JP5229063B2 - Reciprocating internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、可変圧縮比機構と可変動弁機構とを備えたレシプロ式内燃機関に関する。 The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism and a variable valve mechanism.
特許文献1には、レシプロ式内燃機関において、ピストン上死点位置を変更することにより機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構と、吸気又は排気の弁のバルブリフト特性とを可変とする可変動弁機構とを併用する場合、ピストンと弁とが干渉することのないように、例えば機関圧縮比が高い場合にはバルブリフト量を減少するように制御することが記載されている。可変圧縮比機構と可変動弁機構とはそれぞれ別個のアクチュエータにより駆動され、各アクチュエータは機関運転状態に応じてそれぞれ独立して制御される。このため、例えば可変動弁機構の制御量を検出するセンサに異常を生じた場合などの制御系統の異常・故障時にも干渉を招くことがないように、十分な安全マージンを見込んでバルブリフト特性や機関圧縮比の制御範囲を設定する必要があり、制御範囲が大幅に制限され、あるいはピストン冠面に凹設されるバルブリセスを大きくする必要がある、などの問題がある。
In
ピストンと弁との干渉を確実に回避する手法として、特許文献2では、可変動弁機構と可変圧縮比機構とをリンク機構により機械的に連結している。この可変圧縮比機構は、アクチュエータにより駆動されるカムシャフトの回転位置に応じて、クランクケースとシリンダヘッドとを互いに相対移動させることで機関圧縮比を変更するものであり、上記のリンク機構は、クランクケースと可変動弁機構の制御ロッドとを連結している。この場合、制御系統の異常によるピストンと弁との干渉が生じる余地がなく、干渉を確実に防止することができる。
As a technique for reliably avoiding interference between the piston and the valve, in
しかしながら、上記特許文献2のように、クランクケースとシリンダヘッドとを互いに相対移動させることで機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構に可変動弁機構を機械的に連結し、可変圧縮比機構の圧縮比変更動作量に応じて可変動弁機構を制御するものでは、機構自体が非常に大がかりとなる上、アクチュエータの負荷や消費電力も非常に大きなものとなってしまう。
However, as in
本発明は、ピストン上死点位置を変化させることで機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気又は排気の弁のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構とを併用したレシプロ式内燃機関において、ピストンと弁との干渉を確実に回避するものである。 The present invention relates to a reciprocating system in which a variable compression ratio mechanism that can change an engine compression ratio by changing a piston top dead center position and a variable valve mechanism that varies a valve lift characteristic of an intake or exhaust valve. In an internal combustion engine, interference between a piston and a valve is reliably avoided.
すなわち、本発明では、上記可変圧縮比機構と機械的に連結されるとともに、上記可変動弁機構と機械的に連結される一本の制御軸と、この制御軸の回転位置を変更及び保持するアクチュエータと、を有し、上記制御軸の回転位置の変化に伴って、上記機関圧縮比が変化するとともに、上記バルブリフト特性が変化するように構成されている。 That is, in the present invention, the control shaft that is mechanically connected to the variable compression ratio mechanism and mechanically connected to the variable valve mechanism, and the rotational position of the control shaft is changed and held. An actuator, and the engine compression ratio changes and the valve lift characteristic changes as the rotational position of the control shaft changes.
本発明によれば、ピストン上死点位置を変化させることで機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構と、吸気又は排気の弁のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構とを併用しつつ、両者を一本の制御軸に連結し、この制御軸の回転位置に応じて機関圧縮比とバルブリフト特性の双方が変化するように構成したため、上記特許文献2のものに比してコンパクトな構成でありながら、機関圧縮比とバルブリフト特性とが個別に変化することがなく、制御系統の異常によるピストンと弁との干渉が生じる余地がないので、ピストンと弁との干渉を確実に回避することができる。 According to the present invention, the variable compression ratio mechanism that can change the engine compression ratio by changing the piston top dead center position and the variable valve mechanism that changes the valve lift characteristic of the intake or exhaust valve are used in combination. However, both are connected to a single control shaft, and both the engine compression ratio and the valve lift characteristic are changed according to the rotational position of the control shaft. However, the engine compression ratio and valve lift characteristics do not change individually, and there is no room for interference between the piston and the valve due to an abnormality in the control system. It can be avoided.
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1実施例に係るレシプロ式内燃機関の概略構成を示している。このレシプロ式内燃機関には、ピストン1の上死点位置を変化させることで、機関圧縮比を可変とする複リンク式ピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構11と、吸気弁16のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構12と、が各気筒毎に設けられるとともに、複数の可変圧縮比機構11と機械的に連結されるとともに、複数の可変動弁機構12と機械的に連結される一本の制御軸13と、この制御軸13の回転位置を変更及び保持する一つのアクチュエータ14すなわち電動モータと、が設けられている。そして、制御軸13の回転位置の変化に伴って、機関圧縮比が変化するとともに、上記バルブリフト特性が変化するように構成されている。アクチュエータ14の動作は、図示せぬ制御部により機関運転状態に応じて制御される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a reciprocating internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. The reciprocating internal combustion engine includes a variable
可変圧縮比機構11は、上記の特許文献1等にも記載のように複リンク式ピストン−クランク機構を利用したものであり、クランクシャフト6のクランクピン7に回転可能に取り付けられるロアリンク4と、このロアリンク4の一端とピストン1とを連結するアッパリンク3と、ロアリンク4の他端と制御軸13とを連結する圧縮比用制御リンク9と、を有している。ピストン1はシリンダブロック2に形成されたシリンダ2Aに往復動可能に嵌合している。ピストン1とアッパリンク3とはピストンピン1Aにより相対回転可能に連結され、アッパリンク3とロアリンク4とは第1連結ピン5により相対回転可能に連結され、ロアリンク4と圧縮比用制御リンク9とは第2連結ピン10により相対回転可能に連結されている。
The variable
制御軸13はシリンダブロック2に回転可能に支持されており、この制御軸13には、図2にも示すように、圧縮比用偏心軸部15が設けられている。この圧縮比用偏心軸部15は、制御軸13に固定又は一体的に形成された円柱状をなしており、円形の外周面の中心15Aが制御軸13の回転中心13Aに対して偏心している。この圧縮比用偏心軸部15に上記の圧縮比用制御リンク9の上端が回転可能に取り付けられている。
The
このような構成により、機関運転状態に応じて制御軸13の回転位置が変化すると、制御軸13の回転中心13Aに対して圧縮比用偏心軸部15が移動し、圧縮比用制御リンク9を介してロアリンク4の運動拘束条件が変化して、ピストン上死点位置を含めたピストンストローク特性が変化することにより、機関圧縮比が変化する。また、図1に示すように、第1連結ピン5の軌跡Aを縦長の楕円状の軌跡として、ピストンピンとクランクピンとを一本のリンクにより連結した単リンク式のピストン−クランク機構に比して、ピストンストローク特性を単振動に近い適切な特性とすることで、ピストン1に作用するスラスト−反スラスト方向の荷重を低減し、また圧縮上死点付近のピストン速度及びピストン加速度を抑制し、燃焼の安定化・高効率化を図ることができる。
With such a configuration, when the rotational position of the
次に、可変動弁機構12は、ピストン1の上方に設けられた吸気弁16と排気弁17のうち、本実施例では吸気弁16側に適用され、この吸気弁16の作動角(開弁期間)とバルブリフト量の双方を同時かつ連続的に可変とするものである。なお、排気弁17は、そのバルブリフト特性が変化することのない直動式の固定動弁となっており、排気カムシャフト18に設けられた固定カム(図示省略)により開閉作動する。排気カムシャフト18は、排気弁17のバルブリフタ17Aの上方に配設され、スプロケットやチェーン(図示省略)を介してクランクシャフト6により回転駆動される。
Next, the
可変動弁機構12は、駆動軸21に対して偏心して設けられた駆動偏心軸部22と、この駆動偏心軸部22に一端が相対回転可能に連結された第1動弁リンク23と、一端が第1動弁リンク23の他端に第3連結ピン25により相対回転可能に連結された第2動弁リンク24と、この第2動弁リンク24の他端に第4連結ピン27により相対回転可能に連結された揺動カム26と、一端が第5連結ピン29により第1動弁リンク23と回転可能に連結され、他端が制御軸13の動弁用偏心軸部30に回転可能に取り付けられた動弁用制御リンク28と、を有している。
The
駆動軸21は、排気カムシャフト18と同様、吸気弁16のバルブリフタの上方に配置された直動式のレイアウトとなっており、スプロケットやチェーン(図示省略)を介してクランクシャフト6により回転駆動される。揺動カム26は、駆動軸21に回転可能に取り付けられ、吸気弁16のバルブリフタ16Aを押し下げる適宜なカムプロフィールを有するカムノーズ26Aを有している。動弁用偏心軸部30は、上記の圧縮比用偏心軸部15と同様、制御軸13に固定又は一体的に形成された円柱状をなしており、円形の外周面の中心30Aが制御軸13の回転中心13Aに対して偏心している。
Like the
このような構成により、クランクシャフト6の回転に連動して駆動軸21が回転すると、駆動偏心軸部22,第1動弁リンク23及び第2動弁リンク24を介して揺動カム26が所定範囲内を往復回転移動つまり揺動して、吸気弁16を開閉させる。また、機関運転状態に応じてアクチュエータ14により制御軸13の回転位置を変化させると、制御軸13の回転中心に対して動弁用偏心軸部30が移動し、動弁用制御リンク28を介して第1動弁リンク23の運動拘束条件が変化して、揺動カム26の揺動角度範囲が変化し、吸気弁16の作動角及びバルブリフト量の双方が連続的に拡大もしくは縮小する。
With this configuration, when the
[1]このように本実施例では、ピストン上死点位置を変化させることで機関圧縮比を変更可能な可変圧縮比機構11と、吸気弁16のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構12とを併用しつつ、両者11,12を共通の制御軸13に機械的に連結し、この制御軸13の回転位置をアクチュエータ14により変更することで、機関圧縮比とバルブリフト特性の双方を変化させる構成としたために、比較的コンパクトな構造でありながら、機関圧縮比とバルブリフト特性とが個別に変化することがなく、制御系統の異常によるピストン1と吸気弁16との干渉が生じる余地がないので、ピストン1と吸気弁16との干渉を確実に回避することができる。
[1] Thus, in this embodiment, the variable
[2]図3は、制御軸13の角度に対する吸気弁のバルブ位置(バルブリフト量)とピストン上死点位置とを示している。同図において、ピストン上死点位置は、ピストン上死点位置よりも下死点寄りの所定のピストン基準位置Y0(図1参照)からピストン上死点位置までの距離で表される。また、バルブ位置は、最大リフト時における上記ピストン基準位置Y0からの距離で表され、バルブリフト量が大きくなるほど、バルブ位置は低くなる。
[2] FIG. 3 shows the valve position (valve lift amount) of the intake valve and the piston top dead center position with respect to the angle of the
同図に示すように、制御軸13の回転位置にかかわらず、バルブ位置とピストン上死点位置との間にほぼ一定のマージン幅ΔMを維持するように設定されている。すなわち、制御軸13を時計回り方向(第1の回転方向)に回動することにより、ピストン上死点位置が低くなって機関圧縮比が低くなるとともに、バルブリフト量が大きくなってバルブ位置が低くなり、一方、制御軸13を反時計方向(第2の回転方向)に回動することにより、ピストン上死点位置が高くなって機関圧縮比が高くなるとともに、バルブリフト量が小さくなってバルブ位置が高くなる。
As shown in the figure, regardless of the rotational position of the
例えば低速・低負荷側では、高圧縮比・低バルブリフトの設定を用いることで、高圧縮比化による熱効率向上により燃費性能の向上を図りつつ、低バルブリフト(小作動角)化により吸入空気量を制限することで、吸気通路に設けられたスロットルにより吸入空気量を絞る場合に比してスロットル損失を抑制・解消することができる。また、高速・高負荷側では、低圧縮比・高バルブリフトの設定を用いることで、低圧縮比化によりノッキングの発生を抑制・回避しつつ、高バルブリフト(大作動角)化により負荷の増加に伴って増大する吸入空気量を確保することができる。 For example, on the low speed / low load side, high compression ratio and low valve lift settings are used to improve fuel efficiency by improving the thermal efficiency by increasing the compression ratio, while reducing the valve lift (small operating angle) and intake air. By restricting the amount, it is possible to suppress / eliminate the throttle loss as compared with the case where the intake air amount is reduced by the throttle provided in the intake passage. On the high speed / high load side, the low compression ratio and high valve lift settings are used to suppress and avoid knocking by reducing the compression ratio, while increasing the valve lift (large operating angle) to reduce the load. The amount of intake air that increases with the increase can be secured.
このように、制御軸13の回転位置にかかわらず、バルブ位置とピストン上死点位置との間にほぼ一定のマージン幅ΔMを維持することで、吸気弁とピストンとの干渉を確実に回避しつつ、機関運転状態に応じた適切なバルブリフト特性及び機関圧縮比の設定を実現することができる。
In this way, regardless of the rotational position of the
[3]図2を参照して、可変圧縮比機構11においては、ピストン1には下向きに非常に大きな燃焼圧が作用することから、この燃焼圧に起因して、アッパリンク3を介してロアリンク4に図2の反時計方向のトルクが作用し、圧縮比用制御リンク9から制御軸13へ上向きの圧縮比側荷重Fvcrが圧縮比用偏心軸部15の中心15Aに作用する。一方、可変動弁機構12においては、バルブリフト時に吸気弁16側からバルブスプリングによる動弁反力が作用し、この動弁反力に起因して、揺動カム26には反時計周りのトルクが作用し、第2動弁リンク24及び第1動弁リンク23を介して、動弁用制御リンク28から制御軸13に上方向の動弁側荷重Fvelが動弁用偏心軸部30の中心30Aに作用する。
[3] Referring to FIG. 2, in the variable
このように双方の荷重Fvcr,Fvelが同じ方向に作用する場合、つまり両荷重Fvcr,Fvelのなす角度が90度未満である場合には、制御軸13の回転中心13Aを挟んで圧縮比用偏心軸部15の中心15Aと動弁用偏心軸部30の中心30Aとが異なる側に位置するように設定する。つまり、制御軸13の回転中心13Aから圧縮比用偏心軸部15の中心15Aへ向かう方向と、制御軸13の回転中心13Aから動弁用偏心軸部30の中心30Aへ向かう方向と、のなす角度が90度を超えるように設定する。これにより、可変圧縮比機構11から制御軸13に作用する圧縮比側トルクTvcrと、可変動弁機構12から制御軸13に作用する動弁側トルクTvelと、が互いに逆方向となり、両トルクを互いに相殺させることができる。従って、アクチュエータ14により制御軸13を駆動するときの駆動トルクや、制御軸13を所定位置に保持するための保持トルクを低減して、アクチュエータ14の消費エネルギー(消費電力)を抑制し、また、アクチュエータ14の小型化や軽量化を図ることができる。
Thus, when both loads Fvcr and Fvel act in the same direction, that is, when the angle formed by both loads Fvcr and Fvel is less than 90 degrees, the eccentricity for compression ratio is sandwiched between the
[4]構造的には、可変圧縮比機構11が、制御軸13に設けられ、その外形円が制御軸13の回転中心13Aに対して偏心する圧縮比用偏心軸部15を有し、この圧縮比用偏心軸部15に回転可能に連結された圧縮比用制御リンク9を含むリンク列によって、上記ピストン1と連結されている。同様に、可変動弁機構12が、制御軸13に設けられ、その外形円が制御軸13の回転中心13Aに対して偏心する動弁用偏心軸部30を有し、この動弁用偏心軸部30に回転可能に連結された動弁用制御リンク28を含むリンク列によって、吸気弁16を開閉作動させる弁作動部材としての揺動カム26と連結されている。
[4] Structurally, the variable
従って、制御軸13を回動することによって、それぞれの偏心軸部15,30を介して可変動弁機構12によるバルブリフト特性及び可変圧縮比機構11による機関圧縮比をそれぞれ連続的に変化させることが可能となり、また、個々の偏心軸部15,30の偏心方向や偏心量を適切に設定することで、上記[3]及び下記の[5]〜[10]に示すように、制御軸13に作用するトルクや荷重を軽減し、アクチュエータ15の小型化・軽量化や消費エネルギーの低減化を図ることが可能となる。
Therefore, by rotating the
[5]一般的に、主に燃焼圧により可変圧縮比機構11側より作用する圧縮比側荷重Fvcrは、主に動弁反力に起因して可変動弁機構12側より作用する動弁側荷重Fvelよりも大きい。従って、図4及び図5に示す第2実施例においては、制御軸13の回転中心13Aに対する動弁用偏心軸部30の偏心量ΔHvelを、制御軸13の回転中心13Aに対する圧縮比用偏心軸部15の偏心量ΔHvcrより大きくしている。ここで、『偏心量』は、制御軸の回転中心13Aからそれぞれの偏心軸部の中心15A,30Aまでの距離である。このように動弁用偏心軸部30の偏心量ΔHvelを相対的に大きくすることで、荷重の小さい動弁側トルクのトルク腕長さを長くすることができ、これによって、動弁側トルクTvelと圧縮比側トルクTvcrとの差を小さくして、制御軸13に作用するトルクを更に効果的に相殺・低減することができる。
[5] Generally, the compression ratio side load Fvcr acting mainly from the variable
[6]図6及び図7は第3実施例を示している。低速・低負荷域で使用される最高圧縮比・最小作動角の設定状態、つまり制御軸13を最も高圧縮比・小作動角側に回動させた状態では、動弁用偏心軸部の中心30Aと第5連結ピン29の中心とを結ぶ動弁用制御リンク28のリンク中心線28Aと、制御軸の回転中心13Aと動弁用偏心軸部の中心30Aとを結ぶ線と、のなす角度θvelが、圧縮比用偏心軸部15Aと連結ピン10とを結ぶ圧縮比用制御リンク9のリンク中心線9Aと、圧縮比用偏心軸部の中心15Aと制御軸13の回転中心13Aとを結ぶ線と、のなす角度θvcrよりも90度に近くなるように設定されている。
[6] FIGS. 6 and 7 show a third embodiment. In the setting state of the maximum compression ratio / minimum operating angle used in the low speed / low load range, that is, in the state where the
偏心量に対して実質的なトルクの腕長さとなる割合は、上記の角度θvel,vcrが90度のときに最も大きくなることから、圧縮比側の角度θvcrに比して動弁側の角度θvelを90度に近づけることで、実質的なトルク腕長さを長くして、動弁側荷重Fvelの小さい動弁側トルクTvelを高めることで、両トルクTvel,Tvcrの差を小さくすることが可能である。従って、アイドルや低速・低負荷域等の頻繁に用いられる最高圧縮比・最小作動角の設定状態で、制御軸13の保持トルクを軽減し、最高圧縮比・最小作動角の設定状態での保持トルクの低減により、アクチュエータ14の消費電力を低減し、燃費向上を図ることができる。
Since the ratio of the actual torque arm length to the eccentric amount is the largest when the above angles θvel and vcr are 90 degrees, the angle on the valve operating side is larger than the angle θvcr on the compression ratio side. By making θvel close to 90 degrees, the substantial torque arm length is lengthened and the valve-side torque Tvel having a small valve-side load Fvel is increased, thereby reducing the difference between the two torques Tvel and Tvcr. Is possible. Therefore, the holding torque of the
特に、図7に示すように、圧縮比側の角度θvcrを、0度又は180度の近傍(例えば、±10度)とすることによって、大きな圧縮比側荷重Fvcrによる圧縮比側トルクTvcrを大幅に低減することが可能となる。 In particular, as shown in FIG. 7, the compression ratio side torque Tvcr due to the large compression ratio side load Fvcr is greatly increased by setting the angle θvcr on the compression ratio side to the vicinity of 0 degree or 180 degrees (for example, ± 10 degrees). It becomes possible to reduce it.
[7]同様に、高速・高負荷域で用いられる最小圧縮比・最大作動角の設定状態、つまり制御軸13を最も低圧縮比・大作動角側に回動させた状態では、図8及び図9に示すように、動弁用偏心軸部の中心15Aと連結ピン10中心とを結ぶ動弁用制御リンク28のリンク中心線28Aと、制御軸の回転中心13Aと動弁用偏心軸部の中心30Aとを結ぶ線と、のなす角度θvelが、圧縮比用偏心軸部30Aと第5連結ピン29とを結ぶ圧縮比用制御リンク9のリンク中心線9Aと、圧縮比用偏心軸部の中心30Aと制御軸の回転中心13Aとを結ぶ線と、のなす角度θvcrよりも90度に近くなるように設定されている。これによって、燃焼圧が最も大きくなる高速・高負荷域での最小圧縮比・最大作動角の設定状態においても、上記[6]と同様、荷重の小さい動弁側の実質的なトルク腕長さを大きくして、荷重Fvelの小さい動弁側トルクTvelを高めることで、制御軸13に作用する2つのトルクTvel,Tvcrの差を小さくして、制御軸13の保持トルクを軽減することができる。
[7] Similarly, in the setting state of the minimum compression ratio / maximum operating angle used in the high speed / high load range, that is, in the state where the
[8]図10及び図11に示す第4実施例では、動弁反力により可変動弁機構12側から制御軸13へ作用する動弁側荷重Fvelと、燃焼圧により可変圧縮比機構11側から制御軸13へ作用する圧縮比側荷重Fvcrと、がを互いに逆方向に作用するように設定されている。つまり、両荷重Fvcr,Fvelのなす角度が90度を超えるように設定している。これにより、両荷重Fvel,Fvcrを互いに相殺させることができ、制御軸13に作用する荷重の偏りや応力集中を抑制・緩和し、制御軸駆動時のフリクションを低減することができ、また、例えば制御軸の軸受幅を低減することができる。
[8] In the fourth embodiment shown in FIGS. 10 and 11, the valve operating load Fvel acting on the
具体的には、図1に示す第1実施例に対して、揺動カム26の揺動方向を反転させている。これによって、可変動弁機構12においては、バルブリフト時に吸気弁16側からバルブスプリングによる動弁反力が作用し、この動弁反力に起因して、揺動カム26には時計周り方向のトルクが作用し、第2動弁リンク24及び第1動弁リンク23を介して、動弁用制御リンク28から制御軸13に下方向の荷重Fvelが動弁用偏心軸部30の中心30Aに作用することとなる。一方、可変圧縮比機構11においては、上記第1実施例と同様、燃焼圧がピストン1に下向きに作用し、この燃焼圧に起因して、アッパリンク3を介してロアリンク4に反時計方向のトルクが作用し、圧縮比用制御リンク9から制御軸13へ上向きの荷重Fvcrが圧縮比用偏心軸部15の中心15Aに作用する。従って、両者の荷重Fvcr,Fvelの方向が互いに逆向きとなる。
Specifically, the swing direction of the
この第2実施例のように、双方の荷重Fvcr,Fvelが互いに逆方向に作用する場合には、制御軸13の回転中心13Aに対して圧縮比用偏心軸部15の中心15Aと動弁用偏心軸部30の中心30Aとを同方向に配置する。つまり制御軸13の回転中心13Aから圧縮比用偏心軸部15の中心15Aに向かう方向と、制御軸13の回転中心13Aから動弁用偏心軸部30の中心30Aへ向かう方向と、のなす角度を90度未満とする。これにより、上記第1実施例と同様、可変圧縮比機構11から制御軸13に作用する圧縮比側トルクTvcrと、可変動弁機構12から制御軸13に作用する動弁側トルクTvelと、を互いに逆方向に作用させて、互いに相殺させることができる。
When both loads Fvcr and Fvel act in opposite directions as in the second embodiment, the
[9]図12を参照して、制御軸13には、シリンダブロック2に回転可能に支持されるジャーナル部31の他、複数の気筒に対応して複数の圧縮比用偏心軸部15と動弁用偏心軸部30とが設けられている。このため、両者15,30の偏心量や直径が異なる場合、一方の制御リンク、この例では直径の小さい圧縮比用偏心軸部15に嵌合する圧縮比用制御リンク9を制御軸13の軸方向一端から挿入することができない。従って、例えば図12(B)に示すように、この制御リンク9を、偏心軸部15が嵌合する軸受孔35の直径に沿って2つの分割体32,33に二分割し、偏心軸部15を挟んで両分割体32,33をボルト34により締結する構造とする必要があり、組立工数が増加するとともに、部品点数の増加,大型化,重量増加等を招いてしまう。
[9] Referring to FIG. 12, in addition to the
そこで、図13に示す第5実施例では、動弁用偏心軸部30と圧縮比用偏心軸部15の直径を同一としている。これによって、動弁用偏心軸部30に取り付けられる動弁用制御リンク28と圧縮比用偏心軸部15に取り付けられる圧縮比用制御リンク9の双方を、制御軸13の軸方向一端より挿入して組み付けることが可能となる。従って、図13(B)に示すように、双方の制御リンク9,28を、偏心軸部15,30が回転可能に嵌合する軸受孔35が一体的に貫通形成された簡素な形状とすることが可能となり、図12(B)に示すような分割構造とする場合に比して、組立工数が軽減し、また、部品点数の低下,小型化,軽量化を図ることができる。
Therefore, in the fifth embodiment shown in FIG. 13, the diameters of the valve operating
[10]加えて、この第5実施例においては、圧縮比用偏心軸部15の中心15Aと動弁用偏心軸部30の中心30Aとが制御軸13と平行な同一線上に設定されている。つまり制御軸13の軸方向視で両偏心軸部の中心15A,30Aが同一位置に設定されている。これにより、制御リンク9,28を制御軸13の軸方向一端側より挿入する場合に、他の偏心軸部15,30を乗り越える際にその都度径方向に移動させる必要がなく、その組み込み作業が容易なものとなる。また、仮に両偏心軸部15,30の中心が異なる位置に設定されていると、制御リンク9,28を制御軸13に挿入する場合に、他の偏心軸部15,30を乗り越えることができるように、隣り合う偏心軸部間の距離を、少なくとも各偏心軸部の幅以上に確保しなければならないものの、本実施例のように制御軸13の軸方向視で両偏心軸部の中心15A,30Aを同一位置に設定することで、隣り合う圧縮比用偏心軸部15と動弁用偏心軸部30とを十分に近づけて配置することが可能となり、軸方向寸法の短縮化・コンパクト化を図ることができる。
[10] In addition, in the fifth embodiment, the
[11]また、図1や図10にも示すように、制御軸13は、クランクシャフト6より上方であって、かつ、吸気弁16の上方に配置された駆動軸21よりも下方に配置されている。このようにクランクシャフト6と駆動軸21の中間に制御軸13を配置することで、この制御軸13に連結する可変圧縮比機構11や可変動弁機構12の各リンク部品がクランクシャフト6の下方や駆動軸21の上方に大きく張り出すことを抑制して、機関全高の増加を抑制することができ、かつ、制御軸13に連結する制御リンク9,28のリンク長さを抑制でき、つまり一方のリンクが過度に長くなることがなく、可変圧縮比機構11や可変動弁機構12を全体として小型化・軽量化することができる。
[11] As shown in FIG. 1 and FIG. 10, the
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、上記実施例では吸気弁側に可変動弁機構を適用しているが、排気弁側に可変動弁機構を適用したものに本発明を同様に適用することができる。 As described above, the present invention has been described based on the specific embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. . For example, in the above embodiment, the variable valve mechanism is applied to the intake valve side, but the present invention can be similarly applied to the case where the variable valve mechanism is applied to the exhaust valve side.
1…ピストン
2…シリンダブロック
9…圧縮比用制御リンク
11…可変圧縮比機構
12…可変動弁機構
13…制御軸
14…アクチュエータ
15…圧縮比用偏心軸部
16…吸気弁
17…排気弁
28…動弁用偏心軸部
30…動弁用制御リンク
DESCRIPTION OF
Claims (11)
吸気又は排気の弁のバルブリフト特性を可変とする可変動弁機構と、
上記可変圧縮比機構と機械的に連結されるとともに、上記可変動弁機構と機械的に連結される一本の制御軸と、
この制御軸の回転位置を変更及び保持するアクチュエータと、を有し、
上記制御軸の回転位置の変化に伴って、上記機関圧縮比が変化するとともに、上記バルブリフト特性が変化するように構成されていることを特徴とするレシプロ式内燃機関。 A variable compression ratio mechanism that makes the engine compression ratio variable by changing the piston top dead center position;
A variable valve mechanism that varies the valve lift characteristics of the intake or exhaust valves;
A control shaft mechanically coupled to the variable compression ratio mechanism and mechanically coupled to the variable valve mechanism;
An actuator for changing and holding the rotational position of the control shaft,
A reciprocating internal combustion engine configured to change the engine compression ratio and the valve lift characteristics in accordance with a change in the rotational position of the control shaft.
上記制御軸を第1の回転方向に回動することにより、上記機関圧縮比が低くなるとともに、上記バルブリフト量が大きくなり、上記制御軸を第2の回転方向に回動することにより、上記機関圧縮比が高くなるとともに、上記バルブリフト量が小さくなることを特徴とする請求項1に記載のレシプロ式内燃機関。 The variable valve mechanism makes the valve lift amount of the intake or exhaust valve variable,
By rotating the control shaft in the first rotational direction, the engine compression ratio is lowered, the valve lift amount is increased, and by rotating the control shaft in the second rotational direction, The reciprocating internal combustion engine according to claim 1, wherein the engine compression ratio increases and the valve lift amount decreases.
上記可変動弁機構が、上記制御軸に設けられ、その外形円が制御軸の回転中心に対して偏心する動弁用偏心軸部を有し、この動弁用偏心軸部に回転可能に連結された動弁用制御リンクを含むリンク列によって、上記弁を開閉作動させる弁作動部材と連結されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のレシプロ式内燃機関。 The variable compression ratio mechanism is provided on the control shaft and has an eccentric shaft portion for compression ratio whose outer circle is eccentric with respect to the rotation center of the control shaft, and is rotatably connected to the eccentric shaft portion for compression ratio. Is connected to the piston by a link row including a compression ratio control link,
The variable valve mechanism is provided on the control shaft, and has an eccentric shaft portion for valve operation whose outer circle is eccentric with respect to the rotation center of the control shaft, and is rotatably connected to the eccentric shaft portion for valve operation. The reciprocating internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the reciprocating internal combustion engine is connected to a valve operating member that opens and closes the valve by a link train including the valve control link.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10682257B2 (en) | 2015-07-29 | 2020-06-16 | Evophancie Biotech Ltd | Biological fiber composite dressing |
CN114320590A (en) * | 2020-09-30 | 2022-04-12 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | Multi-connecting-rod crankshaft mechanism with combined eccentric shaft and camshaft drive system for an internal combustion engine |
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