JPS62121837A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は内燃機関に係り、特にコンロッドの大端部のク
ランク軸回りの公転半径を変更可能として、圧縮比を大
幅に変更できる内燃機関に関する。

［従来の技術］ 従来の内燃は閏にあっては、シリンダ内にピストンを往
復動させるコンロッドの大端部と、これに挿通されるク
ランクピンとは、クランク軸回りに同一公転半径で一体
的に公転するようになっており、常にピストンを一定の
ストロークで往復動させて一定の圧縮比で吸気を圧縮す
るようになっている。

Ｃ発明が解決しようとする問題点］ ところで近年のターボ過給機等を備えた高出力機関にあ
っては、過給度を上げ高出力を得ようとすると最大筒内
圧力が過大となって信頼性に悪影響を及ぼす虞れがある
ため、圧縮比を低く設定する必要がある。これに対し、
圧縮比を低く設定すると今度は始動性の劣化、は関低温
時の白煙や臭気の発生が問題となり、殊に高過給機関で
顕著である。

現状では低圧縮比で機関を設計し、他方始動性や機関低
温時の問題に関しては種々の装置を設備して対処してい
るが、結果的にコストアップをＩＨき、また装置の信頼
性に頼っている面で様々な問題がある。

そこで、圧縮比を適宜変更できる内燃機関の案出が望ま
れている。

ここに第６図に示すように、クランクビン１とコンロッ
ド２の大端部３の挿通孔４との間に、これらビンと挿通
孔４とを偏心させる偏心カム５を回転自在に設けると共
に、偏心カム５を大端部３に係脱自在に係合させるよう
に構成して圧縮比を可変とした［内燃機関の可変圧縮機
構」が提案されている（特開昭５８−３８３４３号公報
）。

しかしながら断る提案にあっては偏心カム５をクランク
ビン１回りに回転自在としてコンロッド２の大端部３に
対して固定するように構成しているため、偏心カム５は
大端部３と一体的にクランク軸０回りに公転し、従って
大端部３は、クランクビン１の公転半径Ｒと同一半径（
図中Ｒ１で示す。）で、偏心カム５による偏心量りだけ
上方（図中、実線Ａで示す。）又は下方（図中、二点鎖
線Ｂで示す。）に位置がずらされた軌道でクランク軸０
回りに公転することになる。従ってピストン６の移動に
関しては、その上死点位置Ｔ１、Ｔ２又は下死点位＠Ｂ
ｉ、Ｂ２が相対的に上下方向へ変更されるのみであり、
そのストローク量Ｓに変化はない。このため、上死点位
置下１が高くなった場合（図中、Ｈｌで示す。）見掛は
上圧縮化が高くなるが下死点位置Ｂ工も高くなるため吸
気量が減少されており、他方上死点位置Ｔ２が低くなっ
た場合（図中Ｈ２で示す）見掛は上圧縮化が低くなるが
下死点位置Ｂ２も低くなるため吸気量が増大されており
、従って高圧縮時吸気邑が少なく、低圧縮時吸気量が多
くなって実質的な圧縮比の変化は僅かなものと考えられ
る。

［発明の目的コ 本発明は上述したような問題点に鑑みて創案されたもの
であり、その目的は圧縮比の変化率を充分に確保できる
内燃機関を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は、クランク軸に一体的に設けられてクランク軸
回りに公転するクランクビンとコンロッドの大端部に形
成されてクランクビンが挿通される挿通孔との間に、こ
れらクランクビンと挿通孔とを偏心させる偏心カムを回
転自在に設けると共に、偏心カムをクランクビンに係脱
自在に係合して大端部の公転半径を変更させる係脱手段
を設けて、クランク軸の一回転に対応して自転すること
なく一公転するクランクビンに偏心カムを固定すること
により、コンロッドの大端部の公転半径を、クランクビ
ンの公転半径に対して偏心カムによる偏心量分増減変更
させて、コンロッドによるピストンのストロークａ自体
を変更させるようにしたものである。

Ｕ実施例］ 以下ｌこ本発明の好適一実施例を添付図面に従って詳述
する。

第１図及び第２図に示すようにコンロッド２の小端部７
には、シリンダ８内に往復移動されるピストン６が取り
付けられる。このコンロッド２の大端部３には半円状に
凹部が形成され、この大端部３に、その凹部に向かい合
う相似形の半円状の四部が形成されたコンロッドベアリ
ングキャップ９がコンロッドボルト１０で取り付けられ
て、クランクビン１を挿通させるための円形の挿通孔４
が形成される。

他方クランクビン１は、クランク軸のクランクジャーナ
ル１１にクランクアーム１２を介して一体的に設けられ
、クランク軸の一回転に対してその軸まわりに自転する
ことなく一公転するようになっている。

このように構成されたクランクビン１と挿通孔４との間
には、これらクランクビン１と挿通孔４の中心を偏心さ
せる偏心カム５が設けられる。この偏心カム５は、挿通
孔４内に挿入されると共に、クランクビン１を挿入し得
るようにリング状に形成される。また偏心カム５は、ク
ランクビン１及び挿通孔４に摺接するその内・外周面に
二分割で成るスリーブ状の軸受メタル１３が装着されて
、挿通孔４及びビン１に対して相対回転自在に取り付け
られる。また偏心カム５は、コンロッド２の大端部３に
対する外形輪郭の中心Ｃ１と、クランクビン１に対する
内円の中心Ｃ２とが相当偏心されて形成されろく図中、
しで示ツ。）。また本実施例にあっては偏心カム５は、
二分割された弧状カム片５ａがピン５ｂで相互に展開自
在に連結されて構成され、組付性の向上が図られている
。

他方、クランクピン１には第１図及び第３図に示すよう
に、その軸方向に偏心カム５に隣接させてリング体１４
が装着されると共に、偏心カム５には、リング体１４を
その径方向外方から間隔を隔てて覆って相互間に環状空
間りを形成するリング状のハウジング体５Ｃが一体的に
形成される。

リング体１４は二分割で成り、ピン体１５によりクラン
クビン１に一体的に固定される。そして、このように構
成されたリング体１４とハウジング体５Ｃとの間には、
偏心カム５をクランクビン１に対して係脱自在に係合す
る係脱手段１６が設けられる。具体的には係脱手段１６
は、リング体１４にその径方向外方に突出形成されてハ
ウジング体５Ｃの内周面に沿って摺動される制止片１６
ａと、ハウジング体５Ｃにその径方向内方へ突出形成さ
れてリング体１４の外周面に沿って摺動される可動片１
６ｂとから構成され、これら制止片１６ａ、可動片１６
ｂは夫々１８０’位相をずらして１対設けられる。そし
て可動片１６ｂが環状空間り内に制止片１６ａに対して
相対移動されることによりクランクビン１に対して偏心
カム５が回転され、他方可動片１６ｂが１８０°回転し
て制止片１６ａに係合されることによりクランクビン１
に対して偏心カム５が固定されるようになっている。

そして、クランクビン１に対して偏心カム５が固定され
る結果、・第４図に示すように偏心カム５はクランクビ
ン１と共にクランク軸０回りに自転することなく公転さ
れ、公転中宮にクランクビン１の公転半径Ｒに対゛して
偏心ＩＬだけ大端部３の公転半径ＲＬ、Ｒ３を変更する
ようになっている。

本実施例にあっては、リング体１４のストッパ片１６ａ
はクランクビン１の公転半径方向に一致する位置で可動
片１６ｂを制止してクランクビン１に対して偏心カム５
を固定するようになっており、クランクビン１の公転半
径Ｒに対して偏心カム５の偏心量したけ増減変更された
公転半径（ＲシーＲ＋し）、（Ｒｓ−Ｒ−１＞で大端部
３が公転されるようになっている。またこの際、偏心カ
ム５は常にコンロッド２の大端部３に対して自由に回転
するようになっている。

更に係脱手段１６を作動制御する係脱手段作動機構１７
が設けられる。この作動機構１７は、第１図及び第３図
に示すように、環状空間り内に油圧を供給して可動片１
６ｂを回転移動させるための油圧供給系１８と、油圧供
給系１８を制御するための制御系１９とから構成される
。油圧供給系１８は、作動油を貯留するオイルパン２０
と、オイルパン２０から作動油を吸引し、吐出するため
の電動オイルポンプ２１と、吐出された作動油を環状空
間り内へ供給する供給路２２とから構成される。供給路
２２はオイルポンプ２１からメインベアリング２３を介
してクランクジャーナル１１へ延出され、そのクランク
ジャーナル１１で隣接するコンロッド側へ撮り分けられ
ると共にクランクアーム１２を介してクランクピン１内
部に延長され、これよりリング体１４の制止片１６ａ内
に延設されて、可動片１６ｂの回転方向に臨ませて環状
空間り内に開口される。そして、オイルポンプ２１が作
動されて作動油が供給されることにより制止片１６ａと
可動片１６ｂとの間に油圧が作用し、互いを離隔させる
ように可動片１６ｂが回転され１８０°位相の異なる制
止片１６ａに係合されて油圧が作用している間クランク
ビン１に固定される。他方ポンプ２１が停止されて油圧
が消失すると可動片１６ｂは今度はコンロッド２の大端
部３とつ礼回りして反対方向に回転され、元の制止片１
６ａに係合されてクランクビン１に固定されるようにな
っている。尚、２４は偏心カム５に形成されたオイル逃
し孔であり、リーク油等による回転の妨げを抑制できる
ようになっている。またオイルポンプ２１とオイルパン
２０との間にはフィルタ２５が設けられる。

他方、制御系１９は、水温センサ２６、回転センサ２７
、燃料流量センサ２８、ブースト圧力センサ２９、吸気
温度センサ３０及び筒内圧力センサ３１等のセンサ類と
、これらセンサ類からの検出値を処理してオイルポンプ
２１の作動・停止を制御するマイコン等の制御器３２と
から構成され、運転条件に応じて油圧供給系１８を制御
するようになっている。

次に本実施例の作用について述べる。

先ず制御系１９における制御について第５図に従って説
明する。

先ず機関のＯＮ状態において水温センサ２６によって検
出された水温が８９定水温ＴＶ以下であるならば次に進
み、設定水温１ｗ以上であるならばポンプ２１は停止さ
れる。次に吸気温度センサ３０によって検出された吸気
温か設定温Ｔ＾以下であるならば次に進み、設定ＩＴ＾
以上であるならばポンプ２１は停止される。次に回転セ
ンサ２７によって検出された回転数が設定回転Ｎ以下で
あるならばポンプ２１が作動され、設定回転Ｎ以上であ
るならば次に進む。次にブースト圧力センサ２つによっ
て検出されたブースト圧が設定圧Ｐｅ以下であるならば
次に進み、設定圧１８以上であるならばポンプ２１は停
止される。尚、このブースト圧による制御は、過給機付
機関に適用されるものである。次に、筒内圧力センサ３
１によって検出された筒内圧が設定圧ｐｃ以下であるな
らばポンプ２１は作動され、設定圧Ｐｃ以上であるなら
ばポンプ２１は停止される。以上の判断が順次反復され
て機関の運転状態に応じて逐次ポンプ２１が制御され、
偏心カム５は係脱手段１６によってクランクビン１に対
して１８０６位相がずれたいずれか一方の位置に固定さ
れ、第４図に示すように大端部３の公転半径ＲＬ、Ｒ３
を増減変更させる。更に詳述するとクランク軸０回りに
自転することなく公転するクランクビン１に偏心カム５
を固定することは、クランクビン１の公転半径Ｒに対し
て偏心カム５が与える大端部３の偏心量りが、クランク
ビン１の公転中宮に一定となり、大端部３がクランクビ
ン１と同様クランク軸Ｃを中心としてその回りに、クラ
ンクビン１の公転軌跡Ｅの内側又は外側（図中、Ｆ、Ｇ
で示す。）で公転することを意味する。本実施例では、
クランクビン１の公転半径方向の外側又は内側に最大の
偏心ＭＬを与えるように係脱手段１６が係合するように
設定されており、大端部３はクランクビン１の公転半径
Ｒに偏心ｆｆ１Ｌを加えて延長され、または偏心量しを
差し引いて短縮された一定の公転半径ＲＬ、Ｒ３でクラ
ンク軸０回りに公転する。

そしてこのように大端部３の公転半径ＲＬ、Ｒ３が増減
されることにより、公転半径ＲＬ　が大なるときはピス
トン６は延長されたストロークＳＬ　で低い下死点ＢＬ
　から高い上死点（図中、ＴＨで示す。）まで往復動さ
れて多くの吸気量を高圧縮できる。他方公転半径Ｒ３が
小なるときはピストン６は短縮されたストロークＳＳで
高い下死点Ｂ＋から低い上死点（図中、ＴＬ　で示す。

）まで往復動されて少ない吸気量を低圧縮できる。従っ
て従来に比して圧縮比を大幅に変更でき、機関始動時、
低温時には高圧縮運転を、また相当の出力を得たい通常
運転時には低圧縮運転を行なうことができ、高出力且つ
始動性の良い機関とすることができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

（１）　　コンロッドの大端部の挿通孔とクランクビン
との間に、これらを偏心させる偏心カムを回転自在に設
けると共に、偏心カムをクランクビンに係脱自在に係合
させる係脱手段を設けたことにより、クランク軸回りに
、クランクビンの公転半径に対して大端部の公転半径を
増減変更することができ、ピストンの往復ストローク量
を延長短縮させ、且つ延長特高圧縮、短縮時低圧縮を達
成できる。

（２）　　従って機関を高出力且つ始動性良好なものと
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適一実施例を示す一部破断側面図、
第２図は第１図における■−■線矢視断面図、第３図は
第１図における■−■線矢視断面図、第４図は本発明に
よるピストンの行程を示す概略図、第５図はｌｈｌ制御
を示すフローチャート図、第６図は従来例のピストンの
行程を示″Ｔｊ′ｆＡ略図である。 図中、１はクランクビン、２はコンロッド、３はその大
端部、４は挿通孔、５１よ偏心カム、１６は係脱手段、
Ｃはクランク軸である。 特許出願人　　いすず自動串株式会社 代理人弁理士　絹　　谷　　信　　雄 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　クランク軸に一体的に設けられたクランクピンとコン
   ロッドの大端部に形成されて該ピンが挿通される挿通孔
   との間に、これらピンと挿通孔とを偏心させる偏心カム
   を回転自在に設けると共に、該カムを上記ピンに係脱自
   在に係合して上記大端部の公転半径を変更させる係脱手
   段を設けた内燃機関。