JP3039234B2 - Crankshaft offset engine - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レシプロエンジンの構
造、特にクランク軸の軸心をシリンダの中心線からオフ
セットさせたクランク軸オフセットエンジンの構造に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a reciprocating engine, and more particularly to a structure of a crankshaft offset engine in which an axis of a crankshaft is offset from a center line of a cylinder.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レシプロエンジンにおいては、シリンダ
内に摺動自在に配設されたピストンとクランク軸のクラ
ンクピンがコンロッドで連結され、シリンダ内の燃焼ガ
スの圧力がピストンをシリンダの中心線方向に押圧して
直線運動させ、そのピストンの直線方向の運動がコンロ
ッドを介してクランク軸に回転運動として伝えられる。
図３は、エンジンを構成する各部分が上記の様に運動す
る時にピストンに作用する力を、クランク軸の軸心をシ
リンダの中心線上に配置したオフセットが０（ゼロ）の
コンベンショナルなエンジンについて示したものであっ
て、 Ｆg ： 爆発荷重 Ｆi ： 往復質量による慣性力 Ｑ ： ピストンに加わるサイドフォース Ｄ ： シリンダ径 ｐ ： 燃焼ガスの圧力 Ｍi ： 往復質量 α ： ピストン加速度 とすると、 Ｆg ＝πＤ2 ×ｐ／４ Ｆi ＝Ｍi α Ｑ ＝（Ｆg ＋Ｆi ）ｔａｎφとなる。2. Description of the Related Art In a reciprocating engine, a piston slidably disposed in a cylinder and a crankpin of a crankshaft are connected by a connecting rod, and the pressure of combustion gas in the cylinder causes the piston to move in the direction of the center line of the cylinder. The piston is pressed for linear motion, and the linear motion of the piston is transmitted to the crankshaft as a rotary motion via a connecting rod.
FIG. 3 shows the force acting on the piston when each part constituting the engine moves as described above, for a conventional engine having an offset of 0 (zero) in which the axis of the crankshaft is arranged on the center line of the cylinder. be those with, F g: explosive load F i: inertial force due to reciprocating mass Q: side force D applied to the piston: cylinder diameter p: pressure M i of the combustion gases: reciprocating mass alpha: When the piston acceleration, F g = ΠD 2 × p / 4 F i = M i α Q = (F g + F i ) tan φ
【０００３】上記の様に、コンロッドが揺動してシリン
ダの中心線から傾斜した状態にある時にはピストン押圧
力がシリンダの径方向の分力を生じさせ、ピストンをシ
リンダの内周面に押しつけシリンダ内周面の間に摺動摩
擦を生じさせるサイドフォースＱ＝（Ｆg ＋Ｆi ）ｔａ
ｎφが発生している。このサイドフォースＱは、上式か
らも明らかな様にコンロッドがシリンダの中心線となす
揺動角φ＝０（ゼロ）の場合には０（ゼロ）であるが揺
動角φが大きくなるにつれて増大し、また燃焼圧力ｐが
大きくなると増大する。したがって、燃焼圧力ｐが最大
の時に揺動角φ＝０（ゼロ）、すなわち、シリンダ中心
線と、コンロッド軸線が一致する様にすればサイドフォ
ースＱの低減効果は最大となる。As described above, when the connecting rod swings and is inclined from the center line of the cylinder, the piston pressing force generates a radial component of the cylinder, and the piston is pressed against the inner peripheral surface of the cylinder. Side force Q that generates sliding friction between inner peripheral surfaces Q = (F g + F i ) ta
nφ has occurred. As is clear from the above equation, the side force Q is 0 (zero) when the connecting rod makes the swing angle φ = 0 (zero) formed by the center line of the cylinder, but as the swing angle φ increases, And increases as the combustion pressure p increases. Therefore, if the swing angle φ = 0 (zero) when the combustion pressure p is maximum, that is, if the cylinder center line and the connecting rod axis line are made to coincide with each other, the effect of reducing the side force Q is maximized.
【０００４】ところが、図３に示した例の様にクランク
軸の軸心をシリンダの中心線上に配置したエンジンにお
いては、燃焼圧力が最大となる時には、コンロッドの揺
動角φが０（ゼロ）ではないために、膨張行程時にサイ
ドフォースが非常に大きくなり、そのため、シリンダ内
圧力が小さい排気、吸入、圧縮の各行程時には、サイド
フォースが小さいにもかかわらず、結局のところ１サイ
クル中のサイドフォースによるピストンとシリンダ間の
摺動摩擦損失が大きくなる。そこで、膨張行程時のサイ
ドフォースを低減するために、クランク軸の軸心をシリ
ンダの中心線から膨張行程時のサイドフォースの向きに
オフセットし、燃焼圧力が最大となる時のコンロッドの
揺動角φが小さくなる様にしたエンジンが開発され、例
えば特開昭５６−９８９５１号公報によれば、クランク
軸の軸線をシリンダの中心線からピストンのストローク
量の一定の範囲内でオフセットさせたエンジンが提供さ
れる。同公報のエンジンでは、膨張行程時のサイドフォ
ースが低減される。However, in an engine in which the axis of the crankshaft is arranged on the center line of the cylinder as in the example shown in FIG. 3, when the combustion pressure is maximized, the swing angle φ of the connecting rod is 0 (zero). Therefore, during the expansion stroke, the side force becomes very large, and therefore, during each of the exhaust, suction, and compression strokes in which the cylinder pressure is low, the side force during one cycle is eventually obtained despite the small side force. The sliding friction loss between the piston and the cylinder due to the force increases. In order to reduce the side force during the expansion stroke, the axis of the crankshaft is offset from the center line of the cylinder in the direction of the side force during the expansion stroke, and the swing angle of the connecting rod when the combustion pressure is maximized. An engine in which φ is reduced has been developed. For example, according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-98951, an engine in which the axis of the crankshaft is offset from the center line of the cylinder within a certain range of the stroke amount of the piston is known. Provided. In the engine of the publication, the side force during the expansion stroke is reduced.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
装置によれば、クランク軸の軸線をシリンダの中心線か
らピストンのストローク量の一定の範囲内でオフセット
させただけであり、燃焼圧力が最大になる時に、必ずし
もコンロッドの揺動角が０（ゼロ）になるわけではな
く、必ずしも有効にサイドフォースを低減することはで
きない。本発明は、上記問題に鑑み、サイドフォースを
効果的に低減することのできるクランク軸オフセットエ
ンジンを提供することを目的とする。However, according to the apparatus disclosed in the above publication, the axis of the crankshaft is simply offset from the center line of the cylinder within a certain range of the stroke amount of the piston, and the combustion pressure is maximized. , The swing angle of the connecting rod does not always become 0 (zero), and the side force cannot always be reduced effectively. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a crankshaft offset engine that can effectively reduce side force.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１によれ
ば、クランク軸の軸心をシリンダの中心線からオフセッ
トしたクランク軸オフセットエンジンにおいて、オフセ
ット量が以下の関係により設定されていることを特徴と
するクランク軸オフセットエンジンが提供される。 Ａ：燃焼圧ピーク発生クランク角（ＭＢＴ進角時：上死
点からのクランク角） Ｂ：オフセット量÷クランク半径 Ｃ：上死点のクランク角（クランクピンが真上にある時
を基準とし、回転方向に計測）、とした時に、 Ａ＝ ｓｉｎ-1Ｂ−Ｃ また、請求項２によれば、クランク軸の軸心をシリンダ
の中心線からオフセットしたクランク軸オフセットエン
ジンにおいて、燃焼圧ピーク発生クランク角検出手段
と、燃焼速度を制御する燃焼速度制御手段とを備え、燃
焼圧ピーク発生クランク角が以下の関係になる様に燃焼
速度を制御することを特徴とするクランク軸オフセット
エンジンが提供される。 Ａ：燃焼圧ピーク発生クランク角（ＭＢＴ進角時：上死
点からのクランク角） Ｂ：オフセット量÷クランク半径 Ｃ：上死点のクランク角（クランクピンが真上にある時
を基準とし、回転方向に計測）、とした時に、 Ａ＝ ｓｉｎ-1Ｂ−ＣAccording to the first aspect of the present invention, in a crankshaft offset engine in which the axis of the crankshaft is offset from the center line of the cylinder, the offset amount is set according to the following relationship. A crankshaft offset engine is provided. A: Combustion pressure peak generation crank angle (MBT advance: crank angle from top dead center) B: offset amount ÷ crank radius C: crank angle of top dead center (based on when crank pin is directly above, measurement in the direction of rotation), when a, a = sin -1 B-C in addition, according to claim 2, in the crankshaft offset engine offset the axis of the crankshaft from the center line of the cylinder, the combustion pressure peak occurs A crankshaft offset engine is provided, comprising crank angle detection means and combustion speed control means for controlling the combustion speed, wherein the combustion speed is controlled such that the combustion pressure peak generating crank angle has the following relationship. You. A: Combustion pressure peak generation crank angle (MBT advance: crank angle from top dead center) B: offset amount ÷ crank radius C: crank angle of top dead center (based on when crank pin is directly above, A = sin -1 BC
【０００７】[0007]
【作用】請求項１に記載のクランク軸オフセットエンジ
ンでは、燃焼圧力がピークとなる時には、コンロッドの
軸線はシリンダ中心線上にあり、サイドフォースは発生
しない。請求項２に記載のクランク軸オフセットエンジ
ンでは、燃焼圧力がピークとなる時に、コンロッドの軸
線がシリンダ中心線上にあるように燃焼が制御されるの
でサイドフォースは発生しない。In the crankshaft offset engine according to the first aspect, when the combustion pressure reaches a peak, the axis of the connecting rod is on the cylinder center line, and no side force is generated. In the crankshaft offset engine according to the second aspect, when the combustion pressure reaches a peak, the combustion is controlled so that the axis of the connecting rod is located on the cylinder center line, so that no side force is generated.
【０００８】[0008]
【実施例】以下添付図面を用いて本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の請求項１に係わるクランク軸オフ
セットエンジンの一実施例の構造を模式的に示したもの
である。図において、１はエンジンのシリンダであっ
て、１x はその中心線であり、２はピストンであって、
シリンダ１の内部を中心線１x に沿って往復動する。３
はコンロッドであって、３s と３b は、それぞれ、その
小端部と大端部を示し、また、４はクランク軸であっ
て、４b と４m は、それぞれ、クランクピン、クランク
ジャーナルを示している。コンロッド３の小端部３s は
ピストン２に装着され、ピストン２と一体的に往復動す
るピストンピン２s と係合され、大端部３b はクランク
ピン４b と係合している。クランクジャーナル４m はク
ランクケース（図示しない）に装着された軸受け５の内
部を回転する。Ｒc はクランクピン４b の（中心の）回
転半径であって、Ｃc はクランクピン４b の（中心の）
回転軌跡円である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 schematically shows the structure of an embodiment of a crankshaft offset engine according to claim 1 of the present invention. In the figure, 1 is an engine cylinder, 1x is its center line, 2 is a piston,
The cylinder 1 reciprocates along the center line 1x. 3
Is a connecting rod, 3s and 3b indicate a small end and a large end, respectively, and 4 is a crankshaft, and 4b and 4m indicate a crankpin and a crank journal, respectively. . The small end 3s of the connecting rod 3 is mounted on the piston 2, is engaged with a piston pin 2s reciprocating integrally with the piston 2, and the large end 3b is engaged with the crank pin 4b. The crank journal 4m rotates inside a bearing 5 mounted on a crankcase (not shown). Rc is the (center) radius of rotation of the crankpin 4b, and Cc is the (center) radius of the crankpin 4b.
It is a rotation locus circle.
【０００９】図１の（Ａ）はピストン２が上死点にある
場合であって、θTDC はピストン２が上死点にある時の
クランクピン４b の角度であって、クランクピン４b が
真上にあった時を基準として時計回り方向に計った値を
示している。一方、図１の（Ｂ）はコンロッド３の軸線
が、シリンダ１の中心線１x に一致した場合であって、
θSF0 は、その時のクランクピン４b の角度を、前記ピ
ストン２が上死点にある時のクランクピン４b の角度θ
TDC を基準に時計回り方向に計った値である。本発明の
本第１の実施例は、丁度、図１の（Ｂ）の状態にある時
に燃焼圧力が最大になるようにされている。したがっ
て、燃焼圧がピークとなる角度を、上死点の時のクラン
ク角を基準に時計回り方向に計測して表せば、コンロッ
ド３の軸線が、シリンダ１の中心線１x に一致した時の
クランク角から上死点の時のクランク角を差し引いたも
のとなる。ここで、コンロッド３の軸線が、シリンダ１
の中心線１x に一致した時のクランク角を、オフセット
量とクランク半径を用いて表せば、ｓｉｎ-1（オフセッ
ト量／クランク半径）となるので、請求項１に記載され
ている様に、 Ａ：燃焼圧ピーク発生クランク角（ＭＢＴ進角時：上死
点からのクランク角） Ｂ：オフセット量÷クランク半径 Ｃ：上死点のクランク角（クランクピンが真上にある時
を基準とし、回転方向に計測）、とした時に、 Ａ＝ ｓｉｎ-1Ｂ−Ｃ となる。FIG. 1A shows the case where the piston 2 is at the top dead center, and θ TDC is the angle of the crank pin 4b when the piston 2 is at the top dead center. It shows the value measured clockwise with respect to when it was above. On the other hand, FIG. 1B shows a case where the axis of the connecting rod 3 coincides with the center line 1x of the cylinder 1.
θ SF0 represents the angle of the crank pin 4b at that time, and the angle θ of the crank pin 4b when the piston 2 is at the top dead center.
It is a value measured clockwise from TDC . In the first embodiment of the present invention, the combustion pressure is maximized just in the state shown in FIG. 1B. Therefore, if the angle at which the combustion pressure becomes a peak is measured and expressed clockwise with reference to the crank angle at the top dead center, the crank angle when the axis of the connecting rod 3 coincides with the center line 1x of the cylinder 1 is obtained. This is the angle minus the crank angle at top dead center. Here, the axis of the connecting rod 3 is
If the crank angle at the time of coincidence with the center line 1x is expressed by using the offset amount and the crank radius, it becomes sin -1 (offset amount / crank radius). : Combustion pressure peak generation crank angle (MBT advance: crank angle from top dead center) B: offset amount ÷ crank radius C: crank angle at top dead center (rotation based on when crank pin is right above A = sin -1 BC.
【００１０】ここで、オフセット量は、１つの値しか設
定できないのに対して負荷、回転数によって燃焼圧がピ
ークとなる角度が異なるのではないかという懸念がある
が、実際には負荷や回転数によって燃焼圧がピークとな
る角度は殆ど同じである。例えば、図２の（Ａ）に示す
のは回転数が同じで、負荷を変えていった時のシリンダ
内のクランク角に対する燃焼圧力の変化を示したもので
あり、図２の（Ｂ）に示すのはそれをｐ−Ｖ線図上に表
したものである。したがって、ある一つの運転条件にお
ける燃焼圧のピークとなる角度に対してコンロッド３の
軸線がシリンダ１の中心線１x に一致する様にクランク
軸のオフセットを設定すれば、他の運転条件においても
コンロッド３の軸線がシリンダ１の中心軸１x にほぼ一
致して運転条件のほぼ全域にわたってサイドフォースを
減少させることができる。なお、ＭＢＴはMinimum Adva
nce for Best Torque の略であって、ある運転条件（回
転数、負荷一定）で点火時期を徐々に進めていくと出
力、効率は一旦最高になった後に、再び、低下していく
が、この出力、効率が最高になる点火時期は、一つの点
ではなくて、ある幅をもっているので、その中で最も遅
い点火時期をＭＢＴといい、この様にして各運転条件に
対する点火時期を設定する方法もＭＢＴという。Here, although the offset amount can be set to only one value, there is a concern that the angle at which the combustion pressure reaches a peak may differ depending on the load and the number of revolutions. The angle at which the combustion pressure peaks according to the number is almost the same. For example, FIG. 2A shows the change in combustion pressure with respect to the crank angle in the cylinder when the load is changed at the same rotation speed, and FIG. Shown on the pV diagram are shown. Therefore, if the crankshaft offset is set so that the axis of the connecting rod 3 coincides with the center line 1x of the cylinder 1 with respect to the angle at which the combustion pressure peaks under one operating condition, the connecting rod can be set under other operating conditions. The axis of 3 substantially coincides with the central axis 1x of the cylinder 1, so that the side force can be reduced over almost the entire operating condition. MBT is Minimum Adva
This is an abbreviation of "nce for Best Torque". When the ignition timing is gradually advanced under certain operating conditions (rotational speed and load constant), the output and efficiency once reach the highest level and then decrease again. The ignition timing at which the output and the efficiency are the highest has a certain width, not one point. Therefore, the slowest ignition timing is called MBT, and the method of setting the ignition timing for each operation condition in this way. Is also called MBT.
【００１１】さて、図４は、図１の様に構成されたピス
トンに作用する力を図示したものであって、図３でクラ
ンク軸の軸心をシリンダの中心線上に配置したコンベン
ショナルなエンジンについて説明したのと同様に、 Ｆg ： 爆発荷重 Ｆi ： 往復質量による慣性力 Ｑ ： サイドフォース Ｄ ： シリンダ径 ｐ ： 燃焼圧力 Ｍi ： 往復質量 α ： ピストン加速度 とすると、 Ｆg ＝πＤ2 ×ｐ／４ Ｆi ＝Ｍi α Ｐ ＝（Ｆg ＋Ｆi ）ｓｅｃφ Ｑ ＝（Ｆg ＋Ｆi ）ｔａｎφとなるが、ここでφ＝０
（ゼロ）であるのでサイドフォースＱは０（ゼロ）とな
る。FIG. 4 shows the force acting on the piston constructed as shown in FIG. 1. FIG. 3 shows a conventional engine in which the axis of the crankshaft is arranged on the center line of the cylinder in FIG. in a manner similar to that described, F g: explosive load F i: inertial force due to reciprocating mass Q: side force D: cylinder diameter p: combustion pressure M i: reciprocating mass alpha: When the piston acceleration, F g = πD 2 × p / 4 F i = M i α P = (F g + F i ) secφ Q = (F g + F i ) tan φ, where φ = 0
(Zero), the side force Q becomes 0 (zero).
【００１２】図５は、クランク角度に対して、燃焼圧力
の変化を示し、それに対応するサイドフォースの変化を
シリンダ中心と、クランク中心のオフセットを色々変え
た場合について示したものであって、上述したようにオ
フセットが０（ゼロ）の場合（図中ａ線）には、燃焼圧
力が最大になる時に、ほぼスラスト方向のサイドフォー
スが最大になっており、その値は本発明のようにシリン
ダ中心とコンロッド中心を一致させた場合（図中ｂ線）
のサイドフォースの約３倍の値となっていることを示し
ている。また、オフセットを大きくし過ぎると図中ｃ線
で示されるように反スラスト方向のサイドフォースが大
きくなる。なお、ここでスラスト方向とは、クランクピ
ンが真下に来た時にクランクピンに作用している慣性力
の作用している方向と同じであり、反スラスト方向と
は、クランクピンが真上に来た時にクランクピンに作用
している慣性力の作用している方向と同じである。FIG. 5 shows a change in the combustion pressure with respect to the crank angle, and shows a corresponding change in the side force when the offset between the cylinder center and the crank center is variously changed. As described above, when the offset is 0 (zero line) (a line in the figure), when the combustion pressure is maximized, the side force in the substantially thrust direction is maximized. When the center and connecting rod center are matched (line b in the figure)
It is shown that the value is about three times as large as the side force. On the other hand, if the offset is too large, the side force in the anti-thrust direction increases as shown by the line c in the figure. Here, the thrust direction is the same as the direction in which the inertia force acting on the crankpin when the crankpin comes directly below, and the anti-thrust direction is the direction in which the crankpin comes right above. The direction is the same as the direction in which the inertial force acting on the crankpin when it is acting.
【００１３】図６は、本発明の請求項２に係わる第２の
実施例の構成を模式的に表した図である。図において、
２０はシリンダヘッドであって、２１はその内部に配設
された燃焼室である。燃焼室２１には２本の吸気ポート
２２ａと２２ｂ、および２本の排気ポート２３ａと２３
ｂとが連通されており、吸気ポート２２ａと２２ｂの下
流端部に２４ａと２４ｂで示されるのは吸気バルブであ
り、排気ポート２３ａと２３ｂの上流入口端部に２５
ａ，２５ｂで示されるのは排気バルブである。また、吸
気ポート２２ａと２２ｂの上流側には、２本に分岐され
た吸気マニフォールド２６ａと２６ｂとが接続されてい
るが、その内、２６ａの方には吸気制御弁２７が配設さ
れており、吸気制御弁２７はリンク機構２８を介してア
クチュエータ２９に連結されている。一方、燃焼室２１
の壁面に設けられている３０は燃焼圧センサであって、
請求項２の燃焼圧ピーク発生クランク角検出手段の一部
を構成する。また、３１は電子制御ユニット（ＥＣＵ）
であり、双方向性バスによって相互に接続されたＲＯＭ
（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）、ＣＰＵ（中央処理装置）、入力ポート、出力ポ
ート等を備えたディジタルコンピュータとして構成さ
れ、本第２の実施例では、機関全体（図示しない）の燃
料噴射量制御、点火時期制御等の基本制御をおこなう
他、アクチュエータ２９にも接続されており、請求項２
の燃焼圧ピーク発生クランク角検出手段の一部を構成す
る燃焼圧センサ３０が検出した燃焼圧と、クランク角セ
ンサ（図示しない）が検出したクランク角から燃焼圧ピ
ーク発生クランク角を演算し、その演算結果に応じて吸
気制御弁２７の開弁制御をおこなう。FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a second embodiment according to the second aspect of the present invention. In the figure,
Reference numeral 20 denotes a cylinder head, and reference numeral 21 denotes a combustion chamber disposed therein. The combustion chamber 21 has two intake ports 22a and 22b and two exhaust ports 23a and 23.
b are communicated with each other. At the downstream ends of the intake ports 22a and 22b, indicated by 24a and 24b are intake valves, and at the upstream inlet ends of the exhaust ports 23a and 23b, 25
Reference numerals a and 25b denote exhaust valves. Further, two intake manifolds 26a and 26b are connected upstream of the intake ports 22a and 22b, and among them, an intake control valve 27 is disposed at 26a. The intake control valve 27 is connected to an actuator 29 via a link mechanism 28. On the other hand, the combustion chamber 21
A combustion pressure sensor 30 provided on the wall surface of
A part of the combustion pressure peak occurrence crank angle detection means of claim 2 is constituted. 31 is an electronic control unit (ECU)
ROMs interconnected by a bidirectional bus
(Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), CPU (Central Processing Unit), Digital Computer with Input Port, Output Port, etc. In the second embodiment, the entire engine (not shown) In addition to performing basic control such as fuel injection amount control and ignition timing control, it is also connected to an actuator 29, and is connected to an actuator 29.
The combustion pressure peak generation crank angle is calculated from the combustion pressure detected by the combustion pressure sensor 30 constituting a part of the combustion pressure peak generation crank angle detection means and the crank angle detected by a crank angle sensor (not shown). The opening control of the intake control valve 27 is performed according to the calculation result.
【００１４】上記の様に構成された第２の実施例におけ
る制御は図７に示すフローチャートにしたがって行われ
る。 ・ステップ１０１では、燃焼圧力を読み込みステップ１
０２に進む。 ・ステップ１０２では、燃焼圧力がピークとなった時の
クランク角を演算する。 ・ステップ１０３では、燃焼圧力がピークとなった時の
クランク角が、コンロッドの軸線がシリンダの軸線と一
致する時のクランク角と同じかどうか判定し、同じであ
れば終了し、同じでなければステップ１０４に進む。 ・ステップ１０４では、燃焼圧力がピークとなった時の
クランク角が、コンロッドの軸線がシリンダの軸線と一
致する時のクランク角より大きいかどうか判定し、大き
ければステップ１０５に進み吸気制御弁を閉じる指令を
発して終了し、小さければステップ１０６に進み吸気制
御弁を開く指令を発して終了する。The control in the second embodiment configured as described above is performed according to the flowchart shown in FIG. In step 101, the combustion pressure is read and step 1
Go to 02. In step 102, the crank angle at the time when the combustion pressure reaches a peak is calculated. In step 103, it is determined whether the crank angle when the combustion pressure reaches a peak is the same as the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder. Proceed to step 104. In step 104, it is determined whether or not the crank angle at the time when the combustion pressure reaches a peak is larger than the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder. If it is smaller, the process proceeds to step 106 to issue a command to open the intake control valve, and the process ends.
【００１５】上記の様に、燃焼圧力がピークとなった時
のクランク角が、コンロッドの軸線がシリンダの軸線と
一致する時のクランク角より大きければ吸気制御弁が閉
じられて吸気のスワールが強められて燃焼が速くなるよ
うにされ燃焼圧力がピークとなった時のクランク角とコ
ンロッドの軸線がシリンダの軸線と一致する時のクラン
ク角と一致するようにされる。逆に、燃焼圧力がピーク
となった時のクランク角が、コンロッドの軸線がシリン
ダの軸線と一致する時のクランク角より大きければ吸気
制御弁が開かれて吸気のスワールが弱められて燃焼が遅
くなるようにされ燃焼圧力がピークとなった時のクラン
ク角とコンロッドの軸線がシリンダの軸線と一致する時
のクランク角と一致するようにされる。As described above, if the crank angle when the combustion pressure reaches a peak is larger than the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder, the intake control valve is closed to increase the swirl of the intake air. Then, the combustion is accelerated so that the crank angle when the combustion pressure reaches a peak and the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder. Conversely, if the crank angle when the combustion pressure reaches a peak is larger than the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder, the intake control valve is opened, the swirl of intake air is weakened, and combustion slows down. The crank angle when the combustion pressure reaches a peak and the axis of the connecting rod coincide with the crank angle when the axis of the cylinder coincides with the axis of the cylinder.
【００１６】次に、本発明の第３の実施例の説明を行う
が、本第３の実施例は前記第２の実施例の変形例であっ
て、その構成は図５に示された第２の実施例の構成と同
じであるが、前記第２の実施例に対して燃焼速度を制御
する部分が異なり、前記第２の実施例では吸気制御弁の
開度を変えることによって燃焼速度を制御するのに対
し、点火時期を変えることによって燃焼速度を制御する
ものである。したがって、本第３の実施例ではＥＣＵに
よる点火時期の制御に別の要素が加わるだけである。Next, a description will be given of a third embodiment of the present invention. The third embodiment is a modification of the second embodiment, and has the structure shown in FIG. The second embodiment has the same configuration as that of the second embodiment, except that a portion for controlling the combustion speed is different from that of the second embodiment. In the second embodiment, the combustion speed is reduced by changing the opening of the intake control valve. On the other hand, the combustion speed is controlled by changing the ignition timing. Therefore, in the third embodiment, only another element is added to the control of the ignition timing by the ECU.
【００１７】図８は、この制御の詳細を示すフローであ
って、 ・ステップ２０１では、燃焼圧力を読み込みステップ１
０２に進む。 ・ステップ２０２では、燃焼圧力がピークとなった時の
クランク角を演算する。 ・ステップ２０３では、燃焼圧力がピークとなった時の
クランク角が、コンロッドの軸線がシリンダの軸線と一
致する時のクランク角と同じかどうか判定し、同じであ
れば終了し、同じでなければステップ２０４に進む。 ・ステップ２０４では、燃焼圧力がピークとなった時の
クランク角が、コンロッドの軸線がシリンダの軸線と一
致する時のクランク角より大きいかどうか判定し、大き
ければステップ２０５に点火時期を進める指令を発して
終了し、小さければステップ２０６に点火時期を進める
指令を発して終了する。FIG. 8 is a flowchart showing details of this control. In step 201, the combustion pressure is read and step 1
Go to 02. In step 202, the crank angle at the time when the combustion pressure reaches a peak is calculated. In step 203, it is determined whether or not the crank angle at the time when the combustion pressure reaches a peak is the same as the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder. Proceed to step 204. In step 204, it is determined whether the crank angle when the combustion pressure reaches a peak is larger than the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder. If it is larger, a command to advance the ignition timing is sent to step 205. If it is smaller, a command to advance the ignition timing is issued to step 206 and the process ends.
【００１８】上記の様に、燃焼圧力がピークとなった時
のクランク角が、コンロッドの軸線がシリンダの軸線と
一致する時のクランク角より大きければ点火時期を進め
て燃焼速度を速めていって燃焼圧力がピークとなった時
のクランク角とコンロッドの軸線がシリンダの軸線と一
致する時のクランク角と一致するようにされる。逆に、
燃焼圧力がピークとなった時のクランク角が、コンロッ
ドの軸線がシリンダの軸線と一致する時のクランク角よ
り大きければ点火時期を遅らせて燃焼速度を遅らせてい
って燃焼圧力がピークとなった時のクランク角とコンロ
ッドの軸線がシリンダの軸線と一致する時のクランク角
と一致するようにされる。As described above, if the crank angle when the combustion pressure reaches a peak is larger than the crank angle when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder, the ignition timing is advanced to increase the combustion speed. The crank angle when the combustion pressure reaches a peak and the axis of the connecting rod coincide with the crank angle when the axis of the cylinder coincides with the axis of the cylinder. vice versa,
If the crank angle at which the combustion pressure peaks is greater than the crank angle at which the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder, the ignition timing is delayed to delay the combustion speed, and the combustion pressure peaks And the axis of the connecting rod coincides with the crank angle when the axis of the cylinder coincides with the axis of the cylinder.
【００１９】[0019]
【発明の効果】本発明は、上記の様に構成され作用する
ので、請求項１に記載のクランク軸の軸心をシリンダの
中心線からオフセットしたクランク軸オフセットエンジ
ンでは、燃焼圧力が最も高くなる時にピストンに作用す
るサイドフォースが０（ゼロ）にされ、ピストンとシリ
ンダの間の摩擦を低減し、結果的に燃費の向上に寄与す
る。また、請求項２に記載のクランク軸の軸心をシリン
ダの中心線からオフセットしたクランク軸オフセットエ
ンジンでは、コンロッドの軸線とシリンダの軸線が一致
する時に燃焼圧力が最も高くなる様にされるので燃焼圧
力が最も高い時のサイドフォースが０（ゼロ）になる様
に制御される。Since the present invention is constructed and operates as described above, in the crankshaft offset engine in which the axis of the crankshaft is offset from the center line of the cylinder, the combustion pressure becomes highest. At times, the side force acting on the piston is reduced to zero (0), thereby reducing the friction between the piston and the cylinder, and consequently contributing to an improvement in fuel efficiency. In the crankshaft offset engine according to the second aspect, in which the axis of the crankshaft is offset from the center line of the cylinder, the combustion pressure is maximized when the axis of the connecting rod coincides with the axis of the cylinder. Control is performed so that the side force when the pressure is the highest is 0 (zero).
【図１】本発明の請求項１に係わる第１の実施例の構成
を模式的に表した図であり、（Ａ）はピストンが上死点
にある時、（Ｂ）はコンロッドの軸線がシリンダ中心線
上にある時を示している。FIGS. 1A and 1B are diagrams schematically showing a configuration of a first embodiment according to claim 1 of the present invention, wherein FIG. 1A shows a case where a piston is at a top dead center, and FIG. The time when it is on the cylinder center line is shown.
【図２】負荷が変わった時の燃焼圧力の変化を示す図で
あって、（Ａ）はクランク角の変化に対して示し、
（Ｂ）は体積の変化に対して示したｐ−Ｖ線図上に表し
たものである。FIG. 2 is a diagram showing a change in combustion pressure when a load changes, wherein (A) shows a change in crank angle;
(B) is shown on the pV diagram shown for the change in volume.
【図３】ピストンに作用する力を説明する図であって、
クランク軸の軸心をシリンダの中心線上に配置したオフ
セットが０（ゼロ）のコンベンショナルなエンジンの場
合について示したものである。FIG. 3 is a diagram illustrating a force acting on a piston,
This shows a case of a conventional engine having an offset of 0 (zero) in which the axis of the crankshaft is arranged on the center line of the cylinder.
【図４】ピストンに作用する力を説明する図であって、
クランク軸の軸心がシリンダの中心線上に配置されてい
ないオフセットが０（ゼロ）でないエンジンの場合につ
いて示したものである。FIG. 4 is a diagram illustrating a force acting on a piston,
This shows the case of an engine in which the axis of the crankshaft is not located on the center line of the cylinder and the offset is not 0 (zero).
【図５】クランク角度に対して、燃焼圧力の変化を示
し、それに対応するサイドフォースの変化をシリンダ中
心と、クランク中心のオフセットを色々変えた場合につ
いて示したものである。FIG. 5 shows a change in combustion pressure with respect to a crank angle, and shows a corresponding change in side force when the offset between the cylinder center and the crank center is variously changed.
【図６】本発明の請求項２に係わる第２の実施例の構成
を模式的に表した図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a second embodiment according to claim 2 of the present invention.
【図７】本発明の第２の実施例の制御のフローを示す図
である。FIG. 7 is a diagram showing a control flow according to a second embodiment of the present invention.
【図８】本発明の請求項２に係わる第３の実施例の制御
のフローを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a control flow according to a third embodiment of the present invention.
１…シリンダ ２…ピストン ２s …ピストンピン ３…コンロッド ３s …（コンロッド３の）小端部 ３b …（コンロッド３の）大端部 ４…クランク軸 ４b …クランクピン ４m …クランクジャーナル ５…軸受け Ｒc …クランクピン４b の（中心の）回転半径 Ｃc …クランクピン４b の（中心の）回転軌跡円 ２０…シリンダヘッド ２１…燃焼室 ２７…吸気制御弁 ２９…アクチュエータ ３０…燃焼圧センサ ３１…電子制御ユニット（ＥＣＵ） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cylinder 2 ... Piston 2s ... Piston pin 3 ... Connecting rod 3s ... Small end part (of connecting rod 3) 3b ... Large end part (of connecting rod 3) 4 ... Crank shaft 4b ... Crank pin 4m ... Crank journal 5 ... Bearing Rc ... (Central) rotational radius Cc of crank pin 4b Circular (trajectory) rotational circle of crank pin 4b 20 ... Cylinder head 21 ... Combustion chamber 27 ... Intake control valve 29 ... Actuator 30 ... Combustion pressure sensor 31 ... Electronic control unit ( ECU)
Claims (2)
らオフセットしたクランク軸オフセットエンジンにおい
て、オフセット量が以下の関係により設定されているこ
とを特徴とするクランク軸オフセットエンジン、 Ａ：燃焼圧ピーク発生クランク角（ＭＢＴ進角時：上死
点からのクランク角） Ｂ：オフセット量÷クランク半径 Ｃ：上死点のクランク角（クランクピンが真上にある時
を基準とし、回転方向に計測）、とした時に、 Ａ＝ ｓｉｎ-1Ｂ−Ｃ1. A crankshaft offset engine in which the axis of the crankshaft is offset from the center line of the cylinder, wherein the offset amount is set according to the following relationship: A: Combustion pressure peak Generated crank angle (MBT advance: crank angle from top dead center) B: offset amount ÷ crank radius C: crank angle of top dead center (measured in the rotation direction with reference to when crank pin is directly above) , A = sin -1 BC
らオフセットしたクランク軸オフセットエンジンにおい
て、燃焼圧ピーク発生クランク角検出手段と、燃焼速度
を制御する燃焼速度制御手段とを備え、以下の関係にな
る様に燃焼速度を制御することを特徴とするクランク軸
オフセットエンジン、 Ａ：燃焼圧ピーク発生クランク角（ＭＢＴ進角時：上死
点からのクランク角） Ｂ：オフセット量÷クランク半径 Ｃ：上死点のクランク角（クランクピンが真上にある時
を基準とし、回転方向に計測）、とした時に、 Ａ＝ ｓｉｎ-1Ｂ−Ｃ2. A crankshaft offset engine in which an axis of a crankshaft is offset from a center line of a cylinder, comprising a combustion pressure peak generating crank angle detecting means, and a burning speed controlling means for controlling a burning speed. A crankshaft offset engine characterized in that the combustion speed is controlled so as to be: A: combustion pressure peak generation crank angle (when MBT is advanced: crank angle from top dead center) B: offset amount ÷ crank radius C: When the crank angle at the top dead center (measured in the direction of rotation based on the position of the crank pin directly above), A = sin −1 BC
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|---|---|---|---|
| JP5296931A JP3039234B2 (en) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | Crankshaft offset engine |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP5296931A JP3039234B2 (en) | 1993-11-26 | 1993-11-26 | Crankshaft offset engine |
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Family Applications (1)
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