内燃机的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够考虑机油消耗发生的机理而抑制机油消耗的内燃机。内燃机(1)包括缸体(2)内的圆筒状的缸套(5)和能够在缸套内滑动的活塞(6)，其中，活塞在其外周与顶岸(15)邻接而具有环状槽(14)，在环状槽内配置有活塞环(18)，缸套在其内周面的当活塞处于上止点时与活塞的顶岸相对的部分的至少一部分具有对内周面进行扩径而成的扩径部(30)，扩径部的内周面的半径比缸套的未进行扩径的内周面的半径向作动缸的径向外侧大出100μm～1000μm。
【专利说明】
内燃机
技术领域
[0001]本发明涉及内燃机。
【背景技术】
[0002]—直以来，内燃机的活塞在形成于其外周面的环状槽内配置有活塞环。这样的活塞环中的配置于最下方的油环用于在活塞下降时刮落附着于缸套壁面的多余的机油。然而，公知的是，在多数内燃机中，即使使用这样的油环，曲轴箱内的机油也还会伴随活塞的往复运动而沿着活塞外周面，特别是经由环状槽内而流入到燃烧室内。若曲轴箱内的机油这样流入到燃烧室内，则机油会伴随燃烧室中的燃烧而燃烧，从而导致机油消耗增大。
[0003]因此，在专利文献I中，在活塞环的下表面于整周范围内形成凹部。根据专利文献I，通过形成该凹部，当在上止点处活塞的运动方向调转时，活塞环不会粘附于环状槽的下表面，而是向环状槽的上表面移动，因此，能够防止环状槽内部的机油流入到燃烧室内。
[0004]专利文献1:日本特开2012 — 241861号公报
[0005]专利文献2:日本特开2006 — 112360号公报
[0006]专利文献3:日本特开2010 —106710号公报
[0007]专利文献4:日本特开平6 — 229315号公报
【发明内容】
[0008]其实，根据本申请发明人的研究，查明了机油消耗产生的机理。具体而言，认为机油消耗是基于以下机理而产生的。首先，活塞的顶岸的外周面和缸套的内周面中的与该外周面相对的部分面临燃烧室内的混合气燃烧时火焰不易传播到的区域。因此，伴随内燃机的运转，在上述顶岸的外周面上以及缸套的内周面中的与该外周面相对的部分上会堆积沉积物。若这种沉积物的堆积量变多，则在活塞处于上止点时，堆积于上述顶岸的外周面上以及缸套的内周面中的与该外周面相对的部分上的沉积物就会彼此接触。
[0009]另一方面，如上所述，在内燃机中，曲轴箱内的机油伴随活塞的往复运动而沿着活塞外周面向燃烧室侧移动。向燃烧室侧移动的机油会附着在活塞的顶岸的外周面上所堆积的沉积物上。然后，在沉积物彼此接触时，机油自活塞的顶岸的外周面上所堆积的沉积物向缸套的内周面的与顶岸相对的部分上所堆积的沉积物移动。附着在缸套的内周面与顶岸相对的部分上所堆积的沉积物上的机油在活塞下降时暴露于由燃烧室内的混合气的燃烧所产生的高温中而蒸发，由此导致机油被消耗。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种能够考虑这样的机油消耗产生机理而抑制机油消耗的内燃机。
[0011]为了解决上述课题，在第I技术方案中提供一种内燃机，其包括缸体内的圆筒状的缸套和能够在缸套内滑动的活塞，其中，活塞在其外周与顶岸邻接而具有环状槽，在环状槽内配置有活塞环，缸套在其内周面的当活塞处于上止点时与活塞的顶岸相对的部分的至少一部分具有对内周面进行扩径而成的扩径部，扩径部的内周面的半径比缸套的未进行扩径的内周面的半径向缸套的径向外侧大出I ΟΟμπι?I ΟΟΟμπι。
[0012]此外，为了解决上述课题，在第2技术方案中提供一种内燃机，其包括缸体内的圆筒状的缸套和能够在缸套内滑动的活塞，其中，活塞在其外周与顶岸邻接而具有环状槽，在环状槽内配置有活塞环，缸套在其内周面的当活塞处于上止点时与活塞的顶岸相对的部分的至少一部分具有对内周面进行扩径而成的扩径部，扩径部的内周面扩径到即使扩径部的内周面附着沉积物，附着的沉积物也不会成长到比缸套的未进行扩径的内周面靠径向内侧的位置的程度。
[0013]此外，在第3技术方案中提供一种以第I或第2技术方案为基础的内燃机，其中，扩径部由进行了扩径的内周面和自进行了扩径的内周面的下端向缸套的径向内侧延伸的底面划分而成，底面在缸套的轴向上位于当活塞处于上止点时与上述活塞环的上表面平齐的位置或比活塞环的上表面靠上方的位置。
[0014]此外，在第4技术方案中提供一种以第3技术方案为基础的内燃机，其中，底面在缸套的轴向上位于当活塞处于上止点时与环状槽的上表面平齐的位置。
[0015]此外，在第5技术方案中提供一种以第3技术方案为基础的内燃机，其中，底面在缸套的轴向上位于当活塞处于上止点时比向上方高出环状槽的上表面500μπι的位置靠下方的位置。
[0016]此外，在第6技术方案中，提供一种以第I?第5技术方案中任一技术方案为基础的内燃机，其中，该内燃机还包括能够通过改变活塞处于上止点时的活塞和缸体在缸套的轴向上的相对位置而改变机械压缩比的可变压缩比机构，活塞处于上止点时是指，活塞在活塞相对于缸体的相对位置位于最靠燃烧室侧的状态下处于上止点时。
[0017]此外，在第7技术方案中，提供一种以第3?第5技术方案中任一技术方案为基础的内燃机，其中，扩径部一直延伸到缸套的上表面，进行了扩径的内周面的上缘部、进行了扩径的内周面和底面之间的连接部以及底面和未进行扩径的内周面之间的连接部三处中的至少一处形成为倒圆角形状。
[0018]根据本发明，能够提供一种能够考虑机油消耗产生的机理而抑制机油消耗的内燃机。
【附图说明】
[0019]图1是内燃机的局部剖视图。
[0020]图2的(A)是表示在现有的内燃机中当活塞处于上止点时的活塞及缸套的上部的剖视图，图2的(B)是在图2的(A)的内燃机中当活塞处于上止点的下方时的与图2的(A)同样的剖视图。
[0021]图3是按内燃机的种类表示随着运转时间的经过而堆积在缸套的内周面上的沉积物的高度的图。
[0022]图4是表示在本发明的第一实施方式的内燃机中当活塞处于上止点时的活塞及缸套的上部的剖视图。
[0023]图5的(A)是表示在活塞上及缸套上堆积了沉积物的状态下当活塞处于上止点时的活塞及缸套的上部的与图4同样的剖视图，图5的(B)是当图5的(A)所示的活塞处于比上止点靠下方的位置时的剖视图。
[0024]图6是第一实施方式的第一变形例的内燃机的与图4同样的剖视图。
[0025]图7是第一实施方式的第二变形例的内燃机的与图4同样的剖视图。
[0026]图8是具有可变压缩比机构的本发明的第二实施方式的内燃机的与图1同样的剖视图。
[0027]图9是图8的可变压缩比机构的分解立体图。
[0028]图1O是图解表示的、图8的内燃机的侧剖视图。
[0029]图11的(A)是在使机械压缩比最大的状态下当活塞处于上止点时的与图4同样的剖视图，图11的(B)是表示在图11的(A)的内燃机的活塞上及缸套上堆积了沉积物的状态的剖视图。
[0030]图12是在图10的(A)所示的状态下即由可变压缩比机构决定的压缩比为最小的状态下当活塞处于上止点时的剖视图。
[0031]图13是概略性地表示长度可变连杆(connectingrod)的侧剖视图。
[0032]图14是本发明的第三实施方式的内燃机的与图4同样的剖视图。
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。在所有附图中对相应的结构要素标注了共同的附图标记。
[0034]<内燃机的结构>
[0035]图1表示本申请发明的内燃机I的局部剖视图。内燃机I包括缸体2和缸盖3。缸盖3经由密封垫片(未图示)固定于缸体2。缸体2在其内部具有圆筒状的缸套5，缸套5的内周面划分出作动缸4。在作动缸4内以能够滑动的方式配置有活塞6。由活塞6、缸套5及缸盖3形成燃烧室7，在燃烧室7的顶面中央部配置有火花塞8 ο燃烧室7与进气口 10连通，在燃烧室7和进气口 10之间设有进气门9。同样，燃烧室7与排气口 12连通，在燃烧室7和排气口 12之间设有排气门11。在进气口 10内配置有用于喷射燃料的燃料喷射阀13。
[0036]在活塞6的外周面设有多条沿着活塞6的周向延伸的环状槽，在各环状槽内配置有活塞环。在本实施方式中，在活塞6的外周面设有在活塞6的轴向上彼此分开的三条环状槽，因此，在活塞6的外周配置有三道活塞环。这些活塞环通常自上而下分别被称为头道环18、二道环19和油环20。此外，在本说明书中，将活塞6的比配置有头道环18的环状槽靠上的部分称为顶岸15。同样，将活塞6中配置有头道环18的环状槽和配置有二道环19的环状槽之间的部分称为第二环岸16。再者，将活塞6中配置有二道环19的环状槽和配置有油环20的环状槽之间的部分称为第三环岸17。另外，在本说明书中，是以作动缸4的轴向上的燃烧室7侧的方向为上，作动缸4的轴向上的与燃烧室7侧相反的方向为下来进行说明的，但内燃机未必非要以使作动缸4的轴线铅直延伸的方式配置。
[0037]<机油消耗的机理>
[0038]其实，在具有上述那种结构的内燃机中，存在用于润滑等的机油通过燃烧被消耗掉的问题，但对于其机理此前尚未确切查明。本申请的发明人对此进行了深入研究，结果查明了机油消耗的部分机理。下面就参照图2说明机油消耗的机理。
[0039]图2的(A)是表示在现有的内燃机中当活塞106处于上止点时的活塞106及缸套105的上部的剖视图，图2的(B)是在图2的(A)的内燃机中当活塞106处于比上止点靠下方的位置时的与图2的(A)同样的剖视图。
[0040]在图2所示那样的现有的内燃机中，位于活塞106的上部的顶岸115的外周面以及缸套105的内周面中的与该外周面相对的部分面临燃烧室中的燃烧时火焰不易传播到的区域。因此，在顶岸115的外周面上以及缸套105的内周面中的与该外周面相对的部分上分别堆积有沉积物121以及沉积物122。另外，沉积物是燃烧室内的燃料燃烧不充分而生成的固态堆积物。
[0041]另一方面，在缸套105的内周面中的当活塞106处于上止点时位于比头道环118的上表面靠下方的位置的部分上即使附着沉积物，通过活塞106的滑动，沉积物也会被头道环118刮落。因此，在缸套105的内周面中的该部分上基本上也不会堆积沉积物。因此，如图2的(A)所示，缸套105的内周面中堆积沉积物122的位置是当活塞106处于上止点时与顶岸115相对的位置。
[0042]堆积在顶岸115的外周面上的沉积物121伴随内燃机的运转逐渐向活塞106的径向外侧成长。同样，堆积在缸套105的内周面上的沉积物122伴随内燃机的运转向缸套105的径向内侧成长。若沉积物121、122继续如此成长，则最终这些沉积物121、122会在活塞106处于上止点时彼此接触。
[0043]接着，说明作动缸104内的机油的移动。为了对滑动的活塞环和缸套105之间进行润滑等，要向配置有活塞106的作动缸104内供给机油。特别是附着于活塞106的外周面上的机油会伴随活塞106的往复运动而沿着活塞106的外周面向上方移动。
[0044]具体而言，附着于活塞106的第二环岸116的外周面上的机油(图2的123a)在活塞106下降时会因惯性而沿着活塞106的外周面向上方移动。此时，如图2的(B)所示，头道环118以要与环状槽114的上表面接触的方式在环状槽114内移动，因此，在环状槽114的下表面和头道环118的下表面之间形成间隙。因此，在第二环岸116的外周面上向上方移动的机油如附图标记123b所示那样通过该间隙而进入到环状槽114内。
[0045]然后，当活塞106上升时，如图2的(A)所示，头道环118以要与环状槽114的下表面接触的方式在环状槽114内移动。因此，在环状槽114的上表面和头道环118的上表面之间形成间隙。因此，滞留在环状槽114内的机油通过该间隙向顶岸115的外周面上移动。移动到顶岸115的外周面的机油123附着在顶岸115的外周面上所堆积的沉积物121(123c)上。
[0046]另外，附着在缸套105的内周面上的机油124伴随活塞106的下降而基本上被活塞环刮落。因此，沿着缸套105向上方移动的量极少，与上述沿着活塞106的外周面向上方移动的机油123的量相比可以忽略。
[0047]如上所述，堆积在活塞106的顶岸115的外周面上的沉积物121和堆积在缸套105的内周面上的沉积物122在每次活塞106到达上止点时接触。若沉积物121、122这样彼此接触，则附着在顶岸115的外周面上所堆积的沉积物121上的机油的一部分会向缸套105的内周面上所堆积的沉积物122上移动。
[0048]然后，如图2的(B)所示，若活塞106下降，则缸套105的内周面上所堆积的沉积物122便暴露于燃烧室。此时，该沉积物122暴露于高温的燃烧气体中，却难以暴露于火焰中。因此，附着在该沉积物122上的机油123d会蒸发而消失。另一方面，即便暴露于高温的燃烧气体中，沉积物122自身也不会燃烧，而是会保持原有状态被残留下来。这是由于施加到沉积物122的热量向温度较低的缸套105逃逸的缘故。因此，沉积物121和沉积物122依然在每次活塞106滑动时反复接触，机油123继续消失。
[0049]另外，即使沉积物121、122彼此接触，也会有一部分机油不移动，而是保持附着在顶岸115的外周面上所堆积的沉积物121上的状态被残留下来。然而，残留下来的机油123c 在活塞106下降时基本不会因燃烧室的高温的燃烧气体而蒸发。这是由于，顶岸115的外周面和缸套105的内周面之间的空间狭窄且被低温的活塞106和缸套105所包围，因此即使发生燃烧，该空间内也达不到能使机油123c蒸发那样的高温。此外是由于下降过程中的活塞 106的顶岸115的外周面难以暴露于高温的燃烧气体，因此机油123c基本不会蒸发。因而，机油123的消失主要是自缸套105的内周面上所堆积的沉积物122产生的。
[0050]<沉积物的成长>
[0051]另外，如上述那样堆积在顶岸115的外周面上的沉积物121伴随内燃机的运转而向活塞106的径向外侧逐渐成长，最严重可成长到到达缸套105的内周面。该沉积物121不能进一步成长了，这是由于当沉积物121成长而到达缸套105的内周面时，其成长被缸套105的内周面阻止。[〇〇52]另一方面，缸套105的内周面上所堆积的沉积物122也向缸套105的径向内侧成长。 在此，本申请发明人发现，该沉积物122达到一定高度时，即使不到达活塞106的顶岸的外周面也不会再进一步成长了。这是由于以下机理所致。[〇〇53]S卩，缸套105利用在未图示的水冷套中流动的冷却水进行冷却。因此，在沉积物122的成长初期阶段，沉积物122即使暴露于高温的燃烧气体中，也会藉由缸套105被冷却水冷却，因此达不到自行消亡那样的高温。然而，由于沉积物122导热性差，因此，当沉积物122逐渐成长时，沉积物122的远离缸套的部位便无法充分被缸套105冷却。因此，当沉积物122成长到一定高度以上时，在该一定高度以上的区域，沉积物122的表面温度便达到了自行消亡那样的高温。如此一来，堆积了一定高度以上的沉积物122便暴露于燃烧室内的高温的燃烧气体而自行消亡了，其结果是，缸套105上所堆积的沉积物122无法成长到一定高度以上。 [〇〇54]在此，沉积物122所堆积的上述一定高度因条件不同而多少有些差别，但经本申请发明人的研究，确认了该一定高度为1 30mi?250mi。对此，使用图3进行说明。
[0055]图3是表示按照内燃机的种类对随着运转时间的经过而堆积在缸套的内周面上的沉积物的高度进行了多次试验的结果的图。图中点的形状的不同(三角形、四边形等)表示内燃机的种类不同。由图3可知，缸套的内周面上所堆积的沉积物在大部分情况下自运转开始在短时间内快速成长到100M?200m程度的高度。然后，当持续运转经过100小时时，沉积物的高度在大部分情况下成长到130wii?240wii程度的高度。然而，这之后便没有较大变化了，沉积物的高度在大部分内燃机中都保持在大约250wii以下，在几乎所有的内燃机中保持在大约300wii以下。[〇〇56]<第一实施方式的缸套的结构>
[0057]因此，考虑上述那样的机油消耗的机理和沉积物的成长，本发明的第一实施方式的内燃机如图4所示那样具有由对缸套5的内周面5a进行扩径而成的扩径部30。图4是表示在本发明的第一实施方式的内燃机1中当活塞6处于上止点时的活塞6及缸套5的上部的剖视图。[0〇58]扩径部30由内周面30a和底面30b划分而成，内周面30a是对缸套5的未进行扩径的内周面5a进行了扩径的部分，底面30b是自该进行了扩径的内周面30a的下端向作动缸4的径向内侧延伸的部分。在本实施方式中，内周面30a延伸到缸套5的上表面。扩径部30的内周面30a的半径比缸套5的未进行扩径的内周面5a的半径向作动缸4的径向外侧扩大了扩径尺寸e。具体而言，在本实施方式中，扩径尺寸e设为lOOwii以上且lOOOwii以下。扩径尺寸e优选设为200_以上，更优选设为250mi以上，进一步优选设为300_以上。除此之外，扩径尺寸e 优选设为8OOW11以下，更优选设为6OOW11以下，进一步优选设为500M1以下。
[0059]此外，在本实施方式中，扩径部30构成为其底面30b在作动缸4的轴向上位于当活塞6处于上止点时与环状槽14的上表面14a平齐的位置。
[0060] <第一实施方式的内燃机的效果>
[0061]图5的(A)是表示在图4的活塞6上及缸套5上堆积了沉积物21、22的状态下的当活塞6位于上止点时的剖视图，图5的(B)是该活塞6位于比上止点靠下方的位置时的剖视图。 如图5的(A)所示，在本发明中，缸套5侧的沉积物22堆积在扩径部30的内周面30a上。该沉积物22如上述那样当成长到一定高度时则无法进一步成长。因而，举个例子，在沉积物22最高成长到280wii那样的内燃机中，若设扩径尺寸e为300wn，则堆积在扩径部30的内周面30a上的沉积物便不会向径向内侧成长到与未进行扩径的内周面5a平齐的平面。
[0062]另一方面，如上所述，顶岸15的外周面上的沉积物21不会成长到缸套5的未进行扩径的内周面5a的径向外侧。因此，如图5的(A)所示，即使是活塞6处于上止点时，顶岸15的外周面上的沉积物21也不会与堆积在扩径部30的内周面30a上的沉积物22接触。其结果是，附着在顶岸15的外周面上的沉积物21上的机油23c不会移动到扩径部30上的沉积物22上，机油的消失得以减少。
[0063]在此，如上所述，只要活塞6侧的沉积物21和缸套5侧的沉积物22不接触，就能减少机油的消失。因而，在本实施方式中，对扩径部30的内周面30a进行了扩大，使得即使进行了扩径的内周面30a附着有沉积物22，附着的沉积物22的内表面也不会成长到未进行扩径的内周面5a的径向内侧。即，扩径尺寸e被设定在上述那样的数值范围内，大于沉积物22的最大成长高度。因而，例如在缸套5的内周面上所堆积的沉积物22能够成长的最大高度为150y m的情况下，将扩径尺寸e设定为大于150M1的值。
[0064]另外，在汽油发动机的情况下，进入扩径部30的混合气难以参与初期的燃烧，因此，扩径部30越大越会导致燃烧室7内的混合气的燃烧恶化。因此，不应将扩径部30的扩径尺寸e设定为大到必要程度以上。在柴油发动机的情况下，由于扩径部30会成为能被空气进入的无用容积，因此，也不应将扩径尺寸e设定为大到必要程度以上。因而，如上所述，在本实施方式中，设扩径尺寸e为1000M1以下，优选为800WI1以下，更优选为600WI1以下，进一步优选为500mi以下。因此，能够将由于设置扩径部30而导致的混合气的燃烧恶化抑制在最小限度。
[0065] <第一变形例〉
[0066]图6是表示图4所示的第一实施例的第一变形例的内燃机的与图4同样的剖视图。 本变形例的活塞6及缸套5的结构除了以下说明的部分以外基本上与用图4说明的实施方式的活塞6及缸套5的结构相同。[〇〇67]在本变形例中，扩径部230构成为其底面230b在作动缸4的轴向上位于当活塞6处于上止点时与头道环的上表面18a平齐的位置。通过采用这样的结构，根据本变形例，能够如图6所示那样使头道环18—直滑动到缸套5的未进行扩大的内周面5a的最上端。由此，假使缸套5的未进行扩大的内周面5a的最上端附近堆积了沉积物，也能够完全被头道环18刮落。
[0068]需要说明的是，在使用图4所示的第一实施方式中，扩径部30的底面30b的位置在作动缸4的轴向上设于与活塞6处于上止点时的环状槽的上表面14a的位置平齐的位置。此夕卜，在使用图6说明的本第一变形例中，扩径部230的底面230b的位置在作动缸4的轴向上设于与活塞6处于上止点时的头道环的上表面18a的位置平齐的位置。然而，扩径部230的底面 230b的位置不限定于这两个位置，也可以设定于上述图4所示的底面30b的位置和图6所示的底面230b的位置之间的任意位置。因而，扩径部230的底面230b的位置在作动缸4的轴向上可设于活塞6处于上止点时的环状槽的上表面14a的位置和头道环的上表面18a的位置之间的任意位置。此外，底面230b的位置也可以设于比头道环的上表面18a的位置稍靠下方的位置。因而，扩径部230的底面230b的位置在作动缸4的轴向上也可设于比活塞6处于上止点时的环状槽的上表面14a的位置稍靠下方的位置。
[0069]<第二变形例〉[〇〇7〇]图7是表示图4所示的第一实施方式的第二变形例的内燃机的与图4同样的剖视图。本变形例的活塞6及缸套5的结构除了以下说明的部分以外基本上与用图4说明的实施方式的活塞6及缸套5的结构相同。[〇〇71] 其实，当头道环18移动到扩径部330的底面330b的上方时，可能出现头道环18因角部E而被卡在扩径部330从而受到损伤的情况。因此，在图7所示的本变形例中，缸套5的扩径部330构成为其底面330b的位置在作动缸4的轴向上位于当活塞6处于上止点时比环状槽的上表面14a的位置靠上方的位置。具体而言，扩径部330构成为其底面330b的位置在作动缸4 的轴向上位于当活塞6处于上止点时比环状槽的上表面14a向上方高出余量M的位置。该余量M例如设为Oum?1 OOOtim的值，优选设为Oum?500M1。[〇〇72]根据本变形例，能够抑制头道环18进入扩径部330而受到损伤。
[0073]另外，综合上述第一实施方式、第一变形例和第二变形例来看，扩径部构成为其底面在作动缸4的轴向上位于当活塞6处于上止点时的头道环18的上表面的位置和比环状槽的上表面14a向上方高出余量M的位置之间的任意位置。然而，扩径部也可以设于缸套5的内周面中的当活塞6处于上止点时与活塞6的顶岸15相对的部分的至少一部分上。通过这样设置扩径部，能够减小顶岸15上所堆积的沉积物和缸套5上所堆积的沉积物彼此的接触面积。
[0074]<第二实施方式>
[0075]接着，参照图8说明本发明的第二实施方式的内燃机。本实施方式的内燃机401的结构除了以下说明的部分以外基本上与用图4说明的第一实施方式的内燃机1的结构相同。
[0076]图8是具有可变压缩比机构A的本发明的第二实施方式的内燃机401的与图1同样的剖视图。参照图8，附图标记440表示曲轴箱，附图标记40 2表示缸体。由图8可知，本实施方式的内燃机401具有能够通过改变曲轴箱440和缸体402之间的相对距离而改变机械压缩比的可变压缩比机构A。[〇〇77]<可变压缩比机构>
[0078]图9是图8的可变压缩比机构A的分解立体图，图10示出了图解表示的图8的内燃机 401的侧剖视图。可变压缩比机构A是用于根据内燃机401的负载改变燃烧室7的容积而调整机械压缩比的机构。参照图9,在缸体402的两侧壁的下方形成有彼此隔有间隔的多个突出部50,在各突出部50内分别形成有圆形截面的凸轮插入孔51。另一方面，在曲轴箱440的上壁面上形成有彼此隔有间隔且能嵌入到各自对应的突出部50之间的多个突出部52，在这些各突出部52内也分别形成有圆形截面的凸轮插入孔53。[〇〇79] 如图9所示，设有一对凸轮轴54、55,在各凸轮轴54、55上每隔一个凸轮固定有一个以能够旋转的方式插入到各凸轮插入孔53内的圆形凸轮58。这些圆形凸轮58与各凸轮轴 54、55的旋转轴线同轴。另一方面，如图10所示，在各圆形凸轮58的两侧延伸有相对于各凸轮轴54、55的旋转轴线偏心配置的偏心轴57,在该偏心轴57上以能够偏心旋转的方式安装有另一种圆形凸轮56。如图9所示，这些圆形凸轮56配置于各圆形凸轮58的两侧，这些圆形凸轮56以能够旋转的方式插入到对应的各凸轮插入孔51内。
[0080]当使固定于各凸轮轴54、55上的圆形凸轮58自图10的(A)所示那样的状态像图10 的(A)中箭头所示那样彼此朝相反方向旋转时，偏心轴57向彼此远离的方向移动，因此，圆形凸轮56在凸轮插入孔51内朝与圆形凸轮58相反的方向旋转，如图10的(B)所示，偏心轴57 的位置由高位变为中高位。然后，当使圆形凸轮58朝箭头所示的方向进一步旋转时，如图10 的(C)所示，偏心轴57达到最低位。[0081 ]另外，图10的(A)?图10的(C)中示出了各状态下的圆形凸轮58的中心a、偏心轴57 的中心b和圆形凸轮56的中心c之间的位置关系。[〇〇82] 对比图10的(A)?图10的(C)可知，曲轴箱440和缸体402的相对位置由圆形凸轮58 的中心a和圆形凸轮56的中心c之间的距离而定，圆形凸轮58的中心a和圆形凸轮56的中心c 之间的距离越大，缸体402离曲轴箱440越远。即，可变压缩比机构A利用使用了旋转的凸轮的曲轴机构来改变曲轴箱440和缸体402的相对位置。缸体402远离曲轴箱440时，活塞6位于压缩上止点时的燃烧室7的容积增大。因而，通过使各凸轮轴54、55旋转，能够改变活塞6位于压缩上止点时的燃烧室7的容积。其结果，利用可变压缩比机构，能够改变活塞6和缸体 402在作动缸4的轴向上的相对位置，从而改变内燃机的压缩比。[〇〇83]特别是，在图10的(A)所示的状态下，处于上止点时的活塞6的位置相对于缸体402 位于最下方。因此，在该状态下压缩比最小。另一方面，在图10的(C)所示的状态下，处于上止点时的活塞6的位置相对于缸体402位于最上方。因此，在该状态下压缩比最大。[〇〇84]如图9所示，为了使各凸轮轴54、55分别朝相反方向旋转，在驱动马达59的旋转轴上分别安装有一对螺旋方向互逆的蜗杆61、62,在各凸轮轴54、55的端部分别固定有与上述蜗杆61、62啮合的蜗轮63、64。在该实施方式中，对驱动马达59进行驱动，能够在较大范围内改变活塞6位于压缩上止点时的燃烧室7的容积。另外，图9和图10所示的可变压缩比机构A 是一个展示例，所有形式的可变压缩比机构都是可以采用的。
[0085]图11的(A)是图10的(C)所示的状态即由可变压缩比机构A决定的压缩比为最大的状态下的、当活塞6处于上止点时的与图4同样的剖视图。此外，图11的(B)是表示在图11的 (A)的内燃机的活塞6上和缸套5上堆积了沉积物的状态的剖视图。[〇〇86]在本实施方式中，如图11的(A)所示，扩径部430构成为其底面430b的位置在作动缸4的轴向上在图10的(C)所示的状态下当活塞6处于上止点时与环状槽的上表面14a的位置平齐。因而，底面430b的位置在作动缸4的轴向上在可变压缩比机构A的压缩比为最小的状态下当活塞6处于上止点时与环状槽的上表面14a的位置平齐。[〇〇87] 通过这样构成扩径部430,只要由可变压缩比机构A决定的压缩比为最大，则与上述使用图5的(A)说明的第一实施方式同样，活塞6侧的沉积物21与缸套5侧的沉积物22不会接触。因此，机油不会在沉积物21、22之间移动，能够抑制机油消失。
[0088]另一方面，图12中示出了例如由可变压缩比机构A决定的压缩比持续为最小的情况。图12是图10的(A)所示的状态即由可变压缩比机构A决定的压缩比为最小的状态下的、 当活塞6处于上止点时的剖视图。如图12所示，在由可变压缩比机构A决定的压缩比持续为最小的情况下，沉积物25可堆积在缸套5的未进行扩径的内周面5a上。然而，即使如图12所示那样在缸套5的内周面5a上堆积了沉积物25,当利用可变压缩比机构A增大压缩比时，上止点处的活塞6的位置相对于缸套5上升。其结果是，堆积在缸套5的内周面5a上的沉积物25 在活塞6上升时被活塞6刮落。因而，活塞6的顶岸15的外周面上的沉积物21不会持续与缸套 5的内周面5a上的沉积物接触，抑制了机油的消失。[〇〇89]另外，如图11的(A)所示，在上述实施方式中，扩径部的底面430b的位置在作动缸4 的轴向上设在了在可变压缩比机构A的压缩比为最大的状态下当活塞6处于上止点时与环状槽的上表面14a平齐的位置。然而，底面430b的位置不限定于此。扩径部430也可以如图6、 图7所示的例子那样，构成为其底面430b处于在由可变压缩比机构A决定的压缩比为最大的状态下当活塞6处于上止点时的头道环18的上表面的位置和自环状槽的上表面14a向上方高出余量M的位置之间的位置。或者，扩径部430也可以设于缸套5的内周面中的在由可变压缩比机构A决定的压缩比为最大的状态下当活塞6处于上止点时与活塞6的顶岸15相对的部分的至少一部分上。
[0090]另外，在上述实施方式中，作为改变活塞处于上止点时的活塞和缸体的相对位置的装置，使用了上述可变压缩比机构A。然而，该装置不限定于此，只要能够改变活塞处于上止点时的活塞和缸体的相对位置，可以使用任何装置。
[0091]作为该装置的例子，例如可举出如图13所示那样改变活塞的连杆的有效长度的机构。在此，连杆的有效长度是指，容纳曲轴销的曲轴销容纳开口的中心和容纳活塞的活塞容纳开口的中心之间的距离。
[0092]如图13所示，长度可变连杆包括以能够转动的方式设于连杆主体的小径端部的偏心构件32、设于连杆主体的第1活塞机构33和第2活塞机构34以及对工作油向上述两个活塞机构的流动进行切换的流动方向切换机构35。在偏心构件32设有容纳活塞销的容纳开口 32d，该容纳开口 32d相对于偏心构件32的转动轴线偏心。
[0093]在这样构成的长度可变连杆中，当利用流动方向切换机构35切换工作油的流动使得工作油自第2活塞机构34流向第1活塞机构33时，如图13的(A)所示，偏心构件32向箭头所示的方向转动。其结果是，连杆的有效长度变长(图中的L1)，压缩比升高。另一方面，当利用流动方向切换机构35切换工作油的流动使得工作油自第1活塞机构33流向第2活塞机构34 时，如图13的(B)所示，偏心构件32向箭头所示的方向转动。其结果是，连杆的有效长度变短 (图中的L2)，压缩比降低。[〇〇94]<第三实施方式的说明>
[0095]图14是本发明的第三实施方式的内燃机的与图4同样的剖视图。本实施方式的活塞6及缸套5的结构除了以下说明的部分以外基本上与用图4说明的实施方式的活塞6及缸套5的结构相同。
[0096]在本实施方式中，缸套5的上表面5b和进行了扩径的内周面30a(在进行了扩径的内周面30a的上方有未进行扩径的内周面5a的情况下为其未进行扩径的内周面5a)之间的连接部、进行了扩径的内周面30a和底面30b之间的连接部以及底面30b和未进行扩径的内周面5a之间的连接部形成为倒圆角形状。由此，在向作动缸4内朝作动缸4的轴向下方插入活塞6的制造工序中，抑制了缸套5的内部的边缘对活塞6及头道环18造成的损伤，组装也变得容易。在图14中，缸套5的进行了扩径的内周面30a的上缘部、进行了扩径的内周面30a和底面30b直接的连接部以及底面30b和未进行扩径的内周面5a之间的连接部这三处都形成为倒圆角形状。然而，不必将这三处全都形成为倒圆角形状，只要将这三处中的至少一处形成为倒圆角形状，即可获得上述效果。
[0097]< 其他 >
[0098]本说明书中的缸套是指具有划分出作动缸且供配置于活塞的头道环滑动的面的部分。因而，本说明书中的缸套也可以是独立于缸体而铸入的筒状体，或者也可以是与缸体一体的、具有形成有喷镀膜的缸膛内表面的部分。
[0099]另外，在本说明书中，沉积物的高度是指相对于活塞的外周面或缸套的内周面垂直的方向上的沉积物尺寸。因而，附着在活塞的外周面上的沉积物的高度是指，自该活塞的外周面到沉积物的最外侧的位置的作动缸径向上的尺寸。同样，附着在缸套的内周面上的沉积物的高度是指，自该缸套的内周面到沉积物的最内侧的位置的作动缸径向上的尺寸。
[0100]附图标记说明[0101 ]3:缸盖;5:缸套;5a:未进行扩径的内周面;6:活塞；14:环状槽；14a:环状槽的上表面;15:顶岸；18:头道环;30:扩径部;30a:进行了扩径的内周面;30b:底面e扩径尺寸。
【主权项】
1.一种内燃机，其包括缸体内的圆筒状的缸套和能够在该缸套内滑动的活塞，其中， 上述活塞在其外周与顶岸邻接地具有环状槽，在上述环状槽内配置有活塞环，上述缸套在其内周面的当上述活塞处于上止点时与该活塞的上述顶岸相对的部分的至少一部分具有对内周面进行扩径而成的扩径部，上述扩径部的内周面的半径比上述缸套的未进行扩径的内周面的半径向上述缸套的径向外侧大出I ΟΟμπι?I ΟΟΟμπι。2.—种内燃机，其包括缸体内的圆筒状的缸套和能够在该缸套内滑动的活塞，其中， 上述活塞在其外周与顶岸邻接地具有环状槽，在上述环状槽内配置有活塞环，上述缸套在其内周面的当上述活塞处于上止点时与该活塞的上述顶岸相对的部分的至少一部分具有对内周面进行扩径而成的扩径部，上述扩径部的内周面被扩径，使得即使在上述扩径部的内周面附着沉积物，该附着的沉积物也无法成长到比上述缸套的未进行扩径的内周面靠径向内侧的位置。3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中， 上述扩径部由上述进行了扩径的内周面和自该进行了扩径的内周面的下端向上述缸套的径向内侧延伸的底面划分而成，上述底面在上述缸套的轴向上位于当上述活塞处于上止点时与上述活塞环的上表面平齐的位置。4.根据权利要求1或2所述的内燃机，其中， 上述扩径部由上述进行了扩径的内周面和自该进行了扩径的内周面的下端向上述缸套的径向内侧延伸的底面划分而成，上述底面在上述缸套的轴向上位于当上述活塞处于上止点时比上述活塞环的上表面靠上方的位置。5.根据权利要求4所述的内燃机，其中， 上述底面在上述缸套的轴向上位于当上述活塞处于上止点时与上述环状槽的上表面平齐的位置。6.根据权利要求4所述的内燃机，其中， 上述底面在上述缸套的轴向上位于当上述活塞处于上止点时比向上方高出上述环状槽的上表面500μπι的位置靠下方的位置。7.根据权利要求1?6中任一项所述的内燃机，其中， 该内燃机还包括能够改变机械压缩比的可变压缩比机构，上述活塞处于上止点时是指，在上述活塞相对于上述缸体的相对位置位于最靠燃烧室侧的状态下上述活塞处于上止点时。8.根据权利要求3?7中任一项所述的内燃机，其特征在于， 上述扩径部延伸到上述缸套的上表面，上述进行了扩径的内周面的上缘部、上述进行了扩径的内周面和上述底面之间的连接部以及上述底面和上述未进行扩径的内周面之间的连接部这三处中的至少一处形成为倒圆角形状。
【文档编号】F02F1/00GK106089468SQ201610268172
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年4月27日 公开号201610268172.6, CN 106089468 A, CN 106089468A, CN 201610268172, CN-A-106089468, CN106089468 A, CN106089468A, CN201610268172, CN201610268172.6
【发明人】铃木崇士
【申请人】丰田自动车株式会社