CN105074165A - 可变压缩比内燃机 - Google Patents

Abstract

具备：可变压缩比机构(10)，其对应于第1控制轴(14)的旋转位置而变更内燃机压缩比；以及致动器，其变更及保持第1控制轴(14)的旋转位置。将致动器和第1控制轴(14)连结的连结机构具有与第1控制轴(14)连结的控制杆(24)。利用第1连结销(26)将从第1控制轴(14)的中心向径向外侧延伸的第1臂部(25)的前端和控制杆(24)的一端可旋转地连结。至少在最高压缩比的设定时，使第1连结销(26)浸没至油盘(6)内的油面(α1)的下方。

Description

可变压缩比内燃机

技术领域

本发明涉及一种可变压缩比内燃机，其具备能够变更内燃机压缩比的可变压缩比机构。

背景技术

当前，本申请人提出了一种可变压缩比机构，该可变压缩比机构能够利用多连杆式的活塞－曲柄机构对内燃机压缩比进行变更(例如，参照专利文献1)。这种可变压缩比机构通过利用电动机等致动器对控制轴的旋转位置进行变更，从而能够根据内燃机运转状态对内燃机压缩比进行变更/控制。

专利文献1：日本特开2004－257254号公报

发明内容

在为了保护上述可变压缩比机构的致动器不受油或排气热等的影响而将其配置在内燃机主体外部的构造的情况下，例如，通过连结机构将致动器和控制轴连结，该连结机构具备控制杆，该控制杆贯穿内燃机主体的侧壁。控制杆的一端经由连结销与控制轴的臂部连结。控制轴例如配置在设置于内燃机主体下方的油盘的内部，可旋转地支撑在内燃机主体侧。

在这种构造的可变压缩比内燃机中，对于将控制轴和致动器连结的连结机构，由内燃机的燃烧载荷和惯性力的组合所产生的交替载荷反复进行作用。在此，在将控制杆和臂部可旋转地连结的连结销的轴承部分处，确保有规定的间隙，因此通过由上述交替载荷进行反复作用，从而产生振动、噪声等，声振性能有可能发生恶化。此外，如果轴承部分的磨损随着使用而发展，则轴承部分的间隙增大，容易导致上述声振性能的恶化。

特别是，在交替载荷容易增大的高转速/低负荷区域中使用高压缩比侧的设定，因此高压缩比侧的设定时的声振性能的恶化容易成为问题。

本发明是为了解决上述问题而提出的。即，本发明的特征在于具有：可变压缩比机构，其对应于在内燃机主体的油盘内配置的控制轴的旋转位置，变更内燃机压缩比；致动器，其对所述控制轴的旋转位置进行变更及保持；以及连结机构，其将所述致动器和控制轴连结，该连结机构具有：控制杆，其与所述控制轴连结；以及连结销，其将从所述控制轴的中心向径向外侧延伸的臂部的前端和所述控制杆的一端可旋转地连结。并且，设定为至少在最高压缩比的设定时，所述连结销浸没至所述油盘内的油面的下方。

发明的效果

根据本发明，至少在最高压缩比的设定时，使连结销浸没至油盘内的油面下方的油中，由此能够抑制声振性能的恶化，并且提高润滑性能而抑制轴承部分的磨损的发展。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施例所涉及的具备可变压缩比机构的可变压缩比内燃机的剖面对应图。

图2同样是表示上述可变压缩比内燃机的剖面对应图。

图3同样是表示上述可变压缩比内燃机的剖面对应图。

图4同样是表示上述可变压缩比内燃机的剖面对应图。

图5是表示最高压缩比的设定时的控制杆的附近的剖视图。

图6是表示最低压缩比的设定时的控制杆的附近的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图，详细说明本发明的优选实施例。此外，图1～图4与图5、图6的构造相比进行简化描绘，图1～图6全部是表示相同实施例的剖面对应图。首先，对利用多连杆式活塞－曲柄机构的可变压缩比机构10进行说明。此外，该机构10在上述日本特开2004－257254号公报等中也进行了记载，为公知的，因此仅进行简单的说明。

在构成内燃机的主体的一部分的气缸体1中，各气缸的活塞3以可滑动的方式嵌合在气缸2内，并且可旋转地支撑有曲柄轴4。可变压缩比机构10具有：下连杆11，其可旋转地安装在曲柄轴4的曲柄销5上；上连杆12，其连结该下连杆11和活塞3；第1控制轴14，其可旋转地支撑在气缸体1等内燃机主体侧；偏心轴部15，其偏心地设置在该第1控制轴14上；以及控制连杆13，其连结该偏心轴部15和下连杆11。活塞3和上连杆12的上端经由活塞销16以可相对旋转的方式连结，上连杆12的下端和下连杆11经由上连杆侧连结销17以可相对旋转的方式连结，控制连杆13的上端和下连杆11经由控制连杆侧连结销18以可相对旋转的方式连结，控制连杆13的下端可旋转地安装在上述偏心轴部15上。

在第1控制轴14上，经由具备减速器(省略图示)的连结机构20连结有电动机19，该电动机19作为该可变压缩比机构10的致动器。通过利用该电动机19变更第1控制轴14的旋转位置(角度)，从而伴随着下连杆11的姿态的变化，包含活塞上止点位置、活塞下止点位置在内的活塞行程特性发生变化，内燃机压缩比发生变化。因此，通过利用控制部40对电动机19进行驱动控制，从而能够根据内燃机运转状态对内燃机压缩比进行控制。此外，作为致动器，可以不限定于电动式的电动机19，也可以是油压驱动式的致动器。

第1控制轴14可旋转地支撑在油盘6的内部，该油盘6设置在气缸体1的下方并积存润滑油。该油盘6由油盘上部6A和油盘下部6B构成，油盘上部6A固定在气缸体1的下侧，油盘下部6B以将该油盘上部6A的下表面开口部闭塞的方式固定在油盘上部6A的下侧。另一方面，电动机19配置在内燃机主体的外部，更详细地说，安装在外壳22的内燃机后侧，该外壳22安装在油盘上部6A的进气侧的侧壁(下面称为“油盘侧壁”)7上，该油盘上部6A构成内燃机主体的一部分。

上述减速器将电动机19的输出轴的旋转减速并向第1控制轴14传递，例如使用具有利用波动齿轮机构的构造的减速器。此外，作为减速器，不限定于这种利用波动齿轮机构的构造，还能够使用摆线减速器等其他形式的减速器。

连结机构20中设置有与减速器的输出轴一体构成的第2控制轴23。此外，也可以采用如下结构，即，使减速器的输出轴和第2控制轴23独立，将两者以联动旋转的方式连结。

该第2控制轴23以可旋转的方式收容配置在设置于油盘侧壁7旁边的外壳22内，沿着油盘侧壁7在内燃机前后方向(即，与第1控制轴14平行的方向)上延伸。在润滑用的油飞散的内燃机主体内部配置的第1控制轴14和在内燃机主体的外部设置的第2控制轴23通过贯穿油盘侧壁7的控制杆24进行机械连结，14、23这两者联动旋转。此外，在油盘侧壁7以及外壳22中，贯穿形成有控制杆24所插入的狭缝24A，以闭塞该狭缝24A的周围的方式将外壳22液密地安装在油盘侧壁7上。

控制杆24的一端和第1臂部25的前端经由第1连结销26以可相对旋转的方式连结，该第1臂部25从第1控制轴14的中心向径向外侧延伸。控制杆24的另一端和第2臂部27的前端经由第2连结销28以可相对旋转的方式连结，该第2臂部27从第2控制轴23的中心向径向外侧延伸。

通过这种连杆构造，如果第1控制轴14旋转，则内燃机压缩比变化，同时第1臂部25、第2臂部27以及控制杆24的姿态发生变化，因此从电动机19到第1控制轴14的旋转动力传递路径的减速比也会变化。

此外，上述第1控制轴14相当于本发明的“控制轴”，第1连结销26相当于本发明的“连结销”。

曲柄轴4的主轴颈部4A和第1控制轴14的轴颈部14A通过轴承盖30可旋转地支撑在内燃机主体侧，该轴承盖30固定在作为内燃机主体的气缸体1上。轴承盖30由主轴承盖30A和副轴承盖30B构成，两者使用共同的盖安装螺栓33而固定在气缸体1的分隔壁(省略图示)的下表面侧。第1控制轴14可旋转地支撑在主轴承盖30A和分隔壁之间，第2控制轴23可旋转地支撑在主轴承盖30A和副轴承盖30B之间。

如图5所示，在第1控制轴14向顺时针方向最大程度地旋转的最高压缩比时，在第2控制轴23的第2臂部27上设置的第1止动面31与在外壳22上设置的第2止动面32抵接，限制第1控制轴14在顺时针方向上的进一步旋转移动。另外，如图6所示，在第1控制轴14向逆时针方向最大程度地旋转的最低压缩比时，在第2控制轴23的第2臂部27上设置的第3止动面33与在外壳22上设置的第4止动面34抵接，限制第2控制轴23在逆时针方向上的进一步旋转。上述第1～第4止动面31～34构成对第1控制轴14的旋转范围在机械上进行限制的止动机构。

下面，在下文中列举该实施例的特征性结构以及作用效果。

(1)如图1所示设定为，至少在最高压缩比的设定时，将第1连结销26的整体浸没至内燃机运转过程中的油盘6内的油面α1的位置的下方。

高压缩比的设定在高转速/低负荷区域中使用，因此交替载荷较大，对声振性能的影响较大。在本实施例中，通过在这种包含最高压缩比的高压缩比的设定时使第1连结销26全部浸没至润滑油中，从而能够使第1连结销26的轴承部分的间隙充满润滑油，抑制由间隙内的晃动造成的振动、噪声的产生，抑制声振性能的恶化。

另一方面，低压缩比的设定在高负荷区域中使用，因此，对于作用于第1连结销26的载荷，最大燃烧载荷的作用方向上的载荷远大于相反方向的惯性载荷，在第1连结销26的轴承部分的间隙处产生的晃动较少，因此，对声振性能恶化的影响较小。

另外，在常用运转区域中多使用高压缩比的设定，因此如本实施例所示，在负荷较低且为了使噪声水平较低而要求安静性的高压缩比的设定时，对提高声振性能是有效的。相反，低压缩比的设定在高负荷区域中使用，因此原本噪声水平就较高，因此与高压缩比的设定时相比，相对容许声振性能的恶化。

(2)如图1所示设定为，油盘6内的油面α1位于第1控制轴14的中心与第1连结销26的中心之间。更具体地，如图1所示设定为，至少在最高压缩比的设定时，第1控制轴14的整体位于油面的上方。

由此，能够提高第1连结销26的润滑性能，同时，通过将第1控制轴14不浸没至润滑油中，而是配置在油面上方，从而能够抑制油搅拌阻力的增大，该油搅拌阻力是与可摆动地连结于第1控制轴14的控制连杆13的摆动运动相伴随的。

(3)如图2所示设定为，在第1连结销26相对于油盘6内的油面α1向上方离开最远的压缩比的设定时，更具体地，在第1控制轴14向逆时针方向最大程度地旋转的最低压缩比的设定时，从第1控制轴14的轴向观察，第1连结销26位于控制连杆13的设置有偏心轴部15的大端部的外径线13A的附近，更详细地，第1连结销26配置在外径线13A的轮廓线上。

如上述所示，通过将第1连结销26配置在由油面搅拌产生的油面变动或溅油量较多的、控制连杆13的大端部的外径线13A的附近，从而即使如图2所示第1连结销26未浸没至润滑油中，也能够充分确保对该第1连结销26的供油量。其结果，能够在第1连结销26的轴承部分处形成油膜而提高润滑性，提高声振性能。

(4)如图3所示设定为，至少在包含最高压缩比的高压缩比的设定时，无论油面变动时的油盘6内的油面α2的位置如何，第1连结销26始终浸没至油盘6内的油面α2的下方。

由此，即使产生由加减速等引起的油面变动，在高压缩比的设定时第1连结销26也不会从油面露出，因此第1连结销26始终为浸没至润滑油的形式，能够抑制声振性能的恶化。

(5)如图4所示设定为，在内燃机停止时设定成适合于启动的规定的中间压缩比，并且在该中间压缩比的设定时，第1连结销26浸没至内燃机停止时的油盘6内的油面α3的下方。

由此，在内燃机停止过程中，维持第1连结销的轴承部分浸没至润滑油中的状态。因此，在不对第1连结销26进行强制供油的情况下、启动后立即变为高负荷/低压缩比的设定而使第1连结销26从油面α3露出的情况下，也能够确保充分的润滑性。

如上所述，基于具体的实施例说明了本发明，但本发明并不限定于上述实施例，而是包含各种变形/变更。例如，在上述可变压缩比机构中，将控制连杆与下连杆连结，但也能够采用将控制连杆与上连杆连结的构造。

Claims (5)

1.一种可变压缩比内燃机，其具有：

可变压缩比机构，其对应于在内燃机主体的油盘内配置的控制轴的旋转位置，变更内燃机压缩比；

致动器，其对所述控制轴的旋转位置进行变更及保持；以及

连结机构，其将所述致动器和控制轴连结，

该连结机构具有：

控制杆，其与所述控制轴连结；以及

连结销，其将从所述控制轴的中心向径向外侧延伸的臂部的前端和所述控制杆的一端可旋转地连结，

设定为至少在最高压缩比的设定时，所述连结销浸没至所述油盘内的油面的下方。

2.根据权利要求1所述的可变压缩比内燃机，其中，

设定为所述油盘内的油面位于所述控制轴的中心与连结销的中心之间。

3.根据权利要求1或2所述的可变压缩比内燃机，其中，

所述可变压缩比机构具有：下连杆，该下连杆可旋转地安装在曲柄轴的曲柄销上；上连杆，该上连杆将该下连杆和活塞连结；以及控制连杆，该控制连杆将所述下连杆或上连杆，和偏心地设置在所述控制轴上的偏心轴部连结，

设定为在所述连结销与油盘内的油面相距最远的压缩比的设定时，从所述控制轴的轴向观察，所述连结销位于控制连杆的与所述偏心轴部连结的大端部的外径线的附近。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中，

设定为在高压缩比的设定时，无论油面变动时的油盘内的油面位置如何，连结销始终浸没至油盘内的油面的下方。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的可变压缩比内燃机，其中，

设定为在内燃机停止时设定为规定的中间压缩比，并且在该中间压缩比的设定时，所述连结销浸没至内燃机停止时的油盘内的油面的下方。