JP4581552B2 - Reciprocating internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、ピストンの往復直線運動をクランクシャフトの回転運動に変換して伝達するレシプロ式内燃機関及びこの内燃機関を備えた車両に関する。 The present invention relates to a reciprocating internal combustion engine that converts a reciprocating linear motion of a piston into a rotational motion of a crankshaft and transmits it, and a vehicle equipped with the internal combustion engine.
自動車に搭載されるレシプロ式内燃機関は、周知のように、シリンダ内のピストンとクランクシャフトのクランクピンとを機械的に連係し、ピストンの往復直線運動をクランクシャフトの回転運動に変換するピストン−クランク機構を備えている。このピストン−クランク機構として、ピストンとクランクピンとを一本のコンロッドにより繋いだ一般的な単リンク式のものでは、一般的に、クランクシャフトの回転中心が、シリンダ中心軸線上又はその近傍、つまりシリンダのほぼ直下に位置している。 As is well known, a reciprocating internal combustion engine mounted on an automobile is a piston-crank that mechanically links a piston in a cylinder and a crankpin of a crankshaft and converts a reciprocating linear motion of the piston into a rotational motion of the crankshaft. It has a mechanism. As this piston-crank mechanism, in a general single link type in which a piston and a crank pin are connected by a single connecting rod, the rotation center of the crankshaft is generally on or near the cylinder center axis, that is, a cylinder. It is located just below.
また、特許文献1には、ピストンストローク特性及び機関圧縮比を可変とするために、ピストンとクランクピンとを複数のリンクにより連係した複リンク式のピストン−クランク機構が開示されている。この複リンク式の構成においても、上記の単リンク式のものと同様、クランクシャフトの回転中心がシリンダ中心軸線上又はその近傍であるシリンダのほぼ直下に位置している。
上述した従来のレシプロ式内燃機関のように、クランクシャフトの回転中心がシリンダのほぼ直下に位置していると、カウンターウェイト等を含むクランクシャフトとピストンとの干渉を回避するために、ピストン及びシリンダをクランクシャフトの回転軌跡よりも機関上方へ外れた位置に配置する必要がある。このため、内燃機関の機関上下方向の寸法、すなわち機関全高が大きくなってしまい、内燃機関の大型化や車両搭載性の低下を招いてしまう。特に直列多気筒型の内燃機関では、もともと機関全高が高い傾向にあり、この機関全高に応じて車両のエンジンフードの位置が高くなるために、運転者の視認性を悪化させたり、車両のエンジンフード内面と内燃機関の上部とのクリアランスを十分に確保することが困難となってしまう。 In order to avoid interference between the crankshaft including the counterweight and the piston and the piston when the rotation center of the crankshaft is located almost directly below the cylinder as in the above-described conventional reciprocating internal combustion engine, the piston and the cylinder Needs to be arranged at a position deviating above the engine from the rotation locus of the crankshaft. For this reason, the size of the internal combustion engine in the vertical direction, that is, the overall height of the engine is increased, leading to an increase in the size of the internal combustion engine and a decrease in vehicle mountability. In particular, in an in-line multi-cylinder type internal combustion engine, the overall height of the engine tends to be high, and the position of the engine hood of the vehicle increases according to the overall height of the engine. It becomes difficult to ensure a sufficient clearance between the inner surface of the hood and the upper part of the internal combustion engine.
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、シリンダ内のピストンとクランクシャフトのクランクピンとを機械的に連係し、上記ピストンの往復直線運動を上記クランクシャフトの回転運動に変換するピストン―クランク機構を備え、出力を上記クランクシャフトの回転運動として取り出すレシプロ式内燃機関を備えた車両において、上記クランクシャフトの回転中心が上記シリンダの側方に配置されており、上記ピストン―クランク機構が、支点を中心に揺動可能なロッカアームと、上端がピストンピンによって上記ピストンと相対回転可能に連結されるとともに下端が第1連結ピンによって上記ロッカアームの一端と相対回転可能に連結される第1リンクと、上端が上記クランクピンと相対回転可能に連結されるとともに下端が第2連結ピンによって上記ロッカアームの他端と相対回転可能に連結される第2リンクと、を有し、上記レシプロ式内燃機関が、車両前方のエンジンルーム内に、クランクシャフトの軸方向が車幅方向に沿う横置き姿勢で搭載され、かつ、両端に駆動輪が接続されたドライブシャフトが、第1リンクと第2リンクとの間を通って、上記レシプロ式内燃機関を貫通していることを特徴としている。 The present invention has been made paying attention to such a problem. The piston in the cylinder and the crank pin of the crankshaft are mechanically linked, and the reciprocating linear motion of the piston is changed to the rotational motion of the crankshaft. In a vehicle having a piston-crank mechanism for conversion and having a reciprocating internal combustion engine for taking out output as rotational motion of the crankshaft, the center of rotation of the crankshaft is disposed on the side of the cylinder, and the piston- The crank mechanism has a rocker arm swingable around a fulcrum, and an upper end connected to the piston by a piston pin so as to be relatively rotatable, and a lower end connected to an end of the rocker arm by a first connecting pin so as to be relatively rotatable. The first link and the upper end are connected to the crank pin so as to be relatively rotatable. And a second link which lower end is linked to the other end relative rotation of the rocker arm by a second connecting pin, and the reciprocating internal combustion engine, in an engine room of a vehicle front, the axial direction of the crankshaft A drive shaft that is mounted in a lateral orientation along the vehicle width direction and that has drive wheels connected to both ends passes between the first link and the second link and penetrates the reciprocating internal combustion engine. It is characterized by that.
上記「シリンダの側方」の「側方」は、機関幅方向に沿う方向での側方を意味している。従って、本発明では、シリンダとクランクシャフト(の回転中心)とが機関幅方向に沿って並んで配置されている。上記の「機関幅方向」とは、クランクシャフトの軸線に沿う機関前後方向に直交するとともに、機関上下方向に直交する方向であり、一般的にはピストンのスラスト−反スラスト方向に相当する。上記の「機関上下方向」とは、複数のシリンダが一列に配置された直列式内燃機関ではシリンダ中心軸線に沿う方向であり、2つの気筒列がV形をなすV形内燃機関ではバンク角を二等分するバンク中心線に沿う方向である。 The “side” of the “side of the cylinder” means a side in the direction along the engine width direction. Therefore, in the present invention, the cylinder and the crankshaft (rotation center thereof) are arranged side by side along the engine width direction. The “engine width direction” is a direction perpendicular to the engine longitudinal direction along the axis of the crankshaft and perpendicular to the engine vertical direction, and generally corresponds to the thrust-anti-thrust direction of the piston. The above-mentioned “up-down direction of the engine” is a direction along the cylinder central axis in an in-line internal combustion engine in which a plurality of cylinders are arranged in a row, and a bank angle is defined in a V-type internal combustion engine in which two cylinder rows form a V shape. It is a direction along the bank center line that bisects.
本発明によれば、シリンダの側方にクランクシャフトの回転中心を配置することにより、レシプロ式内燃機関の機関全高を低く抑制することができる。従って、特に機関全高が長くなり易い直列多気筒型のレシプロ式内燃機関では、内燃機関を全体としてコンパクトに構成して、車両搭載性を向上することができる。 According to the present invention, the overall height of the reciprocating internal combustion engine can be suppressed low by disposing the rotation center of the crankshaft on the side of the cylinder. Therefore, in particular, in an in-line multi-cylinder reciprocating internal combustion engine in which the total engine height tends to be long, the internal combustion engine can be configured to be compact as a whole, and vehicle mountability can be improved.
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明において、シリンダ6の中心軸線(ピストン3の往復軸線)に沿う方向(図1の上下方向)を機関上下方向Fhと呼び、このクランクシャフト4の回転軸方向つまり気筒列方向(図1の紙面に直交する方向)を機関前後方向Flと呼び、これら機関上下方向Fhと機関前後方向Flの双方に直交するピストン3のスラスト−反スラスト方向(図1の左右方向)を機関幅方向Fbと呼ぶ。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the direction (vertical direction in FIG. 1) along the center axis of the cylinder 6 (reciprocating axis of the piston 3) is called the engine vertical direction Fh, and the rotation axis direction of the
図1は、本発明の第1実施例に係るレシプロ式内燃機関を簡略的に示す断面対応図である。このレシプロ式内燃機関Eは、複数(例えば、4又は6個)のシリンダ6が気筒列方向に沿って一列に配列された直列多気筒内燃機関であって、後述する第2実施例と同様、車両前方に配置されたエンジンルームER内に機関上下方向Fhが車両鉛直方向に沿うとともに機関幅方向Fbが車両前後方向に沿う横置き姿勢で搭載される(図5及び図6参照)。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a reciprocating internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. The reciprocating internal combustion engine E is an in-line multi-cylinder internal combustion engine in which a plurality of (for example, 4 or 6)
シリンダブロック21にはシリンダ6が気筒列方向Flに沿って複数形成されており、各シリンダ6内にピストン3が摺動可能に嵌合している。シリンダブロック21の上面には、シリンダ6の上面を覆うようにシリンダヘッド8が固定されており、このシリンダヘッド8の下面には、ピストン3上面との間に燃焼室22を画成するペントルーフ型の燃焼室22が形成されている。シリンダヘッド8の上面には、このシリンダヘッド8とともに吸気カムシャフト9I及び排気カムシャフト9Eを回転可能に支持するヘッドカバー23が固定されている。また、シリンダヘッド8には、燃焼室22に接続する吸気ポート24I及び排気ポート24Eが形成されている。シリンダヘッド8の側面に取り付けられる排気マニホールド25Eには、排気ポート24Eに連通する内部通路が形成されている。また、シリンダブロック21の下面には、潤滑油を受け止めて貯留するオイルパン26が取り付けられている。
A plurality of
また、このレシプロ式内燃機関Eは、ピストン3とクランクシャフト4のクランクピン5とを機械的に連係し、ピストン3のシリンダ6内での往復直線運動をクランクシャフト4の回転運動に変換するピストン−クランク機構30を備えている。このピストン−クランク機構30は、ピストン3とクランクピン5とを複数のリンクにより連係した複リンク式の構成となっている。つまり、複リンク式ピストン−クランク機構30は、支点1を中心に揺動可能なロッカアーム31と、このロッカアーム31の一端とピストン3とを繋ぐ第1リンク32と、ロッカアーム31の他端とクランクシャフト4のクランクピン5とを繋ぐ第2リンク33と、からなるリンク列を有している。ピストン3と第1リンク32の上端とはピストンピン34によって相対回転可能に連結されている。第1リンク32の下端とロッカアーム31の一端とは第1連結ピン35によって相対回転可能に連結されている。ロッカアーム31の他端と第2リンク33の下端とは第2連結ピン36によって相対回転可能に連結されている。
The reciprocating internal combustion engine E is a piston that mechanically links the
この複リンク式ピストン−クランク機構30は、ロッカアーム31の揺動支点1をシリンダブロック21のような機関固定体に対して変位させることにより、ピストン3のストローク特性及び機関圧縮比を連続的に変化させる可変圧縮比手段を有しており、つまり機関圧縮比を可変とする可変圧縮比機構として構成されている。この可変圧縮比手段は、クランクシャフト4と平行に気筒列方向Flに延びる制御軸41と、各シリンダ6に対応して制御軸41に偏心して設けられた複数の制御偏心軸部42と、を有している。各制御偏心軸部42の円形の外周面には、ロッカアーム31の中央部が揺動可能に取り付けられている。従って、ロッカアーム31は、制御偏心軸部42の軸心を支点1として揺動可能である。制御軸41の回転位置を変更することによって、ロッカアーム31の揺動支点1の位置が変位し、機関圧縮比が変化することとなる。制御軸41の回転位置は電動式又は油圧式等の可変圧縮比アクチュエータ43によって変更・保持される。この可変圧縮比アクチュエータ43の動作は、エンジン制御部44から出力される制御信号によって、機関負荷及び機関回転数等の機関運転条件に応じて制御される。
This multi-link type piston-
図2は、上述した複リンク式ピストン−クランク機構30のリンク列、特に、そのリンク中心線及びリンク連結点の姿勢を90°CA毎に模式的に示しており、(2)がピストン上死点位置、(4)がピストン下死点位置に相当する。図2の(2)−(3)−(4)に示すピストン下降行程では、ピストン3の下降に伴って、このピストン3に連係されている第1リンク32が下降し、ロッカアーム31の一端が下降し、このロッカアーム31の他端に連係されている第2リンク33が上昇し、第2リンク33に連係されるクランクピン5がクランクシャフト4の回転中心周りに時計回りに公転しつつ上昇する。逆に、図2の(4)−(1)−(2)に示すピストン上昇行程では、クランクピン5が時計回りに公転しつつ下降し、第2リンク33が下降し、ロッカアーム31を経由して第1リンク32が上昇して、ピストン3が上昇する。このように、この複リンク式ピストン−クランク機構30にあっては、一般的な単リンク式ピストン−クランク機構とは逆に、ピストン3の上下運動とクランクピン5の公転運動の上下方向成分とが逆向きに対応する関係にある。
FIG. 2 schematically shows the link row of the multi-link type piston-
図3(A)は、ピストン3とクランクピン5とを一本のコンロッド12で連係した単リンク式ピストン−クランク機構を用いた比較例を示しており、図3(B)は、上述した複リンク式ピストン−クランク機構30を用いた本実施例を示している。この図3等を参照して、本実施例の特徴的な構成及びその作用効果を、比較例と参照しつつ説明する。
FIG. 3 (A) shows a comparative example using a single link type piston-crank mechanism in which the
一連に接続された第1リンク32−ロッカアーム31−第2リンク33は、それぞれを一辺とする略コ字状・チャンネル状・U字状に配置されている。つまり、シリンダ6とクランクシャフト4との間に位置するシリンダ壁部7の下部を三方より囲うように、第1リンク32と第2リンク33とがシリンダ壁部7を挟んで略平行に対向しており、かつ、両リンク31,32を繋ぐロッカアーム31が、シリンダ壁部7の下方を横切るように配置されている。
The
クランクシャフト4の回転中心4Aは、内部をピストン3が往復直線運動するシリンダ6及びこのシリンダ6を画成するシリンダ円筒部7の側方に位置している。つまり、クランクシャフト4及びその回転中心4Aがシリンダ6に対して機関幅方向Fbに並列に配置されている。更に言えば、クランク中心4Aは、ピストン往復方向Fhについて、シリンダ6の存在範囲6D内、更にはピストン3の往復移動範囲内に配置されている。
A
制御軸41が、揺動支点1を軸心とする制御偏心軸部42を含めて、シリンダ6の中心線6Aとクランクシャフト4の中心線4Aとの間であって、シリンダ壁部7のクランクシャフト寄りの斜め下方に配置されている。また、シリンダ6とクランクシャフト4との間に位置するシリンダ壁部7は、その内周面7Aがピストン3を摺動可能に保持するシリンダ6の一部を画成しているとともに、その外周面7Bがクランクシャフト4を収容するクランクケース27の一部を画成している。つまり、シリンダ壁部7が、シリンダ6を形成する機能とクランクケース27を形成する機能とを兼用している。
The
シリンダヘッド8には、シリンダ6の上方に位置する部分より機関側方へ張り出したヘッド延長部8Aが一体に形成されている。このヘッド延長部8Aの下面によって、クランクケース27の上壁面が画成されている。言い換えると、クランクケース27の一部を画成するように、シリンダヘッド8にクランクシャフト側の機関側方へ張り出したヘッド延長部8Aを形成している。
The
上述したように、シリンダ円筒部7の機関側方にクランクシャフト4及びその回転中心4Aが位置している。従って、図3に示すように、シリンダ6の直下にクランクシャフト4が位置している比較例に比べて、矢印Y1に示すように内燃機関全高を大幅に低減できる。これにより、内燃機関のコンパクト化や車両搭載性の向上等の効果が得られる。
As described above, the
本実施例では、第1リンク32が実質的にシリンダ中心軸線6A上に沿って配置されており、かつ、図2の(1),(3)に示すようにピストン3が往復移動範囲の中間に位置する状態で、第1リンク32とロッカアーム31とのリンク接続点(第1連結ピン35の軸心位置)35が、ロッカアーム31の揺動支点1と実質的に同じ高さ位置に配置されている。従って、図1に示すように、第1リンク32とロッカアーム31とのリンク接続点35の運動軌跡35Aが、実質的にシリンダ中心軸線Fhに沿って上下に揺動する扇状となり、この接続点35がピストン3の往復方向Fhと垂直な方向(すなわち、内燃機関の水平方向)Fbにほとんど移動しない。このため、ピストン3の往復移動に伴って第1リンク32がシリンダ6の中心線6Aに対してほとんど傾斜せず、ピストン3がシリンダ6の円筒内面から受ける荷重(すなわち、ピストンスラスト−反スラスト荷重)が比較例に比べて著しく低減される。比較例では、ピストン3から見れば、コンロッド12の揺動支点であるクランクピン5の中心が自身の公転に伴って機関幅方向Fbに大きく振れることとなり、燃焼荷重を受けた場合のピストンスラスト−反スラスト荷重が本実施例に比して非常に大きくなる。
In this embodiment, the
このように本実施例では比較例に比してピストンのスラスト−反スラスト方向の荷重を著しく抑制できることから、シリンダ円筒部7に対し、所期の耐久性・信頼性を確保するために要求される剛性・強度が低く抑制されるので、ピストン3及びシリンダ円筒部7の軽量化・小型化等を図ることができるばかりでなく、ピストン3のシリンダ6内における摺動クリアランス内の挙動が非常に安定するため、ピストン3のシリンダ6への打音が低減することや、ピストンの摺動クリアランス内挙動を安定化させるために必要と考えられるピストン丈(上下方向寸法)を効果的に縮小できる。さらに、ピストン3の外周に組み込まれる周知のピストンリングのシリンダ6の円筒内面への追従性が向上するため、クランクケース27やオイルパン26内部から燃焼室22への望ましくないオイル上がりや、燃焼室22からオイルパン26内部への望ましくないオイル下がりも起こりにくくなり、ピストンリングのシリンダ円筒部7の内面への張力、すなわちシリンダ内面とピストンリングとの間で発生する機械的フリクションを低減でき、内燃機関の機関効率を向上できるメリットがある。特に、自動車用内燃機関においてよく常用される低中速領域では、接続点の円筒軸受面から発生するフリクションに比べて、ピストンリングから発生するフリクションが非常に大きいため、この効果は非常に有用である。
As described above, in this embodiment, since the load in the thrust-anti-thrust direction of the piston can be remarkably suppressed as compared with the comparative example, it is required to ensure the expected durability and reliability for the cylinder
本実施例では、シリンダ6の下方(直下)にクランクシャフト4が位置していないため、ピストン3が下死点位置となる状況で、比較例のようにピストン3とクランクシャフト4のカウンターウェイト4Bとの干渉を懸念する必要がない。また、上述したようにピストン3に接続する第1リンク32が左右に振れることなく実質的にシリンダ中心軸線6Aに沿って移動する。従って、ピストン3の下死点位置をシリンダ6の下端に十分に近づけることが可能で、つまりシリンダ6の上下方向寸法を最大限に利用してピストン3の往復移動範囲を設定することができ、シリンダ6の上下方向寸法の抑制とピストン3の往復移動範囲の拡大とを両立できる。具体的には、本実施例によれば、比較例に比して、同じピストンストローク量ではシリンダ長を縮小できるし、同じシリンダ長であればピストンストローク量を拡大できる。先述のピストン丈を縮小できる効果との相乗効果により、更にコンパクトなシリンダで長いピストンストローク量を確保できることとなる。
In this embodiment, since the
本実施例では、比較例に比して、クランクシャフト4の回転軸4Aがシリンダ6の側方まで引き上げられているために、このクランクシャフト4の回転軸4Aとシリンダ6の上方に位置する吸・排カムシャフト9I,9Eとの間の距離(特に、機関上下方向での距離)を縮小できる。このため、クランクシャフト4の回転をカムシャフト9I,9Eへ伝達するための周知のチェーンもしくはベルトの長さを短くでき、チェーン又はベルトの信頼性・耐久性が向上し、かつ、クランクシャフト4が高速で回転する高速運転時のチェーンもしくはベルトのばたつきを抑制することが容易となる。
In this embodiment, the
さらに、クランクシャフト4を収容するクランクケース27とシリンダヘッド8との距離が接近することから、シリンダヘッド8の一部8Aをクランクシャフト4の上方まで延長し、このヘッド延長部8Aにクランクケース27の上面を兼用させることにより、シリンダヘッド8とは別にクランクケース27の上壁部を設ける場合に比して、重量やコストの低下を図ることができる。また、このようにクランクケース27の上面を画成するヘッド延長部8Aの内部に、複数の吸気ポート24Iが合流する吸気コレクタ部28の半割部28Aを形成して、このヘッド延長部8Aに吸気マニホールドとしての機能を持たせることにより、比較例のようにシリンダヘッド8とは別に吸気マニホールド29を設ける場合に比して、部品点数が削減され、コンパクト化、軽量化及び低コスト化等の効果を得ることができる。なお、この実施例では、吸気コレクタ部28がヘッド延長部8Aの上面に固定されるコレクタキャップ28Bと上記の半割部28Aとによって画成されている。
Further, since the distance between the
シリンダ壁部7がクランクケース27の一部を画成する機能を兼用しているので、シリンダ壁部7とは別にクランクケース27の側壁部を設ける場合に比して、材料が少なくてすみ、軽量化・コンパクト化及び低コスト化等を図ることができる。
Since the
制御軸41が、機関固定体であるシリンダブロック21に回転可能に支持される主軸部と、この主軸部の中心に対して偏心関係にある制御偏心軸部42と、を有しており、各制御偏心軸部42にロッカアーム31が揺動可能に支持されており、ロッカアーム31は制御偏心軸部42の軸心を揺動支点1として揺動可能である。そして、エンジン制御部44により内燃機関の運転条件に応じて可変圧縮比アクチュエータ43の動作を制御して、この制御軸41の回転位置を変更することにより、ロッカアーム31の揺動支点1の位置がシリンダブロック21等の機関固定体に対して変位して、ピストン3のストローク特性、つまりピストン3の上死点位置並びに下死点位置が変化し、これに伴って、内燃機関の圧縮比を連続的に変更することができる。
The
図4の左側の(1),(2)は、制御軸41の回転位置が高圧縮比の設定状態であり、ピストン3がそれぞれ上死点TDC及び下死点BDCにあるときのリンク列の配置を示している。また、図4の右側の(3),(4)は、制御軸41の回転位置が低圧縮比の設定状態にあり、ピストン3がそれぞれ上死点TDC及び下死点BDCにあるときのリンク列の配置を示している。同図に示すように、ロッカアーム31の揺動支点1が下方へ移動することにより、ピストン3の上死点位置と下死点位置が下方に移動しており、これにより内燃機関の圧縮比が下げられていることがわかる。
(1) and (2) on the left side of FIG. 4 show the link trains when the rotational position of the
そして本実施例では、圧縮比を可変とするために最低限必要な3つのリンク要素31〜33からなるリンク列を有効に利用し、つまり略コ字状に配置されたリンク要素31〜33を利用して、シリンダ6の側方にクランクシャフト4の中心4Aが位置するレイアウトを容易に実現している。すなわち、このようなレイアウトを実現するだけのためにリンク要素を追加しているわけではなく、圧縮比を可変とするために必要な最小限のリンク列31〜33を有効に利用して、上記のレイアウトを実現しているのである。
In the present embodiment, the link row composed of the minimum three
図5及び図6は、本発明の第2実施例に係るレシプロ式内燃機関を示している。なお、この第2実施例は、基本的な構成及び作用効果は第1実施例と共通しており、ここでは第1実施例と異なる部分について主に説明する。 5 and 6 show a reciprocating internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention. The basic structure and operational effects of the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and the differences from the first embodiment will be mainly described here.
車両の運転席前方のエンジンルームER内には、本実施例に係るレシプロ式内燃機関Eが横置き姿勢で搭載される他、エアコンコンプレッサ、ウォータポンプ、パワーステアリング及びオルタネータ等の補機類14、ファン15及びトランスミッション16等が搭載されている。内燃機関Eが発生する駆動力は、周知のように、クランクシャフト4及びトランスミッション16を経て、車幅方向に延びるドライブシャフト10へと伝達され、このドライブシャフト10の両端に連結する一対の駆動輪Tへと伝達される。上記のように内燃機関Eを横置きした場合、車両幅方向と機関前後方向Flとが一致し、ドライブシャフト10、クランクシャフト4及び制御軸41のそれぞれが車両幅方向に沿うように配置される。なお、符号17はサイドメンバである。
In the engine room ER in front of the driver's seat of the vehicle, the reciprocating internal combustion engine E according to the present embodiment is mounted in a horizontal position, and
そして本実施例では、ドライブシャフト10を、第1リンク32と第2リンク33との間であって、車両前後方向(機関幅方向)Fbに関してシリンダ壁部7とクランクシャフト4との間であって、かつ、制御軸41のほぼ直上に配置している。すなわち、シリンダブロック21には、シリンダ壁部7とクランクシャフト4との間に、ドライブシャフト10が貫通する空間10Aが確保されている。このようにドライブシャフト10がシリンダ壁部7とクランクシャフト4との間を通って内燃機関Eを貫通しているため、内燃機関E及びその補機類14をドライブシャフト10の周囲に集約してコンパクトに配置することができる。このため、本実施例では、図5に示すように、ドライブシャフト10の軸方向視で駆動輪Tの存在範囲内に内燃機関Eが収まるコンパクトなレイアウトが実現されている。
In this embodiment, the
図5及び図6において、実線11及び18は、この第2実施例に係るエンジンフード及びエンジンルーム前壁の位置を示しており、破線11A及び18Aは、上述した単リンク式ピストン−クランク機構を利用した比較例に係るエンジンフード及びエンジンルーム前壁の位置を示している。第2実施例によれば、比較例に比して、矢印Y1に示すように第1実施例と同様に内燃機関の全高を低くしてエンジンフード11の高さを大幅に低減できるだけでなく、矢印Y2に示すようにドライブシャフト10前方のフロントオーバーハングを大幅に縮小することができ、エンジンルームERを更にコンパクト化することができる。しかも、本実施例では、車両において大きな質量成分を有する内燃機関Eの重心位置を車軸10の中心と一致又は極めて接近させることができるので、車両が頭回する際の挙動をより安定化させることができる。
5 and 6,
以上の説明より把握し得る特徴的な技術思想を列記する。但し、本発明は符号を用いて図示説明される実施例の構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。なお、下記の(1)〜(9)は第1及び第2実施例の双方に対応しており、(10)は第1実施例に対応し、(11)は第2実施例に対応している。 The technical ideas that can be grasped from the above explanation are listed. However, the present invention is not limited to the configuration of the embodiment illustrated and described using reference numerals, and includes various modifications and changes without departing from the spirit of the present invention. The following (1) to (9) correspond to both the first and second embodiments, (10) corresponds to the first embodiment, and (11) corresponds to the second embodiment. ing.
(1)シリンダ6内のピストン3とクランクシャフト4のクランクピン5とを機械的に連係し、上記ピストン3の往復直線運動をクランクシャフト4の回転運動に変換するピストン−クランク機構30を備えたレシプロ式内燃機関Eにおいて、上記クランクシャフト4の回転中心4Aが上記シリンダ6の側方に配置されている。
(1) A piston-
(2)より具体的には、機関上下方向Fhに関して、上記クランクシャフト4の回転中心4Aがシリンダ6の存在範囲6D内に配置されている。
(2) More specifically, the
(3)好ましくは、上記ピストン−クランク機構30が、支点1を中心に揺動可能なロッカアーム31と、このロッカアーム31の一端とピストン3とを繋ぐ第1リンク32と、上記ロッカアーム31の他端とクランクシャフト4のクランクピン5とを繋ぐ第2リンク33と、を有している。
(3) Preferably, the piston-
(4)上記第1リンク32とロッカアーム31と第2リンク33とからなるリンク列は、好ましくは第1リンク32とロッカアーム31と第2リンク33とを三辺とする略コ字状をなしている。
(4) The link row composed of the
(5)好適には、上記ロッカアーム31の支点1の位置を変更することにより、機関圧縮比を変更する圧縮比可変手段を有する構成とする。すなわち、圧縮比を可変とすることが可能な複リンク式のピストン−クランク機構30を利用して、上述したシリンダ6の側方にクランク中心4Aを配置するレイアウトを容易に実現している。
(5) Preferably, the position of the
(6)上記圧縮比可変手段は、例えば、制御軸41と、この制御軸41の回転位置を変更するアクチュエータ43と、上記制御軸41に偏心して設けられた制御偏心軸部42と、を有し、この制御偏心軸部42に上記ロッカアーム31が揺動可能に取り付けられている。
(6) The compression ratio variable means includes, for example, a
(7)好ましくは、上記シリンダ6の上面を覆うシリンダヘッド8に、クランクシャフト4を収容するクランクケース27の一部を画成するヘッド延長部8Aを一体に形成する。このように、シリンダヘッド8にクランクケース27の一部を形成する機能を持たせることにより、構成の簡素化及び低コスト化を図ることができる。
(7) Preferably, a
(8)本発明による機関全高を低減させる効果は、特に、複数のシリンダ6がクランクシャフト4の軸方向に沿って一列に配置されており、機関全高が問題となり易い直列内燃機関に極めて有用である。
(8) The effect of reducing the overall height of the engine according to the present invention is particularly useful for a series internal combustion engine in which a plurality of
(9)車両前方のエンジンルームER内に、クランクシャフト4の軸方向が車幅方向Fbに沿う横置き姿勢で搭載されるレシプロ式内燃機関Eでは、機関全高を低くすることによりエンジンフード11の高さ位置を低くして視認性を向上する等の新たな効果が得られるので、本発明が特に有効である。
(9) In the reciprocating internal combustion engine E in which the axial direction of the
(10)上記シリンダ6の内周を画成するシリンダ壁部7を有し、このシリンダ壁部7の一部が、上記クランクシャフト4を収容するクランクケース27の一部を画成する構成としても良い。
(10) The
(11)上述した横置き式の内燃機関Eでは、好ましくは、両端に駆動輪Tが接続されたドライブシャフト10が、第1リンク32と第2リンク33との間を通って、上記レシプロ式内燃機関Eを貫通する構成とする。この場合、内燃機関Eをドライブシャフト10の周囲に集約して配置することができ、エンジンルームERのコンパクト化等の効果が得られる。
(11) In the horizontal type internal combustion engine E described above, preferably, the
3…ピストン
4…クランクシャフト
5…クランクピン
6…シリンダ
7…シリンダ壁部
8…シリンダヘッド
10…ドライブシャフト
30…ピストン−クランク機構
31…ロッカアーム
32…第1リンク
33…第2リンク
41…制御軸(可変圧縮比手段)
42…制御偏心軸部(可変圧縮比手段)
43…アクチュエータ(可変圧縮比手段)
DESCRIPTION OF
42 ... Control eccentric shaft (variable compression ratio means)
43 ... Actuator (variable compression ratio means)
Claims (8)
上記クランクシャフトの回転中心が上記シリンダの側方に配置されており、
上記ピストン―クランク機構が、支点を中心に揺動可能なロッカアームと、上端がピストンピンによって上記ピストンと相対回転可能に連結されるとともに下端が第1連結ピンによって上記ロッカアームの一端と相対回転可能に連結される第1リンクと、上端が上記クランクピンと相対回転可能に連結されるとともに下端が第2連結ピンによって上記ロッカアームの他端と相対回転可能に連結される第2リンクと、を有し、
上記レシプロ式内燃機関が、車両前方のエンジンルーム内に、クランクシャフトの軸方向が車幅方向に沿う横置き姿勢で搭載され、
かつ、両端に駆動輪が接続されたドライブシャフトが、第1リンクと第2リンクとの間を通って、上記レシプロ式内燃機関を貫通していることを特徴とするレシプロ式内燃機関を備えた車両。 A piston-crank mechanism is provided that mechanically links the piston in the cylinder and the crankpin of the crankshaft and converts the reciprocating linear motion of the piston into the rotational motion of the crankshaft, and the output is taken out as the rotational motion of the crankshaft. In a vehicle equipped with a reciprocating internal combustion engine,
The center of rotation of the crankshaft is arranged on the side of the cylinder,
The piston-crank mechanism has a rocker arm that can swing around a fulcrum, an upper end that is connected to the piston by a piston pin so as to be relatively rotatable, and a lower end that is relatively rotatable to one end of the rocker arm by a first connecting pin. A first link to be connected, and a second link having an upper end connected to the crank pin in a relatively rotatable manner and a lower end connected to the other end of the rocker arm in a relatively rotatable manner by a second connecting pin ,
The reciprocating internal combustion engine is mounted in an engine room in front of the vehicle in a lateral orientation in which the axial direction of the crankshaft is along the vehicle width direction,
And a reciprocating internal combustion engine characterized in that a drive shaft having drive wheels connected to both ends passes between the first link and the second link and penetrates the reciprocating internal combustion engine . Vehicle .
この制御偏心軸部に上記ロッカアームが揺動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項4に記載のレシプロ式内燃機関を備えた車両。 The compression ratio variable means includes a control shaft, an actuator that changes the rotational position of the control shaft, and a control eccentric shaft portion that is provided eccentric to the control shaft,
5. A vehicle equipped with a reciprocating internal combustion engine according to claim 4, wherein the rocker arm is swingably attached to the control eccentric shaft portion.
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