专利名称：内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机。
背景技术：
内燃机通过向燃烧室供给燃料以及空气，并使燃料在燃烧室内燃烧，从而输出驱动力。当在燃烧室中燃烧燃料时，使空气和燃料的混合气体处于压缩状态。已知内燃机的压缩比会对输出功率以及燃料消耗量造成影响。通过提高压缩比，从而能够增大输出转矩、或减少燃料消耗量。然而，已知在将压缩比设定得非常高时，燃烧室中会出现异常燃烧。在日本特开2000-230439号公报中公开了一种如下的自点火式的内燃机,其设置 有经由压力调节阀而与燃烧室相通的副室，压力调节阀具有阀体和与阀体连接并向燃烧室侧施力的阀杆。在该公报中公开了如下内容，即，该自点火式的内燃机在由于过早点火等而导致燃烧压超过了预定的容许压值时，将克服弹性体的压力而提升压力调节阀，从而使压力向副室逸出。在该公报中公开了压力调节阀在大于因过早点火等而产生的压力的压力下动作的情况。此外，在该公报中公开了一种如下的内燃机，其形成有与燃烧室相通的副室，且在副室内插入有能够向上下移动的副活塞。副活塞被机械弹簧按压。并且公开了如下内容，即，当燃料燃烧时，通过燃烧室的压力而使机械弹簧压缩从而使副活塞上升，由此使得与燃烧室相通的副室的容积增大。此外，在W02011/030471号手册中公开了一种如下的燃烧压力控制装置，其具有容积可变装置，所述容积可变装置具有与燃烧室连通的副室，且在燃烧室的压力达到控制压力时使副室的容积发生变化。还公开了如下内容，即，在该容积可变装置中，通过气体而对用于形成副室的副室用活塞进行按压。在先技术文献专利文献专利文献I :日本特开2000-230439号公报专利文献2 :国际公开第2011/030471号手册
发明内容
发明所要解决的课题在上述的日本特开2000-230439号公报中所公开的用于调节燃烧室的压力的装置中，当燃料在燃烧室内燃烧时，副活塞将朝向远离燃烧室的方向移动。此时，与燃烧室相通的副室将增大。之后，由于气缸内的活塞下降，使得燃烧室的压力下降，从而副活塞将朝向燃烧室移动，并返回到初始位置。通过对燃烧室的压力进行控制的装置的工作，从而使高温的燃烧气体流入到与燃烧室连通的副室的内部。在上述公报中所公开的内燃机中，副室被形成在气缸盖的内部。因此，燃烧气体的热量会经由副室的壁面而向气缸盖散热。通过对燃烧室的压力进行控制的装置进行工作，从而使燃烧气体的热量所散热到的面积扩大。因此，由于对燃烧室的压力进行控制的装置将进行工作从而导致冷却损失增大。其结果为，抑制了所输出的转矩、或者抑制了燃料消耗量的下降量。本发明的目的在于，提供一种具备对燃烧室的压力进行控制的装置，且抑制冷却损失的内燃机。用于解决课题的方法本发明的内燃机具备容积可变装置，所述容积可变装置包括具有弹性的弹簧装置，且所述容积可变装置在燃烧室的压力达到预先设定的控制压力时，通过以燃烧室的压力变化作为驱动源而使弹簧装置收缩，从而使与燃烧室连通的空间的容积发生变化。弹簧装置包括筒状部，其与燃烧室连通；移动部件，其以可移动的方式被配置在筒状部的内 部，通过由移动部件对筒状部的内部的空间进行划分，从而形成了与燃烧室连通的空间。容积可变装置包括被配置在筒状部的周围的加热装置。加热装置被形成为，能够对筒状部的壁面中的、在移动部件移动时成为与燃烧室连通的空间的区域进行加热。在上述发明中，优选为，加热装置被配置于，在移动部件移动时成为与燃烧室连通的空间的、区域的周围。在上述发明中，优选为，弹簧装置具有气室，上述气室通过由移动部件对筒状部的内部的空间进行划分，从而被形成在朝向燃烧室一侧的相反一侧，移动部件通过在气室内封入被加压的气体从而被按压，加热装置以避开在移动部件进行移动的期间内连续成为气室的区域的周围的方式而形成。在上述发明中，优选为，容积可变装置具有绝热结构，所述绝热结构被配置在加热装置和燃烧室之间，并对从加热装置向燃烧室的内部的热量移动进行抑制。在上述发明中可以采用如下方式，S卩，容积可变装置被配置在包括燃烧室的顶面在内的气缸盖的内部，筒状部被固定在气缸盖中，绝热结构包括，与气缸盖相比导热率较小的绝热部件、或者内部成为空洞的密封空间。发明的效果根据本发明，能够提供一种具备对燃烧室的压力进行控制的装置，并抑制冷却损失的内燃机。
图I为实施方式中的内燃机的概要图。图2为实施方式中的内燃机的容积可变装置以及压力改变装置的概要图。图3为表示实施方式中的内燃机的曲轴转角和燃烧室的压力之间的关系的曲线图。图4为具有实施方式中的第一加热装置的容积可变装置的放大概要剖视图。图5为具有实施方式中的第二加热装置的容积可变装置的另一放大概要剖视图。图6为具有实施方式中的第三加热装置的容积可变装置的放大概要剖视图。图7为具有实施方式中的第四加热装置的容积可变装置的放大概要剖视图。图8为具有实施方式中的第五加热装置的容积可变装置的放大概要剖视图。图9为具有实施方式中的第六加热装置的容积可变装置的放大概要剖视图。图10为具有实施方式中的第六加热装置的容积可变装置的另一放大概要剖视图。图11为具有实施方式中的第七加热装置的容积可变装置的放大概要剖视图。符号说明I…内燃机主体；4…气缸盖；5…燃烧室；31···电子控制单元；50…气体弹簧；5L···筒状部件；51a…卡止部；55…副室用活塞；60…副室；61…气室；62…排气通道；63…绝热部件;64…空洞部;65…电加热器。
具体实施例方式参照图I至图11，对实施方式中的内燃机进行说明。在本实施方式中，以配置在车辆上的内燃机为例进行说明。图I为本实施方式中的内燃机的概要图。本实施方式中的内燃机为火花点火式内 燃机。内燃机具备内燃机主体I。内燃机主体I包括气缸体2和气缸盖4。在气缸体2的内部配置有活塞3。在本发明中，在当活塞达到了压缩上止点时被活塞的上端面和气缸盖所包围的、气缸内的空间之外，还将被处于任意位置的活塞的上端面和气缸盖所包围的、气缸内的空间称为燃烧室。燃烧室5的顶面由气缸盖4构成，燃烧室5的底面由活塞3的上端面构成。燃烧室5形成在各个气缸的每一个内。在燃烧室5上连接有内燃机进气通道以及内燃机排气通道。气缸盖4上形成有进气口 7以及排气口 9。进气阀6被配置在进气口 7的端部，并以能够对与燃烧室5连通的内燃机进气通道进行开闭的方式而形成。排气阀8被配置在排气口 9的端部，并以能够对与燃烧室5连通的内燃机排气通道进行开闭的方式而形成。在气缸盖4上固定有火花塞10。火花塞10被形成为，在燃烧室5内对燃料进行点火。本实施方式中的内燃机具备，用于向燃烧室5供给燃料的燃料喷射阀11。本实施方式中的燃料喷射阀11被配置为，向进气口 7喷射燃料。燃料喷射阀11并不限定于此方式。只需被配置成能够向燃烧室5供给燃料即可。例如，燃料喷射阀也可以被配置成，直接向燃烧室喷射燃料。燃料喷射阀11经由电子控制式的喷出量可变的燃料泵29而与燃料罐28连接。被存储在燃料罐28内的燃料通过燃料泵29而被供给至燃料喷射阀11。各个气缸的进气口 7经由所对应的进气歧管13而与浪涌调整槽14连接。浪涌调整槽14经由进气导管15而与空气滤清器(未图示)连接。在进气导管15的内部，配置有对进入空气量进行检测的空气流量计16。此外，在进气导管15的内部，配置有由步进电机17驱动的节流阀18。另一方面，各个气缸的排气口 9与所对应的排气歧管19连接。排气歧管19与催化转化器21连接。本实施方式中的催化转化器21含有三元催化剂20。催化转化器21与排气管22连接。本实施方式中的内燃机具备电子控制单元31。本实施方式中的电子控制单元31包括数字计算机。电子控制单元31包括经由双向母线32而被相互连接的RAM(随机存取存储器)33、ROM(只读存储器)34、CPU(微处理器)35、输入端口 36以及输出端口 37。空气流量计16产生与被吸入至燃烧室5内的吸入空气量成比例的输出电压。该输出电压经由所对应的AD转换器38而被输入至输入端口 36。加速踏板40上连接有负载传感器41。负载传感器41产生与加速踏板40的踏入量成比例的输出电压。该输出电压经由所对应的AD转换器38而被输入至输入端口 36。曲轴转角传感器42在例如曲轴每转动预定的角度时产生输出脉冲，该输出脉冲被输入至输入端口 36。通过曲轴转角传感器42的输出，能够检测出内燃机转数。此外，通过曲轴转角传感器42的输出，能够检测出曲轴转角。电子控制单元31的输出端口 37经由各自所对应的驱动电路39而与燃料喷射阀11以及火花塞10连接。本实施方式中的电子控制单元31被形成为，执行燃料喷射控制以及点火控制。即，喷射燃料的正时以及燃料的喷射量被电子控制单元31控制。而且，火花塞10的点火正时被电子控制单元31控制。此外，输出端口 37经由所对应的驱动电路39而与步进电机17以及燃料泵29连接，且步进电机17对节流阀18进行驱动。这些仪器被电子控制单元31控制。
在图2中，图示了本实施方式中的内燃机的容积可变装置以及压力改变装置的概要剖视图。本实施方式中的内燃机具备，对燃料燃烧时的燃烧室的压力进行控制的燃烧压力控制装置。本实施方式中的燃烧压力控制装置具备，使与燃烧室连通的空间的容积发生变化的容积可变装置。容积可变装置包括气体弹簧50。气体弹簧50与各自的气缸内的燃烧室5连接。本实施方式中的内燃机具有，作为与燃烧室5连通的空间的副室60。本实施方式中的容积可变装置在燃烧室5的压力达到控制压力时，以燃烧室5的压力变化作为驱动源而使副室60的容积发生变化。即，容积可变装置通过燃烧室5的压力的变化从而动作。本发明中的控制压力为，容积可变装置开始工作时的燃烧室的压力。即，副室用活塞55开始移动时的燃烧室的压力。容积可变装置对燃烧室5的压力成为发生异常燃烧的压力以上的情况进行抑制。本发明中的异常燃烧包括，例如通过点火装置使混合气体点火，并从点火的点起依次传递燃烧的状态以外的燃烧。异常燃烧包括，例如，爆燃现象、爆轰现象以及早燃现象。爆燃现象包括火花爆燃现象。火花爆燃现象为，当在点火装置处点火，并且火焰以点火装置为中心而扩散时，位于距点火装置较远的位置的、包含未燃烧燃料的混合气体发生自燃的现象。位于距点火装置较远的位置的混合气体被点火装置附近的燃烧气体压缩而达到高温高压，从而发生自燃。在混合气体发生自燃时，将产生冲击波。爆轰现象为，由于冲击波在高温高压的混合气体中通过，从而导致混合气体点火的现象。该冲击波例如由于火花爆燃现象而产生。早燃现象又被称为提前点火现象。早燃现象为，火花塞的顶端的金属或者燃烧室内堆积的积碳等被加热，从而成为维持了预定温度以上的状态，进而导致以该部分作为火种而在点火正时之前使燃料点火而燃烧的现象。本实施方式中的容积可变装置具备，构成筒状部的筒状部件51。本实施方式中的筒状部件51被形成为圆筒状。在筒状部件51的内部，配置有作为移动部件的副室用活塞55。筒状部件51的内部的空间通过副室用活塞55而被划分。在筒状部件51的内部，于朝向燃烧室5的一侧形成有副室60。此外，在筒状部件51的内部，于朝向燃烧室5 —侧的相反一侧形成有气室61。副室用活塞55并未固定在筒状部件51上，而是以在筒状部件51的轴向上移动的方式被形成。如箭头标记100所示，副室用活塞55在筒状部件51的内部进行移动。副室用活塞55经由作为密封部件的活塞环而与筒状部件51接触。通过副室用活塞55的移动，从而使副室60的容积发生变化。燃烧气体流入到副室60内。本实施方式中的容积可变装置包括，具有弹性的弹簧装置。本实施方式中的弹簧装置具有气体弹簧50。气体弹簧50被形成为，通过将气体密封在其内部从而具有弹性。在气体弹簧50的气室61中填充有被加压的气体，以使得在燃烧室5的压力达到所需的控制压力时，副室用活塞55开始进行移动。在本实施方式中，在气室61中填充有空气。作为被填充在气室61中的气体，并不限定于空气，可以采用任意的气体。在本实施方式中的内燃机中，在副室用活塞55移动的期间内、即在气体弹簧50收缩的期间内，压力调节阀85被关闭。气体弹簧50由于压力调节阀85被关闭而具有弹性。副室用活塞55通过被密封的气室61的压力而被按压。本实施方式中的内燃机具备压力改变装置，该压力改变装置对气体弹簧的气室61的压力进行变更。本实施方式中的压力改变装置包括电机71和被电机71驱动的压缩机72。在压缩机72的出口处配置有单向阀82。单向阀82防止气室61中的气体反向流动而流出的现象。压缩机72上连接有单向阀81以及过滤器73。过滤器73从被吸入至压缩机·72内的空气中去除异物。单向阀81防止空气从压缩机72中反向流动。本实施方式中的压力改变装置包括压力传感器74，该压力传感器74作为对气体弹簧50的气室61的压力进行检测的压力检测器。本实施方式中的压力传感器74被配置在，对气室61和压力调节阀85进行连接的流道上。压力改变装置被电子控制单元31控制。在本实施方式中，电机71被电子控制单元31控制。本实施方式中的空气排出阀84以及压力调节阀85被电子控制单元31控制。压力传感器74的输出被输入到电子控制单元31中。本实施方式中的内燃机即使在运行期间或者停止期间内从气体弹簧50的气室61中泄露了空气的情况下，也能够补充空气。例如，通过用电机71对压缩机72进行驱动，进而打开压力调节阀85，从而能够向气室61供给空气。本实施方式中的压力改变装置能够使气体弹簧50的气室61的压力上升。并且，本实施方式中的压力改变装置能够从气体弹簧50的气室61中排出气体。通过打开压力调节阀85以及空气排出阀84，从而能够使气室61的压力下降。通过改变气室61的压力，从而能够改变控制压力。压力改变装置并不限定于此方式，也可以采用能够改变气体弹簧的气室的压力的任意装置。在图3中，图示了本实施方式的内燃机中的燃烧室的压力的曲线图。横轴为曲轴转角，纵轴为燃烧室的压力以及副室用活塞的位移。在图3中，图示了燃烧循环中压缩冲程以及膨胀冲程的曲线图。在副室用活塞55到达了筒状部件51的底部时的位移为零。本实施方式中的容积可变装置为，当从燃烧循环的压缩冲程到膨胀冲程的期间内，燃烧室的压力达到了控制压力时，副室用活塞55将移动。其结果为，气体弹簧50的副室60的容积将变大。参照图2及图3，在压缩冲程的开始时，副室用活塞55到达筒状部件51的底部。在压缩冲程中活塞3上升，从而使燃烧室5的压力上升。在此，由于在气体弹簧50的气室61内封入有与控制压力相对应的压力的气体，因此副室用活塞55将被维持在处于底部的状态直至燃烧室5的压力达到控制压力为止。在图3所示的实施例中，比曲轴转角为0° (TDC)时稍微滞后而进行点火。通过点火从而燃烧室5的压力急剧上升。当燃烧室5的压力达到控制压力时，副室用活塞55开始移动。当混合气体的燃烧继续进行时，气体弹簧50将收缩从而副室60的容积变大。由此，抑制了燃烧室5以及副室60的压力的上升。在图3所示的实施例中，燃烧室5的压力被保持为大致固定。在燃烧室内，当燃料的燃烧进一步进行时，副室用活塞55的位移将在达到最大之后减小。气室61的压力减小，从而副室用活塞55的位移恢复为零。即，副室用活塞55返回至到达底部的位置。当燃烧室5的压力变为小于控制压力时，随着曲轴转角的行进从而燃烧室5的压力减小。
如此，本实施方式中的燃烧压力控制装置能够实施控制，从而在燃烧室5的压力达到了控制压力时抑制燃烧室的压力上升，以使燃烧室的压力不会成为发生异常燃烧的压力以上。在图3中，图示了比较例I以及比较例2的燃烧室的压力的曲线图。比较例I以及比较例2为，不具有本实施方式中的容积可变装置的内燃机。在内燃机中，燃烧室的压力依赖于点火正时而发生变化。内燃机具有输出转矩达到最大的点火正时9max。比较例I为，在点火正时Θ max时进行点火的曲线。通过在输出转矩达到最大的点火正时进行点火,从而燃烧室的压力将提高，热效率成为最佳。然而，如果如比较例I这样点火正时较早，则燃烧室的压力会变得高于发生异常燃烧的压力。假定比较例I的曲线图中未发生异常燃烧。另一方面，在实际的内燃机中，使点火正时角度滞后，以使燃烧室的最大压力小于发生异常燃烧的压力。在比较例2的内燃机中，为了避免异常燃烧的发生，以滞后于输出转矩达到最大的点火正时的方式而进行点火。在使点火正时角度滞后的情况下，与在输出转矩达到最大的点火正时进行点火的情况相比，燃烧室的最大压力将变小。本实施方式中的内燃机能够在燃烧室的压力小于发生异常燃烧的压力下实施燃烧。即使将点火正时提前，也能够抑制异常燃烧的发生。尤其是，在压缩比较高的发动机中，也能够抑制异常燃烧。进而，能够延长燃烧室的压力较高的时间。因此，与比较例2的、使点火正时滞后的内燃机相比，能够改善热效率，并增大输出转矩。而且，能够减少燃料消耗量。在图4中，图示了包括本实施方式中的第一加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。本实施方式中的容积可变装置包括加热装置，该加热装置被配置在筒状部的周围，并对在移动部件进行移动时成为与燃烧室连通的空间的区域的、筒状部的壁面进行加热。本实施方式中的第一加热装置包括被形成在气缸盖4的内部的排气通道62。排气通道62中被供给高温的废气。本实施方式中的排气通道62在气缸盖4的内部形成有空间。排气通道62在筒状部件51的周围以沿着筒状部件51的形状的方式而形成。本实施方式中的排气通道62以围绕筒状部件51的方式而形成。排气通道62具有入口部62a和出口部62b。第一加热装置被形成为，使从燃烧室5向内燃机排气通道流出的废气的一部分，如箭头标记101所示向入口部62a供给。入口部62a例如被连接于气缸盖4中所形成的排气口 9上。流通于排气通道62中的废气，如箭头102所示从出口部62b流出。从出口部62b流出的废气将再次被返回到内燃机排气通道。出口部62b例如与排气歧管19连接。副室用活塞55在燃烧室5的压力达到控制压力以上时，将在预定的范围内移动。箭头标记103所示的区域为，在副室用活塞55进行移动时，至少于部分期间内成为副室60的区域。本实施方式中的排气通道62被配置在，如箭头标记103所示的、成为副室60的区域的周围。第一加热装置被形成为，对至少在部分期间内成为副室60的区域的壁面进行加热。通过本实施方式中的容积可变装置的工作，从而抑制了燃烧室的最大压力。由于抑制了燃烧室的最大压力，从而燃烧温度的最大值被抑制得较低。因此，能够抑制从燃烧气体向气缸体和气缸盖的热量移动。通过降低燃烧温度，从而能够减少冷却损失。然而，通过容积可变装置的工作，从而副室用活塞55将向朝向燃烧室5 —侧的相反一侧移动。燃烧气体将流入到容积增大了的副室60的内部。形成副室60的壁面的、筒状部件51的圆周方向上的部分将与燃烧气体接触，从而散热面积增大。由于副室60的增 大，从而经由筒状部件51而向气缸盖4散热的面积增大。通过从副室60向气缸盖4进行散热，从而使冷却损失增大了。在本实施方式的容积可变装置中，当废气被供给到排气通道62中时，能够通过废气的热量而对筒状部件51的壁面进行加热。尤其是，在副室用活塞55进行移动的期间内，能够对成为副室60的区域的、筒状部件51的壁面进行加热。由于能够减小流入副室60中的燃烧气体和筒状部件51之间的温度差，因此即使在副室60的容积增大的期间内，也能够抑制从副室60经由筒状部件51而向气缸盖4散热的现象。其结果为，能够抑制内燃机的冷却损失，从而能够抑制所输出的转矩的降低。此外，能够抑制燃料的消耗量的恶化。此外，第一加热装置的排气通道62被配置于，在副室用活塞55移动时成为与燃烧室5连通的空间的区域的周围。S卩，以围绕箭头标记103所示的成为副室60的区域的方式而形成。根据该结构，能够更有效地对成为副室60的区域的、筒状部件51的壁面进行加热。由此能够更有效地抑制流入到副室60内的燃烧气体的热量向筒状部件51传递的现象。在图5中，图示了包括本实施方式中的第二加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。本实施方式中的第一加热装置中，以从筒状部件51隔开间隔的方式而形成有排气通道62。相对于此，第二加热装置中的排气通道62与筒状部件51相接触。S卩，流通于排气通道62中的废气不经由气缸盖4而直接对筒状部件51进行加热。如此，通过采用加热装置与筒状部件相接触的结构，从而能够提高对筒状部件进行加热时的加热效率。在图6中，图示了包括本实施方式中的第三加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。本实施方式中的第三加热装置具有，被形成在筒状部件51的周围的排气通道
62。第三加热装置的排气通道62以避开在副室用活塞55的移动期间内连续成为气室61的区域的周围的方式而形成。箭头标记104为，在副室用活塞55上升到上端时成为气室61的区域。第三加热装置具有在箭头标记104所示的区域的周围未形成排气通道62的结构。即，以避开在副室用活塞55进行移动的期间内常时成为气室61的区域的周围区域的方式，而形成了排气通道62。在本实施方式的容积可变装置中，在副室用活塞55进行移动的期间内，气室61被密封。然而，在通过加热装置而对密封在气室61内的气体进行加热时，气室61的压力将上升。即，控制压力将会上升。
通过以避开在副室用活塞55进行移动的期间内连续成为气室61的区域的周围的方式而配置加热装置，从而能够抑制成为气室61的壁面的部分被加热的情况。由此能够促进从气室61的散热。尤其是，能够对加热装置所产生的热量经由气缸盖4而对气室61内部的气体进行加热的情况进行抑制。并能够对气室61被密封时，气室61内部的气体的温度上升从而使控制压力上升的情况进行抑制。此外，当通过压力改变装置而对气室61的压力进行调节时，能够容易地进行压力的调节。另外，虽然在本实施方式中的容积可变装置上连接有压力改变装置，但是并不限定于此方式，对于未连接有压力改变装置的容积可变装置也可以适用本发明。此外，本实施方式中的第三加热装置以避开到达底部的副室用活塞55的周围的区域的方式而形成。在图6中，图示了副室用活塞55卡止于卡止部51a处，且到达了筒状部件51的底部的状态。副室用活塞55在卡止于卡止部51a时构成燃烧室5的壁面。副室用活塞55与在进气冲程中被吸入的空气或者混合气体接触。因此，如果副室用活塞55的温度被维持得较高，则吸入空气或者混合气体的温度将会上升。由于如果被吸入的空气或者混合气体的温度升高，则填充效率将会下降，因此会产生易于发生爆燃等异常燃烧等的问题。通过以避开副室用活塞55到达底部的区域的周围区域的方式而形成加热装置，从而能够对阻碍从副室用活塞55的散热的情况进行抑制，进而能够抑制吸入空气或者混合气体的温度上升。如此，能够在抑制填充效率的下降的同时，抑制冷却损失的下降。在图7中，图示了包括本实施方式中的第四加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。第四加热装置具有，被形成在排气通道62和燃烧室5之间的绝热结构。本实施方式中的绝热结构具有，抑制从加热装置朝向燃烧室5的内部的热量移动的功能。 在本实施方式的第四加热装置中，在排气通道62和燃烧室5之间配置有绝热部件
63。绝热部件63在筒状部件51的周围以沿筒状部件51的形状的方式而形成。本实施方式中的绝热部件63被形成为圆环状。作为绝热部件63，例如可以通过与气缸盖4相比导热率较小的材质而形成。气缸盖4例如可以通过铸铁、铝合金等金属而形成。因此，气缸盖4的导热率较高。作为绝热部件63，例如可以通过树脂而形成。并且，尤其优选为，在树脂中导热率也较小的发泡树脂等。如上文所述，优选在进气冲程中燃烧室的壁面的温度较低。通过在加热装置和燃烧室之间形成绝热结构，从而能够抑制由加热装置对燃烧室的壁面进行加热的现象。在第四加热装置中，能够抑制从排气通道62向燃烧室5的壁面的传热。其结果为，能够抑制对进气冲程中流入到燃烧室内的混合气体或空气进行加热的情况，从而能够抑制填充效率的下降。虽然在包括本实施方式的第四加热装置在内的容积可变装置的绝热结构中包括绝热部件，但是并不限定于此，作为绝热结构，可以采用抑制从加热装置朝向燃烧室的热量移动的任意结构。例如，作为绝热结构，也可以形成内部被减压且被密封的空洞部来代替绝热部件。此外，也可以形成内部被填充了气体的空洞部。通过形成这种密封空间，也能够配置与气缸体相比导热率较小的部分，从而构成绝热结构。在图8中，图示了包括本实施方式中的第五加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。在第五加热装置中，作为加热装置而发挥功能的排气通道62，被形成在筒状部件51的顶面上。排气通道62被形成在，朝向燃烧室5 —侧的相反一侧的、筒状部件51的端面上。在筒状部件51的圆周方向的侧面上形成有绝热结构。包括第五加热装置在内的容积可变装置中，形成有空洞部64以作为绝热结构。空洞部64为，在筒状部件51的周围以沿着筒状部件51的侧面的方式而形成的密封空间。空洞部44与筒状部件51相接触。此外，空洞部44的内部被减压。作为空洞部并不限定于此方式，例如，也可以被形成为填充了任意气体的密封空间。在第五加热装置中，通过使废气流通于排气通道62内，从而能够对筒状部件51进行加热。由于在筒状部件51的周围形成有作为绝热结构的空洞部64，因此能够抑制从筒状部件51向气缸盖4的散热。其结果为，能够使从排气通道62通过的废气的热量沿筒状部件51的侧壁而移动。从而能够将筒状部件51维持在较高的温度。并能够对在副室用活塞55移动时成为副室60的区域的、筒状部件51的壁面进行加热。其结果为，能够抑制燃烧气体的热量经由筒状部件51而向气缸盖4的移动。
第五加热装置的排气通道62被形成在筒状部件51的顶面上。即，加热装置被配置在远离燃烧室5的位置处。因此，在燃烧室5的附近的区域内，无需形成结构复杂的装置，从而能够容易地形成包括加热装置在内的容积可变装置。此外，制造容积可变装置时的生广性提闻。虽然在包括第五加热装置在内的容积可变装置中，构成绝热结构的空洞部64是与筒状部件51相接触的，但并不限定于此方式，也可以采用空洞部64以与筒状部件51分离的方式而被形成于气缸盖4的内部的结构。此外，在包括第五加热装置在内的容积可变装置中，以避开副室用活塞55到达底部时的周围区域的方式而形成了空洞部64。通过采用这种结构，从而能够提高副室用活塞55到达底部时的副室用活塞55的散热性。由此能够抑制副室用活塞55被维持在高温从而填充效率下降的情况。虽然本实施方式中的加热装置的排气通道是在气缸盖内形成有一个，但并不限定于此方式，也可以采用在筒状部的周围形成多个排气通道的结构。所述的加热装置利用从燃烧室流出的排出气体的热量而对筒状部件进行加热。根据该结构，能够利用废弃到外部空气中的热量而对副室的壁面进行加热。作为加热装置，并不限定于此方式，可以采用对筒状部件进行加热的任意装置。例如，加热装置可以包括电加热器。在图9中，图示了包括本实施方式中的第六加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。本实施方式中的第六加热装置包括电加热器65。各个电加热器65与电源相连接。电加热器65的电源被电子控制单元31控制。电加热器65被形成为，在副室用活塞55的移动方向上延伸。电加热器65被配置为,对在副室用活塞55移动时成为副室60的区域的、筒状部件的壁面进行加热。在图10中，图示了包括本实施方式中的第六加热装置在内的容积可变装置的另一概要剖视图。图10为与图9中的A-A线相关的、沿箭头标记观察时的剖视图。在本实施方式中，多个电加热器65被配置在筒状部件51的周围。本实施方式中的电加热器65被形成为棒状。电加热器65以围绕筒状部件51的方式而等间隔地配置。虽然本实施方式中的第六加热装置的电加热器被形成为棒状，但并不限定于此方式，可以采用对筒状部件进行加热的任意的电加热器。例如，也可以配置围绕筒状部件的一个板状的加热器。在图11中，图示了包括本实施方式中的第七加热装置在内的容积可变装置的放大概要剖视图。本实施方式中的第七加热装置包括多个电加热器65,各个电加热器65与筒状部件51相接触。通过采用该结构，能够提高对筒状部件进行加热时的加热效率。上述的多个实施方式可以进行相互组合。例如，可以在筒状部的周围不仅配置排气通道还配置电加热器。虽然本实施方式中的容积可变装置的弹簧装置包括气体弹簧，但是作为弹簧装置并不限定于此方式，也可以包括对移动部件进行按压的任意部件。例如，弹簧装置也可以包括螺旋弹簧这种机械弹簧。虽然在本实施方式中，以被安装在汽车上的内燃机为例进行了说明，但并不限定 于此方式，本发明能够适用于任意的内燃机中。在上述的各个附图中，对相同或者相当的部分标注了相同的符号。另外，上述的实施方式仅为示例而并不对发明进行限定。此外，在实施方式中，包含权利要求中所示的改变。
权利要求
1.一种内燃机，其特征在于， 具备容积可变装置，所述容积可变装置包括具有弹性的弹簧装置，并且所述容积可变装置在燃烧室的压力达到预先设定的控制压力时，通过以燃烧室的压力变化作为驱动源而使弹簧装置收缩，从而使与燃烧室连通的空间的容积发生变化， 弹簧装置包括筒状部，其与燃烧室连通；移动部件，其以可移动的方式被配置在筒状部的内部，并且，通过由移动部件对筒状部的内部的空间进行划分，从而形成了与燃烧室连通的空间， 容积可变装置包括被配置在筒状部的周围的加热装置， 加热装置被形成为，能够对筒状部的壁面中的、在移动部件移动时成为与燃烧室连通的空间的区域进行加热。
2.如权利要求I所述的内燃机，其特征在于， 加热装置被配置于，在移动部件移动时成为与燃烧室连通的空间的、区域的周围。
3.如权利要求I所述的内燃机，其特征在于， 弹簧装置具有气室，所述气室通过由移动部件对筒状部的内部的空间进行划分，从而被形成在朝向燃烧室一侧的相反一侧， 移动部件通过在气室内封入被加压的气体从而被按压， 加热装置以避开在移动部件进行移动的期间内连续成为气室的区域的周围的方式而形成。
4.如权利要求I所述的内燃机，其特征在于， 容积可变装置具有绝热结构，所述绝热结构被配置在加热装置和燃烧室之间，并对从加热装置向燃烧室的内部的热量移动进行抑制。
5.如权利要求4所述的内燃机，其中， 容积可变装置被配置在，包括燃烧室的顶面在内的气缸盖的内部， 筒状部被固定在气缸盖中， 绝热结构包括，与气缸盖相比导热率较小的绝热部件、或者内部成为空洞的密封空间。
全文摘要
一种内燃机，其具备容积可变装置，所述容积可变装置为，在燃烧室的压力达到预先设定的控制压力时，通过以燃烧室的压力变化作为驱动源而使弹簧装置收缩，从而使与燃烧室连通的空间的容积发生变化。弹簧装置包括筒状部，其与燃烧室连通；移动部件，其以可移动的方式被配置在筒状部的内部。容积可变装置包括加热装置，所述加热装置能够对筒状部的壁面中的、在移动部件移动时成为与燃烧室连通的空间的区域进行加热。
文档编号F02D15/04GK102933821SQ201180002360
公开日2013年2月13日 申请日期2011年6月1日 优先权日2011年6月1日
发明者芦泽刚 申请人:丰田自动车株式会社