JP4730335B2 - Internal combustion engine compression ratio changing device - Google Patents
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Description
本発明は、ピストンの移動に伴って変化する燃焼室の容積の最小値に対する最大値の比である圧縮比を変更する内燃機関の圧縮比変更装置に関する。 The present invention relates to a compression ratio changing device for an internal combustion engine that changes a compression ratio that is a ratio of a maximum value to a minimum value of a volume of a combustion chamber that changes with movement of a piston.
従来から、内燃機関に適用され、シリンダブロックをシリンダボアの軸線(中心軸線)方向(以下、「上下方向」又は「ボア中心軸方向」とも称呼する。)においてクランクケースに対して移動させることにより、圧縮比を変更する内燃機関の圧縮比変更装置が提案されている。 Conventionally applied to an internal combustion engine, by moving a cylinder block relative to a crankcase in an axial direction (center axis) of a cylinder bore (hereinafter also referred to as “vertical direction” or “bore central axis direction”), An internal combustion engine compression ratio changing device for changing the compression ratio has been proposed.
例えば、そのような圧縮比変更装置の一つは、装置の作動を説明するための概念図である図1の(A)、(B)及び(C)に示したように、ボア中心軸方向に貫通したシリンダボアCBが形成されたシリンダブロック910と、シリンダブロック910の下方に配置され且つ車体に固定されたクランクケース920と、を備える内燃機関に適用される内燃機関の圧縮比変更装置930である。
For example, one such compression ratio changing device is a conceptual diagram for explaining the operation of the device, as shown in FIGS. 1A, 1B and 1C, in the direction of the bore center axis. An internal combustion engine compression
圧縮比変更装置930は、シリンダブロック910の外壁面(側壁面)911に固定されたブロック側受力部931と、クランクケース920の上部に形成されたケース側受力部932と、ブロック側受力部931とケース側受力部932とを連結するリンク機構933と、を含んでいる。
The compression
リンク機構933は、円柱状のブロック側回転部材934と、円柱状のケース側回転部材935と、円柱状のリンク軸部936と、を含む。
The
ブロック側回転部材934は、ブロック側受力部931に形成された貫通孔に配置されている。ブロック側回転部材934は、その中心軸線(ブロック側受力軸線)MCを回転の中心として回転可能に支持されている。
The block-
ケース側回転部材935は、ケース側受力部932に形成された貫通孔に配置されている。ケース側回転部材935は、その中心軸線(ケース側受力軸線)FCを回転の中心として回転可能に支持されている。
The case
ケース側受力軸線FCは、ブロック側受力軸線MCと平行に配置されている。ケース側受力軸線FCは、ケース側受力軸線FCに直交する平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とブロック側受力軸線MCとの交点を通る直線と交わるように配置されている。
ケース側回転部材935は、図示しない駆動装置により、回転駆動されるようになっている。
The case side force receiving axis FC is disposed in parallel with the block side force receiving axis MC. The case-side force receiving axis FC is a straight line parallel to the bore central axis direction in a plane orthogonal to the case-side force receiving axis FC and intersects with a straight line passing through the intersection of the same plane and the block-side force receiving axis MC. Has been placed.
The case
リンク軸部936は、その中心軸線(リンク軸線)LCがケース側回転部材935の回転に伴ってケース側受力軸線FC回りに回転移動するようになっている。リンク軸線LCは、ブロック側受力軸線MCと平行に配置されている。
The
リンク機構933は、リンク軸線LCがケース側受力軸線FCを回転の中心として回転移動しながらブロック側受力軸線MCを回転の中心として回転移動することが可能に構成されている。
The
以下、圧縮比変更装置930の作動について説明する。
図1の(A)に示したように、リンク軸線LCがケース側受力軸線FCの真上の位置にある場合、即ち、リンク軸線LCがケース側受力軸線FCに対して最も上方に位置している場合、ケース側受力軸線FC、リンク軸線LC及びブロック側受力軸線MCがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の上下方向における距離Yは、最長となっている。従って、クランクケース920とシリンダブロック910との間の上下方向における距離も最長となるので、圧縮比は最低の比(最低比)となる。
Hereinafter, the operation of the compression
As shown in FIG. 1A, when the link axis LC is at a position directly above the case-side force receiving axis FC, that is, the link axis LC is located at the uppermost position with respect to the case-side force receiving axis FC. The case-side force receiving axis FC, the link axis LC, and the block-side force receiving axis MC are aligned in this order, and the vertical direction between the case-side force receiving axis FC and the block-side force receiving axis MC. The distance Y at is the longest. Accordingly, the distance in the vertical direction between the
この状態において、圧縮比変更装置930は、圧縮比を増加させるために、図1の(A)における右側のケース側回転部材935を時計方向(矢印Aの方向)に、且つ、左側のケース側回転部材935を反時計方向(矢印Bの方向)に回転駆動する。
In this state, the compression
これにより、右側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに反時計方向に回転移動する。このとき、シリンダブロック910の剛性によりブロック側回転部材934は、左右方向に移動できない。
As a result, the right link axis LC rotates in the clockwise direction around the case side force receiving axis FC, and the left link axis LC rotates in the counterclockwise direction around the case side force receiving axis FC. At this time, the block-
従って、右側のブロック側回転部材934は、ブロック側受力部931の軸受孔を形成する壁面に当接しながら軸受孔内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部931を押し下げる。同様に、左側のブロック側回転部材934も、ブロック側受力部931の軸受孔内を時計方向に回転してブロック側受力部931を押し下げる。そして、ケース側回転部材935の回転駆動が継続させられることにより、圧縮比変更装置930の状態は、図1の(B)に示したように、リンク軸線LCがケース側受力軸線FCよりもクランクケース920の外方側の位置にてケース側受力軸線FCと左右方向に並んだ状態に至る。
Therefore, the block-
図1の(B)に示した状態においては、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の上下方向における距離Yは、(A)に示した場合よりも短くなる。従って、内燃機関の圧縮比は(A)に示した場合よりも高くなる。 In the state shown in FIG. 1B, the distance Y in the vertical direction between the case-side force receiving axis FC and the block-side force receiving axis MC is shorter than that shown in FIG. Therefore, the compression ratio of the internal combustion engine is higher than that shown in FIG.
更に、ケース側回転部材935の回転駆動を継続することにより、右側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに反時計方向に回転移動する。これにより、右側のブロック側回転部材934は、ブロック側受力部931の軸受孔内を時計方向に回転してブロック側受力部931を押し下げる。同様に、左側のブロック側回転部材934も、ブロック側受力部931の軸受孔内を反時計方向に回転してブロック側受力部931を押し下げる。そして、圧縮比変更装置930の状態は、図1の(C)に示した状態に至る。
Further, by continuing the rotation drive of the case
図1の(C)に示した状態においては、リンク軸線LC、ケース側受力軸線FC及びブロック側受力軸線MCがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の上下方向における距離Yは最短となる(即ち、図1の(A)に示した状態及び図1の(B)に示した状態よりも短くなる。)。従って、クランクケース920とシリンダブロック910との間の上下方向における距離も最短となるので、内燃機関の圧縮比は最高の比(最高比)となる。
In the state shown in FIG. 1C, the link axis LC, the case side force receiving axis FC, and the block side force receiving axis MC are arranged on the same straight line in this order, and the case side force receiving axis FC and the block side force receiving force are aligned. The distance Y between the axis MC and the vertical direction is the shortest (that is, shorter than the state shown in FIG. 1A and the state shown in FIG. 1B). Accordingly, since the distance in the vertical direction between the
このように、右側のケース側回転部材935が時計方向に回転するとともに左側のケース側回転部材935が反時計方向に回転するにつれて(圧縮比変更装置930の状態が図1の(A)に示した状態から(C)に示した状態へ向かうにつれて)、内燃機関の圧縮比は高くなる。
Thus, as the right case-
一方、内燃機関の圧縮比を減少させる場合には、圧縮比変更装置930は、上述した場合と逆方向にケース側回転部材935を回転駆動する。これにより、各部材は、上述した場合と逆方向に動作する。
On the other hand, when reducing the compression ratio of the internal combustion engine, the compression
以上のように、従来の圧縮比変更装置930は、リンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに回転移動するようにケース側回転部材935を回転駆動することにより、内燃機関の圧縮比を変更するようになっている(例えば、特許文献1を参照。)。
ところで、燃焼室にて混合ガスが燃焼すると、燃焼室にて極めて高い圧力(燃焼圧)が発生する。この燃焼圧により、シリンダブロック910の上部に固定された図示しないシリンダヘッドが上方に押される。即ち、シリンダブロック910が上方に押される。一方、クランクケース920は車体に固定されている。
By the way, when the mixed gas burns in the combustion chamber, an extremely high pressure (combustion pressure) is generated in the combustion chamber. With this combustion pressure, a cylinder head (not shown) fixed to the upper part of the
従って、内燃機関の圧縮比が最高比と最低比との間の圧縮比である状態(例えば、図1の(B)に示した状態)において、右側のケース側回転部材935にはケース側回転部材935を反時計方向に回転駆動させようとするトルクが加えられる。更に、左側のケース側回転部材935にはケース側回転部材935を時計方向に回転駆動させようとするトルクが加えられる。
Therefore, in the state where the compression ratio of the internal combustion engine is a compression ratio between the highest ratio and the lowest ratio (for example, the state shown in FIG. 1B), the right side case
この燃焼圧によって発生するトルクTqと、リンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに回転移動した回転角度θと、の関係は、以下のように求められる。 The relationship between the torque Tq generated by this combustion pressure and the rotation angle θ that the link axis LC rotates around the case-side force receiving axis FC is obtained as follows.
いま、図1の(A)、(B)及び(C)に示した右側のブロック側受力軸線MC、右側のリンク軸線LC及び右側のケース側受力軸線FCの同リンク軸線LCに直交する平面における位置関係を模式的に示した図2に示したように、燃焼室における混合ガスの燃焼により発生した圧力(燃焼圧)により、上方に向かう力F0がブロック側受力軸線MCに加えられている状態を想定する。更に、せん断応力が発生しない仮想的な部材によりブロック側受力軸線MCとリンク軸線LCとが連結されているとともに、同様の部材によりケース側受力軸線FCとリンク軸線LCとが連結されていると仮定する。 Now, it is orthogonal to the link axis LC of the right block side force receiving axis MC, right link axis LC and right case side force receiving axis FC shown in FIGS. As schematically shown in FIG. 2 showing the positional relationship in the plane, an upward force F0 is applied to the block-side force receiving axis MC by the pressure (combustion pressure) generated by the combustion of the mixed gas in the combustion chamber. Assuming that Further, the block-side force receiving axis MC and the link axis LC are connected by a virtual member that does not generate shear stress, and the case-side force receiving axis FC and the link axis LC are connected by the same member. Assume that
この状態においては、リンク軸線LCに加えられる力は、力F0を、ブロック側受力軸線MC及びリンク軸線LCを結ぶ線分L1に沿った方向における分力F1aと、ブロック側受力軸線MC及びケース側受力軸線FCを結ぶ線分L2に直交する方向における分力F1bと、に分解した場合の線分L1に沿った方向における分力F1aである。従って、力F1aは、下記(1)式により求められる。
F1a=F0・1/cosψ …(1)
In this state, the force applied to the link axis LC is the force F0, the component force F1a in the direction along the line segment L1 connecting the block side force receiving axis MC and the link axis LC, and the block side force receiving axis MC and A component force F1a in a direction along the line segment L1 when disassembled into a component force F1b in a direction perpendicular to the line segment L2 connecting the case-side force receiving axis FC. Accordingly, the force F1a is obtained by the following equation (1).
F1a = F0 ・ 1 / cosψ (1)
ここで、ψは、ブロック側受力軸線MCを回転の中心とした回転角度であって上記線分L1から上記線分L2までの時計方向における回転角度を表す。また、上記リンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに回転した回転角度(即ち、ケース側回転部材935の回転角度)θは、ケース側受力軸線FCを回転の中心とした回転角度であって上記線分L2からケース側受力軸線FC及びリンク軸線LCを結ぶ線分L3までの時計方向における回転角度である。 Here, ψ is a rotation angle with the block side force receiving axis MC as the center of rotation, and represents a rotation angle in the clockwise direction from the line segment L1 to the line segment L2. Further, the rotation angle θ (ie, the rotation angle of the case side rotating member 935) θ that the link axis LC rotates about the case side force receiving axis FC is a rotation angle with the case side force receiving axis FC as the center of rotation. The rotation angle in the clockwise direction from the line segment L2 to the line segment L3 connecting the case-side force receiving axis FC and the link axis line LC.
従って、回転角度θと回転角度ψとの関係は、ケース側受力軸線FCとリンク軸線LCとの間の距離(線分L3の長さ)をD1と置くとともにブロック側受力軸線MCとリンク軸線LCとの間の距離(線分L1の長さ)をD2と置けば、下記(2)式のように表される。
ψ=sin−1(D1/D2・sinθ) …(2)
Therefore, the relationship between the rotation angle θ and the rotation angle ψ is that the distance (the length of the line segment L3) between the case side force receiving axis FC and the link axis LC is set to D1, and the block side force receiving axis MC and the link are linked. If the distance from the axis LC (the length of the line segment L1) is set as D2, it is expressed as the following equation (2).
ψ = sin −1 (D1 / D2 / sinθ) (2)
ケース側受力軸線FCに加えられるトルクであってケース側受力軸線FCを反時計方向に回転させようとする方向のトルクTqは、リンク軸線LCに加えられる力F1aを上記線分L3に沿った方向における分力Fpと線分L3に直交する方向における分力Ftとに分解した場合の線分L3に直交する方向における分力Ftと、ケース側受力軸線FCとリンク軸線LCとの間の距離D1と、の積である。従って、トルクTqは、下記(3)式により求められる。
Tq=D1・Ft=D1・F1a・cosγ …(3)
The torque Tq applied to the case-side force receiving axis FC in the direction to rotate the case-side force receiving axis FC in the counterclockwise direction is obtained by applying the force F1a applied to the link axis LC along the line segment L3. Between the component force Ft in the direction orthogonal to the line segment L3 and the case-side force receiving axis FC and the link axis LC when the component force Fp in the selected direction is broken down into the component force Ft in the direction orthogonal to the line segment L3. And the distance D1. Therefore, the torque Tq is obtained by the following equation (3).
Tq = D1 ・ Ft = D1 ・ F1a ・ cosγ (3)
ここで、γは、リンク軸線LCを回転の中心とした回転角度であって上記線分L1から線分L4までの時計方向における回転角度を表す。なお、線分L4は、リンク軸線LCを回転の中心として上記線分L3を時計方向に90°だけ回転させた線分である。この回転角度γは、上記回転角度θ及び上記回転角度ψと、下記(4)式に示した関係を有している。従って、上記(3)式に下記(4)式を代入することにより、トルクTqは下記(5)式のように表される。
γ=θ+ψ−π/2 …(4)
Tq=D1・F0・sin(θ+ψ)/cosψ …(5)
Here, γ is a rotation angle with the link axis LC as the center of rotation, and represents a rotation angle in the clockwise direction from the line segment L1 to the line segment L4. The line segment L4 is a line segment obtained by rotating the line segment L3 by 90 ° clockwise with the link axis LC as the center of rotation. The rotation angle γ has the relationship shown in the following equation (4) with the rotation angle θ and the rotation angle ψ. Therefore, by substituting the following equation (4) into the above equation (3), the torque Tq is expressed as the following equation (5).
γ = θ + ψ−π / 2 (4)
Tq = D1 ・ F0 ・ sin (θ + ψ) / cosψ (5)
従って、上記(2)式と上記(5)式とにより、トルクTqと回転角度θとの関係を求めることができる。例えば、上記距離D1を3mmとするとともに上記距離D2を5mmとした場合のトルクTqと回転角度θとの関係は、図3の曲線C1に示したように求められる。 Therefore, the relationship between the torque Tq and the rotation angle θ can be obtained from the above equation (2) and the above equation (5). For example, the relationship between the torque Tq and the rotation angle θ when the distance D1 is 3 mm and the distance D2 is 5 mm is obtained as shown by a curve C1 in FIG.
この場合、トルクTqは、回転角度θが0°〜180°の角度範囲Aにて正の値となる。即ち、トルクTqは、回転角度θが角度範囲Aにある場合、回転角度θが減少する方向へケース側受力軸線FCを回転させようとするトルクである。 In this case, the torque Tq is a positive value in the angle range A where the rotation angle θ is 0 ° to 180 °. That is, when the rotation angle θ is in the angle range A, the torque Tq is a torque for rotating the case-side force receiving axis FC in a direction in which the rotation angle θ decreases.
ところで、回転角度θが0°又は360°であるとき(図1の(A)を参照。)、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の距離Yが最長となるので、内燃機関の圧縮比は最低比となる。一方、回転角度θが180°であるとき(図1の(C)を参照。)、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の距離Yが最短となるので、内燃機関の圧縮比は最高比となる。 By the way, when the rotation angle θ is 0 ° or 360 ° (see FIG. 1A), the distance Y between the case-side force receiving axis FC and the block-side force receiving axis MC is the longest. The compression ratio of the internal combustion engine is the lowest ratio. On the other hand, when the rotation angle θ is 180 ° (see FIG. 1C), the distance Y between the case-side force receiving axis FC and the block-side force receiving axis MC becomes the shortest. The compression ratio is the highest.
従って、回転角度θが角度範囲Aにある場合、回転角度θが0°から180°へ向けて増加することにより、即ち、図1の右側のケース側回転部材935が時計方向に回転駆動されることにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクTqは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。
Accordingly, when the rotation angle θ is in the angle range A, the rotation angle θ increases from 0 ° to 180 °, that is, the case-
一方、トルクTqは、回転角度θが180°〜360°の角度範囲Bにて負の値となる。即ち、トルクTqは、回転角度θが角度範囲Bにある場合、回転角度θが増加する方向へケース側受力軸線FCを回転させようとするトルクである。 On the other hand, the torque Tq takes a negative value in the angle range B where the rotation angle θ is 180 ° to 360 °. That is, when the rotation angle θ is in the angle range B, the torque Tq is a torque that attempts to rotate the case-side force receiving axis FC in the direction in which the rotation angle θ increases.
上述したように、回転角度θが角度範囲Bにある場合、回転角度θが360°から180°へ向けて減少することにより、即ち、図1の右側のケース側回転部材935が反時計方向に回転駆動されることにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクTqは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。
As described above, when the rotation angle θ is in the angle range B, the rotation angle θ decreases from 360 ° to 180 °, that is, the case-
また、トルクTqの大きさ|Tq|は、回転角度θが角度範囲Aにある場合、回転角度θが略65°となるときに最大値|Tq0|となる。一方、トルクTqの大きさ|Tq|は、回転角度θが角度範囲Bにある場合、回転角度θが略295°となるときに最大値|Tq0|となる。 The magnitude | Tq | of the torque Tq has a maximum value | Tq0 | when the rotation angle θ is approximately 65 ° when the rotation angle θ is in the angle range A. On the other hand, when the rotation angle θ is in the angle range B, the magnitude | Tq | of the torque Tq becomes the maximum value | Tq0 | when the rotation angle θ is approximately 295 °.
従って、上記従来の圧縮比変更装置においては、比較的大きなトルク(即ち、燃焼圧によって発生するトルクの大きさの最大値|Tq0|よりも大きなトルク)をケース側回転部材935に加えなければ、リンク軸線LCを比較的大きな角度範囲にて回転移動させることができないから、リンク機構が大型化するという問題、及び/又は、リンク機構を駆動するために必要なトルクが過大となるという問題があった。
Therefore, in the conventional compression ratio changing device, a relatively large torque (that is, a torque larger than the maximum value | Tq0 | of the magnitude of the torque generated by the combustion pressure) is not applied to the case-
本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、リンク機構を駆動するトルクを低減させることが可能な内燃機関の圧縮比変更装置を提供することにある。 The present invention has been made to address the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a compression ratio changing device for an internal combustion engine that can reduce torque for driving a link mechanism.
かかる目的を達成するため本発明による内燃機関の圧縮比変更装置は、ピストン往復動型の内燃機関であって、クランク軸を回転可能に支持するクランクケースとピストンを往復動可能に収容するシリンダブロックとがシリンダボアの中心軸線方向に互いに相対移動し得るように構成された内燃機関に適用される。
即ち、本発明による内燃機関の圧縮比変更装置は、
所定のボア中心軸方向に貫通する円柱状の穴であるシリンダボアが形成されるとともに同シリンダボア内にピストンを収容するシリンダブロックと、前記シリンダボアの開口部分の一方を覆うように前記シリンダブロックに固定されたシリンダヘッドと、前記シリンダブロックに対して前記シリンダヘッドと反対側に配置され且つ同シリンダブロックに対して前記ボア中心軸方向に相対移動可能であるとともに前記ピストンに連結されたクランク軸を回転可能に支持するクランクケースと、を備える内燃機関に適用される。
In order to achieve this object, an internal combustion engine compression ratio changing device according to the present invention is a piston reciprocating internal combustion engine, and a crankcase that rotatably supports a crankshaft and a cylinder block that reciprocally accommodates a piston. Are applied to an internal combustion engine configured to be able to move relative to each other in the direction of the central axis of the cylinder bore.
That is, the compression ratio changing device for an internal combustion engine according to the present invention is:
A cylinder bore, which is a cylindrical hole penetrating in a predetermined bore central axis direction, is formed, and is fixed to the cylinder block so as to cover one of the cylinder block housing the piston in the cylinder bore and the opening portion of the cylinder bore. The cylinder head is disposed on the opposite side of the cylinder head with respect to the cylinder block, and is movable relative to the cylinder block in the bore central axis direction, and the crankshaft connected to the piston is rotatable. The present invention is applied to an internal combustion engine that includes a crankcase that is supported by the internal combustion engine.
本発明による内燃機関の圧縮比変更装置は、
前記シリンダブロックに設けられたブロック側受力部と、
前記クランクケースに設けられたケース側受力部と、
前記ブロック側受力部と前記ケース側受力部とを連結するリンク機構であって、同リンク機構内の所定のリンク軸線が同リンク軸線と平行な同ケース側受力部内のケース側受力軸線を回転の中心として回転移動しながら同リンク軸線と平行な同ブロック側受力部内のブロック側受力軸線を回転の中心として回転移動することが可能に構成されたリンク機構と、
前記ケース側受力軸線を回転の中心として所定の設定角度範囲にて前記リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構を駆動するリンク機構駆動手段と、を含み、
前記リンク機構駆動手段によって前記リンク機構が駆動されることにより、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの間の前記ボア中心軸方向における距離を変更して圧縮比を変更するように構成される。
An internal combustion engine compression ratio changing device according to the present invention includes:
A block side force receiving portion provided in the cylinder block;
A case-side force receiving portion provided in the crankcase;
A link mechanism that connects the block-side force receiving portion and the case-side force receiving portion, wherein a predetermined link axis in the link mechanism is parallel to the link axis, and the case-side force in the case-side force receiving portion A link mechanism configured to be able to rotate about the block side force receiving axis in the block side force receiving portion parallel to the link axis while rotating about the axis as the center of rotation;
Link mechanism driving means for driving the link mechanism so as to rotate and move the link axis within a predetermined set angle range with the case side force receiving axis as the center of rotation,
When the link mechanism is driven by the link mechanism driving unit, the compression ratio is changed by changing the distance in the bore central axis direction between the crankcase and the cylinder block.
更に、前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記リンク軸線に直交する平面内の前記ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ブロック側受力軸線との交点を通る直線である第1直線と、同平面内の同ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ケース側受力軸線との交点を通る直線である第2直線と、が所定の距離だけ隔てられるように構成される。 Further, the block side force receiving portion, the case side force receiving portion, and the link mechanism are straight lines parallel to the bore central axis direction in a plane orthogonal to the link axis, and the same plane and the block side force receiving force. A first straight line that is a straight line passing through the intersection with the axis, and a second straight line that is parallel to the bore central axis direction in the same plane and that passes through the intersection between the same plane and the case-side force receiving axis. Are separated by a predetermined distance.
加えて、前記リンク機構駆動手段は、前記ブロック側受力軸線と前記ケース側受力軸線との間の前記ボア中心軸方向における距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として前記リンク軸線を一方向に回転移動させる場合に同リンク軸線の同ケース側受力軸線回りの回転角度がとる角度範囲と、同距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を前記一方向と逆方向に回転移動させる場合に同回転角度がとる角度範囲と、からなる2つの角度範囲のうちの、前記シリンダボアを形成するボア壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより形成される燃焼室にて混合ガスが燃焼することにより発生する圧力によって生じるトルクであって同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構に加えられるトルクの大きさの最大値が小さくなる方の角度範囲内の所定の角度範囲を前記設定角度範囲として採用する。 In addition, the link mechanism driving means is provided in the same case from the state where the distance in the bore central axis direction between the block side force receiving axis and the case side force receiving axis is longest to the state where the distance is shortest. When the link axis is rotated and moved in one direction with the side force receiving axis as the center of rotation, the angle range that the rotation angle of the link axis around the case force receiving axis takes is the same from the state where the distance is the longest. The angle range that the rotation angle takes when rotating the link axis in the direction opposite to the one direction with the case side force receiving axis as the center of rotation until the distance becomes the shortest. Among them, the pressure is generated by the pressure generated by the combustion of the mixed gas in the combustion chamber formed by the bore wall surface forming the cylinder bore, the lower surface of the cylinder head, and the top surface of the piston. A predetermined angle within an angle range in which the maximum value of the magnitude of the torque applied to the link mechanism is smaller so that the link axis is rotationally moved about the case side force receiving axis as the center of rotation. A range is adopted as the set angle range.
これによれば、上記第1直線と上記第2直線とが所定の距離だけ隔てられる。従って、上記図2と同様にリンク軸線LCと直交する平面におけるブロック側受力軸線MC、リンク軸線LC及びケース側受力軸線FCの位置関係を模式的に示した図4から理解されるように、回転角度θと回転角度ψとの関係は、下記(6)式のように表される。
ψ=sin−1(D1/D2・sinθ+e/D2) …(6)
According to this, the first straight line and the second straight line are separated by a predetermined distance. Therefore, as in FIG. 2, the positional relationship among the block-side force receiving axis MC, the link axis LC, and the case-side force receiving axis FC in a plane orthogonal to the link axis LC can be understood from FIG. The relationship between the rotation angle θ and the rotation angle ψ is expressed by the following equation (6).
ψ = sin −1 (D1 / D2 / sinθ + e / D2) (6)
ここで、ψは、ブロック側受力軸線MCを回転の中心とした回転角度であって、ブロック側受力軸線MC及びリンク軸線LCを結ぶ線分L1からボア中心軸方向と平行であり且つブロック側受力軸線MCを通る直線(第1直線)L2aまでの時計方向における回転角度を表す。また、リンク軸線LCの回転角度θは、ケース側受力軸線FCを回転の中心とした回転角度であって、ボア中心軸方向と平行であり且つケース側受力軸線FCを通る直線(第2直線)L2bからケース側受力軸線FC及びリンク軸線LCを結ぶ線分L3までの時計方向における回転角度を表す。 Here, ψ is a rotation angle with the block side force receiving axis MC as the center of rotation, and is parallel to the bore center axis direction from the line segment L1 connecting the block side force receiving axis MC and the link axis LC, and the block The rotation angle in the clockwise direction to the straight line (first straight line) L2a passing through the side force receiving axis MC is represented. The rotation angle θ of the link axis LC is a rotation angle with the case side force receiving axis FC as the center of rotation, and is a straight line (second line) parallel to the bore center axis direction and passing through the case side force receiving axis FC. Straight line) This represents a clockwise rotation angle from L2b to a line segment L3 connecting the case-side force receiving axis FC and the link axis LC.
更に、eは、第1直線L2aと第2直線L2bとの間の距離を表す。距離eは、第1直線L2aが第2直線L2bよりもシリンダブロックの内方側に位置している場合に正の値を有するとともに第1直線L2aが第2直線L2bよりもシリンダブロックの外方側に位置している場合に負の値を有する。 Furthermore, e represents the distance between the first straight line L2a and the second straight line L2b. The distance e has a positive value when the first straight line L2a is located on the inner side of the cylinder block with respect to the second straight line L2b, and the first straight line L2a is more outward of the cylinder block than the second straight line L2b. It has a negative value when located on the side.
従って、上述した第1直線と第2直線とが一致している場合(e=0の場合)と同様に、上記(2)式と上記(6)式とにより、燃焼圧によってケース側受力軸線FC回りにリンク軸線LCを回転移動させるようにリンク機構に加えられるトルクTqと回転角度θとの関係を求めることができる。例えば、上記距離D1を3mmとするとともに上記距離D2を5mmとし且つ上記距離eを1mmとした場合のトルクTqと回転角度θとの関係は、図5の曲線C2に示したように求められる。 Therefore, as in the case where the first straight line and the second straight line coincide with each other (when e = 0), the case-side force is received by the combustion pressure by the above formula (2) and the above formula (6). The relationship between the torque Tq applied to the link mechanism and the rotation angle θ so as to rotate the link axis LC around the axis FC can be obtained. For example, the relationship between the torque Tq and the rotation angle θ when the distance D1 is 3 mm, the distance D2 is 5 mm, and the distance e is 1 mm is obtained as shown by a curve C2 in FIG.
この場合、トルクTqは、回転角度θが略−7°〜略150°の角度範囲Cにて正の値となる。即ち、トルクTqは、回転角度θが角度範囲Cにある場合、回転角度θが減少する方向へケース側受力軸線FCを回転させようとするトルクである。 In this case, the torque Tq becomes a positive value in an angle range C in which the rotation angle θ is approximately −7 ° to approximately 150 °. That is, when the rotation angle θ is in the angle range C, the torque Tq is a torque that attempts to rotate the case-side force receiving axis FC in a direction in which the rotation angle θ decreases.
ところで、回転角度θが略−7°又は略353°であるとき、ケース側受力軸線FC、リンク軸線LC及びブロック側受力軸線MCがこの順に同一直線上に並ぶので、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間のボア中心軸方向における距離が最長となる。従って、内燃機関の圧縮比は最低比となる。一方、回転角度θが略150°であるとき、リンク軸線LC、ケース側受力軸線FC及びブロック側受力軸線MCがこの順に同一直線上に並ぶので、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間のボア中心軸方向における距離が最短となる。従って、内燃機関の圧縮比は最高比となる。 By the way, when the rotation angle θ is approximately −7 ° or approximately 353 °, the case-side force receiving axis FC, the link axis LC, and the block-side force receiving axis MC are arranged on the same straight line in this order. The distance between the FC and the block-side force receiving axis MC in the bore central axis direction is the longest. Therefore, the compression ratio of the internal combustion engine is the lowest ratio. On the other hand, when the rotation angle θ is approximately 150 °, the link axis LC, the case side force receiving axis FC, and the block side force receiving axis MC are arranged on the same straight line in this order. The distance in the bore central axis direction from the force axis MC is the shortest. Therefore, the compression ratio of the internal combustion engine is the highest ratio.
従って、回転角度θが角度範囲Cにある場合、回転角度θが略−7°から略150°へ向けて増加することにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクTqは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。 Therefore, when the rotation angle θ is in the angle range C, the compression angle of the internal combustion engine is increased by increasing the rotation angle θ from approximately −7 ° to approximately 150 °. Therefore, it can be said that the torque Tq is a torque in a direction to reduce the compression ratio of the internal combustion engine.
一方、トルクTqは、回転角度θが略150°〜略353°の角度範囲Dにて負の値となる。即ち、トルクTqは、回転角度θが角度範囲Dにある場合、回転角度θが増加する方向へケース側受力軸線FCを回転させようとするトルクである。 On the other hand, the torque Tq takes a negative value in the angle range D in which the rotation angle θ is approximately 150 ° to approximately 353 °. That is, when the rotation angle θ is in the angle range D, the torque Tq is a torque that attempts to rotate the case-side force receiving axis FC in a direction in which the rotation angle θ increases.
上述したように、回転角度θが角度範囲Dにある場合、回転角度θが略353°から略150°へ向けて減少することにより、内燃機関の圧縮比は増加させられる。従って、トルクTqは、内燃機関の圧縮比を減少させようとする方向のトルクであると言うことができる。 As described above, when the rotation angle θ is in the angle range D, the compression angle of the internal combustion engine is increased by decreasing the rotation angle θ from approximately 353 ° to approximately 150 °. Therefore, it can be said that the torque Tq is a torque in a direction to reduce the compression ratio of the internal combustion engine.
また、トルクTqの大きさ|Tq|は、回転角度θが角度範囲Cにある場合、回転角度θが略61°となるときに最大値|Tq1|となる。この最大値|Tq1|は、上述した第1直線と第2直線とが一致している場合(e=0の場合)のトルクTqの大きさ|Tq|の最大値|Tq0|よりも大きい。一方、トルクTqの大きさ|Tq|は、回転角度θが角度範囲Dにある場合、回転角度θが略288°となるときに最大値|Tq2|となる。この最大値|Tq2|は、第1直線と第2直線とが一致している場合(e=0の場合)のトルクTqの大きさ|Tq|の最大値|Tq0|よりも小さい。 The magnitude | Tq | of the torque Tq becomes the maximum value | Tq1 | when the rotation angle θ is approximately 61 ° when the rotation angle θ is in the angle range C. This maximum value | Tq1 | is larger than the maximum value | Tq0 | of the magnitude | Tq | of the torque Tq when the first straight line and the second straight line coincide with each other (when e = 0). On the other hand, the magnitude | Tq | of the torque Tq becomes the maximum value | Tq2 | when the rotation angle θ is approximately 288 ° when the rotation angle θ is in the angle range D. This maximum value | Tq2 | is smaller than the maximum value | Tq0 | of the magnitude | Tq | of the torque Tq when the first straight line and the second straight line are coincident (when e = 0).
従って、上記構成のように、第1直線L2aと第2直線L2bとを所定の距離eだけ隔てるとともに、燃焼圧によって生じるトルクであってケース側受力軸線FCを回転の中心としてリンク軸線LCを回転移動させるようにリンク機構に加えられるトルクTqの大きさ|Tq|の最大値が小さくなる方の角度範囲D内の所定の角度範囲にてリンク軸線LCが回転移動するようにリンク機構を駆動することにより、その角度範囲がトルクTqの大きさ|Tq|が最大値となる回転角度を含んだとしても、トルクTqの大きさ|Tq|の最大値を|Tq0|よりも小さくすることができる。従って、内燃機関の圧縮比を増加させるためにリンク機構を駆動するトルクを大きくすることなく、リンク軸線LCを比較的大きな角度範囲にて回転移動させることができる。その結果、リンク機構を小型化することができ、及び/又は、リンク機構を駆動するために必要なトルクを小さくすることができる。 Therefore, as in the above configuration, the first straight line L2a and the second straight line L2b are separated by a predetermined distance e, and the torque generated by the combustion pressure is the link axis LC with the case side force receiving axis FC as the center of rotation. The link mechanism is driven so that the link axis LC rotates in a predetermined angle range within the angle range D in which the maximum value of the magnitude | Tq | of the torque Tq applied to the link mechanism to be rotated is smaller. Thus, even if the angle range includes the rotation angle at which the magnitude | Tq | of the torque Tq becomes the maximum value, the maximum value of the magnitude | Tq | of the torque Tq can be made smaller than | Tq0 |. it can. Therefore, the link axis LC can be rotated and moved within a relatively large angle range without increasing the torque for driving the link mechanism in order to increase the compression ratio of the internal combustion engine. As a result, the link mechanism can be miniaturized and / or the torque required to drive the link mechanism can be reduced.
この場合、前記ブロック側受力部は、前記シリンダブロックの外壁面から同シリンダブロックの外方へ延出するように設けられ、
前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記第1直線が前記第2直線よりも前記シリンダブロックの内方側に位置するように構成されることが好適である。
In this case, the block side force receiving portion is provided so as to extend outward from the outer wall surface of the cylinder block.
The block-side force receiving portion, the case-side force receiving portion, and the link mechanism are preferably configured such that the first straight line is located on the inner side of the cylinder block with respect to the second straight line. .
上述したように、燃焼圧によって、シリンダブロックとクランクケースとを引き離そうとする力が発生する。この力により、シリンダブロックにはクランクケースと反対側へ(シリンダヘッドへ)向かう向きの力がシリンダヘッドを介して加えられる。一方、ブロック側受力部には、リンク機構を介してクランクケースへ向かう向きの力が加えられる。 As described above, a force for separating the cylinder block and the crankcase is generated by the combustion pressure. By this force, a force directed toward the opposite side of the crankcase (to the cylinder head) is applied to the cylinder block via the cylinder head. On the other hand, a force directed toward the crankcase is applied to the block side force receiving portion via the link mechanism.
従って、ブロック側受力部がシリンダブロックの外壁面からシリンダブロックの外方へ延出するように設けられた場合、燃焼圧によって、シリンダブロックには、シリンダブロックの両端部にてクランクケース側へ向かう向きの力が加えられるとともにシリンダブロックの両端部以外の部分にてクランクケースと反対側へ向かう向きの力が加えられる。 Accordingly, when the block-side force receiving portion is provided so as to extend from the outer wall surface of the cylinder block to the outside of the cylinder block, the cylinder block is moved toward the crankcase at both ends of the cylinder block due to the combustion pressure. A direction force is applied, and a force toward the opposite side of the crankcase is applied at a portion other than both ends of the cylinder block.
即ち、シリンダブロックには、シリンダブロックを曲げようとする力(曲げ応力)が加えられる。従って、上記構成のように、第1直線を第2直線よりもシリンダブロックの内方側に位置させることにより、第1直線が第2直線よりもシリンダブロックの外方側に位置させられる場合と比較して、上記曲げ応力によりシリンダブロックが変形する量を小さくすることができる。 That is, a force (bending stress) for bending the cylinder block is applied to the cylinder block. Therefore, as in the above configuration, the first straight line is positioned on the outer side of the cylinder block than the second straight line by positioning the first straight line on the inner side of the cylinder block. In comparison, the amount of deformation of the cylinder block due to the bending stress can be reduced.
この場合、前記シリンダブロックの外壁面には、同シリンダブロックの外方へ向けて開口した切り欠き部が形成され、
前記リンク機構は、回転駆動されることにより前記リンク軸線を前記ケース側受力軸線回りに回転移動させるように構成されるとともに同ケース側受力軸線と同軸に配置され且つ一部が前記切り欠き部に収容されるように配置されたウォームホイールを備え、
前記リンク機構駆動手段は、前記リンク機構の前記ウォームホイールを回転駆動するように構成されることが好適である。
In this case, the outer wall surface of the cylinder block is formed with a notch that opens toward the outside of the cylinder block.
The link mechanism is configured to rotate and move the link axis around the case-side force receiving axis by being rotationally driven, and is disposed coaxially with the case-side force receiving axis and a part of the notch A worm wheel arranged to be housed in the section,
The link mechanism driving means is preferably configured to rotationally drive the worm wheel of the link mechanism.
これによれば、ウォームホイールを用いてリンク機構を駆動する構成を採用した場合、第1直線が第2直線よりもシリンダブロックの外方側に位置させられるときと比較して、シリンダブロックの外壁面に形成された切り欠き部の深さを浅くすることができる。この結果、シリンダブロックの剛性を高くすることができる。 According to this, when the structure in which the link mechanism is driven using the worm wheel is adopted, the outer side of the cylinder block is compared with the case where the first straight line is positioned on the outer side of the cylinder block with respect to the second straight line. The depth of the notch formed in the wall surface can be reduced. As a result, the rigidity of the cylinder block can be increased.
<構成>
以下、本発明による内燃機関の圧縮比変更装置が適用された内燃機関の実施形態について図面を参照しながら説明する。図6に示したように、この内燃機関10は、シリンダブロック20と、クランクケース30と、を備えている。
<Configuration>
Embodiments of an internal combustion engine to which a compression ratio changing device for an internal combustion engine according to the present invention is applied will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 6, the
<<シリンダブロック>>
シリンダブロック20は、図6乃至図8に示したように、短辺及び長辺を有する略長方形状の上面20a及び下面20bと短辺方向に直交する2つの側面(本明細書においては、「外壁面」又は「側壁面」とも称呼される。)20cとを有する略直方体状である。以下、本明細書においては、シリンダブロック20の上面20aから下面20bへ向かう方向を下方向と称呼し、シリンダブロック20の下面20bから上面20aへ向かう方向を上方向と称呼する。
<< Cylinder block >>
As shown in FIGS. 6 to 8, the
シリンダブロック20には、上面20a及び下面20bと直交する方向(即ち、上下方向、なお、ボア中心軸方向とも呼ぶ。)に貫通した円柱状の貫通穴が4つ形成されている。これらの貫通穴は、シリンダブロック20の長辺方向(シリンダ配列方向)にて直線状に配置されている。この貫通穴は、シリンダボア21と称呼される。
The
シリンダブロック20の両側壁面20cには、シリンダ配列方向における中央部であってシリンダブロック20の下端を含む位置にてシリンダブロック20の外方へ向けて開口した切り欠き部20c1が1つずつ形成されている。
On both side wall surfaces 20c of the
図6に示したシリンダボア21の中心軸線(ボア中心軸)BCを通る9−9線を含むとともにシリンダ配列方向に直交する平面にて内燃機関10を切断した断面図である図9に示したように、各シリンダボア21内には、円柱状のピストン22が1つずつ収容されている。
As shown in FIG. 9, which is a cross-sectional view of the
<<クランクケース>>
クランクケース30は、車体に固定されている。図6に示したように、クランクケース30は、クランク軸31を回転可能に支持するとともにクランク軸31を収容している。クランクケース30は、クランク軸31の軸線方向がシリンダ配列方向と一致するようにシリンダブロック20の下方に配置されている。クランク軸31には、図9に示したコンロッド32を介して各ピストン22が連結されている。このような構成により、各ピストン22の往復動がクランク軸31の回転運動に変換される。
<< Crankcase >>
The
<<シリンダヘッド>>
更に、内燃機関10は、図9及び図6に示した互いに隣接する2つのシリンダボア21,21の間を通る10−10線を含むとともにシリンダ配列方向に直交する平面にて内燃機関10を切断した断面図である図10に示したように、シリンダヘッド40を備えている。シリンダヘッド40は、シリンダブロック20に対して移動しないようにシリンダブロック20の上面20a(即ち、シリンダブロック20に対してクランクケース30と反対側)に固定されている。即ち、シリンダヘッド40は、シリンダボア21の開口部分の一方(上側)を覆うようにシリンダブロック20に固定されている。
<< Cylinder head >>
Further, the
図9に示したように、シリンダヘッド40には、シリンダヘッド40のシリンダブロック20側の面(シリンダヘッド40の下面)40aに開口するとともにシリンダボア21のそれぞれに1つずつ対応する複数の凹部40a1が形成されている。各凹部40a1は、シリンダヘッド40がシリンダブロック20に固定された状態において、同各凹部40a1に対応する1つのシリンダボア21を形成する壁面(ボア壁面)に連接するようになっている。シリンダヘッド40の下面40aの凹部40a1と、ボア壁面と、ピストン22のシリンダヘッド40側の面(ピストン22の頂面)と、はシリンダボア21毎(気筒毎)に燃焼室41を形成している。
As shown in FIG. 9, the
シリンダヘッド40には、図9に示したように、燃焼室41に連通する吸気ポート42と、燃焼室41に連通する排気ポート43と、が気筒毎に形成されている。シリンダヘッド40には、吸気ポート42を開閉する吸気弁42aと、排気ポート43を開閉する排気弁43aと、燃焼室41にて火花を発生する点火プラグ44と、が気筒毎に配設されている。
As shown in FIG. 9, an
加えて、内燃機関10は、図示しない燃料噴射手段を備えていて、燃料噴射手段により燃料を噴射させることにより、燃料と空気とが含まれる混合ガスを吸気ポート42を経由して燃焼室41に供給するようになっている。
In addition, the
<<圧縮比変更装置>>
更に、内燃機関10は、図6乃至図10に示したように、圧縮比変更装置50を含む。
圧縮比変更装置50は、図6に示したように、シリンダブロック20の両側壁面20cのそれぞれの近傍に1組ずつ設けられたケース側受力部51、ブロック側受力部52及びリンク機構53と、リンク機構駆動手段としてのリンク機構駆動部54と、を含む。
<< Compression ratio changing device >>
Furthermore, the
As shown in FIG. 6, the compression
一方の側壁面20cのケース側受力部51、ブロック側受力部52及びリンク機構53と、他方の側壁面20cのケース側受力部51、ブロック側受力部52及びリンク機構53と、は、すべての気筒のボア中心軸BCを含むボア中心軸配列平面に関して対称となっている。従って、ケース側受力部51、ブロック側受力部52及びリンク機構53に関しては、一方の側壁面20cに設けられたケース側受力部51、ブロック側受力部52及びリンク機構53についてのみ説明する。
Case side
<ケース側受力部>
ケース側受力部51は、クランクケース30に設けられている。ケース側受力部51は、平板状の縦壁部51aと、複数のキャップ部51bと、からなる。
縦壁部51aは、クランクケース30の上部側壁を構成している。縦壁部51aは、シリンダブロック20がクランクケース30の上に配設された状態において、シリンダブロック20の側壁面20cと対向して側壁面20cの一部を覆うようになっている。
<Case side force receiving part>
The case side
The
縦壁部51aには、厚さ方向に貫通するとともに、シリンダブロック20がクランクケース30の上に配設された状態においてシリンダボア21のそれぞれに1つずつ対応する複数(本例では、4つ)の貫通孔51a1が形成されている。縦壁部51aに形成された互いに隣接する2つの貫通孔51a1,51a1の間の位置には、外方に向けて開口した凹部であってシリンダ配列方向に直交する平面により縦壁部51aを切断した断面において半円形状を有する凹部51a2が形成されている。各凹部51a2の半円形の中心は、同軸に配置されている。更に、縦壁部51aには、シリンダ配列方向における中央部にて厚さ方向に貫通した貫通孔51a3が形成されている。
A plurality of (four in this example) corresponding to each of the cylinder bores 21 in a state where the
キャップ部51bは、縦壁部51aの凹部51a2のそれぞれに1つずつ対応している。各キャップ部51bは、縦壁部51aに固定されることにより、縦壁部51aの対応する1つの凹部51a2を覆うようになっている。各キャップ部51bには、キャップ部51bが縦壁部51aに固定された状態において、縦壁部51aに向けて開口する凹部であってシリンダ配列方向に直交する平面により同キャップ部51bを切断した断面において半円形状を有する凹部51b1が形成されている。凹部51b1の半円形の径は、凹部51a2の半円形の径と同径である。
One
このような構成により、ケース側受力部51は、キャップ部51bが縦壁部51aに固定された状態において、縦壁部51aの凹部51a2とキャップ部51bの凹部51b1とにより、シリンダ配列方向に貫通するとともに同軸に配列された複数の円柱状の軸受孔51cを形成している(図10を参照。)。なお、軸受孔51cの中心軸線FCは、本明細書において、ケース側受力軸線FCとも呼ばれる。
With this configuration, the case-side
<ブロック側受力部>
ブロック側受力部52は、縦壁部51aの貫通孔51a1のそれぞれに1つずつ対応する複数(本例では、4つ)の部材からなる。ブロック側受力部52の各部材は、その部材に対応する縦壁部51aの貫通孔51a1に挿入された状態にてシリンダブロック20の側壁面20cの下端部に固定されている。即ち、ブロック側受力部52は、シリンダブロック20の側壁面20cからシリンダブロック20の外方へ延出するように、シリンダブロック20に設けられている。
<Block side force receiving part>
The block-side
ブロック側受力部52の上下方向の長さは、縦壁部51aの貫通孔51a1の上下方向の長さよりも短い。このような構成により、ブロック側受力部52は、縦壁部51aの貫通孔51a1内を上下方向に移動可能になっている。即ち、シリンダブロック20は、クランクケース30に対して上下方向(ボア中心軸方向)に相対移動可能になっている。
The vertical length of the block side
ブロック側受力部52の各部材には、シリンダ配列方向に貫通した円柱状の軸受孔52aが形成されている。各軸受孔52aの径は、軸受孔51cの径よりも大きい径である。各軸受孔52aは、同軸に配置されている。なお、軸受孔52aの中心軸線MCは、本明細書において、ブロック側受力軸線MCとも呼ばれる。
Each member of the block-side
ブロック側受力軸線MCは、図9及び図10に示したように、ブロック側受力軸線MCに直交する平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とブロック側受力軸線MCとの交点を通る直線である第1直線LL1が、同平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とケース側受力軸線FCとの交点を通る直線である第2直線LL2よりも距離eだけシリンダブロック20の内方側に位置するように配置されている。即ち、第1直線LL1と第2直線LL2とは距離e(本例では、1mm)だけ隔てられている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the block-side force receiving axis MC is a straight line parallel to the bore central axis direction in a plane orthogonal to the block-side force receiving axis MC, and the same plane and the block-side force receiving axis A first straight line LL1 that is a straight line passing through the intersection with MC is a straight line that is parallel to the bore central axis direction in the same plane and that passes through the intersection between the same plane and the case-side force receiving axis FC. It is arranged so as to be located on the inner side of the
<リンク機構>
リンク機構53は、図6、図9及び図10に示したように、棒状の偏心軸部53aと、ケース側受力部51の軸受孔51cのそれぞれに1つずつ対応する複数の固定カム部53bと、ブロック側受力部52の軸受孔52aのそれぞれに1つずつ対応する複数の可動カム部53cと、ウォームホイール53dと、を備える。なお、偏心軸部53aの中心軸線LCは、本明細書において、リンク軸線LCとも呼ばれる。
<Link mechanism>
As shown in FIGS. 6, 9, and 10, the
各固定カム部53bは、ケース側受力部51の軸受孔51cと略同径の円柱状の部材である。各固定カム部53bの軸線方向の長さは、ケース側受力部51の対応する1つの軸受孔51cの軸線方向の長さと略同じ長さである。各固定カム部53bには、固定カム部53bの正面図である図11の(A)に示したように、その中心軸線FCから偏った(偏心した)位置にて軸線方向に貫通した貫通孔であって偏心軸部53aと略同径の円柱状の貫通孔HFが形成されている。
Each fixed
各可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aと略同径の円柱状の部材である。各可動カム部53cの軸線方向の長さは、ブロック側受力部52の対応する1つの軸受孔52aの軸線方向の長さと略同じ長さである。各可動カム部53cには、可動カム部53cの正面図である図11の(B)に示したように、その中心軸線MCから偏った(偏心した)位置にて軸線方向に貫通した貫通孔であって偏心軸部53aと略同径の円柱状の貫通孔HMが形成されている。
Each
本例では、固定カム部53bの貫通孔HFは、固定カム部53bの中心軸線FCと貫通孔HFの中心軸線LCとの間の距離D1が3mmとなるように配置されている。更に、可動カム部53cの貫通孔HMは、可動カム部53cの中心軸線MCと貫通孔HMの中心軸線LCとの間の距離D2が5mmとなるように配置されている。即ち、上記距離D1に対する上記距離D2の比は、5/3に設定されている。また、上記距離D1に対する上記距離eの比は、1/3に設定されている。
In this example, the through hole HF of the fixed
固定カム部53b及び可動カム部53cは、固定カム部53bと可動カム部53cとを一つずつ交互に配置するとともに固定カム部53bの貫通孔HFと可動カム部53cの貫通孔HMとを同軸に配置し、且つ、それぞれの貫通孔HF,HMに偏心軸部53aを通した状態にて、偏心軸部53aに取り付けられている。固定カム部53b及び偏心軸部53aには、図示しないネジ孔が形成されている。固定カム部53b及び偏心軸部53aは、各固定カム部53bが偏心軸部53aに対して回転しないように、且つ、すべての固定カム部53bが同軸に配置されるように、前述のネジ孔を挿通する図示しないネジにより固定されている。一方、可動カム部53cは、偏心軸部53aに対して回転可能になっている。
The fixed
リンク機構53は、各固定カム部53bがケース側受力部51の対応する1つの軸受孔51cに収容されるとともに同軸受孔51cを形成する壁面と当接しながら同軸受孔51c内にて回転可能となるように、且つ、各可動カム部53cがブロック側受力部52の対応する1つの軸受孔52aに収容されるとともに同軸受孔52aを形成する壁面と当接しながら同軸受孔52a内にて回転可能となるように、ケース側受力部51及びブロック側受力部52により支持されている。
In the
このような構成により、リンク機構53は、ケース側受力部51とブロック側受力部52とを連結している。更に、リンク機構53のリンク軸線LCは、リンク軸線LCと平行なケース側受力軸線FCを回転の中心として回転移動しながらリンク軸線LCと平行なブロック側受力軸線MCを回転の中心として回転移動することが可能となっている。
With such a configuration, the
ウォームホイール53dは、斜歯歯車である。ウォームホイール53dは、固定カム部53bと同軸となるように、且つ、固定カム部53bに対して回転しないように、固定カム部53bに固定されている。ウォームホイール53dは、貫通孔51a3内に挿通されるとともに、その一部が切り欠き部20c1に収容されるように配置されている。このような構成により、ウォームホイール53dは、回転駆動されることによりリンク軸線LCをケース側受力軸線FC回りに回転移動させる。
The
リンク機構駆動部54は、電動モータ54aと、駆動軸54bと、2つのウォームホイール53dのそれぞれに1つずつ対応する2つのウォーム54cと、を備えている。駆動軸54bは、クランクケース30によって回転可能に支持されている。駆動軸54bの軸線は、シリンダ配列方向に直交する方向に沿って延びている。駆動軸54bは、ウォームホイール53dの真下を通るように配置されている。駆動軸54bは、電動モータ54aにより一方向及びその一方向と逆方向のいずれか一方に回転駆動させられるようになっている。
The link
各ウォーム54cは、各ウォーム54cに対応する1つのウォームホイール53dの真下の位置にて駆動軸54bに固定されている。各ウォーム54cは、各ウォーム54cに対応する1つのウォームホイール53dと噛み合う(係合する)ねじ歯車である。2つのウォーム54cは、駆動軸54bと一体となって回転することにより、2つのウォームホイール53dを互いに異なる方向へ回転駆動するようになっている。各ウォーム54cは、回転方向を変更することにより各ウォーム54cに対応する1つのウォームホイール53dの回転方向を変更するようになっている。
Each
このような構成により、リンク機構駆動部54は、ケース側受力軸線FCを回転の中心として所定の設定角度範囲にてリンク軸線LCを回転移動させるようにリンク機構53を駆動する。
With such a configuration, the link
<圧縮比変更装置の作動>
次に、上記のように構成された圧縮比変更装置50の作動について説明する。
この圧縮比変更装置50は、リンク軸線LCの回転角度θが略150°と略353°との間の角度となる角度範囲D(図4及び図5を参照。)にて、リンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに回転移動するようにリンク機構53を駆動することにより、クランクケース30とシリンダブロック20との間の上下方向における距離を変更して内燃機関10の圧縮比を変更する。即ち、リンク機構駆動部54は、上記設定角度範囲として角度範囲Dを採用する。
<Operation of compression ratio change device>
Next, the operation of the compression
In the compression
先ず、圧縮比変更装置50が内燃機関10の圧縮比を最低の比(最低比)から最高の比(最高比)へ変化させる場合から説明する。
内燃機関10の圧縮比が最低比である状態においては、図12に示したように、ケース側受力軸線FC、リンク軸線LC及びブロック側受力軸線MCがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の上下方向における距離Yは最長となる。従って、クランクケース30とシリンダブロック20との間の上下方向における距離Zも最長となるので、内燃機関10の圧縮比は最低比となる。
First, the case where the compression
In the state where the compression ratio of the
この状態において、圧縮比変更装置50は、図12における右側のリンク機構53を構成するウォームホイール53dを反時計方向(矢印Aの方向)に、且つ、左側のリンク機構53を構成するウォームホイール53dを時計方向(矢印Bの方向)に回転駆動するように電動モータ54aを駆動する。これにより、右側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FCを回転の中心として(ケース側受力軸線FC回りに)反時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに時計方向に回転移動する。このとき、シリンダブロック20の剛性によりすべての可動カム部53cは、左右方向に移動できない。
In this state, the compression
従って、右側の可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aを形成する壁面に当接しながら軸受孔52a内を時計方向に回転して、ブロック側受力部52を押し下げる。更に、左側の可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aを形成する壁面に当接しながら軸受孔52a内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部52を押し下げる。そして、ウォームホイール53dの回転駆動が継続されることにより、圧縮比変更装置50の状態は、図13に示したように、リンク軸線LCがケース側受力軸線FCよりもクランクケース30の内方側の位置にてケース側受力軸線FCと左右方向に並んだ状態に至る。
Therefore, the right
図13に示した状態においては、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の上下方向における距離Yは、図12に示した場合よりも短くなる。従って、クランクケース30とシリンダブロック20との間の上下方向における距離Zも短くなる。即ち、内燃機関10の圧縮比は図12に示した場合よりも高くなる。
In the state shown in FIG. 13, the distance Y between the case-side force receiving axis FC and the block-side force receiving axis MC in the vertical direction is shorter than that shown in FIG. Accordingly, the distance Z between the
更に、ウォームホイール53dの回転駆動を継続することにより、右側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに反時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに時計方向に回転移動する。これにより、右側の可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aを形成する壁面に当接しながら軸受孔52a内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部52を押し下げる。更に、左側の可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aを形成する壁面に当接しながら軸受孔52a内を時計方向に回転して、ブロック側受力部52を押し下げる。そして、圧縮比変更装置50の状態は、図14に示した状態に至る。
Further, by continuing the rotational drive of the
図14に示した状態においては、リンク軸線LC、ケース側受力軸線FC及びブロック側受力軸線MCがこの順に同一直線上に並び、ケース側受力軸線FCとブロック側受力軸線MCとの間の上下方向における距離Yは、最短となる(即ち、図12に示した状態及び図13に示した状態よりも短くなる。)。従って、クランクケース30とシリンダブロック20との間の上下方向における距離Zも最短となるので、内燃機関10の圧縮比は最高比となる。
In the state shown in FIG. 14, the link axis LC, the case side force receiving axis FC, and the block side force receiving axis MC are arranged on the same straight line in this order, and the case side force receiving axis FC and the block side force receiving axis MC are The distance Y in the vertical direction is the shortest (that is, shorter than the state shown in FIG. 12 and the state shown in FIG. 13). Therefore, since the distance Z in the vertical direction between the
図15の(A)は、以上の作動における図12〜図14の右側のリンク機構53のケース側受力軸線FC、ブロック側受力軸線MC及びリンク軸線LCのリンク軸線LCに直交する平面における位置の変化を概念的に表す図である。この図15の(A)からも理解されるように、圧縮比変更装置50は、図12〜図14の右側のリンク軸線LCのケース側受力軸線FC回りの回転角度であってリンク軸線LCがケース側受力軸線FCの真上に位置する状態からの時計方向における回転角度θrが回転角度θr2(本例では、略353°)から回転角度θr1(本例では、略150°)へ変化するように、右側のウォームホイール53dを反時計方向に回転駆動する。換言すると、右側のリンク軸線LCは、回転角度θrが回転角度θr1と回転角度θr2との間の角度となる角度範囲Dにてケース側受力軸線FCを回転の中心として(ケース側受力軸線FC回りに)反時計方向に回転移動させられる。
FIG. 15A shows a plane perpendicular to the link axis LC of the case side force receiving axis FC, the block side force receiving axis MC, and the link axis LC of the
同様に、図15の(B)は、以上の作動における図12〜図14の左側のリンク機構53のケース側受力軸線FC、ブロック側受力軸線MC及びリンク軸線LCのリンク軸線LCに直交する平面における位置の変化を概念的に表す図である。この図15の(B)からも理解されるように、圧縮比変更装置50は、図12〜図14の左側のリンク軸線LCのケース側受力軸線FC回りの回転角度であってリンク軸線LCがケース側受力軸線FCの真上に位置する状態からの反時計方向における回転角度θlが回転角度θl2(本例では、略353°)から回転角度θl1(本例では、略150°)へ変化するように、左側のウォームホイール53dを時計方向に回転駆動する。換言すると、左側のリンク軸線LCは、回転角度θlが回転角度θl1と回転角度θl2との間の角度となる角度範囲Dにてケース側受力軸線FCを回転の中心として(ケース側受力軸線FC回りに)時計方向に回転移動させられる。
Similarly, FIG. 15B is orthogonal to the link axis LC of the case side force receiving axis FC, the block side force receiving axis MC and the link axis LC of the left
これにより、上下方向(ボア中心軸方向)におけるクランクケース30とシリンダブロック20との間の距離Zが短くされる。その結果、内燃機関10の圧縮比は最低比から最高比へ変化する。
As a result, the distance Z between the
次に、圧縮比変更装置50が内燃機関10の圧縮比を最高比から最低比へ変化させる場合について説明する。
Next, a case where the compression
この場合、圧縮比変更装置50は、図14に示した状態において、右側のリンク機構53を構成するウォームホイール53dを時計方向に、且つ、左側のリンク機構53を構成するウォームホイール53dを反時計方向に回転駆動するように電動モータ54aを駆動する。これにより、右側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに時計方向に回転移動するとともに、左側のリンク軸線LCがケース側受力軸線FC回りに反時計方向に回転移動する。
In this case, in the state shown in FIG. 14, the compression
従って、右側の可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aを形成する壁面に当接しながら軸受孔52a内を時計方向に回転して、ブロック側受力部52を押し上げる。更に、左側の可動カム部53cは、ブロック側受力部52の軸受孔52aを形成する壁面に当接しながら軸受孔52a内を反時計方向に回転して、ブロック側受力部52を押し上げる。
Therefore, the right
従って、ウォームホイール53dの回転駆動を継続することにより、圧縮比変更装置50の状態は、図13に示した状態に至り、更に継続すると、図12に示した状態に至る。
Therefore, by continuing the rotational drive of the
このように、圧縮比変更装置50は、図15の(A)に示したように、上記回転角度θrが回転角度θr1(本例では、略150°)から回転角度θr2(本例では、略353°)へ変化するように、図12〜図14の右側のリンク機構53を構成するウォームホイール53dを時計方向に回転駆動する。換言すると、右側のリンク軸線LCは、回転角度θrが回転角度θr1と回転角度θr2との間の角度となる角度範囲Dにてケース側受力軸線FCを回転の中心として時計方向に回転移動させられる。
In this way, as shown in FIG. 15A, the compression
更に、圧縮比変更装置50は、図15の(B)に示したように、上記回転角度θlが回転角度θl1(本例では、略150°)から回転角度θl2(本例では、略353°)へ変化するように、図12〜図14の左側のリンク機構53を構成するウォームホイール53dを反時計方向に回転駆動する。換言すると、左側のリンク軸線LCは、回転角度θlが回転角度θl1と回転角度θl2との間の角度となる角度範囲Dにてケース側受力軸線FCを回転の中心として反時計方向に回転移動させられる。
Further, as shown in FIG. 15B, the compression
これにより、上下方向(ボア中心軸方向)におけるクランクケース30とシリンダブロック20との間の距離Zが長くされる。その結果、内燃機関10の圧縮比は最高比から最低比へ変化する。
As a result, the distance Z between the
上記のように構成された実施形態に係る内燃機関10においては、燃焼室41内に形成された混合ガスが燃焼すると、燃焼室41内のガスの圧力(燃焼圧)は極めて高くなる。この燃焼圧により、図16に示したように、シリンダヘッド40の下面40aは力Fx0にて上方向に押される。これにより、シリンダヘッド40が固定されたシリンダブロック20には上方向に向かう力Fx1が加えられる。一方、クランクケース30は車体に固定されている。
In the
従って、可動カム部53cには、上方向に向かう力F0が加えられる。この力F0により、上記図4及び上記図5を用いて説明した場合と同様の力(図4における力Ftと同様の力)がリンク機構53に加えられると考えることができる。従って、内燃機関10の圧縮比が最高比と最低比との間の圧縮比である状態(例えば、図16に示した状態)において、右側のリンク機構53の固定カム部53bには偏心軸部53aを介して固定カム部53bを時計方向に回転駆動させようとするトルクTqが加えられる。更に、左側のリンク機構53の固定カム部53bには偏心軸部53aを介して固定カム部53bを反時計方向に回転駆動させようとするトルクTqが加えられる。このトルクTqは、上記(2)式と上記(6)式とに従って、リンク軸線LCの回転角度θr(=θ),θl(=θ)に応じて変化する(上記図5を参照。)。
Accordingly, an upward force F0 is applied to the
本実施形態においては、上述したように、リンク軸線LCに直交する平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とブロック側受力軸線MCとの交点を通る直線である第1直線LL1と、同平面内のボア中心軸方向に平行な直線であって同平面とケース側受力軸線FCとの交点を通る直線である第2直線LL2と、は距離eだけ隔てられている。 In the present embodiment, as described above, the first straight line that is parallel to the bore central axis direction in the plane orthogonal to the link axis LC and that passes through the intersection of the same plane and the block-side force receiving axis MC. The straight line LL1 is separated from the second straight line LL2, which is a straight line parallel to the bore central axis direction in the same plane and passing through the intersection of the same plane and the case-side force receiving axis FC, by a distance e. .
更に、本実施形態は、回転角度θが略150°と略353°との間の角度となる角度範囲Dにて、リンク軸線LCをケース側受力軸線FC回りに回転移動させるようにリンク機構53を駆動する(図15を参照。)。 Further, in the present embodiment, the link mechanism is configured to rotate and move the link axis LC around the case-side force receiving axis FC in an angle range D in which the rotation angle θ is an angle between approximately 150 ° and approximately 353 °. 53 is driven (see FIG. 15).
この角度範囲Dは、ブロック側受力軸線MCとケース側受力軸線FCとの間のボア中心軸方向における距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態までケース側受力軸線FCを回転の中心としてリンク軸線LCを回転移動させる場合にリンク軸線LCのケース側受力軸線FC回りの回転角度θがとり得る2つの角度範囲C,Dのうちの、上記トルクTqの大きさ|Tq|の最大値が小さくなる方の角度範囲である(図5及び図15を参照。)。 This angle range D indicates that the case-side force-receiving axis FC is changed from a state in which the distance in the bore central axis direction between the block-side force-receiving axis MC and the case-side force-receiving axis FC is longest to a state in which the distance is shortest. When rotating the link axis LC as the center of rotation, the magnitude of the torque Tq out of the two angular ranges C and D that can be taken by the rotation angle θ around the case-side force receiving axis FC of the link axis LC | Tq The angle range is such that the maximum value of | is smaller (see FIGS. 5 and 15).
これにより、燃焼圧によって発生するトルクTqの大きさ|Tq|の最大値を、第1直線LL1と第2直線LL2とが一致している場合(e=0の場合)における最大値|Tq0|よりも小さくすることができる。この結果、内燃機関10の圧縮比を増加させるためにリンク機構53を駆動するトルクを大きくすることなく、リンク軸線LCを比較的大きな角度範囲にて回転移動させることができる。その結果、リンク機構53を小型化することができ、及び/又は、リンク機構53を駆動するために必要なトルクを小さくすることができる。
As a result, the maximum value of the magnitude | Tq | of the torque Tq generated by the combustion pressure is the maximum value | Tq0 | when the first straight line LL1 and the second straight line LL2 match (when e = 0). Can be made smaller. As a result, the link axis LC can be rotated and moved within a relatively large angle range without increasing the torque for driving the
また、上記のように構成された実施形態に係る内燃機関10においては、上述したように、燃焼圧によって、シリンダブロック20とクランクケース30とを引き離そうとする力が発生する。この力により、シリンダブロック20にはクランクケース30と反対側(上方)へ(シリンダヘッド40へ)向かう向きの力Fx1がシリンダヘッド40を介して加えられる。一方、ブロック側受力部52には、リンク機構53を介してクランクケース30へ向かう向きの力Fyが加えられる。
Further, in the
従って、燃焼圧によって、シリンダブロック20には、シリンダブロック20の両端部にてクランクケース30側へ向かう向きの力Fyが加えられるとともにシリンダブロック20の両端部以外の部分にてクランクケース30と反対側へ向かう向きの力Fx1が加えられる。即ち、シリンダブロック20には、シリンダブロック20を曲げようとする力(曲げ応力)が加えられる。
Therefore, due to the combustion pressure, a force Fy directed toward the
本実施形態においては、上述したように、第1直線LL1は、第2直線LL2よりもシリンダブロック20の内方側に位置している。従って、第1直線LL1が第2直線LL2よりもシリンダブロック20の外方側に位置させられる場合と比較して、上記曲げ応力によりシリンダブロック20が変形する量を小さくすることができる。
In the present embodiment, as described above, the first straight line LL1 is located on the inner side of the
加えて、本実施形態によれば、第1直線LL1が第2直線LL2よりもシリンダブロック20の外方側に位置させられる場合と比較して、シリンダブロック20の外壁面20cに形成された切り欠き部20c1の深さを浅くすることができる。この結果、シリンダブロック20の剛性を高くすることができる。
In addition, according to the present embodiment, the cutting formed on the
更に、本実施形態によれば、内燃機関10の圧縮比が最低比である状態におけるブロック側受力軸線MCとケース側受力軸線FCとの間のボア中心軸方向における距離から内燃機関10の圧縮比が最高比である状態における同距離を減じた長さ(即ち、シリンダブロック20が最も上方に位置している状態からシリンダブロック20が最も下方に位置している状態へ内燃機関10の状態を変化させた場合にシリンダブロック20が移動する距離である最大移動距離)を、第1直線LL1と第2直線LL2とが一致している場合(e=0の場合)よりも長くすることができる。従って、内燃機関10の圧縮比をより広い範囲にて変更することができる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
また、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態は、第1直線LL1と第2直線LL2とが一致している場合(e=0の場合)であって上記距離D1が3mmであるとともに上記距離D2が5mmである場合と同じ範囲にて内燃機関10の圧縮比が変更されるように、距離D1及び距離D2のそれぞれをより短い距離に設定してもよい。
Further, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the first straight line LL1 and the second straight line LL2 coincide with each other (when e = 0), the distance D1 is 3 mm, and the distance D2 is 5 mm. Each of the distance D1 and the distance D2 may be set to a shorter distance so that the compression ratio of the
この場合における内燃機関10の圧縮比に対する上記トルクTqの大きさ|Tq|の変化を、第1直線LL1と第2直線LL2とが一致している場合と比較して図17に示す。ここで、シリンダボア21の直径(ボア径)が86mmであり、ピストン22が下死点から上死点まで移動する距離(ストローク長)が86mmであり、及び、圧縮比が最低比である状態においてピストン22が上死点にあるときの燃焼室41の容積(上死点容積)が55.5ccであることが想定されている。
A change in the magnitude | Tq | of the torque Tq with respect to the compression ratio of the
図17の曲線C1は、距離D1を2.90mmに設定し、距離D2を4.84mmに設定し、且つ、距離eを0.97mmに設定した場合を示している。この場合、距離D1に対する距離D2の比は、5/3である。更に、距離D1に対する距離eの比は、1/3である。一方、図17の曲線C2は、距離D1を3mmに設定し、距離D2を5mmに設定し、且つ、距離eを0mmに設定した場合を示している。 A curve C1 in FIG. 17 shows a case where the distance D1 is set to 2.90 mm, the distance D2 is set to 4.84 mm, and the distance e is set to 0.97 mm. In this case, the ratio of the distance D2 to the distance D1 is 5/3. Further, the ratio of the distance e to the distance D1 is 1/3. On the other hand, a curve C2 in FIG. 17 shows a case where the distance D1 is set to 3 mm, the distance D2 is set to 5 mm, and the distance e is set to 0 mm.
このように、本発明によれば、圧縮比変更装置50によって設定され得る内燃機関10の圧縮比の範囲が等しくなるように距離D1、距離D2及び距離eを設定した場合においても、上記トルクTqの大きさ|Tq|の最大値を|Tq0|よりも小さくすることができる。
Thus, according to the present invention, even when the distance D1, the distance D2, and the distance e are set so that the range of the compression ratio of the
更に、上記実施形態は、「固定カム部53bに形成された貫通孔HFの中心軸線と固定カム部53bの中心軸線FCとの間の距離D1」に対する「可動カム部53cに形成された貫通孔HMの中心軸線と可動カム部53cの中心軸線MCとの間の距離D2」の比が5/3以外の比となるように構成されていてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, “the through hole formed in the
また、上記実施形態は、「固定カム部53bに形成された貫通孔HFの中心軸線と固定カム部53bの中心軸線FCとの間の距離D1」に対する「第1直線LL1と第2直線LL2との間の距離e」の比が1/3以外の比となるように構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, the “first straight line LL1 and the second straight line LL2” with respect to “the distance D1 between the central axis of the through hole HF formed in the fixed
加えて、上記実施形態は、第1直線LL1が第2直線LL2よりもシリンダブロック20の外方側に位置するように構成されていてもよい。また、上記実施形態は、設定角度範囲として角度範囲Dの一部を採用してもよい。
In addition, the above embodiment may be configured such that the first straight line LL1 is positioned on the outer side of the
10…内燃機関、20…シリンダブロック、20c…側壁面、20c1…切り欠き部、21…シリンダボア、22…ピストン、30…クランクケース、31…クランク軸、40…シリンダヘッド、41…燃焼室、50…圧縮比変更装置、51…ケース側受力部、51a…縦壁部、51b…キャップ部、51c…軸受孔、52…ブロック側受力部、52a…軸受孔、53…リンク機構、53a…偏心軸部、53b…固定カム部、53c…可動カム部、53d…ウォームホイール、54…リンク機構駆動部、54c…ウォーム、MC…ブロック側受力軸線、FC…ケース側受力軸線、LC…リンク軸線、LL1…第1直線、LL2…第2直線。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シリンダブロックに設けられたブロック側受力部と、
前記クランクケースに設けられたケース側受力部と、
前記ブロック側受力部と前記ケース側受力部とを連結するリンク機構であって、同リンク機構内の所定のリンク軸線が同リンク軸線と平行な同ケース側受力部内のケース側受力軸線を回転の中心として回転移動しながら同リンク軸線と平行な同ブロック側受力部内のブロック側受力軸線を回転の中心として回転移動することが可能に構成されたリンク機構と、
前記ケース側受力軸線を回転の中心として所定の設定角度範囲にて前記リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構を駆動するリンク機構駆動手段と、を含み、
前記リンク機構駆動手段によって前記リンク機構が駆動されることにより、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの間の前記ボア中心軸方向における距離を変更して圧縮比を変更するように構成された内燃機関の圧縮比変更装置において、
前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記リンク軸線に直交する平面内の前記ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ブロック側受力軸線との交点を通る直線である第1直線と、同平面内の同ボア中心軸方向に平行な直線であって同平面と前記ケース側受力軸線との交点を通る直線である第2直線と、が所定の距離だけ隔てられるように構成され、
前記リンク機構駆動手段は、前記ブロック側受力軸線と前記ケース側受力軸線との間の前記ボア中心軸方向における距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として前記リンク軸線を一方向に回転移動させる場合に同リンク軸線の同ケース側受力軸線回りの回転角度がとる角度範囲と、同距離が最長となる状態から同距離が最短となる状態まで同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を前記一方向と逆方向に回転移動させる場合に同回転角度がとる角度範囲と、からなる2つの角度範囲のうちの、前記シリンダボアを形成するボア壁面と前記シリンダヘッドの下面と前記ピストンの頂面とにより形成される燃焼室にて混合ガスが燃焼することにより発生する圧力によって生じるトルクであって同ケース側受力軸線を回転の中心として同リンク軸線を回転移動させるように前記リンク機構に加えられるトルクの大きさの最大値が小さくなる方の角度範囲内の所定の角度範囲を前記設定角度範囲として採用した圧縮比変更装置。 A cylinder bore, which is a cylindrical hole penetrating in a predetermined bore central axis direction, is formed, and is fixed to the cylinder block so as to cover one of the cylinder block housing the piston in the cylinder bore and the opening portion of the cylinder bore. The cylinder head is disposed on the opposite side of the cylinder head with respect to the cylinder block, and is movable relative to the cylinder block in the bore central axis direction, and the crankshaft connected to the piston is rotatable. A crankcase that is supported by the internal combustion engine,
A block side force receiving portion provided in the cylinder block;
A case-side force receiving portion provided in the crankcase;
A link mechanism that connects the block-side force receiving portion and the case-side force receiving portion, wherein a predetermined link axis in the link mechanism is parallel to the link axis, and the case-side force in the case-side force receiving portion A link mechanism configured to be able to rotate about the block side force receiving axis in the block side force receiving portion parallel to the link axis while rotating about the axis as the center of rotation;
Link mechanism driving means for driving the link mechanism so as to rotate and move the link axis within a predetermined set angle range with the case side force receiving axis as the center of rotation,
An internal combustion engine configured to change the compression ratio by changing the distance in the bore central axis direction between the crankcase and the cylinder block when the link mechanism is driven by the link mechanism driving means. In the compression ratio changing device,
The block side force receiving portion, the case side force receiving portion, and the link mechanism are straight lines parallel to the bore central axis direction in a plane orthogonal to the link axis, and the same plane and the block side force receiving axis A first line that is a straight line that passes through the intersection of the first and second straight lines that are parallel to the bore central axis direction in the same plane and that pass through the intersection of the same plane and the case-side force receiving axis; Are configured to be separated by a predetermined distance,
The link mechanism driving means is configured to receive the case side force from the state where the distance in the bore central axis direction between the block side force receiving axis and the case side force receiving axis is the longest to the state where the distance is the shortest. When the link axis is rotated in one direction with the axis as the center of rotation, the angle range that the rotation angle of the link axis around the force-receiving axis on the case side takes, and the distance is the shortest from the state where the distance is the longest Of the two angle ranges, the angle range that the same rotation angle takes when rotating the link axis in the direction opposite to the one direction with the case side force-receiving axis as the center of rotation until the state becomes Torr generated by pressure generated by combustion of mixed gas in a combustion chamber formed by a bore wall surface forming the cylinder bore, a lower surface of the cylinder head, and a top surface of the piston And a predetermined angular range within an angular range in which the maximum value of the magnitude of torque applied to the link mechanism is reduced so that the link axis is rotationally moved around the case side force receiving axis as the center of rotation. The compression ratio changing device employed as the set angle range.
前記ブロック側受力部は、前記シリンダブロックの外壁面から同シリンダブロックの外方へ延出するように設けられ、
前記ブロック側受力部、前記ケース側受力部及び前記リンク機構は、前記第1直線が前記第2直線よりも前記シリンダブロックの内方側に位置するように構成された圧縮比変更装置。 In the compression ratio changing device according to claim 1,
The block side force receiving portion is provided so as to extend outward from the outer wall surface of the cylinder block.
The block-side force receiving portion, the case-side force receiving portion, and the link mechanism are compression ratio changing devices configured such that the first straight line is located on the inner side of the cylinder block with respect to the second straight line.
前記シリンダブロックの外壁面には、同シリンダブロックの外方へ向けて開口した切り欠き部が形成され、
前記リンク機構は、回転駆動されることにより前記リンク軸線を前記ケース側受力軸線回りに回転移動させるように構成されるとともに同ケース側受力軸線と同軸に配置され且つ一部が前記切り欠き部に収容されるように配置されたウォームホイールを備え、
前記リンク機構駆動手段は、前記リンク機構の前記ウォームホイールを回転駆動するように構成された圧縮比変更装置。 In the compression ratio changing device according to claim 2,
The outer wall surface of the cylinder block is formed with a notch that opens toward the outside of the cylinder block,
The link mechanism is configured to rotate and move the link axis around the case-side force receiving axis by being rotationally driven, and is disposed coaxially with the case-side force receiving axis and a part of the notch A worm wheel arranged to be housed in the section,
The link mechanism driving means is a compression ratio changing device configured to rotationally drive the worm wheel of the link mechanism.
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