專利名稱：具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種包含一個多連桿型活塞曲柄機構(gòu)的具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機，并且更具體涉及在發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)中的一種改進。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)公開了具有多連桿型活塞曲柄機構(gòu)的往復(fù)式內(nèi)燃機的各種可變壓縮比機構(gòu)，這種機構(gòu)能夠通過移動聯(lián)動裝置的一部分元件來改變活塞的上死點(TDC)位置和/或下死點(BDC)和發(fā)動機的壓縮比。一種這種機構(gòu)公開于出版于2002年1月23日的日本專利公報No.2002-21592(對應(yīng)于2003年1月14日轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利No.6,505,582)。此可變壓縮比機構(gòu)包含一個一端藉助活塞銷與活塞相連接的上拉桿、一個藉助上拉銷與上拉桿的另一端以擺動或搖動方式連接并且以可轉(zhuǎn)動方式連接到曲軸的曲軸銷的下拉桿、一端藉助控制銷以擺動方式連接到下拉桿的控制拉桿、以轉(zhuǎn)動方式安裝于汽缸體上并且具有擺動支持控制拉桿的另一端的偏心輪的控制軸，以便可根據(jù)發(fā)動機運行條件通過調(diào)節(jié)控制軸的偏心輪的位置來改變發(fā)動機壓縮比。

發(fā)明內(nèi)容
在上述具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機中，對三個元件必須進行潤滑，就是說，除了通常潤滑的元件，如曲軸、曲軸銷和活塞銷之外還要對控制軸、控制銷及上拉銷進行潤滑。因此，有可能發(fā)生由于供油不足導(dǎo)致在發(fā)動機高載荷條件下活塞裙和軸承的潤滑出現(xiàn)問題。如果為了避免潤滑出現(xiàn)問題采取過度增加油壓或供油，則在需油少時過度供油會導(dǎo)致油泵做無用功，最終結(jié)果是燃料效率低。
因此，本發(fā)明的一個目的是改進具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的及其他目的，一往復(fù)式發(fā)動機的構(gòu)成包括根據(jù)發(fā)動機載荷來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；以液壓方式將主油路與潤滑元件相連接的供油通路；以及用來根據(jù)發(fā)動機壓縮比控制主油路中的油壓的油壓控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，一往復(fù)式發(fā)動機的構(gòu)成包括用來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；以液壓方式將主油路與潤滑元件相連接的供油通路；以及用來根據(jù)用作確定發(fā)動機壓縮比的參數(shù)的發(fā)動機載荷來控制主油路中的油壓的油壓控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，一往復(fù)式發(fā)動機的構(gòu)成包括根據(jù)發(fā)動機載荷來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；用來從油壓源經(jīng)主油路將潤滑油供給潤滑元件的供油設(shè)備；以及用來根據(jù)用作確定發(fā)動機壓縮比的參數(shù)的發(fā)動機載荷來控制主油路中的油壓的油壓控制設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，一往復(fù)式發(fā)動機的構(gòu)成包括用來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；用來從油壓源經(jīng)主油路將潤滑油供給潤滑元件的供油設(shè)備；以及用來根據(jù)用作確定發(fā)動機壓縮比的參數(shù)的發(fā)動機載荷來控制主油路中的油壓的油壓控制設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，一用來調(diào)節(jié)往復(fù)式發(fā)動機的主油路中油壓的方法的構(gòu)成包括至少一個用來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；以液壓方式將主油路與潤滑元件相連接的供油通路；以及用來控制主油路中的油壓的油壓控制裝置；本方法的構(gòu)成包括判斷發(fā)動機壓縮比與預(yù)定值比較是高還是低；在發(fā)動機壓縮比過高時，操作油壓控制裝置來降低主油路中的油壓。
由下面參照附圖對實現(xiàn)本發(fā)明的最佳模式實施方式的詳細說明可了解到上述目的及其他目的、特點和優(yōu)點。
對附圖的簡要說明

圖1為本發(fā)明的往復(fù)式發(fā)動機的可變壓縮比機構(gòu)的剖視圖。
圖2A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式1的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖2B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式1的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖3A為示出在低發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件下本發(fā)明的實施方式2的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖3B為示出在高發(fā)動機速度和高發(fā)動機載荷條件下本發(fā)明的實施方式2的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖4A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式3的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖4B為示出在另一高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式3的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖4C為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式3的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖5為本發(fā)明的實施方式4的其構(gòu)成包括一個壓縮比控制執(zhí)行器作為系統(tǒng)部件的往復(fù)式發(fā)動機的可變壓縮比機構(gòu)的剖視圖。
圖6A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式4的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖6B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式4的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖7A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式5的其構(gòu)成包括一個控制軸作為系統(tǒng)部件的潤滑系統(tǒng)的沿著由圖7B中的VIIA-VIIA線表示的平面的剖視圖。
圖7B為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式5的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖8A為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式5的潤滑系統(tǒng)的沿著由圖8B中的VIIIA-VIIIA線表示的平面的剖視圖。
圖8B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式5的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖9A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式6的其構(gòu)成包括一個控制軸作為系統(tǒng)部件的潤滑系統(tǒng)的沿著由圖9B中的IXA-IXA線表示的平面的剖視圖。
圖9B為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式6的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖9C為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式6的潤滑系統(tǒng)的沿著由圖9B中的IXC-IXC線表示的平面的剖視圖。
圖10A為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式6的潤滑系統(tǒng)的沿著由圖10B中的XA-XA線表示的平面的剖視圖。
圖10B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式6的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖10C為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式6的潤滑系統(tǒng)的沿著由圖9B中的XC-XC線表示的平面的剖視圖。
圖11A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式7的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖11B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下，本發(fā)明的實施方式7的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖12為示出在本發(fā)明的實施方式7的主油溝和汽缸蓋油溝中的油壓與發(fā)動機速度的關(guān)系曲線的曲線圖。
圖13A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式8的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖13B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式8的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖14A為示出在高發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式9的潤滑系統(tǒng)的框圖。
圖14B為示出在低發(fā)動機壓縮比設(shè)置情況下本發(fā)明的實施方式9的潤滑系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
下面參照附圖，特別是圖1至2B，其中示出對所有的下述實施方式共用的可變壓縮比機構(gòu)。
可變壓縮比機構(gòu)包括以轉(zhuǎn)動方式與曲軸1的曲軸銷12相連接的下拉桿2、將下拉桿2連接到活塞3上拉桿5、具有偏心輪8的控制軸7以及將控制軸7連接到下拉桿2的控制拉桿6?？刂戚S7的轉(zhuǎn)角主要根據(jù)發(fā)動機載荷情況通過壓縮比控制執(zhí)行器51(見后述，參照圖5)改變。由控制拉桿6控制的下拉桿2的運動限制條件受到相應(yīng)的改變，結(jié)果活塞3的沖程的特性，具體言之，TDC位置和/或BDC位置和活塞3的發(fā)動機壓縮比改變并受到控制。
更具體言之，曲軸1包括多個軸頸11和曲軸銷12。每個軸頸11都以轉(zhuǎn)動方式支持于汽缸體21和曲軸軸承蓋22之間的主軸承上。下拉桿2是以轉(zhuǎn)動方式連接到曲軸銷12，而曲軸銷12具有預(yù)定的偏心度偏離軸頸11的轉(zhuǎn)動中心。下拉桿2由兩個分開的構(gòu)件組成。曲軸銷12與在下拉桿2的兩個分開的構(gòu)件之間決定的連接孔配合。上拉桿5的下端藉助上拉銷10通過樞軸連接到下拉桿2的一端，并且其上端也通過活塞銷4連接到活塞3?；钊?由燃燒壓力推動在汽缸體21的缸膛(汽缸內(nèi)徑)中往復(fù)運動?？刂评瓧U6通過樞軸藉助控制銷9以小端或上端與下拉桿2的另一端相連接，并且其大端或下端以擺動或搖動方式銷連接到控制軸7的偏心輪8?？刂戚S7置于與曲軸1平行，并且以轉(zhuǎn)動方式支持于曲軸軸承蓋22和連接到曲軸軸承蓋22的下端的控制軸軸承蓋24之間的主軸承之上。偏心輪8偏置于與控制軸7的轉(zhuǎn)動中心偏離處?？刂戚S軸承蓋24形成為梯形或承重梁的形狀，其中多個軸承蓋沿著發(fā)動機的縱向方向與梁相連接。
控制軸7的轉(zhuǎn)角由包含電動機的壓縮比控制執(zhí)行器，如圖5所示的壓縮比控制執(zhí)行器51，根據(jù)來自發(fā)動機控制單元(圖中未示出)的控制信號進行調(diào)節(jié)和控制。
壓縮比控制執(zhí)行器轉(zhuǎn)動控制軸7而使偏心輪8的中心移動并且使控制拉桿6的下端的擺動中心升高或降低。相應(yīng)地，在TDC處的下拉桿2的幾何形狀可使活塞3的位置在TDC處改變?yōu)樯呋蚪档汀Ｒ虼?，就可以改變壓縮比。對壓縮比的這種控制是基于發(fā)動機運行條件而進行的，一般是針對較高的發(fā)動機載荷條件設(shè)置較低的壓縮比。
如圖2A及2B所示，由曲軸1的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動的用作油壓源的油泵31，將存儲于油盤32中的潤滑油吸出，對其加壓并在壓力下供給在汽缸體21(參照圖1)中作為主油路形成的主油溝33。供給主油溝33的油分配給汽缸體21中的多個受潤滑元件34被供油元件)，如其元件必須潤滑的曲軸1上的軸承。主油溝33中的油的一部分經(jīng)過汽缸蓋主供油通路36供給在汽缸蓋中形成的汽缸蓋油溝35。此油主要供給多個受潤滑元件(未示出)，如閥門機件和汽缸蓋中的凸輪軸上的軸承。在對受潤滑元件進行潤滑之后，此油返回到油盤32。在圖2A、2B中，像油路36、37的線的粗細與油壓或油量相對應(yīng)，表示較高的油壓或較大的油量的線較粗，而表示較低的壓力或較少的油量的線較細。在示出潤滑系統(tǒng)的其他附圖中，采用同樣的符號表示法。
由油泵31加壓的主油溝33的油壓主要取決于發(fā)動機的速度，因為油泵31是由曲軸1的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動的。向受潤滑元件適當(dāng)供油所必需的油壓主要是根據(jù)發(fā)動機載荷條件而改變。一般講，較高的載荷條件要求較高的油壓。在上述的具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機中，對三個元件必須進行潤滑，就是說，除了通常潤滑的元件，如曲軸、曲軸銷和活塞銷之外還要對控制軸、控制銷及上拉銷進行潤滑。因此，有可能發(fā)生由于供油不足導(dǎo)致在發(fā)動機高載荷條件下活塞裙和軸承的潤滑出現(xiàn)問題。如果為了避免潤滑出現(xiàn)問題采取過度增加油壓或供油，則在需油少時過度供油會導(dǎo)致油泵做無用功，最終結(jié)果是燃料效率低。
為了改進這一機構(gòu)，下面的實施方式包括用來根據(jù)由可變壓縮比機構(gòu)設(shè)置的壓縮比或發(fā)動機載荷條件調(diào)節(jié)主油溝33中的油壓的油壓控制設(shè)備。結(jié)果，可以根據(jù)壓縮比設(shè)置或發(fā)動機載荷條件將潤滑油適當(dāng)?shù)毓┙o受潤滑元件。在應(yīng)用高壓縮比的低發(fā)動機載荷條件下，可降低油壓來減小油泵的功損提高燃料效率。另一方面，在應(yīng)用低壓縮比的高發(fā)動機載荷條件下，保持主油溝33中的高油壓使其不下降?？梢怨┙o受潤滑元件足夠的潤滑油而可靠地防止在受潤滑元件上卡住潤滑油而出現(xiàn)潤滑故障。
在所有下述實施方式中，油壓控制設(shè)備包括與主油溝33相連接的用來從主油溝33排油的排油通路37、用作根據(jù)壓縮比的設(shè)置或發(fā)動機載荷條件來選擇或改變排油通路37的開度而調(diào)節(jié)主油溝33中的油壓的油壓調(diào)節(jié)機構(gòu)的控制閥(如實施方式1中的閥門38)。此控制閥可以是能夠?qū)⑴庞屯?7設(shè)置為開或閉的兩位置選擇器類型，或者是可以連續(xù)調(diào)節(jié)油壓和油流量的連續(xù)變化型。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式1的圖2A和2B。在實施方式1中，提供有閥門38，如電磁閥，來啟閉排油通路37。閥門38由控制單元，如發(fā)動機控制單元，根據(jù)壓縮比的設(shè)置進行操作。
如圖2A所示，排油通路37由閥門38在主要是應(yīng)用于低發(fā)動機載荷條件的高壓縮比時打開。這樣，一部分油從主油溝33經(jīng)過排油通路37排出以降低主油溝33內(nèi)的油壓。相應(yīng)地，油泵31的功損降低而提高低發(fā)動機載荷條件下的燃料效率。另一方面，如圖2B所示，排油通路37由閥門38在主要是應(yīng)用于高發(fā)動機載荷條件的低壓縮比時關(guān)閉。這樣，沒有油從主油溝33經(jīng)過排油通路37排出，可以保持主油溝33內(nèi)的高油壓。相應(yīng)地，可以供給受潤滑元件足夠的潤滑油而防止在高發(fā)動機載荷條件下出現(xiàn)潤滑故障。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式2的圖3A和3B。在實施方式2中，提供有閥門38，如電磁閥，但不是根據(jù)壓縮比的設(shè)置而是根據(jù)發(fā)動機載荷(更具體言之，是根據(jù)對可變因素，如加速器的開度計算出的目標(biāo)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)進行操作的。在示于圖3A的細節(jié)圖中，在低發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件下由閥門38開啟排油通路37以降低主油溝33中的油壓。另一方面，如圖3B所示，在高發(fā)動機速度和高發(fā)動機載荷條件時排油通路37由閥門38關(guān)閉以保持主油溝33內(nèi)的高油壓。這樣，就可以提供與實施方式1情況下類似的效果。
一般講，高壓縮比設(shè)置是應(yīng)用于低發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件。然而，低壓縮比設(shè)置也可應(yīng)用于低發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件而成為一種例外，比如，在剛剛經(jīng)過高發(fā)動機載荷運行后油溫和水溫很高時。在此狀態(tài)下，主油溝33中的油壓可根據(jù)發(fā)動機載荷通過控制油壓適當(dāng)?shù)馗淖兓蛘{(diào)節(jié)。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式3的圖4A、4B和4C。在實施方式3中，將閥門41，如電磁閥，置于排油通路37內(nèi)用來啟閉排油通路37和改變或調(diào)節(jié)對某個具體受潤滑元件子集34a的供油和供油壓力。閥門41可根據(jù)壓縮比設(shè)置改變對每個需要潤滑的受潤滑元件，如閥門機件、凸輪軸軸承和曲軸軸承的供油和供油壓力的分配。詳言之，閥門41與連接到受潤滑元件子集34a的部分供油通路42相連接，并且具備一個在圖中畫成為T形的閥內(nèi)油路43用來啟閉排油通路37和/或部分供油通路42。
如圖4A所示，在第一高壓縮比設(shè)置時排油通路37開啟，而部分供油通路42關(guān)閉。這樣，主油溝33中的油壓經(jīng)過排油通路37排放來防止油泵31的無謂功損。部分供油通路42關(guān)閉使得不會向受潤滑元件子集34a優(yōu)先供給潤滑油。
如圖4B所示，在第二高壓縮比設(shè)置(比如，壓縮比低于第一高壓縮比設(shè)置)時，排油通路37和部分供油通路42兩者均由閥門41開啟。這樣，主油溝33中的油壓經(jīng)過排油通路37降低而防止油泵31的無謂功損。潤滑油經(jīng)過部分供油通路42優(yōu)先供給受潤滑元件子集34a以增加受潤滑元件子集34a中的油流量和油壓使其超過其他受潤滑元件。因此，可以有效地避免潛在的對受潤滑元件的潤滑不足。
如圖4C所示，在主要應(yīng)用于高發(fā)動機載荷條件的低壓縮比設(shè)置時排油通路37關(guān)閉而部分供油通路42開啟。這樣，潤滑油經(jīng)過部分供油通路42優(yōu)先供給受潤滑元件子集34a，而主油溝33中的油壓不經(jīng)排油通路37排放降低。因此，可以有效地避免潛在的對受潤滑元件子集34a的潤滑不足。
在實施方式3中，就可以提供與實施方式1情況下類似的效果。此外，可根據(jù)壓縮比設(shè)置來適當(dāng)改變對受潤滑元件子集34a的油的分配以便根據(jù)壓縮比設(shè)置對每個受潤滑元件提供合適數(shù)量的潤滑油。在高壓縮比和低發(fā)動機載荷條件時少量供油即已足夠時，受潤滑元件，即除受潤滑元件子集34a以外的受潤滑元件，包括活塞裙、缸膛和主要運動元件，如曲軸和曲軸銷軸承，的滑動表面。一般講，在單連桿將活塞銷連接到曲軸銷的單連桿型往復(fù)式發(fā)動機中，結(jié)構(gòu)上具有根據(jù)活塞沖程位置從活塞沖程線唯一確定的連桿角。相應(yīng)地，在與高燃料效率范圍相對應(yīng)的低發(fā)動機速度范圍內(nèi)由燃燒壓力施加一個相當(dāng)大的活塞推力載荷。因此，對于活塞裙和缸膛需要供給相當(dāng)大量的油。另一方面，當(dāng)應(yīng)用上述可變壓縮比機構(gòu)時，與單連桿型的連桿相對應(yīng)的上拉桿5可在燃燒時間內(nèi)將幾何形狀緊密地沿著活塞沖程線保持。相應(yīng)地，可以大大減小由燃燒壓力引起的活塞推力載荷。因此，在與高燃料效率范圍相對應(yīng)的低發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件下，可減小對活塞裙和缸膛的供油。
輸入載荷主要是根據(jù)燃燒壓力和在主要運動元件，如曲軸和曲軸銷軸承，的滑動表面上的慣性載荷而改變。當(dāng)輸入載荷很小時，比如在低發(fā)動機載荷條件下，很少量的供油即已足夠。必需的供油隨著輸入載荷而增加。另一方面，在汽缸蓋中的滑動表面，如閥門機件和凸輪軸，之上，根據(jù)輸入載荷的必需供油的改變與主要運動元件的滑動表面相比較較小。因此，如本實施方式所示，適當(dāng)改變對主要運動元件的滑動表面的供油和根據(jù)壓縮比設(shè)置(或發(fā)動機載荷條件)的汽缸蓋中的滑動表面的供油的比例可減小油泵31的無謂損失和對每個滑動表面分配正好是其需要的足夠的供油。
當(dāng)在具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機中的壓縮比變化時，由可變壓縮比機構(gòu)組成的運動元件進行機械操作。當(dāng)作為上述的控制油壓的設(shè)備的一個閥門由可變壓縮比機構(gòu)的運動元件組成時，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制可大為簡化。比如，如在下面的實施方式中所示，一個排油通路的各部分在可變壓縮比機構(gòu)的運動元件中和在支持容許此運動元件運動的運動元件的機殼中都會形成。此排油通路根據(jù)用作閥門的運動元件的位置而啟閉。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式4的圖5、6A和6B。用于調(diào)節(jié)控制軸7的轉(zhuǎn)角的壓縮比控制執(zhí)行器51包括與控制軸7相連接的活塞桿52和用來滑動支持活塞桿52的活塞殼53?；钊麠U52在活塞殼53中滑動來調(diào)節(jié)控制軸7的轉(zhuǎn)角。在此實施方式中，活塞桿52作為閥門使用。詳言之，在活塞殼53中形成一對部分排油通路55作為排油通路37的一部分。在活塞桿52中形成一個閥內(nèi)油路54。
如圖6A所示，在主要應(yīng)用于低發(fā)動機載荷條件下的高壓縮比設(shè)置時活塞桿52的設(shè)置使閥內(nèi)油路54與部分排油通路55連通。在此狀態(tài)下，油從主油溝33經(jīng)排油通路37排出以降低主油溝33中的油壓。這樣就可以避免油泵31的無謂的功損。另一方面，如圖6B所示，在主要應(yīng)用于高發(fā)動機載荷條件下的低壓縮比設(shè)置時活塞桿52的設(shè)置使部分排油通路55關(guān)閉。在此狀態(tài)下，油不從主油溝33經(jīng)排油通路37排出。這樣，就可保持主油溝33中的油壓為高油壓并且可對受潤滑元件分配足夠的供油壓力。
如在此實施方式中所示，使控制軸7運動的壓縮比控制執(zhí)行器51的活塞桿52作為閥門使用來啟閉排油通路37。因此，就無須提供另外的閥門和閥門的控制單元，這可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制簡化。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式5的圖7A至8B。在本發(fā)明的實施方式5中，使用控制軸7的軸頸7a作為啟閉以液壓方式與主油溝33連接的排油通路37的閥門。詳言之，在控制軸7的軸頸7a中形成一個閥內(nèi)油路61。部分排油通路62和63在支持軸頸7a的軸承蓋22和24中形成并且開啟通向軸頸7a的鄰接表面。
如圖7A和7B所示，在主要應(yīng)用于低發(fā)動機載荷條件下的高壓縮比設(shè)置時，調(diào)節(jié)控制軸7的轉(zhuǎn)角來開啟油路61至63。在此狀態(tài)下，主油溝33中的一部分油經(jīng)過排油通路37排出。因此，主油溝33中的油壓得到降低以防止油泵31的無謂功損。
另一方面，如圖8A和8B所示，在主要應(yīng)用于高發(fā)動機載荷條件下的低壓縮比設(shè)置時部分排油通路62和63互相之間不連通。這樣，主油溝33中的油壓就不通過排油通路37降低而可保持高油壓并且可對每個受潤滑元件分配油壓以提供所希望的潤滑。
如上面在實施方式5中所示，可變壓縮比機構(gòu)的控制軸7的軸頸7a作為閥門使用并根據(jù)壓縮比設(shè)置來確定排油通路37的開度。因此，就無須提供另外的閥門和閥門的控制單元，這可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制簡化。向控制軸7的軸頸7a的滑動表面供給潤滑油的油路用作排油通路37的一部分以進一步簡化結(jié)構(gòu)。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式6的圖9A至10C。在實施方式6中，使用控制軸7的軸頸7a作為啟閉排油通路37的閥門，與實施方式5相同。詳言之，在控制軸7中形成閥內(nèi)油路65至67作為排油通路37的一部分。在曲軸軸承蓋22中形成部分排油通路64。閥內(nèi)油路65至67的組成包括沿著控制軸7的軸向方向延伸的軸向油路66，將軸向油路66連接到軸頸7a的外表面的第一徑向油路65，以及將軸向油路66連接到偏心輪8的外表面的第二徑向油路67。
如圖9A至9C所示，在主要應(yīng)用于低載荷條件下的高壓縮比設(shè)置(或在與高壓縮比相對應(yīng)的控制軸的轉(zhuǎn)角)時，閥內(nèi)油路65至67與部分排油通路64相連接。在此狀態(tài)下，潤滑油從主油溝33經(jīng)過排油通路37供給偏心輪8的外表面。在對偏心輪8的滑動表面徑向潤滑之后，最后返回油盤32。這樣，在主油溝33中的油壓由于從主油溝33經(jīng)過排油通路37的這種排油而得到降低。因此，可以防止油泵31的無謂功損而提高燃料效率。
另一方面，如圖10A至10C所示，閥內(nèi)油路65至67與部分排油通路64不連接，就是說，在主要應(yīng)用于高發(fā)動機載荷條件下的低壓縮比設(shè)置時，排油通路37關(guān)閉。在此狀態(tài)下，油不從主油溝33經(jīng)過排油通路37排出?？杀３种饔蜏?3中的高油壓而向每個受潤滑元件供給足夠的油。
如上面在實施方式6中所示，可變壓縮比機構(gòu)的控制軸7和曲軸軸承蓋22作為閥門使用并根據(jù)壓縮比設(shè)置來確定排油通路37的開度。因此，就無須提供另外的閥門和閥門的控制單元，這可以使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制簡化。向控制軸7的軸頸7a的滑動表面供給潤滑油的油路和控制軸7的偏心輪8用作排油通路37的一部分以進一步簡化結(jié)構(gòu)。
此外，當(dāng)在控制軸軸承蓋24中形成部分排油通路63時，如在實施方式5中那樣，就可能通過兩個階段結(jié)合上述的從偏心輪8排油而更準確地調(diào)節(jié)油壓和油流量。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式7的圖11A、11B及12。從曲軸1驅(qū)動的油泵31排出的油的壓力在低發(fā)動機速度時低，在高發(fā)動機速度時高。因此，一般講，在主油溝和汽缸蓋油溝中間設(shè)置一個孔板來降低在高發(fā)動機速度范圍中的汽缸蓋油溝內(nèi)相對主油溝的油壓。這樣，當(dāng)發(fā)動機速度加大到很高時，可防止汽缸蓋油溝中的油壓過度升高對閥門機件供油過度。另一方面，必須防止在低發(fā)動機速度范圍內(nèi)供給汽缸蓋油溝的油流量不足。因此，加大油泵的容量以提高主油溝中的油壓，以便分配汽缸蓋油溝中的油壓。在此狀態(tài)下，在高發(fā)動機速度范圍內(nèi)主油溝中的油壓過度升高。必須通過排出一部分油來保持油壓不變。因此，油泵的功損加大而燃料效率降低。對于受潤滑元件，如汽缸蓋中的閥門機件，的必需油流量，不是根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速，而主要是根據(jù)發(fā)動機載荷。雖然汽缸蓋油溝中的油壓并不需要根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速大大改變，但在較高速度和較高發(fā)動機載荷條件下主油溝中的油壓必須提高以便供給更多的油。在本實施方式中，與壓縮比變化相對應(yīng)的汽缸蓋油溝中的壓力變化比主油溝中的油壓的變化小。這樣，就可以向汽缸蓋油溝供油而不會發(fā)生油泵的無謂功損。油泵的容量可以減小以提高燃料效率。
具體說，在排油通路37中設(shè)置閥門38與主油溝33相連接是為了調(diào)節(jié)排油通路37的開度。設(shè)置有一個汽缸蓋副供油通路71用來將排油通路37的下游油路37b連接到汽缸蓋油溝35。汽缸蓋副供油通路71的油流阻力設(shè)置成為比直接與主油溝33和汽缸蓋油溝35相連接的汽缸蓋主供油通路36的小。在此狀態(tài)下，主油溝33和汽缸蓋油溝35之間經(jīng)過汽缸蓋副供油通路71的油壓降小于經(jīng)過汽缸蓋主供油通路36的油壓降，結(jié)果在汽缸蓋油溝35中的油壓和在主油溝33中的油壓之間的差異很小。
如圖11A所示，在應(yīng)用于低發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件的高壓縮比設(shè)置時，排油通路37由閥門38開啟。因此，如圖12所示，將主油溝33中的油壓降低以避免油泵31的無謂功損。此外，供給汽缸蓋油溝35的潤滑油主要是經(jīng)過流阻小的汽缸蓋副供油通路71以相對降低汽缸蓋油溝35中的油壓降，結(jié)果可防止汽缸蓋中的受潤滑元件潤滑不足。
如圖11B所示，在應(yīng)用于中-高發(fā)動機速度和低發(fā)動機載荷條件的低壓縮比設(shè)置時，排油通路37由閥門38開啟。這樣，潤滑油不從主油溝33經(jīng)過排油通路37排出。如圖12所示，在主油溝33中保持高油壓以便向每個受潤滑元件供給潤滑油。從主油溝33供給汽缸蓋油溝35的潤滑油只經(jīng)過汽缸蓋主供油通路36。這樣，汽缸蓋中的油壓不會過度升高，結(jié)果就可以將潤滑油適當(dāng)?shù)毓┙o汽缸蓋中的受潤滑元件。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式8的圖13A和13B。在此實施方式中，使用控制軸7的軸頸7a作為閥門，與實施方式5相同并且與實施方式7只在這一點上不同。具體言之，在控制軸7的軸頸7a中形成部分排油通路64作為排油通路37的一部分。當(dāng)控制軸7轉(zhuǎn)動來改變壓縮比設(shè)置時，相應(yīng)地將排油通路37開啟或關(guān)閉。在實施方式8中，除了可提供與實施方式7中的類似效果之外，還可以獲得與實施方式5類似的效果。
下面參照示出本發(fā)明的實施方式9的圖14A和14B。在此實施方式中，汽缸蓋副供油通路71與設(shè)置于排油通路37中的閥門72相連接。閥門72啟閉與主油溝33相連接的排油通路37并且還具有啟閉汽缸蓋副供油通路71的功能。在閥門72中設(shè)置有兩個截面面積和流阻不同的閥內(nèi)油路。一個是具有大截面面積和小油流阻力的粗油路73，而另一個是具有小截面面積和大油流阻力的細油路73。閥門72可由控制軸7的軸頸7a替換，如在實施方式7中。
如圖14A所示，在應(yīng)用于低發(fā)動機載荷條件下的高壓縮比設(shè)置時，汽缸蓋副供油通路71還由閥門72對排油通路37開啟。排油通路37只經(jīng)過小油流阻力的粗油路73與汽缸蓋副供油通路71相連接。因此，汽缸蓋油溝35中的油壓降與主油溝33中的相比可以降低。
如圖14B所示，在應(yīng)用于高發(fā)動機載荷條件下的低壓縮比設(shè)置時，排油通路37由閥門72關(guān)閉，而汽缸蓋副供油通路71由閥門72開啟。排油通路37經(jīng)過串聯(lián)的粗油路73與細油路73與汽缸蓋副供油通路71相連接。因此，汽缸蓋油溝35中的油壓降與主油溝33中的相比，比在只經(jīng)過粗油路73連接的場合要小。
在上述實施方式中，可提供與實施方式8中的類似的效果。此外，對汽缸蓋油溝的供油和油壓的調(diào)解更明確。
此處援引日本專利申請No.2003-45709(2003年2月24日提交)其整個內(nèi)容作為參考。
雖然上面對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了描述，但可以理解，本發(fā)明并不受限于此處示出和描述的具體實施例，而是在不脫離由下述權(quán)利要求確定的本發(fā)明的范圍和精神的條件下可以有各種改變和變形。
權(quán)利要求
1.一種往復(fù)式發(fā)動機，其包括根據(jù)發(fā)動機載荷來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接以將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；以液壓方式將主油路與潤滑元件相連接的供油通路；以及根據(jù)發(fā)動機壓縮比控制主油路中的油壓的油壓控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中油壓控制裝置在高壓縮比設(shè)置時降低主油路中的油壓，并在低壓縮比設(shè)置時保持主油路中的油壓。
3.如權(quán)利要求2所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中作為一種例外控制，油壓控制裝置在預(yù)定的高油溫條件下在低壓縮比時降低主油路中的油壓。
4.如上述權(quán)利要求中任何一項所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中油壓控制裝置包括根據(jù)發(fā)動機壓縮比控制向受潤滑元件子集供油的油壓的機構(gòu)
5.如權(quán)利要求1至3中任何一項所述的往復(fù)式發(fā)動機，還包括一適于在汽缸蓋中形成的汽缸蓋油溝；一以液壓方式將主油路連接到汽缸蓋油溝的汽缸蓋主油路；一以液壓方式將主油路連接到汽缸蓋油溝的汽缸蓋副油路；一設(shè)置于汽缸蓋副油路中用來控制從主油路向汽缸蓋油溝供油的油壓的汽缸蓋油壓控制裝置；其中，主油路包括在汽缸體中形成的主油溝。
6.如權(quán)利要求5所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中汽缸蓋副油路的流體阻力小于汽缸蓋主油路的流體阻力；并且汽缸蓋油壓控制裝置在高壓縮比設(shè)置時開啟汽缸蓋副油路，而在低壓縮比設(shè)置關(guān)閉汽缸蓋副油路。
7.如權(quán)利要求5所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中汽缸蓋油壓控制裝置包括用來從主油溝排出潤滑油的排油通路；用來根據(jù)壓縮比設(shè)置調(diào)節(jié)排油通路的開度的控制閥；并且汽缸蓋副油路與排油通路的下游由閥門相連接。
8.如權(quán)利要求7所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中控制裝置包括具有較小流體阻力的厚閥內(nèi)油路；和具有較大流體阻力的薄閥內(nèi)油路；此控制閥開啟排油通路；在高壓縮比設(shè)置時此排油通路與汽缸蓋副油路只經(jīng)過厚閥內(nèi)油路相連接；并且此控制閥關(guān)閉排油通路，并且在低壓縮比設(shè)置時排油通路經(jīng)過薄閥內(nèi)油路與汽缸蓋副油路相連接。
9.如權(quán)利要求1至3或6至8中任何一項所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中油壓控制裝置包括用來從主油路排出潤滑油的排油通路；和用來根據(jù)發(fā)動機壓縮比設(shè)置調(diào)節(jié)排油通路的開度的控制閥，此控制閥包括用于在發(fā)動機壓縮比設(shè)置改變期間被移動和用于根據(jù)發(fā)動機壓縮比設(shè)置進行定位的可變壓縮比機構(gòu)的運動元件。
10.如權(quán)利要求9所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中可變壓縮比機構(gòu)包括以可轉(zhuǎn)動方式連接到曲軸的曲軸銷的下拉桿；一端以樞轉(zhuǎn)方式連接到下拉桿并且另一端連接到活塞的上拉桿；以轉(zhuǎn)動方式由汽缸體支撐的控制軸，此控制軸包括一個偏心輪；一端以樞轉(zhuǎn)動方式連接到偏心輪并且另一端連接到下拉桿的控制拉桿；用來調(diào)節(jié)控制軸的轉(zhuǎn)角以設(shè)置發(fā)動機壓縮比的壓縮比控制執(zhí)行器。
11.如權(quán)利要求10所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中控制軸包括一個以轉(zhuǎn)動方式支持于汽缸體上的軸頸，此軸頸具有一個用作根據(jù)控制軸的轉(zhuǎn)角而工作的控制閥的部分。
12.如權(quán)利要求11所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中控制軸包括一個作為排油通路一部分而形成的閥內(nèi)油路，此閥內(nèi)油路包括一個沿著控制閥的縱向方向配置的軸向油路；一個以液壓方式一端與軸向油路相連接而另一端與軸頸的外表面中的孔口相連接的第一徑向油路；以及一個以液壓方式一端與軸向油路相連接而另一端與偏心輪的外表面中的孔口相連接的第二徑向油路。
13.如權(quán)利要求10所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中壓縮比控制執(zhí)行器包括與發(fā)動機牢固連接的活塞殼；可滑動地支持于活塞殼上并且一端與控制軸的外周相連接的活塞桿，用于相對活塞殼執(zhí)行沖程，以調(diào)節(jié)控制軸的轉(zhuǎn)角；此活塞殼具有一個作為排油通路的一部分而形成的部分；并且此活塞桿具有一個作為排油通路的一部分而形成的部分，此部分的作用是根據(jù)活塞桿相對活塞殼的位置運行的閥門。
14.如權(quán)利要求11至13中任何一項所述的往復(fù)式發(fā)動機，其中控制軸包括一個作為排油通路一部分而形成的閥內(nèi)油路；并且活塞體包括一個用于支持控制軸的控制軸軸承蓋，此控制軸軸承蓋包括作為排油通路的一部分而形成的油路。
15.一種往復(fù)式發(fā)動機，其包括用來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接以將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；以液壓方式將主油路與潤滑元件相連接的供油通路；以及根據(jù)用作確定發(fā)動機壓縮比的參數(shù)的發(fā)動機載荷來控制主油路中的油壓的油壓控制裝置。
16.一種調(diào)節(jié)往復(fù)式發(fā)動機的主油路中油壓的方法，該發(fā)動機包括至少一個用來調(diào)節(jié)發(fā)動機壓縮比的可變壓縮比機構(gòu)；主油路；以液壓方式與主油路相連接以將加壓潤滑油供給主油路的油壓源；以液壓方式將主油路與潤滑元件相連接的供油通路；以及用來控制主油路中的油壓的油壓控制裝置，本方法包括判斷發(fā)動機壓縮比與預(yù)定值比較是高還是低；在發(fā)動機壓縮比低時，操作油壓控制裝置來保持主油路中的油壓。在發(fā)動機壓縮比高時，操作油壓控制裝置來降低主油路中的油壓。
全文摘要
公開一種具有可變壓縮比機構(gòu)的往復(fù)式發(fā)動機。通過根據(jù)壓縮比設(shè)置控制油壓來改進發(fā)動機的潤滑系統(tǒng)。此潤滑系統(tǒng)包括控制閥和油路的各種組合。此排油通路在應(yīng)用于低發(fā)動機載荷范圍的高壓縮比設(shè)置時開啟，而在應(yīng)用于高發(fā)動機載荷范圍的低壓縮比設(shè)置時關(guān)閉。
文檔編號F01M1/16GK1525052SQ200410005939
公開日2004年9月1日 申請日期2004年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月24日
發(fā)明者日吉亮介, 牛島研史, 保田芳輝, 茂木克也, 也, 史, 輝 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社