內燃的製造方法
2023-05-27 11:35:01
內燃的製造方法
【專利摘要】內燃機具有：在內部配置有活塞的氣缸體；包括凹部的氣缸蓋；固定在氣缸體的孔部的表面的氣缸套；以及使機械壓縮比變化的壓縮比可變機構。壓縮比可變機構通過使氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動，使得燃燒室的大小形成為可變。在氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動的範圍內，氣缸套以朝向氣缸蓋的端部配置於氣缸蓋的凹部的內部的方式延伸。
【專利說明】內燃機
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種內燃機。
【背景技術】
[0002]在內燃機的燃燒室中，空氣及燃料的混合氣體在壓縮的狀態下被點火。已知壓縮混合氣體時的壓縮比對被輸出的轉矩及燃料消耗量產生影響。能夠通過提高壓縮比來加大轉矩或減少燃料消耗量。另一方面，已知如果過度地提高壓縮比，則會產生爆震等異常燃燒。在現有技術中，已知一種內燃機，其具有能夠在運轉期間中變更壓縮比的壓縮比可變機構。
[0003]在日本特開2008-075602號公報中，公開了一種能夠通過使曲軸箱與氣缸體在氣缸軸線方向上的相對位置發生變化而改變在活塞位於壓縮上止點時的燃燒室的容積的壓縮比可變機構。
[0004]另外，在日本特開昭60-22030號公報中，公開了一種通過形狀記憶合金將氣缸體與曲軸箱或氣缸蓋之間接合的可變壓縮比發動機。公開了該形狀記憶合金在氣缸的軸向上以在低溫側收縮、在高溫側伸長的方式形成的內容。
[0005]在日本特開2008-045443號公報中，公開了如下內容:在具有使氣缸體相對於曲軸箱相對移動的壓縮比可變機構的內燃機中，在氣缸體與曲軸箱之間設置有彈簧機構。該彈簧機構在使氣缸體與曲軸箱接近的方向上施力。
[0006]在日本特開2011-153597號公報中，公開了如下內容:在具有使氣缸體相對於曲軸箱相對移動的壓縮比可變機構的內燃機中，形成有供冷卻水流到氣缸蓋的內部的水套。
[0007]在日本特開2011-144789號公報中，公開了如下內容:在具有使氣缸體相對於曲軸箱相對移動的壓縮比可變機構的內燃機中，在氣缸體與曲軸箱之間設置有環狀的密封件。並且公開了該密封件以遍及內燃機整周地覆蓋氣缸體與曲軸箱之間的間隙的方式形成的內容。
[0008]另外，在日本特開2010-106710號公報中，公開了設置於氣缸體並與活塞滑動的氣缸套。該氣缸套具有使活塞滑動的滑動面部和不與活塞接觸的非滑動面部。並且公開了如下內容:滑動面部由圓筒體的內壁面構成，並且非滑動面部由圓筒體的端部從內壁面向半徑方向的外側逐漸地擴大直徑的傾斜面構成。
[0009]在先技術文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本特開2008-075602號公報
[0012]專利文獻2:日本特開昭60-22030號公報
[0013]專利文獻3:日本特開2008-045443號公報
[0014]專利文獻4:日本特開2011-153597號公報
[0015]專利文獻5:日本特開2011-144789號公報
[0016]專利文獻6:日本特開2010-106710號公報
【發明內容】
[0017]發明所要解決的課題
[0018]如上述的日本特開2008-075602號公報及日本特開2008-045443號公報中公開的那樣，能夠通過使氣缸體相對於曲軸箱相對移動而變更機械壓縮比。在此情況下，曲軸箱成為不動部，氣缸體及固定於氣缸體的氣缸蓋成為可動部。在這樣的內燃機中，存在運轉期間中因可動部的移動而導致產生振動的問題。
[0019]例如，在直列四缸的內燃機中，從第一氣缸到第四氣缸的多個氣缸成一列配置。如果在第一氣缸中產生燃燒，則燃燒負荷施加於氣缸蓋。此時，由於氣缸體的彈性變形、曲軸箱的彈性變形、或壓縮比可變機構的軸承的間隙等原因，氣缸體的配置有第一氣缸的端部上升。在配置有第四氣缸的相反側的端部，由於不產生燃燒而向下側下降。此後，如果在第四氣缸中產生燃燒，則配置有第四氣缸的端部上升，配置有第一氣缸的端部下降。如果該現象反覆出現，貝1J會沿著多個氣缸排列的方向(縱向方向)產生氣缸蓋相對於曲軸箱擺動的被稱為縱擺(pitching)運動的運動。內燃機存在因該縱擺運動而產生振動的情況。
[0020]另外，由於活塞經由連杆與曲軸連接，因而在與活塞往復運動的方向垂直的方向(推力方向)上對氣缸體施加力。由活塞產生的推力作用於氣缸體，由於氣缸體的彈性變形、曲軸箱的彈性變形、或壓縮比可變機構的軸承的間隙等原因，存在氣缸蓋相對於曲軸箱擺動的情況。產生氣缸體相對於曲軸箱在寬度方向上傾斜的運動。該運動沿著與多個氣缸排列的方向垂直的方向產生，被稱為側傾(rolling)運動。內燃機中存在因該側傾運動而產生振動的情況。
[0021 ] 進而，存在由於活塞的往復運動的慣性力而導致曲軸箱在活塞的移動方向上振動的情況。該振動作用於氣缸體，有時產生氣缸體在活塞的往復運動方向上移動的上升運動。為了抑制上升運動，有時在曲軸箱與氣缸體之間配置彈簧。即使在這樣的情況下，如果從氣缸體施加於彈簧的負荷達到規定值以上，也存在因上升運動而產生振動的情況。
[0022]這樣，在具有壓縮比可變機構的內燃機中，存在因上述的運動而產生振動的問題。另外，如果產生振動，貝1J氣缸體會相對於曲軸箱在上下方向及左右方向上移動，因而有時在軸承或配置在曲軸箱與氣缸體之間的滑塊等產生撞擊聲。
[0023]本發明的目的在於在具有壓縮比可變機構的內燃機中抑制振動。
[0024]用於解決課題的方案
[0025]本發明的內燃機具有:氣缸體，所述氣缸體具有在內部配置有活塞的孔部；氣缸蓋，所述氣缸蓋包括具有燃燒室的頂面的凹部；氣缸套，所述氣缸套固定在氣缸體的孔部的表面，與活塞接觸；以及壓縮比可變機構，所述壓縮比可變機構使機械壓縮比變化。壓縮比可變機構通過使氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動，使得燃燒室的大小形成為可變。在氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動的範圍內，氣缸套以朝向氣缸蓋的端部配置在氣缸蓋的凹部的內部的方式延伸。
[0026]在上述發明中，氣缸套的端部能夠以從氣缸體突出的方式形成,相對於氣缸蓋的凹部滑動。
[0027]在上述發明中，可以構成為，具有彈性構件，所述彈性構件配置在氣缸體與氣缸蓋之間，相對於氣缸體對氣缸蓋施力，彈性構件配置在氣缸套的周圍，具有包圍氣缸套的形狀。
[0028]在上述發明中，氣缸套能夠以朝向氣缸蓋的端部朝向前端而逐漸變薄的方式形成。
[0029]在上述發明中，氣缸蓋能夠具有冷卻水的流路，所述冷卻水的流路形成於氣缸套的端部被插入到凹部中的區域的側方。
[0030]在上述發明中，優選為，具有配置在氣缸體與氣缸蓋之間的密閉構件，密閉構件針對每一個氣缸配置在氣缸套的周圍，具有包圍氣缸套的形狀。
[0031]發明的效果
[0032]根據本發明，能夠在具有壓縮比可變機構的內燃機中抑制振動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0033]圖1是實施方式中的第一內燃機的概略圖。
[0034]圖2是實施方式中的壓縮比可變機構的概略分解立體圖。
[0035]圖3是實施方式的第一內燃機中，機械壓縮比為高壓縮比時的氣缸體及氣缸蓋的概略剖視圖。
[0036]圖4是實施方式的第一內燃機中，機械壓縮比為低壓縮比時的氣缸體及氣缸蓋的概略剖視圖。
[0037]圖5是實施方式中的第二內燃機的氣缸體及氣缸蓋的概略剖視圖。
[0038]圖6是實施方式的第二內燃機中，將配置有彈性構件的部分剖開時的概略剖視圖。
[0039]圖7是實施方式的第三內燃機中，氣缸套的端部的放大概略剖視圖。
[0040]圖8是比較例的氣缸套的端部的放大概略剖視圖。
[0041]圖9是實施方式的第四內燃機中，氣缸套的端部被插入的區域的側方的放大概略首1J視圖。
[0042]圖10是實施方式的第五內燃機中，氣缸體及氣缸蓋的概略剖視圖。
[0043]圖11是實施方式的第五內燃機中，將配置有密閉構件的部分剖開時的概略剖視圖。
【具體實施方式】
[0044]參照圖1至圖11，對實施方式中的內燃機進行說明。在本實施方式中，以配置於車輛的內燃機為例進行說明。
[0045]圖1是本實施方式中的內燃機的概略圖。本實施方式中的內燃機為火花點火式。內燃機具有發動機本體I。發動機本體I包括氣缸體2和氣缸蓋4。在氣缸體2的內部配置有活塞3。
[0046]燃燒室5針對每一個氣缸形成。發動機進氣通路及發動機排氣通路與燃燒室5連接。在氣缸蓋4形成有進氣口 7及排氣口 9。進氣門6配置在進氣口 7的端部，形成為能夠對與燃燒室5連通的發動機進氣通路進行開閉。排氣門8配置在排氣口 9的端部，形成為能夠對與燃燒室5連通的發動機排氣通路進行開閉。在氣缸蓋4固定有作為點火裝置的火花塞10。火花塞10形成為在燃燒室5中對燃料進行點火。
[0047]本實施方式中的內燃機具有用於向燃燒室5供給燃料的燃料噴射閥11。本實施方式中的燃料噴射閥11配置成向進氣口 7噴射燃料。燃料噴射閥11不限於該形態，只要配置成能夠向燃燒室5供給燃料即可。例如，燃料噴射閥也可以配置成直接向燃燒室噴射燃料。
[0048]氣缸體2具有孔部2a。在孔部2a的表面固定有氣缸套15。本實施方式中的氣缸套15形成為圓筒狀。活塞3與氣缸套15接觸。另外，活塞3相對於氣缸套15滑動。活塞3經由連杆58由曲軸59支承。活塞3在上止點與下止點之間往復運動。曲軸59藉助活塞3的往復運動而旋轉。
[0049]本實施方式中的內燃機具有支承曲軸59的支承結構物。本實施方式中的支承結構物包括氣缸體2。除在內部配置有活塞3的部分之外，氣缸體2還包括曲軸箱部79和油盤部60。在曲軸箱部79的內部配置有曲軸59。另外，曲軸59由曲軸箱部79支承。油盤部60固定於曲軸箱部79。在油盤部60的內部，儲存有對發動機本體I所包含的構件進行潤滑的潤滑油61。
[0050]本實施方式中的內燃機具有電子控制單元31。本實施方式中的電子控制單元31包括數字計算機，其作為控制裝置發揮功能。配置於發動機進氣通路中的空氣流量計、配置在曲軸59的周圍的曲軸轉角傳感器、或配置在規定的位置的溫度傳感器等各種傳感器的輸出信號被輸入至電子控制單元31。
[0051]電子控制單元31經由各個對應的驅動電路與燃料噴射閥11及火花塞10連接。本實施方式中的電子控制單元31形成為進行燃料噴射控制、點火控制。驅動配置於發動機進氣通路中的節氣門的步進電動機、燃料泵等內燃機所包含的機器，由電子控制單元31控制。
[0052]本實施方式中的內燃機具有壓縮比可變機構。在本實施方式中，在活塞位於壓縮上止點時由氣缸蓋4的凹部4a及活塞3的頂面包圍的空間被稱為燃燒室。內燃機的壓縮比根據燃燒室的容積等而確定。本實施方式中的壓縮比可變機構形成為通過變更燃燒室的容積而變更壓縮比。燃燒室中的實際的壓縮比即實際壓縮比表示為:(實際壓縮比)=(燃燒室的容積+在進氣門關閉期間中活塞移動的容積)/(燃燒室的容積)。
[0053]圖2是本實施方式中的內燃機的壓縮比可變機構的分解立體圖。圖3是內燃機的燃燒室的部分的第一概略剖視圖。圖3是通過壓縮比可變機構形成高壓縮比時的概略圖。在本實施方式中的內燃機中，包括氣缸體2在內的支承結構物與配置在支承結構物的上側的氣缸蓋4互相相對移動。本實施方式中的氣缸體2經由壓縮比可變機構支承氣缸蓋4。
[0054]參照圖2及圖3，在氣缸蓋4的兩側的側壁的下方形成有多個突出部80。在突出部80形成有截面形狀為圓形的凸輪插入孔81。在氣缸體2的上壁形成有多個突出部82。在突出部82形成有截面形狀為圓形的凸輪插入孔83。氣缸體2的突出部82在氣缸蓋4的突出部80彼此之間嵌合。
[0055]本實施方式中的壓縮比可變機構包括作為氣缸蓋4的支承軸的一對凸輪軸84、85。凸輪軸84、85包括被可旋轉地插入到各自的凸輪插入孔83內的圓形凸輪88。圓形凸輪88與各凸輪軸84、85的旋轉軸線成同軸狀配置。另一方面，在各自的圓形凸輪88的兩偵牝延伸有相對於凸輪軸84、85的旋轉軸線偏心配置的偏心軸87。在該偏心軸87上安裝有可偏心旋轉的別的圓形凸輪86。這些圓形凸輪86配置在圓形凸輪88的兩側。圓形凸輪86被可旋轉地插入到對應的凸輪插入孔81內。
[0056]壓縮比可變機構包括電動機89。在電動機89的旋轉軸90上安裝有螺旋方向相互反向的兩個蝸杆91、92。在各自的凸輪軸84、85的端部，固定有蝸輪93、94。蝸輪93、94配置成與蝸杆91、92嚙合。電動機89使旋轉軸90旋轉，從而能夠使凸輪軸84、85互相向相反方向旋轉。電動機89經由對應的驅動電路與電子控制單元31連接。電動機89由電子控制單元31控制。即，本實施方式中的壓縮比可變機構由電子控制單元31控制。
[0057]參照圖3，如果使配置在各自的凸輪軸84、85上的圓形凸輪88如箭頭97所示互相向相反方向旋轉，則偏心軸87朝向圓形凸輪88的上端移動。圓形凸輪86在凸輪插入孔81內如箭頭96所示向與圓形凸輪88相反的方向旋轉。
[0058]圖4表示本實施方式中的內燃機的燃燒室的部分的第二概略剖視圖。圖4是通過壓縮比可變機構形成低壓縮比時的概略圖。如圖4所示，如果偏心軸87移動至圓形凸輪88的上端，則圓形凸輪88的中心軸相比偏心軸87向下方移動。參照圖3及圖4，氣缸體2與氣缸蓋4的相對位置由圓形凸輪86的中心軸與圓形凸輪88的中心軸的距離確定。圓形凸輪86的中心軸與圓形凸輪88的中心軸之間的距離越大，氣缸蓋4越向遠離氣缸體2的方向移動。如箭頭98所示，氣缸蓋4越從氣缸體2遠離，活塞3到達壓縮上止點時的燃燒室5的容積越大。
[0059]這樣，本實施方式中的壓縮比可變機構通過使氣缸蓋4相對於氣缸體2相對地移動，使得燃燒室5的容積形成為可變。在本實施方式中，只由從下止點開始到上止點為止的活塞的行程容積和燃燒室的容積確定的壓縮比被稱為機械壓縮比。機械壓縮比表示為:(機械壓縮比)=(燃燒室的容積+從下止點開始到上止點為止的活塞的行程容積)/(燃燒室的容積)。
[0060]在圖3中，活塞3到達壓縮上止點，燃燒室5的容積變小。在吸入空氣量恆定的情況下，壓縮比升高。該狀態為機械壓縮比高的狀態。與此相對，在圖4中，活塞3到達壓縮上止點，燃燒室5的容積變大。在吸入空氣量恆定的情況下壓縮比降低。該狀態為機械壓縮比低的狀態。這樣，本實施方式中的內燃機能夠在運轉期間中變更壓縮比。例如，能夠根據內燃機的運轉狀態，通過壓縮比可變機構變更壓縮比。
[0061]此外，作為實際的壓縮比的實際壓縮比，除了變更機械壓縮比之外，也能夠通過變更進氣門的關閉正時而使其變化。在內燃機具有可變更進氣門的關閉正時的可變氣門機構的情況下，能夠通過使可變氣門機構和壓縮比可變機構工作而變更實際壓縮比。
[0062]本實施方式中的壓縮比可變機構雖然通過旋轉使旋轉軸偏心的圓形凸輪而使氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動，但不限於該形態，能夠米用使氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動的任意的機構。
[0063]參照圖1、圖3及圖4，本實施方式中的氣缸套15具有朝向氣缸蓋4側的端部15a。本實施方式中的端部15a以從氣缸體2突出的方式形成。在氣缸蓋4中，形成有用於形成燃燒室5的凹部4a。凹部4a具有燃燒室5的頂面。凹部4a形成為氣缸套15的端部15a能夠被插入到該凹部4a。在本實施方式中，氣缸套15的端部15a嵌合於氣缸蓋4的凹部
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[0064]參照圖3及圖4，如果機械壓縮比變更，則氣缸蓋4相對於氣缸體2在活塞3的移動方向上相對地移動。在本實施方式中，氣缸套15的端部15a相對於氣缸蓋4的凹部4a滑動。在氣缸蓋4相對於氣缸體2相對移動的範圍內，氣缸套15以端部15a配置在氣缸蓋4的凹部4a的內部的方式延伸。這樣，氣缸套15形成為延伸至氣缸蓋4的凹部4a的內部，從而即使氣缸蓋4相對於氣缸體2相對地移動，也能密閉燃燒室5，進而能夠使燃燒室5的容積可變。
[0065]在此，作為比較例，以曲軸箱和氣缸體分別形成且具有使氣缸體相對於曲軸箱相對移動的壓縮比可變機構的內燃機為例。在比較例的內燃機中，曲軸箱成為不動部，氣缸體及氣缸蓋成為一體地移動的可動部。與此相對，在本實施方式的內燃機中，氣缸體2包括曲軸箱部，能夠一體地構成配置活塞的部分和曲軸箱部。因此，能夠提高包括氣缸體的不動部的剛性。能夠減輕在內燃機的氣缸的排列方向上擺動的縱擺運動。其結果是，能夠減輕因縱擺運動而導致的振動。
[0066]另外，在比較例中的具有壓縮比可變機構的內燃機中，由於對可動部的氣缸體施加與活塞的移動方向垂直的方向的推力，因而易於產生振動。另一方面，在本實施方式的內燃機中，氣缸體2固定於車輛本體而構成不動部。因活塞3的移動而產生的推力作用於作為不動部的氣缸體2。因此,能夠抑制在與多個氣缸排列的方向垂直的方向上擺動的側傾運動。其結果是，能夠抑制因側傾運動而產生振動。
[0067]另外，如在後述的第二內燃機中說明的那樣，能夠在內燃機配置用於抑制上升運動的彈性構件。本實施方式中的可動部由於不包括氣缸體而由氣缸蓋構成，因而重量輕。因此，可動部的慣性力變小，能夠通過彈性構件有效地抑制上升運動。其結果是，能夠減輕因上升運動導致的振動。或者能夠減小彈性構件。這樣，本實施方式的內燃機能夠有效地抑制振動。
[0068]進而，在本實施方式的內燃機中，不再需要用於將氣缸蓋4固定於氣缸體2的氣缸蓋螺栓。因此，能夠抑制因氣缸蓋螺栓的緊固導致的氣缸體2的孔部2a的變形。如果能抑制氣缸體2的孔部2a的變形，則能夠抑制在活塞3移動時活塞環3a的推壓力在局部升高的情況。另外，由於能夠降低活塞環3a與氣缸套15之間的摩擦，因而活塞環3a的追隨性提高。其結果是，能夠降低燃料消耗量。另外，通過活塞3與氣缸套15之間從燃燒室5洩漏至曲軸箱部79的內部的竄缸混合氣體的量減少。因此，未燃燃料減少而使得燃料消耗量下降。
[0069]進而，如果能夠抑制孔部2a的變形，則能夠通過活塞環3a有效地刮掉潤滑油。能夠減少殘留在燃燒室5的內部的潤滑油。其結果是，能夠降低潤滑油的消耗量。進而，由於竄缸混合氣體的量降低，因此在竄缸混合氣體返回發動機進氣通路時，與竄缸混合氣體一同被運送至發動機進氣通路的潤滑油減少。因此，能夠降低潤滑油的消耗量。
[0070]另外，在本實施方式的內燃機中，由於消除了因氣缸蓋螺栓的緊固而導致的支承壓縮比可變機構的驅動軸的氣缸體2、氣缸蓋4的變形，因而能夠提高支承驅動軸的殼體的尺寸精度。在本實施方式中，能夠抑制圓形凸輪86、88插入的凸輪插入孔81、83的變形。另外，在比較例的、氣缸體相對於曲軸箱相對移動的壓縮比可變機構中，在氣缸體與氣缸蓋之間需要墊圈。與此相對，在本實施方式的內燃機中，能夠不設置墊圈。
[0071]進而，在本實施方式的內燃機中，能夠使配置有活塞的部分與將曲軸容納於內部的曲軸箱部一體化，能夠提高生產率。另外，為了能夠使可動部輕量化,能夠使驅動壓縮比可變機構的驅動裝置小型化。例如，參照圖2，能夠使驅動圓形凸輪86、88、凸輪軸84、85的電動機89等小型化。其結果是，能夠使內燃機小型化，易於在車輛等中搭載。
[0072]本實施方式中的內燃機雖然以氣缸套15的端部15a與氣缸蓋4的凹部4a進行滑動的方式形成，但並不限於該形態，也可以在氣缸套的周圍形成氣缸體本體的壁部。即，也可以在氣缸體本體形成朝向氣缸蓋突出的嵌合部，在嵌合部的內面配置有氣缸套的端部。在此情況下，能夠以氣缸體的嵌合部與氣缸蓋的凹部嵌合的方式形成。另外，能夠以氣缸體的嵌合部相對於氣缸蓋的凹部滑動的方式形成。
[0073]接下來，對本實施方式中的第二內燃機進行說明。圖5是本實施方式中的第二內燃機的概略剖視圖。第二內燃機具有配置在氣缸體2與氣缸蓋4之間的彈性構件。作為本實施方式的彈性構件，配置有螺旋彈簧16。
[0074]在圖6中，表示在一個氣缸中將配置有螺旋彈簧的部分剖開時的概略剖視圖。參照圖5及圖6，在氣缸體2的頂面形成有切口部12。切口部12沿著氣缸套15的形狀形成。切口部12形成為包圍氣缸套15。
[0075]本實施方式的螺旋彈簧16針對每一個氣缸配置。螺旋彈簧16配置在氣缸套15的周圍。螺旋彈簧16具有包圍氣缸套15的形狀。螺旋彈簧16配置在切口部12的內部。本實施方式中的螺旋彈簧16在氣缸蓋4相對於氣缸體2遠離的方向上對氣缸蓋4施力。
[0076]在本實施方式的第二內燃機中，能夠在運轉期間中在從氣缸體2遠離的方向上對氣缸蓋4施力。因此,在未變更機械壓縮比的期間中，能夠抑制氣缸蓋4相對於氣缸體2在活塞3的移動方向上移動的上升運動。其結果是，能夠抑制因上升運動導致的振動。
[0077]在本實施方式的內燃機中，由於能夠以包圍氣缸套15的方式配置彈性構件，因而能夠採用大的彈性構件。在比較例中的、氣缸體相對於曲軸箱相對移動的內燃機中，在氣缸體與曲軸箱之間配置螺旋彈簧。由於氣缸體與曲軸箱之間的空間小，因而配置了小的螺旋彈簧。在此情況下，配置螺旋彈簧的支承面的面積減小，支承面上的應力升高。因此，恐怕會在曲軸箱或氣缸體的支承面的部分產生龜裂等損傷。進而，由於螺旋彈簧對包括氣缸體及氣缸蓋在內的重量大的移動部施力，因而內部的應力增大而易於損傷。
[0078]與此相對，在本實施方式的第二內燃機中，由於能夠配置大的彈性構件，因而能夠增大彈性構件的彈性力而能夠有效地抑制振動。另外，由於彈性構件增大，因而配置彈性構件的支承面的面積增大。能夠降低支承面上的應力。進而，能夠降低在彈性構件的內部產生的應力。
[0079]彈性構件能夠針對全部的氣缸配置。或者，彈性構件也可以配置於多個氣缸中的一部分氣缸。例如，在直列四缸的內燃機中，也可以構成為在第一氣缸和第四氣缸配置彈性構件而在第二氣缸及第三氣缸不配置彈性構件。
[0080]在本實施方式中，雖然作為彈性構件而配置有螺旋彈簧，但並不限於該形態，可以採用在氣缸蓋相對於氣缸體遠離的方向上施力的任意的彈性構件。
[0081]接下來，對本實施方式中的第三內燃機進行說明。圖7是本實施方式中的第三內燃機的氣缸套的端部的放大概略剖視圖。圖7示出機械壓縮比高的狀態。氣缸套15的端部15a被插入到燃燒室5的頂面的附近。
[0082]在本實施方式的第三內燃機中，氣缸套15具有朝向氣缸蓋4的端部15a朝向燃燒室5的內側傾斜的錐形形狀。端部15a具有前端尖細的形狀，並具有朝向前端逐漸變薄的形狀。氣缸套15的端面15b朝向燃燒室5傾斜。
[0083]在圖8中表示比較例的氣缸套的端部的放大概略剖視圖。比較例的氣缸套15的端部15a形成為厚度大致恆定。端部15a的端面15b形成為與氣缸套15延伸的方向大致垂直。在比較例的氣缸套中，夾在端面15b與氣缸蓋4的凹部4a的頂面之間的空間19變狹窄。因此，在空間19中，有時燃料不燃燒或不點火而產生未燃燃料。
[0084]參照圖7，與此相對，在本實施方式的第三內燃機中，由於氣缸套15的端部15a形成為錐形形狀，因而能夠增大空間19。特別是，在燃燒室5的容積變小的高機械壓縮比中，能夠避免空間19變狹窄。因此，能夠在空間19中抑制未燃燃料的產生，使燃料消耗量降低。另外，能夠抑制燃燒室5內部的燃燒的不穩定。因此，能夠更有效地抑制內燃機的振動。
[0085]接下來，對本實施方式中的第四內燃機進行說明。圖9是本實施方式中的第四內燃機的燃燒室側方的部分的放大概略剖視圖。在第四內燃機中，氣缸蓋4包括在氣缸套15的端部15a被插入至凹部4a中的區域的側方形成的冷卻水的流路。在本實施方式中，冷卻水套17作為冷卻水的流路形成。冷卻水套17在凹部4a的附近形成。另外，冷卻水套17在氣缸套15的外側形成。冷卻水套17在氣缸套15延伸的方向上延伸。
[0086]在本實施方式中的內燃機中，在燃燒室5中產生的熱經由氣缸套15向氣缸蓋4傳遞。因此，燃燒室5的壁面的溫度容易上升。在本實施方式中，由於在氣缸套15的端部15a被插入至氣缸蓋4中的區域的側方形成有冷卻水套17，因而能夠有效地冷卻燃燒室5的壁面。
[0087]另外，可以抑制因氣缸蓋4的熱膨脹係數與氣缸套15的熱膨脹係數之差而在氣缸蓋4與氣缸套15之間產生間隙。即，能夠確保氣缸蓋4的凹部4a與氣缸套15之間的密閉性。另外，能夠有效地冷卻氣缸蓋4的燃燒室5的壁面，能夠抑制產生爆震等異常燃燒。
[0088]進而，在本實施方式的第四內燃機中，大致整個燃燒室5配置在氣缸蓋4的內部。如果使冷卻水在冷卻水套17中流動，則能夠冷卻燃燒室5的周圍。因此，在氣缸體2中也可以不在孔部2a的周圍形成冷卻水套。由於能夠不設置氣缸體2的孔部2a的周圍的冷卻水套，因而能夠簡化氣缸體2的結構。
[0089]接下來，對本實施方式中的第五內燃機進行說明。在圖10中表示本實施方式中的第五內燃機的概略剖視圖。本實施方式的第五內燃機具有配置在氣缸體2與氣缸蓋4之間的密閉構件。在圖10所示的例子中，作為密閉構件而配置有密封套18。本實施方式的密封套18針對每一個氣缸配置。
[0090]在圖11中表示在一個氣缸中將配置有密封套18的部分剖開時的概略剖視圖。密封套18配置在氣缸套15的周圍。密封套18具有包圍氣缸套15的形狀。在本實施方式中，在氣缸體2形成有切口部12。切口部12形成為包圍氣缸套15的周圍。密封套18被配置在切口部12的內部。
[0091]密封套18沿著活塞3的移動方向可變形地形成。本實施方式中的密封套18形成為波紋狀。密封套18的一個端部固定於氣缸蓋4。密封套18的另一個端部固定於氣缸體。密封套18形成為能夠與氣缸蓋4相對於氣缸體2的移動相應地伸縮。
[0092]這樣，通過在氣缸體2與氣缸蓋4之間配置密閉構件，能夠抑制從氣缸蓋4的凹部4a與氣缸套15的滑動部分洩漏的氣體向外部排出。
[0093]即使在作為參考例的、氣缸體相對於曲軸箱相對移動的內燃機中，也能夠配置密閉構件。然而，在參考例的內燃機中，需要以包圍氣缸體整體的方式配置密閉構件。因此，密閉構件大型化。在本實施方式的內燃機中，由於能夠在圓筒狀的氣缸套的外側配置密閉構件，因而能夠使密閉構件小型化。
[0094]雖然本實施方式中的密閉構件針對每一個氣缸配置，但並不限於該形態，也可以針對多個氣缸配置一個密閉構件。即，也能夠以包圍多個氣缸的方式配置密閉構件。
[0095]本實施方式中的密閉構件雖然包括可伸縮的密封套，但不限於該形態，能夠配置可以密閉氣缸體與氣缸蓋之間的任意的構件。例如，密閉構件也可以是被嵌入至氣缸套的外周的圓環狀的構件。這樣的軸密閉方式的密閉構件也可以被壓入氣缸套的外側。
[0096]上述的實施方式能夠適當地組合。在上述的各自的圖中，對相同或相當的部分標註了相同的附圖標記。此外，上述的實施方式僅僅是例示而不限定發明。另外，在實施方式中包括了權利要求中所示的變更。
[0097]附圖標記說明
[0098]2氣缸體
[0099]2a 孔部
[0100]3 活塞
[0101]4氣缸蓋
[0102]4a 凹部
[0103]5燃燒室
[0104]12 切口部
[0105]15氣缸套
[0106]15a 端部
[0107]15b 端面
[0108]16螺旋彈簧
[0109]17冷卻水套
[0110]18密封套
[0111]19 空間
[0112]31電子控制單元
[0113]84、85 凸輪軸
[0114]86,88圓形凸輪
[0115]87偏心軸
[0116]89電動機
【權利要求】
1.一種內燃機，其特徵在於，具有: 氣缸體，所述氣缸體具有在內部配置有活塞的孔部； 氣缸蓋，所述氣缸蓋包括具有燃燒室的頂面的凹部； 氣缸套，所述氣缸套固定於氣缸體的孔部的表面，與活塞接觸；以及 壓縮比可變機構，所述壓縮比可變機構使機械壓縮比變化， 壓縮比可變機構通過使氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動，使得燃燒室的大小形成為可變， 在氣缸蓋相對於氣缸體相對地移動的範圍內，氣缸套以朝向氣缸蓋的端部配置於氣缸蓋的凹部的內部的方式延伸。
2.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於， 氣缸套的端部以從氣缸體突出的方式形成，相對於氣缸蓋的凹部滑動。
3.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於， 具有彈性構件，所述彈性構件配置於氣缸體和氣缸蓋之間，相對於氣缸體對氣缸蓋施力， 彈性構件配置於氣缸套的周圍，具有包圍氣缸套的形狀。
4.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於， 氣缸套以朝向氣缸蓋的端部朝向前端而逐漸變薄的方式形成。
5.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於， 氣缸蓋具有冷卻水的流路，所述冷卻水的流路形成於氣缸套的端部被插入到凹部中的區域的側方。
6.如權利要求1所述的內燃機，其特徵在於， 具有配置於氣缸體和氣缸蓋之間的密閉構件，所述密閉構件針對每一個氣缸配置於氣缸套的周圍，具有包圍氣缸套的形狀。
【文檔編號】F02D15/04GK104411947SQ201280074549
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2012年7月9日 優先權日:2012年7月9日
【發明者】宮園勇也 申請人:豐田自動車株式會社