内燃机的制作方法

1.本发明涉及一种使用连杆机构使膨胀工序的冲程比压缩工序的冲程增加的内燃机。


背景技术：

2.以往，已知使用连杆机构使膨胀工序的冲程比压缩工序的冲程增加的内燃机(例如，参照专利文献1)。
3.专利文献1的内燃机具有：曲轴箱，其将曲轴支承为旋转自如；活塞，其在气缸内滑动自如；第一连杆，其一端摆动自如地与活塞连接；副曲轴，其具有与曲轴平行的旋转轴线，以曲轴的旋转速度的1/2的旋转速度进行旋转；第二连杆，其一端与副曲轴连接；桥接部件，其具有以位于三角形的顶点的方式配置的3条旋转轴线，在两条旋转轴线上分别连接第一连杆和曲轴，剩余的一条旋转轴线与第二连杆连接；驱动齿轮，其固定在曲轴上；以及从动齿轮，其固定在副曲轴上，与驱动齿轮啮合，所述内燃机从曲轴输出动力。
4.现有技术文献
5.专利文献1：日本特开2007
‑
64013号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.为了利用曲轴的驱动力使副曲轴以曲轴的1/2的旋转速度旋转，而要求较大的转矩。为了将驱动齿轮和从动齿轮的减速比设定得大而增大从动齿轮时，内燃机自身也变大，根据车型的不同内燃机的搭载变得困难。
8.鉴于以上的方面，本发明的目的在于提供一种内燃机，能够在维持驱动齿轮和从动齿轮之间的减速比的同时，与以往相比实现小型化。
9.用于解决课题的手段
10.[1]为了达成上述目的，本发明的特征在于，具有：
[0011]
曲轴；
[0012]
曲轴箱，其将所述曲轴支承为旋转自如；
[0013]
气缸；
[0014]
活塞，其在所述气缸内滑动自如；
[0015]
第一连杆，其一端摆动自如地与所述活塞连接；
[0016]
副曲轴，其具有与所述曲轴平行的旋转轴，以所述曲轴的旋转速度的1/2的旋转速度旋转；
[0017]
第二连杆，其一端与所述副曲轴连接；
[0018]
桥接部件，其具有以位于三角形的顶点的方式配置的三条旋转轴线，在两条旋转轴线上分别连接所述第一连杆和所述曲轴，剩余的一条旋转轴线通过由所述副曲轴的旋转引起的至少第二连杆的进退运动而被限制；
[0019]
驱动齿轮，其固定在所述曲轴上；
[0020]
从动齿轮，其固定在所述副曲轴上，以所述驱动齿轮的1/2的旋转速度旋转；以及
[0021]
中间齿轮，其与所述驱动齿轮和所述从动齿轮啮合，
[0022]
所述内燃机从所述中间齿轮输出动力。
[0023]
根据本发明，即使将从动齿轮设定得小也能够使从动齿轮的旋转速度为驱动齿轮的旋转速度的1/2。因此，根据本发明，能够在获得必要的减速比的同时实现内燃机的小型化。
[0024]
[2]另外，在本发明中，优选的是，
[0025]
所述内燃机具有被设置成摆动自如的引导部件，
[0026]
所述桥接部件的一条所述旋转轴线被连接成沿所述引导部件的延伸方向滑动自如，
[0027]
所述第二连杆的另一端摆动自如地连接于所述引导部件的摆动端。
[0028]
根据本发明，即使将从动齿轮设定得小也能够使从动齿轮的旋转速度为驱动齿轮的旋转速度的1/2。因此，根据本发明，能够在获得必要的减速比的同时实现内燃机的小型化。
[0029]
[3]另外，在本发明中，优选的是，所述曲轴和所述引导部件依次配置在从所述气缸的中心轴线偏离的一侧。
[0030]
根据本发明，能够抑制内燃机的高度而实现小型化，能够最佳地进行配置。
[0031]
另外，根据本发明，即使将从动齿轮设定得小也能够适当地设定中间齿轮从而使从动齿轮的旋转速度为驱动齿轮的旋转速度的1/2。因此，根据本发明，能够在具有必要的减速比的同时实现内燃机的小型化。
[0032]
[4]另外，在本发明中，也可以是，所述第二连杆与所述桥接部件不经由引导部件而摆动自如地直接连接。
[0033]
根据本发明，即使将从动齿轮设定得小也能够使从动齿轮的旋转速度为驱动齿轮的旋转速度的1/2。因此，根据本发明，能够在具有必要的减速比的同时实现内燃机的小型化。
附图说明
[0034]
图1是表示发明的实施方式的内燃机的说明图。
[0035]
图2是表示本实施方式的内燃机的输出轴的说明图。
[0036]
图3是表示本实施方式的内燃机的排气行程的上止点的说明图。
[0037]
图4是表示本实施方式的内燃机的进气行程的说明图。
[0038]
图5是表示本实施方式的内燃机的进气行程的下止点的说明图。
[0039]
图6是表示本实施方式的内燃机的压缩行程的说明图。
[0040]
图7是表示本实施方式的内燃机的压缩行程的上止点的说明图。
[0041]
图8是表示本实施方式的内燃机的膨胀行程的说明图。
[0042]
图9是表示本实施方式的内燃机的膨胀行程的下止点的说明图。
[0043]
图10是表示本实施方式的内燃机的活塞冲程特性的图表。
[0044]
图11是表示本实施方式的内燃机的第一连杆的下端的移动轨迹的图表。
[0045]
图12是表示中间齿轮的有无引起的尺寸差的说明图。
[0046]
标号说明
[0047]
1：内燃机；
[0048]
2：气缸；
[0049]
2a：中心轴线；
[0050]
3：气缸体；
[0051]
4：气缸盖；
[0052]
5：活塞；
[0053]
6：曲轴；
[0054]
7：曲轴箱；
[0055]
8：引导部件；
[0056]
8a：摆动轴；
[0057]
8b：摆动端；
[0058]
8c：长孔；
[0059]
9：燃烧室；
[0060]
10：进气端口；
[0061]
11：排气端口；
[0062]
12：进气阀；
[0063]
13：排气阀；
[0064]
14：桥接部件；
[0065]
14a：第一旋转轴线；
[0066]
14b：第二旋转轴线；
[0067]
14c：第三旋转轴线；
[0068]
15：第一连杆；
[0069]
16：副曲轴；
[0070]
17：第二连杆；
[0071]
18：驱动齿轮；
[0072]
19：从动齿轮；
[0073]
20：中间齿轮；
[0074]
21：输出轴。
具体实施方式
[0075]
参照附图，对发明的实施方式的内燃机进行说明。
[0076]
[内燃机的结构]
[0077]
参照图1，本实施方式的内燃机1是所谓的多连杆式高膨胀比发动机，具有：气缸体3，其具有气缸2；气缸盖4，其以覆盖气缸2的上表面开口的方式设置在气缸体3上；活塞5，其在气缸2内滑动自如；曲轴6；曲轴箱7，其支承曲轴6；以及引导部件8，其以摆动轴8a为中心摆动自如地设置在曲轴箱7上。
[0078]
内燃机1具有由气缸2、气缸盖4、活塞5划定的燃烧室9。设置在气缸盖4上的进气端
口10和排气端口11面向燃烧室9。进气端口10构成为通过进气阀12而开闭自如，排气端口11构成为通过排气阀13而开闭自如。进气阀12和排气阀13由阀传动机构(省略图示)驱动。
[0079]
桥接部件14具有配置成三角形的顶点状的第一至第三这三个旋转轴线14a～14c，所述桥接部件14的中央的第一旋转轴线14a与曲轴6旋转自如地连接。活塞5与第一连杆15的一端连接。桥接部件14的一侧的第二旋转轴线14b旋转自如地与第一连杆15的另一端连接。另外，旋转轴线14a相当于曲轴6的曲柄销。
[0080]
引导部件8具有长孔8c，该长孔8c被配置成从作为摆动中心的摆动轴8a朝向摆动端8b延伸。桥接部件14的剩余一个第三旋转轴线14c以沿着该长孔8c滑动自如的方式与引导部件8连接。
[0081]
副曲轴16旋转自如地设置在曲轴箱7上且位于曲轴6的下方。副曲轴16与第二连杆17的一端连接。第二连杆17的另一端与引导部件8的摆动端8b连接。枢轴17a一体地设置在副曲轴16上，枢轴17a在从副曲轴16的轴线偏心的位置具有轴线。副曲轴16经由枢轴17a而与第二连杆17连接。
[0082]
参照省略了桥接部件14、第二连杆17、引导部件8的图2，在曲轴6设置有与曲轴6同心且一体旋转的驱动齿轮18。在副曲轴16上设置有与副曲轴16同心且一体旋转的从动齿轮19。在曲轴箱7旋转自如地设置有与驱动齿轮18和从动齿轮19啮合的中间齿轮20。驱动齿轮18的旋转通过与驱动齿轮18啮合的中间齿轮20以及还与从动齿轮19啮合而经由中间齿轮20被传递到从动齿轮19。
[0083]
驱动齿轮18和从动齿轮19的齿轮比被设定为驱动齿轮18旋转2周时从动齿轮19旋转1周。换言之，副曲轴16以曲轴6的旋转速度的1/2的旋转速度旋转，减速比被设定为2。
[0084]
在中间齿轮20设置有输出轴21，内燃机1从输出轴21向变速器(省略图示)或旋转电机(省略图示)等输出动力。
[0085]
在本实施方式的内燃机1中构成为，在进气行程的下止点，引导部件8的摆动端部最接近气缸2的中心轴线2a。另外，构成为，在膨胀行程的下止点，引导部件8的摆动端部距气缸2的中心轴线2a最远，且连接桥接部件14和第一连杆15相连接的第二旋转轴线14b位于气缸2的中心轴线2a上的最下方。
[0086]
[内燃机的动作]
[0087]
参照图3～图9，对本实施方式的内燃机1的动作进行说明。
[0088]
[进气行程]
[0089]
参照图3～图5，在本实施方式的内燃机1的进气行程中，活塞5从图3的上止点经过图4而移动至图5的进气行程的下止点。此时，引导部件8的摆动端8b通过副曲轴16的旋转而经由第二连杆17被牵拉向气缸2的中心轴线2a侧，在图5的活塞5到达下止点时，摆动端8b为最接近气缸2的中心轴线2a的状态。
[0090]
[压缩行程]
[0091]
参照图5～图7，在本实施方式的内燃机1的压缩行程中，活塞5从图5的进气行程的下止点经过图6而移动到图7的上止点，对燃烧室9内的混合气体进行压缩。在压缩行程中，引导部件8的摆动端8b通过副曲轴16的旋转而被第二连杆17推压，以逐渐远离气缸2的中心轴线2a的方式进行摆动。
[0092]
[膨胀行程]
[0093]
参照图7～图9，在本实施方式的内燃机1的膨胀行程中，通过对燃烧室9内的混合气体进行点火，活塞5从图7的压缩行程的上止点经过图8而移动至图9的膨胀行程的下止点。通过将图5的下止点和图9的下止点进行比较可知，图9的膨胀行程的下止点比图5的进气行程的下止点向下方下降。
[0094]
另外，在膨胀行程中，引导部件8的摆动端8b通过副曲轴16的旋转而经由第二连杆17被向远离气缸2的中心轴线2a的一侧推压，在图9的活塞5到达膨胀行程的下止点时，摆动端8b成为距气缸2的中心轴线2a最远的状态。
[0095]
[排气行程]
[0096]
参照图9及图3，在本实施方式的内燃机1的排气行程中，活塞5从图9的下止点移动到图3的上止点，燃烧室9内的废气被排出。在排气行程中，引导部件8的摆动端8b通过副曲轴16的旋转而被第二连杆17牵拉，以逐渐接近气缸2的中心轴线2a的方式进行摆动。
[0097]
[内燃机的冲程特性]
[0098]
图10表示本实施方式的内燃机1的冲程特性。虚线表示作为比较例的奥托循环的内燃机的冲程特性。与奥托循环相比可知，膨胀行程的冲程长，膨胀行程的时间长。
[0099]
[第一连杆下端的移动轨迹]
[0100]
图11表示第一连杆15的下端的移动轨迹。从图11可知，在冲程长的膨胀行程中，第一连杆15的下端在与活塞5的滑动方向大致相同的方向上移动。由此，能够抑制与活塞5的滑动方向不同方向的力施加在活塞5上，能够抑制噪音，降低气缸2与活塞5之间的摩擦阻力。另外，在图11中，单点划线表示活塞轨迹，双点划线表示与曲轴连接的一般的连杆大端部的移动轨迹。
[0101]
[本实施方式的内燃机的效果]
[0102]
根据本实施方式的内燃机1，无需使进气阀12极端地滞后关闭，而能够增加膨胀行程的时间及活塞5的滑动冲程。
[0103]
另外，根据本实施方式，能够使冲程最长的膨胀行程时的第一连杆15的进退运动比以往更接近沿着气缸2的中心轴线的运动，能够抑制内燃机1的振动，也能够降低活塞5与气缸2之间的摩擦。
[0104]
另外，根据本实施方式，通过第二连杆17、副曲轴16、驱动齿轮18、中间齿轮20、从动齿轮19构成使引导部件8摆动的摆动单元，通过以曲轴6的旋转为动力源的机械结构构成所述摆动单元。因此，不需要如以往那样随着膨胀比变更而变更进气阀的开闭定时，能够以简单的机械结构来实现膨胀比变更。
[0105]
另外，根据本实施方式，能够抑制内燃机1的高度方向的尺寸而实现小型化。
[0106]
另外，根据本实施方式，无需使进气阀12滞后关闭，而能够增加膨胀行程的时间以及活塞5的滑动冲程。
[0107]
另外，根据本实施方式，能够使活塞5的滑动冲程最长的膨胀行程时的第一连杆15的进退运动与以往相比更接近沿着气缸2的中心轴线2a的运动，由此，能够抑制内燃机1的振动，还能够降低活塞5与气缸2之间的摩擦。
[0108]
另外，根据本实施方式，即使将从动齿轮19设定得小，也能够使从动齿轮19的旋转速度为驱动齿轮18的旋转速度的1/2。因此，根据本实施方式，能够在得到必要的减速比的同时实现内燃机的小型化。
[0109]
另外，根据本实施方式，由于输出动力的中间齿轮20的外径或齿数不会影响驱动齿轮18和从动齿轮19之间的减速比，因此能够适当变更中间齿轮20的外径或齿数。因此，能够变更内燃机1的特性，容易地进行高旋转型的内燃机与高转矩型的内燃机的变更。
[0110]
[比较例的内燃机]
[0111]
在上述实施方式中，对经由中间齿轮20的、驱动齿轮18与从动齿轮19之间的动力传递进行了说明。图12表示比较例的内燃机1。单点划线表示本实施方式的内燃机的高度方向及宽度方向尺寸的长方形，双点划线表示比较例的内燃机的高度方向及宽度方向尺寸的长方形。在图12所示的比较例的内燃机1中，不经由中间齿轮而使由虚线表示的驱动齿轮18’与同样由虚线表示的从动齿轮19’直接啮合。从图12可知，在比较例中，由于没有使用中间齿轮20，因此在要得到相同的减速比时，从动齿轮19’变大，即使作为内燃机1整体，在高度方向、宽度方向都会变大。
[0112]
[其他实施方式的内燃机]
[0113]
另外，在上述实施方式的内燃机1中，对具有引导部件8的内燃机进行了说明，但本发明的内燃机不限于此，例如也可以不具有引导部件而在桥接部件14的第三旋转轴线14c的位置直接连接第二连杆17。