62の回転力が伝達されている。オイルポンプ64は、ドライブチェーン65により伝達された回転力により潤滑油を加圧する。オイルポンプとしては、この形態に限られず、潤滑油を加圧できるように形成されていれば構わない。
The lubricating oil supply device in the present embodiment includes an
本実施の形態における潤滑油供給装置は、オイルストレーナ63とオイルフィルタ67とを有する。オイルストレーナ63は、潤滑油に含まれる大きな異物を除去する。オイルフィルタ67は、潤滑油に含まれる小さな異物を除去する。
The lubricating oil supply device in the present embodiment has an
オイルポンプ64が駆動することにより、オイルパン66の底部に貯留する潤滑油は、矢印101に示すように、オイルストレーナ63を通ってオイルポンプ64に流入する。オイルポンプ64により加圧された潤滑油は、矢印102に示すように、オイルフィルタ67に流入する。
When the
シリンダブロック2の内部には、潤滑油が流れる油路が形成されている。本実施の形態におけるシリンダブロック2の油路には、主油路としてのメインオイルギャラリ71が含まれる。オイルフィルタ67を流通した潤滑油は、矢印103に示すように、メインオイルギャラリ71に供給される。
An oil path through which lubricating oil flows is formed inside the
本実施の形態の内燃機関では、潤滑油は、メインオイルギャラリ71から機関本体1の各部位に供給される。例えば、クランクケース79の内部に配置される部材においては、矢印104に示すように、クランクシャフト62を回転可能に支持するクランクジャーナル部に潤滑油が供給される。また、コネクティングロッド62の大端部や、オイルポンプ64を駆動するドライブチェーン65などに潤滑油が供給される。
In the internal combustion engine of the present embodiment, the lubricating oil is supplied from the
本実施の形態におけるシリンダブロック2は、潤滑油が流れるブロック内油路72を含む。ブロック内油路72は、シリンダブロック2の内部に形成されている。本実施の形態におけるブロック内油路72は、シリンダブロック2の下面から上面に向かって貫通している。
本実施の形態における内燃機関は、クランクケース79に形成されている油路と、シリンダブロック2に形成されている油路とを接続する油路接続機構60を備える。本実施の形態における油路接続機構60は、クランクケース79に形成されているメインオイルギャラリ71とシリンダブロック2に形成されているブロック内油路72とを接続する。油路接続機構60は、シリンダブロック2とクランクケース79とが互いに対向する領域に配置されている。図2および図5を参照して、本実施の形態における油路接続機構60は、クランクケース79に形成された切欠き部79aの部分に配置されている。
The internal combustion engine in the present embodiment includes an oil
図6に、本実施の形態における油路接続機構の拡大概略断面図を示す。油路接続機構60は、下部構造物の内部の油路に連通する下側接続部としてのクランクケース側オイル管75を含む。クランクケース側オイル管75は、クランクケース79に固定されている。クランクケース側オイル管75は、メインオイルギャラリ71と連通するように配置されている。クランクケース側オイル管75は、クランクケース79の表面からシリンダブロック2に向かって突出するように配置されている。
FIG. 6 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the oil passage connection mechanism in the present embodiment. The oil
油路接続機構60は、シリンダブロック2の内部の油路に連通する上側連通部としてのブロック側オイル管76を含む。ブロック側オイル管76は、シリンダブロック2に固定されている。ブロック側オイル管76は、ブロック内油路72と連通するように配置されている。ブロック側オイル管76は、シリンダブロック2の表面からクランクケース79に向かって突出するように配置されている。クランクケース側オイル管75と、ブロック側オイル管76とは、同軸状に配置されており、互いに対向して嵌合している。圧縮比可変機構により、たとえば、矢印98に示すように、クランクケース79に対してシリンダブロック2が移動するときに、クランクケース側オイル管75とブロック側オイル管76とは、互いに摺動するように形成されている。
The oil
クランクケース側オイル管75とブロック側オイル管76との接触部分には、潤滑油が漏れないように密閉する密閉部材が配置されている。本実施の形態においては、クランクケース側オイル管75とブロック側オイル管76とが互いに摺動する部分には、Oリング77が配置されている。密閉部材としてはOリングに限られず、上側接続部と下側接続部とが摺動する部分から潤滑油の漏れを抑制する任意の部材を採用することができる。
A sealing member is provided at a contact portion between the crankcase
図5および図6を参照して、メインオイルギャラリ71に供給された潤滑油は、矢印105に示すように、クランクケース側オイル管75およびブロック側オイル管76を通って、シリンダヘッド4のヘッド内油路73に供給される。
Referring to FIGS. 5 and 6, the lubricating oil supplied to
図7に、圧縮比可変機構が駆動して、クランクケースからシリンダブロックが離れる向きに移動したときの油路接続機構の拡大概略断面図を示す。矢印98に示すように、クランクケース79に対してシリンダブロック2が離れる向きに移動した場合には、クランクケース側オイル管75に対して、ブロック側オイル管76が摺動する。クランクケース79に対してシリンダブロック2が近づく向きに移動した場合においても同様に、クランクケース側オイル管75に対して、ブロック側オイル管76が摺動する。このために、圧縮比可変機構が駆動してもメインオイルギャラリ71とブロック内油路72との接続を維持することができる。このように、本実施の形態における内燃機関は、油路接続機構60の長さが可変に形成されている。
FIG. 7 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the oil passage connection mechanism when the compression ratio variable mechanism is driven and the cylinder block moves away from the crankcase. As indicated by an
本実施の形態における油路接続機構は、クランクケースに対してシリンダブロックが移動して互いの距離が変化しても潤滑油をクランクケースの油路からシリンダブロックの油路に供給することができる。本実施の形態における油路接続機構は、クランクケースに対するシリンダブロックの相対的な位置に関わらず、潤滑油を連続的にシリンダブロックに供給することができる。例えば、圧縮比可変機構が駆動してシリンダブロックがクランクケースに対して相対的に移動している期間中においても潤滑油を供給することができる。 The oil passage connection mechanism in the present embodiment can supply the lubricating oil from the oil passage of the crankcase to the oil passage of the cylinder block even if the cylinder block moves relative to the crankcase and the mutual distance changes. . The oil path connection mechanism in the present embodiment can continuously supply lubricating oil to the cylinder block regardless of the relative position of the cylinder block with respect to the crankcase. For example, the lubricating oil can be supplied even during a period in which the variable compression ratio mechanism is driven and the cylinder block is moving relative to the crankcase.
図5を参照して、本実施の形態における内燃機関は、シリンダブロックの支持軸としてのカムシャフト84,85を介さずに、クランクケース79の油路からシリンダブロック2の油路に潤滑油を供給することができる。このために、潤滑油を供給する油路の流路断面積が小さくなることを回避でき、クランクケース79の油路からシリンダブロック2の油路に向かって十分な量の潤滑油を供給することができる。または、オイルポンプの大きな吐出圧力を必要とせずに、シリンダブロック2の油路に十分な量の潤滑油を供給することができる。また、機関本体の外側に配管を配設しなくても、シリンダブロック2に十分な量の潤滑油を供給することができる。
Referring to FIG. 5, the internal combustion engine in the present embodiment supplies lubricating oil from the oil passage of
または、本実施の形態におけるシリンダブロック2のブロック内油路72は、シリンダヘッド4の内部に形成されているヘッド内油路73に接続されている。本実施の形態における内燃機関は、クランクケース79の油路からシリンダヘッド4の油路に十分な量の潤滑油を供給することができる。または、オイルポンプの大きな吐出圧力を必要とせずに、クランクケースからシリンダヘッドに潤滑油を供給することができる。
Alternatively, the in-
または、本実施の形態における内燃機関は、シリンダブロックの支持軸の軸受けとして、転がり軸受けを採用することができる。転がり軸受けの部分を通して、クランクケースからシリンダブロックに潤滑油を供給する内燃機関の場合には、転がり軸受けの部分で潤滑油の漏れが大きくなり、油圧が大幅に低下する。このために、各部位に十分な量の潤滑油を供給することができなくなる虞がある。本実施の形態の油路接続機構を採用することにより、シリンダブロックの支持軸を通らずに、クランクケース79の油路からシリンダブロック2の油路に潤滑油を供給できるために、転がり軸受けを採用しても、各部位に十分な量の潤滑油を供給することができる。
Or the internal combustion engine in this Embodiment can employ | adopt a rolling bearing as a bearing of the support shaft of a cylinder block. In the case of an internal combustion engine that supplies lubricating oil from the crankcase to the cylinder block through the rolling bearing portion, leakage of the lubricating oil increases at the rolling bearing portion, and the hydraulic pressure is greatly reduced. For this reason, there is a possibility that a sufficient amount of lubricating oil cannot be supplied to each part. By adopting the oil passage connection mechanism of the present embodiment, the lubricating oil can be supplied from the oil passage of the
本実施の形態の内燃機関において、シリンダブロック2の支持軸の軸受け部には、メインオイルギャラリ71およびブロック内油路72のうち少なくとも一方の油路から潤滑油を供給することができる。また、シリンダブロックの軸受けとして、転がり軸受けを採用することにより、圧縮比可変機構が駆動するときの抵抗が小さくなり、圧縮比可変機構の応答性が向上する。または、圧縮比可変機構を駆動するための駆動トルクが小さくなり、圧縮比可変機構の駆動装置を小型にすることができる。
In the internal combustion engine of the present embodiment, the lubricating oil can be supplied to the bearing portion of the support shaft of the
さらに、本実施の形態における機関本体は、潤滑油が外部に漏れないように、覆い部材で各部分が覆われており、潤滑油が封入されている。本実施の形態における油路接続機構は、潤滑油が封入される空間のうち、クランクケースとシリンダヘッドとが互いに対向する領域に配置されている。この領域に油路接続機構を配置することにより、油路接続機構を外気から遮断することができる。一方で、油路接続機構を機関本体の外部に配置することも可能である。すなわち、大気中に油路接続機構を配置することも可能である。しかしながら、この場合には油路接続機構の摺動する部分に埃などの異物が侵入し、摺動特性が悪化したり、潤滑油が多量に漏れたりする虞がある。本実施の形態の油路接続機構は、外気から遮断された空間に配置されているために、摺動する部分への異物の混入を回避することができる。更に、オイルストレーナ及びおよびオイルフィルタを通った潤滑油が油路接続機構に供給されているために、摺動部への異物の混入を抑制することができる。 Furthermore, the engine main body in the present embodiment is covered with a covering member so that the lubricating oil does not leak to the outside, and the lubricating oil is enclosed. The oil passage connection mechanism in the present embodiment is arranged in a region where the crankcase and the cylinder head face each other in the space in which the lubricating oil is enclosed. By disposing the oil passage connection mechanism in this region, the oil passage connection mechanism can be blocked from the outside air. On the other hand, it is also possible to arrange the oil passage connection mechanism outside the engine body. That is, it is also possible to arrange an oil passage connection mechanism in the atmosphere. However, in this case, foreign matters such as dust may enter the sliding portion of the oil passage connection mechanism, which may deteriorate the sliding characteristics and cause a large amount of lubricating oil to leak. Since the oil passage connection mechanism according to the present embodiment is disposed in a space that is blocked from outside air, it is possible to avoid contamination of foreign matters in the sliding portion. Furthermore, since the lubricating oil that has passed through the oil strainer and the oil filter is supplied to the oil path connection mechanism, it is possible to prevent foreign matter from entering the sliding portion.
本実施の形態における潤滑油供給装置は、シリンダブロック2の内部に形成されたブロック内油路72を介してシリンダヘッド4のヘッド内油路73に潤滑油を供給している。ヘッド内油路73に供給された潤滑油は、シリンダヘッド4に配置されている各部材に供給することができる。例えば、吸気弁や排気弁を駆動するカムを含むカムシャフトを支持するカムジャーナル部、または可変動弁機構などに潤滑油を供給することができる。
The lubricating oil supply device in the present embodiment supplies lubricating oil to the head
シリンダブロック2に形成されているブロック内油路72は、機関本体の各部材に潤滑油を供給するように形成されていても構わない。例えば、ブロック内油路72は、シリンダブロック2の支持軸としてのカムシャフト84,85に潤滑油を供給する供給管、またはピストン3とシリンダボアとの摺動部分に潤滑油を噴射するオイルジェット管に接続されていても構わない。
The in-
本実施の形態における油路接続機構において、シリンダブロックに配置されている上側接続部および下部構造物に配置されている下側接続部は、それぞれが管状に形成されているが、この形態に限られず、上側接続部および下側接続部は、互いに嵌合し、シリンダブロックと下部構造物との相対移動に応じて摺動するように形成されていれば、任意の構造を採用することができる。 In the oil passage connection mechanism in the present embodiment, the upper connection portion arranged in the cylinder block and the lower connection portion arranged in the lower structure are each formed in a tubular shape, but this is not the only form. However, any structure can be adopted as long as the upper connecting portion and the lower connecting portion are fitted to each other and are slid according to the relative movement between the cylinder block and the lower structure. .
図8に、本実施の形態における他の油路接続機構の概略断面図を示す。他の油路接続機構60は、シリンダブロック2に形成されている凹部78を含む。凹部78は、上側接続部として機能する。クランクケース側オイル管75は、クランクケース79に固定されている。他の油路接続機構60においては、クランクケース側オイル管75が、シリンダブロック2の内部まで延びるように長く形成されている。
FIG. 8 shows a schematic cross-sectional view of another oil passage connection mechanism in the present embodiment. Another oil
シリンダブロック2の凹部78は、クランクケース側オイル管75に対向して嵌合している。また、矢印98に示すように、クランクケース79に対してシリンダブロック2が相対的に移動したときに、クランクケース側オイル管75に対して凹部78が摺動するように形成されている。油路接続機構60の長さが変化するように形成されている。このように、上側接続部および下側接続部のうち、いずれか一方が凹部を含んでいても構わない。
The
本実施の形態における上側接続部は、シリンダブロックを貫通するブロック内油路に接続されているが、この形態に限られず、上側接続部はシリンダブロックの任意の油路に接続することができる。また、本実施の形態における下側接続部は、クランクケースのメインオイルギャラリに接続されているが、この形態に限られず、下側接続部は下部構造物の任意の油路に接続することができる。 Although the upper connection part in this Embodiment is connected to the oil path in a block which penetrates a cylinder block, it is not restricted to this form, An upper connection part can be connected to the arbitrary oil paths of a cylinder block. Further, the lower connection portion in the present embodiment is connected to the main oil gallery of the crankcase, but is not limited to this form, and the lower connection portion can be connected to an arbitrary oil passage of the lower structure. it can.
本実施の形態における内燃機関は、ピストンが圧縮上死点に到達したときの燃焼室の容積を変更する圧縮比可変機構に加えて、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備えるが、この形態に限られず、可変動弁機構を備えていない内燃機関にも本発明を適用することができる。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable valve mechanism that changes the closing timing of the intake valve in addition to the compression ratio variable mechanism that changes the volume of the combustion chamber when the piston reaches compression top dead center. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the present invention can be applied to an internal combustion engine that does not include a variable valve mechanism.
上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。 In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.
1 機関本体
2 シリンダブロック
3 ピストン
4 シリンダヘッド
5 燃焼室
60 油路接続機構
64 オイルポンプ
71 メインオイルギャラリ
72 ブロック内油路
73 ヘッド内油路
75 クランクケース側オイル管
76 ブロック側オイル管
77 Oリング
78 凹部
79 クランクケース
84,85 カムシャフト
86 円形カム
87 偏心軸
88 円形カム
89 モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
下部構造物の上側に配置され、ピストンが配置される穴部および潤滑油が流れる油路を内部に有するシリンダブロックと、
下部構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成され、下部構造物に対してシリンダブロックが離れる向きに移動することにより、燃焼室の容積が大きくなって圧縮比が小さくなる圧縮比可変機構と、
下部構造物の油路をシリンダブロックの油路に接続する油路接続機構とを備え、
油路接続機構は、シリンダブロックの油路に連通する上側接続部と、下部構造物の油路に連通する下側接続部とを有し、
上側接続部および下側接続部は、互いに対向して嵌合するように形成されており、下部構造物に対するシリンダブロックの相対移動に応じて互いに摺動し、油路接続機構の長さが可変に形成されていることを特徴とする、内燃機関。 A lower structure including a crankcase and having an oil passage through which lubricating oil flows;
A cylinder block which is disposed on the upper side of the lower structure and has a hole portion where a piston is disposed and an oil passage through which lubricating oil flows;
The compression ratio is variable so that the cylinder block moves relative to the lower structure, and the cylinder block moves away from the lower structure to increase the combustion chamber volume and reduce the compression ratio. Mechanism,
An oil passage connection mechanism for connecting the oil passage of the substructure to the oil passage of the cylinder block,
The oil passage connection mechanism has an upper connection portion that communicates with the oil passage of the cylinder block, and a lower connection portion that communicates with the oil passage of the lower structure,
The upper connection portion and the lower connection portion are formed so as to be opposed to each other, slide with each other according to the relative movement of the cylinder block with respect to the lower structure, and the length of the oil passage connection mechanism is variable. An internal combustion engine characterized by being formed.
シリンダヘッドの油路は、シリンダブロックの油路に接続されており、
圧縮比可変機構は、下部構造物に対してシリンダブロックを支持する支持軸を含み、
シリンダブロックの油路は、シリンダブロックの支持軸を通らずに下部構造物の油路からシリンダヘッドの油路に向かって潤滑油を供給するように形成されていることを特徴とする、請求項1または2に記載の内燃機関。 The cylinder head is disposed on the upper side of the cylinder block and has an oil passage through which lubricating oil flows.
The oil path of the cylinder head is connected to the oil path of the cylinder block,
The variable compression ratio mechanism includes a support shaft that supports the cylinder block with respect to the lower structure,
The oil passage of the cylinder block is formed so as to supply lubricating oil from the oil passage of the lower structure toward the oil passage of the cylinder head without passing through the support shaft of the cylinder block. The internal combustion engine according to 1 or 2.
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