JP2021134892A - Two-cylinder internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2気筒内燃機関に関するものである。 The present invention relates to a two-cylinder internal combustion engine.
レシプロ式の内燃機関はピストンの往復動をクランク軸の回転に変換しているが、例えば、2つのピストンが同期して往復動する4サイクル2気筒内燃機関では、ピストンの慣性力がクランク軸に180°間隔で逆向きに作用するという問題がある。そこで、バランサを設けて慣性力を打ち消すことが行われている。 The reciprocating internal combustion engine converts the reciprocating movement of the piston into the rotation of the crankshaft. For example, in a 4-cycle 2-cylinder internal combustion engine in which two pistons reciprocate in synchronization, the inertial force of the piston is applied to the crankshaft. There is a problem that it acts in the opposite direction at 180 ° intervals. Therefore, a balancer is provided to cancel the inertial force.
その例として特許文献1には、ピストンと逆の動きをするピストン状のバランサをクランク軸に設けて、バランサを、シリンダボアと反対側に配置されたガイドボアに嵌挿した構成が開示されている。また、特許文献2には、クランク軸のクランクアームに設けたカウンタウエイトと逆の動きをするリンク式(振り子式)のバランサウエイトをクランクケースに回動自在に連結し、バランサウエイトとクランク軸とをバランサ用コンロッドで連結することが開示されている。
As an example,
特許文献1のようにバランサをシリンダボア(ピストン)と反対側に配置すると、慣性力の消去効果は高いが、オイルパンが必要以上に深くなって機関が大型化するという問題がある。他方、特許文献2においても、バランサウエイトがクランク軸と直交した横方向に大きくはみ出しているため、バランサウエイトの動きを許容するスペースを確保するためにはオイルパンが大型化せざるを得ないという問題がある。
When the balancer is arranged on the opposite side of the cylinder bore (piston) as in
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve such a situation.
本願発明は、2気筒内燃機関を対象にしており、この内燃機関は、請求項1のとおり、
「2つのシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックに回転自在に保持されたクランク軸と、前記シリンダブロックの下面に固定されたオイルパンとを備えており、前記2つのシリンダボアに、前記クランク軸にコンロッドを介して連結されたピストンが、互いに同期して往復動するように嵌挿されている」
という基本構成になっている。なお、「上下動」とはシリンダボア軸線方向に往復動するということであり、鉛直線方向と同じにならない場合もある。
The present invention is intended for a two-cylinder internal combustion engine, and the internal combustion engine is as described in
"A cylinder block in which two cylinder bores are formed, a crankshaft rotatably held by the cylinder block, and an oil pan fixed to the lower surface of the cylinder block are provided, and the two cylinder bores are provided with the above. Pistons connected to the crankshaft via a connecting rod are fitted so that they reciprocate in synchronization with each other. "
It has a basic structure. Note that "vertical movement" means reciprocating in the direction of the cylinder bore axis, and may not be the same as in the vertical direction.
そして、請求項1の発明は、上記基本構成において、
「前記クランク軸のうち前記両コンロッドで挟まれた部位に、前記両ピストンと位相を180°ずらして上下動するバランサを上向きに設けて、前記バランサを、クランク軸線と平行な軸心回りに回動するリンクに連結している」
という特徴を有している。
The invention of
"A balancer that moves up and down with a phase shift of 180 ° from both pistons is provided upward at a portion of the crankshaft that is sandwiched between the two connecting rods, and the balancer is rotated around an axis parallel to the crankshaft. Connected to a moving link "
It has the feature.
本願発明は、請求項2の構成も含んでいる。この請求項2の発明は、請求項1において、
「前記リンクは、前記シリンダブロックのうちクランク軸と平行な長手一側面から突出した張り出し部に連結されている」
という特徴を有している。
The invention of the present application also includes the configuration of
"The link is connected to an overhanging portion of the cylinder block that protrudes from one longitudinal side surface parallel to the crankshaft."
It has the feature.
本発明では、バランサはピストンと逆方向に動くため、ピストンの慣性力を打ち消して、安定した高速回転を実現できる。そして、バランサはクランク軸から上向きに延びているため、バランサがオイルパンに入り込むことはないと共に、バランサを支持するリンクは、ランク軸よりも上にあってシリンダボアの軸心と交叉した方向に延びているため、リンクがオイルパンに入り込むこともない。従って、オイルパンの大型化を防止できる。その結果、自動車用内燃機関のように高さの制約が厳しい場合でも対応できて、実機対応性に優れている。 In the present invention, since the balancer moves in the direction opposite to that of the piston, the inertial force of the piston can be canceled and stable high-speed rotation can be realized. And since the balancer extends upward from the crankshaft, the balancer does not enter the oil pan, and the link supporting the balancer extends in the direction above the rank axis and crossing the axis of the cylinder bore. Therefore, the link does not get into the oil pan. Therefore, it is possible to prevent the oil pan from becoming large. As a result, it is possible to cope with severe height restrictions such as an internal combustion engine for automobiles, and it is excellent in compatibility with actual machines.
また、バランサは隣り合ったコンロッドの間に配置されていることにより、2つのシリンダボアの間隔が通常の内燃機関よりも広がるが、この広がりを利用して、各シリンダボアの全周を囲うように冷却水ジャケットを形成できるため、シリンダブロックのうち最も高温になるボア間部を的確に冷却することが可能になる。これにより、シリンダボアの真円度を確保してピストンの摺動抵抗を低減できると共に、ブローバイガスの発生量を抑制できる。 In addition, since the balancer is placed between adjacent conrods, the distance between the two cylinder bores is wider than that of a normal internal combustion engine, and this spread is used to cool the balancer so as to surround the entire circumference of each cylinder bore. Since a water jacket can be formed, it is possible to accurately cool the portion between the bores, which is the hottest part of the cylinder block. As a result, the roundness of the cylinder bore can be ensured, the sliding resistance of the piston can be reduced, and the amount of blow-by gas generated can be suppressed.
なお、隣り合ったシリンダボアの間隔が広がると、機関の前後長さ(クランク軸方向の長さ)は少し長くなるが、2気筒内燃機関は元々長さが短いため、ボア間部を少し広げても、例えば同じ排気量の3気筒内燃機関に比べて、全体として小型化できる。従って、単位質量当たりの出力を向上させて燃費を向上させつつ、ピストンやコンロッドの慣性力を打ち消して円滑な高速回転を実現できる。 If the distance between adjacent cylinder bores is widened, the front-rear length (length in the crankshaft direction) of the engine will be slightly longer, but since the length of the 2-cylinder internal combustion engine is originally short, the distance between the bores will be slightly widened. However, the overall size can be reduced as compared with, for example, a 3-cylinder internal combustion engine having the same displacement. Therefore, it is possible to realize smooth high-speed rotation by canceling the inertial force of the piston and connecting rod while improving the output per unit mass and improving the fuel efficiency.
請求項2のようにリンクをシリンダブロックの張り出し部に内蔵すると、シリンダブロックの全体が大型化することを防止できる。また、張り出し部はシリンダブロックに設けているため、張り出し部を設けたことに起因してオイルパンの横幅が増大することはない。従って、オイルパンの大型化防止を確実化できる。また、張り出し部がリブ効果を発揮してシリンダブロックの剛性を向上できる利点もある。
警告 1
If the link is built in the overhanging portion of the cylinder block as in
次に、本願発明を自動車用の4サイクル2気筒内燃機関に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、前後方向はクランク軸方向であり、左右方向はクランク軸線及びシリンダボア軸線と直交した方向である。前と後ろについては、タイミングチェーンが配置される側を前、ミッションケースが配置される側を後ろとしている。 Next, an embodiment in which the present invention is applied to a 4-cycle 2-cylinder internal combustion engine for automobiles will be described with reference to the drawings. In the following, the front-back and left-right terms are used to specify the direction, but the front-back direction is the crankshaft direction, and the left-right direction is the direction orthogonal to the crankshaft line and the cylinder bore axis. Regarding the front and the back, the side where the timing chain is arranged is the front, and the side where the mission case is arranged is the back.
(1).構造の説明
図2に示すように、内燃機関は、シリンダブロック1とその頂面に固定されたシリンダヘッド2とを主要要素とする機関本体を備えており、シリンダブロック1には2つのシリンダボア3が形成されて、各シリンダボア3にはそれぞれピストン4が摺動自在に嵌挿されている。シリンダヘッド2には、ペントルーフ形の凹所5が形成されている。シリンダブロック1の下面にはオイルパン6が固定されている。他方、シリンダヘッド2の頂面にはヘッドカバー(図示せず)が固定されている。
(1). Explanation of structure As shown in FIG. 2, the internal combustion engine includes an engine body having a
各ピストン4は、コンロッド7を介してクランク軸8に連結されている。クランク軸8は、その一端部と他端部に形成したエンドジャーナル9及びその間に位置した一対の中間ジャーナル10を備えており、これらジャーナル9,10は、それぞれクランクキャップ11を介してシリンダブロック1に回転自在に保持されている。
Each
また、クランク軸8は、2つのピストン4に対応した一対ずつのピストン用クランクアーム12(図3も参照)を備えており、一対のピストン用クランクアーム12に固定されたピストン用クランクピン13にコンロッド7の大端部7aが連結されて、コンロッド7の小端部7bはピストン4にピストンピン14で連結されている。
Further, the
図2,4に示すように、一対の中間ジャーナル1910には、ピストン用クランクアーム12と反対方向に突出したバランサ用クランクアーム16が固定されており、両バランサ用クランクアーム16に連結されたバランサ用クランクピン17に、ピストン4の質量の2倍の質量を有するバランサ(重り)18が連結されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, a
バランサ18は、上に位置した重り部18aと下に位置した連結部18bとを有しており、連結部18bはバランサキャップ18cによってバランサ用クランクピン17に相対動自在に連結されている。なお、バランサ用クランクピン17の回転半径(バランサ18の上下動ストローク)はピストン用クランクピン13の回転半径と同じ寸法に設定しているが、クランクピン13の回転半径より小さくする(又は大きくする)ことも可能である。
The
図4に示すように、バランサ18の重り部18aに、クランク軸線及びシリンダボア軸線と直交した方向に長いリンク19の一端を第1ピン20で連結している。他方、リンク19の他端は、シリンダブロック1の長手一側面(排気側面)1aに突設した山形のハウジング21に第2ピン22で連結されている。
As shown in FIG. 4, one end of a
ハウジング21は請求項に記載した張り出し部の一例であり、リンク19を覆うようにケース状に形成されていて、シリンダブロック1の長手一側面1aにボルト(図示せず)で固定されているが、シリンダブロック1に一体に鋳造することも可能である。バランサ18の重り部18aには、リンク19の一端部が回動可能に入り込む凹所18dが形成されている。
The
第1ピン20及び第2ピン22の軸心はクランク軸8と平行になっている。従って、リンク19が第2ピン22を支点にして回動することにより、バランサ18の上下動が許容されている。換言すると、バランサ18は、リンク19に支持された状態で上下動する。リンク19の回動によって第1ピン20は上下動しつつ左右動するが、左右動ストロークはリンク19の長さと反比例している。
The axes of the first pin 20 and the
図1に示すように、シリンダブロック1には、シリンダボア3を囲うウォータジャケット24が上向きに開口すするように形成されているが、隣り合ったシリンダボア3の間にバランサ18を配置したことによって2つのシリンダボア3の間隔が通常の内燃機関よりも広がっていることを利用して、ウォータジャケット24がボア間部25の箇所でもシリンダボア3を囲うように形成している。すなわち、ウォータジャケット24を、2つのシリンダボア3の全周を囲うように形成している。
As shown in FIG. 1, the
冷却水は、シリンダブロック1の長手一側面1aの側でかつ前部に設けた入り口26からウォータジャケット24に流入して、2つのシリンダボア3の群を周回してからシリンダブロック1の前部に設けた出口27からシリンダヘッド2に送られる。そこで、ウォータジャケット24のうちボア間部25の箇所に、ウォータジャケット24に往路と復路とを形成する整流板28を配置している。また、ウォータジャケット24には、冷却水の還流を阻止する仕切り板29を配置している。なお、整流板28や仕切り板29は、専用品と製造して個別に配置してもよいし、ウォータジャケット24の全体に嵌め込まれる環状等のスペーサに形成してもよい。
The cooling water flows into the
図1に示すように、シリンダブロック1には、シリンダヘッド2を固定するためのヘッドボルト穴(タップ穴)30が形成されている。この場合、実線で示すように、ボア間部25の箇所に両方のシリンダボア3に対応してヘッドボルト穴30を形成して、合計8本のヘッドボルトを使用してもよいし、一点鎖線で示すように、ボア間部25の箇所では前後中間部のみに形成して、合計6本のヘッドボルトを使用してもよい。
As shown in FIG. 1, the
ボア間部25の下方にバランサ18を配置したことに起因してボア間部25の前後幅が広がったことにより、8本のヘッドボルトを使用することが可能になって、シリンダヘッド4の締結強度を向上できるに至っている。
Since the
ボア間部25にウォータジャケット24が存在している一方、バランサ18はボア間部25の真下に配置されているため、図2,4に示すように、バランサ18は、ウォータジャケット24の下方の空間において上下動する。
Since the
シリンダボア3を囲うように円形のウォータジャケット24を形成しつつ、ボア間部25で連通させずに、図1に二点で示すように、2つのウォータジャケット24を、排気側に位置した冷却水送り通路31を接続すると共に、吸気側に位置した冷却水戻り通路32で連通して、冷却水戻り通路32に、シンリダヘッドへの送り通路となる出口27を形成することも可能であり、この場合は、バランサ18の配置空間をシリンダブロック1の上面に開口させることも可能である。
While forming a
(2).まとめ・他の実施形態
実施形態の内燃機関は4サイクル2気筒であるため、点火時期を360°ずらした状態で2つのピストン4は同期して上下動する。このため、ピストン4の慣性力が180°周期で変動し、円滑な回転の妨げになる。これに対して実施形態のように、両ピストン4の質量の総和と同じ質量のバランサ18を設けると、ピストン4とバランサ18とが釣り合うことにより、円滑な高速回転を実現できる。
(2). Summary-Other Embodiments Since the internal combustion engine of the embodiment is a 4-cycle 2-cylinder engine, the two
そして、バランサ18とリンク19とはオイルパン6よりも上の空間で動くため、オイルパン6の深さを深くする必要はなくて、機関が必要以上に嵩高になることはない。従って、自動車のエンジンルームに配置する内燃機関についても問題なく適用できる。
Since the
また、リンク19を格納するハウジング21はシリンダブロック1の長手一側面1aから張り出しているため、補助ボア22を設けたことによってオイルパン6の左右幅が増大することはない。この面でもオイルパン6の大型化を防止できる。
Further, since the
図2に一点鎖線で示すように、一対のピストン用クランクアーム12のうち一方又は両方にカウンタウエイト33を形成することも可能である。この場合は、バランサ18の質量をカウンタウエイト33の分だけ軽減できる。
As shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2, it is also possible to form the
ピストン用クランクアーム12にカウンタウエイト33を設けると、左右方向の慣性力が問題になるが、本実施形態では、リンク19の上下回動によってバランサ18が左右動するため、カウンタウエイト33の慣性力をバランサ18の慣性力によって打ち消すことができる。この場合は、リンク19の長さを調節することにより、バランサ18に必要とする慣性力を持たせたらよい。
When the
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、リンクは必ずしもバランサの重り部に連結する必要はないのであり、重り部より下方の部位に連結してもよい。また、図示した実施形態では、バランサに頭のような形状の重り部を受けたが、全長(全高)に亙って略同じ断面形状に形成することも可能である。 The invention of the present application can be embodied in various ways other than the above-described embodiments. For example, the link does not necessarily have to be connected to the weight portion of the balancer, and may be connected to a portion below the weight portion. Further, in the illustrated embodiment, the balancer receives a weight portion having a head-like shape, but it is also possible to form the balancer into substantially the same cross-sectional shape over the entire length (total height).
本願発明は、4サイクル等の2気筒内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用でき。 The present invention can be embodied in a two-cylinder internal combustion engine having four cycles or the like. Therefore, it can be used industrially.
1 シリンダブロック
1a 長手一側面
3 シリンダボア
4 ピストン
6 オイルパン
7 コンロッド
8 クランク軸
9 エンドジャーナル
10 中間ジャーナル
16 バランサ用クランクアーム
17 バランサ用クランクピン
18 バランサ
18a 重り部
19 リンク
21 張り出し部の一例としてのハウジング
24 ウォータジャケット
25 ボア間部
1
21 Housing as an example of overhanging
Claims (2)
前記クランク軸のうち前記両コンロッドで挟まれた部位に、前記両ピストンと位相を180°ずらして上下動するバランサを上向きに設けて、前記バランサを、クランク軸線と平行な軸心回りに回動するリンクに連結している、
2気筒内燃機関。 A cylinder block in which two cylinder bores are formed, a crankshaft rotatably held by the cylinder block, and an oil pan fixed to the lower surface of the cylinder block are provided, and the crank is provided on the two cylinder bores. The pistons connected to the shaft via a connecting rod are fitted and inserted so as to reciprocate in synchronization with each other.
A balancer that moves up and down with a phase shift of 180 ° from both pistons is provided upward at a portion of the crankshaft sandwiched between the two connecting rods, and the balancer is rotated about an axis parallel to the crankshaft. Linked to the link to
2-cylinder internal combustion engine.
請求項1に記載した2気筒内燃機関。 The link is connected to an overhanging portion of the cylinder block projecting from one longitudinal side surface parallel to the crankshaft.
The two-cylinder internal combustion engine according to claim 1.
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