JP2015021410A - Variable compression ratio mechanism engine - Google Patents
Variable compression ratio mechanism engine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015021410A JP2015021410A JP2013149134A JP2013149134A JP2015021410A JP 2015021410 A JP2015021410 A JP 2015021410A JP 2013149134 A JP2013149134 A JP 2013149134A JP 2013149134 A JP2013149134 A JP 2013149134A JP 2015021410 A JP2015021410 A JP 2015021410A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crankshaft
- compression ratio
- piston
- connecting rod
- universal joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、圧縮比を変化させることができる可変圧縮比機構エンジンに関する。 The present invention relates to a variable compression ratio mechanism engine capable of changing a compression ratio.
エンジンの圧縮比は、出力や燃料消費量に影響を与えることが知られている。例えば、ガソリンエンジンでは、一般に、圧縮比を高く設定することで、同じ量の混合気からより大きな運動エネルギーを取り出すことができ、高出力、高トルクを得ることが期待できる。また、圧縮比を高く設定することで燃焼効率が高まれば、燃費の向上も期待できる。ディーゼルエンジンでも同様に、圧縮比を高く設定することにより、高出力、高トルク、燃費の向上が期待できる。 It is known that the compression ratio of the engine affects the output and fuel consumption. For example, in a gasoline engine, in general, by setting a high compression ratio, it is possible to extract larger kinetic energy from the same amount of air-fuel mixture and expect to obtain high output and high torque. In addition, if the combustion efficiency increases by setting the compression ratio high, an improvement in fuel consumption can be expected. Similarly, in diesel engines, high output, high torque, and improved fuel efficiency can be expected by setting a high compression ratio.
しかし、ガソリンエンジンでは、圧縮比を過大に設定すると、ノッキング等を生じる場合がある。また、ディーゼルエンジンでも、圧縮比を過大に設定すると、それに伴ってフリクションが増大する。このため、内燃機関は、その用途や仕様等に応じて、適切な圧縮比に設定されている。 However, in a gasoline engine, if the compression ratio is set excessively, knocking or the like may occur. Even in a diesel engine, if the compression ratio is set excessively, the friction increases accordingly. For this reason, the internal combustion engine is set to an appropriate compression ratio in accordance with its use and specifications.
ところで、運転状況等に応じて圧縮比を変化させることができるよう、従来より、可変圧縮比機構エンジンが提案されている。
この可変圧縮比機構エンジンによれば、例えば、ガソリンエンジンにおいては、エンジンの高負荷時には、圧縮比を下げてノッキングの発生を防止することができる。また、低負荷時には、圧縮比を上げて燃費の向上を図ることができる。一方、ディーゼルエンジンにおいては、エンジンの高速域では圧縮比を下げてフリクションを低減し、低速域では圧縮比を上げて燃費を向上させることができる。
By the way, a variable compression ratio mechanism engine has been proposed in the past so that the compression ratio can be changed in accordance with the operating conditions and the like.
According to this variable compression ratio mechanism engine, for example, in a gasoline engine, when the engine is heavily loaded, the compression ratio can be lowered to prevent knocking. Further, when the load is low, the compression ratio can be increased to improve fuel efficiency. On the other hand, in a diesel engine, it is possible to reduce the friction by reducing the compression ratio in the high speed region of the engine, and improve the fuel efficiency by increasing the compression ratio in the low speed region.
可変圧縮比機構エンジンとしては、例えば、特許文献1に示すものがある。この可変圧縮比機構エンジンは、ピストンとコンロッド(コネクティングロッド)との位置を、そのコンロッドの小端部とピストンピンとの間に設けられた偏心スリーブによって調整可能としたものである。
An example of a variable compression ratio mechanism engine is disclosed in
偏心スリーブには、その偏心スリーブと一体回転するピニオンが設けられている。また、ピストンには、そのピニオンに噛み合うラック、そのラックを油圧の動作により進退運動させて、ラックを所定の位置に固定するラック駆動及び固定機構が設けられている。ラックの進退動作により偏心スリーブが回転すると、その偏心スリーブの偏心位置に応じて、ピストンのストローク方向に対するコンロッドとピストンとの相対位置が変化する。これにより、コンロッドの有効長が変化するので、燃焼室内の圧縮比を適宜変更することができる。 The eccentric sleeve is provided with a pinion that rotates integrally with the eccentric sleeve. Further, the piston is provided with a rack that meshes with the pinion, and a rack drive and fixing mechanism that moves the rack forward and backward by hydraulic operation to fix the rack in a predetermined position. When the eccentric sleeve rotates due to the forward / backward movement of the rack, the relative position between the connecting rod and the piston in the stroke direction of the piston changes according to the eccentric position of the eccentric sleeve. Thereby, since the effective length of the connecting rod changes, the compression ratio in the combustion chamber can be appropriately changed.
上記特許文献1に記載の可変圧縮比機構エンジンでは、ピストンとコンロッドとの相対位置を可変とするために、偏心スリーブ、ラック、ピニオンといった複雑な装置が必要である。部品の耐久性やメンテナンス、コスト面等の問題から、装置はできる限り簡単であることが望ましい。また、コンロッド小端部と偏心スリーブとの間の摩擦抵抗による損失仕事の発生や、偏心スリーブがコンロッド小端部の回動動作に引き摺られてラックの進退動作が円滑に行うことが困難などの課題もある。
In the variable compression ratio mechanism engine described in
そこで、この発明の課題は、装置を複雑にすることなく簡単な機構でエンジンの圧縮比を変更できるようにすることである。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to change the compression ratio of the engine with a simple mechanism without complicating the apparatus.
上記の課題を解決するために、この発明の可変圧縮比機構エンジンは、シリンダ内に収容されるピストンと、前記ピストンに一端部が接続されるコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドの他端部が接続されるクランクシャフトと、前記コネクティングロッドと前記ピストンとの接続部又は前記コネクティングロッドの両端部間の途中部分に設けられた少なくとも2カ所の自在継手部とを備え、前記コネクティングロッドと前記クランクシャフトとの接続部を、前記シリンダの軸心に対して前記クランクシャフトの回転軸方向に沿って移動させることにより、前記ピストンの前記シリンダ内における上死点高さ及び下死点高さを変更して圧縮比を可変とする構成を採用したのである。 In order to solve the above problems, a variable compression ratio mechanism engine according to the present invention includes a piston accommodated in a cylinder, a connecting rod having one end connected to the piston, and the other end of the connecting rod connected to each other. A connecting shaft between the connecting rod and the piston, or at least two universal joints provided in the middle part between both ends of the connecting rod, and the connecting rod and the crankshaft. The top dead center height and the bottom dead center height in the cylinder of the piston are changed by moving the connecting portion along the rotational axis direction of the crankshaft with respect to the axial center of the cylinder. A configuration in which the compression ratio is variable was adopted.
2カ所の自在継手部の介在により、コネクティングロッドとクランクシャフトとの接続部が、シリンダの軸心に対してクランクシャフトの回転軸方向に沿って移動しても、引き続き、ピストンの往復運動をクランクシャフトの回転運動に変換する作用を継続できる。また、クランクシャフトとコネクティングロッドとの接続部を、クランクシャフトの回転軸方向に沿って移動させることにより、ピストンのシリンダ内における上死点高さ及び下死点高さを変更し、圧縮比を増減することができる。したがって、装置を複雑にすることなく簡単な機構で、圧縮比を可変とすることができる。 Even if the connecting part between the connecting rod and the crankshaft moves along the rotation axis direction of the crankshaft with respect to the axis of the cylinder, the reciprocating motion of the piston is continued by the intervention of the two universal joints. The action of converting into the rotational motion of the shaft can be continued. Moreover, the top dead center height and the bottom dead center height in the cylinder of the piston are changed by moving the connecting portion between the crankshaft and the connecting rod along the rotation axis direction of the crankshaft, and the compression ratio is changed. It can be increased or decreased. Therefore, the compression ratio can be made variable with a simple mechanism without complicating the apparatus.
前記コネクティングロッドは、前記クランクシャフトのクランクピンにそのクランクピンの軸周り回転自在に取り付けられた接続アーム部と、前記接続アーム部と前記ピストンとを結ぶ本体部とを備え、前記自在継手部は、前記本体部と前記ピストンとの間に設けられる第一自在継手部と、前記本体部と前記接続アーム部との間に設けられる第二自在継手部とを備えるものとすることができる。 The connecting rod includes a connection arm portion rotatably attached to a crankpin of the crankshaft around the axis of the crankpin, and a main body portion connecting the connection arm portion and the piston. The first universal joint portion provided between the main body portion and the piston, and the second universal joint portion provided between the main body portion and the connection arm portion may be provided.
前記コネクティングロッドと前記クランクシャフトとの接続部を、前記シリンダの軸心に対して前記クランクシャフトの回転軸方向に沿って移動させるための手段として、例えば、油圧等の液圧や空気等の気体の圧力を利用することができる。 As a means for moving the connecting portion between the connecting rod and the crankshaft along the rotation axis direction of the crankshaft with respect to the axial center of the cylinder, for example, a hydraulic pressure or other gas pressure or a gas such as air Can be used.
例えば、前記クランクシャフトの軸方向一端に設けられ、前記クランクシャフトを軸方向他端側へ押圧する押圧子と、前記クランクシャフトの軸方向他端に設けられ、前記クランクシャフトを軸方向一端側へ押圧する反発力付与手段とを備え、前記クランクシャフトは、前記押圧子に押圧されて軸方向他端側へ移動し、前記押圧子による押圧力が解放された状態で前記反発力付与手段に押圧されて軸方向一端側へ移動するものとすることができる。
前記クランクシャフトは、液圧や気圧によって動作する前記押圧子に押圧されて前記回転軸方向他方へ移動し、前記押圧子による押圧力が解放された状態で前記反発力付与手段に押圧されて前記回転軸方向一方へ移動する。反発力付与手段としてはバネ等の弾性体の反発力や、押圧子と同じく、油圧等の液圧や空気等の気体の圧力を利用することができる。
For example, a pusher provided at one end of the crankshaft in the axial direction and pressing the crankshaft toward the other end in the axial direction, and provided at the other end in the axial direction of the crankshaft, the crankshaft toward the one end in the axial direction. Repulsive force applying means for pressing, and the crankshaft is pressed by the presser to move toward the other end in the axial direction and pressed against the repulsive force applying means in a state where the pressing force by the presser is released. It can be moved to one end side in the axial direction.
The crankshaft is pressed by the pressing element operated by hydraulic pressure or atmospheric pressure and moves to the other direction of the rotation axis, and is pressed by the repulsive force applying means in a state where the pressing force by the pressing element is released. Move to one direction of the rotation axis. As the repulsive force applying means, a repulsive force of an elastic body such as a spring, a hydraulic pressure such as a hydraulic pressure, or a gas pressure such as air can be used as in the case of a presser.
このとき、前記クランクシャフトは、前記押圧子に押圧されて軸方向他端側へ移動して低圧縮比状態に移行し、前記反発力付与手段に押圧されて軸方向一端側へ移動して高圧縮比状態に移行するようにすることが望ましい。 At this time, the crankshaft is pressed by the pressing element and moves to the other end side in the axial direction to shift to a low compression ratio state, and is pressed by the repulsive force applying means to move to one end side in the axial direction to move to the high side. It is desirable to shift to a compression ratio state.
この発明によれば、クランクシャフトとコネクティングロッドとの接続部を、クランクシャフトの回転軸方向に沿って移動させることで圧縮比を変更できるので、装置を複雑にすることなく簡単な機構で可変圧縮比機構エンジンを実現できる。 According to the present invention, the compression ratio can be changed by moving the connecting portion between the crankshaft and the connecting rod along the direction of the rotation axis of the crankshaft. Therefore, the variable compression can be performed with a simple mechanism without complicating the device. A ratio mechanism engine can be realized.
この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。ここでは、自動車用の4サイクルガソリンエンジンを例に、圧縮比を変化させることができる可変圧縮比機構エンジン1(以下、単に「エンジン1」と称する。)の構成について、順に説明する。なお、図面では理解がしやすいように、エンジン1の各部部材を一部省略し、簡略化して示している。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the configuration of a variable compression ratio mechanism engine 1 (hereinafter simply referred to as “
エンジン1は、シリンダ5内に収容されるピストン3と、ピストン3に一端部が接続されるコネクティングロッド4(以下、「コンロッド4」と称する。)と、コンロッド4の他端部が接続されるクランクシャフト10とを備えている。ピストン3は、図1に示すように、シリンダ5の軸心方向に沿って往復動可能である。
In the
ピストン3は平面視円形であり、燃焼室2側に臨むピストンヘッド6と、クランクシャフト10側に臨むピストンボス部7とを備える。
The
クランクシャフト10は、コンロッド4が接続されるクランクピン11の両端に、カウンターウェイトを兼ねたクランクウェブ13が接続されている。また、隣接する気筒のクランクウェブ13同士は、クランクジャーナル12で接続されている。クランクジャーナル12の軸心は、クランクシャフト10の回転軸中心と一致しており、クランクピン11の軸心は、クランクシャフト10の回転軸中心から偏心した位置にある。
The
ピストン3は、燃焼室2の圧力をピストンヘッド6で受けることによって、シリンダ5内をストローク方向に沿ってクランクシャフト10側へ移動し、その後、シリンダヘッド側へ戻る往復運動を繰り返す。この往復運動が、コンロッド4を介してクランクシャフト10に伝達されることで、クランクシャフト10が回転軸周りに回転する。
The
コンロッド4は、クランクシャフト10のクランクピン11に取り付けられ、クランクピン11の軸周り回転自在である接続アーム部4cと、接続アーム部4cとピストン10のピストンボス部7とを結ぶ本体部4bとを備える。
The connecting
ここで、コンロッド4の一端部、すなわち本体部4bの一端部は、ピストンボス部7に第一自在継手部31を介して接続されている。第一自在継手部31は、コンロッド4側に設けた球状の突出部からなるインナ部材31bと、インナ部材31bが嵌合する凹部を有し、その凹部の内面が、インナ部材31bの球面と面接触可能な球面であるアウタ部材31aとを備えるボールジョイントである。
Here, one end of the connecting
第一自在継手部31のインナ部材31bの球面がアウタ部材31aの球面と摺接することで、コンロッド4は、ピストン3の軸心、すなわち、シリンダ5の軸心に対して、その軸心周り360度任意の方位に対して屈曲可能である。また、各方位におけるシリンダ5の軸心に対する屈曲角度は、前記球面同士が摺接可能な範囲にある限りの角度まで許容される。すなわち、コンロッド4の本体部4bの方向が、シリンダ5の軸心に対して予め設定された所定の角度になるまで、第一自在継手部31の屈曲が許容される。
Since the spherical surface of the
コンロッド4の他端部は、すなわち、本体部4bの他端部は、クランクシャフト10に取り付けられた接続アーム部4cに第二自在継手部32を介して接続されている。第二自在継手部32は、コンロッド4の本体部4b側に設けた球状の突出部からなるインナ部材32bと、接続アーム部4c側に設けられ、そのインナ部材32bが嵌合する凹部を有し、その凹部の内面が、インナ部材32bの球面と面接触可能な球面であるアウタ部材32aとを備えるボールジョイントである。
The other end portion of the connecting
第二自在継手部32のインナ部材32bの球面がアウタ部材32aの球面と摺接することで、コンロッド4は、クランクシャフト10に接続された接続アーム4cの軸心、すなわち、クランクシャフト10のクランクピン11の軸心に対して、第二自在継手部32の中心を通ってシリンダヘッド側へ垂直に立ち上がる軸心(以下、「仮想軸心」と称する)方向に対して、その仮想軸心周り360度任意の方位に対して屈曲可能である。また、各方位における仮想軸心に対する屈曲角度は、前記球面同士が摺接可能な範囲にある限りにおいて許容される。すなわち、コンロッド4の本体部4bの方向が、仮想軸心に対して予め設定された所定の角度になるまで、第二自在継手部32の屈曲が許容される。
The spherical surface of the
クランクシャフト10は、図1において左側に示す軸方向一端に、クランクボス部15を備えている。クランクボス部15は、最も一端側に配置されているクランクウェブ13から、軸方向外側に突出して設けられている筒状部材である。
The
また、クランクボス部15のさらに軸方向外方には、クランクケース(図示せず)に対して軸周り回転自在に支持された一端支持軸19が配置されている。一端支持軸19は、クランクシャフト10の回転軸であり、クランクボス部15の筒状部材の内側に嵌合する。このとき、一端支持軸19の外面とクランクボス部15の筒状部材の内面15aとはセレーション結合されており、一端支持軸19とクランクシャフト10の回転軸とは一体に軸周り回転する。また、一端支持軸19とクランクボス部15との軸方向への相対移動は許容される。
Further, an
クランクシャフト10は、図1において右側に示すその軸方向他端に、クランクシャフト10の回転軸と同軸に突出する軸状の接続部14を備えている。接続部14は、最も他端側に配置されているクランクウェブ13から、軸方向外側に突出して設けられている。
The
また、接続部14のさらに軸方向外方には、クランクケースに対して軸周り回転自在に支持された他端支持部16が配置されている。他端支持部16は、軸方向内側、クランクシャフト10の接続部14側に突出して設けられている端部ボス部17を備える。端部ボス部17は筒状部材からなり、接続部14は、端部ボス部17の筒状部材の内側に嵌合する。このとき、接続部14の外面と端部ボス部17の筒状部材の内面17aとはセレーション結合されており、他端支持部16とクランクシャフト10の回転軸とは一体に軸周り回転する。また、他端支持部16と接続部14との軸方向への相対移動は許容される。
Further, the other
このように、クランクシャフト10の両端がセレーション結合されているため、そのセレション結合部を挟んで軸方向両側の部材が、軸方向へ相対移動することが許容される。ここで、一端支持軸19と他端支持部16は、それぞれクランクケースに対して軸周りに回転可能、且つ、軸方向へ動かないように保持されているため、クランクシャフト10はクランクケースに対して軸方向へ移動可能である。すなわち、クランクシャフト10が、そのクランクシャフト10の回転軸方向に沿って移動すれば、クランクシャフト10とコンロッド4との接続部である第二自在継手部32も、回転軸方向に沿って同距離だけ移動する。
As described above, since both ends of the
また、クランクシャフト10の軸方向一端には、そのクランクシャフト10を回転軸の軸方向他端側へ押圧する押圧子20が設けられている。押圧子20は、図示しない油圧供給源から通じる油路21に油圧が供給されることで、ピストン22を通じて軸方向他端側へし出され、その先端が、クランクシャフト10の最も一端側に位置するクランクウェブ13を軸方向他端側へ押圧する。
Further, a
クランクシャフトの軸方向他端には、そのクランクシャフトを回転軸方向一端側へ押圧する反発力付与手段18を備える。この実施形態では、反発力付与手段18としてコイルバネを採用している。コイルバネは、筒状部材17内に収容され、接続部14の端面を軸方向一端側へ押圧している。
The other axial end of the crankshaft is provided with a repulsive force applying means 18 for pressing the crankshaft toward one end in the rotational axis direction. In this embodiment, a coil spring is employed as the repulsive
この可変圧縮比機構エンジンの制御について、以下、図4のフロー図に基づいて説明する。圧縮比の制御方法としては、自動車の運転状況に応じて、例えば、一定の高圧縮比状態に固定して使用したり、あるいは、一定の低圧縮比状態に固定して使用することができる。また、その設定する圧縮比を、上限と下限との間で段階的に又は無段階で増減することもできる。さらに、高圧縮比状態で運転中、機関の停止には至らない何らかの不具合が発生した際に、圧縮比を下げて運転を継続することもできる。 The control of the variable compression ratio mechanism engine will be described below with reference to the flowchart of FIG. As a method for controlling the compression ratio, for example, the compression ratio can be used while being fixed to a constant high compression ratio state or can be used while being fixed to a constant low compression ratio state. Further, the compression ratio to be set can be increased or decreased stepwise or steplessly between the upper limit and the lower limit. Furthermore, when some trouble that does not cause the engine to stop occurs during operation in the high compression ratio state, the operation can be continued with the compression ratio lowered.
図4に示すように、押圧子20を制御する油圧回路において、油圧が解放された状態(油圧OFF状態)で運転されているとする。このとき、押圧子20はクランクシャフト10を押圧しておらず、クランクシャフト10は図1(a)に示す位置にある。コンロッド4とクランクシャフト10との接続部である第二自在継手部32は、ピストン3の軸心の直下にあり、圧縮比が最も高い高圧縮比状態に設定されている。
As shown in FIG. 4, it is assumed that the hydraulic circuit that controls the
この実施形態では、通常の運行状態で、この高圧縮比状態に設定されている。特に、エンジン1の始動時は油圧が作用していないので、より円滑な始動ができるよう、押圧子20による押圧が成されていない状態を高圧縮比状態とすることが望ましい。エンジン始動後、圧縮比を下げなければならない要因が発生しない限り、この高圧縮比状態での運転を継続する。
In this embodiment, this high compression ratio state is set in the normal operation state. In particular, since the hydraulic pressure is not applied when the
運転状況の変化や、何らかの不具合が発生した場合に、低圧縮比に設定変更する必要が生じたとする。 Suppose that it is necessary to change the setting to a low compression ratio when there is a change in operating conditions or when some trouble occurs.
ここで、油圧回路の油路21に所定の油圧を供給し、ピストン22を通じて押圧子20を軸方向他端側へ押圧する。これにより、クランクシャフト10は、図1(a)に示す状態から、図1(B)に示す状態へと軸方向他端側へ移動する。同時に、コンロッド4とクランクシャフト10との接続部及び第二自在継手部32も、軸方向他端側へ移動する。コンロッド4とクランクシャフト10との接続部が、シリンダ5の軸心からクランクシャフト10の回転軸方向に沿って遠ざかるので、ピストン3のシリンダ5内における上死点高さ及び下死点高さが低くなる。すなわち、上死点位置及び下死点位置がピストンヘッドから遠ざかる、これにより、低圧縮比状態に設定される。
Here, a predetermined hydraulic pressure is supplied to the
また、低圧縮比状態から高圧縮比状態に復帰させる場合は、油圧回路の油圧を解放することで、押圧子による押圧力が解除される。クランクシャフト10は、反発力付与手段18の反発力によって押圧されて、前記回転軸方向一方へ移動し、高圧縮比状態に設定される。
When returning from the low compression ratio state to the high compression ratio state, the pressing force by the pressing element is released by releasing the hydraulic pressure of the hydraulic circuit. The
このような可変圧縮比機構エンジン1を用いれば、エンジン1への回転数に対応して、圧縮比を調整する制御が可能である。一般に、エンジンの低回転域は、ノッキングを生じやすい状況であるので、例えば、低回転域では、自動車が備える電子制御ユニット(Electronic Control Unit)のコンピュータからの指令に基づいて、自動的に圧縮比を下げて所定の低圧縮比状態に設定し、また、エンジンの高回転域では、燃費の向上を図るため、電子制御ユニットからの指令に基づいて、自動的に圧縮比を上げて所定の高圧縮比状態に設定する制御方法を採用することができる。
If such a variable compression
また、エンジン1への負荷に対応して、圧縮比を調整する制御も可能である。自動車のエンジン1は、例えば、上り坂でアクセルペダルを大きく踏み込んだような高負荷状態から、下り坂を惰性で下るような、あるいは、自動車が完全に停止してエンジンがアイドリングしているような低負荷状態まで、様々な状況下で使用される。このため、例えば、エンジン1の高負荷状態では、自動的に圧縮比を下げてノッキングの発生を防止し、低負荷状態には、自動的に圧縮比を上げて燃費の向上を図る制御方法を採用することができる。
Further, it is possible to control the compression ratio in accordance with the load on the
ここで、エンジンの回転数の情報は、クランク角センサ等からの情報に基づいて電子制御ユニットで得ることができる。また、エンジンへの負荷の情報は、アクセルペダルに連動するスロットルバルブの開度や、燃料噴射量、エンジンの回転数、車速等の情報に基づいて、電子制御ユニットにおいて算出することができる。 Here, the information on the engine speed can be obtained by an electronic control unit based on information from a crank angle sensor or the like. Further, information on the load on the engine can be calculated in the electronic control unit based on information such as the opening degree of the throttle valve linked to the accelerator pedal, the fuel injection amount, the engine speed, and the vehicle speed.
以上のように、ピストン3とクランクシャフト10との間に、第一自在継手部31と第二自在継手部32が介在することで、クランクシャフト10が回転軸方向に沿って移動しても、引き続き、クランクシャフト10の回転運動をピストン3の往復運動に変換する作用を継続できる。
また、クランクシャフト10とコンロッド4との接続部を、クランクシャフト10の回転軸方向に沿って移動させることにより、ピストン3のシリンダ5内における上死点高さ及び下死点高さを変更し、圧縮比を増減することができる。
As described above, the first
Further, the top dead center height and the bottom dead center height in the
上記実施形態では、第一自在継手部31は、コンロッド4の本体部4b側に設けた球状の突出部からなるインナ部材31bと、ピストン3側に設けられ、インナ部材31bが嵌合する凹部を有し、その凹部の内面が、インナ部材31bの球面と面接触可能な球面であるアウタ部材31aとを備えるボールジョイントとしたが、インナ部材31bとアウタ部材32bの配置を逆に配置してもよい。すなわち、本体部4b側にアウタ部材を、ピストン3側にインナ部材を配置してもよい。
また、第二自在継手部32は、コンロッド4の本体部4b側に設けた球状の突出部からなるインナ部材32bと、接続アーム部4c側に設けられ、インナ部材32bが嵌合する凹部を有し、その凹部の内面が、インナ部材32bの球面と面接触可能な球面であるアウタ部材32aとを備えるボールジョイントとしたが、同じく、インナ部材32aとアウタ部材32bを逆に配置してもよい。すなわち、本体部4b側にアウタ部材を、接続アーム部4c側にインナ部材を配置してもよい。
In the said embodiment, the 1st universal
The second universal
図5に変形例を示す。この変形例は、自在継手部を、コンロッド4の両端部以外の場所、すなわち、両端部間の途中部分に2カ所介在させたものである。
FIG. 5 shows a modification. In this modified example, the universal joint portion is interposed at two places other than both ends of the connecting
この例では、コンロッド4の本体部4dを、第一本体部4aと第二本体部4bの二つの部材で構成している。
In this example, the
ピストンボス部7には、ピストンピン8を介してコンロッド4の第一本体部4aの一端部が接続される。コンロッド4の第一本体部4aはピストンピン8を介してピストンボス部7に連結されるので、ピストンボス部7には、ピストンピン8が挿通される孔が形成されている。
第一本体部4aの他端は、第一自在継手部31を介して、第二本体部4bの一端に接続されている。第一自在継手部31の構成は、前述の実施形態と同様である。
第二本体部4bの他端は、第二自在継手部32を介して、コンロッド4の接続アーム部4cと接続されている。第二自在継手部32の構成は、前述の実施形態と同様である。
接続アーム部4cの他端が、クランクシャフト10のクランクピン11に軸周り回転自在に接続されている点は同様である。
One end of the first
The other end of the
The other end of the
The same is true in that the other end of the
この変形例においても、第一自在継手部31と第二自在継手部32が介在することで、クランクシャフト10が回転軸方向に沿って移動しても、引き続き、クランクシャフト10の回転運動をピストン3の往復運動に変換する作用を継続できる。
また、クランクシャフト10とコンロッド4との接続部を、クランクシャフト10の回転軸方向に沿って移動させることにより、ピストン3のシリンダ5内における上死点高さ及び下死点高さを変更し、圧縮比を増減することができる。
Also in this modified example, the first universal
Further, the top dead center height and the bottom dead center height in the
上記の実施形態では、コンロッド4やコンロッド4とピストン3との間に設けられる自在継手部として、ボールジョイント(球関節による玉形自在継手)を使用したが、自在継手部の形式は、ボールジョイントに限定されない。すなわち、互いに接続する部材の軸心同士が同一直線上にある状態だけでなく、互いに交差している状態でも、ピストン3の往復運動をクランクシャフト10の回転運動に伝達できるものであれば、任意の形式からなる自在継手を採用することができる。例えば、継手部を挟んで部材同士が上下左右に屈曲、首振りできるよう、互いに接続する部材の両端をそれぞれ二股に分岐させて、その分岐部分同士を互いに90度の方位に配置して、4つの分岐部分を十字状のピンで結合したフック形ジョイント(カルダンジョイント)等を採用することができる。
In the above embodiment, a ball joint (a ball-shaped universal joint using a ball joint) is used as the universal joint provided between the connecting
上記の各実施形態では、自動車用の4サイクルガソリンエンジンを例に説明したが、この実施形態には限定されず、この発明は、例えば、2サイクルガソリンエンジンやディーゼルエンジンにも適用できる。また、自動車以外の各種輸送機器、産業機械に用いられるレシプロエンジンにも、この発明を適用することができる。 In each of the above embodiments, a four-cycle gasoline engine for automobiles has been described as an example. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the present invention can be applied to, for example, a two-cycle gasoline engine and a diesel engine. The present invention can also be applied to reciprocating engines used in various transportation equipment other than automobiles and industrial machines.
1 エンジン
2 燃焼室
3 ピストン
4 コンロッド(コネクティングロッド)
5 シリンダ
6 ピストンヘッド
7 ピストンボス部7
8 ピストンピン
10 クランクシャフト
11 クランクピン
12 クランクジャーナル
13 クランクウェブ
14 接続部
15 クランクボス部
16 他端支持部
17 端部ボス部
18 反発力付与手段(弾性体)
19 一端支持軸
20 押圧子
21 油路
22 ピストン
31,32 自在継手部
31a,32a アウタ部材
31b,32b インナ部材
1
5
8
19 One
Claims (4)
前記ピストンに一端部が接続されるコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドの他端部が接続されるクランクシャフトと、
前記コネクティングロッドと前記ピストンとの接続部又は前記コネクティングロッドの両端部間の途中部分に設けられた少なくとも2カ所の自在継手部とを備え、
前記コネクティングロッドと前記クランクシャフトとの接続部を、前記シリンダの軸心に対して前記クランクシャフトの回転軸方向に沿って移動させることにより、前記ピストンの前記シリンダ内における上死点高さ及び下死点高さを変更して圧縮比を可変とする可変圧縮比機構エンジン。 A piston housed in a cylinder;
A connecting rod having one end connected to the piston;
A crankshaft to which the other end of the connecting rod is connected;
A connecting portion between the connecting rod and the piston, or at least two universal joint portions provided in an intermediate portion between both ends of the connecting rod;
By moving the connecting portion between the connecting rod and the crankshaft along the rotational axis direction of the crankshaft with respect to the axial center of the cylinder, the top dead center height and the bottom of the piston in the cylinder are moved. Variable compression ratio engine with variable compression ratio by changing dead height.
前記クランクシャフトのクランクピンにそのクランクピンの軸周り回転自在に取り付けられた接続アーム部と、前記接続アーム部と前記ピストンとを結ぶ本体部とを備え、
前記自在継手部は、
前記本体部と前記ピストンとの間に設けられる第一自在継手部と、
前記本体部と前記接続アーム部との間に設けられる第二自在継手部と、
を備える請求項1に記載の可変圧縮比機構エンジン。 The connecting rod is
A connecting arm portion rotatably attached to a crankpin of the crankshaft around the axis of the crankpin, and a main body portion connecting the connecting arm portion and the piston,
The universal joint portion is
A first universal joint provided between the main body and the piston;
A second universal joint provided between the main body and the connection arm;
The variable compression ratio mechanism engine according to claim 1.
前記クランクシャフトの軸方向他端に設けられ、前記クランクシャフトを軸方向一端側へ押圧する反発力付与手段とを備え、
前記クランクシャフトは、前記押圧子に押圧されて軸方向他端側へ移動し、前記押圧子による押圧力が解放された状態で前記反発力付与手段に押圧されて軸方向一端側へ移動する請求項1又は2に記載の可変圧縮比機構エンジン。 A presser provided at one axial end of the crankshaft, pressing the crankshaft toward the other axial end;
A repulsive force imparting means provided at the other axial end of the crankshaft and pressing the crankshaft toward one axial end;
The crankshaft is pressed by the pressing element and moved to the other end side in the axial direction, and the crankshaft is pressed by the repulsive force applying means in a state where the pressing force by the pressing element is released and moved to the one end side in the axial direction. Item 3. The variable compression ratio mechanism engine according to Item 1 or 2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013149134A JP2015021410A (en) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Variable compression ratio mechanism engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013149134A JP2015021410A (en) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Variable compression ratio mechanism engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015021410A true JP2015021410A (en) | 2015-02-02 |
Family
ID=52486079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013149134A Pending JP2015021410A (en) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Variable compression ratio mechanism engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015021410A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017017827A1 (en) * | 2015-07-30 | 2017-02-02 | 日産自動車株式会社 | Display device |
KR20190044649A (en) * | 2016-09-14 | 2019-04-30 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Display device |
JP7164259B1 (en) * | 2022-07-04 | 2022-11-01 | 株式会社石川エナジーリサーチ | power unit |
-
2013
- 2013-07-18 JP JP2013149134A patent/JP2015021410A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017017827A1 (en) * | 2015-07-30 | 2017-02-02 | 日産自動車株式会社 | Display device |
CN107849992A (en) * | 2015-07-30 | 2018-03-27 | 日产自动车株式会社 | Display device |
KR101907364B1 (en) * | 2015-07-30 | 2018-10-11 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Display device |
CN107849992B (en) * | 2015-07-30 | 2019-01-11 | 日产自动车株式会社 | Display device |
US10215107B2 (en) | 2015-07-30 | 2019-02-26 | Nissan Motor Co., Ltd. | Display device |
KR20190044649A (en) * | 2016-09-14 | 2019-04-30 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Display device |
KR101992090B1 (en) | 2016-09-14 | 2019-06-21 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | Display device |
JP7164259B1 (en) * | 2022-07-04 | 2022-11-01 | 株式会社石川エナジーリサーチ | power unit |
WO2024009624A1 (en) * | 2022-07-04 | 2024-01-11 | 株式会社石川エナジーリサーチ | Power unit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2015200432A1 (en) | Variable compression connecting rod | |
EP1154134A3 (en) | Variable compression ratio mechanism for reciprocating internal combustion engine | |
US20170159559A1 (en) | Variable Compression Connecting Rod | |
KR20110088490A (en) | Internal combustion engine | |
JP2015021410A (en) | Variable compression ratio mechanism engine | |
US4301695A (en) | Reciprocating piston machine | |
US4567866A (en) | Piston crankshaft interface | |
JP5864820B2 (en) | Piston-train guide apparatus and method | |
US3998200A (en) | Reciprocating engine | |
JP2001050362A (en) | Piston crank mechanism | |
KR101234631B1 (en) | Variable compression apparatus for vehicle engine | |
US20080210181A1 (en) | Variable valve mechanism of internal combustion engine | |
JP2004150353A (en) | Method for changing engine compression ratio and variable compression ratio engine | |
US2878796A (en) | Valve timing gear for internal combustion engines | |
RU2708191C2 (en) | Piston internal combustion engine with variable stroke of piston and method for operation thereof | |
US5890465A (en) | Internal combustion engine with optimum torque output | |
US20180216520A1 (en) | An internal combustion engine | |
JP2014190293A (en) | Piston and variable compression ratio device of internal combustion engine using piston | |
JP2017218919A (en) | Variable compression ratio Mechanical Atkinson cycle engine | |
US20150330314A1 (en) | Internal combustion engine | |
US9021994B2 (en) | Variable compression ratio apparatus | |
WO2014062068A1 (en) | An internal combustion engine | |
JP6582170B2 (en) | Cam and cam mechanism that converts reciprocating piston reciprocating motion into rotational motion | |
JP2012219629A (en) | Engine | |
RU2548224C2 (en) | Mechanical actuator for two- and four-stroke ice |