JP4483743B2 - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents
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Description
の圧縮比の値に応じて前記出力機素の運動速度を変更することを最大の特徴とする。
前記内燃機関におけるシリンダが形成されるとともに、前記クランクケースに相対移動可能に取り付けられたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に構築されたカム軸と、
駆動源の運動を伝達するウォームギアと、
前記ウォームギアと噛み合うように前記カム軸に設けられ、前記駆動源の運動に連動して回転することで前記カム軸を回転させる扇状ギアと、
前記扇状ギアが過回転した場合に、前記扇状ギアと当接することにより前記扇状ギアを停止させるストッパと、
を備え、
前記駆動源の運動を前記カム軸に伝え、該カム軸の回転により内燃機関の気筒内における燃焼室の容積および/またはピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関の圧縮比を変更し、前記カム軸の角度によって前記圧縮比が決定される可変圧縮比内燃機関であって、
前記可変圧縮比内燃機関の圧縮比を変更する際に、圧縮比の値に応じて前記カム軸の回転速度を変更し、
圧縮比の値が、前記内燃機関の圧縮比の可変範囲における限界値の内側の範囲であり、該範囲に圧縮比が達した際に前記カム軸の回転速度を低減することにより、前記限界値からのオーバーシュートを抑制することができる所定限界圧縮比範囲に属する場合において、前記カム軸の回転速度を低減することを特徴とする。
とによって作動するので、前記駆動源の運動速度を変化させることによって、より容易に前記出力機素の運動速度を変化させることができる。また、前記駆動源としてモータを用いる場合には、モータの回転速度の制御をすることによって前記出力機素の運動速度を変化させることができるので、ソフト的な手法でより容易に前記出力機素の運動速度を変化させることができ、速度決定の自由度を増加させることができる。
前記直進部材と前記出力機素とを連結し、前記直進部材の直進運動に伴って伸縮するとともに前記出力機素を回転させる連結部材と、
を備え、
前記直進部材は前記出力機素の回転軸と交差せずに直交する直線上を移動し、
前記直進部材が前記出力機素の回転軸から前記直線に下ろした垂線と、前記直線との交点に前記直進部材が位置する状態において、前記圧縮比が圧縮比可変範囲の略中央値となるように、前記出力機素と前記連結部材との位置関係が調整されるようにし、この機構によって前記内燃機関の出力機素の運動速度を決定するようにしてもよい。
状態で無駄に圧縮比を変更することを抑制できる。その結果、エネルギー効率を向上させ、燃費を向上させることができる。なお、第2所定限界圧縮比範囲とは、前記圧縮比を限界値に近づく方向に変化させないことによる、トルク不足及びノッキングのリスク増大が少なく、且つエネルギー効率を向上させることができる限界値近傍の圧縮比の範囲であり、予め実験的または設計的に設定された圧縮比の範囲である。
この各隆起部に軸受収納孔5が形成されている。軸受収納孔5は、円形をしており、シリンダ2の軸方向に対して直角に、かつ複数のシリンダ2の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。軸受収納孔5はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック3の両側の軸受収納孔5の一対の軸線は平行である。
が交互に配置されている。一対のカム軸9は鏡像の関係を有している。また、カム軸9の端部には、後述する扇状ギア10の取り付け部9dが形成されている。軸部9aの中心軸と取り付け部9dの中心とは偏心しており、カム部9bの中心と取り付け部9dの中心とは一致している。
b)の状態となる。このとき、軸部9aに対して、カム部9bと可動軸受部9cの偏心方
向にずれが生じるので、クランクケース4に対してシリンダブロック3を上死点側にスライドさせることができる。そして、そのスライド量は図2(c)のような状態となるまでカム軸9を回転させたときが最大となり、カム部9bや可動軸受部9cの偏心量の2倍となる。カム部9b及び可動軸受部9cは、それぞれカム収納孔8及び軸受収納孔5の内部で回転し、それぞれカム収納孔8及び軸受収納孔5の内部で軸部9aの位置が移動するのを許容している。
L=2e・COSθ (1)
|dL/dθ|=2e・SINθ (2)
で表される。なお、ここでθ=90度の状態を図2(a)に示した状態、θ=0度の状態を図2(c)に示した状態と考えることができる。
分かるようにθ=90度付近すなわち最高圧縮比付近において、|dL/dθ|が最大に
なる。
ε=(π・(D/2)2・(c+d))/(π・(D/2)2・c)
=(c+d)/c (3)
止させる位置に形成されている。
られている。この第2シャフト25bは中空の管状の形状を有しており、第2シャフト25b中に第1シャフト25aが挿入されることにより連結されている。
ブロックに対して相対移動させるような構成としてもよい。この場合、内燃機関の圧縮比は出力機素の位置によって決定されることとなる。
2・・・シリンダ
3・・・シリンダブロック
4・・・クランクケース
9・・・カム軸
10・・・扇状ギア
11a、11b・・・ウォームギア
12・・・モータ
13・・・高圧縮比側ストッパ
14・・・低圧縮比側ストッパ
21a、21b・・・ウォームギア
22・・・モータ
23・・・ウォームナット
24・・・シャフト接続部
25・・・シャフト部
25a・・・第1シャフト
25b・・・第2シャフト
30・・・バネ
31・・・バネ
32・・・ダッシュポット
Claims (10)
- 内燃機関におけるクランク軸が設けられたクランクケースと、
前記内燃機関におけるシリンダが形成されるとともに、前記クランクケースに相対移動可能に取り付けられたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に構築されたカム軸と、
駆動源の運動を伝達するウォームギアと、
前記ウォームギアと噛み合うように前記カム軸に設けられ、前記駆動源の運動に連動して回転することで前記カム軸を回転させる扇状ギアと、
前記扇状ギアが過回転した場合に、前記扇状ギアと当接することにより前記扇状ギアを停止させるストッパと、
を備え、
前記駆動源の運動を前記カム軸に伝え、該カム軸の回転により内燃機関の気筒内における燃焼室の容積および/またはピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関の圧縮比を変更し、前記カム軸の角度によって前記圧縮比が決定される可変圧縮比内燃機関であって、
前記可変圧縮比内燃機関の圧縮比を変更する際に、圧縮比の値に応じて前記カム軸の回転速度を変更し、
圧縮比の値が、前記内燃機関の圧縮比の可変範囲における限界値の内側の範囲であり、該範囲に圧縮比が達した際に前記カム軸の回転速度を低減することにより、前記限界値からのオーバーシュートを抑制することができる所定限界圧縮比範囲に属する場合において、前記カム軸の回転速度を低減することを特徴とする可変圧縮比内燃機関。 - 前記可変圧縮比内燃機関の圧縮比を目標圧縮比に変更する際に、圧縮比の値が目標圧縮比となる前の圧縮比の範囲であって、圧縮比変化の途中で、この範囲に達した際に前記カム軸の回転速度を低減することにより、圧縮比のオーバーシュートを抑制することができる所定圧縮比範囲において、前記カム軸の回転速度を低減することを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記所定圧縮比範囲において、前記内燃機関の圧縮比の値が目標圧縮比に近づく程、前記カム軸の回転速度が低くなることを特徴とする請求項2に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記所定限界圧縮比範囲において、前記内燃機関の圧縮比の値が前記限界値に近づく程、前記カム軸の回転速度が低くなることを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記所定限界圧縮比範囲において、前記内燃機関の圧縮比の値が前記限界値に近づく場合は、前記内燃機関の圧縮比の値が前記限界値から遠ざかる場合より前記カム軸の回転速度が低いことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記所定限界圧縮比範囲は、前記内燃機関の圧縮比の可変範囲における高圧縮比側の限界値の内側の範囲であることを特徴とする請求項5に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記カム軸の回転速度は、該カム軸の角度の変化に対する前記圧縮比の変化率が大きい程、低くなるように変化することを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記カム軸の回転速度は、前記駆動源の運動速度を変化させることによって変化することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の可変圧縮比内燃機関。
- 駆動源の運動を出力機素に伝え、該出力機素の作動により内燃機関の気筒内における燃焼室の容積および/またはピストンのストロークを変更することによって前記内燃機関の圧縮比を変更し、前記出力機素の角度または位置によって前記圧縮比が決定される可変圧縮比内燃機関であって、
前記可変圧縮比内燃機関の圧縮比を変更する際に、圧縮比の値に応じて前記出力機素の運動速度を変更し、
前記駆動源の運動に伴って直進運動を行う直進部材と、
前記直進部材と前記出力機素とを連結し、前記直進部材の直進運動に伴って伸縮するとともに前記出力機素を回転させる連結部材と、
を備え、
前記直進部材は前記出力機素の回転軸と交差せずに直交する直線上を移動し、
前記直進部材が前記出力機素の回転軸から前記直線に下ろした垂線と、前記直線との交点に前記直進部材が位置する状態において、前記圧縮比が圧縮比の可変範囲の略中央値となるように、前記出力機素と前記連結部材との位置関係が調整されたことを特徴とする可変圧縮比内燃機関。 - 前記内燃機関の圧縮比が、前記内燃機関の圧縮比の可変範囲における限界値の内側の範囲であり、前記圧縮比を限界値に近づく方向に変化させないことによるトルク不足及びノッキングのリスク増大が少なく、且つ、前記圧縮比を限界値に近づく方向に変化させないことによりエネルギー効率を向上させることができる第2所定限界圧縮比範囲に属している場合は、前記圧縮比を前記内燃機関の圧縮比の可変範囲における限界値に近づく方向に変化させないことを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比内燃機関。
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