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可変圧縮比機構を備えた内燃機関 - トヨタ自動車株式会社
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発明の名称 可変圧縮比機構を備えた内燃機関
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−9774(P2007−9774A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−190115(P2005−190115)
出願日 平成17年6月29日(2005.6.29)
代理人 【識別番号】100100549
【弁理士】
【氏名又は名称】川口 嘉之
発明者 秋久 大輔 / 神山 栄一 / 柏 正明
要約 課題
可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比の変更に伴い移動する部材を減少させる。

解決手段
クランクケース5と可動部3,4との相対距離を変化させて圧縮比を変更する可変圧縮比機構10を備えた内燃機関1において、可動部3,4に接続され且つ車体側11に固定される固定部8と、固定部8と可動部3,4とを接続し且つ内燃機関1の圧縮比の変更に伴い変形可能な接続部7と、を備える。圧縮比の変更時に移動する部材の質量からサージタンク8および該サージタンク8よりも上流の部材等の質量を除くことができる。
特許請求の範囲
【請求項1】
クランクケースと、
前記クランクケースと相対移動する可動部と、
前記クランクケースと前記可動部との相対距離を変化させて隙間容積を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
前記可動部に接続され且つ車体側に固定される固定部と、
前記固定部と前記可動部とを接続し且つ前記内燃機関の圧縮比の変更に伴い変形可能な接続部と、
を備えることを特徴とする可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
【請求項2】
前記接続部は自在パイプであることを特徴とする請求項1に記載の可変圧縮比機構を備えた内燃機関。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関する。
【背景技術】
【0002】
上死点におけるシリンダブロックとピストンとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更し、内燃機関の熱効率等を向上させることができる。
【0003】
ところで、シリンダブロックとピストンとの相対距離を変化させるためにシリンダブロックをピストン運動方向に移動させる場合には、該シリンダブロックに接続されているシリンダヘッド、インテークマニホルド、サージタンク、およびエキゾーストマニホルド等も共に移動することになる。
【0004】
ここで、可変圧縮比機構を備えていない内燃機関では、シリンダヘッドが移動しないために、インテークマニホルドを車体若しくは内燃機関本体に固定した支持ブラケットにより支持することができる(例えば、特許文献1を参照)。
【特許文献1】実開平7−38658号公報
【特許文献2】実開平7−35757号公報
【特許文献3】特開平3−281975号公報
【特許文献4】特開2003−206771号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、可変圧縮比機構を備えた内燃機関においては、インテークマニホルド、サージタンク、およびエキゾーストマニホルド等もシリンダヘッドと共に移動されるため、該インテークマニホルド、サージタンク、およびエキゾーストマニホルド等を車体若しくはシリンダブロック側へ固定することには困難が伴う。
【0006】
そのため、インテークマニホルド等をシリンダブロック側へ固定すると、圧縮比変更時に移動する部材の質量がその分大きくなり、圧縮比の変更に時間がかかったり、シリンダブロックを移動させるために大きな力が必要になったりする。さらに、シリンダヘッドへインテークマニホルド等を固定する場合には、支持ブラケットの固定方法が限られたり、支持ブラケットを取り付けることができなかったりするおそれもある。
【0007】
また、上死点におけるシリンダヘッドおよびシリンダブロックとピストンとの相対距離を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関では、シリンダヘッドおよびシリンダブロックが移動するために、該シリンダヘッドおよびシリンダブロックをエンジンマウント等で支持することができない。そのため、シリンダヘッドおよびシリンダブロックが振動しやすい。
【0008】
本発明は上記したような種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、圧縮比の変更に伴い移動する部材を減少させる点にある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を達成するために本発明による可変圧縮比機構を備えた内燃機関は、以下のことを特徴とする。すなわち、
クランクケースと、
前記クランクケースと相対移動する可動部と、
前記クランクケースと前記可動部との相対距離を変化させて隙間容積を変化させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備えた内燃機関において、
前記可動部に接続され且つ車体側に固定される固定部と、
前記固定部と前記可動部とを接続し且つ前記内燃機関の圧縮比の変更に伴い変形可能な接続部と、
を備えることを特徴とする。
【0010】
このように、固定部を車体側へ固定すると、圧縮比を変更したとしても固定部は移動しない。また、固定部と可動部との接続は接続部により確保される。これにより、圧縮比の変更時に移動する可動部の質量から固定部の質量を低減することができるので、速やかに圧縮比を変更することが可能となる。
【0011】
なお、固定部は、サージタンク、インテークマニホルド、またはエキゾーストマニホルドとしてもよい。また、例えばサージタンクを可動部に取り付け、スロットルボディーを車体側へ固定してもよい。
【0012】
また、本発明においては、前記接続部は自在パイプであってもよい。
【0013】
自在パイプには、例えば弾性体を材料としたパイプ、または蛇腹構造を備えたパイプを用いることができる。圧縮比変更時に可動部と固定部との位置関係が変化すると、自在パイプが伸縮しおよび/または曲がる。これにより、固定部と可動部との接続を確保しつつ可動部の移動と固定部の車体への固定とを両立させることができる。また、固定部と可動部とを自在パイプで接続することにより、可動部の振動を自在パイプで減衰させることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る可変圧縮比機構を備えた内燃機関によれば、圧縮比の変更に伴い移動する部材を減少させることができる。これにより、圧縮比の変更を速やかに行うことができ、また、圧縮比変更に必要となる力を減少させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【実施例1】
【0016】
図1は、圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関(以下、単に「内燃機関」という)1の概略構成を表す図である。なお、本実施例においては、内燃機関1を 簡潔に表示するため、一部の構成要素の表示を省略している。
【0017】
内燃機関1は、4つのシリンダ2を有するガソリンエンジンである。
【0018】
内燃機関1は、シリンダヘッド3、シリンダブロック4、およびクランクケース5を備えて構成されている。そして、各シリンダ2には、夫々ピストン6が備えられている。
【0019】
そして、本実施例による内燃機関1は、例えば、特開2003−206771号公報に記載されているような、クランクケース5に対してシリンダブロック4をシリンダ軸方向(以下、上下方向ともいう。)へ進退自在に取り付けるとともに両者の連結部に二重偏心軸を設け、該二重偏心軸を揺動回転させることによりシリンダブロック4を進退駆動させる可変圧縮比機構10を備えている。
【0020】
この可変圧縮比機構10によれば、シリンダブロック4と共にシリンダヘッド3を、シリンダ2の軸線方向にクランクケース5に対して相対移動させる。これによって、シリンダブロック4、シリンダヘッド3およびピストン6によって構成される燃焼室の容積(隙間容積)が変更される。その結果、内燃機関1の圧縮比が可変制御される。例えば、シリンダブロック4がクランクケース5から遠ざかる方向に相対移動されると、燃焼室容積が増えて圧縮比が低下する。
【0021】
内燃機関1には、吸気枝管7が接続されており、吸気枝管7の各枝管の一端は、シリンダヘッド3に形成された吸気ポート30を介して各シリンダ2の燃焼室へと通じている。また、吸気枝管7の各枝管の他端はサージタンク8に接続されている。
【0022】
サージタンク8よりも上流側には、スロットルボディー9が設けられている。このスロットルボディー9には、サージタンク8内へ流入する吸気の流量を調節するスロットルバルブ90が備えられている。
【0023】
そして、本実施例では、クランクケース5がエンジンマウント51を介して車体11に固定されており、さらにサージタンク8が車体11に固定されている。また、シリンダヘッド3とサージタンク8とを接続する吸気枝管7には、自在パイプが用いられている。この自在パイプには、例えばゴム等の伸縮および曲げが自在な弾性体を用いることができる。また、樹脂や金属を蛇腹構造としたものを自在パイプとすることもできる。圧縮比の変更時にシリンダヘッド3等が移動する距離は数ミリメートルであるため、自在パイプはこの距離分変形すれば足りる。
【0024】
このように構成することにより、圧縮比の変更時にシリンダヘッド3が上下方向に移動したときに、吸気枝管7が伸縮し、さらに曲がる。そのため、サージタンク8を車体11へ固定していても、吸気枝管7がシリンダヘッド3およびサージタンク8から外れることがない。これにより、シリンダヘッド3の移動と、サージタンク8の車体11への固定とを両立させることができる。
【0025】
また、自在パイプにより、シリンダヘッド3およびシリンダブロック4で発生する振動が減衰される。
【0026】
以上説明したように、本実施例によれば、質量の大きなサージタンク8をシリンダヘッド3またはシリンダブロック4へ固定する必要がないため、該シリンダヘッド3またはシリンダブロック4の上下移動を速やかに行うことが可能となる。すなわち、圧縮比を速やかに変更することが可能となる。さらに、より少ない力で圧縮比を変更することができる。また、吸気枝管7により内燃機関1の振動を抑制することが可能となる。
【0027】
なお、本実施例では、スロットルボディー9およびサージタンク8を含む吸気系全ての部材を車体11へ固定しているが、これに代えて、サージタンク8をシリンダヘッド3またはシリンダブロック4に固定しスロットルボディー9を車体11へ固定してもよい。また、サージタンク8およびスロットルボディー9をシリンダヘッド3またはシリンダブロック4へ固定し、それよりも上流の過給機やエアクリーナ等を車体11へ固定してもよい。これらの場合、シリンダヘッド3またはシリンダブロック4側へ固定された部材と、車体11側へ固定された部材とを前記自在パイプを用いて接続する。
【0028】
また、吸気系の部材と同様にして、排気系の部材を車体側に固定してもよい。例えば、エキゾーストマニホルドを車体側に固定し、シリンダヘッド3とエキゾーストマニホルドとを蛇腹構造の排気管で接続してもよい。また、触媒またはパティキュレートフィルタを車体側に固定してもよい。
【0029】
ここで、図2は、サージタンク8をシリンダヘッド3に固定し、スロットルボディー9を車体11へ固定したときの内燃機関の概略構成を表す図である。シリンダヘッド3とサージタンク8とは、吸気枝管70により接続されている。この吸気枝管70は、サージタンク8と一体で成型されている。また、スロットルボディー9は、車体11に固定されており、サージタンク8とスロットルボディー9とが吸気管71を介して接続されている。この吸気管71には前記自在パイプが用いられている。
【0030】
このように構成された内燃機関1では、圧縮比の変更時にシリンダヘッド3が移動すると、サージタンク8および吸気枝管70も同じ方向に移動する。このときに、吸気管71が伸縮するとともに曲がる。これにより、シリンダヘッド3の移動と、スロットルボディー9の車体11への固定とを両立させることができる。
【0031】
このようにしても移動部の質量を低減することができ、また、内燃機関1の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関の概略構成を表す図である。
【図2】サージタンクをシリンダヘッドに固定し、スロットルボディーを車体へ固定したときの内燃機関の概略構成を表す図である。
【符号の説明】
【0033】
1 内燃機関
2 シリンダ
3 シリンダヘッド
4 シリンダブロック
5 クランクケース
6 ピストン
7 吸気枝管
8 サージタンク
9 スロットルボディー
10 可変圧縮比機構
11 車体
30 吸気ポート
51 エンジンマウント
70 吸気枝管
71 吸気管
90 スロットルバルブ




 

 


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