JP5056612B2 - Multilink engine link geometry - Google Patents

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Description

この発明は、マルチリンクエンジンのリンクジオメトリに関する。   The present invention relates to link geometry of a multilink engine.

ピストンピンとクランクピンとを複数のリンクで連結したエンジン(以下では「マルチリンクエンジン」という)が開発されつつある。このようなマルチリンクエンジンは、シリンダ内を往復動するピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、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とともに、アッパピンを介してアッパリンクに連結されるロアリンクと、そのロアリンクにコントロールピンを介して連結され、揺動中心ピンを中心として揺動するコントロールリンクと、を備える。   An engine in which a piston pin and a crank pin are connected by a plurality of links (hereinafter referred to as “multi-link engine”) is being developed. Such a multi-link engine is connected to a piston reciprocating in a cylinder via a piston pin, and is rotatably mounted on a crank pin of a crankshaft and connected to the upper link via an upper pin. And a control link that is connected to the lower link via a control pin and swings about the swing center pin.

このようなマルチリンクエンジンには、ピストンとクランクシャフトとをひとつのリンク(すなわちコンロッド)で連結するエンジン(これは通常のエンジンであるが、このようなエンジンをマルチリンクエンジンに対比して以下では「シングルリンクエンジン」と称する)に比較して、図４(Ａ−２)に示すようにクランク直径に対してアッパピン軌跡の上下方向長さと概ね一致するピストンストロークが拡大するため、トップデッキ高さ(全高)を高くすることなくロングストローク化しやすいという特性がある。このような特性を活用する技術が研究されている。たとえば特許文献１では、ピストンの必要最小限にのみ摺動部(ピストンスカート)を形成する。またシリンダライナには欠損部を設け、クランクシャフトのカウンタウェイトやリンク部品が通過できるようにする。このようにすることで、シリンダライナ下端及びピストン下死点の位置を低くすることができ、エンジン全高を高くすることなくロングストローク化している。なお他に関連する特許文献としては、特許文献２、特許文献３、特許文献４がある。
特開２００６−１８３５９５号公報 特開２００１−２２７３６７号公報 特開２００２−６１５０１号公報 特開２００５−１４７０６８号公報 In such a multi-link engine, an engine in which a piston and a crankshaft are connected by a single link (i.e., a connecting rod) (this is an ordinary engine. Compared to the “single link engine”), as shown in FIG. 4 (A-2), the piston stroke which is generally coincident with the vertical length of the upper pin locus with respect to the crank diameter is enlarged. There is a characteristic that it is easy to make a long stroke without increasing (total height). A technique that utilizes such characteristics has been studied. For example, in Patent Document 1, the sliding portion (piston skirt) is formed only to the minimum necessary amount of the piston. In addition, the cylinder liner is provided with a missing portion so that the counterweight of the crankshaft and the link parts can pass therethrough. By doing in this way, the position of a cylinder liner lower end and a piston bottom dead center can be made low, and it has become long stroke, without making an engine total height high. Other related patent documents include Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4.
JP 2006-183595 A JP 2001-227367 A JP 2002-61501 A JP 2005-147068 A

しかしながらこのように、シリンダライナ下端に欠損部を形成すると、その欠損部周辺のシリンダライナの剛性が弱くなる。その一方で、シリンダライナの面積が小さくなる分、欠損部周辺ではシリンダライナにかかる面圧が高くなる。そのためピストンのスラスト荷重が大きいと、シリンダライナが変形し、シリンダライナとピストンスカートとの接触状態が悪化する可能性がある。またピストンのスラスト荷重が大きいと、シリンダライナの欠損部のエッジによってピストンスカートの潤滑油膜が掻き取られてしまう可能性もある。   However, when a defect portion is formed at the lower end of the cylinder liner in this way, the rigidity of the cylinder liner around the defect portion becomes weak. On the other hand, as the area of the cylinder liner is reduced, the surface pressure applied to the cylinder liner is increased around the defect portion. Therefore, when the thrust load of the piston is large, the cylinder liner may be deformed, and the contact state between the cylinder liner and the piston skirt may be deteriorated. If the thrust load of the piston is large, the lubricating oil film of the piston skirt may be scraped off by the edge of the missing portion of the cylinder liner.

本発明は、本件発明者らによって見出されたこれらの課題に着目してなされたものであり、シリンダライナ下端に欠損部が形成されているなどして、下端のシリンダ軸方向の位置が一定ではなく少なくとも一部分の位置が異なるようになっていても、シリンダライナの変形を抑制するマルチリンクエンジンのリンクジオメトリを提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to these problems found by the present inventors, and the position of the lower end in the cylinder axial direction is constant, for example, by forming a deficient portion at the lower end of the cylinder liner. It is an object to provide a link geometry of a multi-link engine that suppresses deformation of a cylinder liner even if at least a part of the position is different.

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected, it is not limited to this.

本発明は、シリンダ(３１)内を往復動するピストン(３２)にピストンピン(２１)を介して連結されるアッパリンク(１１)と、クランクシャフト(３３)のクランクピン(３３ｂ)に回転自由に装着されるとともに、アッパリンク(１１)にアッパピン(２２)を介して連結されるロアリンク(１２)と、ロアリンク(１２)にコントロールピン(２３)を介して連結され、揺動中心ピン(２４)を中心として揺動するコントロールリンク(１３)と、を有するマルチリンクエンジンのリンクジオメトリであって、前記シリンダ(３１)のシリンダライナ(３１ａ)は、シリンダ軸方向の下端位置(３１ｂ，３１ｃ，３１ｅ)が一定ではなく少なくとも一部分の下端位置が異なるように形成され、前記シリンダライナ下端の最上部(３１ｂ)よりも、ピストンスカート下端が下方に位置するクランクアングル範囲において、クランク軸方向から見てアッパリンク軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になる、ことを特徴とする。   In the present invention, the upper link (11) connected to the piston (32) reciprocating in the cylinder (31) via the piston pin (21) and the crank pin (33b) of the crankshaft (33) are freely rotatable. The lower link (12) connected to the upper link (11) via the upper pin (22) and the lower link (12) connected to the lower link (12) via the control pin (23). (24) is a link geometry of a multi-link engine having a control link (13) that swings about a cylinder link (31), wherein a cylinder liner (31a) of the cylinder (31) has a lower end position (31b, 31c, 31e) are not constant and are formed so that the lower end position of at least a part thereof is different, and the lower end of the piston skirt is positioned below the uppermost part (31b) of the lower end of the cylinder liner. In the crank angle range, the angle formed by the upper link axis and the cylinder axis is minimized when viewed from the crankshaft direction.

本発明によれば、クランク軸方向から見てアッパリンク軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になるタイミングで、シリンダライナ下端の最上部よりも、ピストンスカート下端が下方に位置するので、シリンダライナの下端位置が一定ではなく少なくとも一部分の位置が異なるように形成されていても、シリンダライナの変形を効果的に抑制することができる。   According to the present invention, the lower end of the piston skirt is positioned below the uppermost portion of the lower end of the cylinder liner at the timing at which the angle formed between the upper link axis and the cylinder axis is minimized when viewed from the crankshaft direction. Even if the lower end position is not constant and at least a part of the position is different, deformation of the cylinder liner can be effectively suppressed.

以下では図面等を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第１実施形態）
まず最初に図１を参照してマルチリンクエンジンについて説明する。なお図１はピストン３２が下死点にあるときの状態を示している。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
First, the multilink engine will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a state where the piston 32 is at the bottom dead center.

マルチリンクエンジン１０は、ピストン３２とクランクシャフト３３とが２つのリンク(アッパリンク１１、ロアリンク１２)で連結される。またロアリンク１２には、コントロールリンク１３が連結される。   In the multi-link engine 10, the piston 32 and the crankshaft 33 are connected by two links (upper link 11 and lower link 12). A control link 13 is connected to the lower link 12.

アッパリンク１１は、上端をピストンピン２１を介してピストン３２に連結し、下端をアッパピン２２を介してロアリンク１２の一端に連結する。ピストン３２は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック３１に設けられたシリンダライナ３１ａの内部を往復動する。ピストン３２が下死点にあるときは、図１に示されているようにアッパリンク１１はシリンダ軸線と略平行な姿勢になる。またピストン３２の最下部が、シリンダライナ３１ａの下端の最下部よりも下方に位置している。   The upper link 11 has an upper end connected to the piston 32 via the piston pin 21 and a lower end connected to one end of the lower link 12 via the upper pin 22. The piston 32 receives the combustion pressure and reciprocates inside the cylinder liner 31 a provided in the cylinder block 31. When the piston 32 is at the bottom dead center, the upper link 11 is in a posture substantially parallel to the cylinder axis as shown in FIG. The lowermost part of the piston 32 is located below the lowermost part of the lower end of the cylinder liner 31a.

ここで図２及び図３を参照してピストン３２について説明する。なお図２(Ａ)は斜視図であり、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ−Ｂ断面図であり、図２(Ｃ)は図２(Ａ)のＣ−Ｃ断面図である。また図３はピストン挙動を示す図である。   Here, the piston 32 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2A is a perspective view, FIG. 2B is a sectional view taken along line BB in FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line CC in FIG. is there. FIG. 3 shows the piston behavior.

ピストン３２は図２(Ｃ)に示されているように、ピストンピン２１の長さ方向の中央部分には、ピストンスカート３２ａが残されているが、その両側にはピストンスカートが無い。このようなピストン３２では、下死点において図３(Ａ)に示されているようにカウンタウェイト３３ｃはピストンピン２１(ピストンスカート３２ａ)の側方を通過する。このためアッパリンク１１を最小限の長さとして、ピストン３２の下死点位置をクランクシャフト３３に最接近させることで、その分のピストンストロークを拡大することができる。アッパリンク１１の傾きによって発生するサイドスラストは、残されているピストンスカート３２ａにおいて主に負担することになる。   As shown in FIG. 2 (C), the piston 32 has a piston skirt 32a left at the central portion in the longitudinal direction of the piston pin 21, but there is no piston skirt on both sides thereof. In such a piston 32, the counterweight 33c passes the side of the piston pin 21 (piston skirt 32a) at the bottom dead center as shown in FIG. Therefore, by setting the upper link 11 to the minimum length and bringing the bottom dead center position of the piston 32 closest to the crankshaft 33, the corresponding piston stroke can be expanded. The side thrust generated by the inclination of the upper link 11 is mainly borne by the remaining piston skirt 32a.

次に図４を参照してシリンダライナ３１ａについて説明する。図４(Ａ)は図１のシリンダライナ３１ａの左内側面をシリンダ軸線から見た縦断面図であり、図４(Ｂ)は図１のシリンダライナ３１ａの右内側面をシリンダ軸線から見た縦断面図である。   Next, the cylinder liner 31a will be described with reference to FIG. 4A is a vertical cross-sectional view of the left inner surface of the cylinder liner 31a of FIG. 1 as viewed from the cylinder axis, and FIG. 4B is a right inner surface of the cylinder liner 31a of FIG. 1 as viewed from the cylinder axis. It is a longitudinal cross-sectional view.

図４(Ａ)に示されているように、シリンダライナ３１ａの左内側の下端には、クランクシャフト３３のカウンタウェイト３３ｃを通過させるための欠損部３１ｂと、ロアリンク１２を通過させるための欠損部３１ｃと、が形成されている。このためシリンダライナ３１ａの下端のシリンダ軸方向の位置は、一定ではなく、位置が異なる。なお本実施形態では、欠損部３１ｂのほうが、欠損部３１ｃよりも深く形成されており、この欠損部３１ｂがシリンダライナ３１ａの下端の最上部に該当する。欠損部３１ｂ及び欠損部３１ｃの残りの部分が残部３１ｄである。   As shown in FIG. 4 (A), at the lower left inner lower end of the cylinder liner 31a, a missing portion 31b for allowing the counterweight 33c of the crankshaft 33 to pass therethrough and a missing portion for allowing the lower link 12 to pass therethrough. Part 31c. For this reason, the position of the lower end of the cylinder liner 31a in the cylinder axial direction is not constant, and the position is different. In the present embodiment, the defect portion 31b is formed deeper than the defect portion 31c, and this defect portion 31b corresponds to the uppermost portion at the lower end of the cylinder liner 31a. The remaining part of the missing part 31b and the missing part 31c is the remaining part 31d.

また図４(Ｂ)に示されているように、シリンダライナ３１ａの右内側の下端には、アッパリンク１１を通過させるための欠損部３１ｅが形成されている。このためシリンダライナ３１ａの下端のシリンダ軸方向の位置は、一定ではなく、位置が異なる。   Further, as shown in FIG. 4B, a defective portion 31e for allowing the upper link 11 to pass therethrough is formed at the lower right inner lower end of the cylinder liner 31a. For this reason, the position of the lower end of the cylinder liner 31a in the cylinder axial direction is not constant, and the position is different.

再び図１に戻る。ロアリンク１２は、一端をアッパピン２２を介してアッパリンク１１に連結し、他端をコントロールピン２３を介してコントロールリンク１３に連結する。また、ロアリンク１２は、ほぼ中央の連結孔に、クランクシャフト３３のクランクピン３３ｂを挿入し、クランクピン３３ｂを中心軸として回動する。ロアリンク１２は左右の２部材に分割可能に構成される。クランクシャフト３３は、複数のクランクジャーナル３３ａとクランクピン３３ｂとを備える。クランクジャーナル３３ａは、シリンダブロック及びラダーフレームによって回転自在に支持される。クランクピン３３ｂは、クランクジャーナル３３ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１２が回動自在に連結する。   Returning again to FIG. The lower link 12 has one end connected to the upper link 11 via the upper pin 22 and the other end connected to the control link 13 via the control pin 23. Further, the lower link 12 is inserted into the substantially central connecting hole with the crankpin 33b of the crankshaft 33 and rotated about the crankpin 33b as a central axis. The lower link 12 is configured to be split into two left and right members. The crankshaft 33 includes a plurality of crank journals 33a and crank pins 33b. The crank journal 33a is rotatably supported by the cylinder block and the ladder frame. The crank pin 33b is eccentric by a predetermined amount from the crank journal 33a, and the lower link 12 is rotatably connected thereto.

コントロールリンク１３は、先端にコントロールピン２３を挿入し、ロアリンク１２に回動可能に連結する。またコントロールリンク１３は、他端を揺動中心ピン２４を介してシリンダブロック３１に連結する。コントロールリンク１３は、この揺動中心ピン２４を中心として揺動する。そしてたとえば揺動中心ピン２４を一部を偏心させた偏心軸の偏心した部位として揺動中心ピン２４の偏心位置を移動すればコントロールリンク１３の揺動中心が変更し、ピストン３２の上死点位置が変更される。これによって圧縮比を機械的に調整することが可能である。   The control link 13 has a control pin 23 inserted at the tip and is connected to the lower link 12 so as to be rotatable. The other end of the control link 13 is connected to the cylinder block 31 via the swing center pin 24. The control link 13 swings around the swing center pin 24. Then, for example, if the eccentric position of the swing center pin 24 is moved with the eccentric shaft of the swing center pin 24 being partially eccentric, the swing center of the control link 13 is changed and the top dead center of the piston 32 is changed. The position is changed. This makes it possible to mechanically adjust the compression ratio.

図５は、マルチリンクエンジンのピストン加速度特性を説明する図であり、図５(Ａ)はマルチリンクエンジンのピストン加速度特性を示す図であり、図５(Ｂ)は比較例としてシングルリンクエンジンのピストン加速度特性を示す図である。これらは、行程に対するコンロッド長の比が１．５から３程度の一般的なシングルリンクエンジンとの比較するものである。そしてマルチリンクエンジンのアッパリンクをシングルリンクエンジンのコンロッドに相当するものと考え、同じストローク長、かつ、マルチリンクエンジンのアッパリンク長さとシングルリンクエンジンのコンロッド長さとが同じという条件で比較したものである。   FIG. 5 is a diagram illustrating piston acceleration characteristics of a multi-link engine, FIG. 5 (A) is a diagram illustrating piston acceleration characteristics of a multi-link engine, and FIG. 5 (B) is a comparative example of a single link engine. It is a figure which shows a piston acceleration characteristic. These are compared with a general single link engine having a connecting rod length to stroke ratio of about 1.5 to 3. The upper link of the multi-link engine is considered to be equivalent to the connecting rod of the single link engine, and the comparison is made under the condition that the stroke length is the same and the upper link length of the multi-link engine and the connecting rod length of the single link engine are the same. is there.

シングルリンクエンジンでは、図５(Ｂ)に示すようにオーバオールのピストン加速度の大きさ(絶対値)は、下死点付近のほうが上死点付近よりも大きい。しかしながら、マルチリンクエンジンでは、図５(Ａ)に示すようにオーバオールのピストン加速度の大きさ(絶対値)は、下死点付近と上死点付近とで略同程度に設定することができる。   In the single link engine, as shown in FIG. 5B, the magnitude (absolute value) of the overall piston acceleration is greater near the bottom dead center than near the top dead center. However, in the multi-link engine, as shown in FIG. 5A, the magnitude (absolute value) of the overall piston acceleration can be set to be approximately the same between the vicinity of the bottom dead center and the vicinity of the top dead center. .

そのように設定されたマルチリンクエンジンとシングルリンクエンジンのピストン位置の波形に含まれる２次成分の大きさを比較すると、マルチリンクエンジンのほうがシングルリンクエンジンよりも小さい。このため二次振動を低減できる、という特性がある。   Comparing the magnitudes of the secondary components included in the waveform of the piston position of the multilink engine and the single link engine set as such, the multilink engine is smaller than the single link engine. For this reason, there exists a characteristic that a secondary vibration can be reduced.

次に図６を参照して、本実施形態のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリをさらに詳しく説明する。なお図６(Ａ−１)はピストン３２が上死点にある状態を示し、図６(Ａ−２)はそのときの各リンクの状態を示し、図６(Ｂ−１)はピストン３２が下死点にある状態を示し、図６(Ｂ−２)はそのときの各リンクの状態を示す。また図６(Ａ−２)及び図６(Ｂ−２)に一点鎖線で示した略楕円図形は、アッパピン２２の軸心の移動軌跡である。   Next, with reference to FIG. 6, the link geometry of the multilink engine of this embodiment will be described in more detail. 6A-1 shows a state where the piston 32 is at the top dead center, FIG. 6A-2 shows a state of each link at that time, and FIG. The state at the bottom dead center is shown, and FIG. 6B-2 shows the state of each link at that time. 6A-2 and FIG. 6B-2 is a substantially oval figure indicated by an alternate long and short dash line, which is a movement locus of the axis of the upper pin 22. FIG.

本実施形態では、図６(Ｂ−１)に示すように、ピストン３２が下死点にあるときにシリンダライナ３１ａの下端の最上部３１ｂよりも、ピストンスカート下端が下方に位置する。このときの下死点近傍でのピストンとシリンダボアの位置関係を図７に示す。なお図７は図６(Ｂ−１)を矢印VII方向からピストン近傍を見た斜視図であり、シリンダライナを一点鎖線で示す。このときピストン３２は、残されているピストンスカート３２ａがシリンダライナ下端の最上部３１ｂより下がった位置まで下降している。シリンダライナ下部には、上述の通り、クランクシャフト３３のカウンタウェイト３３ｃを通過させるための欠損部３１ｂと、ロアリンク１２を通過させるための欠損部３１ｃと、が形成されている。このように欠損部が形成されいるので、シリンダライナ残部３１ｄは強度が低下する。さらに、シリンダライナ残部３１ｄは面積が小さい(相対するピストンスカートが小さい)分、シリンダライナ残部３１ｄにかかる面圧が高くなる。そのためピストン３２のスラスト荷重が大きいと、シリンダライナ(残部３１ｄ)が変形し、シリンダライナ３１ａとピストンスカート３２ａとの接触状態が悪化する可能性がある。またピストン３２のスラスト荷重が大きいと、シリンダライナ３１ａの欠損部３１ｂ，３１ｃのエッジによってピストンスカート３２ａの潤滑油膜が掻き取られてしまう可能性もある。そこで本実施形態では、このタイミングで、図６(Ｂ−２)に示すように、アッパリンク１１の軸線(ピストンピン２１の中心とアッパピン２２の中心を結んだ直線)とシリンダ軸線とが平行になり、すなわちアッパリンク１１の軸線とシリンダ軸線とのなす角がゼロ度になり最小となるようにした。このため、ピストン３２からシリンダライナ３１ａに作用するスラスト力が小さく、シリンダライナ３１ａに欠損部３１ｂ，３１ｃが形成されていても、シリンダライナ３１ａの変形を効果的に抑制することができる。特に、クランク軸方向から見てアッパリンク１１の軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になる状態のときが、ピストン３２からシリンダライナ３１ａに作用するスラスト力が最小になる状態である。そしてシリンダライナ３１ａの下端の最上部３１ｂよりも、ピストンスカート下端が下方に位置しているときに、このような状態になるので、シリンダライナ３１ａに欠損部が形成されていても、シリンダライナ３１ａに変形が生じることがないのである。またピストン３２が下死点にあるときに、ピストン３２の最下部が、シリンダライナ３１ａの下端の最下部よりも下方に位置しているが、ピストン３２からシリンダライナ３１ａに作用するスラスト力が小さいので、シリンダライナ３１ａの欠損部のエッジによってピストンスカートの潤滑油膜が掻き取られてしまうことを防止できるのである。   In this embodiment, as shown in FIG. 6 (B-1), when the piston 32 is at the bottom dead center, the lower end of the piston skirt is positioned below the uppermost portion 31b of the lower end of the cylinder liner 31a. FIG. 7 shows the positional relationship between the piston and the cylinder bore near the bottom dead center at this time. FIG. 7 is a perspective view of FIG. 6B-1 as seen in the vicinity of the piston from the direction of arrow VII, and the cylinder liner is indicated by a dashed line. At this time, the piston 32 is lowered to a position where the remaining piston skirt 32a is lower than the uppermost portion 31b at the lower end of the cylinder liner. In the lower portion of the cylinder liner, as described above, a missing portion 31b for allowing the counterweight 33c of the crankshaft 33 to pass therethrough and a missing portion 31c for allowing the lower link 12 to pass therethrough are formed. Since the defect portion is formed in this way, the strength of the cylinder liner remaining portion 31d is lowered. Further, the surface pressure applied to the cylinder liner remaining portion 31d increases as the area of the cylinder liner remaining portion 31d is small (the opposed piston skirt is small). Therefore, if the thrust load of the piston 32 is large, the cylinder liner (remaining part 31d) may be deformed, and the contact state between the cylinder liner 31a and the piston skirt 32a may be deteriorated. Further, if the thrust load of the piston 32 is large, there is a possibility that the lubricating oil film of the piston skirt 32a is scraped off by the edges of the missing portions 31b and 31c of the cylinder liner 31a. Therefore, in this embodiment, at this timing, as shown in FIG. 6B-2, the axis of the upper link 11 (the straight line connecting the center of the piston pin 21 and the center of the upper pin 22) and the cylinder axis are parallel. In other words, the angle formed by the axis of the upper link 11 and the cylinder axis is zero degrees and is minimized. For this reason, even if the thrust force acting on the cylinder liner 31a from the piston 32 is small and the missing portions 31b and 31c are formed on the cylinder liner 31a, the deformation of the cylinder liner 31a can be effectively suppressed. In particular, when the angle formed by the axis of the upper link 11 and the cylinder axis is minimized when viewed from the crankshaft direction, the thrust force acting on the cylinder liner 31a from the piston 32 is minimized. And, when the lower end of the piston skirt is positioned below the uppermost portion 31b of the lower end of the cylinder liner 31a, such a state is obtained. Therefore, even if a missing portion is formed in the cylinder liner 31a, the cylinder liner 31a There is no deformation. When the piston 32 is at the bottom dead center, the lowermost part of the piston 32 is located below the lowermost part of the lower end of the cylinder liner 31a, but the thrust force acting on the cylinder liner 31a from the piston 32 is small. Therefore, the lubricating oil film of the piston skirt can be prevented from being scraped off by the edge of the missing portion of the cylinder liner 31a.

また図６(Ｂ−２)に示すように、アッパピン２２の軸心の移動軌跡の曲率半径は、ピストン上死点付近よりもピストン下死点付近のほうが小さい。換言すると、アッパピン２２の楕円状の軸心軌跡の上端付近と接しシリンダ軸線に直交する直線を直線Ａとし、楕円軌跡の下端付近と接しシリンダ軸線に直交する直線を直線Ｂとし、楕円軌跡と２点で交差しシリンダ軸線に直交する直線であって２交点間の距離が最大になる直線を直線Ｃとしたときに、直線Ａから直線Ｃまでの距離Ｌ１が、直線Ｂから直線Ｃまでの距離Ｌ２よりも小さい。   Further, as shown in FIG. 6B-2, the radius of curvature of the movement locus of the axis of the upper pin 22 is smaller in the vicinity of the piston bottom dead center than in the vicinity of the piston top dead center. In other words, a straight line that is in contact with the vicinity of the upper end of the elliptical axial center locus of the upper pin 22 and orthogonal to the cylinder axis is defined as a straight line A, and a straight line that is in contact with the vicinity of the lower end of the elliptical locus and orthogonal to the cylinder axis is defined as a straight line B. When a straight line that intersects at a point and is orthogonal to the cylinder axis and has the maximum distance between the two intersections is a straight line C, the distance L1 from the straight line A to the straight line C is the distance from the straight line B to the straight line C. It is smaller than L2.

またアッパピン２２の軸心は、コントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とを結んだ直線Ｄよりも下方に位置するようになっている。ただしアッパピン２２の軸心とコントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とが一直線上にあれば、アッパピン２２の軸心は、コントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とを結んだ直線Ｄの上に位置する。   The axis of the upper pin 22 is positioned below a straight line D connecting the axis of the control pin 23 and the axis of the crank pin 33b. However, if the axis of the upper pin 22, the axis of the control pin 23, and the axis of the crank pin 33b are in a straight line, the axis of the upper pin 22 is aligned with the axis of the control pin 23 and the axis of the crank pin 33b. It is located on the connected straight line D.

ここで仮に図８の比較例に示すように、アッパピン２２の軸心が、コントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とを結んだ直線Ｄよりも上方に位置する場合を考える。揺動中心ピン２４がクランクシャフト中心の左下の位置にあり、かつ、コントロールピンがクランク軸中心の左方に位置するとき(シリンダ中心線を図中の垂直方向に置いたとき)には、ピストン３２が上死点付近にあるときであっても(図８(Ａ))、下死点付近にあるときであっても(図８(Ｂ))、アッパピン２２の位置が図６の場合に比べて高くなる。したがってアッパピン２２の軸心を、直線Ｄよりも下方に位置するようにしたほうが、トップデッキ高さ(全高)を高くすることなくロングストローク化しやすいのである。   Here, as shown in the comparative example of FIG. 8, a case is considered in which the axis of the upper pin 22 is positioned above a straight line D connecting the axis of the control pin 23 and the axis of the crank pin 33b. When the swing center pin 24 is at the lower left position of the crankshaft center and the control pin is positioned to the left of the crankshaft center (when the cylinder centerline is placed in the vertical direction in the figure), the piston Even when 32 is near the top dead center (FIG. 8A) or near the bottom dead center (FIG. 8B), the position of the upper pin 22 is as shown in FIG. Compared to higher. Therefore, if the axis of the upper pin 22 is positioned below the straight line D, it is easy to make a long stroke without increasing the top deck height (total height).

また上述のように、揺動中心ピン２４を偏心軸にして揺動中心ピン２４の偏心位置を移動すればコントロールリンク１３の揺動中心が変更し、ピストン３２の上死点位置が変更されるので、圧縮比を機械的に調整することが可能である。このときアッパリンク１１の軸線とシリンダ軸線とのなす最小角は、高圧縮比側よりも低圧縮比側のほうが小さくなるようにジオメトリを設定する。図６(Ｂ)において、実線は低圧縮比側、破線は高圧縮比側の状態を示す。高負荷条件では、出力を確保するべく運転条件に応じて圧縮比を低圧縮比側に設定することが望ましい。また低負荷条件では、膨張仕事を大きくすることで排気損失が減るように高圧縮比に設定することが望ましい。そしてこのように圧縮比を設定する場合は、低負荷条件のときに、より燃焼圧が高くサイドスラストも大きくなる。本実施形態によれば、このような場合でも、より効果的にシリンダライナの変形を抑えることができるのである。   Further, as described above, if the eccentric position of the swing center pin 24 is moved with the swing center pin 24 as an eccentric shaft, the swing center of the control link 13 is changed, and the top dead center position of the piston 32 is changed. Therefore, it is possible to adjust the compression ratio mechanically. At this time, the geometry is set so that the minimum angle formed by the axis of the upper link 11 and the cylinder axis is smaller on the low compression ratio side than on the high compression ratio side. In FIG. 6B, the solid line indicates the low compression ratio side, and the broken line indicates the high compression ratio side. Under high load conditions, it is desirable to set the compression ratio to the low compression ratio side according to the operating conditions in order to ensure output. Also, under a low load condition, it is desirable to set a high compression ratio so that exhaust loss is reduced by increasing the expansion work. When the compression ratio is set in this way, the combustion pressure is higher and the side thrust is larger under low load conditions. According to the present embodiment, even in such a case, the deformation of the cylinder liner can be more effectively suppressed.

（第２実施形態）
図９は、本発明によるマルチリンクエンジンのリンクジオメトリの第２実施形態を示す図である。 (Second Embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a second embodiment of the link geometry of the multi-link engine according to the present invention.

上記第１実施形態では、アッパピン２２の軸心は、コントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とを結んだ直線Ｄよりも下方に位置するようにしたが、本実施形態では、アッパピン２２の軸心とコントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とを一直線上に配置し、アッパピン２２の軸心が、コントロールピン２３の軸心とクランクピン３３ｂの軸心とを結んだ直線Ｄの上に位置するようにした。このようにしても、図８の比較例に比べて、ピストン３２が上死点付近にあるときであっても、下死点付近にあるときであっても、アッパピン２２の位置を低くできる。したがってアッパピン２２の軸心を、直線Ｄの上に位置しても、トップデッキ高さ(全高)を高くすることなくロングストローク化できるのである。   In the first embodiment, the axis of the upper pin 22 is positioned below the straight line D connecting the axis of the control pin 23 and the axis of the crank pin 33b. However, in this embodiment, the upper pin 22 The axis of 22, the axis of the control pin 23 and the axis of the crank pin 33 b are arranged in a straight line, and the axis of the upper pin 22 connects the axis of the control pin 23 and the axis of the crank pin 33 b. It was located on the straight line D. Even if it does in this way, compared with the comparative example of FIG. 8, the position of the upper pin 22 can be made low even when the piston 32 is near the top dead center or the bottom dead center. Therefore, even if the axis of the upper pin 22 is positioned on the straight line D, a long stroke can be achieved without increasing the top deck height (total height).

（第３実施形態）
図１０は、本発明によるマルチリンクエンジンのリンクジオメトリの第３実施形態を示す図である。 (Third embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a third embodiment of the link geometry of the multi-link engine according to the present invention.

上記第１実施形態では、アッパピン２２の軸心の移動軌跡は、シリンダ軸線上にあったが、本実施形態は、アッパピン２２の軸心の移動軌跡が、シリンダ軸線とはズレた位置にある場合である。   In the first embodiment, the movement trajectory of the axis of the upper pin 22 is on the cylinder axis. However, in this embodiment, the movement trajectory of the axis of the upper pin 22 is at a position shifted from the cylinder axis. It is.

このような場合は、アッパピン２２の軸心の移動軌跡は、図１０に示されているように、右に傾斜した形状になる。そしてピストンが上死点(図１０(Ａ))から下死点(図１０(Ｃ))に移動する途中でアッパピン２２の軸心が移動軌跡左端になり、このときアッパリンク１１の軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になる(図１０(Ｂ))。本実施形態では、このタイミングのときに、シリンダライナ３１ａの下端の最上部３１ｂよりも、ピストンスカート下端が下方に位置するようにしたのである。   In such a case, the movement locus of the axial center of the upper pin 22 has a shape inclined to the right as shown in FIG. While the piston moves from the top dead center (FIG. 10 (A)) to the bottom dead center (FIG. 10 (C)), the axis of the upper pin 22 becomes the left end of the movement locus. At this time, the axis of the upper link 11 and the cylinder The angle formed with the axis is minimized (FIG. 10B). In this embodiment, at this timing, the lower end of the piston skirt is positioned below the uppermost portion 31b of the lower end of the cylinder liner 31a.

このように本実施形態では、アッパリンク１１の軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になるタイミングのときに、シリンダライナ３１ａの下端の最上部３１ｂよりも、ピストンスカート下端が下方に位置するようにした。このため、アッパピン２２の軸心の移動軌跡が、シリンダ軸線とはズレた位置にある場合であっても、ピストン３２からシリンダライナ３１ａに作用するスラスト力を小さくでき、シリンダライナ３１ａに欠損部が形成されていても、シリンダライナ３１ａに変形が生じることがないのである。   Thus, in this embodiment, the piston skirt lower end is positioned below the uppermost portion 31b of the lower end of the cylinder liner 31a when the angle formed by the axis of the upper link 11 and the cylinder axis is minimized. I made it. For this reason, even when the movement locus of the axis of the upper pin 22 is shifted from the cylinder axis, the thrust force acting on the cylinder liner 31a from the piston 32 can be reduced, and the cylinder liner 31a has a missing portion. Even if formed, the cylinder liner 31a is not deformed.

また上述のように、揺動中心ピン２４を偏心軸にして揺動中心ピン２４の偏心位置を移動すればコントロールリンク１３の揺動中心が変更し、ピストン３２の上死点位置が変更されるので、圧縮比を機械的に調整することが可能である。このときアッパリンク１１の軸線とシリンダ軸線とのなす最小角は、高圧縮比側よりも低圧縮比側のほうが小さくなるのである。   Further, as described above, if the eccentric position of the swing center pin 24 is moved with the swing center pin 24 as an eccentric shaft, the swing center of the control link 13 is changed, and the top dead center position of the piston 32 is changed. Therefore, it is possible to adjust the compression ratio mechanically. At this time, the minimum angle formed by the axis of the upper link 11 and the cylinder axis is smaller on the low compression ratio side than on the high compression ratio side.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含まれることが明白である。   Without being limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible within the scope of the technical idea, and it is obvious that these are also included in the technical scope of the present invention.

例えば、図４に示したシリンダライナの形状は一例に過ぎず、たとえば図１１に示すような形状であってもよい。ようするにシリンダライナ下端のシリンダ軸方向の位置は、一定ではなく少なくとも一部分の位置が異なるように形成されていればよい。   For example, the shape of the cylinder liner shown in FIG. 4 is merely an example, and for example, the shape shown in FIG. 11 may be used. Thus, the position of the cylinder liner lower end in the cylinder axial direction is not constant and it is sufficient that at least a part of the position is different.

マルチリンクエンジンについて説明する図である。It is a figure explaining a multilink engine. ピストンの形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of a piston. ピストン挙動を示す図である。It is a figure which shows piston behavior. マルチリンクエンジンのシリンダライナを示す図である。It is a figure which shows the cylinder liner of a multilink engine. マルチリンクエンジンのピストン加速度特性を説明する図である。It is a figure explaining the piston acceleration characteristic of a multilink engine. マルチリンクエンジンのリンクジオメトリの第１実施形態をさらに詳しく説明する図である。It is a figure explaining 1st Embodiment of the link geometry of a multilink engine in more detail. 図６(Ｂ−１)を矢印VII方向からピストン近傍を見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the piston vicinity from FIG. 6 (B-1) from the arrow VII direction. 比較例を示す図である。It is a figure which shows a comparative example. 本発明によるマルチリンクエンジンのリンクジオメトリの第２実施形態を示す図である。It is a figure which shows 2nd Embodiment of the link geometry of the multilink engine by this invention. 本発明によるマルチリンクエンジンのリンクジオメトリの第３実施形態を示す図である。It is a figure which shows 3rd Embodiment of the link geometry of the multilink engine by this invention. シリンダライナの他の形状を示す図である。It is a figure which shows the other shape of a cylinder liner.

符号の説明Explanation of symbols

１０ マルチリンクエンジン
１１ アッパリンク
１２ ロアリンク
１３ コントロールリンク
２１ ピストンピン
２２ アッパピン
２３ コントロールピン
２４ 揺動中心ピン
３１ シリンダ
３１ａ シリンダライナ
３１ｂ，３１ｃ，３１ｅ シリンダライナの欠損部(シリンダライナ下端)
３１ｄ シリンダライナの残部
３２ ピストン
３３ クランクシャフト
３３ａ クランクジャーナル
３３ｂ クランクピン DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multilink engine 11 Upper link 12 Lower link 13 Control link 21 Piston pin 22 Upper pin 23 Control pin 24 Oscillation center pin 31 Cylinder 31a Cylinder liner 31b, 31c, 31e Cylinder liner lacking part (bottom of cylinder liner)
31d Remaining cylinder liner 32 Piston 33 Crankshaft 33a Crank journal 33b Crank pin

Claims (7)

シリンダ内を往復動するピストンにピストンピンを介して連結されるアッパリンクと、
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とともに、前記アッパリンクにアッパピンを介して連結されるロアリンクと、
前記ロアリンクにコントロールピンを介して連結され、揺動中心ピンを中心として揺動するコントロールリンクと、
を有するマルチリンクエンジンのリンクジオメトリであって、
前記シリンダのシリンダライナは、シリンダ軸方向の下端位置が一定ではなく少なくとも一部分の下端位置が異なるように形成され、
前記シリンダライナ下端の最上部よりも、ピストンスカート下端が下方に位置するクランクアングル範囲において、クランク軸方向から見てアッパリンク軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になる、
ことを特徴とするマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 An upper link connected via a piston pin to a piston that reciprocates in the cylinder;
A lower link that is rotatably mounted on a crankpin of a crankshaft and is connected to the upper link via an upper pin;
A control link connected to the lower link via a control pin and swinging about a swing center pin;
A link geometry of a multi-link engine having
The cylinder liner of the cylinder is formed such that the lower end position in the cylinder axial direction is not constant and at least a part of the lower end position is different,
In the crank angle range where the piston skirt lower end is located below the uppermost portion of the cylinder liner lower end, the angle formed by the upper link axis and the cylinder axis is minimized when viewed from the crankshaft direction.
Link geometry of a multi-link engine characterized by クランク軸方向から見てアッパリンク軸線とシリンダ軸線とのなす角が最小になるときは、クランク軸方向から見て、アッパリンク軸線がシリンダ軸線とほぼ平行となる、
ことを特徴とする請求項１に記載のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 When the angle formed between the upper link axis and the cylinder axis when viewed from the crankshaft direction is minimized, the upper link axis is substantially parallel to the cylinder axis when viewed from the crankshaft direction.
The link geometry of the multi-link engine according to claim 1. 前記アッパピンの軸心の移動軌跡の曲率半径は、ピストン上死点付近よりもピストン下死点付近のほうが小さい、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 The radius of curvature of the movement locus of the axis of the upper pin is smaller near the bottom dead center of the piston than near the top dead center of the piston.
The link geometry of the multilink engine according to claim 1 or 2, characterized in that 前記アッパピンの楕円状の軸心軌跡の上端と接しシリンダ軸線に直交する直線を直線Ａとし、
前記楕円軌跡の下端と接しシリンダ軸線に直交する直線を直線Ｂとし、
前記楕円軌跡と２点で交差しシリンダ軸線に直交する直線であって前記２交点間の距離が最大になる直線を直線Ｃとしたときに、
直線Ａから直線Ｃまでの距離が、直線Ｂから直線Ｃまでの距離よりも小さい、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 The straight line perpendicular to the cylinder axis in contact with the upper end of the elliptical axial locus of the upper pin and the straight line A,
The straight line perpendicular to the cylinder axis in contact with the lower end of the elliptical locus and a straight line B,
When a straight line that intersects the elliptical locus at two points and is orthogonal to the cylinder axis and has the maximum distance between the two intersection points is defined as a straight line C,
The distance from the straight line A to the straight line C is smaller than the distance from the straight line B to the straight line C;
The link geometry of the multilink engine according to claim 1 or 2, characterized in that 前記アッパピンの軸心は、前記コントロールピンの軸心と前記クランクピンの軸心とを結んだ直線上に、又はその直線よりも下方に、位置する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 The axis of the upper pin is located on or below the straight line connecting the axis of the control pin and the axis of the crankpin.
The link geometry of the multilink engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the link geometry is a multi-link engine. 前記ピストンの往復動加速度の下死点近傍のタイミングにおける極大値の大きさが、上死点近傍のタイミングにおける極大値の大きさと略同等以上である、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 The maximum value at the timing near the bottom dead center of the reciprocating acceleration of the piston is approximately equal to or greater than the maximum value at the timing near the top dead center.
The link geometry of the multi-link engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the link geometry is a multi-link engine. 前記マルチリンクエンジンは、運転条件に応じて前記揺動中心ピンの位置を調整することで圧縮比を変更可能な圧縮比可変エンジンであり、
前記アッパリンク軸線とシリンダ軸線とのなす最小角が、高圧縮比の場合と低圧縮比の場合とで異なるときに、高圧縮比側よりも低圧縮比側のほうが小さい、
ことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のマルチリンクエンジンのリンクジオメトリ。 The multi-link engine is a variable compression ratio engine capable of changing a compression ratio by adjusting the position of the swing center pin according to operating conditions.
When the minimum angle formed by the upper link axis and the cylinder axis is different between the high compression ratio and the low compression ratio, the low compression ratio side is smaller than the high compression ratio side.
The link geometry of the multi-link engine according to any one of claims 1 to 6, wherein the link geometry is a multi-link engine.
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