JP4839893B2 - Double link variable compression ratio internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、複リンク式の可変圧縮比内燃機関に関する。 The present invention relates to a multi-link variable compression ratio internal combustion engine.
直噴内燃機関においては、高度に発達した燃料噴霧形成の技術のもと、停止している内燃機関を始動させる場合に、気筒内に直接燃料を供給して燃焼（以下「初爆」と称する）させ、その燃焼ガスの圧力（以下「燃焼圧」と称する）によって、スタータモータを使用せずにクランキングして内燃機関を再始動させる技術（以下「ゼロスタート」と称する）が知られている。 In a direct injection internal combustion engine, when a stopped internal combustion engine is started based on highly developed fuel spray formation technology, fuel is directly supplied into the cylinder and burned (hereinafter referred to as “first explosion”). ), And a technique (hereinafter referred to as “zero start”) for restarting the internal combustion engine by cranking without using a starter motor by the pressure of the combustion gas (hereinafter referred to as “combustion pressure”). Yes.
特許文献１では、内燃機関の圧縮比を可変に制御して、内燃機関の始動時には圧縮比を低下させる。これにより、圧縮行程での圧縮圧力を低減して、内燃機関の始動時の始動性を向上させる装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１では、初爆が無圧縮の状態で行なわれるため、その燃焼圧によりピストンが受ける力は小さい。特に４気筒の内燃機関においては、圧縮行程での圧縮圧力やピストンフリクション等によってピストンの往復運動が阻害され、安定したゼロスタートを実施することができないという問題がある。 However, in Patent Document 1, since the initial explosion is performed in an uncompressed state, the force received by the piston due to the combustion pressure is small. In particular, in a four-cylinder internal combustion engine, there is a problem that a stable zero start cannot be performed because the reciprocating motion of the piston is hindered by the compression pressure in the compression stroke, piston friction, or the like.
そこで、本発明では、４気筒の内燃機関においてもゼロスタートを安定して実施することができる複リンク式可変圧縮比内燃機関を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a multi-link variable compression ratio internal combustion engine that can stably perform zero start even in a 4-cylinder internal combustion engine.
本発明は、複数の気筒を有する内燃機関において、気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁と、燃焼室に配置され、噴射された燃料に点火する点火栓と、各気筒内で往復摺動して、燃焼室を画成するピストンと、ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結するとともに、リンクの姿勢を変化させることによりピストン上死点位置を変化させて圧縮比を可変とする圧縮比可変機構と、内燃機関の始動時に膨張行程で停止している気筒の燃料噴射弁から燃料を噴射し、点火栓により点火して内燃機関を始動させるゼロスタート制御手段とを備え、前記ピストンがストローク中央から上昇して上死点を経て再びストローク中央まで下降したときのクランク角度と、ストローク中央から下降して下死点を経て再びストローク中央まで上昇したときのクランク角度とが略同一となるようにし、前記ピストンのクランク角度に対するストローク特性が略単振動に近い特性となるようにした。 The present invention relates to an internal combustion engine having a plurality of cylinders, a fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber in the cylinder, an ignition plug that is disposed in the combustion chamber and ignites the injected fuel, The piston, which defines the combustion chamber, and the piston and crankshaft are connected by a plurality of links, and the piston top dead center position is changed by changing the posture of the link, thereby reducing the compression ratio. Variable compression ratio variable mechanism, and zero start control means for starting the internal combustion engine by injecting fuel from the fuel injection valve of the cylinder that is stopped in the expansion stroke when starting the internal combustion engine, and igniting with a spark plug The crank angle when the piston rises from the center of the stroke, passes through the top dead center and then falls back to the center of the stroke, and descends from the center of the stroke and passes through the bottom dead center, and then the center of the stroke again. A crank angle in when rising set to be substantially the same, and so the stroke characteristics with respect to the crank angle of the piston is characteristic substantially close to simple harmonic motion.
本発明によれば、４気筒の複リンク式可変圧縮比内燃機関において、圧縮比可変機構により、ピストンストローク特性が略単振動となる。そのため、上死点及び下死点でのピストン速度は略同一となり、ピストン速度に基づく圧縮行程での圧縮圧力を低減することができる。 According to the present invention, in a four-cylinder multi-link variable compression ratio internal combustion engine, the piston stroke characteristic becomes substantially simple vibration by the compression ratio variable mechanism. Therefore, the piston speeds at the top dead center and the bottom dead center are substantially the same, and the compression pressure in the compression stroke based on the piston speed can be reduced.
また、ピストンストローク特性が略単振動となるため、ストロークの中央でピストンが停止した場合には、初爆が行われる気筒での膨張ストローク量と、その気筒と隣接する気筒の圧縮ストローク量とが等しくなる。そのため、従来リンク機構の内燃機関と比較して、圧縮行程での圧縮圧力を抑制できるとともに、十分な膨張ストローク量を確保することができる。 Also, since the piston stroke characteristic is substantially simple vibration, when the piston stops at the center of the stroke, the expansion stroke amount in the cylinder where the initial explosion is performed and the compression stroke amount in the cylinder adjacent to the cylinder are Will be equal. Therefore, as compared with the internal combustion engine of the conventional link mechanism, the compression pressure in the compression stroke can be suppressed and a sufficient expansion stroke amount can be secured.
このように、複リンク式可変圧縮比内燃機関では、初爆時にピストンの往復動が阻害されるのを抑制でき、例えば４気筒の内燃機関においても安定して滑らかにゼロスタートを実施することが可能となる。 In this way, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine, it is possible to suppress the reciprocal movement of the piston at the time of the first explosion, and for example, even in a 4-cylinder internal combustion engine, a zero start can be performed stably and smoothly. It becomes possible.
以下、図面を参照して本実施形態を説明する。 Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図１は、本実施形態における４気筒の複リンク式可変圧縮比内燃機関１００を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a four-cylinder, multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 according to this embodiment.
複リンク式可変圧縮比内燃機関１００は、シリンダヘッド１０、シリンダブロック２０を備える。シリンダブロック２０の下部には、オイルパン３０が取付けられる。 The multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 includes a cylinder head 10 and a cylinder block 20. An oil pan 30 is attached to the lower part of the cylinder block 20.
シリンダヘッド１０は、吸気ポート１と排気ポート２を備える。吸気ポート１は、シリンダヘッド１０の一方の側面と燃焼室５とを連通する。排気ポート２は、他方の側面と燃焼室５とを連通する。吸気ポート１の燃焼室５側の開口１ａには吸気弁３を設ける。排気ポート２の燃焼室５側の開口２ａには排気弁４を設ける。吸気弁３は、図示しないカムシャフトにより駆動し、ピストン２１の上下動に応じて吸気ポート１を開閉する。排気弁４も同様に図示しないカムシャフトにより駆動し、ピストン２１の上下動に応じて排気ポート２を開閉する。 The cylinder head 10 includes an intake port 1 and an exhaust port 2. The intake port 1 communicates one side surface of the cylinder head 10 with the combustion chamber 5. The exhaust port 2 communicates the other side surface with the combustion chamber 5. An intake valve 3 is provided in the opening 1 a on the combustion chamber 5 side of the intake port 1. An exhaust valve 4 is provided in the opening 2 a on the combustion chamber 5 side of the exhaust port 2. The intake valve 3 is driven by a camshaft (not shown), and opens and closes the intake port 1 according to the vertical movement of the piston 21. Similarly, the exhaust valve 4 is also driven by a camshaft (not shown) to open and close the exhaust port 2 in accordance with the vertical movement of the piston 21.
また、燃焼室５の天井面のシリンダヘッド１０には、先端の噴射孔から直接に燃焼室５内に燃料を噴射する燃料噴射弁６と、その混合気に点火する点火栓７とが設置される。 The cylinder head 10 on the ceiling surface of the combustion chamber 5 is provided with a fuel injection valve 6 for injecting fuel directly into the combustion chamber 5 from an injection hole at the tip, and an ignition plug 7 for igniting the mixture. The
通常運転時の複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、ピストン２１が下降するときに吸気弁３が開いて、空気が燃焼室５に吸気される（吸気行程）。燃焼室５に吸入された空気は、吸気弁３が閉じると共にピストン２１によって圧縮される（圧縮行程）。そして、圧縮工程中に、燃料噴射弁６から燃料が噴射され混合気が形成される。この混合気は、点火栓７で点火されて爆発的に燃焼してピストン２１を押し下げる（燃焼行程）。そして、燃焼ガスはピストン２１の上昇に合わせて開いた排気弁４により排気ポート２から排出される（排気行程）。 In the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 during normal operation, when the piston 21 descends, the intake valve 3 opens and air is taken into the combustion chamber 5 (intake stroke). The air sucked into the combustion chamber 5 is compressed by the piston 21 as the intake valve 3 is closed (compression stroke). During the compression process, fuel is injected from the fuel injection valve 6 to form an air-fuel mixture. This air-fuel mixture is ignited by the spark plug 7 and burns explosively to push down the piston 21 (combustion stroke). And combustion gas is discharged | emitted from the exhaust port 2 by the exhaust valve 4 opened according to the raise of the piston 21 (exhaust stroke).
また、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００は、圧縮比を所定の範囲内で任意に設定することができる複リンク機構４０を備える。複リンク機構４０は、シリンダブロック２０のシリンダ２０ａに沿って往復運動するピストン２１を有する。ピストン２１は、アッパリンク４１とロアリンク４２とによりクランクシャフト４３に連結される。 The multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 includes a multi-link mechanism 40 that can arbitrarily set the compression ratio within a predetermined range. The multi-link mechanism 40 includes a piston 21 that reciprocates along the cylinder 20 a of the cylinder block 20. The piston 21 is connected to the crankshaft 43 by an upper link 41 and a lower link 42.
アッパリンク４１の上端は、ピストンピン２２を介してピストン２１と連結する。アッパリンク４１の下端は、連結ピン２３を介してロアリンク４２の一端と連結する。このロアリンク４２の他端は、連結ピン２４を介してコントロールリンク４４と連結する。ロアリンク４２は、左右の２部材から分割可能に構成され、ほぼ中央に連結孔４２ａを有する。この連結孔４２ａにはクランクシャフト４３のクランクピン４３ｂが挿入される。ロアリンク４２は、このクランクピン４３ｂを中心軸として回転する。 The upper end of the upper link 41 is connected to the piston 21 via the piston pin 22. The lower end of the upper link 41 is connected to one end of the lower link 42 via the connecting pin 23. The other end of the lower link 42 is connected to the control link 44 via the connecting pin 24. The lower link 42 is configured to be split from two members on the left and right sides, and has a connecting hole 42a at substantially the center. The crank pin 43b of the crankshaft 43 is inserted into the connecting hole 42a. The lower link 42 rotates around the crank pin 43b as a central axis.
クランクシャフト４３は、複数のジャーナル４３ａとクランクピン４３ｂとを備える。ジャーナル４３ａは、シリンダブロック２０及びラダーフレーム４５によって回転自在に支持される。クランクピン４３ｂは、ジャーナル４３ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク４２が回転自在に連結する。 The crankshaft 43 includes a plurality of journals 43a and a crankpin 43b. The journal 43a is rotatably supported by the cylinder block 20 and the ladder frame 45. The crank pin 43b is eccentric by a predetermined amount from the journal 43a, and the lower link 42 is rotatably connected thereto.
コントロールリンク４４の一端は、連結ピン２４を介してロアリンク４２に対して回動自在に連結する。また、コントロールリンク４４の他端は、連結ピン２５を介してコントロールシャフト４６に連結する。コントロールリンク４４は、この連結ピン２５を軸として揺動する。 One end of the control link 44 is rotatably connected to the lower link 42 via the connecting pin 24. The other end of the control link 44 is connected to the control shaft 46 via the connecting pin 25. The control link 44 swings about the connecting pin 25 as an axis.
コントロールシャフト４６は、その外周にギア４６ａを形成する。このギア４６ａがピニオン５０ｂと噛合する。ピニオン５０ｂは、シリンダヘッド２０の側面に取付けられたアクチュエータ５０の回転軸５０ａに設けられている。 The control shaft 46 forms a gear 46a on the outer periphery thereof. The gear 46a meshes with the pinion 50b. The pinion 50 b is provided on the rotation shaft 50 a of the actuator 50 attached to the side surface of the cylinder head 20.
このような複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、コントローラ６０がアクチュエータ５０や燃料噴射弁６を制御する。コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏインタフェースを備えたマイクロコンピュータで構成される。なお、コントローラ６０は、複数のマイクロコンピュータで構成するようにしてもよい。 In such a multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the controller 60 controls the actuator 50 and the fuel injection valve 6. The controller 60 is composed of a microcomputer having a CPU, a ROM, a RAM, and an I / O interface. The controller 60 may be composed of a plurality of microcomputers.
コントローラ６０は、車両の状態に基づいて、シリンダヘッド１０に設けられた燃料噴射弁６の燃料噴射や点火栓７の点火時期等を制御する。また、コントローラ６０は、内燃機関回転速度、内燃機関負荷、吸入負圧及び排気温度等に応じてアクチュエータ５０を制御する。アクチュエータ５０によりコントロールシャフト４６が回転し、連結ピン２５が移動すると、コントロールリンク４４の揺動中心が変化する。この揺動中心の変化により、アッパリンク４１及びロアリンク４２の傾斜を変えることができる。その結果、ピストンの上死点を所定の範囲において任意に調整することができ、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００の圧縮比を可変とすることができる。 The controller 60 controls the fuel injection of the fuel injection valve 6 provided in the cylinder head 10 and the ignition timing of the spark plug 7 based on the state of the vehicle. Further, the controller 60 controls the actuator 50 according to the internal combustion engine rotation speed, the internal combustion engine load, the intake negative pressure, the exhaust gas temperature, and the like. When the control shaft 46 is rotated by the actuator 50 and the connecting pin 25 is moved, the swing center of the control link 44 is changed. The inclination of the upper link 41 and the lower link 42 can be changed by changing the swing center. As a result, the top dead center of the piston can be arbitrarily adjusted within a predetermined range, and the compression ratio of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 can be made variable.
本実施形態では、上記した４気筒の複リンク式可変圧縮比内燃機関１００において、内燃機関のゼロスタートを実施する。 In this embodiment, in the above-described four-cylinder multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the internal combustion engine is zero-started.
図２は、ゼロスタートの原理を示す概略図である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the principle of zero start.
内燃機関が停止する場合には、圧縮行程での圧縮圧力やピストンフリクション等の影響によって、ピストン２１がピストンストロークの中央付近で停止することが多い。図２（Ａ）に示す通り、停止している複リンク式可変圧縮比内燃機関１００において、膨張行程の途中にある気筒を選択する。ゼロスタートによって内燃機関を始動させる場合に、圧縮行程にある気筒において初爆を行うと、逆回転が生じてしまう。また、吸入行程にある気筒で初爆を行うと、燃焼ガスが吸気系に噴出するため、その後の圧縮行程において既燃ガスが圧縮されて燃焼が不可能となる。したがって、ゼロスタートでは、膨張行程にある気筒において、初爆を行う必要がある。また、初爆の燃焼ガスが吸気弁及び排気弁から噴出しないように吸気弁及び排気弁が閉じており、排気弁が下死点前に開き始める気筒をカム角度やクランク角度に基づいて選択する。 When the internal combustion engine stops, the piston 21 often stops near the center of the piston stroke due to the influence of compression pressure, piston friction, and the like in the compression stroke. As shown in FIG. 2A, in the stopped multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, a cylinder in the middle of the expansion stroke is selected. When the internal combustion engine is started by zero start, if an initial explosion is performed in a cylinder in the compression stroke, reverse rotation occurs. Further, when the first explosion is performed in the cylinder in the intake stroke, the combustion gas is ejected to the intake system, so that the burned gas is compressed in the subsequent compression stroke, and combustion becomes impossible. Therefore, at the zero start, it is necessary to perform the first explosion in the cylinder in the expansion stroke. Also, the intake and exhaust valves are closed so that the first-explosion combustion gas does not blow out from the intake and exhaust valves, and a cylinder that starts to open before bottom dead center is selected based on the cam angle and crank angle. .
そして、図２（Ｂ）に示す通り、選択した気筒において燃料噴射弁６から燃料を噴射して、気筒内に混合気を形成する。その混合気は点火栓７により点火されて、初爆が行われる（図２（Ｃ））。この初爆の燃焼圧によって、スタータモータを使用せずにクランキングして、自力で可変圧縮比内燃機関１００を始動させる。 Then, as shown in FIG. 2B, fuel is injected from the fuel injection valve 6 in the selected cylinder to form an air-fuel mixture in the cylinder. The air-fuel mixture is ignited by the spark plug 7 and an initial explosion is performed (FIG. 2C). Cranking is performed without using a starter motor by the combustion pressure of the first explosion, and the variable compression ratio internal combustion engine 100 is started by itself.
このようなゼロスタートでは、内燃機関が停止しており、初爆がほぼ無圧縮で行なわれるため、燃焼圧によってピストン２１が受ける力は小さい。特に４気筒の内燃機関では、ゼロスタートにより安定して内燃機関を再始動することは困難である。 In such a zero start, the internal combustion engine is stopped and the first explosion is performed almost without compression, so that the force received by the piston 21 by the combustion pressure is small. Particularly in a 4-cylinder internal combustion engine, it is difficult to stably restart the internal combustion engine by zero start.
図３は、４気筒と６気筒の内燃機関のサイクルを比較した図である。 FIG. 3 is a diagram comparing the cycles of a 4-cylinder and a 6-cylinder internal combustion engine.
図３に示す通り、４気筒の内燃機関では、６気筒の内燃機関の場合と異なり、爆発行程と圧縮行程が完全に併行して行われる。そのため、膨張行程にある気筒の初爆の燃焼後半において、隣接する気筒は圧縮行程にあり圧縮圧力が最大となる。初爆の燃焼圧によってピストン２１が受ける力が小さいと、圧縮行程での圧縮圧力、ピストンフリクション及びピストンストローク特性等によりピストン２１の往復動が阻害されてしまう。したがって、４気筒の内燃機関では、ゼロスタートでの内燃機関の始動性を向上させるため、初爆の燃焼性を向上させるとともにピストンフリクションやピストンストローク特性等のピストン２１の往復動の阻害要因を改善する必要がある。 As shown in FIG. 3, in the 4-cylinder internal combustion engine, unlike the 6-cylinder internal combustion engine, the explosion stroke and the compression stroke are performed in parallel. Therefore, in the second half of the combustion of the first explosion of the cylinder in the expansion stroke, the adjacent cylinder is in the compression stroke, and the compression pressure becomes maximum. If the force applied to the piston 21 by the combustion pressure of the first explosion is small, the reciprocating motion of the piston 21 is hindered by the compression pressure, piston friction, piston stroke characteristics, etc. in the compression stroke. Therefore, in the four-cylinder internal combustion engine, in order to improve the startability of the internal combustion engine at zero start, the combustion performance of the first explosion is improved and the factors that inhibit the reciprocation of the piston 21 such as piston friction and piston stroke characteristics are improved. There is a need to.
そこで、本実施形態の複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、ゼロスタートでの内燃機関の始動時において所定範囲内で圧縮比を制御する。 Therefore, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 of the present embodiment, the compression ratio is controlled within a predetermined range when the internal combustion engine is started at zero start.
図４は、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００の圧縮比と燃焼室容積との関係を示す図である。横軸は、圧縮比を示し、縦軸は燃焼室容積を示す。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the compression ratio of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 and the combustion chamber volume. The horizontal axis indicates the compression ratio, and the vertical axis indicates the combustion chamber volume.
複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、アクチュエータ５０によりコントロールリンク４４の揺動中心を変えて、所定範囲内で圧縮比を制御する。 In the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the actuator 50 changes the swing center of the control link 44 to control the compression ratio within a predetermined range.
圧縮比が低圧縮比の場合には、ピストン２１の上死点及び下死点の位置は高圧縮比の場合と比較して低くなる。そのため、低圧縮比の場合は、図４に示す通り、上死点及び下死点での燃焼室容積は高圧縮比の場合よりも大きくなる。ただし、上死点の変化に合わせて下死点も変化するため、圧縮比の高低に関わらずストローク量については変化しない。したがって、ピストンがストロークの中央に位置する場合にも、燃焼室容積は低圧縮比の場合の方が大きくなる。燃焼室容積が拡大すると、燃焼室内の空気量が増加する。したがって、空気量の増加量に対して燃料の燃料噴射量も増大させることでき、初爆の燃焼性が向上する。 When the compression ratio is the low compression ratio, the positions of the top dead center and the bottom dead center of the piston 21 are lower than in the case of the high compression ratio. Therefore, in the case of the low compression ratio, as shown in FIG. 4, the combustion chamber volume at the top dead center and the bottom dead center becomes larger than that in the case of the high compression ratio. However, since the bottom dead center also changes in accordance with the change in top dead center, the stroke amount does not change regardless of the compression ratio. Therefore, even when the piston is located at the center of the stroke, the combustion chamber volume is larger when the compression ratio is low. As the combustion chamber volume increases, the amount of air in the combustion chamber increases. Therefore, the fuel injection amount of the fuel can be increased with respect to the increase amount of the air amount, and the combustibility of the first explosion is improved.
また、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００の圧縮比の低下は、圧縮行程での圧縮圧力にも作用する。 Further, the reduction in the compression ratio of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 also affects the compression pressure in the compression stroke.
図５は、低圧縮比にした場合の圧縮比と圧縮行程での圧縮圧力との関係を示す図である。横軸は圧縮比を示す。縦軸は圧縮行程での圧縮圧力が最大となる最大圧縮圧力を示す。実線Ａは、通常運転時の圧縮比と最大圧縮圧力との関係を示す。また、実線Ｂは初爆時の圧縮比と最大圧縮圧力との関係を示す。 FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the compression ratio when the compression ratio is low and the compression pressure in the compression stroke. The horizontal axis indicates the compression ratio. The vertical axis represents the maximum compression pressure at which the compression pressure in the compression stroke is maximized. A solid line A indicates the relationship between the compression ratio and the maximum compression pressure during normal operation. Solid line B shows the relationship between the compression ratio at the first explosion and the maximum compression pressure.
初爆は膨張行程の途中にある気筒を選択して行われるため、圧縮行程での圧縮ストローク量は、通常運転時の圧縮ストローク量と比較して小さい。そのため、実線Ｂの圧力は、実線Ａよりも全体的に低くなっている。 Since the first explosion is performed by selecting a cylinder in the middle of the expansion stroke, the compression stroke amount in the compression stroke is smaller than the compression stroke amount during normal operation. Therefore, the pressure of the solid line B is generally lower than that of the solid line A.
また、低圧縮比の場合には、図４においても示したように、ピストン２１の上死点での燃焼室容積は高圧縮比の場合と比較して大きい。これに対し、下死点から上死点までの膨張ストローク量は、低圧縮比、高圧縮比とも同一である。そのため、実線Ｂに示すように、圧縮行程にある気筒での最大圧力は、燃焼室容積が大きい低圧縮比の方が小さくなる。したがって、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、圧縮比を低圧縮比とすることで圧縮行程にある気筒の最大圧縮圧力を抑制する。 Further, in the case of the low compression ratio, as shown in FIG. 4, the combustion chamber volume at the top dead center of the piston 21 is larger than that in the case of the high compression ratio. On the other hand, the expansion stroke amount from the bottom dead center to the top dead center is the same for both the low compression ratio and the high compression ratio. Therefore, as shown by the solid line B, the maximum pressure in the cylinder in the compression stroke is smaller at a low compression ratio with a large combustion chamber volume. Therefore, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the maximum compression pressure of the cylinder in the compression stroke is suppressed by setting the compression ratio to a low compression ratio.
上述したように、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００の圧縮比は、ゼロスタートでの内燃機関の始動性に影響する初爆の燃焼性や圧縮行程にある気筒の圧縮圧力に作用する。 As described above, the compression ratio of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 affects the combustibility of the initial explosion that affects the startability of the internal combustion engine at zero start and the compression pressure of the cylinder in the compression stroke.
このような複リンク式可変圧縮比内燃機関１００においては、以下の動作により圧縮比を所定範囲内において制御して、ゼロスタートによる内燃機関の再始動を行う。 In such a multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the compression ratio is controlled within a predetermined range by the following operation, and the internal combustion engine is restarted by zero start.
図６は、ゼロスタートによる内燃機関の再始動時の可変圧縮比内燃機関１００の制御特性を示すタイムチャートである。 FIG. 6 is a time chart showing control characteristics of the variable compression ratio internal combustion engine 100 when the internal combustion engine is restarted by zero start.
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、車両が減速して停止すると、燃料の供給を停止することで複リンク式可変圧縮比内燃機関１００も停止する（以下「アイドルストップ」と称する）。そして、図６（Ｃ）に示す通り、アイドルストップ直前に複リンク式可変圧縮比内燃機関１００の圧縮比を通常走行時の圧縮比よりも低い所定の圧縮比に調整し、始動時まで待機する。なお、内燃機関の圧縮比は、初爆によりピストン２１が下死点に到達する前までに、低圧縮比に調整するようにしてもよい。その後、運転者がアクセルを踏む動作を検知することにより再始動が開始され、選択された所定の気筒内に噴射された燃料に点火して初爆を行う。この初爆によりクランキングされて内燃機関が再始動する。内燃機関の始動後は、車両の走行状態に基づいて、ゼロスタート時の低圧縮比よりも高い圧縮比に変更される。 As shown in FIGS. 6 (A) and 6 (B), when the vehicle decelerates and stops, the fuel supply is stopped and the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 also stops (hereinafter referred to as “idle stop”). Called). Then, as shown in FIG. 6C, the compression ratio of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 is adjusted to a predetermined compression ratio lower than the compression ratio at the time of normal traveling immediately before idling stop, and waits until starting. . The compression ratio of the internal combustion engine may be adjusted to a low compression ratio before the piston 21 reaches the bottom dead center by the first explosion. Thereafter, restart is started by detecting the driver's stepping on the accelerator, and the fuel that is injected into the selected predetermined cylinder is ignited to perform the initial explosion. The internal combustion engine restarts after being cranked by this first explosion. After the internal combustion engine is started, the compression ratio is changed to a higher compression ratio than the low compression ratio at the time of zero start based on the running state of the vehicle.
なお、図７（Ｃ）に示すように、再始動までは低圧縮比で待機し、ゼロスタートによる再始動の燃料噴射または点火時に高圧縮比にして、初爆後にピストン２１が下死点に到達する前に再び低圧縮比に移行し、内燃機関の始動後に高圧縮比に変更するようにしてもよい。このようにすれば、初爆時の燃焼圧を効率よくピストン２１に伝達でき、圧縮行程での圧縮圧力についても効果的に抑制できる。 Note that, as shown in FIG. 7C, the engine 21 waits at a low compression ratio until restart, and is set to a high compression ratio at the time of restarting fuel injection or ignition by zero start, and the piston 21 is brought to the bottom dead center after the first explosion. It may be possible to shift to the low compression ratio again before reaching, and to change to the high compression ratio after starting the internal combustion engine. If it does in this way, the combustion pressure at the time of the first explosion can be efficiently transmitted to the piston 21, and the compression pressure in the compression stroke can be effectively suppressed.
複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、複リンク機構４０により圧縮比を可変に制御できるだけでなく、アッパリンク４１及びロアリンク４２等のアライメントによりピストンストローク特性を略単振動とすることが可能である。つまり、ピストン２１がストローク中央から上昇して上死点を経て再びストローク中央まで下降したときのクランク角度と、ストローク中央から下降して下死点を経て再びストローク中央まで上昇したときのクランク角度とが略同一となり、ピストン２１のクランク角度に対するストローク特性が略単振動に近い特性となる。詳しくは、特開２００５−１８０３０２号公報を参照されたい。 In the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, not only can the compression ratio be variably controlled by the multi-link mechanism 40, but the piston stroke characteristics can be made substantially single vibration by alignment of the upper link 41, the lower link 42, and the like. is there. That is, the crank angle when the piston 21 rises from the center of the stroke and descends to the center of the stroke again through the top dead center, and the crank angle when the piston 21 descends from the center of the stroke and rises again to the center of the stroke through the bottom dead center Are substantially the same, and the stroke characteristic with respect to the crank angle of the piston 21 is a characteristic close to a simple vibration. For details, refer to JP-A-2005-180302.
図８、図９及び図１０は、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００のピストンストローク特性を示すである。横軸はクランク角度を示す。縦軸はピストンストロークを示す。実線は、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００のピストンストローク特性である。また、破線は、従来のリンク機構を有する内燃機関のピストンストローク特性である。 8, 9, and 10 show the piston stroke characteristics of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100. The horizontal axis indicates the crank angle. The vertical axis represents the piston stroke. The solid line is the piston stroke characteristic of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100. A broken line is a piston stroke characteristic of an internal combustion engine having a conventional link mechanism.
従来リンク機構の内燃機関では、ピストンはコンロッドによってクランクシャフトに連結されており、コンロッドの傾きによりピストンストローク特性を単振動に近づけることが困難である。図８の破線に示すように、従来リンク機構においては、上死点近傍でピストン動作は急峻となり、下死点近傍でピストン動作は緩慢となる。そのため、従来リンク機構の内燃機関においては、ピストンが圧縮行程の後半（下死点近傍）にある場合には、膨張行程の後半（上死点近傍）にある場合と比較してピストン速度が大幅に速くなる。 In an internal combustion engine of a conventional link mechanism, the piston is connected to the crankshaft by a connecting rod, and it is difficult to make the piston stroke characteristic close to simple vibration due to the inclination of the connecting rod. As shown by the broken line in FIG. 8, in the conventional link mechanism, the piston operation becomes steep near the top dead center, and the piston operation becomes slow near the bottom dead center. Therefore, in an internal combustion engine with a conventional linkage mechanism, when the piston is in the second half of the compression stroke (near bottom dead center), the piston speed is significantly higher than that in the second half of the expansion stroke (near top dead center). Get faster.
これに対し、複リンク式可変圧縮比エンジン１００の複リンク機構４０では、図８の実線に示すように、ピストンストローク特性は略単振動となる。そのため、上死点及び下死点でのピストン速度は略同一となる。 On the other hand, in the multi-link mechanism 40 of the multi-link variable compression ratio engine 100, as shown by the solid line in FIG. Therefore, the piston speeds at the top dead center and the bottom dead center are substantially the same.
また、複リンク式可変圧縮比エンジン１００の略単振動のピストンストローク特性は、膨張行程や圧縮行程におけるストローク量についても作用する。 Further, the piston stroke characteristic of substantially simple vibration of the multi-link variable compression ratio engine 100 also affects the stroke amount in the expansion stroke and the compression stroke.
車両が停車して内燃機関が停止する場合には、圧縮行程での圧縮圧力やピストンフリクション等の影響により、各気筒のピストン２１はピストンストロークの中央付近で停止することが多い。 When the vehicle stops and the internal combustion engine stops, the piston 21 of each cylinder often stops near the center of the piston stroke due to the influence of compression pressure, piston friction, and the like in the compression stroke.
図９は、ピストン２１が膨張行程のストローク中央位置で停止した場合を示す。 FIG. 9 shows the case where the piston 21 stops at the center position of the stroke of the expansion stroke.
図９に示す通り、ピストン２１が膨張行程のストローク中央で停止した場合には、従来リンク機構ではＡ１が、複リンク機構４０ではＡ２が、ピストン２１の停止位置となる。したがって、ストロークの中央位置から下死点までの膨張ストローク量は両機構ともに同一量となる。 As shown in FIG. 9, when the piston 21 stops at the center of the stroke of the expansion stroke, A1 is the stop position of the piston 21 in the conventional link mechanism and A2 is the stop position of the multi-link mechanism 40. Therefore, the expansion stroke amount from the center position of the stroke to the bottom dead center is the same for both mechanisms.
一方、初爆が行われる気筒と隣接する気筒は圧縮行程にあり、圧縮行程にある気筒のピストン位置はＡ１、Ａ２に対してクランク角度で１８０°進んだＢ１、Ｂ２となる。ピストンストローク特性が単振動ではない従来リンク機構では、Ｂ１から上死点までの圧縮ストローク量が、膨張ストローク量よりも大きい。これに対し、ピストンストローク特性が略単振動の複リンク機構４０では、Ｂ２から上死点までの圧縮ストローク量と膨張ストローク量とは同一となる。したがって、複リンク機構４０の圧縮ストローク量は、従来リンク機構と比較して小さくなり、従来リンク機構の内燃機関よりも圧縮行程における圧縮圧力が低減する。 On the other hand, the cylinder adjacent to the cylinder in which the initial explosion is performed is in the compression stroke, and the piston positions of the cylinders in the compression stroke are B1 and B2 advanced by 180 ° with respect to A1 and A2. In the conventional link mechanism in which the piston stroke characteristic is not simple vibration, the compression stroke amount from B1 to the top dead center is larger than the expansion stroke amount. On the other hand, in the multi-link mechanism 40 having a substantially single vibration piston stroke characteristic, the compression stroke amount and the expansion stroke amount from B2 to the top dead center are the same. Therefore, the compression stroke amount of the multi-link mechanism 40 is smaller than that of the conventional link mechanism, and the compression pressure in the compression stroke is reduced as compared with the internal combustion engine of the conventional link mechanism.
図１０は、ピストン２１が圧縮行程のストローク中央位置で停止した場合を示す。 FIG. 10 shows a case where the piston 21 stops at the center position of the stroke of the compression stroke.
この場合においては、従来リンク機構ではＣ１が、複リンク機構４０ではＣ２が、ピストン２１の停止位置となる。そのため、ストロークの中央位置から上死点までの圧縮ストローク量は両機構ともに同一となる。一方、初爆が行われる気筒においては、ピストン位置がＣ１、Ｃ２に対してクランク角度で１８０°進んだＤ１、Ｄ２となる。ピストンストローク特性が単振動ではない従来リンク機構では、Ｄ１から下死点までの膨張ストローク量が、圧縮ストローク量よりも小さくなる。これに対し、ピストンストローク特性が略単振動である複リンク機構４０では、Ｄ２から上死点までの圧縮ストローク量と、膨張ストローク量とが同一となる。 In this case, C1 is the stop position of the piston 21 in the conventional link mechanism, and C2 is the stop position of the multi-link mechanism 40. Therefore, the compression stroke amount from the center position of the stroke to the top dead center is the same for both mechanisms. On the other hand, in the cylinder in which the initial explosion is performed, the piston positions are D1 and D2 advanced by 180 ° with respect to C1 and C2 at a crank angle. In the conventional link mechanism in which the piston stroke characteristic is not simple vibration, the expansion stroke amount from D1 to the bottom dead center is smaller than the compression stroke amount. On the other hand, in the multi-link mechanism 40 whose piston stroke characteristic is substantially simple vibration, the compression stroke amount from D2 to the top dead center is the same as the expansion stroke amount.
従来リンク機構の膨張ストローク量は、複リンク機構４０の膨張ストローク量よりも小さくなるため、従来リンク機構では燃焼による膨張比も小さくなる。しかしながら、従来リンク機構では、十分な膨張ストローク量が確保されていないため、初爆の燃焼圧を全てピストン往復動とすることができず、圧縮行程での圧縮圧力に抗しきれずピストン往復動が阻害されやすい。 Since the expansion stroke amount of the conventional link mechanism is smaller than the expansion stroke amount of the multi-link mechanism 40, the expansion ratio due to combustion is also small in the conventional link mechanism. However, in the conventional link mechanism, since a sufficient expansion stroke amount is not ensured, the combustion pressure of the first explosion cannot be completely reciprocated with the piston, and the piston reciprocation cannot be resisted against the compression pressure in the compression stroke. Easy to be disturbed.
このように複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、ピストン２１の停止位置が、膨張行程や圧縮行程のストロークの中央位置であっても、従来リンク機構の内燃機関よりもゼロスタートによる始動性は向上する。 Thus, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, even if the stop position of the piston 21 is the center position of the stroke of the expansion stroke or the compression stroke, the startability by the zero start is better than that of the internal combustion engine of the conventional link mechanism. improves.
さらに、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、アッパリンク４１及びロアリンク４２等のアライメントにより、ピストンストローク特性を略単振動とすることができだけでなく、膨張行程でのサイドスラスト荷重を低減する。詳しくは、特開２００２−０５４４６８号公報を参照されたい。 Furthermore, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the piston stroke characteristics can be made substantially simple vibration by the alignment of the upper link 41 and the lower link 42, etc., and the side thrust load in the expansion stroke can be reduced. To do. For details, refer to JP-A-2002-054468.
図１１は、従来リンク機構の内燃機関でのサイドスラスト荷重によるピストンフリクションを示す概略図である。図１１に示す通り、膨張行程でのピストンフリクションは、以下の数式により算出される。 FIG. 11 is a schematic view showing piston friction due to a side thrust load in an internal combustion engine of a conventional link mechanism. As shown in FIG. 11, the piston friction in the expansion stroke is calculated by the following equation.
ゼロスタートが行われる内燃機関停止時においては、油膜が形成されていないため摩擦係数μは大きくなり、ピストンフリクションＦは通常運転時と比べ大きくなる。しかしながら、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、アッパリンク４１が膨張行程の前半においてほぼ直立して下降するように設定できる。 When the internal combustion engine is stopped when zero start is performed, the oil coefficient is not increased because the oil film is not formed, and the piston friction F is larger than that during normal operation. However, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the upper link 41 can be set so as to descend substantially upright in the first half of the expansion stroke.
図１２は、膨張行程にある従来リンク機構のコンロッド１１の傾きθAと複リンク機構４０のアッパリンク４１の傾きθBとを示す概略図である。 FIG. 12 is a schematic diagram showing the inclination θ A of the connecting rod 11 of the conventional link mechanism and the inclination θ B of the upper link 41 of the double link mechanism 40 in the expansion stroke.
図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示す通り、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、アッパリンク４１の傾きθBは、従来リンク機構のコンロッド１１の傾きθAよりも小さくなる。そのため、ピストン２１が受けるサイドスラスト荷重を低減でき、ピストンフリクションＦを大幅に低減させることができる。このように、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００の複リンク機構４０においては、サイドスラスト荷重が低減するため、ピストンフリクションも低減する。 As shown in FIGS. 12A and 12B, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the inclination θ B of the upper link 41 is smaller than the inclination θ A of the connecting rod 11 of the conventional link mechanism. Therefore, the side thrust load received by the piston 21 can be reduced, and the piston friction F can be greatly reduced. Thus, in the multi-link mechanism 40 of the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the side thrust load is reduced, so that the piston friction is also reduced.
以上により、本実施形態は以下の効果を得ることができる。 As described above, the present embodiment can obtain the following effects.
本実施形態では、４気筒の複リンク式可変圧縮比内燃機関１００において、ゼロスタートによる内燃機関の再始動を実施する。 In the present embodiment, in the 4-cylinder multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the internal combustion engine is restarted by zero start.
複リンク式可変圧縮比内燃機関１００は、その圧縮比を所定の範囲において可変に設定でき、ゼロスタートによる内燃機関の再始動時には圧縮比を低下させる。そのため、初爆が行われる膨張行程にある気筒の燃焼室容積が拡大し、燃焼室内の空気量が増加する。これにより、初爆時の燃料噴射量を増大させることができ、初爆の燃焼性を向上させることができる。また、圧縮比が低下すると、圧縮行程での最大圧縮圧力が高圧縮比の場合よりも小さくなり、初爆の燃焼圧によってピストン２１が受ける力の損失を抑制できる。これにより、ピストン２１の往復動が阻害されるのを抑制し、ゼロスタート時の始動性を向上させることが可能となる。 The multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 can set the compression ratio to be variable within a predetermined range, and lowers the compression ratio when the internal combustion engine is restarted by zero start. Therefore, the volume of the combustion chamber of the cylinder in the expansion stroke in which the initial explosion is performed increases, and the amount of air in the combustion chamber increases. Thereby, the fuel injection amount at the time of the first explosion can be increased, and the combustibility of the first explosion can be improved. Further, when the compression ratio decreases, the maximum compression pressure in the compression stroke becomes smaller than that in the case of a high compression ratio, and the loss of force received by the piston 21 due to the combustion pressure of the first explosion can be suppressed. Thereby, it is possible to suppress the reciprocation of the piston 21 from being inhibited, and to improve the startability at the time of zero start.
また、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、複リンク機構４０のアライメントにより、ピストンストローク特性が略単振動となる。そのため、上死点及び下死点でのピストン速度は略同一となり、ピストン速度に基づく圧縮行程での圧縮圧力が低減する。ピストンストローク特性が略単振動であるため、ストロークの中央でピストンが停止した場合には、初爆が行われる気筒での膨張ストローク量と、その気筒と隣接する気筒の圧縮ストローク量とが等しくなる。そのため、従来リンク機構の内燃機関と比較して、圧縮行程での圧縮圧力を抑制できるとともに、十分な膨張ストローク量を確保することができる。これにより、ピストン２１の往復動が阻害されるのを抑制して、ゼロスタート時の始動性を向上させることが可能となる。 Further, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the piston stroke characteristic becomes substantially simple vibration due to the alignment of the multi-link mechanism 40. Therefore, the piston speeds at the top dead center and the bottom dead center are substantially the same, and the compression pressure in the compression stroke based on the piston speed is reduced. Since the piston stroke characteristic is substantially simple vibration, when the piston stops at the center of the stroke, the expansion stroke amount in the cylinder where the initial explosion is performed becomes equal to the compression stroke amount of the cylinder adjacent to the cylinder. . Therefore, as compared with the internal combustion engine of the conventional link mechanism, the compression pressure in the compression stroke can be suppressed and a sufficient expansion stroke amount can be secured. Thereby, it is possible to suppress the reciprocation of the piston 21 from being inhibited and improve the startability at the time of zero start.
さらに、複リンク式可変圧縮比内燃機関１００では、複リンク機構４０のアライメントにより、膨張行程の前半においてアッパリンク４１がほぼ直立して下降するように設定できる。そのため、ピストン２１のサイドスラスト荷重が大幅に低減して、ピストンフリクションが小さくなる。これにより、ゼロスタート時に初爆の燃焼圧によってピストン２１の受ける力がピストンフリクションによって損失することを抑制でき、ゼロスタート時の始動性を向上させることが可能となる。 Further, in the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100, the upper link 41 can be set so as to descend substantially upright in the first half of the expansion stroke by the alignment of the multi-link mechanism 40. Therefore, the side thrust load of the piston 21 is greatly reduced, and the piston friction is reduced. Thereby, it is possible to suppress loss of the force received by the piston 21 due to the combustion pressure of the first explosion at the time of zero start due to piston friction, and it is possible to improve the startability at the time of zero start.
本実施形態の複リンク式可変圧縮比内燃機関１００においては、上記した効果を総合的に有することにより、４気筒内燃機関においても安定して滑らかにゼロスタートを実施することが可能となる。 In the multi-link variable compression ratio internal combustion engine 100 of the present embodiment, it is possible to stably and smoothly perform zero start even in a four-cylinder internal combustion engine by having the above-described effects comprehensively.
なお、本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is obvious that various modifications can be made within the scope of the technical idea.
１００ 複リンク式可変圧縮比内燃機関
１ 吸気ポート
２ 排気ポート
３ 吸気弁
４ 排気弁
５ 燃焼室
６ 燃料噴射弁
７ 点火栓
１０ シリンダヘッド
２０ シリンダブロック
２０ａ シリンダ
２１ ピストン
２２ ピストンピン
２３、２４、２５ 連結ピン
４０ 複リンク機構（圧縮比可変機構）
４１ アッパリンク（第１リンク）
４２ ロアリンク（第２リンク）
４２ａ 連結孔
４３ クランクシャフト
４３ａ ジャーナル
４３ｂ クランクピン
４４ コントロールリンク（第３リンク）
４６ コントロールシャフト
５０ アクチュエータ
６０ コントローラ（ゼロスタート制御手段）
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Double link type variable compression ratio internal combustion engine 1 Intake port 2 Exhaust port 3 Intake valve 4 Exhaust valve 5 Combustion chamber 6 Fuel injection valve 7 Spark plug 10 Cylinder head 20 Cylinder block 20a Cylinder 21 Piston 22 Piston pins 23, 24, 25 Connection Pin 40 double link mechanism (compression ratio variable mechanism)
41 Upper link (first link)
42 Lower link (second link)
42a Connecting hole 43 Crankshaft 43a Journal 43b Crankpin 44 Control link (third link)
46 Control shaft 50 Actuator 60 Controller (zero start control means)
Claims (7)
前記気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室に配置され、前記噴射された燃料に点火する点火栓と、
各気筒内で往復摺動して、前記燃焼室を画成するピストンと、
前記ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結するとともに、リンクの姿勢を変化させることによりピストン上死点位置を変化させて圧縮比を可変とする圧縮比可変機構と、
前記内燃機関の始動時に膨張行程で停止している気筒の前記燃料噴射弁から燃料を噴射し、前記点火栓により点火して内燃機関を始動させるゼロスタート制御手段と、
を備え、
前記ピストンがストローク中央から上昇して上死点を経て再びストローク中央まで下降したときのクランク角度と、ストローク中央から下降して下死点を経て再びストローク中央まで上昇したときのクランク角度とが略同一となるようにし、前記ピストンのクランク角度に対するストローク特性が略単振動に近い特性となるようにした
ことを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber in the cylinder;
A spark plug disposed in the combustion chamber and igniting the injected fuel;
A piston that reciprocates in each cylinder to define the combustion chamber;
A compression ratio variable mechanism that couples the piston and the crankshaft with a plurality of links, and changes the piston top dead center position by changing the posture of the link to make the compression ratio variable.
Zero-start control means for injecting fuel from the fuel injection valve of the cylinder that is stopped in the expansion stroke when starting the internal combustion engine, and igniting the ignition plug to start the internal combustion engine;
Equipped with a,
The crank angle when the piston ascends from the center of the stroke and descends to the center of the stroke again through the top dead center, and the crank angle when the piston descends from the center of the stroke and rises again to the center of the stroke through the bottom dead center An internal combustion engine characterized in that the stroke characteristics with respect to the crank angle of the piston are substantially the same as those of a simple vibration .
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。 When the piston moves from the top dead center to the bottom dead center, the angle formed by the link connecting to the piston and the moving direction is smaller than the link mechanism connecting the piston and the crankshaft by a single rod. The internal combustion engine according to claim 1, which is configured as described above.
前記気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室に配置され、前記噴射された燃料に点火する点火栓と、
各気筒内で往復摺動して、前記燃焼室を画成するピストンと、
前記ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結するとともに、リンクの姿勢を変化させることによりピストン上死点位置を変化させて圧縮比を可変とする圧縮比可変機構と、
前記内燃機関の始動時に膨張行程で停止している気筒の前記燃料噴射弁から燃料を噴射し、前記点火栓により点火して内燃機関を始動させるゼロスタート制御手段と、
を備え、
前記圧縮比可変機構は、
前記ピストンに揺動自由に連結する第１リンクと、
前記第１リンクに回動自由に連結するとともに、クランクシャフトのクランクピンに回転自由に装着される第２リンクと、
前記クランクシャフトと平行にシリンダブロックに回転自由に支持され、その回転軸心に対して偏心する偏心軸部を有するコントロールシャフトと、
前記第２リンクに連結ピンを介して回転自由に連結されるとともに、前記コントロールシャフトの偏心軸部を揺動軸心として揺動可能な第３リンクを備え、
前記ゼロスタート制御手段により、車両の状態に基づいて前記コントロールシャフトを回転し、偏心軸部の位置を変更して、内燃機関の圧縮比を変更するようにした
ことを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber in the cylinder;
A spark plug disposed in the combustion chamber and igniting the injected fuel;
A piston that reciprocates in each cylinder to define the combustion chamber;
A compression ratio variable mechanism that couples the piston and the crankshaft with a plurality of links, and changes the piston top dead center position by changing the posture of the link to make the compression ratio variable.
Zero-start control means for injecting fuel from the fuel injection valve of the cylinder that is stopped in the expansion stroke when starting the internal combustion engine, and igniting the ignition plug to start the internal combustion engine;
With
The compression ratio variable mechanism is
A first link that is pivotably coupled to the piston;
A second link that is pivotably coupled to the first link and is rotatably mounted on a crankpin of a crankshaft;
A control shaft having an eccentric shaft portion that is rotatably supported by the cylinder block in parallel with the crankshaft and is eccentric with respect to the rotation axis;
A third link that is rotatably connected to the second link via a connecting pin, and that can swing with the eccentric shaft portion of the control shaft as a swing axis;
Wherein the zero-start control means, based on the state of the vehicle by rotating the control shaft, by changing the position of the eccentric shaft portion, the inner combustion engine characterized in that so as to change the compression ratio of the internal combustion engine .
前記内燃機関が始動するまでの間に、内燃機関の圧縮比を通常走行時の圧縮比より低くするようにした
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関。 The zero start control means includes
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein a compression ratio of the internal combustion engine is set lower than a compression ratio during normal running before the internal combustion engine is started .
前記気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室に配置され、前記噴射された燃料に点火する点火栓と、
各気筒内で往復摺動して、前記燃焼室を画成するピストンと、
前記ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結するとともに、リンクの姿勢を変化させることによりピストン上死点位置を変化させて圧縮比を可変とする圧縮比可変機構と、
前記内燃機関の始動時に膨張行程で停止している気筒の前記燃料噴射弁から燃料を噴射し、前記点火栓により点火して内燃機関を始動させるゼロスタート制御手段と、
を備え、
前記ゼロスタート制御手段は、
前記内燃機関の停止後に圧縮比を通常走行状態の圧縮比より低くして、前記内燃機関の始動時の燃料噴射または点火時に、圧縮比をその低圧縮比よりも高くするようにした
ことを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber in the cylinder;
A spark plug disposed in the combustion chamber and igniting the injected fuel;
A piston that reciprocates in each cylinder to define the combustion chamber;
A compression ratio variable mechanism that couples the piston and the crankshaft with a plurality of links, and changes the piston top dead center position by changing the posture of the link to make the compression ratio variable.
Zero-start control means for injecting fuel from the fuel injection valve of the cylinder that is stopped in the expansion stroke when starting the internal combustion engine, and igniting the ignition plug to start the internal combustion engine;
With
The zero start control means includes
The compression ratio is made lower than the compression ratio in the normal running state after the internal combustion engine is stopped, and the compression ratio is made higher than the low compression ratio at the time of fuel injection or ignition at the start of the internal combustion engine. the internal combustion engine shall be the.
前記気筒内の燃焼室に直接に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
前記燃焼室に配置され、前記噴射された燃料に点火する点火栓と、
各気筒内で往復摺動して、前記燃焼室を画成するピストンと、
前記ピストンとクランクシャフトとを複数のリンクで連結するとともに、リンクの姿勢を変化させることによりピストン上死点位置を変化させて圧縮比を可変とする圧縮比可変機構と、
前記内燃機関の始動時に膨張行程で停止している気筒の前記燃料噴射弁から燃料を噴射し、前記点火栓により点火して内燃機関を始動させるゼロスタート制御手段と、
を備え、
前記ゼロスタート制御手段は、
前記内燃機関の始動時の燃焼圧によって前記ピストンが下死点に到達する前に、前記内燃機関の圧縮比を通常走行時の圧縮比より低くするようにした
ことを特徴とする内燃機関。 In an internal combustion engine having a plurality of cylinders,
A fuel injection valve for directly injecting fuel into the combustion chamber in the cylinder;
A spark plug disposed in the combustion chamber and igniting the injected fuel;
A piston that reciprocates in each cylinder to define the combustion chamber;
A compression ratio variable mechanism that couples the piston and the crankshaft with a plurality of links, and changes the piston top dead center position by changing the posture of the link to make the compression ratio variable.
Zero-start control means for injecting fuel from the fuel injection valve of the cylinder that is stopped in the expansion stroke when starting the internal combustion engine, and igniting the ignition plug to start the internal combustion engine;
With
The zero start control means includes
Before the piston by the combustion pressure at the start of the internal combustion engine reaches a bottom dead center, the inner combustion engine you characterized by being adapted to the compression ratio of the internal combustion engine lower than the compression ratio of the normal driving .
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関。
The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the internal combustion engine has four cylinders .
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