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JP2007224787A - Exhaust acceleration system for engine - Google Patents

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JP2007224787A
JP2007224787A JP2006045731A JP2006045731A JP2007224787A JP 2007224787 A JP2007224787 A JP 2007224787A JP 2006045731 A JP2006045731 A JP 2006045731A JP 2006045731 A JP2006045731 A JP 2006045731A JP 2007224787 A JP2007224787 A JP 2007224787A
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JP
Japan
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oil passage
piston
rod
exhaust
oil
Prior art date
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Pending
Application number
JP2006045731A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Musha
義男 武者
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust acceleration system for an engine reducing quantity of exhaust gas staying in a combustion chamber after exhaust stroke. <P>SOLUTION: This system is provided with a piston 18 having a depressed part formed on a top part, a projection member 88 stored in the depressed part 86 in such a manner that the same can project out of the top part of the piston 18 and an energizing means 90 energizing at least a part of the projection member 88 to project the same out of the depressed part 86 at least during exhaust stroke. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、少なくとも排気行程で燃焼室容積を減少させて、排気ガスの排気を促進させる、エンジンの排気促進システムに関する。   The present invention relates to an engine exhaust acceleration system that promotes exhaust gas exhaust by reducing a combustion chamber volume at least in an exhaust stroke.

従来から、ノッキングなどを避けるため、ピストン頂部の凹部内にスプリングで支持され、この凹部内で気筒軸線方向に動く可動部材が設けられ、燃焼室内の圧力(燃焼圧)が高くなったときにこの可動部材が押し下げられて、燃焼室容積が変動するエンジンが知られている(特許文献1参照)。そして、このものでは、この可動部材の周囲に環状空間が設けられ、燃焼圧に対抗して可動部材の位置を保つべく、この環状空間には油が出入り可能に供給されることが開示されている。   Conventionally, in order to avoid knocking or the like, a movable member that is supported by a spring in the recess at the top of the piston and moves in the cylinder axis direction in the recess is provided, and this is detected when the pressure in the combustion chamber (combustion pressure) increases. An engine is known in which a movable member is pushed down to change the combustion chamber volume (see Patent Document 1). In this case, it is disclosed that an annular space is provided around the movable member, and oil is supplied to the annular space so as to be able to enter and exit in order to keep the position of the movable member against the combustion pressure. Yes.

また、ピストン頂部のキャビティの中央部に設けられたシリンダ溝に、油圧で作動し、ばねで下向きに付勢された可変ピストンを備え、低速時には可変ピストンを油圧により上昇させ、圧縮比、スワール比を高くし、一方、高速時には油圧を下げて、圧縮比、スワール比を低くする可変圧縮比ピストンが開示されている(特許文献2参照)。   In addition, the cylinder groove provided in the center of the cavity at the top of the piston is equipped with a variable piston that is hydraulically actuated and biased downward by a spring. At low speed, the variable piston is raised by hydraulic pressure, and the compression ratio and swirl ratio are increased. On the other hand, a variable compression ratio piston is disclosed in which the hydraulic pressure is lowered at high speeds to reduce the compression ratio and swirl ratio (see Patent Document 2).

特表2004−522042号公報JP-T-2004-522042 特開平5−272404号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-272404

排気行程後の燃焼室内には、排気ガスが少なからず残留することがあり、このまま次のサイクルに進むと、その残留した排気ガスの分、吸気行程で吸入可能な空気の量が減少するという問題がある。さらに、残留ガスにより圧縮空気あるいは圧縮混合気の温度が上がり、いわゆるノッキングが生じる可能性が生じて好ましくない。   Exhaust gas may remain in the combustion chamber after the exhaust stroke, and if the process proceeds to the next cycle, the amount of air that can be sucked in the intake stroke decreases. There is. Furthermore, the temperature of the compressed air or the compressed air-fuel mixture rises due to the residual gas, and so-called knocking may occur, which is not preferable.

一方、上記特許文献1に記載のものは燃焼圧が高くなりすぎないようにするものであり、上記特許文献2に記載のものは圧縮比とスワール比をエンジン回転数に応じて可変とするものであり、排気行程後の燃焼室内に残留する排気ガス量を低減するものではない。   On the other hand, the one described in Patent Document 1 prevents the combustion pressure from becoming too high, and the one described in Patent Document 2 makes the compression ratio and swirl ratio variable according to the engine speed. Therefore, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber after the exhaust stroke is not reduced.

そこで、本発明は、排気行程後の燃焼室内に残留する排気ガス量を低減する、エンジンの排気促進システムを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an engine exhaust promotion system that reduces the amount of exhaust gas remaining in a combustion chamber after an exhaust stroke.

上記課題を解決するために、本発明によるエンジンの排気促進システムは、頂部に凹部が形成されたピストンと、前記凹部に前記ピストンの頂部から突出可能に収容された突出部材と、前記突出部材の少なくとも一部を前記凹部から少なくとも排気行程で突出させるべく付勢する付勢手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an engine exhaust promotion system according to the present invention includes a piston having a recess formed at the top, a projecting member accommodated in the recess so as to project from the top of the piston, Biasing means for biasing at least a part of the recess to protrude at least during the exhaust stroke.

上記構成により、少なくとも排気行程では、ピストンの頂部から突出部材の少なくとも一部が突出されることになるので、燃焼室容積が減少することになる。したがって、排気行程では、突出した突出部材の少なくとも一部に対応する量の排気ガスが、排気通路に排出されることが促進される。その結果、排気行程後の燃焼室内に残留する排気ガス量が低減される。   With the above configuration, at least in the exhaust stroke, at least a part of the projecting member is projected from the top of the piston, so that the combustion chamber volume is reduced. Therefore, in the exhaust stroke, it is promoted that an amount of exhaust gas corresponding to at least a part of the protruding projecting member is discharged to the exhaust passage. As a result, the amount of exhaust gas remaining in the combustion chamber after the exhaust stroke is reduced.

前記付勢手段は、気筒軸線方向に伸縮するばねを含んで構成されると好ましい。ばねの力により、突出部材は、その少なくとも一部が前記凹部から少なくとも排気行程で突出されるように、付勢される。   The biasing means preferably includes a spring that expands and contracts in the cylinder axis direction. Due to the force of the spring, the projecting member is urged so that at least a part of the projecting member projects from the recess at least in the exhaust stroke.

望ましくは、前記突出部材と前記凹部とにより区画形成される区画室と、前記ピストン底部側外面と、を連通する孔が、前記ピストンに少なくとも一つ備えられている。これにより、ピストン底部側外面から区画室への空気、オイルなどの流体の出入りが可能になり、突出部材の凹部内での動きが滑らかになる。   Desirably, the piston is provided with at least one hole communicating the compartment formed by the projecting member and the recess and the piston bottom side outer surface. Thereby, the fluid such as air and oil can enter and exit from the outer surface on the piston bottom side to the compartment, and the movement of the protruding member in the concave portion becomes smooth.

また、前記凹部内には、前記突出部材を前記ピストンの頂部側に付勢する油圧が第一油路を経由して供給される第一区画室と、前記突出部材を前記ピストンの底部側に付勢する油圧が第二油路を経由して供給される第二区画室とが形成され、前記付勢手段は、排気行程で前記第一区画室を油圧供給状態にして前記突出部材の少なくとも一部を前記凹部から突出させ、前記排気行程以外の少なくとも吸気行程で前記第二区画室を油圧供給状態にして前記突出部材を前記凹部に収容させるように構成されていると好ましい。これにより、油圧を用いて、突出部材を動かすことが可能になる。また、排気行程では、第一区画室に第一油路を経由して油圧が供給され、第一区画室は油圧供給状態にされ、突出部材の少なくとも一部は凹部から突出することになる。したがって、排気行程での燃焼室容積は減少し、排気ガスの排気は促進される。さらに、排気行程以外の少なくとも吸気行程では、第二区画室に第二油路を経由して油圧が供給され、第二区画室は油圧供給状態にされ、突出部材は凹部に収容されることになる。したがって、吸気行程では十分な量の空気を吸入することが可能になる。   Further, in the recess, a first compartment chamber in which hydraulic pressure for urging the protruding member toward the top side of the piston is supplied via the first oil passage, and the protruding member is positioned on the bottom side of the piston. A second compartment is formed in which the hydraulic pressure to be energized is supplied via the second oil passage, and the energizing means sets the first compartment to a hydraulic pressure supply state during an exhaust stroke, and at least the protruding member It is preferable that a part is protruded from the recess and the second partition chamber is in a hydraulic pressure supply state at least during the intake stroke other than the exhaust stroke so that the protruding member is accommodated in the recess. Thereby, it becomes possible to move a protrusion member using oil_pressure | hydraulic. In the exhaust stroke, hydraulic pressure is supplied to the first compartment via the first oil passage, the first compartment is brought into a hydraulic pressure supply state, and at least a part of the projecting member projects from the recess. Therefore, the combustion chamber volume in the exhaust stroke is reduced, and exhaust of exhaust gas is promoted. Further, at least in the intake stroke other than the exhaust stroke, the hydraulic pressure is supplied to the second compartment via the second oil passage, the second compartment is brought into a hydraulic pressure supply state, and the protruding member is accommodated in the recess. Become. Therefore, a sufficient amount of air can be sucked in the intake stroke.

さらに、コネクティングロッドには、前記第一油路の一部を構成する第一ロッド油路と、前記第二油路の一部を構成する第二ロッド油路と、前記第一ロッド油路および前記第二ロッド油路の途中に位置するロッドピン穴とが形成され、該ロッドピン穴に挿入されたロッドピンは、前記第一ロッド油路を前記排気行程で開通させる第一ロッドピン油路と、前記第二ロッド油路を前記排気行程以外の少なくとも前記吸気行程で開通させる第二ロッドピン油路とを少なくとも部分的に区画形成し、前記ロッドピンは、クランクシャフトの回転に対応して前記ロッドピンを回転させる歯車駆動機構により、前記クランクシャフトが2回転すると、1回転させられると良い。これにより、第一油路や第二油路は、コネクティングロッドを介してピストンの第一区画室や第二区画室に連通される。また、第一ロッドピン油路や第二ロッドピン油路が少なくとも部分的にロッドピンにより区画形成され、ロッドピンはクランクシャフトが2回転すると1回転されるので、回転するロッドピンにより、4サイクルエンジンにおける排気行程で第一ロッド油路が開通され、排気行程以外の少なくとも吸気行程で第二ロッド油路が開通される。   Further, the connecting rod includes a first rod oil passage that forms part of the first oil passage, a second rod oil passage that forms part of the second oil passage, the first rod oil passage, and A rod pin hole located in the middle of the second rod oil passage is formed, and the rod pin inserted into the rod pin hole has a first rod pin oil passage that opens the first rod oil passage in the exhaust stroke; A second rod pin oil passage that opens a two-rod oil passage in at least the intake stroke other than the exhaust stroke, and at least partially defines a gear that rotates the rod pin in response to rotation of a crankshaft. When the crankshaft rotates twice by the driving mechanism, it is preferable to rotate the crankshaft once. Thus, the first oil passage and the second oil passage are communicated with the first compartment and the second compartment of the piston via the connecting rod. In addition, the first rod pin oil passage and the second rod pin oil passage are at least partially defined by the rod pin, and the rod pin is rotated once when the crankshaft rotates twice. Therefore, the rotating rod pin causes an exhaust stroke in a four-cycle engine. The first rod oil passage is opened, and the second rod oil passage is opened at least in the intake stroke other than the exhaust stroke.

そして、前記クランクシャフトのクランクピンには、前記第一油路および前記第二油路への油圧の供給経路を切り換える供給切換手段が備えられ、該供給切換手段は、前記ピストンが上死点に向けて上昇しているときに、前記第一油路を油圧供給可能状態にすると共に、前記第二油路を油圧供給不可能状態にし、前記ピストンが下死点に向けて下降しているときに、前記第二油路を油圧供給可能状態にすると共に、前記第一油路を油圧供給不可能状態にすると好ましい。この結果、排気行程で第一油路は油圧供給可能状態にされて、第二油路は油圧供給不可能状態にされる。吸気行程で第二油路は油圧供給可能状態にされて、第一油路は油圧供給不可能状態にされる。   The crank pin of the crankshaft is provided with a supply switching means for switching a hydraulic pressure supply path to the first oil path and the second oil path, and the supply switching means has the piston at the top dead center. When the first oil passage is in a state in which the hydraulic pressure can be supplied and the second oil passage is in a state in which the hydraulic pressure cannot be supplied when the piston is descending toward the bottom dead center In addition, it is preferable that the second oil passage is in a state where hydraulic pressure can be supplied and the first oil passage is in a state where hydraulic pressure cannot be supplied. As a result, in the exhaust stroke, the first oil passage is brought into a state where hydraulic pressure can be supplied, and the second oil passage is brought into a state where hydraulic pressure cannot be supplied. In the intake stroke, the second oil passage is brought into a state where hydraulic pressure can be supplied, and the first oil passage is brought into a state where hydraulic pressure cannot be supplied.

より好ましくは、吸排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングあるいはリフト量を可変とする可変動弁機構と、前記第二区画室に連通する第三油路と、油圧供給手段から、該第三油路と、前記第一および第二油路とへの供給経路を切り替えるオイルコントロールバルブと、前記吸排気バルブのオーバーラップ量が所定値を超えるかを判定する判定手段と、該判定手段により前記オーバーラップ量が前記所定値を越えると判断されたとき、前記第三油路への供給経路に切り換えるべく、前記オイルコントロールバルブを制御する切換制御手段と、をさらに備える。これにより、吸排気バルブのオーバーラップ量が所定値を超えることになったときは、第一油路や第二油路には油圧は供給されなくなり、第三油路へ油圧が供給されるので、第二区画室に油圧が供給されて、第二区画室が油圧供給状態となる。したがって、突出部材は、ピストンの頂部の凹部に収容されることになる。   More preferably, a variable valve mechanism that makes the valve timing or lift amount of at least one of the intake and exhaust valves variable, a third oil passage communicating with the second compartment, and a third oil passage from the hydraulic pressure supply means An oil control valve that switches a supply path to the first and second oil passages, a determination unit that determines whether an overlap amount of the intake and exhaust valves exceeds a predetermined value, and the overlap by the determination unit And a switching control means for controlling the oil control valve to switch to the supply path to the third oil path when it is determined that the amount exceeds the predetermined value. As a result, when the overlap amount of the intake and exhaust valves exceeds a predetermined value, the hydraulic pressure is not supplied to the first oil passage and the second oil passage, and the hydraulic pressure is supplied to the third oil passage. The hydraulic pressure is supplied to the second compartment, and the second compartment is in a hydraulic pressure supply state. Accordingly, the protruding member is accommodated in the concave portion at the top of the piston.

本発明によるエンジンの排気促進システムについて、実施形態に基づいて図面を参照しながら詳細に説明する。   An engine exhaust promotion system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings based on an embodiment.

まず、本発明によるエンジンの排気促進システムの第一実施形態について、以下に図1から図3に基づいて説明する。本第一実施形態におけるエンジンシステムの概念を図1に示す。また、図2は図1におけるピストンの拡大図であり、ピストンをその軸線周りに90°回転させた図である。図3はピストンにおける突出部材の動きを説明するための図である。   First, a first embodiment of an engine exhaust promotion system according to the present invention will be described with reference to FIGS. The concept of the engine system in the first embodiment is shown in FIG. FIG. 2 is an enlarged view of the piston in FIG. 1, and is a view in which the piston is rotated 90 ° around its axis. FIG. 3 is a view for explaining the movement of the protruding member in the piston.

エンジン10は、主要外郭部材として、シリンダブロック12と、シリンダヘッド14と、オイルパン15とを備えている。シリンダブロック12の気筒16内には、ピストン18が往復動可能に設けられている。気筒16内におけるピストン18の上側には、燃焼室20が形成されている。   The engine 10 includes a cylinder block 12, a cylinder head 14, and an oil pan 15 as main outer members. A piston 18 is provided in the cylinder 16 of the cylinder block 12 so as to reciprocate. A combustion chamber 20 is formed above the piston 18 in the cylinder 16.

ピストン18は、コネクティングロッド22の小端部24のピストンピン穴26に挿入されるピストンピン28を介して、コネクティングロッド22に連結される。コネクティングロッド22は、前記小端部24と、大端部30と、これらを連結する連結部32とからなっている。大端部30には、クランクピン穴34が設けられ、このクランクピン穴34にはクランクシャフト36のクランクピン38が挿入される。したがって、気筒16内におけるピストン18の往復運動は、コネクティングロッド22を介してクランクシャフト36の回転運動に変換される。   The piston 18 is connected to the connecting rod 22 via a piston pin 28 that is inserted into the piston pin hole 26 of the small end 24 of the connecting rod 22. The connecting rod 22 includes the small end portion 24, the large end portion 30, and a connecting portion 32 for connecting them. A crankpin hole 34 is provided in the large end 30, and a crankpin 38 of a crankshaft 36 is inserted into the crankpin hole 34. Therefore, the reciprocating motion of the piston 18 in the cylinder 16 is converted into the rotational motion of the crankshaft 36 via the connecting rod 22.

燃焼室20にそれぞれ臨む吸気ポート40および排気ポート42が形成されたシリンダヘッド14には、吸気バルブ44および排気バルブ46を駆動する動弁機構48と、燃焼室20内の混合気を着火させる点火プラグ50と、が組み込まれ、さらにこの点火プラグ50に火花を発生させるイグナイタ52が搭載されている。ここでは、エンジン10は、燃料であるガソリンを燃料噴射弁54から燃焼室20内に直接噴射し、点火プラグ50によって着火させる筒内噴射型式のものとされている。   The cylinder head 14 formed with the intake port 40 and the exhaust port 42 respectively facing the combustion chamber 20 has a valve operating mechanism 48 for driving the intake valve 44 and the exhaust valve 46 and ignition for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 20. And an igniter 52 for generating a spark in the spark plug 50 is mounted. Here, the engine 10 is an in-cylinder injection type in which gasoline as fuel is directly injected into the combustion chamber 20 from the fuel injection valve 54 and ignited by the spark plug 50.

動弁機構48は、吸気バルブ44および排気バルブ46の作用角(作動角)の位相およびリフト量を自由に可変、すなわちそれらのバルブタイミングを自由に可変とすると共に、それらのリフト量を自由に可変とする可変動弁機構である。図示しないが、動弁機構48は、電磁コイルの電磁力により吸気バルブ44および排気バルブ46を動かすものであり、それら吸排気バルブ44、46は電磁駆動弁とされている。それ故、吸気バルブ44および排気バルブ46の各電磁コイルの、制御される通電駆動による電磁力により、それらの作用角の位相やリフト量は自由に変えられる。   The valve operating mechanism 48 can freely change the phase and lift amount of the operating angle (operating angle) of the intake valve 44 and the exhaust valve 46, that is, can freely change their valve timing, and can freely change their lift amount. The variable valve mechanism is variable. Although not shown, the valve mechanism 48 moves the intake valve 44 and the exhaust valve 46 by the electromagnetic force of the electromagnetic coil, and the intake and exhaust valves 44 and 46 are electromagnetically driven valves. Therefore, the phase of the working angle and the lift amount can be freely changed by the electromagnetic force of the energization drive controlled by the electromagnetic coils of the intake valve 44 and the exhaust valve 46.

吸気ポート40に連通するようにシリンダヘッド14に連結されて吸気ポート40と共に吸気通路56を区画形成する吸気管58の上流端側には、大気中に含まれる塵埃などを除去して吸気通路56に導くためのエアクリーナ60が設けられている。このエアクリーナ60よりも下流側に位置すると共に、サージタンク62よりも上流側に位置する吸気管58の部分には、運転者によって操作されるアクセルペダル64の踏み込み量に基づき、スロットルアクチュエータ66によって開度が調整される吸気絞り弁、すなわち電子制御式のスロットルバルブ68が組み込まれている。ただし、アクセルペダル64の踏み込み動作と、スロットルバルブ68の開閉動作とを切り離して電子的に制御できるようにしている。   At the upstream end side of the intake pipe 58 connected to the cylinder head 14 so as to communicate with the intake port 40 and defining the intake passage 56 together with the intake port 40, dust and the like contained in the atmosphere are removed to remove the intake passage 56. An air cleaner 60 is provided for guiding the air. A portion of the intake pipe 58 that is located downstream of the air cleaner 60 and upstream of the surge tank 62 is opened by a throttle actuator 66 based on the amount of depression of an accelerator pedal 64 that is operated by the driver. An intake throttle valve whose degree is adjusted, that is, an electronically controlled throttle valve 68 is incorporated. However, the depression operation of the accelerator pedal 64 and the opening / closing operation of the throttle valve 68 can be separated and electronically controlled.

排気ポート42に連通するようにシリンダヘッド14に連結されて排気ポート42と共に排気通路70を区画形成する排気管72の途中には、燃焼室20内での混合気の燃焼により生成する有害物質を無害化する触媒74が組み込まれている。   In the middle of the exhaust pipe 72 connected to the cylinder head 14 so as to communicate with the exhaust port 42 and defining the exhaust passage 70 together with the exhaust port 42, harmful substances generated by combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 20 are present. A detoxifying catalyst 74 is incorporated.

したがって、空気が、エアクリーナ60を通って、吸気管58から燃焼室20内に吸気行程で供給されると、燃料噴射弁54から燃焼室20内に噴射される燃料と混合気を形成する。混合気は、圧縮行程で圧縮されて、点火プラグ50の火花により点火する。これにより、燃焼・膨張行程に至り、混合気に燃焼が生じて膨張し、ピストン18を押し下げる。このようにして生成する排気ガスは、排気行程で排気バルブ46から押し出されて、触媒74を通って排気管72から大気中に排出される。   Therefore, when air passes through the air cleaner 60 and is supplied from the intake pipe 58 into the combustion chamber 20 in the intake stroke, an air-fuel mixture is formed with the fuel injected from the fuel injection valve 54 into the combustion chamber 20. The air-fuel mixture is compressed in the compression stroke and ignited by the spark of the spark plug 50. This leads to a combustion / expansion stroke, combustion occurs in the air-fuel mixture, expands, and pushes down the piston 18. The exhaust gas thus generated is pushed out from the exhaust valve 46 in the exhaust stroke, and is exhausted from the exhaust pipe 72 through the catalyst 74 to the atmosphere.

エンジン10は、各種値を検出してこれを電子制御装置(以下、ECUと称する。)76に出力する各種センサ類を備えている。具体的には、吸気管58内の空気の圧力、すなわち吸気圧を検出する吸気圧センサ78を備えている。また運転者によって操作されるアクセルペダル64の踏み込み量に対応する位置を検出するアクセルポジションセンサ80を備えている。また、スロットルバルブ68の開度を検出するスロットルポジションセンサ82を備えている。また、ピストン18が往復動するシリンダブロック12には、クランクシャフト36のクランク回転信号を検出するクランクポジションセンサ84が取り付けられている。ここでは、このクランクポジションセンサ84をエンジン回転数センサとしても利用している。   The engine 10 includes various sensors that detect various values and output them to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 76. Specifically, an intake pressure sensor 78 that detects the pressure of the air in the intake pipe 58, that is, the intake pressure, is provided. Further, an accelerator position sensor 80 for detecting a position corresponding to the depression amount of the accelerator pedal 64 operated by the driver is provided. Further, a throttle position sensor 82 for detecting the opening degree of the throttle valve 68 is provided. A crank position sensor 84 that detects a crank rotation signal of the crankshaft 36 is attached to the cylinder block 12 in which the piston 18 reciprocates. Here, the crank position sensor 84 is also used as an engine speed sensor.

ECU76は、CPU、ROM、RAM、A/D変換器、入力インタフェース、出力インタフェース等を含むマイクロコンピュータで構成されている。入力インタフェースには、上記各種センサ類などが電気的に接続されている。これらの各種センサ類などからの検出信号に基づき、予め設定されたプログラムにしたがって円滑なエンジン10の運転がなされるように、ECU76は出力インタフェースから電気的に信号を出力して、動弁機構48、イグナイタ52、燃料噴射弁54、スロットルアクチュエータ66などの作動を制御するようになっている。   The ECU 76 is constituted by a microcomputer including a CPU, ROM, RAM, A / D converter, input interface, output interface, and the like. The above various sensors are electrically connected to the input interface. Based on detection signals from these various sensors and the like, the ECU 76 electrically outputs a signal from the output interface so that the engine 10 can be smoothly operated according to a preset program, and the valve operating mechanism 48. The operation of the igniter 52, the fuel injection valve 54, the throttle actuator 66, and the like is controlled.

エンジン10では、通常の運転時、吸気圧センサ78からの出力値に基づく吸気圧や、アクセルポジションセンサ80からの出力値に基づくアクセル開度や、スロットルポジションセンサ82からの出力値に基づくスロットル開度や、クランクポジションセンサ84からの出力値に基づくエンジン回転数など、すなわちエンジン負荷およびエンジン回転数で表される運転状態に基づいて燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等が設定される。その際、エンジン冷却水温などに応じてそれらの補正がなされ、これらの補正された燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期に基づいて、燃料噴射弁54や点火プラグ50などが制御される。   In the normal operation, the engine 10 opens the throttle based on the intake pressure based on the output value from the intake pressure sensor 78, the accelerator opening based on the output value from the accelerator position sensor 80, and the output value from the throttle position sensor 82. The fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, and the like are set based on the engine speed and the engine speed based on the output value from the crank position sensor 84, that is, the operating state represented by the engine load and the engine speed. At that time, the correction is made according to the engine coolant temperature and the like, and the fuel injection valve 54, the spark plug 50, and the like are controlled based on the corrected fuel injection amount, fuel injection timing, and ignition timing.

また、エンジン10では、エンジン回転数が高いとき、吸気バルブ44と排気バルブ46とのオーバーラップ量が所定量生じるように、ECU76により、動弁機構48が制御されている。これにより、空気を効果的に燃焼室20内に導くことにしている。一方、エンジン回転数が低いときは、排気通路70から燃焼室20内に排気ガスが逆流して燃焼が不安定になるのを防止すべく、エンジン回転数が高いときに比してオーバーラップ量が少なくなるように、あるいはオーバーラップが生じないように動弁機構48が制御される。   In the engine 10, the valve mechanism 48 is controlled by the ECU 76 so that a predetermined amount of overlap between the intake valve 44 and the exhaust valve 46 occurs when the engine speed is high. Thereby, the air is effectively guided into the combustion chamber 20. On the other hand, when the engine speed is low, the amount of overlap is larger than when the engine speed is high, in order to prevent the exhaust gas from flowing backward from the exhaust passage 70 into the combustion chamber 20 and causing unstable combustion. The valve operating mechanism 48 is controlled so that there is less or no overlap.

なお、エンジン10では、上記の如く、動弁機構48により、エンジン回転数が高いときには、オーバーラップが所定量生じるようにし、エンジン回転数が低いときには、オーバーラップ量が小さくなるように、吸排気バルブ44、46のバルブタイミングやリフト量は連続的に変化される。したがって、全回転領域でエンジン性能を十分に引き出すことが可能にされている。   In the engine 10, as described above, the valve operating mechanism 48 allows the intake to be exhausted so that a predetermined amount of overlap occurs when the engine speed is high, and the overlap amount decreases when the engine speed is low. The valve timing and lift amount of the valves 44 and 46 are continuously changed. Therefore, it is possible to sufficiently bring out the engine performance in the entire rotation region.

ところで、上記ピストン18には、その頂部に凹部86が形成されている。凹部86には、ピストン18の頂部から少なくともその一部が突出可能である突出部材88が収容されている。さらに、この突出部材88の一部を凹部86から排気行程で突出させるべく、突出部材88を燃焼室20側に付勢するばね90が、凹部86内に設けられている。したがって、ばね90による付勢力を受けて、凹部86の開口部92から、突出部材88の一部は図1および図2に示す如く突出可能にされている。すなわち、本第一実施形態では、ばね90が、突出部材88の少なくとも一部を凹部86から少なくとも排気行程で突出させるべく、突出部材88を付勢する付勢手段を構成している。   By the way, the piston 18 has a recess 86 formed at the top thereof. The recess 86 accommodates a projecting member 88 that can project at least a part from the top of the piston 18. Further, a spring 90 that urges the protruding member 88 toward the combustion chamber 20 is provided in the recessed portion 86 so that a part of the protruding member 88 protrudes from the recessed portion 86 in the exhaust stroke. Therefore, a part of the projecting member 88 can be projected from the opening 92 of the recess 86 as shown in FIGS. That is, in the first embodiment, the spring 90 constitutes an urging means for urging the projecting member 88 so that at least a part of the projecting member 88 projects from the recess 86 at least in the exhaust stroke.

突出部材88は、柱状部94と、フランジ部96とからなっていて、柱状部94の先端が凹部86から突出可能にされている。図2では、柱状部94の先端が凹部86から突出している。一方、ピストン18は、凹部86の開口部92の径を縮径する環状部100を有している。フランジ部96と環状部100とが係合することで、凹部86からの突出部材88の抜けが防止される。   The protruding member 88 includes a columnar portion 94 and a flange portion 96, and the tip of the columnar portion 94 can protrude from the recessed portion 86. In FIG. 2, the tip of the columnar portion 94 protrudes from the recess 86. On the other hand, the piston 18 has an annular portion 100 that reduces the diameter of the opening 92 of the recess 86. Since the flange portion 96 and the annular portion 100 are engaged with each other, the protruding member 88 is prevented from coming off from the concave portion 86.

ばね90は、突出部材88を支持すると共に、突出部材88の一部である柱状部94の先端を凹部86から突出させるべく、気筒16の軸線αの方向に伸縮するばねである。突出部材88の底面102と、凹部86の底部104とを繋いでいるばね90により、突出部材88は常にばね力を受けて、燃焼室20側に付勢されている。ただし、ばね90は、少なくとも排気行程で突出部材88を押し上げて、その柱状部94の先端が凹部86の開口部92から突出する、ばね力F1を有する。このばね力F1は、燃焼・膨張行程でのピストン18を押し下げる爆発力よりも小さく設定され、それ故に燃焼・膨張行程では突出部材88は燃焼室20に収容されることになる。   The spring 90 is a spring that supports the protruding member 88 and expands and contracts in the direction of the axis α of the cylinder 16 so that the tip of the columnar portion 94 that is a part of the protruding member 88 protrudes from the recessed portion 86. Due to the spring 90 connecting the bottom surface 102 of the projecting member 88 and the bottom 104 of the recess 86, the projecting member 88 is always subjected to a spring force and is urged toward the combustion chamber 20. However, the spring 90 has a spring force F <b> 1 that pushes up the protruding member 88 at least in the exhaust stroke, and the tip of the columnar portion 94 protrudes from the opening 92 of the recess 86. This spring force F1 is set to be smaller than an explosion force that pushes down the piston 18 in the combustion / expansion stroke, and therefore the protruding member 88 is accommodated in the combustion chamber 20 in the combustion / expansion stroke.

シールリング106は、図2に示すように、凹部86の開口部92の径方向内側と、突出部材88の柱状部94の径方向外側との間に設けられ、凹部86と突出部材88とにより区画形成される区画室108の頂部側の密閉性を保つ。これにより、区画室108への燃焼ガスなどの流入が防止される。   As shown in FIG. 2, the seal ring 106 is provided between the radial inner side of the opening 92 of the concave portion 86 and the radial outer side of the columnar portion 94 of the protruding member 88, and is formed by the concave portion 86 and the protruding member 88. The airtightness of the top side of the compartment 108 to be partitioned is maintained. Thereby, inflow of the combustion gas etc. to the compartment 108 is prevented.

突出部材88は、凹部86から突出可能にされ、シールリング106との間で摺動する。区画室108の密閉性がシールリング106により達成された状態で突出部材88の動きが円滑であるように、本第一実施形態では、突出部材88と凹部86とにより区画形成される区画室108と、ピストン18の底部側外面と、を連通する孔110が、ピストン18に備えられている。図1および図2では、それぞれ孔110が一つずつ描かれているが、複数設けられている。   The projecting member 88 can project from the recess 86 and slides between the seal ring 106. In the first embodiment, the compartment 108 formed by the projecting member 88 and the recess 86 is formed so that the movement of the projecting member 88 is smooth in a state where the sealing property of the compartment 108 is achieved by the seal ring 106. The piston 18 is provided with a hole 110 that communicates with the bottom side outer surface of the piston 18. In FIG. 1 and FIG. 2, one hole 110 is drawn, but a plurality of holes 110 are provided.

上記した構成の第一実施形態のエンジンの排気促進システムに関する作用効果について、図3を参照しつつ、以下に述べる。なお、図3は、突出部材88の動きを表していて、右半分で圧縮行程、燃焼・膨張行程での突出部材88の位置を、左半分で吸気行程、排気行程での突出部材88の位置を模式的に表している。但し、説明の便宜上、図3における孔110の位置は、図2に示した孔110の位置からずらしている。また、ばね90についても同様である。   The effects of the engine exhaust promotion system of the first embodiment having the above-described configuration will be described below with reference to FIG. FIG. 3 shows the movement of the protruding member 88. The right half shows the position of the protruding member 88 in the compression stroke and the combustion / expansion stroke, and the left half shows the position of the protruding member 88 in the intake stroke and exhaust stroke. Is schematically represented. However, for convenience of explanation, the position of the hole 110 in FIG. 3 is shifted from the position of the hole 110 shown in FIG. The same applies to the spring 90.

吸気行程では、排気バルブ46が閉じられ且つ吸気バルブ44が開かれると共に、ピストン18が下降するので、気筒16内は負圧となり、吸気バルブ44から空気が吸い込まれる。このとき、気筒16内の圧力は高くなく、ばね90により突出部材88は燃焼室20側に付勢されて、突出部材88の柱状部94の先端は凹部86の開口部92から突出する(図3参照)。   In the intake stroke, the exhaust valve 46 is closed and the intake valve 44 is opened, and the piston 18 is lowered, so that the cylinder 16 has a negative pressure, and air is sucked from the intake valve 44. At this time, the pressure in the cylinder 16 is not high, and the projecting member 88 is biased toward the combustion chamber 20 by the spring 90, and the tip of the columnar portion 94 of the projecting member 88 projects from the opening 92 of the recess 86 (see FIG. 3).

次いで、圧縮行程では、吸排気バルブ44、46が閉じられ、燃焼室20に燃料が噴射されると共に、ピストン18が下降から反転して上昇し、気筒16内の混合気の体積を圧縮し、混合気を燃焼室20内に閉じ込める。このとき、混合気が圧縮されることで気筒16内の圧力が高くなり、この圧縮力F2がばね90のばね力F1を上回るようになり、突出部材88は凹部86内に収容されることになる(図3参照)。   Next, in the compression stroke, the intake / exhaust valves 44 and 46 are closed, fuel is injected into the combustion chamber 20, and the piston 18 reverses from the descending and rises, compressing the volume of the air-fuel mixture in the cylinder 16, The air-fuel mixture is confined in the combustion chamber 20. At this time, since the air-fuel mixture is compressed, the pressure in the cylinder 16 is increased, the compression force F2 exceeds the spring force F1 of the spring 90, and the protruding member 88 is accommodated in the recess 86. (See FIG. 3).

そして、ピストン18が上死点近傍に達する頃、点火プラグ50により混合気は点火される。混合気が燃焼することでガスが膨張してピストン18を押し下げる。この燃焼圧による押圧力F3はばね90のばね力F1よりも大きいので、燃焼・膨張行程では、突出部材88は凹部86内に概ね収容され続ける。   When the piston 18 reaches near the top dead center, the air-fuel mixture is ignited by the spark plug 50. As the air-fuel mixture burns, the gas expands and pushes down the piston 18. Since the pressing force F3 due to this combustion pressure is larger than the spring force F1 of the spring 90, the protruding member 88 is generally kept in the recess 86 during the combustion / expansion stroke.

その後、排気行程では、吸気バルブ44が閉じられたまま、排気バルブ46が開かれ、燃焼によって下降したピストン18が反転されて、燃焼ガスは排気バルブ46から押し出される。このとき、気筒16内は排気通路70と連通され、気筒16内の圧力はばね90のばね力F1を下回る。それ故、ピストン18の凹部86から突出部材88の一部が燃焼室20に向けて突出し、気筒16内の、すなわち燃焼室20内の容積を減らす(図3参照)。したがって、排気ガスが、積極的に気筒16内から押し出されることになる。   Thereafter, in the exhaust stroke, the exhaust valve 46 is opened while the intake valve 44 is closed, the piston 18 lowered by the combustion is reversed, and the combustion gas is pushed out from the exhaust valve 46. At this time, the inside of the cylinder 16 communicates with the exhaust passage 70, and the pressure in the cylinder 16 is less than the spring force F 1 of the spring 90. Therefore, a part of the protruding member 88 protrudes from the recess 86 of the piston 18 toward the combustion chamber 20 to reduce the volume in the cylinder 16, that is, in the combustion chamber 20 (see FIG. 3). Therefore, the exhaust gas is positively pushed out from the cylinder 16.

このように、圧縮行程や燃焼・膨張行程では、突出部材88が凹部86に収容されて、従来のピストン18と同様にピストン頂部が概ね平らになるので、通常のエンジンの如き圧縮比が実現できる。一方、排気行程では、突出部材の一部が燃焼室20に向けて突出するので、排気行程でより多くの排気ガスが排気通路70に押し出されることになり、突出部材88の少なくとも一部が突出しない場合よりも、排気行程後に気筒16内に残留している排気ガスの量は低減されることになる。すなわち、気筒16内からの燃焼ガスの排気が、促進されることになる。したがって、次の吸気行程で、より多くの空気を吸入することが可能になる。さらに、残留する排気ガス量が低減されるので、残留した排気ガスにより圧縮混合気の温度が過度に上がり、いわゆるノッキングが生じる可能性が低減される。   Thus, in the compression stroke and the combustion / expansion stroke, the projecting member 88 is accommodated in the recess 86, and the piston top is substantially flat like the conventional piston 18, so that the compression ratio as in a normal engine can be realized. . On the other hand, in the exhaust stroke, a part of the protruding member protrudes toward the combustion chamber 20, so that more exhaust gas is pushed out to the exhaust passage 70 in the exhaust stroke, and at least a part of the protruding member 88 protrudes. The amount of exhaust gas remaining in the cylinder 16 after the exhaust stroke is reduced compared to the case where the exhaust stroke is not performed. That is, the exhaust of the combustion gas from the cylinder 16 is promoted. Therefore, more air can be inhaled in the next intake stroke. Further, since the amount of remaining exhaust gas is reduced, the temperature of the compressed mixture is excessively increased by the remaining exhaust gas, and the possibility of so-called knocking is reduced.

なお、突出部材88と凹部86とにより区画形成される区画室108と、ピストン18底部側外面と、を連通する孔110が、ピストン18に備えられているので、ピストン18底部側外面から区画室108への空気、オイル、オイルミストなどの流体の出入りが可能になり、突出部材88の凹部86内での動きが滑らかになる。   Since the piston 18 is provided with a hole 110 that communicates the compartment 108 formed by the projecting member 88 and the recess 86 and the piston 18 bottom side outer surface, the compartment 18 is provided from the piston 18 bottom side outer surface. Fluid such as air, oil, and oil mist can enter and exit from 108, and the movement of the projecting member 88 in the recess 86 becomes smooth.

以上、本発明を上記第一実施形態に基づいて説明したが、本発明ではその変形や変更は許容される。突出部材88の形状、数等はどのようなものでも良いが、少なくとも排気行程で少なくともその一部が凹部86から突出されれば良く、突出部材88の全部が凹部86から突出されても良い。特に、吸排気バルブ44、46と突出部材88との干渉が生じないように、例えば4バルブエンジンであれば、燃焼室20への吸排気バルブ44、46の突出箇所に相当する突出部材88の部分を凹部にして、気筒16の軸線αに直交する面で切断した突出部材の突出箇所の断面を、略十字形とするのが望ましい。また、ばね90の形状、位置、数、および孔110の形状、位置、数は限定されない。それぞれ少なくとも一つ有していれば良い。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said 1st embodiment, the deformation | transformation and change are accept | permitted in this invention. The projecting member 88 may have any shape, number, or the like, but at least a part of the projecting member 88 may project from the recess 86 at least during the exhaust stroke, and the entire projecting member 88 may project from the recess 86. In particular, in order to prevent interference between the intake and exhaust valves 44 and 46 and the protruding member 88, for example, in the case of a four-valve engine, the protruding member 88 corresponding to the protruding portion of the intake and exhaust valves 44 and 46 to the combustion chamber 20 is provided. It is desirable that the cross section of the protruding portion of the protruding member cut by a plane orthogonal to the axis α of the cylinder 16 is a substantially cross shape with the portion being a recess. Further, the shape, position, and number of the spring 90 and the shape, position, and number of the hole 110 are not limited. It is sufficient to have at least one of each.

また、本発明が適用されるのは、上記の如き筒内噴射形式のエンジンに限定されず、ポート噴射型式のエンジン、ディーゼルエンジン等の各種のエンジンに適用可能である。また、用いられる燃料は、ガソリンに限らず、アルコール燃料、LPG(液化天然ガス)等でも良い。   The present invention is not limited to the in-cylinder injection type engine as described above, and can be applied to various engines such as a port injection type engine and a diesel engine. The fuel used is not limited to gasoline, but may be alcohol fuel, LPG (liquefied natural gas), or the like.

さらに、上記第一実施形態では、付勢手段として、ばね90を用いたが、これに限定されない。任意のばねを用い得る。また、ばねに加えて他の手段を備えても良い。あるいは他の手段のみで付勢手段が構成されても良い。なお、後述する第二実施形態では、ばね90に加えて、他の手段である油圧を用いて、突出部材88を動かす。   Furthermore, in the first embodiment, the spring 90 is used as the biasing means, but the present invention is not limited to this. Any spring can be used. In addition to the spring, other means may be provided. Alternatively, the urging means may be constituted only by other means. In the second embodiment to be described later, in addition to the spring 90, the protruding member 88 is moved using hydraulic pressure as another means.

次に、本発明に係るエンジンの排気促進システムの第二実施形態について図面に基づいて説明する。本第二実施形態のエンジンの排気促進システムでは、付勢手段が油圧を用いて突出部材88を動作させる点が、上記第一実施形態のエンジンの排気促進システムと主として相違する。そこで、この相違点、およびこの相違点に対応したエンジンシステムの構成における相違点について以下で述べて、上記第一実施形態およびその変形例で述べたことについて述べたのと同様のことについては省略する。なお、上記第一実施形態のエンジンシステムの構成要素と同じものに関しては同一の符号を用いて説明を省略する。   Next, a second embodiment of the engine exhaust promotion system according to the present invention will be described with reference to the drawings. The engine exhaust promotion system of the second embodiment is mainly different from the engine exhaust promotion system of the first embodiment in that the urging means operates the protruding member 88 using hydraulic pressure. Therefore, this difference and the difference in the configuration of the engine system corresponding to this difference will be described below, and the same thing as that described in the first embodiment and its modification will be omitted. To do. In addition, about the same thing as the component of the engine system of said 1st embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

上記の如く、突出部材88は、柱状部94と、フランジ部96とからなり、柱状部94の底部側の全周に亘ってフランジ部96が気筒16の軸線αに直交する方向に凸状に延在している。それ故、このフランジ部96によって軸線αの方向に、区画室108は、第一区画室112と第二区画室114とに概ね分けられる。第一区画室112には、突出部材88をピストン18の頂部18a側に付勢する油圧が第一油路Aを経由して供給され、第二区画室114には、突出部材88をピストン18の底部18b側に付勢する油圧が第二油路Bを経由して供給される。   As described above, the projecting member 88 includes the columnar portion 94 and the flange portion 96, and the flange portion 96 is convex in the direction perpendicular to the axis α of the cylinder 16 over the entire circumference on the bottom side of the columnar portion 94. It is extended. Therefore, the compartment 108 is roughly divided into the first compartment 112 and the second compartment 114 in the direction of the axis α by the flange portion 96. The first partition chamber 112 is supplied with hydraulic pressure for biasing the protruding member 88 toward the top portion 18a of the piston 18 via the first oil passage A, and the protruding member 88 is connected to the piston 18 in the second partition chamber 114. The hydraulic pressure that urges the bottom 18b is supplied via the second oil passage B.

第一区画室112および第二区画室114には、共に、油圧供給手段であるオイルポンプ116の作用により、油圧が供給される。シリンダブロック12などと一体となった軸受部117を介して、オイルポンプ116はクランクシャフト36に連結されている。なお、軸受部117は、クランクキャップなどである。オイルポンプ116は既知の4歯5葉トロコイド型ポンプである。このオイルポンプ116の作用により、図示しないがオイルパン15に備蓄された潤滑油がエンジン10を構成する各要素間の摺接部位などを潤滑する。   Both the first compartment 112 and the second compartment 114 are supplied with hydraulic pressure by the action of an oil pump 116 that is a hydraulic supply means. The oil pump 116 is connected to the crankshaft 36 via a bearing 117 integrated with the cylinder block 12 and the like. The bearing portion 117 is a crank cap or the like. The oil pump 116 is a known four-tooth five-leaf trochoid pump. By the action of the oil pump 116, although not shown, the lubricating oil stored in the oil pan 15 lubricates the sliding contact portions between the elements constituting the engine 10.

図4に、シリンダブロック12、シリンダヘッド14、オイルパン15、ピストンピン28、コネクティングロッド22の一部である小端部24などを省き、ピストン18からオイルポンプ116までを概念的に示す。図4には、オイルポンプ116から、第一区画室112および第二区画室114までの、第一油路Aおよび第二油路Bが、概念的に描かれている。第一油路Aおよび第二油路Bは、オイルポンプ116から、ピストン18の第一および第二区画室112、114に至るまでの、クランクシャフト36、クランクピン38、コネクティングロッド22、ピストンピン28などに区画形成された移送油路を含んで構成されている。   FIG. 4 conceptually shows the piston 18 to the oil pump 116 by omitting the cylinder block 12, the cylinder head 14, the oil pan 15, the piston pin 28, the small end 24 that is a part of the connecting rod 22, and the like. In FIG. 4, the first oil passage A and the second oil passage B from the oil pump 116 to the first compartment chamber 112 and the second compartment chamber 114 are conceptually depicted. The first oil passage A and the second oil passage B are a crankshaft 36, a crankpin 38, a connecting rod 22, a piston pin from the oil pump 116 to the first and second compartments 112 and 114 of the piston 18. It is configured to include a transfer oil passage partitioned into 28 and the like.

本第二実施形態のコネクティングロッド22には、第一油路Aの一部を構成する第一ロッド油路A1と、第二油路Bの一部を構成する第二ロッド油路B1とが形成されている。これら第一ロッド油路A1および第二ロッド油路B1の途中には、ロッドピン穴118が位置付けられて設けられている。第一ロッド油路A1と第二ロッド油路B1とは、並行に延びて形成されていて、共にロッドピン穴118により途中で遮断されている。   The connecting rod 22 of the second embodiment includes a first rod oil passage A1 that forms part of the first oil passage A and a second rod oil passage B1 that forms part of the second oil passage B. Is formed. A rod pin hole 118 is positioned and provided in the middle of the first rod oil passage A1 and the second rod oil passage B1. The first rod oil passage A <b> 1 and the second rod oil passage B <b> 1 are formed to extend in parallel, and are both blocked by the rod pin hole 118 on the way.

ロッドピン穴118には、ロッドピン120が挿入される。ロッドピン120は、第一ロッド油路A1を排気行程で開通させる第一ロッドピン油路A2と、第二ロッド油路B1を吸気行程で開通させる第二ロッドピン油路B2とを部分的に区画形成すべく構成されている。図5にロッドピン120近傍のコネクティングロッド22の断面図を概念的に示す。図5(a)の断面図は、第一油路Aを縦断する面での断面図であり、図5(b)の断面図は、第二油路Bを縦断する面での断面図である。ロッドピン120は、外周に、所定量ずれた箇所に設けられた第一油路溝122および第二油路溝124を有している。第一油路溝122は、ロッドピン120が回転することで、排気行程で、より詳細には排気行程においてピストン18が上死点近傍に至っているときに、途中で遮断されている第一ロッド油路A1を開通させる分の溝幅を有している。そして、第一油路溝122とロッドピン穴118とにより第一ロッドピン油路A2は区画形成される。同様に、第二油路溝124は、ロッドピン120が回転することで、吸気行程で、より詳細には吸気行程においてピストン18が下死点近傍に至っているときに、途中で遮断されている第二ロッド油路B1を開通させる分の溝幅を有している。そして、第二油路溝124とロッドピン穴118とにより第二ロッドピン油路B2は区画形成される。   The rod pin 120 is inserted into the rod pin hole 118. The rod pin 120 partially defines a first rod pin oil passage A2 that opens the first rod oil passage A1 in the exhaust stroke and a second rod pin oil passage B2 that opens the second rod oil passage B1 in the intake stroke. It is configured accordingly. FIG. 5 conceptually shows a cross-sectional view of the connecting rod 22 in the vicinity of the rod pin 120. The cross-sectional view of FIG. 5 (a) is a cross-sectional view taken along a surface that cuts through the first oil passage A, and the cross-sectional view shown in FIG. is there. The rod pin 120 has a first oil passage groove 122 and a second oil passage groove 124 provided on the outer periphery at locations deviated by a predetermined amount. The first oil passage groove 122 is the first rod oil that is blocked during the exhaust stroke, more specifically, when the piston 18 reaches near the top dead center in the exhaust stroke due to the rotation of the rod pin 120. It has a groove width for opening the path A1. Then, the first rod pin oil passage A2 is partitioned by the first oil passage groove 122 and the rod pin hole 118. Similarly, the second oil passage groove 124 is blocked during the intake stroke, more specifically, when the piston 18 reaches the vicinity of the bottom dead center during the intake stroke due to the rotation of the rod pin 120. It has a groove width for opening the two-rod oil passage B1. Then, the second rod pin oil passage B2 is partitioned by the second oil passage groove 124 and the rod pin hole 118.

ロッドピン120は、クランクシャフト36の回転に対応してロッドピン120を回転させる歯車駆動機構126により、クランクシャフト36が2回転すると、1回転させられる。歯車駆動機構126は、第一ギヤ128と、この第一ギヤとかんで回転する主ギヤ130と主ギヤ130の回転と共に回転する副ギヤ132とを有する第二ギヤ134と、副ギヤ132とかんで回転する第三ギヤ136とから構成されている。第一ギヤ128は、クランクピン38と同軸にされ、クランクピン38周りに固定されている。また、第二ギヤ134は、クランクピン38とロッドピン120との間のコネクティングロッド22の外面に回動可能に固定されている。主ギヤ130はコネクティングロッド22の外面に概ね当接し、主ギヤ130と同軸で回転するように主ギヤ130と一体にされた副ギヤ132はコネクティングロッド22から突出するように位置付けられている。すなわち、第二ギヤ134は二段ギヤとされている。そして、第三ギヤ136は、ロッドピン120と同軸にされ、ロッドピン120の端部周りに固定され、第二ギヤ134の副ギヤ132とかんで回転する。   The rod pin 120 is rotated once when the crankshaft 36 rotates twice by the gear drive mechanism 126 that rotates the rod pin 120 in response to the rotation of the crankshaft 36. The gear drive mechanism 126 has a first gear 128, a second gear 134 having a main gear 130 that rotates with the first gear and a sub gear 132 that rotates with the rotation of the main gear 130, and a rotation with the sub gear 132. The third gear 136 is configured. The first gear 128 is coaxial with the crankpin 38 and is fixed around the crankpin 38. The second gear 134 is fixed to the outer surface of the connecting rod 22 between the crank pin 38 and the rod pin 120 so as to be rotatable. The main gear 130 is generally in contact with the outer surface of the connecting rod 22, and the sub gear 132 integrated with the main gear 130 so as to rotate coaxially with the main gear 130 is positioned so as to protrude from the connecting rod 22. That is, the second gear 134 is a two-stage gear. The third gear 136 is coaxial with the rod pin 120, is fixed around the end of the rod pin 120, and rotates with the auxiliary gear 132 of the second gear 134.

第二ギヤ134における、副ギヤ132の歯数は、クランクシャフト36が2回転すると、ロッドピン120が1回転するように、主ギヤ130の歯数に対して設定されている。それ故、クランクシャフト36のクランクピン38の回転により第一ギヤ128が回転すると、第三ギヤ136が、クランクシャフト36が2回転するとロッドピン120が1回転するように回転される。したがって、図5に示す第一ロッドピン油路A2は、4サイクルにおける所定の時期である排気行程だけ、第一ロッド油路A1を開通させる。同様に、第二ロッドピン油路B2は、4サイクルで、所定の時期である吸気行程だけ、第二ロッド油路B1を開通させる。   The number of teeth of the sub gear 132 in the second gear 134 is set with respect to the number of teeth of the main gear 130 so that the rod pin 120 rotates once when the crankshaft 36 rotates twice. Therefore, when the first gear 128 is rotated by the rotation of the crankpin 38 of the crankshaft 36, the third gear 136 is rotated so that the rod pin 120 is rotated once when the crankshaft 36 is rotated twice. Therefore, the first rod pin oil passage A2 shown in FIG. 5 opens the first rod oil passage A1 only during an exhaust stroke that is a predetermined time in four cycles. Similarly, the second rod pin oil passage B2 opens the second rod oil passage B1 only during an intake stroke at a predetermined time in four cycles.

一方、コネクティングロッド22の第一ロッド油路A1および第二ロッド油路B1の一方の端部は、ピストンピン28に面してピストンピン穴26に開口している。その他方の端部は、クランクシャフト36のクランクピン38に面してクランクピン穴34に開口している。   On the other hand, one end of the first rod oil passage A1 and the second rod oil passage B1 of the connecting rod 22 faces the piston pin 28 and opens into the piston pin hole 26. The other end faces the crankpin 38 of the crankshaft 36 and opens into the crankpin hole 34.

図示しないが、ピストンピン28には、第一ロッド油路A1とピストン18の第一区画室112との間を繋ぎ、第一ロッド油路A1をピストン18の油路A3に連通させる第一ピストンピン油路と、第二ロッド油路B1とピストン18の第二区画室114との間を繋ぎ、第二ロッド油路B1をピストン18の油路B3に連通させる第二ピストンピン油路と、が形成されている。第一ピストンピン油路の一部は、ピストンピン28の外周の第一ピストンピン溝138により、区画形成される。また、第二ピストンピン油路の一部は、ピストンピン28の外周の第二ピストンピン溝140により、区画形成される。これらの溝138、140とピストンピン穴26とにより、第一ピストンピン油路と、第二ピストンピン油路とは区画形成される。なお、第一ピストンピン溝138と、第二ピストンピン溝140とは、それぞれ、ピストンピン28の周りの連続した環状溝である。   Although not shown, the piston pin 28 is connected to the first rod oil passage A1 and the first compartment 112 of the piston 18 so as to communicate the first rod oil passage A1 with the oil passage A3 of the piston 18. A second piston pin oil passage connecting the pin oil passage, the second rod oil passage B1 and the second compartment 114 of the piston 18 and communicating the second rod oil passage B1 with the oil passage B3 of the piston 18, Is formed. A part of the first piston pin oil passage is partitioned by a first piston pin groove 138 on the outer periphery of the piston pin 28. A part of the second piston pin oil passage is partitioned by the second piston pin groove 140 on the outer periphery of the piston pin 28. The first piston pin oil passage and the second piston pin oil passage are partitioned by the grooves 138 and 140 and the piston pin hole 26. The first piston pin groove 138 and the second piston pin groove 140 are continuous annular grooves around the piston pin 28, respectively.

クランクピン38には、第一ロッド油路A1に連通する第一クランクピン油路A4と、第二ロッド油路B1に連通する第二クランクピン油路B4と、が形成されている。第一クランクピン油路A4の一部は、クランクピン38の外周の第一クランクピン溝142により、区画形成される。また、第二クランクピン油路B4の一部は、クランクピン38の外周の第二クランクピン溝144により、区画形成される。これらの溝142、144とクランクピン穴34とにより、第一クランクピン油路A4と、第二クランクピン油路B4とは区画形成される。第一クランクピン油路A4と、第二クランクピン油路B4とについては詳述しないが、概ね、第一ロッドピン油路A2と、第二ロッドピン油路B2と同じ構成である。ただし、第一クランクピン溝142と第二クランクピン溝144との溝の幅および位置が異なる。第一クランクピン溝142は、ピストン18が上死点に向けて上昇しているときに第一ロッド油路A1と連通するように、そしてピストン18が下死点に向けて下降しているときに第一油路Aへの油圧の供給を停止するように設定されている。第二クランクピン溝144は、ピストン18が下死点に向けて下降しているときに第二ロッド油路B1と連通するように、そしてピストン18が上死点に向けて上昇しているときに第二油路Bへの油圧の供給を停止するように設定されている。つまり、第一クランクピン油路A4と、第二クランクピン油路B4のために、ピストン18が上死点に向けて上昇しているとき、第一油路Aを、第一ロッド油路A1に油圧を供給できる油圧供給可能状態にする共に、第二油路Bを、第二ロッド油路B1に油圧を供給できない油圧供給不可能状態にする。また、それらは、ピストン18が下死点に向けて下降しているとき、第二油路Bを、第二ロッド油路B1に油圧を供給できる油圧供給可能状態にすると共に、第一油路Aを、第一ロッド油路A1に油圧を供給できない油圧供給不可能状態にする。すなわち、クランクシャフト36のクランクピン38には、第一油路Aおよび第二油路Bへの油圧の供給経路を切り換える供給切換手段が備えられていると換言される。なお、第一クランクピン油路A4と、第二クランクピン油路B4とは、共に、オイルポンプ116から軸受部117およびクランクシャフト36内に形成され、第一油路Aや第二油路Bの一部を形成するシャフト油路ABに連通している。すなわち、クランクシャフト36内で、第一油路Aと第二油路Bとは、一つになっている。   The crankpin 38 is formed with a first crankpin oil passage A4 communicating with the first rod oil passage A1 and a second crankpin oil passage B4 communicating with the second rod oil passage B1. A part of the first crankpin oil passage A4 is partitioned by a first crankpin groove 142 on the outer periphery of the crankpin 38. A part of the second crankpin oil passage B <b> 4 is defined by a second crankpin groove 144 on the outer periphery of the crankpin 38. By these grooves 142 and 144 and the crankpin hole 34, the first crankpin oil passage A4 and the second crankpin oil passage B4 are partitioned. Although the first crankpin oil passage A4 and the second crankpin oil passage B4 are not described in detail, they are generally the same in configuration as the first rod pin oil passage A2 and the second rod pin oil passage B2. However, the width and position of the first crankpin groove 142 and the second crankpin groove 144 are different. The first crank pin groove 142 communicates with the first rod oil passage A1 when the piston 18 is rising toward the top dead center, and when the piston 18 is descending toward the bottom dead center. The supply of hydraulic pressure to the first oil passage A is stopped. The second crankpin groove 144 communicates with the second rod oil passage B1 when the piston 18 is lowered toward the bottom dead center, and when the piston 18 is raised toward the top dead center. The supply of hydraulic pressure to the second oil passage B is stopped. That is, when the piston 18 is rising toward the top dead center due to the first crankpin oil passage A4 and the second crankpin oil passage B4, the first oil passage A is changed to the first rod oil passage A1. The second oil passage B is brought into a state in which no hydraulic pressure can be supplied to the second rod oil passage B1. In addition, when the piston 18 is descending toward the bottom dead center, the second oil passage B is in a state where a hydraulic pressure can be supplied to the second rod oil passage B1, and the first oil passage is provided. A is set to a state in which hydraulic pressure cannot be supplied to the first rod oil passage A1 and cannot be supplied. That is, in other words, the crankpin 38 of the crankshaft 36 is provided with supply switching means for switching the supply path of the hydraulic pressure to the first oil passage A and the second oil passage B. The first crankpin oil passage A4 and the second crankpin oil passage B4 are both formed in the bearing portion 117 and the crankshaft 36 from the oil pump 116, and the first oil passage A and the second oil passage B are formed. It communicates with a shaft oil passage AB that forms a part of the shaft. That is, the first oil passage A and the second oil passage B are one in the crankshaft 36.

上記した構成の第二実施形態のエンジンの排気促進システムに関する作用効果について、図面を参照しつつ、以下に述べる。先に示した図4は、突出部材88の一部がピストン18の頂部の凹部86から突出している、排気行程での状態を概念的に表している。図5は、図4に示したときのロッドピン120近傍の断面模式図である。図6は、突出部材88が凹部86に収容されている、吸気行程での状態を概念的に表している。また、図7において、(a)は第一油路Aを介して第一区画室112に供給する油圧を、(b)は第二油路Bを介して第二区画室114に供給する油圧を時間の流れに対して模式的に示している。   The effects of the engine exhaust promotion system of the second embodiment having the above-described configuration will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 shown above conceptually represents a state in the exhaust stroke in which a part of the protruding member 88 protrudes from the concave portion 86 at the top of the piston 18. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of the rod pin 120 as shown in FIG. FIG. 6 conceptually shows a state in the intake stroke in which the protruding member 88 is accommodated in the recess 86. In FIG. 7, (a) shows the hydraulic pressure supplied to the first compartment 112 via the first oil passage A, and (b) shows the hydraulic pressure supplied to the second compartment 114 via the second oil passage B. Is schematically shown with respect to the flow of time.

吸気行程では(図7(b)参照)、特に吸気行程で下死点近傍にピストン18が至るときには、第二区画室114に油圧が供給され、且つ第一区画室112に油圧が供給されない。したがって、第二区画室114に油圧が供給されて油圧供給状態にされ、突出部材88のフランジ部96を押し下げる力が作用すると、第一区画室112にあった油は、第一油路Aをクランクシャフト36側に逆流し、ピストンピン28、コネクティングロッド22、クランクピン38などの摺動面などから漏れて第一油路Aから排出される。その結果、図6に示す如く、突出部材88が凹部86内に収容されるので、ピストン18よりも上側の気筒16内の容積、例えば燃焼室20の容積は最大限にされる。したがって、吸気行程では、より多くの空気を吸入することが可能になる。   In the intake stroke (see FIG. 7B), particularly when the piston 18 reaches near the bottom dead center in the intake stroke, the hydraulic pressure is supplied to the second compartment 114 and the hydraulic pressure is not supplied to the first compartment 112. Therefore, when the hydraulic pressure is supplied to the second compartment 114 and the hydraulic pressure is applied, and the force that pushes down the flange portion 96 of the projecting member 88 is applied, the oil in the first compartment 112 flows through the first oil passage A. The oil flows backward to the crankshaft 36 side, leaks from sliding surfaces such as the piston pin 28, the connecting rod 22, and the crankpin 38, and is discharged from the first oil passage A. As a result, as shown in FIG. 6, since the protruding member 88 is accommodated in the recess 86, the volume in the cylinder 16 above the piston 18, for example, the volume of the combustion chamber 20 is maximized. Therefore, more air can be inhaled during the intake stroke.

次いで、圧縮行程では、第一区画室112および第二区画室114に新たに油圧が供給されないので、第二区画室114は油圧供給状態にされ続け、図6に示す状態から突出部材88の位置は変化せず、通常のエンジンの如き圧縮比が実現できる。そして、燃焼・膨張行程でも同様にされる。   Next, in the compression stroke, since the hydraulic pressure is not newly supplied to the first compartment 112 and the second compartment 114, the second compartment 114 is kept in the hydraulic pressure supply state, and the position of the protruding member 88 from the state shown in FIG. Does not change, and a compression ratio like a normal engine can be realized. The same applies to the combustion / expansion stroke.

その後、排気行程では(図7(a)参照)、特に排気行程で上死点近傍にピストン18が至るときには、第一区画室112に油圧が供給され、且つ第二区画室114に油圧が供給されない。したがって、第一区画室112に油圧が供給されて油圧供給状態にされ、突出部材88を押し上げる力が作用すると、第二区画室114にあった油は、第二油路Bをクランクシャフト36側に逆流し、ピストンピン28、コネクティングロッド22、クランクピン38などの摺動面などから漏れて第二油路Bから排出される。その結果、図4に示す如く、突出部材88の一部が凹部86から突出するので、突出部材88を設けない場合よりも、排気行程後に気筒16内に残留する排気ガスの量は低減されることになる。すなわち、気筒16内からの燃焼ガスの排気が、促進されることになる。   Thereafter, in the exhaust stroke (see FIG. 7A), particularly when the piston 18 reaches near the top dead center in the exhaust stroke, the hydraulic pressure is supplied to the first compartment 112 and the hydraulic pressure is supplied to the second compartment 114. Not. Therefore, when the hydraulic pressure is supplied to the first compartment 112 and the hydraulic pressure is applied, and the force that pushes up the protruding member 88 is applied, the oil in the second compartment 114 passes through the second oil passage B on the crankshaft 36 side. Then, it leaks from the sliding surfaces such as the piston pin 28, the connecting rod 22, and the crank pin 38 and is discharged from the second oil passage B. As a result, as shown in FIG. 4, since a part of the projecting member 88 projects from the recess 86, the amount of exhaust gas remaining in the cylinder 16 after the exhaust stroke is reduced as compared with the case where the projecting member 88 is not provided. It will be. That is, the exhaust of the combustion gas from the cylinder 16 is promoted.

なお、図8に示す如く、エンジン始動時など油圧が不十分なときには、上記第一実施形態の如く、ばね90により突出部材88が動かされる。圧縮行程や燃焼・膨張行程では、圧縮力F2などにより突出部材88はピストン18の底部側に付勢されて、突出部材88が凹部86に収容される。このようにして従来のピストン18と同様にピストン頂部が概ね平らになるので、通常のエンジンの如き圧縮比が実現できる。一方、排気行程では、ばね90のばね力F1により、突出部材88の一部が燃焼室20に向けて突出するので、排気行程でより多くの排気ガスが排気通路70に押し出されることになる。   As shown in FIG. 8, when the hydraulic pressure is insufficient such as when the engine is started, the protruding member 88 is moved by the spring 90 as in the first embodiment. In the compression stroke and the combustion / expansion stroke, the protruding member 88 is urged toward the bottom side of the piston 18 by the compression force F <b> 2 and the like, and the protruding member 88 is accommodated in the recess 86. In this way, since the piston top is substantially flat as in the conventional piston 18, a compression ratio as in a normal engine can be realized. On the other hand, in the exhaust stroke, a part of the protruding member 88 protrudes toward the combustion chamber 20 due to the spring force F <b> 1 of the spring 90, so that more exhaust gas is pushed out to the exhaust passage 70 in the exhaust stroke.

本第二実施形態では、上記第一実施形態で述べた効果も概ね同様に奏される。さらに、油圧を十分に供給できないときを除いて、油圧により突出部材88の位置が制御可能にされる。図7に示した時期での油圧の供給に限定されず、油圧の供給時期を任意に調整することで、任意に突出部材88の位置が制御され得る。   In the second embodiment, the effects described in the first embodiment are also substantially the same. Further, the position of the protruding member 88 can be controlled by the hydraulic pressure except when the hydraulic pressure cannot be sufficiently supplied. The position of the protruding member 88 can be arbitrarily controlled by arbitrarily adjusting the hydraulic pressure supply timing without being limited to the hydraulic pressure supply at the timing shown in FIG.

なお、本発明においては、第二実施形態の種々の変形や変更が許容される。すなわち、第一区画室あるいは第二区画室が、油圧が供給されている状態(油圧供給状態)にされて、突出部材88の少なくとも一部が凹部86から突出されたり、突出部材88が凹部86に収容されたりする、上記した機能が発揮されるのであれば、第一区画室や第二区画室は、上記した位置や形状に限定されない。なお、突出部材88の形状や、凹部86の形状も、上記した以外でも良い。   In the present invention, various modifications and changes of the second embodiment are allowed. That is, the first compartment or the second compartment is brought into a state in which hydraulic pressure is supplied (hydraulic supply state), and at least a part of the projecting member 88 projects from the recess 86, or the projecting member 88 becomes the recess 86. The first compartment and the second compartment are not limited to the positions and shapes described above, as long as the above-described functions are accommodated. The shape of the protruding member 88 and the shape of the recess 86 may be other than those described above.

また、ロッドピン120が少なくとも部分的に形成する第一ロッドピン油路A2と、第二ロッドピン油路B2とは、上記形状および位置に限定されない。第一ロッドピン油路A2と、第二ロッドピン油路B2との全てが、ロッドピン120の内部に形成されても良い。そして、第一ロッドピン油路A2は、排気行程で第一ロッド油路A1を開通し、第二ロッドピン油路B2は、排気行程以外の少なくとも吸気行程で第二ロッド油路B1を開通させれば良い。また、上記歯車駆動機構126は、第一から第三ギヤ128、134、136を有するものに限定されず、少なくとも一つ以上の歯車を有し、クランクシャフト36が2回転すると、ロッドピン120が1回転させられれば良い。   Further, the first rod pin oil passage A2 and the second rod pin oil passage B2 formed at least partially by the rod pin 120 are not limited to the above shapes and positions. All of the first rod pin oil passage A2 and the second rod pin oil passage B2 may be formed inside the rod pin 120. The first rod pin oil passage A2 opens the first rod oil passage A1 in the exhaust stroke, and the second rod pin oil passage B2 opens the second rod oil passage B1 in at least the intake stroke other than the exhaust stroke. good. The gear driving mechanism 126 is not limited to the first to third gears 128, 134, and 136, and has at least one gear. When the crankshaft 36 rotates twice, the rod pin 120 is 1 It only needs to be rotated.

さらに、クランクピン38には、第一クランクピン油路A4と、第二クランクピン油路B4とは設けられなくても良い。第一油路Aと第二油路Bとへの油圧の供給経路が切り換え可能にされ、第一区画室が排気行程で油圧供給状態にされ、第二区画室が排気行程以外の少なくとも吸気行程で油圧供給状態にされれば良い。   Further, the first crankpin oil passage A4 and the second crankpin oil passage B4 may not be provided in the crankpin 38. The hydraulic pressure supply path to the first oil path A and the second oil path B is switchable, the first compartment is brought into a hydraulic pressure supply state in the exhaust stroke, and the second compartment is at least an intake stroke other than the exhaust stroke. The hydraulic pressure supply state may be set.

次に、本発明に係るエンジンの排気促進システムの第三実施形態について図面に基づいて説明する。本第三実施形態のエンジンの排気促進システムは、上記第二実施形態のものとほぼ同じである。第一油路Aおよび第二油路B以外に、第三油路Cが設けられている点が主として相違する。そこで、この相違点、およびこの相違点に基づく構成における相違点等について以下で述べて、上記第一および第二実施形態およびその変形例等で述べたのと同様のことについては省略する。なお、上記第一および第二実施形態のエンジンシステムの構成要素と同じものに関しては同一の符号を用いて説明を省略する。   Next, a third embodiment of the engine exhaust promotion system according to the present invention will be described with reference to the drawings. The engine exhaust promotion system of the third embodiment is substantially the same as that of the second embodiment. In addition to the first oil passage A and the second oil passage B, the third oil passage C is mainly different. Therefore, this difference and the difference in the configuration based on this difference will be described below, and the same as described in the first and second embodiments and the modification thereof will be omitted. In addition, about the same component as the engine system of said 1st and 2nd embodiment, description is abbreviate | omitted using the same code | symbol.

第三油路Cは、第二区画室114に連通して設けられていて、第一油路Aおよび第二油路Bと同様に、クランクシャフト36、クランクピン38、コネクティングロッド22、ピストンピン28の移送油路を含んで構成されている。ただし、第三油路Cは、ロッドピン穴118で遮断されず、コネクティングロッド22内に連続した第三ロッド油路C1を含んでいる。また、第三油路Cの一部を構成する第三ピストンピン油路は、上記第一ピストンピン油路と、第二ピストンピン油路と同様に、ピストンピン28に区画形成される。さらに、第三油路Cの一部を構成する第三クランクピン油路C2は、第一クランクピン油路A4と、第二クランクピン油路B4とは違い、クランクピン38の周りに環状に連続して形成される。第三クランクピン油路C2は、クランクシャフト36内の補助シャフト油路SCと連通している。なお、シャフト油路ABと並行に設けられた補助シャフト油路SCは、第三油路Cに含まれる。   The third oil passage C is provided in communication with the second compartment 114, and, like the first oil passage A and the second oil passage B, the crankshaft 36, the crankpin 38, the connecting rod 22, the piston pin. It includes 28 transfer oil passages. However, the third oil passage C includes a third rod oil passage C <b> 1 that is not blocked by the rod pin hole 118 and is continuous in the connecting rod 22. Further, the third piston pin oil passage constituting a part of the third oil passage C is partitioned and formed in the piston pin 28 similarly to the first piston pin oil passage and the second piston pin oil passage. Further, unlike the first crankpin oil passage A4 and the second crankpin oil passage B4, the third crankpin oil passage C2 that constitutes a part of the third oil passage C has an annular shape around the crankpin 38. It is formed continuously. The third crankpin oil passage C <b> 2 communicates with the auxiliary shaft oil passage SC in the crankshaft 36. The auxiliary shaft oil passage SC provided in parallel with the shaft oil passage AB is included in the third oil passage C.

このような第三油路Cへ油圧を供給するか、あるいは上記第一油路Aや第二油路Bに油圧を供給するかを切り替える、供給経路切換用のオイルコントロールバルブ146がオイルポンプ116の下流側に配置されている(図9参照)。したがって、ECU76からの出力信号を受けて、オイルコントロールバルブ146が作動され、供給油路が切り替えられることになる。   An oil control valve 146 for switching a supply path for switching whether to supply hydraulic pressure to the third oil path C or to supply hydraulic pressure to the first oil path A and the second oil path B is an oil pump 116. (See FIG. 9). Accordingly, in response to the output signal from the ECU 76, the oil control valve 146 is operated and the supply oil passage is switched.

本第三実施形態では突出部材88の凹部86からの突出量が大きくされている。一方、可変動弁機構である動弁機構48により吸排気バルブ44、46は作動されている。吸排気バルブ44、46のオーバーラップ量がある一定以上になると、吸排気バルブ44、46が、凹部86から突出した突出部材88に衝突する可能性がある。そこで、突出部材88と、吸排気バルブ44、46との間での干渉および衝突を回避すべく、以下の制御が行われる。   In the third embodiment, the protruding amount of the protruding member 88 from the recess 86 is increased. On the other hand, the intake / exhaust valves 44 and 46 are operated by a valve mechanism 48 which is a variable valve mechanism. If the amount of overlap between the intake / exhaust valves 44 and 46 exceeds a certain level, the intake / exhaust valves 44 and 46 may collide with the protruding member 88 protruding from the recess 86. Therefore, the following control is performed to avoid interference and collision between the protruding member 88 and the intake / exhaust valves 44 and 46.

ここで、オイルコントロールバルブ146の切換制御について、図10のフローチャートに基づいて説明する。なお、図10の制御フローチャートは、およそ20ms毎に繰り返されるものである。   Here, switching control of the oil control valve 146 will be described based on the flowchart of FIG. Note that the control flowchart of FIG. 10 is repeated approximately every 20 ms.

ECU76は、まず、ステップS101で、RAMに記憶されているデータを検索して、吸排気バルブ44、46のオーバーラップ量を検出し、そのオーバーラップ量が予めROMに記憶されている所定値を超えているか否かを判定する。この所定値は、吸排気バルブ44、46が突出部材88に干渉あるいは衝突しない境界の値である。   In step S101, the ECU 76 first searches the data stored in the RAM, detects the overlap amount of the intake / exhaust valves 44, 46, and sets the overlap amount to a predetermined value stored in the ROM in advance. Determine if it has exceeded. This predetermined value is a boundary value at which the intake and exhaust valves 44 and 46 do not interfere with or collide with the protruding member 88.

ステップS101で、オーバーラップ量が所定値を超えると判断されて肯定されると、ステップS103へ進み、突出部材88の作動を禁止する側の油路が選択される。すなわち第三油路Cが選択され、第三油路Cへの供給経路に切り換えるべく、オイルコントロールバルブ146へ作動信号がECU76から出力されることになる。   If it is determined in step S101 that the overlap amount exceeds the predetermined value and the determination is affirmative, the process proceeds to step S103, and the oil passage on the side where the operation of the protruding member 88 is prohibited is selected. That is, the third oil passage C is selected, and an operation signal is output from the ECU 76 to the oil control valve 146 in order to switch to the supply route to the third oil passage C.

一方、ステップS101で、オーバーラップ量が所定値を超えないと判断されて否定されると、ステップS105へ進み、突出部材88を作動する側の油路が選択される。すなわち第一油路Aや第二油路Bへの供給経路に切り換えるべく、オイルコントロールバルブ146へ作動信号がECU76から出力されることになる。   On the other hand, if it is determined in step S101 that the overlap amount does not exceed the predetermined value and the result is negative, the process proceeds to step S105, and the oil passage on the side that operates the protruding member 88 is selected. That is, an operation signal is output from the ECU 76 to the oil control valve 146 in order to switch to the supply path to the first oil path A and the second oil path B.

これにより、オーバーラップ量が所定値を超える、あるいは超えているときは、第二区画室114のみが油圧供給状態にされ続けることになり、その一方で第一区画室112には油圧が供給されなくなる。このため、このときは常に、突出部材88が、凹部86内に収容されることになる。したがって、吸排気バルブ44、46がどのようなバルブタイミングでどのようなリフト量で作動されても、吸排気バルブ44、46と突出部材88が互いに干渉および衝突することは防止される。   Accordingly, when the overlap amount exceeds or exceeds the predetermined value, only the second compartment 114 is kept in the hydraulic pressure supply state, while the hydraulic pressure is supplied to the first compartment 112. Disappear. For this reason, the protruding member 88 is always housed in the recess 86 at this time. Therefore, the intake / exhaust valves 44 and 46 and the protruding member 88 are prevented from interfering with each other and colliding with each other regardless of the valve timing and the lift amount of the intake / exhaust valves 44 and 46.

なお、オーバーラップ量が所定値を超えていないときは、上記第二実施形態の如く突出部材88が排気行程で突出され、その他の行程で凹部86に収容される。すなわち、上記第二実施形態で上記した如き作用効果が奏される。   When the overlap amount does not exceed the predetermined value, the projecting member 88 projects in the exhaust stroke as in the second embodiment, and is accommodated in the recess 86 in the other strokes. That is, the effects as described in the second embodiment are achieved.

以上、本発明を第三実施形態に基づいて説明したが、本発明ではその変形や変更は許容される。例えば、上記所定値を、内部EGR効果を使いたいときの吸排気バルブ44、46のバルブタイミングから規定しても良い。これにより、内部EGRを使いたい運転状態では、排気ガスが気筒16内にある程度留められることになる。なお、内部EGRを使いたい運転状態には、低温始動時に燃料噴霧をよくしたい場合や、中負荷運転時などがある。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on 3rd embodiment, the deformation | transformation and change are accept | permitted in this invention. For example, the predetermined value may be defined from the valve timings of the intake and exhaust valves 44 and 46 when the internal EGR effect is desired. As a result, in an operating state in which the internal EGR is desired to be used, the exhaust gas is retained in the cylinder 16 to some extent. Note that the operating state in which the internal EGR is desired to be used includes a case where it is desired to improve fuel spraying at the time of low temperature start and a case where the vehicle is in a middle load operation.

さらに、上記第三実施形態では、バルブタイミングやリフト量を自由に可変できるように、吸気バルブ44および排気バルブ46を電磁駆動弁とする動弁機構48を用いたが、それ以外の動弁機構、例えばカムやカムシャフトを有する吸排気バルブ44、46の動弁機構を排除するものではない。オーバーラップ量を変えるためには、吸気バルブ44および排気バルブ46の少なくともいずれかの作用角の位相を可変にする機構であればよい。そのようなものとしては、可変バルブタイミング機構や、可変バルブタイミング−リフト機構がある。そして、ECU76によって制御される油圧等により、吸気バルブ44や排気バルブ46の作用角の位相が可変とされるのが好ましい。例えば、カムを複数有していて、そのカムを切り換えることで、吸気バルブ44や排気バルブ46の作用角の位相を連続的に変えるものがある。他には、タイミングチェーンにより回動されるカムシャフトに可変タイミングコントローラーを設けて、そのハウジング内の進角室などの油圧を調整することで、吸気バルブ44や排気バルブ46の作用角の位相を連続的に変えるものがある。   Further, in the third embodiment, the valve mechanism 48 using the intake valve 44 and the exhaust valve 46 as electromagnetically driven valves is used so that the valve timing and the lift amount can be freely changed. For example, the valve operating mechanism of the intake / exhaust valves 44 and 46 having cams and camshafts is not excluded. In order to change the overlap amount, any mechanism that makes the phase of the operating angle of at least one of the intake valve 44 and the exhaust valve 46 variable may be used. Such devices include a variable valve timing mechanism and a variable valve timing-lift mechanism. The operating angle phase of the intake valve 44 and the exhaust valve 46 is preferably made variable by the hydraulic pressure controlled by the ECU 76. For example, some cams have a plurality of cams, and by switching the cams, the phase of the operating angle of the intake valve 44 or the exhaust valve 46 is continuously changed. In addition, by providing a variable timing controller on the camshaft rotated by the timing chain and adjusting the hydraulic pressure of the advance chamber in the housing, the phase of the operating angle of the intake valve 44 and the exhaust valve 46 can be adjusted. There are things that change continuously.

以上、本発明を上記第一から第三実施形態、およびそれらの変形例に基づいて説明したが、本発明はそれらに限定されず、種々の変形および変更を含むものである。例えば、本発明には、上記した構成の任意の組合せが含まれる。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said 1st to 3rd embodiment and those modification examples, this invention is not limited to them, Various deformation | transformation and a change are included. For example, the present invention includes any combination of the above-described configurations.

第一実施形態におけるエンジンシステムの概念図である。It is a conceptual diagram of the engine system in a first embodiment. 図1のピストンの拡大図である。It is an enlarged view of the piston of FIG. ピストンにおける突出部材の動きを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the motion of the protrusion member in a piston. 第二実施形態の、オイルポンプから第一区画室および第二区画室までの、第一油路および第二油路の概念図であり、突出部材の一部が凹部から突出している、排気行程での状態を概念的に表す図である。FIG. 4 is a conceptual diagram of the first oil passage and the second oil passage from the oil pump to the first compartment and the second compartment in the second embodiment, and an exhaust stroke in which a part of the projecting member projects from the recess. It is a figure which represents notionally in the state. ロッドピン近傍のコネクティングロッドの断面図である。It is sectional drawing of the connecting rod of the rod pin vicinity. 突出部材が凹部に収容されている、吸気行程での状態を概念的に表す図である。It is a figure which represents notionally the state in the intake stroke in which the protrusion member is accommodated in the recessed part. (a)は第一区画室に及ぼされる油圧を、(b)は第二区画室に及ぼされる油圧を時間の流れに対して模式的に表したグラフである。(A) is the graph which represented typically the oil_pressure | hydraulic exerted on a 1st division chamber, (b) is the oil_pressure | hydraulic exerted on a 2nd division chamber with respect to the flow of time. エンジン始動時などにおける、図4および図6に対応した図である。FIG. 7 is a diagram corresponding to FIGS. 4 and 6 when the engine is started. 第三実施形態の、オイルポンプから第一区画室および第二区画室までの、第一油路、第二油路および第三油路の概念図である。It is a conceptual diagram of a 1st oil path, a 2nd oil path, and a 3rd oil path from an oil pump of a 3rd embodiment to a 1st division chamber and a 2nd division chamber. 第三実施形態における制御フローチャートである。It is a control flowchart in a third embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

86 凹部
88 突出部材
90 ばね
112 第一区画室
114 第二区画室
A 第一油路
B 第二油路
C 第三油路
86 Recess 88 Projecting member 90 Spring 112 First compartment 114 Second compartment A First oil passage B Second oil passage C Third oil passage

Claims (7)

頂部に凹部が形成されたピストンと、
前記凹部に前記ピストンの頂部から突出可能に収容された突出部材と、
前記突出部材の少なくとも一部を前記凹部から少なくとも排気行程で突出させるべく付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とするエンジンの排気促進システム。
A piston with a recess formed at the top;
A projecting member accommodated in the recess so as to project from the top of the piston;
An urging means for urging at least a part of the projecting member to project from the recess at least in an exhaust stroke;
An engine exhaust promotion system characterized by comprising:
前記付勢手段は、気筒軸線方向に伸縮するばねを含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載のエンジンの排気促進システム。   2. The engine exhaust acceleration system according to claim 1, wherein the urging means includes a spring that expands and contracts in a cylinder axial direction. 前記突出部材と前記凹部とにより区画形成される区画室と、前記ピストン底部側外面と、を連通する孔が、前記ピストンに少なくとも一つ備えられていることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排気促進システム。   3. The piston according to claim 1, wherein the piston is provided with at least one hole that communicates the compartment formed by the projecting member and the recess and the piston bottom side outer surface. The engine exhaust promotion system described. 前記凹部内には、前記突出部材を前記ピストンの頂部側に付勢する油圧が第一油路を経由して供給される第一区画室と、前記突出部材を前記ピストンの底部側に付勢する油圧が第二油路を経由して供給される第二区画室とが形成され、
前記付勢手段は、排気行程で前記第一区画室を油圧供給状態にして前記突出部材の少なくとも一部を前記凹部から突出させ、前記排気行程以外の少なくとも吸気行程で前記第二区画室を油圧供給状態にして前記突出部材を前記凹部に収容させるように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載のエンジンの排気促進システム。
In the recess, a first compartment chamber in which hydraulic pressure for biasing the protruding member toward the top side of the piston is supplied via the first oil passage, and the protruding member is biased toward the bottom side of the piston. And a second compartment to which hydraulic pressure is supplied via the second oil passage is formed,
The urging means causes the first compartment to be in a hydraulic pressure supply state during an exhaust stroke, causes at least a part of the projecting member to project from the recess, and hydraulically presses the second compartment during at least an intake stroke other than the exhaust stroke. 3. The engine exhaust promotion system according to claim 1, wherein the projecting member is configured to be supplied and accommodated in the recess. 4.
コネクティングロッドには、前記第一油路の一部を構成する第一ロッド油路と、前記第二油路の一部を構成する第二ロッド油路と、前記第一ロッド油路および前記第二ロッド油路の途中に位置するロッドピン穴とが形成され、
該ロッドピン穴に挿入されたロッドピンは、前記第一ロッド油路を前記排気行程で開通させる第一ロッドピン油路と、前記第二ロッド油路を前記排気行程以外の少なくとも前記吸気行程で開通させる第二ロッドピン油路とを少なくとも部分的に区画形成し、
前記ロッドピンは、クランクシャフトの回転に対応して前記ロッドピンを回転させる歯車駆動機構により、前記クランクシャフトが2回転すると、1回転させられることを特徴とする請求項4に記載のエンジンの排気促進システム。
The connecting rod includes a first rod oil passage that constitutes part of the first oil passage, a second rod oil passage that constitutes part of the second oil passage, the first rod oil passage, and the first oil passage. A rod pin hole located in the middle of the two rod oil passage is formed,
The rod pin inserted in the rod pin hole has a first rod pin oil passage that opens the first rod oil passage in the exhaust stroke, and a first rod pin that opens the second rod oil passage in at least the intake stroke other than the exhaust stroke. A two-rod pin oil passage is at least partially sectioned;
The engine exhaust acceleration system according to claim 4, wherein the rod pin is rotated once when the crankshaft rotates twice by a gear drive mechanism that rotates the rod pin in response to rotation of the crankshaft. .
前記クランクシャフトのクランクピンには、前記第一油路および前記第二油路への油圧の供給経路を切り換える供給切換手段が備えられ、
該供給切換手段は、
前記ピストンが上死点に向けて上昇しているときに、前記第一油路を油圧供給可能状態にすると共に、前記第二油路を油圧供給不可能状態にし、
前記ピストンが下死点に向けて下降しているときに、前記第二油路を油圧供給可能状態にすると共に、前記第一油路を油圧供給不可能状態にすることを特徴とする請求項4または5に記載のエンジンの排気促進システム。
The crankpin of the crankshaft is provided with a supply switching means for switching a hydraulic pressure supply path to the first oil path and the second oil path,
The supply switching means
When the piston is rising toward the top dead center, the first oil passage is in a state where hydraulic pressure can be supplied, and the second oil passage is in a state where hydraulic pressure cannot be supplied,
2. The hydraulic pressure supply to the second oil passage is enabled and the first oil passage is not to be hydraulically supplied when the piston is descending toward bottom dead center. The engine exhaust promotion system according to 4 or 5.
吸排気バルブの少なくとも一方のバルブタイミングあるいはリフト量を可変とする可変動弁機構と、
前記第二区画室に連通する第三油路と、
油圧供給手段から、該第三油路と、前記第一および第二油路とへの供給経路を切り替えるオイルコントロールバルブと、
前記吸排気バルブのオーバーラップ量が所定値を超えるかを判定する判定手段と、
該判定手段により前記オーバーラップ量が前記所定値を越えると判断されたとき、前記第三油路への供給経路に切り換えるべく、前記オイルコントロールバルブを制御する切換制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載のエンジンの排気促進システム。
A variable valve mechanism that varies the valve timing or lift amount of at least one of the intake and exhaust valves;
A third oil passage communicating with the second compartment;
An oil control valve for switching a supply path from the hydraulic supply means to the third oil path and the first and second oil paths;
Determination means for determining whether the amount of overlap of the intake and exhaust valves exceeds a predetermined value;
Switching control means for controlling the oil control valve to switch to the supply path to the third oil path when the determination means determines that the overlap amount exceeds the predetermined value;
The engine exhaust promotion system according to any one of claims 4 to 6, further comprising:
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