CN107299857A - 内燃机 - Google Patents
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Abstract
一种内燃机,内燃机(100)的汽缸体移动机构(3)具备:一根控制轴(30),其与曲轴(10)平行地延伸且由曲轴箱(1)和汽缸体(2)中的一方支承,并且具有主轴部(30a)和在从该主轴部(30a)的轴心偏心了预定量的位置具有轴心的偏心部(30b);连结部件(31),其一端部安装于偏心部(30b),并且其另一端部安装于曲轴箱(1)和汽缸体(2)中的另一方,用于将曲轴箱(1)和汽缸体(2)中的另一方与控制轴(30)连结;以及致动器(32),其用于使控制轴(30)在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使偏心部(30b)的轴心以主轴部(30a)的轴心为中心地在汽缸体(2)的相对移动方向上摆动。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机。
背景技术
在JP2003-206771A中,作为具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的以往的内燃机,公开了如下内燃机:具备分别配置于汽缸体的短边方向上的两侧的两根偏心轴(凸轮轴)、和为了使所述偏心轴互相向反向旋转从而使汽缸体相对移动而在汽缸体的长边方向上的一端侧配置的一根驱动轴。
发明内容
这样,以往的内燃机为了使汽缸体相对移动,需要将偏心轴分别配置于汽缸体的短边方向上的两侧,并且将驱动轴配置于汽缸体的长边方向上的一端侧。因此,存在内燃机整体大型化、内燃机的重量增加这样的问题点。特别是在偏心轴上相对于其轴部分别安装有多个凸轮部和可动轴承部,因此需要两根这样的偏心轴则零件件数变得非常多。另外,还需要多个用于供可动轴承部插通而将偏心轴支承为旋转自如的轴承(轴承收纳孔)。因此,内燃机的重量的增加量也容易变大。
本发明是着眼于这样的问题点而做出的,其目的在于抑制具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的内燃机的大型化并抑制重量的增加。
为了解决上述课题,本发明的某技术方案的内燃机具备:曲轴箱,其支承曲轴;汽缸体,其能够相对于曲轴箱相对移动;以及汽缸体移动机构,其用于使汽缸体相对于曲轴箱相对移动。并且,汽缸体移动机构具备:一根控制轴,其与曲轴平行地延伸且由曲轴箱和汽缸体中的一方支承,并且具有主轴部和在从该主轴部的轴心偏心了预定量的位置具有轴心的偏心部;连结部件,其一端部安装于偏心部,并且其另一端部安装于曲轴箱和汽缸体中的另一方,用于将曲轴箱和汽缸体中的另一方与控制轴连结;以及致动器,其用于使控制轴在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使偏心部的轴心以主轴部的轴心为中心地在汽缸体的相对移动方向上摆动。
根据本发明的该技术方案的内燃机,仅通过使与曲轴平行地延伸的一根控制轴旋转,就能够经由连结部件使汽缸体相对于曲轴箱相对移动。因此,仅在汽缸体的短边方向上的单侧配置一根控制轴即可,也无需像所述的以往的内燃机那样在汽缸体的短边方向上的两侧配置偏心轴,另外,也无需在汽缸体的长边方向上的单侧配置用于使两根偏心轴旋转的驱动轴。因此,能够抑制具备能够相对于曲轴箱相对移动的汽缸体的内燃机的大型化,并抑制重量的增加。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的内燃机的概略立体图。
图2是图1所示的内燃机的概略分解立体图。
图3是图1所示的内燃机的概略分解立体图。
图4是本发明的第1实施方式的内燃机的概略剖视图。
图5是对汽缸体移动机构的动作进行说明的图。
图6是对汽缸体移动机构的动作进行说明的、示意性地示出了汽缸体移动机构的图。
图7是对仅在汽缸体的单侧设置了汽缸体移动机构的情况下的问题点进行说明的图。
图8是通过箭头来表示作用于本发明的第1实施方式的内燃机的滑动件的力的图。
图9是通过箭头来表示作用于本发明的第2实施方式的内燃机的滑动件的力的图。
附图标记说明
1:曲轴箱;
2:汽缸体;
3:汽缸体移动机构;
10:曲轴;
30:控制轴;
30a:主轴部;
30b:偏心部;
31:连结部件;
32:致动器;
40:导向壁;
41:滑动件;
100:内燃机。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。此外,在以下的说明中,对同样的构成要素标注同一参照标号。
(第1实施方式)
图1是本发明的第1实施方式的内燃机100的概略立体图。图2和图3分别是图1所示的内燃机100的概略分解立体图。
如图1至图3所示,内燃机100具备曲轴箱1、汽缸体2、汽缸体移动机构3以及导向机构4。
曲轴箱1将曲轴10支承为旋转自如,并且其内部具备用于容纳汽缸体2的汽缸体容纳部11。
汽缸体2能够相对于曲轴箱1相对移动地成为与曲轴箱1分体,并且其一部分容纳于曲轴箱1的汽缸体容纳部11内。在汽缸体2中形成有汽缸20。在本实施方式中,四个汽缸20沿着汽缸体2的长边方向(以下称为“汽缸体长边方向”。)呈直列地形成。
以下,除图1至图3之外还参照图4对内燃机100的内部构成、汽缸体移动机构3以及导向机构4的详细情况进行说明。
图4是内燃机100的概略剖视图。此外,在图1至图3中,为了防止附图的繁杂,而对图4所示的内燃机100省略了一部分的构成零件。
如图4所示,在汽缸体2的上部安装有汽缸盖5,在曲轴箱1的下部安装有油盘6。
在汽缸20的内部收纳有承受燃烧压力而在汽缸20的内部进行往复运动的活塞21。活塞21经由连杆22而与曲轴10连结,通过曲轴10而将活塞21的往复运动变换为旋转运动。由汽缸盖5、汽缸20以及活塞21区划出的空间成为燃烧室7。
曲轴10具备曲轴轴颈10a、曲柄销10b以及曲柄臂10c。曲轴轴颈10a是由曲轴箱1支承为旋转自如的部分。曲轴轴颈10a的轴心P1成为曲轴10的旋转中心。曲柄销10b是安装连杆22的大端部的部分。曲柄销10b的轴心P2从曲轴轴颈10a的轴心P1偏心了预定量。因此,在曲轴10旋转时,曲柄销10b的轴心P2绕轴心P1旋转。曲柄臂10c是将曲轴轴颈10a与曲柄销10b连结的部分。在本实施方式中,为了使曲轴10圆滑地旋转,在曲柄臂10c设置了平衡重10d。
汽缸体移动机构3是用于使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动的机构,如图2至图4所示,其具备一根控制轴30、连结部件31以及致动器32。
本实施方式的汽缸体移动机构3构成为,能够使汽缸体2在汽缸轴向上移动,从而使汽缸体2相对于曲轴箱1的汽缸轴向上的相对位置变化。通过使汽缸体2相对于曲轴箱1在汽缸轴向上相对移动,从而能够不变更活塞21的上止点位置地仅变更燃烧室7的容积。这样,通过不变更活塞21的上止点位置地仅变更燃烧室7的容积,从而能够变更内燃机100的机械压缩比。因此,本实施方式的汽缸体移动机构3作为内燃机100的可变压缩比机构而发挥功能。此外,机械压缩比是指根据压缩行程时的活塞21的行程容积和燃烧室7的容积而机械地确定的压缩比,通过(燃烧室容积+行程容积)/燃烧室容积来表示。
控制轴30与曲轴10平行地延伸,并由设置于曲轴箱1的两组控制轴承12(参照图2)支承为旋转自如,并且具备主轴部30a、和在从主轴部30a的轴心P3(参照图4)偏心了预定量的位置具有轴心P4(参照图4)的偏心部30b(参照图4)。因此,若使控制轴30旋转一周,则偏心部30b的轴心P4绕主轴部30a的轴心P3旋转一周。在本实施方式中,偏心部30b分别在汽缸体长边方向上的一端侧和另一端侧各设置一个。
连结部件31是用于将控制轴30的偏心部30b与汽缸体2连结的部件。连结部件31的汽缸轴向上的下侧(油盘6侧)的一端部安装于控制轴30的偏心部30b,连结部件31的汽缸轴向上的上侧(汽缸盖5侧)的另一端部安装于被支承于汽缸体2的连结销33。如图2和图3所示,在本实施方式中,通过两根连结部件31,将汽缸体长边方向上的一端侧的偏心部30b与汽缸体2、以及汽缸体长边方向上的另一端侧的偏心部30b与汽缸体2连结。
此外,在本实施方式中,使控制轴30为所谓的曲柄形状,但也可以是,将轴心从主轴部30a的轴心P3偏心了的偏心凸轮固定于主轴部30a的外周,在该偏心凸轮的外周安装连结部件31的一端部。
如图2所示,连结销33由设置于汽缸体2的短边方向(分别与汽缸体长边方向和汽缸轴向呈直角相交的方向。以下称为“汽缸体短边方向”。)上的一端侧的侧面的支承部23支承。在本实施方式中,支承部23与偏心部30b相对应地分别在汽缸体长边方向上的一端侧和另一端侧各设置一个。
致动器32是用于对控制轴30赋予驱动转矩,并且使控制轴30在预定的旋转角度范围内向两个方向旋转的驱动设备。在本实施方式中,使用电动机作为致动器32。
这样,汽缸体移动机构3构成为,仅配置于内燃机100的单侧(在本实施方式中为汽缸体短边方向上的一端侧),并且使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动。
导向机构4是用于抑制在使汽缸体2在所期望的移动方向(在本实施方式中为汽缸轴向)上移动时,汽缸体2向与移动方向不同的方向倾斜的机构,其具备导向壁40和滑动件41。
导向壁40是与汽缸体2的侧面相对地设置于曲轴箱1的壁,其相对于汽缸体2的侧面隔有预定的间隙地配置于汽缸体2的周围。
滑动件41以在其一端形成的抵接面411与汽缸体2的侧面接触的方式固定于导向壁40。在本实施方式中,滑动件41分别在与汽缸体2的汽缸体短边方向上的两侧面相对的导向壁40各安装有四个。更详细而言,滑动件41分别在各导向壁40的汽缸体长边方向上的一端侧和另一端侧各安装有两个,且安装于汽缸轴向上的上侧和下侧。这样,在本实施方式中,通过由滑动件41从两侧面支承汽缸体2,由此抑制了在使汽缸体2在汽缸轴向上移动时,汽缸体2向与汽缸轴向不同的方向倾斜。
此外,在以下的说明中,特别是在需要区别时,将固定于内燃机100的汽缸体短边方向上的一端侧的导向壁40的滑动件41称为“滑动件41a”,将固定于内燃机100的汽缸体短边方向上的另一端侧的导向壁40的滑动件41称为“滑动件41b”。
接着,参照图5和图6,对汽缸体移动机构3的动作进行说明。
图5是将通过汽缸体移动机构3,使活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积为最小的状态、即使机械压缩比为最大的状态的内燃机100,与从该状态使控制轴30顺时针旋转预定的旋转角度而使活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积为最大的状态、即使机械压缩比为最小的状态的内燃机100进行比较而示出的图。
图6与图5同样地是将使机械压缩比为最大的状态的内燃机100、与使机械压缩比为最小的状态的内燃机100进行比较而示出的图,但是为了容易理解发明,图6是示意性地示出了汽缸体移动机构3的图。此外,图6的虚线A是使控制轴30旋转了一周时的偏心部30b的轴心P4的轨迹。另外,P5是连结销33的轴心。
如图6所示,在本实施方式中,在通过穿过主轴部30a的轴心P3并且与汽缸轴向平行的平行线Q来将偏心部30b的轴心P4的轨迹A区划成两个半圆区域时,通过致动器32使控制轴30向两个旋转方向旋转以使得轴心P4在任意一方的半圆区域(在本实施方式中为图中左侧的半圆区域)的范围内向两个旋转方向移动。
并且,汽缸体移动机构3构成为,与图中右侧的使机械压缩比为最小的状态相比,在图中左侧的使机械压缩比为最大的状态时,偏心部30b的轴心P4位于汽缸轴向上的下侧(油盘6侧)。
因此,例如在从图中左侧的使机械压缩比为最大的状态、通过致动器32使控制轴30顺时针旋转时,偏心部30b的轴心P4在轨迹A上朝向汽缸轴向上的上侧(汽缸盖5侧)移动。由此,经由与偏心部30b连结的连结部件31而将连结销33向汽缸轴向上的上侧直线地推上去,因此汽缸体2相对于曲轴箱1被相对地推向汽缸轴向上的上侧。结果,活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积逐渐地增大,机械压缩比逐渐地变小。
另一方面,例如在从图中右侧的使机械压缩比为最小的状态、通过致动器32使控制轴30逆时针旋转时,偏心部30b的轴心P4在轨迹A上朝向汽缸轴向上的下侧移动。由此,经由与偏心部30b连结的连结部件31而将连结销33向汽缸轴向上的下侧直线地拉下,因此汽缸体2相对于曲轴箱1被相对地拉向汽缸轴向上的下侧。结果,活塞21位于压缩上止点时的燃烧室7的容积逐渐地减小,机械压缩比逐渐地变大。
这样,本实施方式的汽缸体移动机构3使具备主轴部30a和偏心部30b的控制轴30旋转,而使偏心部30b的轴心P4以主轴部30a的轴心P3为中心地在汽缸轴向上上下摆动,由此通过与偏心部30b连结了的连结部件31来使汽缸体2在汽缸轴向上上下移动。
另外,在本实施方式中,通过仅在内燃机100的单侧设置这样的汽缸体移动机构3,从而抑制内燃机100的大型化,并且抑制重量的增加。然而,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,与假设在内燃机100的两侧设置了该汽缸体移动机构3的情况相比,存在在使汽缸体2移动时,在滑动件41的抵接面411与汽缸体2的侧面之间所产生的阻力(以下称为“滑动阻力”。)增加这样的问题点。以下,参照图7对该问题点进行说明。
图7是对仅在内燃机100的单侧(在该例中是汽缸体短边方向上的一端侧)设置了汽缸体移动机构3的情况下的问题点进行说明的图。此外,在图7中,为了容易理解发明,示意性地示出了汽缸体移动机构3、以及由活塞21、连杆22以及曲轴10构成的活塞曲柄机构。另外,图7的虚线B是使曲轴10旋转了一周时的曲柄销10b的轴心P2的轨迹。
在内燃机100的运转期间,在各汽缸20的燃烧室7内发生燃烧,因此如图7所示,对汽缸盖5施加图中向上的燃烧载荷F。此时,像本实施方式那样,在将控制轴30沿着汽缸体2的单侧的侧面配置,且通过连结部件31将控制轴30与汽缸体2连结了的情况下,因向汽缸盖5施加的燃烧载荷F,产生以控制轴30为支点地欲使汽缸体2图中顺时针旋转的汽缸体旋转力。即,绕主轴部30a的轴心P3产生图中顺时针的力矩M。
在此,在假设将汽缸体移动机构3设置于内燃机100的两侧、例如设置于汽缸体短边方向上的一端侧和另一端侧的情况下,产生以沿着内燃机100的汽缸体短边方向上的一端侧的汽缸体2的侧面配置的控制轴30为支点地欲使汽缸体2顺时针旋转的汽缸体旋转力。另外,与此相反,产生以沿着内燃机100的汽缸体短边方向上的另一端侧的汽缸体2的侧面配置的控制轴30为支点地欲使汽缸体2逆时针旋转的汽缸体旋转力。因此,欲使汽缸体2顺时针旋转的汽缸体旋转力与欲使汽缸体2逆时针旋转的汽缸体旋转力平衡地抵消,表面上没有在汽缸体2产生汽缸体旋转力。
然而,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,不会像在两侧设置了汽缸体移动机构3的情况那样汽缸体旋转力抵消。因此,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,总是产生欲使汽缸体2向一定旋转方向旋转的汽缸体旋转力,该汽缸体旋转力作用于设置了汽缸体移动机构3的一侧的滑动件41(在本实施方式中为滑动件41a)。
如图7所示,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下因燃烧载荷F而产生的绕轴心P3的力矩M的大小,在将连结轴心P3与燃烧载荷F的作用点X的线段的长度设为l,将该线段与燃烧载荷F的作用线(即,汽缸中心轴线S)所成的角设为α,将力臂设为r时,通过以下的(1)式来表示。
M=r×F…(1)
其中,r=l×sinα
在此,力矩M越大则汽缸体旋转力越大。因此,力矩M越大,则因汽缸体旋转力而施加于与设置了汽缸体移动机构3的一侧的汽缸体2的侧面抵接的滑动件41a的力越大。换言之,力矩M越大,则设置了汽缸体移动机构3的一侧的汽缸体2的侧面从滑动件41a受到的反力(以下称为“滑动件反力”。)越大。并且,滑动件反力越大,则使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的滑动阻力越增加。
这样,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,总是对汽缸体2施加一定旋转方向的汽缸体旋转力,因此使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的滑动阻力增加。
在滑动阻力增加时,使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的负荷、即用于使控制轴30旋转的驱动转矩增加。因此,例如在使致动器32为电动机的情况下,耗电量增加,招致作为结果的燃料经济性的恶化。另外,由于也需要提高致动器32的最大驱动转矩,因此招致致动器32的大型化、大容量化。
因此,希望尽可能减小滑动阻力,为了减小滑动阻力而需要减小力矩M。在此,如从所述的(1)式可知,关于力矩M,即使燃烧载荷F为相同大小,也是力臂r越短则其越小。因此,对于减小力矩M,尽可能缩短力臂r是有效的。
因此,在本实施方式中,如图7所示,以曲轴轴颈10a的轴心P1配置于相对于汽缸中心轴线S向汽缸体短边方向上的另一端侧离开了预定的偏移宽度L的位置的方式,由曲轴箱1支承曲轴10。并且,进一步在与曲轴轴颈10a的轴心P1相对于汽缸中心轴线S离开了偏移宽度L的方向(以下称为“曲轴偏移方向”。)相反的一侧的汽缸体短边方向上的一端侧,配置汽缸体移动机构3。
曲轴10和汽缸体移动机构3的控制轴30需要配置成,曲柄销10b的轴心P2的轨迹B与偏心部30b的轴心P4的轨迹互不干涉。因此,像本实施方式那样,通过将曲轴轴颈10a的轴心P1配置于相对于汽缸中心轴线S向汽缸体短边方向上的另一端侧离开了预定的偏移宽度L的位置,并且在作为与曲轴偏移方向相反的一侧的汽缸体短边方向上的一端侧配置汽缸体移动机构3,从而能够使曲柄销10b的轴心P2的轨迹B向曲轴偏移方向移动偏移宽度L大小的长度。因此,能够形成将汽缸体移动机构3配置在曲轴偏移方向上偏移宽度L的空间,从而能够使偏心部30b的轴心P4的轨迹A向曲轴偏移方向移动偏移宽度L大小的长度。
因此,与将曲轴轴颈10a的轴心P1配置在汽缸中心轴线S上的情况相比,能够将力臂r缩短偏移宽度L大小的长度。
另外,在将曲轴轴颈10a的轴心P1配置于相对于汽缸中心轴线S向汽缸体短边方向上的另一端侧离开了预定的偏移宽度L的位置的情况下,在与本实施方式相反的一侧配置了汽缸体移动机构3时,即,在作为曲轴偏移方向的汽缸体短边方向上的另一端侧配置了汽缸体移动机构3时,力臂r加长了偏移宽度L大小的长度。因此,与此时相比,能够将力臂r缩短偏移宽度L的两倍的长度。
这样,通过将曲轴轴颈10a的轴心P1配置于相对于汽缸中心轴线S向汽缸体短边方向上的另一端侧离开了预定的偏移宽度L的位置,并且在作为与曲轴偏移方向相反的一侧的汽缸体短边方向上的一端侧配置汽缸体移动机构3,由此能够缩短因燃烧载荷F而产生的绕轴心P3的力矩M的力臂r。
因此,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,能够抑制使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的滑动阻力的增加。结果,能够抑制燃料经济性的恶化和/或致动器32的大型化、大容量化。因此,能够进一步抑制内燃机100的大型化、重量增加。
以上所说明的本实施方式的内燃机100具备:曲轴箱1,其支承曲轴10;汽缸体2,其能够相对于曲轴箱1相对移动;以及汽缸体移动机构3,其用于使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动。
并且,汽缸体移动机构3具备:一根控制轴30,其与曲轴10平行地延伸且由曲轴箱1支承,并且具有主轴部30a和在从主轴部30a的轴心P3偏心了预定量的位置具有轴心P4的偏心部30b;连结部件31,其一端部安装于偏心部30b,并且另一端部安装于汽缸体2,用于将控制轴30与汽缸体2连结;以及致动器32,其用于使控制轴30在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使偏心部30b的轴心P4以主轴部30a的轴心P3为中心地在汽缸体2的相对移动方向上摆动。
由此,根据本实施方式,仅通过使与曲轴10平行地延伸的一根控制轴30旋转,就能够经由连结部件31而使汽缸体2相对于曲轴箱1相对移动。因此,仅在内燃机100的短边方向上的单侧配置一根控制轴30即可,也无需像所述的以往的内燃机那样将偏心轴配置于汽缸体的短边方向上的两侧,另外,也无需将用于使两根偏心轴旋转的驱动轴配置于汽缸体的长边方向上的单侧。因此,能够抑制具备能够相对于曲轴箱1相对移动的汽缸体2的内燃机100的大型化,并抑制重量的增加。
另外,通过连结部件31来将控制轴30的偏心部30b与汽缸体2连结,因此能够在使控制轴30旋转了时,将以主轴部30a的轴心P3为中心的偏心部30b的摆动运转高效地变换为与汽缸体2的移动方向平行的直线运动。因此,能够在使控制轴30旋转了时,抑制从连结部件31作用于汽缸体的汽缸体短边方向上的力。
另外,根据本实施方式的内燃机100,曲轴箱1以曲轴轴颈10a的轴心P1配置于相对于在汽缸体2形成的汽缸20的中心轴线S离开了预定距离(偏移宽度L)的位置的方式支承曲轴10。另外,汽缸体移动机构3配置于与曲轴轴颈10a的轴心P1相对于汽缸20的中心轴线S离开的方向相反的一侧。
由此,例如与将曲轴轴颈10a的轴心P1配置在汽缸20的中心轴线S上的情况相比,能够将因燃烧载荷F而绕主轴部30a的轴心P3产生的力矩M的力臂r缩短偏移宽度L大小的长度。因此,在仅在汽缸体2的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,能够降低因燃烧载荷F而作用于汽缸体2的一定旋转方向的汽缸体旋转力。
特别是,本实施方式的内燃机100具备:导向壁40,其以覆盖汽缸体2的侧面的周围的方式设置于曲轴箱1;和滑动件41,其分别安装于汽缸体移动机构3的配置侧的导向壁40和与汽缸体移动机构3的配置侧相反的一侧的导向壁40,并且与汽缸体2的侧面抵接。因此,通过降低因燃烧载荷F而作用于汽缸体2的一定旋转方向的汽缸体旋转力,从而能够在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,抑制使汽缸体2在汽缸轴向上移动时的滑动阻力的增加。因此,能够抑制燃料经济性的恶化和/或致动器32的大型化、大容量化,进而能够进一步抑制内燃机100的大型化、重量增加。
(第2实施方式)
接着,对本发明的第2实施方式进行说明。在本实施方式中,汽缸体移动机构3的连结部件31的倾斜方向与第1实施方式不同。以下,以该不同点为中心进行说明。
图8是所述的第1实施方式的内燃机100的概略剖视图,是通过箭头来表示作用于滑动件41的力的图。此外,在图8中,示意性地示出了汽缸体移动机构3和由活塞21、连杆22以及曲轴10构成的活塞曲柄机构。
如前所述,在仅在内燃机100的单侧设置了汽缸体移动机构3的情况下,由燃烧载荷F对汽缸体2总是施加欲使汽缸体2向一定旋转方向旋转的汽缸体旋转力。
在图8所示的例子中,对汽缸体2施加欲使汽缸体2顺时针旋转的汽缸体旋转力。因此,如图8所示,对设置有汽缸体移动机构3的汽缸体短边方向上的一端侧的滑动件41a,作用由燃烧载荷F引起的汽缸体旋转力F1。另外,对于汽缸体短边方向上的另一端侧的滑动件41b,仅对下侧的滑动件41b作用比作用于汽缸体短边方向上的一端侧的滑动件41a的汽缸体旋转力F1小的汽缸体旋转力F1’。
另外,在图8所示的例子中,由于曲轴10顺时针旋转,因此因连杆22的倾斜而在吸气行程和膨胀行程期间,由活塞21施加将汽缸体2向汽缸体短边方向上的一端侧推压的力(以下称为“活塞反推力”。)F2。因此,如图8所示,对设置有汽缸体移动机构3的汽缸体短边方向上的一端侧的滑动件41a作用活塞反推力F2。
另一方面,在压缩行程和排气行程期间,由活塞21施加将汽缸体2向汽缸体短边方向上的另一端侧推压的力(以下称为“活塞正推力”。)F2’。因此,如图8所示,对设置有汽缸体移动机构3的汽缸体短边方向上的另一端侧的滑动件41b作用活塞正推力F2’。活塞反推力F2与活塞正推力F2’的大小大致相同。
而且,如图8所示,在所述的第1实施方式中,以连结销33的轴心P5相对于偏心部30b的轴心P4位于汽缸体2侧的方式,将连结部件31的一端部安装于偏心部30b,将连结部件31的另一端部安装于连结销33。即,以连结部件31的另一端部相对于连结部件31的一端部位于汽缸体2侧的方式使连结部件31倾斜。在以下的说明中,为了方便,将像这样以连结部件31的另一端部相对于连结部件31的一端部位于汽缸体2侧的方式使连结部件31倾斜的情况称为“使连结部件31朝向汽缸体内侧倾斜”。
在使连结部件31朝向汽缸体内侧倾斜了的情况下,对汽缸体2施加由连结部件31将汽缸体2向汽缸体短边方向上的另一端侧推压的力(以下称为“第1推力”。)F3。因此,该第1推力F3作用于在汽缸体短边方向上的另一端侧配置的滑动件41b。
这样,通过使连结部件31朝向汽缸体内侧倾斜,能够使作用于滑动件41的合力分散到配置于汽缸体2的一端侧的滑动件41a和配置于汽缸体2的另一端侧的滑动件41b。然而,在该情况下,需要提高配置于汽缸体2的两侧的双方的导向壁40的刚性,另外,也需要提高设置有导向壁40的曲轴箱1的刚性。因此,有可能招致内燃机100的大型化和/或重量增加。
因此,在本实施方式中,使作用于滑动件41的合力集中于某一方的滑动件41。由此,只要提高安装有使合力集中的一侧的滑动件41的导向壁40的刚性即可,因此能够抑制内燃机100的大型化和/或重量增加。以下,对所述本实施方式的内燃机100的构成进行说明。
图9是本发明的第2实施方式的内燃机100的概略剖视图。在图9中,为了容易理解发明,示意性地示出了汽缸体移动机构3和由活塞21、连杆22以及曲轴10构成的活塞曲柄机构,并且通过箭头来表示作用于滑动件41的力。
如图9所示,在本实施方式中,以连结销33的轴心P5相对于偏心部30b的轴心P4位于导向壁40侧(即内燃机100的外侧)的方式,将连结部件31的一端部安装于偏心部30b,将连结部件31的另一端部安装于连结销33。即,以连结部件31的另一端部相对于连结部件31的一端部位于导向壁40侧的方式使连结部件31倾斜。在以下的说明中,为了方便,将像这样以连结部件31的另一端部相对于连结部件31的一端部位于导向壁40侧的方式使连结部件31倾斜的情况称为“使连结部件31朝向汽缸体外侧倾斜”。
在使连结部件31朝向汽缸体外侧倾斜了的情况下,对汽缸体2施加由连结部件31将汽缸体2向导向壁40侧拉拽的力(以下称为“第2推力”。)F4。因此,该第2推力F4作用于在汽缸体短边方向上的一端侧配置的滑动件41a。
由此,能够使作用于滑动件41的合力集中于在配置有汽缸体移动机构3的一侧的导向壁40安装的滑动件41a。因此,仅提高固定滑动件41a的导向壁40的刚性即可,相反地能够将固定滑动件41b的导向壁40的刚性抑制得低。因此,能够抑制内燃机100的大型化和/或重量增加。
根据以上所说明的本实施方式的内燃机100,连结部件31以其另一端部相对于其一端部位于内燃机100的外侧的方式,其一端部安装于偏心部30b,并且其另一端部安装于汽缸体2。
由此,能够使连结部件31朝向汽缸体外侧倾斜,从而能够使作用于滑动件41的合力集中于在配置有汽缸体移动机构3的一侧的导向壁40安装的滑动件41a。因此,仅提高固定滑动件41a的导向壁40的刚性即可,相反地,能够将固定滑动件41b的导向壁40的刚性抑制得低。因此,能够抑制内燃机100的大型化和/或重量增加。
以上,对本发明的各实施方式进行了说明,但是上述的各实施方式只不过示出了本发明的适用例的一部分,其主旨并非将本发明的技术范围限定于上述的各实施方式的具体构成。
例如,在上述的各实施方式中,使控制轴30由设置于曲轴箱1的轴承12支承,并且通过连结部件将控制轴30与汽缸体2连结,但是也可以与此相反,例如使控制轴30由设置于汽缸体2的轴承支承,并且通过连结部件31将该控制轴30与曲轴箱1连结。即,也可以是,使汽缸体移动机构3由一根控制轴30、连结部件31以及致动器32构成,所述一根控制轴30与曲轴10平行地延伸并由汽缸体2支承,所述连结部件31用于将控制轴30的偏心部30b与曲轴箱1连结,所述致动器32用于使控制轴30在预定的旋转范围内向两个方向旋转。即使这样也能够获得与上述的各实施方式同样的效果。另外,在使内燃机100这样地构成的情况下,以连结部件31的一端部相对于连结部件31的另一端部位于内燃机100的外侧的方式,将连结部件31的另一端部安装于偏心部30b,并且将连结部件31的一端部安装于曲轴箱1,由此能够获得与上述的第2实施方式同样的效果。
另外,在上述的各实施方式中,由两根连结部件31将控制轴30的偏心部30b与汽缸体2连结,但是连结部件31的根数不限于两根,也可以根据需要进行增减。
Claims (5)
1.一种内燃机,具备:
曲轴箱,其支承曲轴;
汽缸体,其能够相对于所述曲轴箱相对移动;以及
汽缸体移动机构,其用于使所述汽缸体相对于所述曲轴箱相对移动,
其特征在于,
所述汽缸体移动机构具备:
一根控制轴,其与所述曲轴平行地延伸且由所述曲轴箱和所述汽缸体中的一方支承,并且具有主轴部和在从该主轴部的轴心偏心了预定量的位置具有轴心的偏心部;
连结部件,其一端部安装于所述偏心部,并且其另一端部安装于所述曲轴箱和所述汽缸体中的另一方,用于将所述曲轴箱和所述汽缸体中的另一方与所述控制轴连结;以及
致动器,其用于使所述控制轴在预定的旋转范围内向两个方向旋转,使所述偏心部的轴心以所述主轴部的轴心为中心地在所述汽缸体的相对移动方向上摆动。
2.根据权利要求1所述的内燃机,
所述曲轴箱以所述曲轴的轴心配置于相对于在所述汽缸体形成的汽缸的中心轴线离开了预定距离的位置的方式支承该曲轴,
所述汽缸体移动机构配置于与所述曲轴的轴心相对于所述汽缸的中心轴线离开了的方向相反的一侧。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机,
所述控制轴由所述曲轴箱支承,
所述连结部件以其另一端部相对于其一端部位于内燃机的外侧的方式,其一端部安装于所述偏心部,并且其另一端部安装于所述汽缸体。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机,
所述控制轴由所述汽缸体支承,
所述连结部件以其一端部相对于其另一端部位于内燃机的外侧的方式,其另一端部安装于所述偏心部,并且其一端部安装于所述曲轴箱。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的内燃机,进一步具备:
导向壁,其以覆盖所述汽缸体的侧面的周围的方式,设置于所述曲轴箱;和
滑动件,其分别安装于所述汽缸体移动机构的配置侧的所述导向壁和与所述汽缸体移动机构的配置侧相反的一侧的所述导向壁,并与所述汽缸体的侧面抵接。
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