JP2018105159A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに関し、特に燃焼効率を改善するエンジンに関する。 The present invention relates to an engine, and more particularly to an engine that improves combustion efficiency.
従来、膨張行程では、コンロッドがピストンの往復動方向に沿った状態で動き、吸気行程では、コンロッドが往復動方向に対して傾斜した状態で動くようにしたエンジンが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1記載のエンジンでは、膨張行程におけるピストンストロークが、吸気行程におけるピストンストロークよりも大きくなる。その結果、膨張比を圧縮比よりも大きくすることができる。 Conventionally, an engine is known in which the connecting rod moves along the reciprocating direction of the piston in the expansion stroke, and the connecting rod moves in an inclined state with respect to the reciprocating direction in the intake stroke (for example, patents). Reference 1). In the engine described in Patent Document 1, the piston stroke in the expansion stroke is larger than the piston stroke in the intake stroke. As a result, the expansion ratio can be made larger than the compression ratio.
また、要求された動力に従ってエンジンのシリンダ圧力を調整するシリンダ圧力調整器を備えるエンジンが知られている(例えば、特許文献2参照)。特許文献2記載のエンジンでは、シリンダの調整は、調整装置によって圧縮比を変えることにより行われる。調整装置は、連結ロッドがピストンを燃焼室ヘッドから所望の距離に上昇させるような位置に、調整ホイールを介して偏心ホイールを変える。調整装置は、シリンダに入る空気のボリュームを測定し、圧縮比を適切に調整する。また、調整装置は、圧縮圧力が適切に増大または低減されるように回転速度を考慮する。 Further, an engine including a cylinder pressure regulator that adjusts the cylinder pressure of the engine according to requested power is known (for example, see Patent Document 2). In the engine described in Patent Document 2, the cylinder is adjusted by changing the compression ratio with an adjusting device. The adjustment device changes the eccentric wheel via the adjustment wheel to a position where the connecting rod raises the piston to the desired distance from the combustion chamber head. The adjustment device measures the volume of air entering the cylinder and adjusts the compression ratio appropriately. The adjusting device also takes into account the rotational speed so that the compression pressure is appropriately increased or decreased.
ところで、特許文献1記載の技術では、内周に歯を有するリングギヤと、リングギヤの歯に噛合する遊星ギヤと、ピストンに一端部が連結され、遊星ギヤにおけるその中心よりも径方向外側の位置に他端部が連結されたコネクティングロッドと、出力軸とを備えている。そのため、多数の部品を必要として構造が複雑になることにより、簡潔な構造により軽量にすることができない課題がある。 By the way, in the technique described in Patent Document 1, a ring gear having teeth on the inner periphery, a planetary gear meshing with the teeth of the ring gear, and one end of the planet gear are coupled to the piston gear at a position radially outward from its center. A connecting rod having the other end connected thereto and an output shaft are provided. For this reason, there is a problem that the structure cannot be reduced by a simple structure because a large number of parts are required and the structure is complicated.
また、特許文献2記載の技術では、シリンダの調整が、調整装置によって圧縮比を変えることにより行われる。調整装置は、エンジンのシリンダとは別所に設置されている。そのため、エンジン全体が大型化するとともに、多数の部品を必要として構造が複雑になることにより、簡潔な構造により軽量にすることができない課題がある。 Moreover, in the technique described in Patent Document 2, the cylinder is adjusted by changing the compression ratio with an adjusting device. The adjusting device is installed separately from the engine cylinder. For this reason, the entire engine is enlarged, and a large number of parts are required, resulting in a complicated structure. Thus, there is a problem that a simple structure cannot be reduced in weight.
本開示の技術は、簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現することを目的とする。 The technology of the present disclosure aims to realize a lightweight Atkinson cycle mechanism with a simple structure.
本開示の技術は、ピストンと、前記ピストンに取り付けられたピストンピンと、クランクピンを有するクランクシャフトと、前記ピストンピンに接続される小端部及び、前記クランクシャフトクランクピンに接続される大端部を有するコンロッドと、前記大端部に形成された内歯部及び、支持孔部と、前記支持孔部に回転自在に取り付けられると共に、前記大端部の中心に対して偏心した偏心孔部が形成された偏心ベアリングと、前記クランクピンに取り付けられると共に、前記内歯部に噛合された歯車部材と、を備えることを特徴とする。 The technology of the present disclosure includes a piston, a piston pin attached to the piston, a crankshaft having a crankpin, a small end connected to the piston pin, and a large end connected to the crankshaft crankpin. A connecting rod, an internal tooth portion formed at the large end, a support hole, and an eccentric hole that is rotatably attached to the support hole and is eccentric with respect to the center of the large end. It is provided with the formed eccentric bearing and the gear member which is attached to the said crankpin and meshed | engaged with the said internal gear part.
また、前記内歯部と前記歯車部材との歯車比が、3:1に設定されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the gear ratio of the said internal gear part and the said gear member is set to 3: 1.
本開示の技術によれば、簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現することができる。 According to the technique of the present disclosure, a lightweight Atkinson cycle mechanism can be realized with a simple structure.
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエンジンについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, an engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
図1〜3に示すように、本実施形態に係るエンジン10は、シリンダ(図3にのみ示す)11と、ピストン(図3にのみ示す)12と、ピストンピン13と、クランクシャフト14と、コンロッド15と、偏心ベアリング16と、歯車部材17とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
エンジン10は、ピストン12の死点間の1回の移動を1行程とし、連続する4行程を1サイクルとして吸気行程と圧縮行程と膨張行程と排気行程とに順次割り当てる4ストロークのエンジンである。本実施形態では、エンジン10を圧縮着火式のディーゼルエンジンとして説明するが、これとは異なり、火花点火式の4ストロークのガソリンエンジン、LNG(液化石油ガス)やCNG(圧縮天然ガス)を燃料とするエンジンにも適用可能である。また、図中には1気筒の構成のみを示すが、エンジン10は2気筒以上を備える多気筒エンジンであってもよい。
The
シリンダ11の上部には、不図示のシリンダヘッド、吸気バルブ、排気バルブ、カムシャフト、噴射ポンプ等が配置される。シリンダ11の下方には、同じく不図示のシリンダブロックが配置されている。
A cylinder head (not shown), an intake valve, an exhaust valve, a camshaft, an injection pump, and the like are disposed on the
ピストン12は、シリンダ11内で上下に往復移動自在に収容されている。なお、ピストン12の外周には、シリンダ11の内壁との間の気密性を保持するための不図示のピストンリングが装着されている。
The
ピストンピン13は、軸形状に形成されて、ピストン12に設けられている不図示のピン孔に嵌合されている。ピストンピン13は、ピン孔を介してピストン12の中心(重心)に配置されている。
The
クランクシャフト14は、クランク軸18と、クランクピン19(図2にのみ示す)と、不図示のクランクアームとを備えている。クランク軸18は、不図示のメタル等の軸受を介してシリンダブロックに回転自在に軸支されている。クランクピン19は、クランク軸18に対する平行位置において一方向に延出して形成されている。
The
コンロッド15は、小端部20と、大端部21とを有する。小端部20は、ピストン12の内部においてピストンピン13に回動自在に取り付けられる。大端部21には、支持孔部22と内歯部23とが同心に形成されている。支持孔部22は丸孔形状に形成されている。内歯部23は平歯である。
The connecting
偏心ベアリング16は、円板部24を有する。円板部24には、偏心孔部25が形成されている。偏心ベアリング16は、コンロッド15の大端部21において支持孔部22に回転自在に支持される。
The
歯車部材17は、歯部26と軸部27とを一体に有してクランクピン19に取り付けられている。歯部26は、平歯車であってコンロッド15の大端部21において内歯部23に噛合される。軸部27は、偏心ベアリング16の偏心孔部25に回動自在に挿通されている。
The
本実施形態において、コンロッド15の内歯部23と、歯車部材17の歯部26との歯数比は、好ましくは、3:1に設定されている。
In the present embodiment, the ratio of the number of teeth between the
次に、図3を用いてエンジン10の作用について説明する。図3(A)に示すように、吸気工程においては、ピストン12の下降に伴いピストンピン13は位置A1から位置A2まで下降する。このとき、偏心ベアリング16は位置B1から位置B2まで図3中時計回転方向に240度回動する。これに伴い、歯車部材17は位置C1から位置C2まで図3中時計回転方向に180度変位する。そのため、クランクピン19の中心からピストンピン13の中心までは距離L1に設定される。
Next, the operation of the
図3(B)に示すように、吸気工程から圧縮工程に移行する際、ピストン12の上昇に伴いピストンピン13は位置A2から位置A3まで上昇する。このとき、偏心ベアリング16は位置B2から位置B3まで図3中時計回転方向に240度回動する。これに伴い、歯車部材17は位置C2から位置C3まで図3中時計回転方向に180度変位する。そのため、クランクピン19の変位に伴い、クランクピン19の中心からピストンピン13の中心までは距離L1よりも長い距離L2に設定される。
As shown in FIG. 3B, when shifting from the intake process to the compression process, the
図3(C)に示すように、圧縮工程の終了時には、ピストンピン13は位置A3まで上昇している。このとき、偏心ベアリング16は位置B2から位置B3まで回動している。これに伴い、歯車部材17は位置C2から位置C3まで変位している。そのため、クランクピン19の変位に伴い、クランクピン19の中心からピストンピン13の中心までは距離L2よりも短い距離L3に設定されている。
As shown in FIG. 3C, at the end of the compression process, the
図3(D)に示すように、次に、圧縮工程から膨張行程に移行する際、ピストン12の下降に伴いピストンピン13は位置A3から位置A4まで下降する。このとき、偏心ベアリング16は位置B3から位置B4まで図3中時計回転方向に240度回動する。これに伴い、歯車部材17は位置C3から位置C4まで図3中時計回転方向に180度変位する。そのため、クランクピン19の変位に伴い、クランクピン19の中心からピストンピン13の中心までは、圧縮工程での距離L2よりも短い距離L4に設定される。
Next, as shown in FIG. 3D, when shifting from the compression step to the expansion stroke, the
本実施形態において、コンロッド15の内歯部23と、歯車部材17の歯部26と、の歯数比は、3:1に設定されているために、歯車部材17の2回転の間に偏心ベアリング16は1回転する。これにより、ピストン12において、圧縮比よりも膨張比を大きく設定することが可能となり、燃焼効率が効果的に改善されるようになる。
In the present embodiment, since the gear ratio between the
以上詳述したように、本実施形態のエンジン10によれば、歯車部材17の変位に伴う偏心ベアリング16の回動によって、ピストン12のストロークを、吸気工程から圧縮工程に移行する際よりも圧縮工程から膨張行程に移行する際の方を大きく取ることができる。これにより、圧縮比よりも膨張比を大きく設定して、簡潔な構造により軽量なアトキンソンサイクル機構を実現することができる。
As described above in detail, according to the
また、コンロッド15の内歯部23と、歯車部材17の歯部26と、の歯数比が、3:1に設定されているため、歯車部材17の2回転の間に偏心ベアリング16を1回転させることができる。
Further, since the gear ratio between the
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変形して実施することができる。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can deform | transform suitably and can be implemented.
例えば、コンロッド15の内歯部23と歯車部材17の歯部26とは、図示した平歯車(平歯)に代えて、はす歯歯車(はす歯)を適用することもできる。
For example, a helical gear (helical tooth) can be applied to the
10 エンジン
12 ピストン
13 ピストンピン
14 クランクシャフト
15 コンロッド
16 偏心ベアリング
17 歯車部材
19 クランクピン
20 小端部
21 大端部
22 支持孔部
23 内歯部
25 偏心孔部
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ピストンに取り付けられたピストンピンと、
クランクピンを有するクランクシャフトと、
前記ピストンピンに接続される小端部及び、前記クランクシャフトクランクピンに接続される大端部を有するコンロッドと、
前記大端部に形成された内歯部及び、支持孔部と、
前記支持孔部に回転自在に取り付けられると共に、前記大端部の中心に対して偏心した偏心孔部が形成された偏心ベアリングと、
前記クランクピンに取り付けられると共に、前記内歯部に噛合された歯車部材と、を備える
ことを特徴とするエンジン。 A piston,
A piston pin attached to the piston;
A crankshaft having a crankpin;
A connecting rod having a small end connected to the piston pin and a large end connected to the crankshaft crankpin;
An internal tooth formed on the large end, and a support hole,
An eccentric bearing that is rotatably attached to the support hole portion and formed with an eccentric hole portion that is eccentric with respect to the center of the large end portion;
A gear member attached to the crank pin and meshed with the internal gear portion.
請求項1に記載のエンジン。 The engine according to claim 1, wherein a gear ratio between the internal gear portion and the gear member is set to 3: 1.
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