CN107620642A - 内燃机 - Google Patents
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Abstract
一种具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的内燃机,具备仅配置于该内燃机的单侧的汽缸体移动机构、设置于曲轴箱的一对引导壁、支承汽缸体的侧面的支承部件、以及按压汽缸体的侧面的按压部件。并且,在汽缸体移动机构的配置侧的引导壁,支承部件安装于比连结部件的另一端部的安装位置靠上侧的位置并且按压部件安装于比连结部件的另一端部的安装位置靠下侧的位置,在与汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的引导壁,支承部件与按压部件隔有预定的间隔地安装于比该按压部件靠下侧(汽缸体的底部侧)的位置。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机。
背景技术
在JP2012-219745A中,作为具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的以往的内燃机,公开了如下内燃机:具备分别配置于该内燃机的两侧的两根偏心轴(凸轮轴);用于使偏心轴互相向反向旋转而使汽缸体相对移动的一根驱动轴;以及用于使驱动轴旋转的致动器。在该以往的内燃机中,进一步,为了抑制汽缸体向与相对移动方向不同的方向倾斜,由按压部件(施力机构)按压汽缸体的一方的侧面,由此用支承部件来支承汽缸体的另一方的侧面。
发明内容
这样,以往的内燃机需要将偏心轴分别配置于内燃机的两侧,进而需要以能够使该偏心轴互相向反向旋转的方式配置驱动轴。因此,存在内燃机整体大型化、内燃机的重量增加的这一问题。
另外,在由按压部件按压汽缸体的一方的侧面、用支承部件支承另一方的侧面的情况下,在使汽缸体移动时,在汽缸体的侧面、与和该汽缸体的侧面抵接的按压部件及支承部件的各自的抵接面之间产生阻力(滑动阻力)。
在此,为了抑制内燃机的大型化并抑制重量的增加,例如,若欲在以往的内燃机中将偏心轴设为一根并将偏心轴仅配置于内燃机的单侧,则在使汽缸体移动时,汽缸体变得容易向与相对移动方向不同的方向倾斜。为了抑制汽缸体向与相对移动方向不同的方向倾斜,需要由按压部件以在内燃机的运转期间从汽缸体侧向按压部件输入的载荷以上的按压力来按压汽缸体。然而,按压部件的按压力越大,则由按压部件和支承部件夹持汽缸体的力越大。因此,存在使汽缸体移动时的滑动阻力变大、使汽缸体移动时的负载即施加于致动器的负载增大的这一问题。
本发明是着眼于这样的问题点而做出的,目的在于抑制具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的内燃机的大型化并抑制重量的增加,并且一边抑制汽缸体向与相对移动方向不同的方向倾斜一边抑制使汽缸体移动时的负载。
为了解决上述课题,根据本发明的一个技术方案,一种具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体、和安装于汽缸体的顶部的汽缸盖的内燃机,具备:汽缸体移动机构,在从被旋转自如地支承于曲轴箱的曲轴的轴线方向观察内燃机的情况下,所述汽缸体移动机构仅配置于内燃机的单侧,用于使汽缸体相对于曲轴箱相对移动;一对引导壁,其以与汽缸体的侧面相对的方式设置于曲轴箱;支承部件,其分别安装于汽缸体移动机构的配置侧的引导壁和与汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的引导壁,支承汽缸体的侧面;以及按压部件,其分别安装于汽缸体移动机构的配置侧的引导壁和与汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的引导壁,按压汽缸体的侧面。汽缸体移动机构具备:一根控制轴,其由曲轴箱支承,并且具有主轴部和在从该主轴部的轴心偏心了预定量的位置具有轴心的偏心部;连结部件,其一端部安装于偏心部,并且其另一端部安装于汽缸体,用于将控制轴和汽缸体连结;以及致动器,其用于使控制轴在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使偏心部的轴心以主轴部的轴心为中心地在汽缸体的相对移动方向上摆动。并且,在汽缸体移动机构的配置侧的引导壁,支承部件安装于比连结部件的另一端部的安装位置靠汽缸体的顶部侧的位置并且按压部件安装于比连结部件的另一端部的安装位置靠汽缸体的底部侧的位置,在与汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的引导壁,支承部件与按压部件隔有预定的间隔地安装于在汽缸体的相对移动方向上比该按压部件靠该汽缸体的底部侧的位置。
根据本发明的该技术方案,能够抑制具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的内燃机的大型化并抑制重量的增加,并且能够一边抑制汽缸体向与相对移动方向不同的方向倾斜一边抑制使汽缸体移动时的负载。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的内燃机的概略立体图。
图2是图1所示的内燃机的概略分解立体图。
图3是图1所示的内燃机的概略分解立体图。
图4是本发明的一个实施方式的内燃机的概略剖视图。
图5是对汽缸体移动机构的动作进行说明的图。
图6是对汽缸体移动机构的动作进行说明的、示意性地示出了汽缸体移动机构的图。
图7是对将汽缸体移动机构仅设置于内燃机的单侧的情况下的问题点进行说明的图。
图8是用箭头来表示在内燃机的运转期间作用于引导机构的支承部件及按压部件的力的图。
图9A是对将相对的支承部件与按压部件在汽缸轴向上配置于相同的高度的原因进行说明的图。
图9B是对将相对的支承部件与按压部件在汽缸轴向上配置于相同的高度的原因进行说明的图。
图10是示出本发明的一个实施方式的内燃机的变形例的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外,在以下的说明中,对同样的构成要素标注同一参照标号。
图1是本发明的一个实施方式的内燃机100的概略立体图。图2及图3分别是图1所示的内燃机100的概略分解立体图。
如图1至图3所示,内燃机100具备曲轴箱1、汽缸体2、汽缸体移动机构3以及引导机构4。
曲轴箱1将曲轴10支承为旋转自如,并且在曲轴箱1的内部具备用于收纳汽缸体2的汽缸体收纳部11。
汽缸体2能够相对于曲轴箱1相对移动地成为与曲轴箱1分体,并且其一部分收纳于曲轴箱1的汽缸体收纳部11内。在汽缸体2中形成有汽缸20。在本实施方式中,四个汽缸20沿着汽缸体2的长边方向(以下称为“汽缸体长边方向”。)呈直列地形成。
以下,除图1至图3之外还参照图4对内燃机100的内部构成、汽缸体移动机构3以及导向机构4的详细情况进行说明。
图4是内燃机100的概略剖视图。此外,在图1至图3中,为了防止附图的繁杂,而对图4所示的内燃机100省略了一部分的构成零件。
如图4所示,在汽缸体2的顶部安装有汽缸盖5,在曲轴箱1的底部安装有油盘6。
在汽缸20的内部收纳有承受燃烧压力而在汽缸20的内部进行往复运动的活塞21。活塞21经由连杆22而与曲轴10连结,通过曲轴10而将活塞21的往复运动变换为旋转运动。由汽缸盖5、汽缸20以及活塞21区划出的空间成为燃烧室7。
曲轴10具备曲轴轴颈10a、曲柄销10b以及曲柄臂10c。
曲轴轴颈10a是由曲轴箱1支承为旋转自如的部分。曲轴轴颈10a的轴心P1成为曲轴10的旋转中心。
曲柄销10b是用于安装连杆22的大端部的部分。曲柄销10b的轴心P2从曲轴轴颈10a的轴心P1偏心了预定量。因此,在曲轴10旋转时,曲柄销10b的轴心P2绕轴心P1旋转。
曲柄臂10c是将曲轴轴颈10a与曲柄销10b连结的部分。在本实施方式中,为了使曲轴10顺畅地旋转,在曲柄臂10c设置了平衡重10d。
汽缸体移动机构3是用于使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动的机构,如图2至图4所示,其具备一根控制轴30、连结部件31以及致动器32。
本实施方式的汽缸体移动机构3构成为,能够使汽缸体2在汽缸轴向上移动,从而使汽缸体2相对于曲轴箱1的汽缸轴向上的相对位置变化。通过使汽缸体2相对于曲轴箱1在汽缸轴向上相对移动,从而能够不变更活塞21的上止点位置地仅变更燃烧室7的容积。这样,通过不变更活塞21的上止点位置地仅变更燃烧室7的容积,从而能够变更内燃机100的机械压缩比。因此,本实施方式的汽缸体移动机构3作为内燃机100的可变压缩比机构而发挥功能。此外,机械压缩比是指根据压缩行程时的活塞21的行程容积和燃烧室7的容积而机械地确定的压缩比,通过(燃烧室容积+行程容积)/燃烧室容积来表示。
控制轴30具备:主轴部30a,其与曲轴10平行地延伸,并由设置于曲轴箱1的两组控制轴承12(参照图2)支承为旋转自如;和偏心部30b(参照图4),其在从主轴部30a的轴心P3(参照图4)偏心了预定量的位置具有轴心P4(参照图4)。因此,若使控制轴30旋转一周,则偏心部30b的轴心P4绕主轴部30a的轴心P3旋转一周。如图2及图3所示,在本实施方式中,偏心部30b分别在汽缸体长边方向的一端侧和另一端侧各设置有一个。
连结部件31是用于将控制轴30的偏心部30b与汽缸体2连结的部件。关于连结部件31,汽缸轴向的下侧(汽缸体2的底部侧、即曲轴10侧)的一端部安装于控制轴30的偏心部30b,汽缸轴向的上侧(汽缸体2的顶部侧、即汽缸盖5侧)的另一端部安装于被支承于汽缸体2的连结销33。如图2及图3所示,在本实施方式中,由两根连结部件31将汽缸体长边方向的一端侧的偏心部30b与汽缸体2、以及将汽缸体长边方向的另一端侧的偏心部30b与汽缸体2连结。
此外,在本实施方式中,使控制轴30为所谓的曲柄形状,但也可以是,将轴心从主轴部30a的轴心P3偏心了的偏心凸轮固定于主轴部30a的外周,在该偏心凸轮的外周安装连结部件31的一端部。
连结销33由设置于汽缸体2的短边方向(分别与汽缸体长边方向和汽缸轴向呈直角相交的方向。以下称为“汽缸体短边方向”。)的一端侧的侧面的支承部23支承。如图2所示,在本实施方式中,支承部23与偏心部30b相对应地分别在汽缸体长边方向的一端侧和另一端侧各设置有一个。
致动器32是用于对控制轴30赋予驱动转矩,并使控制轴30在预定的旋转角度范围内向两个方向旋转的驱动设备。在本实施方式中,使用电动机作为致动器32。
这样,汽缸体移动机构3构成为,在从与汽缸体长边方向大致一致的曲轴10的轴线方向观察内燃机100的情况下,所述汽缸体移动机构3仅配置于该内燃机100的左右中的单侧(在本实施方式中为汽缸体短边方向的一端侧),并使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动。
引导机构4是用于抑制汽缸体2向与移动方向不同的方向倾斜的机构,具备引导壁40、支承部件41以及按压部件42。
引导壁40是以与汽缸体2的侧面相对的方式设置于曲轴箱1的壁,其相对于汽缸体2的侧面隔有预定的间隙地配置于汽缸体2的周围。此外,在以下的说明中,在尤其需要区别时,将内燃机100的汽缸体短边方向的一端侧的引导壁40称为“引导壁40a”,将汽缸体短边方向的另一端侧的引导壁40称为“引导壁40b”。
支承部件41是用于支承汽缸体2的侧面的部件,在本实施方式中,如图2及图3所示,分别在各引导壁40a、40b各安装有两个。另外,如图4所示,支承部件41以形成于其一端的抵接面411与汽缸体2的侧面接触的方式安装于各引导壁40a、40b。
按压部件42是用于将汽缸体2的侧面朝向支承部件41按压的部件,在本实施方式中,如图2及图3所示,分别在各引导壁40a、40b各安装有两个。如图4所示,本实施方式的按压部件42具备:主体(英文:body)421,其具备开口部;抵接板422,其以能够在汽缸体短边方向的两个方向上移动的方式安装于主体421的开口部;以及弹簧423,其内置于主体421,对抵接板422赋予将抵接板422总是朝向汽缸体2的侧面按压的按压力。并且,按压部件42以能够由抵接板422将汽缸体2的侧面朝向支承部件41按压的方式安装于各引导壁40a、40b。
这样,在本实施方式中,通过一边由支承部件41支承内燃机100的单侧的汽缸体2的侧面一边由按压部件42按压与内燃机100的单侧相反的一侧的汽缸体2的侧面,由此抑制汽缸体2向与汽缸轴向不同的方向倾斜。另外,抑制因在内燃机100的运转期间产生的振动而汽缸体2向与汽缸轴向不同的方向倾斜。
此外,如图2至图4所示,在本实施方式中,将安装于成为汽缸体移动机构3的配置侧的汽缸体短边方向的一端侧的引导壁40a的支承部件41配置于比连结部件31的另一端部的安装位置(支承部23的位置)靠汽缸轴向的上侧的位置,同样地,将安装于引导壁40a的按压部件42配置于比连结部件31的另一端部的安装位置(支承部23的位置)靠汽缸轴向的下侧的位置。另外,将安装于成为与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的汽缸体短边方向的另一端侧的引导壁40b的支承部件41同样地配置于比安装于引导壁40b的按压部件42靠汽缸轴向的下侧的位置。关于其原因,参照图8在后叙述。
另外,如图4所示,在本实施方式中,将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于相同的高度。即,将安装于成为汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a的支承部件41、和安装于成为与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b的按压部件42在汽缸轴向上配置于相同的高度。另外,将安装于成为汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a的按压部件42、和安装于成为与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b的支承部件41在汽缸轴向上配置于相同的高度。关于其原因,参照图9在后叙述。
接下来,参照图5及图6对汽缸体移动机构3的动作进行说明。
图5是将通过汽缸体移动机构3,使活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积为最小的状态、即使机械压缩比为最大的状态的内燃机100,与从该状态使控制轴30顺时针旋转预定的旋转角度而使活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积为最大的状态、即使机械压缩比为最小的状态的内燃机100进行比较而示出的图。
图6是与图5同样地将使机械压缩比为最大的状态的内燃机100、与使机械压缩比为最小的状态的内燃机100进行比较而示出的图,但是为了容易理解发明,图6是示意性地示出了汽缸体移动机构3的图。此外,图6的虚线A是使控制轴30旋转了一周时的偏心部30b的轴心P4的轨迹。另外,P5是连结销33的轴心。
如图6所示,在本实施方式中,在利用通过主轴部30a的轴心P3的并且与汽缸轴向平行的平行线Q来将偏心部30b的轴心P4的轨迹A区划成两个半圆区域时,通过致动器32使控制轴30向两个旋转方向旋转以使得轴心P4在任意一方的半圆区域(在本实施方式中为图中左侧的半圆区域)的范围内向两个旋转方向移动。
并且,汽缸体移动机构3构成为,与图中右侧的使机械压缩比为最小的状态相比,在图中左侧的使机械压缩比为最大的状态时,偏心部30b的轴心P4位于汽缸轴向的下侧(汽缸体2的底部侧、即曲轴10侧)。
因此,例如在从图中左侧的使机械压缩比为最大的状态、通过致动器32使控制轴30顺时针旋转时,偏心部30b的轴心P4在轨迹A上朝向汽缸轴向的上侧(汽缸体2的顶部侧、即汽缸盖5侧)移动。由此,经由与偏心部30b连结的连结部件31而将连结销33朝向汽缸轴向的上侧直线地推上去,因此汽缸体2相对于曲轴箱1被相对地推向汽缸轴向的上侧。结果,活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积逐渐增大,机械压缩比逐渐变小。
另一方面,例如在从图中右侧的使机械压缩比为最小的状态、通过致动器32使控制轴30逆时针旋转时,偏心部30b的轴心P4在轨迹A上朝向汽缸轴向的下侧移动。由此,经由与偏心部30b连结的连结部件31而将连结销33朝向汽缸轴向的下侧直线地拉下,因此汽缸体2相对于曲轴箱1被相对地拉向汽缸轴向的下侧。结果,活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积逐渐减小,机械压缩比逐渐变大。
这样,本实施方式的汽缸体移动机构3通过使具备主轴部30a和偏心部30b的控制轴30旋转,并使偏心部30b的轴心P4以主轴部30a的轴心P3为中心地在汽缸轴向上上下摆动,由此通过连结于偏心部30b的连结部件31使汽缸体2在汽缸轴向上上下移动。
另外,在本实施方式中,通过将这样的汽缸体移动机构3仅设置于内燃机100的单侧,由此抑制内燃机100的大型化,并且抑制重量的增加。然而,在将汽缸体移动机构3仅设置于内燃机100的单侧的情况下,与将该汽缸体移动机构3假设设置于内燃机100的两侧的情况相比,存在在内燃机100的运转期间欲使汽缸体2向一定旋转方向旋转的汽缸体旋转力增加的这一问题点。以下,对该问题点,参照图7进行说明。
图7是对将汽缸体移动机构3仅设置于内燃机100的单侧(在该例中为汽缸体短边方向的一端侧)的情况下的问题点进行说明的图。此外,在图7中,为了使发明容易理解而示意性地示出了汽缸体移动机构3。
在内燃机100的运转期间,在各汽缸20的燃烧室7内发生燃烧,因此如图7所示,对汽缸盖5施加图中向上的燃烧载荷F。此时,在如本实施方式那样,仅在内燃机100的单侧配置控制轴30且通过连结部件31将控制轴30与汽缸体2连结的情况下,因施加于汽缸盖5的燃烧载荷F,主要产生以连结部件31的另一端部为中心地欲使汽缸体2图中顺时针旋转的汽缸体旋转力。即,绕轴心P5产生图中顺时针的力矩M。
在此,在假设将汽缸体移动机构3设置于内燃机100的两侧、例如设置于汽缸体短边方向的一端侧和另一端侧的情况下,产生以沿着内燃机100的汽缸体短边方向的一端侧的汽缸体2的侧面配置的连结部件31的另一端部为中心地、欲使汽缸体2顺时针旋转的汽缸体旋转力。另外,与此相反地,产生以沿着内燃机100的汽缸体短边方向的另一端侧的汽缸体2的侧面配置的连结部件31的另一端部为中心地、欲使汽缸体2逆时针旋转的汽缸体旋转力。因此,欲使汽缸体2顺时针旋转的汽缸体旋转力与欲使汽缸体2逆时针旋转的汽缸体旋转力平衡地抵消,表面上没有在汽缸体2产生汽缸体旋转力。
然而,在将汽缸体移动机构3仅设置于内燃机100的单侧的情况下,不像将汽缸体移动机构3设置于两侧的情况那样汽缸体旋转力被抵消。因此,在将汽缸体移动机构3仅设置于内燃机100的单侧的情况下,在内燃机100的运转期间会对汽缸体2施加欲使汽缸体2向一定旋转方向旋转的汽缸体旋转力,该汽缸体旋转力作用于引导机构4。
图8是用箭头表示在内燃机100的运转期间作用于引导机构4的支承部件41及按压部件42的力的图。
在图8所示的例子中,因燃烧载荷F,而对汽缸体2施加欲使汽缸体2顺时针旋转的汽缸体旋转力。即,对汽缸体2作用欲使汽缸体2向图中右侧倾斜的力。因此,如图8所示,关于安装于成为汽缸体移动机构3的配置侧的汽缸体短边方向的一端侧的引导壁40a的支承部件41及按压部件42,主要对安装于比连结部件31的另一端部靠汽缸轴向的上侧的位置的支承部件41作用因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1。另外,关于安装于成为与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的汽缸体短边方向的另一端侧的引导壁40b的支承部件41及按压部件42,主要对安装于汽缸轴向的下侧的支承部件41作用因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1’。
另外,在内燃机100的运转期间,因在活塞21的往复运动中的连杆22的倾斜,对汽缸体2作用汽缸体短边方向的力(活塞推力)。具体而言,从活塞21对汽缸体2施加将汽缸体2推向汽缸体短边方向的一端侧的活塞反推力F2和将汽缸体2推向汽缸体短边方向的另一端侧的活塞正推力F2’。因此,如图8所示,对安装于汽缸体短边方向的一端侧的引导壁40a的支承部件41及按压部件42作用活塞反推力F2。另外,对安装于汽缸体短边方向的另一端侧的引导壁40b的支承部件41及按压部件42作用活塞正推力F2’。
进一步,在使汽缸体2在汽缸轴向上移动时,因汽缸体移动机构3的连结部件31的倾斜,从连结部件31对汽缸体2作用汽缸体短边方向的力(移动机构反推力F3及移动机构正推力F3’)。
这样,在本实施方式中,在因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分配置支承部件41。反过来说,在因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分不配置按压部件42。以下,对其原因进行说明。
如前所述,在本实施方式中,通过一边由支承部件41支承内燃机100的单侧的汽缸体2的侧面、一边由按压部件42按压与内燃机100的单侧相反的一侧的汽缸体2的侧面,由此抑制汽缸体2向与汽缸轴向不同的方向倾斜。
此时,支承部件41固定于引导壁40a且不动,但按压部件42通过弹簧423的按压力将抵接板422按压于汽缸体2的侧面。因此,若从汽缸体2侧施加比弹簧423的按压力大的力,则有可能汽缸体2会向按压部件42侧倾斜。为了防止上述情况,只要增大弹簧423的按压力即可。
然而,该弹簧423的按压力成为总是对汽缸体2的侧面进行作用的力,因此越增大弹簧423的按压力,则由按压部件42和支承部件41夹持汽缸体2的力越大。因此,在使汽缸体2移动时,在支承部件41及按压部件42、与汽缸体之间产生的汽缸轴向的阻力(以下称为“滑动阻力”)会增加。
若滑动阻力增加,则使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的负载、即用于使控制轴30旋转的驱动转矩增加。因此,例如在使致动器32为电动机的情况下,电力消耗量增加,结果会导致燃料经济性的恶化。另外,也需要提高致动器32的最大驱动转矩,因此导致致动器32的大型化、大容量化,结果导致内燃机100的大型化和/或重量增加。
在此,若在因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分配置按压部件42,则关于引导壁40a侧的按压部件42,需要将弹簧423的按压力设定为汽缸体旋转力F1、活塞反推力F2以及移动机构反推力F3的合力以上的按压力。另外,关于引导壁40b侧的按压部件42,需要将弹簧423的按压力设定为汽缸体旋转力F1’、活塞正推力F2’以及移动机构正推力F3’的合力以上的按压力。即,若在因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分配置按压部件42,则这三个力的合力以上的力总是从按压部件42对汽缸体2的侧面进行作用。
另一方面,如本实施方式那样,通过在因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分配置支承部件41且不配置按压部件42,由此,关于引导壁40a侧的按压部件42,只要将弹簧423的按压力设定为活塞反推力F2及移动机构反推力F3这两个力的合力以上的按压力即可。另外,关于引导壁40b侧的按压部件42,只要将弹簧423的按压力设定为活塞正推力F2’及移动机构正推力F3’这两个力的合力以上的按压力即可。
换言之,在本实施方式中,汽缸体旋转力F1及F1’不作用于按压部件42,因此能够与其相应地将弹簧423的按压力设定为低的值。尤其是因燃烧载荷F产生的汽缸体旋转力F1及F1’与活塞反推力F2、活塞正推力F2’、移动机构反推力F3以及移动机构正推力F3’相比较非常大,因此能够通过使汽缸体旋转力F1及F1’不作用于按压部件42,由此大幅度降低弹簧423的按压力。
通过这样地在汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分配置支承部件41且不配置按压部件42,由此,与由按压部件42按压汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分的情况相比较,能够减小按压部件42的弹簧423的按压力。因此,能够减小使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的滑动阻力。结果,能够抑制燃料经济性的恶化和/或致动器的大型化、大容量化。因此,能够进一步抑制内燃机100的大型化、重量增加。
接着参照图9A及图9B,对将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于相同的高度的原因进行说明。
图9A是示出在如本实施方式那样将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于相同的高度的情况下、因按压部件42的按压力而作用于汽缸体2的力的图。另一方面,图9B是示出在与本实施方式不同地将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于不同的高度的情况下、因按压部件42的按压力而作用于汽缸体2的力的一例的图。
如图9A及图9B所示,在汽缸体2,作用有来自于按压部件42的按压力F4,并且从支承部件41作用有上述按压力F4的反力F4’(=F4)。
此时,如图9A所示,在将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于相同的高度的情况下,因按压部件42的按压力F4而绕汽缸体2的重心C产生的顺时针的力矩M1的力臂r1的长度、与因反力F4’而绕汽缸体2的重心C产生的逆时针的力矩M2的力臂r2的长度成为相等。因此,力矩M1(=F4×r1)与力矩M2(=F4’×r2)的大小成为相等,因此力矩M1与力矩M2抵消,表面上不产生绕汽缸体2的重心C的力矩。
另一方面,例如如图9B所示,在将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于不同的高度的情况下,力臂r1的长度与力臂r2的长度不同。因此,在图9B的例子中,力矩M1(=F4×r1)比力矩M2(=F4’×r2)大,会绕汽缸体2的重心C产生力矩。结果,因该力矩而产生的力会作用于支承部件41或按压部件42,因此滑动阻力会增加。
因此,在本实施方式中,将相对的支承部件41和按压部件42在汽缸轴向上配置于相同的高度。由此,能够防止产生绕汽缸体2的重心C的力矩,因此能够抑制滑动阻力的增加。
根据以上说明了的本实施方式,具备能够相对于曲轴箱1相对移动的汽缸体2的内燃机100,具备:汽缸体移动机构3,在从被旋转自如地支承于曲轴箱1的曲轴10的轴线方向观察内燃机100的情况下,所述汽缸体移动机构3仅配置于该内燃机100的单侧,用于使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动;一对引导壁40a、40b,其以与汽缸体2的侧面相对的方式配置于曲轴箱1的左右;支承部件41,其分别安装于汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a和与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b,支承汽缸体1的侧面;以及按压部件42,其分别安装于汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a和与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b,按压汽缸体2的侧面。
汽缸体移动机构3构成为,具备:一根控制轴30,其由曲轴箱1支承,并且具有主轴部30a和在从该主轴部30a的轴心P3偏心了预定量的位置具有轴心P4的偏心部30b;连结部件31,其一端部安装于偏心部30b,并且其另一端部安装于汽缸体2,用于将控制轴30与汽缸体2连结;以及致动器32,其用于使控制轴30在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使偏心部30b的轴心以主轴部30a的轴心为中心地在汽缸体2的相对移动方向上摆动。
并且,在汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a,支承部件41安装于比连结部件31的另一端部的安装位置(支承部23的位置。轴心P5)靠汽缸体2的相对移动方向的上侧(汽缸体2的顶部侧)的位置,并且按压部件42安装于比连结部件31的另一端部的安装位置靠汽缸体2的相对移动方向的下侧(汽缸体2的底部侧)的位置。另外,在与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b,支承部件41与按压部件42隔有预定的间隔地安装于比按压部件42靠汽缸体2的相对移动方向的下侧(汽缸体2的底部侧)的位置。
由此,根据本实施方式的内燃机100,仅通过使一根控制轴30旋转,就能够经由连结部件31使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动。因此,只要将一根控制轴30例如与曲轴10平行地仅配置于内燃机100的单侧即可,结果,能够将汽缸体移动机构3仅配置于内燃机的单侧。因此,也不需要如前述的以往的内燃机那样将偏心轴配置于内燃机100的两侧,另外,也不需要配置用于使两根偏心轴旋转的驱动轴,因此能够抑制具备能够相对于曲轴箱1相对移动的汽缸体2的内燃机100的大型化并抑制重量的增加。
另外,在将这样的构成的汽缸体移动机构3仅配置于内燃机100的单侧的情况下,因燃烧载荷F而主要产生绕轴心P5的力矩M,对汽缸体2作用欲使汽缸体2向汽缸体移动机构3侧旋转的汽缸体旋转力F1及F1’。因此,如本实施方式那样,在汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a,将支承部件41安装于比连结部件31的另一端部的安装位置(轴心P5)靠汽缸体2的相对移动方向的上侧的位置并且将按压部件42安装于比连结部件31的另一端部的安装位置(轴心P5)靠汽缸体2的相对移动方向的下侧的位置,另一方面,在与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b,将支承部件41与按压部件42隔有预定的间隔地安装于比按压部件42靠汽缸体2的相对移动方向的下侧的位置,由此能够由支承部件41支承汽缸体旋转力F1及F1’作用的汽缸体2的侧面。
因此,与由按压部件42按压因燃烧载荷F产生的大的汽缸体旋转力F1及F1’所作用的部分的情况相比较,能够减小按压部件42的弹簧423的按压力。因而,能够减小使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的滑动阻力。结果,能够抑制燃料经济性的恶化和/或致动器的大型化、大容量化。因此,能够进一步抑制内燃机100的大型化、重量增加。
尤其是,根据本实施方式的内燃机100,安装于汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a的支承部件41、和安装于与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b的按压部件42,在汽缸体的相对移动方向上配置于相同的高度。另外,安装于汽缸体移动机构3的配置侧的引导壁40a的按压部件42、和安装于与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的引导壁40b的支承部件41,在汽缸体的相对移动方向上配置于相同的高度。
因此,能够抑制因按压部件42的按压力而绕汽缸体2的重心C产生力矩,所以能够抑制滑动阻力的增加。结果,能够进一步抑制燃料经济性的恶化和/或致动器的大型化、大容量化,能够进一步抑制内燃机100的大型化、重量增加。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是上述的实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分而已,主旨不在于将本发明的技术范围限定于上述的各实施方式的具体构成。
例如在上述的实施方式中,使用了通过弹簧423的施力将抵接板422按压于汽缸体2的侧面的构成的按压部件42,但是按压部件42的构成不限于这样的构成。
例如如图10所示,也可以是,在引导壁40的内部设置与第1液压室53连通的油路(未图示),使用液压式的间隙调节器50作为按压部件42来将抵接板422按压于汽缸体2的侧面,将抵接板422与汽缸体2的侧面之间的间隙总是保持为零。
间隙调节器50具备:柱塞51,其与抵接板422一体化;主体52,其收纳柱塞51;第1液压室53,其形成于柱塞51的内部;第2液压室54,其形成于主体52的内部;止回球56,其将连通第1液压室53与第2液压室54的连通路55封闭;以及弹簧57,其配置于第2液压室54内并总是将柱塞51向汽缸体2侧按压。
关于间隙调节器50,在没有施加来自于汽缸体2侧的载荷时,通过弹簧57的弹簧力将柱塞51推上去,由此使抵接板422抵接于汽缸体2的侧面,将抵接板422与汽缸体2的侧面之间的间隙总是保持为零。另一方面,若对抵接板422施加来自于汽缸体2侧的载荷,则柱塞51被按下去并通过止回球56将第2液压室54密封而成为高压。结果,通过第2液压室54的液压将柱塞51的位置固定于预定位置,抵接板422被按压于汽缸体2的侧面。
在使用了如上述的实施方式那样通过弹簧423的施力将抵接板422按压于汽缸体2的侧面的构成的部件作为按压部件42的情况下,弹簧423的按压力总是作用于汽缸体2。
另一方面,在使用了间隙调节器50作为按压部件42的情况下,在没有施加来自于汽缸体2侧的载荷时,仅弹簧57的弹簧力作用于汽缸体2。在从汽缸体2侧施加了载荷时,间隙调节器50使与该载荷相当的液压进行作用来抑制汽缸体2的倾斜,因此能够使间隙调节器50的弹簧57的弹簧力比上述的实施方式的弹簧423的弹簧力小。因此,通过使用间隙调节器50作为按压部件42,由此能够降低没有从汽缸体2侧施加大的载荷时的滑动阻力。
另外,在上述的实施方式中,使连结部件31朝向汽缸体外倾斜,但是也可以以相对于连结部件31的一端部连结部件31的另一端部位于汽缸体2侧的方式使连结部件31朝向汽缸体内倾斜。
另外,在上述的实施方式中,用两根连结部件31将控制轴30的偏心部30b与汽缸体2连结,但是连结部件31的根数不限于两根,也可以根据需要增减。
Claims (3)
1.一种内燃机,具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体、和安装于该汽缸体的顶部的汽缸盖,其特征在于,
具备:
汽缸体移动机构,在从被旋转自如地支承于所述曲轴箱的曲轴的轴线方向观察内燃机的情况下,所述汽缸体移动机构仅配置于该内燃机的单侧,用于使所述汽缸体相对于所述曲轴箱相对移动;
一对引导壁,其以与所述汽缸体的侧面相对的方式设置于所述曲轴箱;
支承部件,其分别安装于所述汽缸体移动机构的配置侧的所述引导壁和与所述汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的所述引导壁,支承所述汽缸体的侧面;以及
按压部件,其分别安装于所述汽缸体移动机构的配置侧的所述引导壁和与所述汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的所述引导壁,按压所述汽缸体的侧面,
所述汽缸体移动机构具备:
一根控制轴,其由所述曲轴箱支承,并且具有主轴部和在从该主轴部的轴心偏心了预定量的位置具有轴心的偏心部;
连结部件,其一端部安装于所述偏心部,并且其另一端部安装于所述汽缸体,用于将所述控制轴与所述汽缸体连结;以及
致动器,其用于使所述控制轴在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使所述偏心部的轴心以所述主轴部的轴心为中心地在所述汽缸体的相对移动方向上摆动,
在所述汽缸体移动机构的配置侧的所述引导壁,所述支承部件安装于比所述连结部件的另一端部的安装位置靠所述汽缸体的顶部侧的位置,并且所述按压部件安装于比所述连结部件的另一端部的安装位置靠所述汽缸体的底部侧的位置,
在与所述汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的所述引导壁,所述支承部件与所述按压部件隔有预定的间隔地安装于在所述汽缸体的相对移动方向上比所述按压部件靠该汽缸体的底部侧的位置。
2.根据权利要求1所述的内燃机,
安装于所述汽缸体移动机构的配置侧的所述引导壁的所述支承部件、和安装于与所述汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的所述引导壁的所述按压部件,在所述汽缸体的相对移动方向上配置于相同的高度。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机,
安装于所述汽缸体移动机构的配置侧的所述引导壁的所述按压部件、和安装于与所述汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的所述引导壁的所述支承部件,在所述汽缸体的相对移动方向上配置于相同的高度。
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