JP4287361B2 - 車両用ストローク特性可変エンジン - Google Patents

Description

本発明は、ピストンに接続された第１リンクと、第１リンクおよびクランクシャフトに接続された第２リンクと、一端が第１リンクまたは第２リンクに接続されて他端がコントロールシャフトを介してエンジンブロックに移動可能に支持された第３リンクと、コントロールシャフトを駆動するアクチュエータとを備えた車両用ストローク特性可変エンジンに関する。

エンジンブロックにメインジャーナルを回転自在に支持されたクランクシャフトと、エンジンブロックにメインジャーナルを所定角度範囲で揺動自在に支持されたコントロールシャフトと、クランクシャフトのピンジャーナルに揺動自在に支持されたロアリンクと、ロアリンクをピストンに連結するアッパーリンクと、ロアリンクをコントロールシャフトのピンジャーナルに連結するコントロールリンクとを備え、コントロールシャフトの位相をアクチュエータで変化させてピストンの上死点および下死点の位置を変化させることで圧縮比を変更するストローク特性可変エンジンが、下記特許文献１、２により公知である。
特開２００４−１５６５３７号公報 特開２００３−３２２０３６号公報

ところで、上記特許文献１に記載されているように、コントロールシャフトの軸端に接続したアクチュエータをエンジンブロックの外面に配置した場合、そのアクチュエータがエンジンブロックの排気側に位置していると、高温の排気マニホールドの熱でアクチュエータの耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。

また上記特許文献２に記載されているように、アクチュエータをエンジンブロックの底部に収納すれば排ガスの熱の影響を回避することができるが、今度はアクチュエータに走行風を当てることができなくなって放熱性が低下するため、やはりアクチュエータが温度上昇して耐久性に悪影響が及ぶ可能性がある。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両用ストローク特性可変エンジンのコントロールシャフトを駆動するアクチュエータの冷却性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、ピストンに接続された第１リンクと、第１リンクおよびクランクシャフトに接続された第２リンクと、一端が第１リンクまたは第２リンクに接続されて他端がコントロールシャフトを介してエンジンブロックに移動可能に支持された第３リンクと、前記コントロールシャフトの軸端に接続されてそのコントロールシャフトを駆動する油圧アクチュエータとを備えてなり、車幅方向に延びる前記クランクシャフトを挟んでその車体後方側においてエンジンブロック後面に排気マニホールドが、またその車体前方側においてエンジンブロック前面に吸気マニホールドがそれぞれ結合されると共に、そのエンジンブロックの、車幅方向一方側の側面にトランスミッションが結合される車両用ストローク特性可変エンジンであって、前記第３リンクおよび前記コントロールシャフトが前記クランクシャフトに対して車体前方側に配置されると共に、前記油圧アクチュエータが前記エンジンブロックの、前記トランスミッションとは反対側の一端部外側面に前記クランクシャフトよりも車体前方側において装着され、前記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧供給装置が、前記油圧アクチュエータに対向する前部車体に前記エンジンブロックから離間するように配置され、前記油圧供給装置からの作動油を油圧アクチュエータに供給する切換弁が、前記エンジンブロックの前面であって前記油圧アクチュエータ側の端部に配置されると共に、その切換弁と前記油圧供給装置との間を接続する油圧配管の途中が、前記エンジンブロックよりも車体前方側で該ブロックの前面に沿って延びていて、車両前方から見て該切換弁と前記吸気マニホールドとの間を通ることを特徴とする車両用ストローク特性可変エンジンが提案される。

また請求項２に記載された発明によれば、請求項１の構成に加えて、前記エンジンブロックのシリンダヘッド側を車体後方側に傾斜させたことを特徴とする車両用ストローク特性可変エンジンが提案される。

尚、実施例のアッパーリンク２２は本発明の第１リンクに対応し、実施例のロアリンク１８は本発明の第２リンクに対応し、実施例のコントロールリンク２８は本発明の第３リンクに対応する。

本発明によれば、車幅方向に延びるクランクシャフトを挟んでその車体後方側においてエンジンブロック後面に排気マニホールドが、またその車体前方側においてエンジンブロック前面に吸気マニホールドがそれぞれ結合されると共に、そのエンジンブロックの、車幅方向一方側の側面にトランスミッションが結合される車両用ストローク特性可変エンジンにおいて、コントロールシャフトとそれを第１リンクまたは第２リンクに接続する第３リンクとをクランクシャフトに対して車体前方側、即ちクランクシャフトを挟んで排気マニホールドの反対側に配置し、コントロールシャフトを駆動する油圧アクチュエータをエンジンブロックの、トランスミッションとは反対側の一端部外側面にクランクシャフトよりも車体前方側、即ち排気マニホールドの反対側において装着したので、油圧アクチュエータをエンジンブロックの車体前方側にできるだけ張り出させ、且つ油圧アクチュエータをエンジンブロックの一端部外側面に露出させることで、油圧アクチュエータに車両の走行風を効果的に作用させて冷却効果を高めることができて油圧アクチュエータの温度上昇を抑制でき、しかも排ガスの熱で高温になる排気マニホールドから油圧アクチュエータをできるだけ遠ざけることで、油圧アクチュエータの温度上昇を更に抑制して耐久性を高めると共に、温度上昇による第３リンクとコントロールシャフトとの摺動部の油膜の保持性を向上させることができる。

しかも上記油圧アクチュエータに作動油を供給する油圧供給装置を、油圧アクチュエータに対向する前部車体にエンジンブロックから離間するように配置したので、油圧供給装置および油圧アクチュエータを接続する油圧配管を最短に抑えながら、エンジンの振動や熱の影響が油圧供給装置に及び難くして信頼性や耐久性を高めることができる。

さらにクランクシャフトの軸方向一端部でかつエンジンブロックの前端側に配置した油圧アクチュエータに油圧供給装置からの作動油を供給する切換弁を、エンジンブロックの前面であって油圧アクチュエータ側の端部に配置したので、切換弁を油圧アクチュエータと一体に設ける場合に比べてエンジンの車幅方向寸法の大型化を抑制することができ、しかも油圧アクチュエータと切換弁との距離を短縮して油圧アクチュエータの作動応答性の低下を防止することができる。

また特に請求項２の発明によれば、エンジンブロックのシリンダヘッド側を車体後方側に傾斜させたので、エンジンブロックの車体前方側に配置した油圧アクチュエータに走行風を効果的に作用させるとともに、油圧アクチュエータに当たった走行風を後方にスムーズに逃がすことができ、しかも油圧アクチュエータの上部に熱がこもり難くして冷却効果を更に高めることができる。

以下、本発明の実施形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。

図１〜図９は本発明の一実施例を示すもので、図１は車両のエンジンルームの平面図、図２は図１の２方向矢視図、図３は図２の３−３線矢視図、図４は可変圧縮比エンジンの縦断面図（高圧縮比状態）、図５は図４の５−５線矢視図、図６は図４の６−６線矢視図、図７は図４の７方向矢視図、図８は可変圧縮比エンジンの縦断面図（低圧縮比状態）、図９はアクチュエータの制御系の油圧回路図である。

図１〜図３に示すように、自動車の車体前部のエンジンルーム６１に、ピストンの上死点あるいは下死点の位置を変更可能なストローク特性可変エンジンの一例である可変圧縮比エンジンＥが横置きに搭載されており、その左側面にトランスミッションＴが結合される。エンジンＥはシリンダブロック１１、クランクケース１２およびシリンダヘッド１３を結合したエンジンブロック１４を備えており、シリンダヘッド１３の上部にヘッドカバー１５が結合され、クランクケース１２の下部にオイルパン１６が結合される。エンジンＥは上部のヘッドカバー１５側が下部のオイルパン１６側に比べて車体後方向に位置するように後傾状態で搭載されており、車体前方側にあたるシリンダヘッド１３の前面に吸気マニホールド６２が結合され、車体後方側にあたるシリンダヘッド１３の後面に排気マニホールド６３および排気管６４が結合される。

シリンダブロック１１、クランクケース１２およびシリンダヘッド１３よりなるエンジンブロック１４の一端面に、チェーンカバー４１が複数本のボルト４２…で着脱自在に固定される。エンジンブロック１４とチェーンカバー４１とに挟まれた空間に配置されたタイミングチェーン４３は、クランクシャフト１７の軸端に設けた駆動スプロケット４４と、吸気カムシャフト３６および排気カムシャフト３８の軸端にそれぞれ設けた従動スプロケット４５，４６とに巻き掛けられる。

チェーンカバー４１はタイミングチェーン４３を覆うカバー本体部４１ａと、その吸気側の下端をクランクケース１２に向けて窪ませた板状の取付座４１ｂとを備えており、この取付座４１ｂにアクチュエータ３１が嵌合して複数本（実施例では５本）のボルト４７…でクランクケース１２に共締めされる。即ち、取付座４１ｂは薄肉の平板状であってクランクケース１２の端面に空間を介さずに密着しており、アクチュエータ３１の外周に形成された座部３１ａを貫通するボルト４７…は、チェーンカバー４１の取付座４１ｂを貫通してクランクケース１２の端面に螺合する。アクチュエータ３１に隣接するクランクケース１２の前面に、アクチュエータ３１の作動を制御するバルブブロック４８が複数本のボルト４９…で固定される。

図４〜図７から明らかなように、シリンダブロック１１およびクランクケース１２の割り面にクランクシャフト１７のメインジャーナル１７ａが回転自在に支持されており、メインジャーナル１７ａから偏心するピンジャーナル１７ｂに概略三角形のロアリンク１８の中間部が揺動自在に枢支される。シリンダブロック１１に設けたシリンダスリーブ２０にピストン２１が摺動自在に嵌合しており、アッパーリンク２２（コネクティングロッド）の上端がピストンピン２３を介してピストン２１に枢支されるとともに、アッパーリンク２２の下端が第１ピン２４を介してロアリンク１８の一端部に枢支される。

クランクシャフト１７の位置から横方向に偏心したクランクケース１２の下面に、クランク形状のコントロールシャフト２５のメインジャーナル２５ａが、ボルト２６，２６でクランクケース１２の締結されたキャップ２７によって揺動自在に枢支される。コントロールリンク２８は本体部２８ａと、その下端にボルト２９，２９で締結されたキャップ部２８ｂとを備えており、本体部２８ａの上端が第２ピン３０を介してロアリンク１８の他端部に枢支されるとともに、本体部２８ａの下端およびキャップ部２８ｂ間にコントロールシャフト２５のピンジャーナル２５ｂが枢支される。コントロールシャフト２５は、その一端に設けた油圧制御のアクチュエータ３１で所定角度の範囲で揺動する。

シリンダヘッド１３の下面に形成された燃焼室１３ａに吸気ポート３２および排気ポート３３が開口しており、吸気ポート３２を開閉する吸気バルブ３４と排気ポート３３を開閉する排気バルブ３５とがシリンダヘッド１３に設けられる。吸気バルブ３４は吸気カムシャフト３６により吸気ロッカーアーム３７を介して開閉駆動され、排気バルブ３５は排気カムシャフト３８により排気ロッカーアーム３９を介して開閉駆動される。

図９に示すように、アクチュエータ３１は回転軸５１の両側に延びる一対のベーン５２，５２を揺動自在に収納する扇型の油室５３，５３を備えており、オイルタンク５４と油室５３，５３との間に、モータ５５で駆動されるオイルポンプ５６と、チェックバルブ５７と、アキュムレータ５８と、切換弁５９とが配置される。オイルタンク５４、モータ５５、オイルポンプ５６、チェックバルブ５７およびアキュムレータ５８は本発明の油圧供給装置６５を構成し、また切換弁５９はバルブブロック４８の内部に設けられる。従って、切換弁５９を左方向に切り換えるとオイルポンプ５６で発生した油圧でベーン５２，５２が押されて回転軸５１が反時計方向に回転し、逆に切換弁５９を右方向に切り換えるとオイルポンプ５６で発生した油圧でベーン５２，５２が押されて回転軸５１が時計方向に回転することで、その回転軸５１に接続されたコントロールシャフト２５の位相が変化する。

図１および図２から明らかなように、エンジンブロック１４の前端部右側面に設けたアクチュエータ３１に対向するようにエンジンルーム１１の前部右側にブラケット６６が立設されており、そのブラケット６６の上部に前記油圧供給装置６５が支持される。油圧供給装置６５と切換弁５９とが２本の油圧配管Ｐ１，Ｐ２で接続され、切換弁５９とアクチュエータ３１とが２本の油圧配管Ｐ３，Ｐ４で接続される。

次に、上記構成を備えた本発明の実施例の作用を説明する。

エンジンＥの運転状態に応じてアクチュエータ３１が駆動され、アクチュエータ３１に接続されたコントロールシャフト２５が図４に示す位置と図８に示す位置との間の任意の位置に回転する。図４に示す位置では、コントロールシャフト２５のメインジャーナル２５ａに対してピンジャーナル２５ｂが下方に位置するため、コントロールリンク２８が引き下げられてロアリンク１８がクランクシャフト１７のピンジャーナル１７ｂを中心に時計方向に揺動し、アッパーリンク２２が押し上げられてピストン２１の位置が高くなることで、エンジンＥが高圧縮比状態になる。

逆に、図８に示す位置では、コントロールシャフト２５のメインジャーナル２５ａに対してピンジャーナル２５ｂが上方に位置するため、コントロールリンク２８が押し上げられてロアリンク１８がクランクシャフト１７のピンジャーナル１７ｂを中心に反時計方向に揺動し、アッパーリンク２２が引き下げられてピストン２１の位置が低くなることで、エンジンＥが低圧縮比状態になる。

このように、コントロールシャフト２５の揺動によってコントロールリンク２８が上下動し、ロアリンク１８の運動拘束条件が変化してピストン２１の上死点位置を含むストローク特性が変化することで、エンジンＥの圧縮比が任意に制御される。

しかして、本実施例ではコントロールシャフト２５およびコントロールリンク２８をクランクシャフト１７に対して車体前方側に配置し、更にコントロールシャフト２５の軸端に接続したアクチュエータ３１をエンジンブロック１４の車体前方側の外面に配置したので、アクチュエータ３１をエンジンブロック１４の車体前方側にできるだけ張り出し、かつエンジンブロック１４の外面に露出させることで、アクチュエータ３１に車両の前方からの走行風を効果的に作用させて冷却効果を高め、アクチュエータ３１の温度上昇を抑制して耐久性を高めることができる。

またコントロールシャフト２５、コントロールリンク２８およびアクチュエータ３１を、クランクシャフト１７を挟んで排気マニホールド６３の反対側に配置したので、排ガスの通過により高温になる排気マニホールド６３からアクチュエータ３１をできるだけ遠ざけることで、アクチュエータ３１の温度上昇を抑制して耐久性を高めるとともに、コントロールシャフト２５およびコントロールリンク２８を枢支するメインジャーナル２５ｂの油膜の保持性を向上させることができる。

またエンジンＥの運転中に高温になるエンジンブロック１４から離間する前部車体に油圧供給装置６５を配置したので、エンジンＥの振動や熱の影響が油圧供給装置６５に及び難くして信頼性や耐久性を高めることができ、しかもアクチュエータ３１を油圧供給装置６５に対して車幅方向に対向させたので、それらを接続する油圧配管Ｐ１，Ｐ２を最短に抑えることができる。更に、エンジンブロック１４の前端部側面に配置したアクチュエータ３１に油圧供給装置６５からの作動油を供給する切換弁５９を、エンジンブロック１４の前端部であってアクチュエータ３１に近接する位置に配置したので、切換弁５９をアクチュエータ３１と一体に設ける場合に比べてエンジンＥの車幅方向の寸法の大型化を抑制することができ、しかもアクチュエータ３１と切換弁５９との距離を短縮してアクチュエータ３１の作動応答性の低下を防止することができる。

またエンジンＥの上部を後傾させたので、車体前方からのエンジンルーム６１に入った走行風がエンジンブロック１４の前端部に設けたアクチュエータ３１に最初に当たって冷却効果が高められるだけでなく、アクチュエータ３１に当たった冷却風をスムーズに後方に逃がすことができ、しかもエンジンＥの上部を前傾させた場合に比べてアクチュエータ３１の上部に熱がこもり難くなって冷却効果が更に高められる。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、実施例では可変圧縮比エンジンについて説明したが、同様の構造で各部の寸法を変更することによって、エンジンの圧縮比および排気量の何れか一方または両方を変更可能に構成することができる。本発明は、これらの可変ストローク特性可変エンジンに対して適用することができる。

また実施例ではコントロールリンク２８をロアリンク１８に接続しているが、それをアッパーリンク２２に接続しても良い。

車両のエンジンルームの平面図 図１の２方向矢視図 図２の３−３線矢視図 可変圧縮比エンジンの縦断面図（高圧縮比状態） 図４の５−５線矢視図 図４の６−６線矢視図 図４の７方向矢視図 可変圧縮比エンジンの縦断面図（低圧縮比状態） アクチュエータの制御系の油圧回路図

１３・・・シリンダヘッド
１４・・・エンジンブロック
１７・・・クランクシャフト
１８・・・ロアリンク（第２リンク）
２１・・・ピストン
２２・・・アッパーリンク（第１リンク）
２５・・・コントロールシャフト
２８・・・コントロールリンク（第３リンク）
３１・・・アクチュエータ
５９・・・切換弁
６２・・・吸気マニホールド
６３・・・排気マニホールド
６５・・・油圧供給装置
Ｐ１，Ｐ２・・油圧配管
Ｔ・・・・トランスミッション

Claims (2)

1. ピストン（２１）に接続された第１リンク（２２）と、第１リンク（２２）およびクランクシャフト（１７）に接続された第２リンク（１８）と、一端が第１リンク（２２）または第２リンク（１８）に接続されて他端がコントロールシャフト（２５）を介してエンジンブロック（１４）に移動可能に支持された第３リンク（２８）と、前記コントロールシャフト（２５）の軸端に接続されてそのコントロールシャフト（２５）を駆動する油圧アクチュエータ（３１）とを備えてなり、
   車幅方向に延びる前記クランクシャフト（１７）を挟んでその車体後方側においてエンジンブロック（１４）後面に排気マニホールド（６３）が、またその車体前方側においてエンジンブロック（１４）前面に吸気マニホールド（６２）がそれぞれ結合されると共に、そのエンジンブロック（１４）の、車幅方向一方側の側面にトランスミッション（Ｔ）が結合される車両用ストローク特性可変エンジンであって、
   前記第３リンク（２８）および前記コントロールシャフト（２５）が前記クランクシャフト（１７）に対して車体前方側に配置されると共に、前記油圧アクチュエータ（３１）が前記エンジンブロック（１４）の、前記トランスミッション（Ｔ）とは反対側の一端部外側面に前記クランクシャフト（１７）よりも車体前方側において装着され、
   前記油圧アクチュエータ（３１）に作動油を供給する油圧供給装置（６５）が、前記油圧アクチュエータ（３１）に対向する前部車体に前記エンジンブロック（１４）から離間するように配置され、
   前記油圧供給装置（６５）からの作動油を前記油圧アクチュエータ（３１）に供給する切換弁（５９）が、前記エンジンブロック（１４）の前面であって前記油圧アクチュエータ（３１）側の端部に配置されると共に、その切換弁（５９）と前記油圧供給装置（６５）との間を接続する油圧配管（Ｐ１，Ｐ２）の途中が、前記エンジンブロック（１４）よりも車体前方側で該ブロック（１４）の前面に沿って延びていて、車両前方から見て該切換弁（５９）と前記吸気マニホールド（６２）との間を通ることを特徴とする、車両用ストローク特性可変エンジン。
2. 前記エンジンブロック（１４）のシリンダヘッド（１３）側を車体後方側に傾斜させたことを特徴とする、請求項１に記載の車両用ストローク特性可変エンジン。

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