JP2017203429A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に、図1〜図12を参照して、本発明の第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関について説明する。
図1は、第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の概略的な側面断面図を示す。図1を参照すると、1は内燃機関を示している。内燃機関1は、クランクケース2、シリンダブロック3、シリンダヘッド4、ピストン5、可変長コンロッド6、燃焼室7、燃焼室7の頂面中央部に配置された点火プラグ8、吸気弁9、吸気カムシャフト10、吸気ポート11、排気弁12、排気カムシャフト13、排気ポート14、オイルパン16及びクランクシャフト17を備える。シリンダブロック3はシリンダ15を画定する。ピストン5はシリンダ15内で摺動する。
図2は、第一実施形態に係る可変長コンロッド6を概略的に示す斜視図であり、図3は、第一実施形態に係る可変長コンロッド6を概略的に示す側面断面図である。図2及び図3に示したように、可変長コンロッド6は、コンロッド本体31と、コンロッド本体31に回動可能に取り付けられた偏心部材32と、コンロッド本体31に設けられた第1油圧ピストン機構33及び第2油圧ピストン機構34と、偏心部材32と第1油圧ピストン機構33とを連結する第1連結部材45と、偏心部材32と第2油圧ピストン機構34とを連結する第2連結部材46とを備える。
まず、コンロッド本体31について説明する。コンロッド本体31は、クランクシャフトのクランクピン17aを受容するクランク受容開口41が設けられた大径端部31aと、後述する偏心部材32のスリーブ32aを受容するスリーブ受容開口42が設けられた小径端部31bと、大径端部31aと小径端部31bとの間に延在するロッド部31cとを有する。大径端部31aは、コンロッド本体31のキャップ部31dがロッド部31cにボルト固定されることによって形成される。小径端部31bは、ピストン5側に配置され、大径端部31aの反対側に位置する。なお、クランク受容開口41はスリーブ受容開口42よりも大きいことから、クランク受容開口41が設けられている側のコンロッド本体31の端部を大径端部31aと称し、スリーブ受容開口42が設けられている側のコンロッド本体31の端部を小径端部31bと称する。
次に、偏心部材32について説明する。図4は、コンロッド本体31の小径端部31b近傍の概略的な分解斜視図である。図4では、偏心部材32は、分解された状態で示されている。図2〜図4を参照すると、偏心部材32は、コンロッド本体31に形成されたスリーブ受容開口42内に受容される円筒状のスリーブ32aと、スリーブ32aからコンロッド本体31の幅方向において一方の方向に延びる一対の第1アーム32bと、スリーブ32aからコンロッド本体31の幅方向において他方の方向(上記一方の方向とは概して反対方向)に延びる一対の第2アーム32cとを備える。スリーブ32aはスリーブ受容開口42内で回動可能である。このため、偏心部材32はコンロッド本体31の小径端部31bにおいてコンロッド本体31に対して小径端部31bの周方向に回動可能に取り付けられることになる。偏心部材32の回動軸線はスリーブ受容開口42の中心軸線と一致する。
次に、図3を参照して、第1油圧ピストン機構33について説明する。第1油圧ピストン機構33は、コンロッド本体31のロッド部31cに形成された第1油圧シリンダ33aと、第1油圧シリンダ33a内で摺動する第1油圧ピストン33bと、第1油圧シリンダ33a内に供給される作動油をシールする第1オイルシール33cとを有する。第1油圧シリンダ33aは、そのほとんど又はその全てがコンロッド6の軸線Xに対して第1アーム32b側に配置される。また、第1油圧シリンダ33aは、小径端部31bに近づくほどコンロッド本体31の幅方向外側に突出するように軸線Xに対して或る程度の角度だけ傾斜して延在する。
可変長コンロッド6は、第1油圧ピストン機構33及び第2油圧ピストン機構34への作動油の流れを切り換える流れ方向切換機構を更に備える。流れ方向切換機構は、作動油が流れる作動油路50と、作動油の流れを制御する逆止弁71、72及びスプール80と、スプール80の位置を切り換える付勢部材61を備える。図3に示すように、作動油路50は、コンロッド本体31内に形成され、第1油圧シリンダ33a及び第2油圧シリンダ34aと連通している。
次に、図10〜図12を参照して、コンロッド6の動作について説明する。図12(A)は、第1油圧シリンダ33aに作動油が供給され且つ第2油圧シリンダ34aに作動油が供給されていない状態を示している。一方、図12(B)は、第2油圧シリンダ34aに作動油が供給され且つ第1油圧シリンダ33aに作動油が供給されていない状態を示している。
本実施形態では、上述したように、スプール80の位置を切り換える付勢部材61は、クランクシャフト17のクランクピン17a内に配置されている。このため、機関本体(シリンダヘッド4、シリンダブロック3、クランクケース2及びオイルパン16から構成される部分)が大きくなることを抑制しつつ、コンロッド6の有効長さを変更することができる。また、付勢部材61を制御するための油圧をコンロッド本体31に供給する必要がないため、油圧供給油路を短くすることができ、内燃機関1の機械圧縮比を切り換えるときの応答性を改善することができる。
次に、本発明の第二実施形態に係る可変圧縮比内燃機関について説明する。第二実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の構成及び動作と同様である。
次に、本発明の第三実施形態に係る可変圧縮比内燃機関について説明する。第三実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の構成及び動作は、以下に説明する点を除いて、基本的に第一実施形態に係る可変圧縮比内燃機関の構成及び動作と同様である。
次に、図16〜図18を参照して、コンロッド6’の動作について説明する。図18(A)は、油圧シリンダ33a’に作動油が供給されている状態を示している。一方、図18(B)は、油圧シリンダ33a’に作動油が供給されていない状態を示している。
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、付勢部材61によるスプール80の移動方向はクランク受容開口41の中心軸線に対して斜めであってもよい。また、各実施形態における作動油路50、50’は、スプール80の移動によって作動油の流れを切り換えることができれば、図10、図11、図16及び図17に示した作動油路の構成と異なっていてもよい。例えば、第一実施形態及び第二実施形態において、作動油路50は、油圧ピストン機構33、34等から作動油が漏れた場合に新たな作動油を補充する補充用油路を有していてもよい。この場合、補充用油路には、クランクシャフト17内に形成された油路を介して、コンロッド本体31の外部の油圧供給源から作動油が供給される。
6、6’ コンロッド
17 クランクシャフト
17a クランクピン
21 ピストンピン
31 コンロッド本体
32 偏心部材
32d ピストンピン受容開口
33a 第1油圧シリンダ
33b 第1油圧ピストン
34a 第2油圧シリンダ
34b 第2油圧ピストン
33a’ 油圧シリンダ
33b’ 油圧ピストン
41 クランク受容開口
50、50’ 作動油路
61 付勢部材
80 スプール
Claims (5)
- クランクシャフトと、該クランクシャフトに連結されたコンロッドとを備え、
前記コンロッドは、
前記クランクシャフトのクランクピンを受容するクランク受容開口が設けられたコンロッド本体と、
前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される第1油圧シリンダと、
前記第1油圧シリンダ内で摺動する第1油圧ピストンと、
前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される第2油圧シリンダと、
前記第2油圧シリンダ内で摺動する第2油圧ピストンと、
ピストンピンを受容するピストンピン受容開口が設けられると共に、該ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変化させるように前記第1油圧ピストン及び前記第2油圧ピストンと連動する連動部材と、
前記コンロッド本体内に形成されると共に前記第1油圧シリンダ及び前記第2油圧シリンダと連通する作動油路と、
前記作動油路に配置されると共に、該作動油路を介して前記第1油圧シリンダから前記第2油圧シリンダに作動油を供給することを禁止し且つ前記作動油路を介して前記第2油圧シリンダから前記第1油圧シリンダに作動油を供給することを許可する第一作動位置と、前記作動油路を介して前記第1油圧シリンダから前記第2油圧シリンダに作動油を供給することを許可し且つ前記作動油路を介して前記第2油圧シリンダから前記第1油圧シリンダに作動油を供給することを禁止する第二作動位置との間で移動するスプールと
を備えた、可変圧縮比内燃機関において、
前記クランクピン内に配置されると共に、前記スプールの位置を前記第一作動位置と前記第二作動位置との間で選択的に切り換えるように前記スプールを付勢する付勢部材を更に備えることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 - クランクシャフトと、該クランクシャフトに連結されたコンロッドとを備え、
前記コンロッドは、
前記クランクシャフトのクランクピンを受容するクランク受容開口が設けられたコンロッド本体と、
前記コンロッド本体に形成されると共に作動油が供給される油圧シリンダと、
前記油圧シリンダ内で摺動する油圧ピストンと、
ピストンピンを受容するピストンピン受容開口が設けられると共に、該ピストンピン受容開口の中心と前記クランク受容開口の中心との間の長さを変化させるように前記油圧ピストンと連動する連動部材と、
前記コンロッド本体内に形成されると共に前記油圧シリンダと連通する作動油路と、
前記作動油路に配置されると共に、該作動油路を介して前記油圧シリンダに作動油を供給することを許可し且つ前記作動油路を介して前記油圧シリンダから作動油を排出することを禁止する第一作動位置と、前記作動油路を介して前記油圧シリンダに作動油を供給することを禁止し且つ前記作動油路を介して前記油圧シリンダから作動油を排出することを許可する第二作動位置との間で移動するスプールと
を備えた、可変圧縮比内燃機関において、
前記クランクピン内に配置されると共に、前記スプールの位置を前記第一作動位置と前記第二作動位置との間で選択的に切り換えるように前記スプールを付勢する付勢部材を更に備えることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。 - 前記付勢部材を付勢する付勢バネを更に備え、
前記付勢部材は、前記付勢バネを収縮させるように該付勢部材に供給される油圧と、前記付勢バネの付勢力とによって、前記スプールを前記第一作動位置に切り換える第一付勢位置と、前記スプールを前記第二作動位置に切り換える第二付勢位置との間で切り換えられる、請求項1又は2に記載の可変圧縮比内燃機関。 - 前記付勢部材は、該付勢部材の一方の端部に供給される油圧と、該付勢部材の他方の端部に供給される油圧とによって、前記スプールを前記第一作動位置に切り換える第一付勢位置と、前記スプールを前記第二作動位置に切り換える第二付勢位置との間で切り換えられる、請求項1又は2に記載の可変圧縮比内燃機関。
- 前記スプールは、前記第一作動位置と前記第二作動位置との間で移動するときに前記クランク受容開口の中心軸線と平行に移動する、請求項1から4のいずれか1項に記載の可変圧縮比内燃機関。
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