內(nèi)燃機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠考慮機油消耗發(fā)生的機理而抑制機油消耗的內(nèi)燃機。內(nèi)燃機(1)包括缸體(2)內(nèi)的圓筒狀的缸套(5)和能夠在缸套內(nèi)滑動的活塞(6)，其中，活塞在其外周與頂岸(15)鄰接而具有環(huán)狀槽(14)，在環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)(18)，缸套在其內(nèi)周面的當活塞處于上止點時與活塞的頂岸相對的部分的至少一部分具有對內(nèi)周面進行擴徑而成的擴徑部(30)，擴徑部的內(nèi)周面的半徑比缸套的未進行擴徑的內(nèi)周面的半徑向作動缸的徑向外側(cè)大出100μm～1000μm。
【專利說明】
內(nèi)燃機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)燃機。
【背景技術(shù)】
[0002]—直以來，內(nèi)燃機的活塞在形成于其外周面的環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)。這樣的活塞環(huán)中的配置于最下方的油環(huán)用于在活塞下降時刮落附著于缸套壁面的多余的機油。然而，公知的是，在多數(shù)內(nèi)燃機中，即使使用這樣的油環(huán)，曲軸箱內(nèi)的機油也還會伴隨活塞的往復(fù)運動而沿著活塞外周面，特別是經(jīng)由環(huán)狀槽內(nèi)而流入到燃燒室內(nèi)。若曲軸箱內(nèi)的機油這樣流入到燃燒室內(nèi)，則機油會伴隨燃燒室中的燃燒而燃燒，從而導(dǎo)致機油消耗增大。
[0003]因此，在專利文獻I中，在活塞環(huán)的下表面于整周范圍內(nèi)形成凹部。根據(jù)專利文獻I，通過形成該凹部，當在上止點處活塞的運動方向調(diào)轉(zhuǎn)時，活塞環(huán)不會粘附于環(huán)狀槽的下表面，而是向環(huán)狀槽的上表面移動，因此，能夠防止環(huán)狀槽內(nèi)部的機油流入到燃燒室內(nèi)。
[0004]專利文獻1:日本特開2012 — 241861號公報
[0005]專利文獻2:日本特開2006 — 112360號公報
[0006]專利文獻3:日本特開2010 —106710號公報
[0007]專利文獻4:日本特開平6 — 229315號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]其實，根據(jù)本申請發(fā)明人的研究，查明了機油消耗產(chǎn)生的機理。具體而言，認為機油消耗是基于以下機理而產(chǎn)生的。首先，活塞的頂岸的外周面和缸套的內(nèi)周面中的與該外周面相對的部分面臨燃燒室內(nèi)的混合氣燃燒時火焰不易傳播到的區(qū)域。因此，伴隨內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)，在上述頂岸的外周面上以及缸套的內(nèi)周面中的與該外周面相對的部分上會堆積沉積物。若這種沉積物的堆積量變多，則在活塞處于上止點時，堆積于上述頂岸的外周面上以及缸套的內(nèi)周面中的與該外周面相對的部分上的沉積物就會彼此接觸。
[0009]另一方面，如上所述，在內(nèi)燃機中，曲軸箱內(nèi)的機油伴隨活塞的往復(fù)運動而沿著活塞外周面向燃燒室側(cè)移動。向燃燒室側(cè)移動的機油會附著在活塞的頂岸的外周面上所堆積的沉積物上。然后，在沉積物彼此接觸時，機油自活塞的頂岸的外周面上所堆積的沉積物向缸套的內(nèi)周面的與頂岸相對的部分上所堆積的沉積物移動。附著在缸套的內(nèi)周面與頂岸相對的部分上所堆積的沉積物上的機油在活塞下降時暴露于由燃燒室內(nèi)的混合氣的燃燒所產(chǎn)生的高溫中而蒸發(fā)，由此導(dǎo)致機油被消耗。
[0010]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠考慮這樣的機油消耗產(chǎn)生機理而抑制機油消耗的內(nèi)燃機。
[0011]為了解決上述課題，在第I技術(shù)方案中提供一種內(nèi)燃機，其包括缸體內(nèi)的圓筒狀的缸套和能夠在缸套內(nèi)滑動的活塞，其中，活塞在其外周與頂岸鄰接而具有環(huán)狀槽，在環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)，缸套在其內(nèi)周面的當活塞處于上止點時與活塞的頂岸相對的部分的至少一部分具有對內(nèi)周面進行擴徑而成的擴徑部，擴徑部的內(nèi)周面的半徑比缸套的未進行擴徑的內(nèi)周面的半徑向缸套的徑向外側(cè)大出I ΟΟμπι?I ΟΟΟμπι。
[0012]此外，為了解決上述課題，在第2技術(shù)方案中提供一種內(nèi)燃機，其包括缸體內(nèi)的圓筒狀的缸套和能夠在缸套內(nèi)滑動的活塞，其中，活塞在其外周與頂岸鄰接而具有環(huán)狀槽，在環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)，缸套在其內(nèi)周面的當活塞處于上止點時與活塞的頂岸相對的部分的至少一部分具有對內(nèi)周面進行擴徑而成的擴徑部，擴徑部的內(nèi)周面擴徑到即使擴徑部的內(nèi)周面附著沉積物，附著的沉積物也不會成長到比缸套的未進行擴徑的內(nèi)周面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置的程度。
[0013]此外，在第3技術(shù)方案中提供一種以第I或第2技術(shù)方案為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機，其中，擴徑部由進行了擴徑的內(nèi)周面和自進行了擴徑的內(nèi)周面的下端向缸套的徑向內(nèi)側(cè)延伸的底面劃分而成，底面在缸套的軸向上位于當活塞處于上止點時與上述活塞環(huán)的上表面平齊的位置或比活塞環(huán)的上表面靠上方的位置。
[0014]此外，在第4技術(shù)方案中提供一種以第3技術(shù)方案為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機，其中，底面在缸套的軸向上位于當活塞處于上止點時與環(huán)狀槽的上表面平齊的位置。
[0015]此外，在第5技術(shù)方案中提供一種以第3技術(shù)方案為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機，其中，底面在缸套的軸向上位于當活塞處于上止點時比向上方高出環(huán)狀槽的上表面500μπι的位置靠下方的位置。
[0016]此外，在第6技術(shù)方案中，提供一種以第I?第5技術(shù)方案中任一技術(shù)方案為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機，其中，該內(nèi)燃機還包括能夠通過改變活塞處于上止點時的活塞和缸體在缸套的軸向上的相對位置而改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)，活塞處于上止點時是指，活塞在活塞相對于缸體的相對位置位于最靠燃燒室側(cè)的狀態(tài)下處于上止點時。
[0017]此外，在第7技術(shù)方案中，提供一種以第3?第5技術(shù)方案中任一技術(shù)方案為基礎(chǔ)的內(nèi)燃機，其中，擴徑部一直延伸到缸套的上表面，進行了擴徑的內(nèi)周面的上緣部、進行了擴徑的內(nèi)周面和底面之間的連接部以及底面和未進行擴徑的內(nèi)周面之間的連接部三處中的至少一處形成為倒圓角形狀。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種能夠考慮機油消耗產(chǎn)生的機理而抑制機油消耗的內(nèi)燃機。
【附圖說明】
[0019]圖1是內(nèi)燃機的局部剖視圖。
[0020]圖2的(A)是表示在現(xiàn)有的內(nèi)燃機中當活塞處于上止點時的活塞及缸套的上部的剖視圖，圖2的(B)是在圖2的(A)的內(nèi)燃機中當活塞處于上止點的下方時的與圖2的(A)同樣的剖視圖。
[0021]圖3是按內(nèi)燃機的種類表示隨著運轉(zhuǎn)時間的經(jīng)過而堆積在缸套的內(nèi)周面上的沉積物的高度的圖。
[0022]圖4是表示在本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)燃機中當活塞處于上止點時的活塞及缸套的上部的剖視圖。
[0023]圖5的(A)是表示在活塞上及缸套上堆積了沉積物的狀態(tài)下當活塞處于上止點時的活塞及缸套的上部的與圖4同樣的剖視圖，圖5的(B)是當圖5的(A)所示的活塞處于比上止點靠下方的位置時的剖視圖。
[0024]圖6是第一實施方式的第一變形例的內(nèi)燃機的與圖4同樣的剖視圖。
[0025]圖7是第一實施方式的第二變形例的內(nèi)燃機的與圖4同樣的剖視圖。
[0026]圖8是具有可變壓縮比機構(gòu)的本發(fā)明的第二實施方式的內(nèi)燃機的與圖1同樣的剖視圖。
[0027]圖9是圖8的可變壓縮比機構(gòu)的分解立體圖。
[0028]圖1O是圖解表示的、圖8的內(nèi)燃機的側(cè)剖視圖。
[0029]圖11的(A)是在使機械壓縮比最大的狀態(tài)下當活塞處于上止點時的與圖4同樣的剖視圖，圖11的(B)是表示在圖11的(A)的內(nèi)燃機的活塞上及缸套上堆積了沉積物的狀態(tài)的剖視圖。
[0030]圖12是在圖10的(A)所示的狀態(tài)下即由可變壓縮比機構(gòu)決定的壓縮比為最小的狀態(tài)下當活塞處于上止點時的剖視圖。
[0031]圖13是概略性地表示長度可變連桿(connectingrod)的側(cè)剖視圖。
[0032]圖14是本發(fā)明的第三實施方式的內(nèi)燃機的與圖4同樣的剖視圖。
【具體實施方式】
[0033]以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。在所有附圖中對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標注了共同的附圖標記。
[0034]<內(nèi)燃機的結(jié)構(gòu)>
[0035]圖1表示本申請發(fā)明的內(nèi)燃機I的局部剖視圖。內(nèi)燃機I包括缸體2和缸蓋3。缸蓋3經(jīng)由密封墊片(未圖示)固定于缸體2。缸體2在其內(nèi)部具有圓筒狀的缸套5，缸套5的內(nèi)周面劃分出作動缸4。在作動缸4內(nèi)以能夠滑動的方式配置有活塞6。由活塞6、缸套5及缸蓋3形成燃燒室7，在燃燒室7的頂面中央部配置有火花塞8 ο燃燒室7與進氣口 10連通，在燃燒室7和進氣口 10之間設(shè)有進氣門9。同樣，燃燒室7與排氣口 12連通，在燃燒室7和排氣口 12之間設(shè)有排氣門11。在進氣口 10內(nèi)配置有用于噴射燃料的燃料噴射閥13。
[0036]在活塞6的外周面設(shè)有多條沿著活塞6的周向延伸的環(huán)狀槽，在各環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)。在本實施方式中，在活塞6的外周面設(shè)有在活塞6的軸向上彼此分開的三條環(huán)狀槽，因此，在活塞6的外周配置有三道活塞環(huán)。這些活塞環(huán)通常自上而下分別被稱為頭道環(huán)18、二道環(huán)19和油環(huán)20。此外，在本說明書中，將活塞6的比配置有頭道環(huán)18的環(huán)狀槽靠上的部分稱為頂岸15。同樣，將活塞6中配置有頭道環(huán)18的環(huán)狀槽和配置有二道環(huán)19的環(huán)狀槽之間的部分稱為第二環(huán)岸16。再者，將活塞6中配置有二道環(huán)19的環(huán)狀槽和配置有油環(huán)20的環(huán)狀槽之間的部分稱為第三環(huán)岸17。另外，在本說明書中，是以作動缸4的軸向上的燃燒室7側(cè)的方向為上，作動缸4的軸向上的與燃燒室7側(cè)相反的方向為下來進行說明的，但內(nèi)燃機未必非要以使作動缸4的軸線鉛直延伸的方式配置。
[0037]<機油消耗的機理>
[0038]其實，在具有上述那種結(jié)構(gòu)的內(nèi)燃機中，存在用于潤滑等的機油通過燃燒被消耗掉的問題，但對于其機理此前尚未確切查明。本申請的發(fā)明人對此進行了深入研究，結(jié)果查明了機油消耗的部分機理。下面就參照圖2說明機油消耗的機理。
[0039]圖2的(A)是表示在現(xiàn)有的內(nèi)燃機中當活塞106處于上止點時的活塞106及缸套105的上部的剖視圖，圖2的(B)是在圖2的(A)的內(nèi)燃機中當活塞106處于比上止點靠下方的位置時的與圖2的(A)同樣的剖視圖。
[0040]在圖2所示那樣的現(xiàn)有的內(nèi)燃機中，位于活塞106的上部的頂岸115的外周面以及缸套105的內(nèi)周面中的與該外周面相對的部分面臨燃燒室中的燃燒時火焰不易傳播到的區(qū)域。因此，在頂岸115的外周面上以及缸套105的內(nèi)周面中的與該外周面相對的部分上分別堆積有沉積物121以及沉積物122。另外，沉積物是燃燒室內(nèi)的燃料燃燒不充分而生成的固態(tài)堆積物。
[0041]另一方面，在缸套105的內(nèi)周面中的當活塞106處于上止點時位于比頭道環(huán)118的上表面靠下方的位置的部分上即使附著沉積物，通過活塞106的滑動，沉積物也會被頭道環(huán)118刮落。因此，在缸套105的內(nèi)周面中的該部分上基本上也不會堆積沉積物。因此，如圖2的(A)所示，缸套105的內(nèi)周面中堆積沉積物122的位置是當活塞106處于上止點時與頂岸115相對的位置。
[0042]堆積在頂岸115的外周面上的沉積物121伴隨內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)逐漸向活塞106的徑向外側(cè)成長。同樣，堆積在缸套105的內(nèi)周面上的沉積物122伴隨內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)向缸套105的徑向內(nèi)側(cè)成長。若沉積物121、122繼續(xù)如此成長，則最終這些沉積物121、122會在活塞106處于上止點時彼此接觸。
[0043]接著，說明作動缸104內(nèi)的機油的移動。為了對滑動的活塞環(huán)和缸套105之間進行潤滑等，要向配置有活塞106的作動缸104內(nèi)供給機油。特別是附著于活塞106的外周面上的機油會伴隨活塞106的往復(fù)運動而沿著活塞106的外周面向上方移動。
[0044]具體而言，附著于活塞106的第二環(huán)岸116的外周面上的機油(圖2的123a)在活塞106下降時會因慣性而沿著活塞106的外周面向上方移動。此時，如圖2的(B)所示，頭道環(huán)118以要與環(huán)狀槽114的上表面接觸的方式在環(huán)狀槽114內(nèi)移動，因此，在環(huán)狀槽114的下表面和頭道環(huán)118的下表面之間形成間隙。因此，在第二環(huán)岸116的外周面上向上方移動的機油如附圖標記123b所示那樣通過該間隙而進入到環(huán)狀槽114內(nèi)。
[0045]然后，當活塞106上升時，如圖2的(A)所示，頭道環(huán)118以要與環(huán)狀槽114的下表面接觸的方式在環(huán)狀槽114內(nèi)移動。因此，在環(huán)狀槽114的上表面和頭道環(huán)118的上表面之間形成間隙。因此，滯留在環(huán)狀槽114內(nèi)的機油通過該間隙向頂岸115的外周面上移動。移動到頂岸115的外周面的機油123附著在頂岸115的外周面上所堆積的沉積物121(123c)上。
[0046]另外，附著在缸套105的內(nèi)周面上的機油124伴隨活塞106的下降而基本上被活塞環(huán)刮落。因此，沿著缸套105向上方移動的量極少，與上述沿著活塞106的外周面向上方移動的機油123的量相比可以忽略。
[0047]如上所述，堆積在活塞106的頂岸115的外周面上的沉積物121和堆積在缸套105的內(nèi)周面上的沉積物122在每次活塞106到達上止點時接觸。若沉積物121、122這樣彼此接觸，則附著在頂岸115的外周面上所堆積的沉積物121上的機油的一部分會向缸套105的內(nèi)周面上所堆積的沉積物122上移動。
[0048]然后，如圖2的(B)所示，若活塞106下降，則缸套105的內(nèi)周面上所堆積的沉積物122便暴露于燃燒室。此時，該沉積物122暴露于高溫的燃燒氣體中，卻難以暴露于火焰中。因此，附著在該沉積物122上的機油123d會蒸發(fā)而消失。另一方面，即便暴露于高溫的燃燒氣體中，沉積物122自身也不會燃燒，而是會保持原有狀態(tài)被殘留下來。這是由于施加到沉積物122的熱量向溫度較低的缸套105逃逸的緣故。因此，沉積物121和沉積物122依然在每次活塞106滑動時反復(fù)接觸，機油123繼續(xù)消失。
[0049]另外，即使沉積物121、122彼此接觸，也會有一部分機油不移動，而是保持附著在頂岸115的外周面上所堆積的沉積物121上的狀態(tài)被殘留下來。然而，殘留下來的機油123c 在活塞106下降時基本不會因燃燒室的高溫的燃燒氣體而蒸發(fā)。這是由于，頂岸115的外周面和缸套105的內(nèi)周面之間的空間狹窄且被低溫的活塞106和缸套105所包圍，因此即使發(fā)生燃燒，該空間內(nèi)也達不到能使機油123c蒸發(fā)那樣的高溫。此外是由于下降過程中的活塞 106的頂岸115的外周面難以暴露于高溫的燃燒氣體，因此機油123c基本不會蒸發(fā)。因而，機油123的消失主要是自缸套105的內(nèi)周面上所堆積的沉積物122產(chǎn)生的。
[0050]<沉積物的成長>
[0051]另外，如上述那樣堆積在頂岸115的外周面上的沉積物121伴隨內(nèi)燃機的運轉(zhuǎn)而向活塞106的徑向外側(cè)逐漸成長，最嚴重可成長到到達缸套105的內(nèi)周面。該沉積物121不能進一步成長了，這是由于當沉積物121成長而到達缸套105的內(nèi)周面時，其成長被缸套105的內(nèi)周面阻止。[〇〇52]另一方面，缸套105的內(nèi)周面上所堆積的沉積物122也向缸套105的徑向內(nèi)側(cè)成長。 在此，本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該沉積物122達到一定高度時，即使不到達活塞106的頂岸的外周面也不會再進一步成長了。這是由于以下機理所致。[〇〇53]S卩，缸套105利用在未圖示的水冷套中流動的冷卻水進行冷卻。因此，在沉積物122的成長初期階段，沉積物122即使暴露于高溫的燃燒氣體中，也會藉由缸套105被冷卻水冷卻，因此達不到自行消亡那樣的高溫。然而，由于沉積物122導(dǎo)熱性差，因此，當沉積物122逐漸成長時，沉積物122的遠離缸套的部位便無法充分被缸套105冷卻。因此，當沉積物122成長到一定高度以上時，在該一定高度以上的區(qū)域，沉積物122的表面溫度便達到了自行消亡那樣的高溫。如此一來，堆積了一定高度以上的沉積物122便暴露于燃燒室內(nèi)的高溫的燃燒氣體而自行消亡了，其結(jié)果是，缸套105上所堆積的沉積物122無法成長到一定高度以上。 [〇〇54]在此，沉積物122所堆積的上述一定高度因條件不同而多少有些差別，但經(jīng)本申請發(fā)明人的研究，確認了該一定高度為1 30mi?250mi。對此，使用圖3進行說明。
[0055]圖3是表示按照內(nèi)燃機的種類對隨著運轉(zhuǎn)時間的經(jīng)過而堆積在缸套的內(nèi)周面上的沉積物的高度進行了多次試驗的結(jié)果的圖。圖中點的形狀的不同(三角形、四邊形等)表示內(nèi)燃機的種類不同。由圖3可知，缸套的內(nèi)周面上所堆積的沉積物在大部分情況下自運轉(zhuǎn)開始在短時間內(nèi)快速成長到100M?200m程度的高度。然后，當持續(xù)運轉(zhuǎn)經(jīng)過100小時時，沉積物的高度在大部分情況下成長到130wii?240wii程度的高度。然而，這之后便沒有較大變化了，沉積物的高度在大部分內(nèi)燃機中都保持在大約250wii以下，在幾乎所有的內(nèi)燃機中保持在大約300wii以下。[〇〇56]<第一實施方式的缸套的結(jié)構(gòu)>
[0057]因此，考慮上述那樣的機油消耗的機理和沉積物的成長，本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)燃機如圖4所示那樣具有由對缸套5的內(nèi)周面5a進行擴徑而成的擴徑部30。圖4是表示在本發(fā)明的第一實施方式的內(nèi)燃機1中當活塞6處于上止點時的活塞6及缸套5的上部的剖視圖。[0〇58]擴徑部30由內(nèi)周面30a和底面30b劃分而成，內(nèi)周面30a是對缸套5的未進行擴徑的內(nèi)周面5a進行了擴徑的部分，底面30b是自該進行了擴徑的內(nèi)周面30a的下端向作動缸4的徑向內(nèi)側(cè)延伸的部分。在本實施方式中，內(nèi)周面30a延伸到缸套5的上表面。擴徑部30的內(nèi)周面30a的半徑比缸套5的未進行擴徑的內(nèi)周面5a的半徑向作動缸4的徑向外側(cè)擴大了擴徑尺寸e。具體而言，在本實施方式中，擴徑尺寸e設(shè)為lOOwii以上且lOOOwii以下。擴徑尺寸e優(yōu)選設(shè)為200_以上，更優(yōu)選設(shè)為250mi以上，進一步優(yōu)選設(shè)為300_以上。除此之外，擴徑尺寸e 優(yōu)選設(shè)為8OOW11以下，更優(yōu)選設(shè)為6OOW11以下，進一步優(yōu)選設(shè)為500M1以下。
[0059]此外，在本實施方式中，擴徑部30構(gòu)成為其底面30b在作動缸4的軸向上位于當活塞6處于上止點時與環(huán)狀槽14的上表面14a平齊的位置。
[0060] <第一實施方式的內(nèi)燃機的效果>
[0061]圖5的(A)是表示在圖4的活塞6上及缸套5上堆積了沉積物21、22的狀態(tài)下的當活塞6位于上止點時的剖視圖，圖5的(B)是該活塞6位于比上止點靠下方的位置時的剖視圖。 如圖5的(A)所示，在本發(fā)明中，缸套5側(cè)的沉積物22堆積在擴徑部30的內(nèi)周面30a上。該沉積物22如上述那樣當成長到一定高度時則無法進一步成長。因而，舉個例子，在沉積物22最高成長到280wii那樣的內(nèi)燃機中，若設(shè)擴徑尺寸e為300wn，則堆積在擴徑部30的內(nèi)周面30a上的沉積物便不會向徑向內(nèi)側(cè)成長到與未進行擴徑的內(nèi)周面5a平齊的平面。
[0062]另一方面，如上所述，頂岸15的外周面上的沉積物21不會成長到缸套5的未進行擴徑的內(nèi)周面5a的徑向外側(cè)。因此，如圖5的(A)所示，即使是活塞6處于上止點時，頂岸15的外周面上的沉積物21也不會與堆積在擴徑部30的內(nèi)周面30a上的沉積物22接觸。其結(jié)果是，附著在頂岸15的外周面上的沉積物21上的機油23c不會移動到擴徑部30上的沉積物22上，機油的消失得以減少。
[0063]在此，如上所述，只要活塞6側(cè)的沉積物21和缸套5側(cè)的沉積物22不接觸，就能減少機油的消失。因而，在本實施方式中，對擴徑部30的內(nèi)周面30a進行了擴大，使得即使進行了擴徑的內(nèi)周面30a附著有沉積物22，附著的沉積物22的內(nèi)表面也不會成長到未進行擴徑的內(nèi)周面5a的徑向內(nèi)側(cè)。即，擴徑尺寸e被設(shè)定在上述那樣的數(shù)值范圍內(nèi)，大于沉積物22的最大成長高度。因而，例如在缸套5的內(nèi)周面上所堆積的沉積物22能夠成長的最大高度為150y m的情況下，將擴徑尺寸e設(shè)定為大于150M1的值。
[0064]另外，在汽油發(fā)動機的情況下，進入擴徑部30的混合氣難以參與初期的燃燒，因此，擴徑部30越大越會導(dǎo)致燃燒室7內(nèi)的混合氣的燃燒惡化。因此，不應(yīng)將擴徑部30的擴徑尺寸e設(shè)定為大到必要程度以上。在柴油發(fā)動機的情況下，由于擴徑部30會成為能被空氣進入的無用容積，因此，也不應(yīng)將擴徑尺寸e設(shè)定為大到必要程度以上。因而，如上所述，在本實施方式中，設(shè)擴徑尺寸e為1000M1以下，優(yōu)選為800WI1以下，更優(yōu)選為600WI1以下，進一步優(yōu)選為500mi以下。因此，能夠?qū)⒂捎谠O(shè)置擴徑部30而導(dǎo)致的混合氣的燃燒惡化抑制在最小限度。
[0065] <第一變形例〉
[0066]圖6是表示圖4所示的第一實施例的第一變形例的內(nèi)燃機的與圖4同樣的剖視圖。 本變形例的活塞6及缸套5的結(jié)構(gòu)除了以下說明的部分以外基本上與用圖4說明的實施方式的活塞6及缸套5的結(jié)構(gòu)相同。[〇〇67]在本變形例中，擴徑部230構(gòu)成為其底面230b在作動缸4的軸向上位于當活塞6處于上止點時與頭道環(huán)的上表面18a平齊的位置。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，根據(jù)本變形例，能夠如圖6所示那樣使頭道環(huán)18—直滑動到缸套5的未進行擴大的內(nèi)周面5a的最上端。由此，假使缸套5的未進行擴大的內(nèi)周面5a的最上端附近堆積了沉積物，也能夠完全被頭道環(huán)18刮落。
[0068]需要說明的是，在使用圖4所示的第一實施方式中，擴徑部30的底面30b的位置在作動缸4的軸向上設(shè)于與活塞6處于上止點時的環(huán)狀槽的上表面14a的位置平齊的位置。此夕卜，在使用圖6說明的本第一變形例中，擴徑部230的底面230b的位置在作動缸4的軸向上設(shè)于與活塞6處于上止點時的頭道環(huán)的上表面18a的位置平齊的位置。然而，擴徑部230的底面 230b的位置不限定于這兩個位置，也可以設(shè)定于上述圖4所示的底面30b的位置和圖6所示的底面230b的位置之間的任意位置。因而，擴徑部230的底面230b的位置在作動缸4的軸向上可設(shè)于活塞6處于上止點時的環(huán)狀槽的上表面14a的位置和頭道環(huán)的上表面18a的位置之間的任意位置。此外，底面230b的位置也可以設(shè)于比頭道環(huán)的上表面18a的位置稍靠下方的位置。因而，擴徑部230的底面230b的位置在作動缸4的軸向上也可設(shè)于比活塞6處于上止點時的環(huán)狀槽的上表面14a的位置稍靠下方的位置。
[0069]<第二變形例〉[〇〇7〇]圖7是表示圖4所示的第一實施方式的第二變形例的內(nèi)燃機的與圖4同樣的剖視圖。本變形例的活塞6及缸套5的結(jié)構(gòu)除了以下說明的部分以外基本上與用圖4說明的實施方式的活塞6及缸套5的結(jié)構(gòu)相同。[〇〇71] 其實，當頭道環(huán)18移動到擴徑部330的底面330b的上方時，可能出現(xiàn)頭道環(huán)18因角部E而被卡在擴徑部330從而受到損傷的情況。因此，在圖7所示的本變形例中，缸套5的擴徑部330構(gòu)成為其底面330b的位置在作動缸4的軸向上位于當活塞6處于上止點時比環(huán)狀槽的上表面14a的位置靠上方的位置。具體而言，擴徑部330構(gòu)成為其底面330b的位置在作動缸4 的軸向上位于當活塞6處于上止點時比環(huán)狀槽的上表面14a向上方高出余量M的位置。該余量M例如設(shè)為Oum?1 OOOtim的值，優(yōu)選設(shè)為Oum?500M1。[〇〇72]根據(jù)本變形例，能夠抑制頭道環(huán)18進入擴徑部330而受到損傷。
[0073]另外，綜合上述第一實施方式、第一變形例和第二變形例來看，擴徑部構(gòu)成為其底面在作動缸4的軸向上位于當活塞6處于上止點時的頭道環(huán)18的上表面的位置和比環(huán)狀槽的上表面14a向上方高出余量M的位置之間的任意位置。然而，擴徑部也可以設(shè)于缸套5的內(nèi)周面中的當活塞6處于上止點時與活塞6的頂岸15相對的部分的至少一部分上。通過這樣設(shè)置擴徑部，能夠減小頂岸15上所堆積的沉積物和缸套5上所堆積的沉積物彼此的接觸面積。
[0074]<第二實施方式>
[0075]接著，參照圖8說明本發(fā)明的第二實施方式的內(nèi)燃機。本實施方式的內(nèi)燃機401的結(jié)構(gòu)除了以下說明的部分以外基本上與用圖4說明的第一實施方式的內(nèi)燃機1的結(jié)構(gòu)相同。
[0076]圖8是具有可變壓縮比機構(gòu)A的本發(fā)明的第二實施方式的內(nèi)燃機401的與圖1同樣的剖視圖。參照圖8，附圖標記440表示曲軸箱，附圖標記40 2表示缸體。由圖8可知，本實施方式的內(nèi)燃機401具有能夠通過改變曲軸箱440和缸體402之間的相對距離而改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)A。[〇〇77]<可變壓縮比機構(gòu)>
[0078]圖9是圖8的可變壓縮比機構(gòu)A的分解立體圖，圖10示出了圖解表示的圖8的內(nèi)燃機 401的側(cè)剖視圖?？勺儔嚎s比機構(gòu)A是用于根據(jù)內(nèi)燃機401的負載改變?nèi)紵?的容積而調(diào)整機械壓縮比的機構(gòu)。參照圖9,在缸體402的兩側(cè)壁的下方形成有彼此隔有間隔的多個突出部50,在各突出部50內(nèi)分別形成有圓形截面的凸輪插入孔51。另一方面，在曲軸箱440的上壁面上形成有彼此隔有間隔且能嵌入到各自對應(yīng)的突出部50之間的多個突出部52，在這些各突出部52內(nèi)也分別形成有圓形截面的凸輪插入孔53。[〇〇79] 如圖9所示，設(shè)有一對凸輪軸54、55,在各凸輪軸54、55上每隔一個凸輪固定有一個以能夠旋轉(zhuǎn)的方式插入到各凸輪插入孔53內(nèi)的圓形凸輪58。這些圓形凸輪58與各凸輪軸 54、55的旋轉(zhuǎn)軸線同軸。另一方面，如圖10所示，在各圓形凸輪58的兩側(cè)延伸有相對于各凸輪軸54、55的旋轉(zhuǎn)軸線偏心配置的偏心軸57,在該偏心軸57上以能夠偏心旋轉(zhuǎn)的方式安裝有另一種圓形凸輪56。如圖9所示，這些圓形凸輪56配置于各圓形凸輪58的兩側(cè)，這些圓形凸輪56以能夠旋轉(zhuǎn)的方式插入到對應(yīng)的各凸輪插入孔51內(nèi)。
[0080]當使固定于各凸輪軸54、55上的圓形凸輪58自圖10的(A)所示那樣的狀態(tài)像圖10 的(A)中箭頭所示那樣彼此朝相反方向旋轉(zhuǎn)時，偏心軸57向彼此遠離的方向移動，因此，圓形凸輪56在凸輪插入孔51內(nèi)朝與圓形凸輪58相反的方向旋轉(zhuǎn)，如圖10的(B)所示，偏心軸57 的位置由高位變?yōu)橹懈呶弧Ｈ缓?，當使圓形凸輪58朝箭頭所示的方向進一步旋轉(zhuǎn)時，如圖10 的(C)所示，偏心軸57達到最低位。[0081 ]另外，圖10的(A)?圖10的(C)中示出了各狀態(tài)下的圓形凸輪58的中心a、偏心軸57 的中心b和圓形凸輪56的中心c之間的位置關(guān)系。[〇〇82] 對比圖10的(A)?圖10的(C)可知，曲軸箱440和缸體402的相對位置由圓形凸輪58 的中心a和圓形凸輪56的中心c之間的距離而定，圓形凸輪58的中心a和圓形凸輪56的中心c 之間的距離越大，缸體402離曲軸箱440越遠。即，可變壓縮比機構(gòu)A利用使用了旋轉(zhuǎn)的凸輪的曲軸機構(gòu)來改變曲軸箱440和缸體402的相對位置。缸體402遠離曲軸箱440時，活塞6位于壓縮上止點時的燃燒室7的容積增大。因而，通過使各凸輪軸54、55旋轉(zhuǎn)，能夠改變活塞6位于壓縮上止點時的燃燒室7的容積。其結(jié)果，利用可變壓縮比機構(gòu)，能夠改變活塞6和缸體 402在作動缸4的軸向上的相對位置，從而改變內(nèi)燃機的壓縮比。[〇〇83]特別是，在圖10的(A)所示的狀態(tài)下，處于上止點時的活塞6的位置相對于缸體402 位于最下方。因此，在該狀態(tài)下壓縮比最小。另一方面，在圖10的(C)所示的狀態(tài)下，處于上止點時的活塞6的位置相對于缸體402位于最上方。因此，在該狀態(tài)下壓縮比最大。[〇〇84]如圖9所示，為了使各凸輪軸54、55分別朝相反方向旋轉(zhuǎn)，在驅(qū)動馬達59的旋轉(zhuǎn)軸上分別安裝有一對螺旋方向互逆的蝸桿61、62,在各凸輪軸54、55的端部分別固定有與上述蝸桿61、62嚙合的蝸輪63、64。在該實施方式中，對驅(qū)動馬達59進行驅(qū)動，能夠在較大范圍內(nèi)改變活塞6位于壓縮上止點時的燃燒室7的容積。另外，圖9和圖10所示的可變壓縮比機構(gòu)A 是一個展示例，所有形式的可變壓縮比機構(gòu)都是可以采用的。
[0085]圖11的(A)是圖10的(C)所示的狀態(tài)即由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比為最大的狀態(tài)下的、當活塞6處于上止點時的與圖4同樣的剖視圖。此外，圖11的(B)是表示在圖11的 (A)的內(nèi)燃機的活塞6上和缸套5上堆積了沉積物的狀態(tài)的剖視圖。[〇〇86]在本實施方式中，如圖11的(A)所示，擴徑部430構(gòu)成為其底面430b的位置在作動缸4的軸向上在圖10的(C)所示的狀態(tài)下當活塞6處于上止點時與環(huán)狀槽的上表面14a的位置平齊。因而，底面430b的位置在作動缸4的軸向上在可變壓縮比機構(gòu)A的壓縮比為最小的狀態(tài)下當活塞6處于上止點時與環(huán)狀槽的上表面14a的位置平齊。[〇〇87] 通過這樣構(gòu)成擴徑部430,只要由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比為最大，則與上述使用圖5的(A)說明的第一實施方式同樣，活塞6側(cè)的沉積物21與缸套5側(cè)的沉積物22不會接觸。因此，機油不會在沉積物21、22之間移動，能夠抑制機油消失。
[0088]另一方面，圖12中示出了例如由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比持續(xù)為最小的情況。圖12是圖10的(A)所示的狀態(tài)即由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比為最小的狀態(tài)下的、 當活塞6處于上止點時的剖視圖。如圖12所示，在由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比持續(xù)為最小的情況下，沉積物25可堆積在缸套5的未進行擴徑的內(nèi)周面5a上。然而，即使如圖12所示那樣在缸套5的內(nèi)周面5a上堆積了沉積物25,當利用可變壓縮比機構(gòu)A增大壓縮比時，上止點處的活塞6的位置相對于缸套5上升。其結(jié)果是，堆積在缸套5的內(nèi)周面5a上的沉積物25 在活塞6上升時被活塞6刮落。因而，活塞6的頂岸15的外周面上的沉積物21不會持續(xù)與缸套 5的內(nèi)周面5a上的沉積物接觸，抑制了機油的消失。[〇〇89]另外，如圖11的(A)所示，在上述實施方式中，擴徑部的底面430b的位置在作動缸4 的軸向上設(shè)在了在可變壓縮比機構(gòu)A的壓縮比為最大的狀態(tài)下當活塞6處于上止點時與環(huán)狀槽的上表面14a平齊的位置。然而，底面430b的位置不限定于此。擴徑部430也可以如圖6、 圖7所示的例子那樣，構(gòu)成為其底面430b處于在由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比為最大的狀態(tài)下當活塞6處于上止點時的頭道環(huán)18的上表面的位置和自環(huán)狀槽的上表面14a向上方高出余量M的位置之間的位置?；蛘?，擴徑部430也可以設(shè)于缸套5的內(nèi)周面中的在由可變壓縮比機構(gòu)A決定的壓縮比為最大的狀態(tài)下當活塞6處于上止點時與活塞6的頂岸15相對的部分的至少一部分上。
[0090]另外，在上述實施方式中，作為改變活塞處于上止點時的活塞和缸體的相對位置的裝置，使用了上述可變壓縮比機構(gòu)A。然而，該裝置不限定于此，只要能夠改變活塞處于上止點時的活塞和缸體的相對位置，可以使用任何裝置。
[0091]作為該裝置的例子，例如可舉出如圖13所示那樣改變活塞的連桿的有效長度的機構(gòu)。在此，連桿的有效長度是指，容納曲軸銷的曲軸銷容納開口的中心和容納活塞的活塞容納開口的中心之間的距離。
[0092]如圖13所示，長度可變連桿包括以能夠轉(zhuǎn)動的方式設(shè)于連桿主體的小徑端部的偏心構(gòu)件32、設(shè)于連桿主體的第1活塞機構(gòu)33和第2活塞機構(gòu)34以及對工作油向上述兩個活塞機構(gòu)的流動進行切換的流動方向切換機構(gòu)35。在偏心構(gòu)件32設(shè)有容納活塞銷的容納開口 32d，該容納開口 32d相對于偏心構(gòu)件32的轉(zhuǎn)動軸線偏心。
[0093]在這樣構(gòu)成的長度可變連桿中，當利用流動方向切換機構(gòu)35切換工作油的流動使得工作油自第2活塞機構(gòu)34流向第1活塞機構(gòu)33時，如圖13的(A)所示，偏心構(gòu)件32向箭頭所示的方向轉(zhuǎn)動。其結(jié)果是，連桿的有效長度變長(圖中的L1)，壓縮比升高。另一方面，當利用流動方向切換機構(gòu)35切換工作油的流動使得工作油自第1活塞機構(gòu)33流向第2活塞機構(gòu)34 時，如圖13的(B)所示，偏心構(gòu)件32向箭頭所示的方向轉(zhuǎn)動。其結(jié)果是，連桿的有效長度變短 (圖中的L2)，壓縮比降低。[〇〇94]<第三實施方式的說明>
[0095]圖14是本發(fā)明的第三實施方式的內(nèi)燃機的與圖4同樣的剖視圖。本實施方式的活塞6及缸套5的結(jié)構(gòu)除了以下說明的部分以外基本上與用圖4說明的實施方式的活塞6及缸套5的結(jié)構(gòu)相同。
[0096]在本實施方式中，缸套5的上表面5b和進行了擴徑的內(nèi)周面30a(在進行了擴徑的內(nèi)周面30a的上方有未進行擴徑的內(nèi)周面5a的情況下為其未進行擴徑的內(nèi)周面5a)之間的連接部、進行了擴徑的內(nèi)周面30a和底面30b之間的連接部以及底面30b和未進行擴徑的內(nèi)周面5a之間的連接部形成為倒圓角形狀。由此，在向作動缸4內(nèi)朝作動缸4的軸向下方插入活塞6的制造工序中，抑制了缸套5的內(nèi)部的邊緣對活塞6及頭道環(huán)18造成的損傷，組裝也變得容易。在圖14中，缸套5的進行了擴徑的內(nèi)周面30a的上緣部、進行了擴徑的內(nèi)周面30a和底面30b直接的連接部以及底面30b和未進行擴徑的內(nèi)周面5a之間的連接部這三處都形成為倒圓角形狀。然而，不必將這三處全都形成為倒圓角形狀，只要將這三處中的至少一處形成為倒圓角形狀，即可獲得上述效果。
[0097]< 其他 >
[0098]本說明書中的缸套是指具有劃分出作動缸且供配置于活塞的頭道環(huán)滑動的面的部分。因而，本說明書中的缸套也可以是獨立于缸體而鑄入的筒狀體，或者也可以是與缸體一體的、具有形成有噴鍍膜的缸膛內(nèi)表面的部分。
[0099]另外，在本說明書中，沉積物的高度是指相對于活塞的外周面或缸套的內(nèi)周面垂直的方向上的沉積物尺寸。因而，附著在活塞的外周面上的沉積物的高度是指，自該活塞的外周面到沉積物的最外側(cè)的位置的作動缸徑向上的尺寸。同樣，附著在缸套的內(nèi)周面上的沉積物的高度是指，自該缸套的內(nèi)周面到沉積物的最內(nèi)側(cè)的位置的作動缸徑向上的尺寸。
[0100]附圖標記說明[0101 ]3:缸蓋;5:缸套;5a:未進行擴徑的內(nèi)周面;6:活塞；14:環(huán)狀槽；14a:環(huán)狀槽的上表面;15:頂岸；18:頭道環(huán);30:擴徑部;30a:進行了擴徑的內(nèi)周面;30b:底面e擴徑尺寸。
【主權(quán)項】
1.一種內(nèi)燃機，其包括缸體內(nèi)的圓筒狀的缸套和能夠在該缸套內(nèi)滑動的活塞，其中， 上述活塞在其外周與頂岸鄰接地具有環(huán)狀槽，在上述環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)，上述缸套在其內(nèi)周面的當上述活塞處于上止點時與該活塞的上述頂岸相對的部分的至少一部分具有對內(nèi)周面進行擴徑而成的擴徑部，上述擴徑部的內(nèi)周面的半徑比上述缸套的未進行擴徑的內(nèi)周面的半徑向上述缸套的徑向外側(cè)大出I ΟΟμπι?I ΟΟΟμπι。2.—種內(nèi)燃機，其包括缸體內(nèi)的圓筒狀的缸套和能夠在該缸套內(nèi)滑動的活塞，其中， 上述活塞在其外周與頂岸鄰接地具有環(huán)狀槽，在上述環(huán)狀槽內(nèi)配置有活塞環(huán)，上述缸套在其內(nèi)周面的當上述活塞處于上止點時與該活塞的上述頂岸相對的部分的至少一部分具有對內(nèi)周面進行擴徑而成的擴徑部，上述擴徑部的內(nèi)周面被擴徑，使得即使在上述擴徑部的內(nèi)周面附著沉積物，該附著的沉積物也無法成長到比上述缸套的未進行擴徑的內(nèi)周面靠徑向內(nèi)側(cè)的位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機，其中， 上述擴徑部由上述進行了擴徑的內(nèi)周面和自該進行了擴徑的內(nèi)周面的下端向上述缸套的徑向內(nèi)側(cè)延伸的底面劃分而成，上述底面在上述缸套的軸向上位于當上述活塞處于上止點時與上述活塞環(huán)的上表面平齊的位置。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機，其中， 上述擴徑部由上述進行了擴徑的內(nèi)周面和自該進行了擴徑的內(nèi)周面的下端向上述缸套的徑向內(nèi)側(cè)延伸的底面劃分而成，上述底面在上述缸套的軸向上位于當上述活塞處于上止點時比上述活塞環(huán)的上表面靠上方的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其中， 上述底面在上述缸套的軸向上位于當上述活塞處于上止點時與上述環(huán)狀槽的上表面平齊的位置。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機，其中， 上述底面在上述缸套的軸向上位于當上述活塞處于上止點時比向上方高出上述環(huán)狀槽的上表面500μπι的位置靠下方的位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1?6中任一項所述的內(nèi)燃機，其中， 該內(nèi)燃機還包括能夠改變機械壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)，上述活塞處于上止點時是指，在上述活塞相對于上述缸體的相對位置位于最靠燃燒室側(cè)的狀態(tài)下上述活塞處于上止點時。8.根據(jù)權(quán)利要求3?7中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于， 上述擴徑部延伸到上述缸套的上表面，上述進行了擴徑的內(nèi)周面的上緣部、上述進行了擴徑的內(nèi)周面和上述底面之間的連接部以及上述底面和上述未進行擴徑的內(nèi)周面之間的連接部這三處中的至少一處形成為倒圓角形狀。
【文檔編號】F02F1/00GK106089468SQ201610268172
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年4月27日 公開號201610268172.6, CN 106089468 A, CN 106089468A, CN 201610268172, CN-A-106089468, CN106089468 A, CN106089468A, CN201610268172, CN201610268172.6
【發(fā)明人】鈴木崇士
【申請人】豐田自動車株式會社