預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其緊湊且能夠發(fā)揮高輸出。三方連接件（12）的中間部轉(zhuǎn)動(dòng)自如地支承于曲柄銷（10a），該三方連接件（12）的一端部與連桿（16）的大端部連結(jié)，擺動(dòng)自如地支承于支點(diǎn)軸（20）的擺動(dòng)連接件（21）與三方連接件（12）的另一端部連結(jié)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具備：在曲軸室（2a）開口的進(jìn)氣口（23）；安裝于進(jìn)氣口（23）的簧片閥（24）；在活塞（15）的下降行程中將新氣從曲軸室（2a）引導(dǎo)至缸孔（3a）內(nèi)的掃氣口（30）；以在缸孔（3a）的頂部開口的方式設(shè)置于氣缸蓋（4）的排氣口（32）；以及在活塞（15）的下降行程中，在活塞（15）開放掃氣口（30）之前打開的排氣閥（33）。
【專利說明】預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的改良。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，像專利文獻(xiàn)I公開的那樣，預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用于4循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開2003 - 269232號(hào)公報(bào)
[0004]以往的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式的4循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)以“高壓縮比”、“A/F稀薄燃燒”為特征，實(shí)現(xiàn)了高熱效率和低NOx。但是，可以知道:預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式4循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)由于在實(shí)際使用條件下的燃燒控制困難，因此運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域受限制，并且當(dāng)載荷較高時(shí)會(huì)發(fā)生響動(dòng)，因此能夠使用的載荷受限制，難以確保輸出。作為提高熱效率的方法，存在使燃燒室緊湊化來降低熱損失的方法，但為此需要使活塞沖程相對(duì)于缸孔直徑極力變長的長沖程化。
[0005]作為擴(kuò)大預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火燃燒的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域并在不增大發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸的情況下確保輸出的方法，增壓器或EGR裝置等輔機(jī)類的增加在面向?qū)嵱没洗嬖谡n題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并且確保了實(shí)際使用的輸出，能夠?qū)崿F(xiàn)高熱效率和低NOx。
[0007]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明為一種發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，曲軸和支點(diǎn)軸以彼此的軸線平行的方式支承于曲軸箱，三方連接件的中間部以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式支承于曲軸的曲柄銷，連桿的大端部以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與該三方連接件的一端部連結(jié)，該連桿的小徑部與在缸孔內(nèi)升降的活塞連結(jié)，擺動(dòng)連接件的擺動(dòng)端部以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與所述三方連接件的另一端部連結(jié)，該擺動(dòng)連接件的基端部以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式支承于所述支點(diǎn)軸，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第I特征在于具備:進(jìn)氣口，其以在曲軸箱內(nèi)的曲軸室開口的方式設(shè)置于曲軸箱；簧片閥，其以由于與活塞的上升行程相伴隨的曲軸室的減壓而打開的方式安裝于所述進(jìn)氣口 ；節(jié)流構(gòu)件，其在該簧片閥打開時(shí)對(duì)通過所述進(jìn)氣口供給到所述曲軸室的新氣流量進(jìn)行控制；掃氣口，其在活塞的下降行程中通過活塞而開放，從而將新氣從曲軸室引導(dǎo)至缸孔內(nèi)；排氣口，其以在缸孔的頂部開口的方式設(shè)置于氣缸蓋；以及排氣閥，在活塞的下降行程中，在活塞使所述掃氣口開放之前，所述排氣閥打開而將缸孔內(nèi)的廢氣向排氣口排出。
[0008]此外，本發(fā)明的第2特征是:在第I特征的基礎(chǔ)上，活塞沖程/缸孔直徑蘭I。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第I特征，通過采用三方連接件和擺動(dòng)連接件，極力抑制了曲軸箱的肥大化，并且?guī)砹嘶钊麤_程的大幅增加，由此能夠?qū)崿F(xiàn)缸孔的小徑化和燃燒室的緊湊化，其結(jié)果是，能夠降低熱損失，實(shí)現(xiàn)熱效率的提高。
[0010]而且，由于具備:掃氣口，其在活塞的下降行程中通過活塞而開放，從而將新氣從曲軸室引導(dǎo)至缸孔內(nèi)；排氣口，其以在缸孔的頂部開口的方式設(shè)置于氣缸蓋；以及排氣閥，在活塞的下降行程中，在活塞開放掃氣口之前，該排氣閥打開而將缸孔內(nèi)的廢氣向排氣口排出，因此，能夠進(jìn)行可實(shí)現(xiàn)單向流動(dòng)的掃氣和排氣的2循環(huán)動(dòng)作，因此，通過恰當(dāng)設(shè)定相對(duì)于掃氣口的排氣口直徑和排氣閥的開閉時(shí)機(jī)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于以往的4循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)來說是困難的、向燃燒室導(dǎo)入大量的內(nèi)部EGR，能夠?qū)崿F(xiàn)廣泛的燃燒控制。由此，通過與4循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作相比比功率較高的2循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作，能夠以不增加輔機(jī)類的方式確保實(shí)際使用的輸出，并能夠進(jìn)行低NOx且高熱效率的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火燃燒。
[0011 ] 根據(jù)本發(fā)明的第2特征，通過使活塞沖程/缸孔直徑蘭I，缸孔變長，能夠使從掃氣口到排氣口的距離變長。由此，能夠期待作為以往的2循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的課題的“混合氣體的通風(fēng)(未燃燒氣體的通風(fēng))”的降低效果。此外，能夠容易地實(shí)現(xiàn)在高壓縮比時(shí)成為課題的、缸孔的掃氣口的流路面積的確保。即，如果缸孔較短則無法確保掃氣所需要的掃氣口面積。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施方式的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的縱剖主視圖(沿著圖2的I — I線的剖視圖)。
[0013]圖2是沿著圖1的2 — 2線的剖視圖。
[0014]圖3是沿著圖1的3 — 3線的剖視圖。
[0015]圖4是上述發(fā)動(dòng)機(jī)的作用說明圖。
[0016]圖5是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的、與圖2對(duì)應(yīng)的圖。
[0017]圖6是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的、與圖2對(duì)應(yīng)的圖。
[0018]標(biāo)號(hào)說明
[0019]D:缸孔直徑；
[0020]E:發(fā)動(dòng)機(jī)；
[0021]L:活塞沖程；
[0022]Y:缸孔的軸線；
[0023]2:曲軸箱；
[0024]2a:曲軸室；
[0025]3a:缸孔；
[0026]10:曲軸；
[0027]IOa:曲柄銷；
[0028]12:三方連接件；
[0029]12a:三方連接件的一端部(左端部)；
[0030]12b:三方連接件的另一端部(右端部)；
[0031]15:活塞；
[0032]16:連桿；
[0033]16a:小端部；
[0034]16b:大端部；
[0035]20:支點(diǎn)軸；
[0036]21:擺動(dòng)連接件；
[0037]21a:擺動(dòng)連接件的一端部(下端部)；
[0038]21b:擺動(dòng)連接件的另一端部(上端部)；[0039]23:進(jìn)氣口；
[0040]24:簧片閥；
[0041]25、26:節(jié)流構(gòu)件(節(jié)流閥體、節(jié)流閥)；
[0042]30:掃氣口；
[0043]32:排氣口；
[0044]33:排氣閥。
【具體實(shí)施方式】
[0045]根據(jù)附圖在下面對(duì)本發(fā)明 的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0046]首先，從第I實(shí)施方式開始進(jìn)行說明。在圖1和圖2中，預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)E的發(fā)動(dòng)機(jī)主體I由以下部分構(gòu)成:曲軸箱2，其內(nèi)部作為曲軸室2a ;氣缸體3，其與該曲軸箱2的上表面接合而立起，內(nèi)部作為缸孔3a ;氣缸蓋4，其與該氣缸體3的上端接合；以及氣缸蓋罩5，其與該氣缸蓋4的上端接合，在其與氣缸蓋4之間劃分出氣門傳動(dòng)室6，曲軸箱2、氣缸體3和氣缸蓋4借助植設(shè)在曲軸箱2上的多根雙頭螺栓7、7…而相互緊固,氣缸蓋罩5被多個(gè)螺栓8、8緊固于氣缸蓋4。
[0047]在曲軸箱2的左右的側(cè)壁(參照?qǐng)D1)上經(jīng)由一對(duì)第I軸承11、11支承有曲軸10，該曲軸10的曲柄部收納在曲軸室2a中。此時(shí)，如圖2所示，曲軸10配置為:其曲柄銷IOa的中心的旋轉(zhuǎn)軌跡A在缸孔3a的軸線Y的一側(cè)(在圖2中為左側(cè))。三方連接件(卜U 3'' f^ 'J >々)12的中間部經(jīng)由第2軸承13以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式支承于上述曲柄銷10a，在該三方連接件12的靠所述軸線Y側(cè)的右端部12a(圖2)，經(jīng)由第I連結(jié)銷17以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式連結(jié)有連桿16的大端部16b，在缸孔3a內(nèi)升降的活塞15經(jīng)由活塞銷14與該連桿16的小端部16a連結(jié)。
[0048]在曲軸10的、與所述軸線Y成相反側(cè)的左側(cè)(圖2)和下方，軸線與曲軸10相互平行的支點(diǎn)軸20支承于曲軸箱2，擺動(dòng)連接件21的基端21a經(jīng)由第3軸承22以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式支承在該支點(diǎn)軸20。該擺動(dòng)連接件21的上端部即擺動(dòng)端部21b經(jīng)由第2連結(jié)銷18以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與所述三方連接件12的左端部12b相連結(jié)。
[0049]在曲軸箱2的一側(cè)壁設(shè)置有在曲軸室2a開口的進(jìn)氣口 23，在該進(jìn)氣口 23安裝有簧片閥24，經(jīng)由該簧片閥24向進(jìn)氣口 23供給新氣的節(jié)流閥體25安裝于曲軸箱2?；善y24通常關(guān)閉，由于與活塞15的上升相伴隨的曲軸室2a的減壓而打開。節(jié)流閥體25具有與進(jìn)氣口 23相連的進(jìn)氣道25a，并且對(duì)用于開閉該進(jìn)氣道25a的節(jié)流閥26進(jìn)行軸支承，從比該節(jié)流閥26靠下游的進(jìn)氣道25a向進(jìn)氣口 23噴射燃料的燃料噴射閥27附設(shè)于節(jié)流閥體25。
[0050]在氣缸體3，設(shè)置有使曲軸室2a與缸孔3a連通的一對(duì)掃氣口 30，這些掃氣口 30通過活塞15而開閉，在活塞15的下降行程的末期開放。
[0051]此外，如圖2和圖3所示，在氣缸蓋4，形成有活塞15的頂面所面臨的燃燒室31、和在該燃燒室31開口的排氣口 32，并且，設(shè)置有用于開閉該排氣口 32的提升閥型的排氣閥33，用于驅(qū)動(dòng)該排氣閥33開閉的氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34的一部分配設(shè)在所述氣門傳動(dòng)室6。氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)34具備:閥簧35，其安裝于排氣閥33并對(duì)排氣閥33向閉閥方向施力；以及上部搖臂38，其經(jīng)由上部搖臂軸37被氣缸蓋4上的支柱36支承，該上部搖臂38的一端部與排氣閥33的頭部連接。
[0052]上部搖臂38的另一端部與配設(shè)在氣缸體3的一側(cè)的推桿40的上端部相連接，推桿40的下端部經(jīng)由下部搖臂42與固定設(shè)置于所述曲軸10的凸輪41相連接。下部搖臂42經(jīng)由下部搖臂軸43支承在曲軸箱2，其一端部與推桿40的下端部相連接，軸支承在其另一端部的輥44與凸輪41的外周面以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式接合。推桿40被收納在連接于曲軸箱2和氣缸蓋4之間的、中空的桿殼體45中。
[0053]該發(fā)動(dòng)機(jī)E的壓縮比被設(shè)定為:在活塞15的上升行程的末期，被燃燒室31壓縮的混合氣體進(jìn)行自點(diǎn)火。在氣缸蓋4螺合有火花塞46，火花塞46僅在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)用于對(duì)燃燒室31內(nèi)的混合氣體進(jìn)行火花點(diǎn)火。
[0054]接著，對(duì)該實(shí)施方式的作用進(jìn)行說明。
[0055]發(fā)動(dòng)機(jī)E在起動(dòng)后進(jìn)行以下動(dòng)作。首先，在活塞15的上升行程時(shí)，由于與此相伴的曲軸室2a的減壓而使簧片閥24打開，被節(jié)流閥26控制流量的新氣和被燃料噴射閥27噴射出的燃料形成混合氣體，并通過簧片閥24和進(jìn)氣口 23而被吸入到曲軸室2a。
[0056]接著，當(dāng)活塞15移至下降行程時(shí)，曲軸室2a內(nèi)的混合氣體被壓縮，并且活塞15使掃氣口 30開放，因此，上述混合氣體經(jīng)過掃氣口 30而送入到缸孔3a內(nèi)。此時(shí)，由于曲軸室2a的壓力上升而使簧片閥24立刻關(guān)閉，阻止了混合氣體向節(jié)流閥26側(cè)的逆流。
[0057]并且，當(dāng)活塞15再次移至上升行程時(shí)，活塞15在關(guān)閉掃氣口 30后，壓縮缸孔3a內(nèi)的混合氣體。
[0058]在活塞15到達(dá)上死點(diǎn)附近時(shí)，混合氣體進(jìn)行自點(diǎn)火，燃燒并膨脹而使活塞15下降，在其下降途中，在活塞15開放掃氣口 30之前，與曲軸10的旋轉(zhuǎn)同步的凸輪41經(jīng)由下部搖臂42將推桿40頂起，經(jīng)由上部搖臂38使排氣閥33打開，使缸孔3a內(nèi)的廢氣排出到氣缸蓋4的排氣口 32。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)E進(jìn)行2循環(huán)動(dòng)作，從掃氣口 30經(jīng)過缸孔3a流至排氣口 32的掃氣和排氣的流動(dòng)成為彎折較少的單向流動(dòng)。
[0059]活塞15的上升和下降動(dòng)作經(jīng)由連桿16和三方連接件12傳遞至曲柄銷10a，從而驅(qū)動(dòng)曲軸10旋轉(zhuǎn)。在這期間，通過擺動(dòng)連接件21繞支點(diǎn)軸20的左右擺動(dòng)，三方連接件12繞曲柄銷IOa在上下方向擺動(dòng)，因此如圖4的(A)所示，在活塞15的上死點(diǎn)，連桿16的大端部16b被三方連接件12的右端部12a向曲柄銷IOa的上方頂起距離SI，并且如圖4的(B)所示，在活塞15的下死點(diǎn)，連桿16的大端部16b被三方連接件12的右端部12a向曲柄銷IOa的下方壓低距離S2。其結(jié)果是，與使連桿16的大端部16b和曲柄銷IOa直接連結(jié)且具有相同曲軸半徑R的通常發(fā)動(dòng)機(jī)相比，活塞15的沖程L伸長了相當(dāng)于上述距離SI與S2之和。因此，在本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)E中，能夠極力地抑制曲軸箱的肥大化，并且?guī)砘钊麤_程L的大幅增加。該活塞沖程L被設(shè)定為與缸孔3a的直徑D相同或者更大。此外，由于采用了上述三方連接件12和擺動(dòng)連接件21，連桿16的擺動(dòng)角度與通常形式的發(fā)動(dòng)機(jī)相比減少，因此能夠?qū)崿F(xiàn)缸孔3a的小徑化，并能夠避免氣缸套下端部與連桿16之間的干涉，能夠?qū)崿F(xiàn)連桿16的長度的縮短，進(jìn)而能夠縮短發(fā)動(dòng)機(jī)E的整體高度。
[0060]而且，由于具備:掃氣口 30，其在活塞15的下降行程中通過活塞15而開放，從而將新氣從曲軸室2a引導(dǎo)至缸孔3a內(nèi)；排氣口 32，其以在缸孔3a的頂部開口的方式設(shè)置于氣缸蓋4 ;以及排氣閥33，在活塞15的下降行程中，在活塞15開放掃氣口 30之前，該排氣閥33打開而將缸孔3a內(nèi)的廢氣向排氣口 32排出，通過對(duì)該排氣閥33的開閉時(shí)機(jī)的設(shè)定來控制EGR量，從而控制缸孔3a內(nèi)的混合氣體的自點(diǎn)火燃燒，因此，發(fā)動(dòng)機(jī)E進(jìn)行能夠?qū)崿F(xiàn)單向流動(dòng)的掃氣和排氣的2循環(huán)動(dòng)作，并能夠以不增加輔機(jī)類的方式來確保預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火燃燒所要求的EGR量。此外，通過與4循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作相比比功率較高的2循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作，確保了實(shí)際使用的輸出，并能夠進(jìn)行低NOx且高熱效率的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火燃燒。
[0061]這樣，能夠提供熱效率良好、低油耗性優(yōu)異、而且高輸出且結(jié)構(gòu)緊湊的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式的發(fā)動(dòng)機(jī)E。
[0062]圖5是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的圖，將燃料噴射閥27安裝于氣缸體3，在活塞15的上升行程中，在活塞15關(guān)閉掃氣口 30之后，將燃料噴射到缸孔3a內(nèi)來形成混合氣體，其其它結(jié)構(gòu)和作用與前面的實(shí)施方式相同，因此，在圖5中，對(duì)與前面的實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注相同的參照標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)說明。
[0063]圖6是示出本發(fā)明的第3實(shí)施方式的圖，將燃料噴射閥27安裝于曲軸箱2，將燃料噴射到掃氣口 30，其其它結(jié)構(gòu)和作用與所述第I實(shí)施方式相同，因此，在圖6中，對(duì)與前面的實(shí)施方式對(duì)應(yīng)的部分標(biāo)注相同的參照標(biāo)號(hào)，并省略重復(fù)說明。
[0064]此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，而能夠在不脫離其主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。
【權(quán)利要求】
1.一種預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，曲軸(10)和支點(diǎn)軸(20)以彼此的軸線平行的方式支承于曲軸箱(2)，三方連接件(12)的中間部以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式支承于曲軸(10)的曲柄銷(10a)，連桿(16)的大端部(16b)以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與該三方連接件(12)的一端部(12a)連結(jié)，該連桿(16)的小端部(16a)與在缸孔(3a)內(nèi)升降的活塞(15)連結(jié)，擺動(dòng)連接件(21)的擺動(dòng)端部(21b)以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式與所述三方連接件(12)的另一端部(12b )連結(jié)，該擺動(dòng)連接件(21)的基端部(2Ia)以轉(zhuǎn)動(dòng)自如的方式支承于所述支點(diǎn)軸(20 )， 所述預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的特征在于具備: 進(jìn)氣口(23)，其以在曲軸箱(2)內(nèi)的曲軸室(2a)開口的方式設(shè)置于曲軸箱(2)；簧片閥(24)，其以由于與活塞(15)的上升行程相伴隨的曲軸室(2a)的減壓而打開的方式安裝于所述進(jìn)氣口( 23 ); 節(jié)流構(gòu)件(25、26 )，其在該簧片閥(24)打開時(shí)對(duì)通過所述進(jìn)氣口( 23 )供給到所述曲軸室(2a)的新氣流量進(jìn)行控制； 掃氣口(30)，其在活塞(15)的下降行程中通過活塞(15)而開放，從而將新氣從曲軸室(2a)引導(dǎo)至缸孔(3a)內(nèi)； 排氣口(32)，其以 在缸孔(3a)的頂部開口的方式設(shè)置于氣缸蓋(4);以及排氣閥(33)，在活塞(15)的下降行程中，在活塞(15)使所述掃氣口(30)開放之前，所述排氣閥(33 )打開而將缸孔(3a)內(nèi)的廢氣向排氣口( 32 )排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)混合壓縮自點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 活塞沖程(L)/缸孔直徑(D) ^ I。
【文檔編號(hào)】F02D45/00GK103967639SQ201410034979
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】清水靖弘, 渡邊生, 山田義和, 川合徹 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社