JPH01110846A - 内燃機関の可変圧縮比機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ピストンの上死点での燃焼室容積を増減させ
て圧縮比を可変とする内燃機関の可変圧縮比機構に関す
る。

（従来技術） 従来、このような内燃機関の可変圧縮比機構としては、
例えば、特開昭５８−９１３４０号公報に開示された技
術がある。この従来技術（以下第１の従来技術という）
は、ピストンとコネクティングロッドとの間に偏心ベア
リングを介在させ、この偏心ベアリングの回転に合わせ
てピストンのコネクティングロッドに対する相対位置を
可変とし、油圧作動式のロックビンにより偏心ベアリン
グをコネクティングロッドに固定又は固定解除すること
により内燃機関の圧縮比を可変とするようにしたもので
ある。

他の従来技術として、例えば特開昭５４−１０６７２４
号公報に開示されたものがある。この従来技術（以下第
２の従来技術という）は、シリンダブロック側に設けら
れた油圧制御装置からの油圧作用により、ピストンの内
側上端面とピストンガイドの上端面とにより形成される
油圧室内の油圧を変化させてピストンのピストンガイド
に対する相対位置を変化させ、これによって内燃機関の
燃焼室容積を変化させて圧縮比を可変とするようにした
ものである。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第１の従来技術では、シリンダブロック
に形成された高圧縮比用及び低圧縮比用の２つのメイン
油路からの作動油圧を、クランク軸、クランクビン及び
コネクティングロッドを経由して油圧作動式のロックビ
ンに作用させているので、クランク軸やクランクビンの
各軸受メタル制御油圧を通す油路を形成するためのスペ
ースが夫々必要となり、限られたスペースに配置される
各軸受メタルにおいて軸受機能の確保以外に前記油路の
スペースの確保が困難となる場合がある。

また、前記２つのメイン油路の切換えを、該メイン油路
の上流側のシリンダブロック内で行なっているので、即
ち前記ロックビンを固定又は固定解除する切換え指令が
該ロックビンからかなり離れた部位から出されるので、
前記固定又は固定解除のためのロックビンの速やかな追
従が得難く、従って圧縮比変化の応答性が悪い。

他方、第２の従来技術においても、前記油圧制御装置か
らの制御油圧を、クランク軸、クランクビン及びコネク
ティングロッドを経由して前記油圧室に供給しているの
で、クランク軸及びクランクビンの各軸受メタルに制御
油圧を通す油路形成のスペースが夫々必要となる。従っ
て、前記各軸受メタルにおいてその潤滑機能の確保や前
記油路のスペース確保を図るためには、第１に潤滑油路
とは別に制御油圧のための油路を設けるか、第２に制御
油圧を、その低油圧側及び高油圧側のいずれの場合でも
潤滑に支障のない値に設定し、制御油路と潤滑油路とを
兼用できるように形成する必要があるが、前者の場合に
はスペース上困難となり、また、後者の場合には、制御
油圧の低油圧側の最低値が潤滑機能を果たすために制限
されるので、その高油圧側の値が過大となり、これによ
って前記油圧制御装置の容量が過大になり、或はピスト
ン構造が重量増となる等の問題があった。また、この従
来技術においても、前記油圧室に作用する制御油圧は、
該油圧室から離れた前記油圧制御装置により制御される
ので、ピストンのピストンピンに対する相対位置変化の
速やかな追従が得難く、従って圧縮比変化の応答性が悪
い。

（発明の目的） 本発明は、かかる従来技術の課題を解決すべくなされた
もので、クランク軸等の従前の構造を変更することなく
、また、クランク軸等の軸受機能や潤滑機能を損なうこ
となく、簡単な構成を付加することにより、圧縮比変化
の応答性を向上できる内燃機関の可変圧縮比機構を提供
することを目的としている。

（課題を解決するための手段） かかる目的を達成するための本発明の要旨は、内燃機関
のピストンの上死点における燃焼室容積を増減させて圧
縮比を可変とする内燃機関の可変圧縮比機構において、
コネクティングロッドに設けた油路を介して供給される
作動油圧に応じて前記燃焼室容積を増減させる燃焼室容
積可変手段と、コネクティングロッドに設けられ前記作
動油圧の前記燃焼室容積可変手段への供給を制御する油
圧制御弁と、シリンダブロック側に設けられ、前記油圧
制御弁を駆動する駆動手段とから成ることを特徴とする
。

（作用） コネクティングロッドに設けられた油圧制御弁がシリン
ダブロック側に設けられた駆動手段により駆動され、作
動油圧が燃焼室容積可変手段に作用し、圧縮比の変化状
態をイ１）る。

（実施例） 以下、本発明の各実施例を添付した図面に基づいて説明
する。なお、各実施例の説明において同様の部位には同
一の符号を付して重複した説明を省略する。

第１図から第３図までは本発明の第１実施例を示してお
り、第１図は可変圧縮比機構の全体構成を示す図である
。

第１図に示すように、内燃機関のシリンダーライナ壁１
内を往復動するピストン２は、可動ピストン頂部３（同
図では右側半分と左側半分とを、作動の理解を容易にす
るために分割して示しである）とピストン基部４とから
構成されている。ここで、可動ピストン頂部３はピスト
ン基部４に対して一定量りだけ相対変位可能に組付けら
れており、可動ピストン頂部３とピストン基部４との間
には高圧縮比側油圧室５と低圧縮比側油圧室６とが夫々
形成され得るように成っている。ピストンピン７は、コ
ネクティングロッド８の小端部に圧入されている一方、
前記ピストン基部４のピストンピン孔４ａに回動自在に
押通されている。コネクティングロッド８及びピストン
ピン７には、常時互いに連通ずる高圧縮比側油路８Ｈ，
７Ｈと低圧縮比側油路８Ｌ、？Ｌとが夫々形成されてい
る。

また、ピストン基部４には、ピストン２の下死点付近で
ピストンピン７の高圧縮比側油路７Ｈ１低圧縮比側油路
７Ｌを高圧縮比側油圧室５、低圧縮比側油圧室６に夫々
連通させる高圧縮比側油路４Ｈ１低圧縮比側油路４Ｌが
形成されている。さらに、コネクティングロッド８には
、クランクビン９の潤滑油路９ａからの作動油圧を、ク
ランクビン９の軸受メタルｌＯに形成された溝及び孔１
０ａを経て高圧縮比側油路８１１又は低圧縮比側油路８
Ｌに作用させる油路８ａが形成されている。

コネクティングロッド８の高圧縮比側油路８１１及び低
圧縮比側油路８Ｌと油路８ａとの間には、油圧制御弁と
してのスプール弁１１が設けられており、該スプール弁
１１は油路８ａを高圧縮比側油路８Ｈに連通する高圧縮
比側位置（第１図に示す位置）と、油路８ａを低圧縮比
側油路８Ｌに連通ずる低圧縮比側位置（同図の位置より
右側に変位した位置）との間で移動可能である。第２図
に示すように、このスプール弁１１のスプール（弁体）
ｌｌａには、環状溝１２が形成されていると共に、クリ
ックストップ機構１３が設けられている。このクリック
ストップ機構１３は、スプール１１ａが移動したときの
位置保持及び抜は防止のために設けられたもので、バネ
１４と、環状溝１２の両端に形成された凹環溝１２１１
，１２１、に係合可能な鋼球１５とから構成されている
。スプール弁１１が前記高圧縮比側位置にあるときには
鋼球１５が第２図及び第３図に示すように環状溝１２の
凹環＠　１２　Ｈに係合し、スプール弁１１が前記低圧
縮比側位置にあるときには鋼球１５が環状溝１２の凹環
溝１２Ｌに係合する。

第１図に示すように、スプール弁１１を高圧縮比側位置
と低圧縮比側位置との間で駆動させる駆動手段として、
高圧縮比側駆動手段１６と低圧縮比側駆動手段１７とが
内燃機関のシリンダブロッり側に設けられている。高圧
縮比側駆動手段１６及び低圧縮比側駆動手段１７は、内
燃機関の潤滑油圧源１８．１８と、高圧縮比側オイルジ
ェットパイプ１９．２２と、潤滑油圧源１８からのオイ
ルをオイルジェットパイプ１９．２２を介してスプール
ｌｌａに圧油噴射又は噴射停止する高圧縮比側ソレノイ
ド弁２０．２３と、クランク角信号を受けてピストン２
の下死点を挟む所定のクランク角の間又は所定の時間、
前記ソレノイド弁２０．２３を作動させる電子制御装置
２１とから構成されている。なお、オイルジェットパイ
プ１９゜２２は、ピストン２が下死点に達したとき、ス
プール弁１１と合致するように配設されている（第１図
の位置）。

以下、上記構成を有する内燃機関の可変圧縮比機構の作
動を説明する。

運転状態等に応じて内燃機関を高圧縮比状態にする場合
には、電子制御装置２１によりピストン２の下死点を挟
む所定のクランク角の間又は所定の時間、高圧縮比側ソ
レノイド弁２０を作動させると共に低圧縮比側ソレノイ
ド弁２３を不作動にする。これによって、ソレノイド弁
２０は潤滑油圧源１８からのオイルをオイルジェットパ
イプ１９に供給する。このときオイルジェットバイブプ
１９はスプールｌｌａと合致した位置にあるので、該オ
イルジェットバイブ１９はオイルをスプール１１ａに向
けて噴射し、スプールｌｌａを第１図に示す高圧縮比側
位置に切換える。したがって、油路８ａと高圧縮比側油
路８Ｈとがスプール１１ａの環状溝１２を介して連通し
、且つ鋼球１５がバネ１４の付勢力により環状溝１２の
凹環溝１２Ｈに係合してスプールｌｌａを高圧縮比側位
置に保持する。これによって、クランクビン９の潤滑油
路９ａからの作動油圧が、軸受メタル１０の溝及び孔１
０ａ、油路８ａ、スプール１１ａ及び高圧縮比側油路８
１１．７１Ｔ、　４１１を介して高圧縮比側油圧室５内
に作用し、可動ピストン頂部３が第１図の左側半分に示
すようにピストン基部４に対して上方に相対的に移動す
る。この結果、内燃機関の燃焼室１ａの容積が減少して
高圧縮比状態が実現される。

次に、運転状態等に応じて内燃機関を低圧縮比状態にす
る場合には、電子制御装置２１によりピストン２の下死
点を挟む所定のクランク角の間又は所定の時間、低圧縮
比側ソレノイド弁２３を作動させると共に高圧縮比側ソ
レノイド弁２０を不作動にする。このときオイルジェッ
トバイブ２２はスプールｌｌａと合致した位置にあるの
で、該オイルジェットパイプ２２は供給されたオイルを
スプールｌｌａに向けて噴射し、スプールｌｌａを第１
図の高圧縮比側位置から右側に変位させて低圧縮比側位
置に切換える。これによって、油路８ａと低圧縮比側油
路８Ｌとがスプールｌｌａの環状溝１２を介して連通ず
ると共に、鋼球１５が凹環溝１２Ｌに係合してスプール
ｌｌａを低圧縮比側位置に保持する。これによって、ク
ランクビン９の潤滑油路９ａからの作動油圧が、軸受メ
タルｌＯの溝及び孔１０ａ１油路８ａ、スプール１１ａ
及び低圧縮比側油路８Ｌ、７Ｌ、４Ｌを介して低圧縮比
側油圧室６内に作用し、可動ピストン頂部３が第１図の
右側半分に示すようにピストン基部４に対して下方に相
対的に移動する。これによって、内燃機関の燃焼室１ａ
の容積が増大して低圧縮比状態が実現される。

なお、上記実施例によれば、油圧制御弁としてのスプー
ル弁１１が高圧縮比側及び低圧縮比側油圧室５及び６の
近くに設置されているので、油路が短くなり、圧縮比変
化の応答性を向上できる。

さらに、上記実施例によれば、ピストン２が下死点近傍
に達してオイルジェットパイプ１９．２２がスプールｌ
ｌａと合致したときに該オイルジェットバイブ１９．２
２からオイルを噴射させるように構成しているので、オ
イル噴射量が少なくてすみ、しからスプール弁１１への
噴射オイルの作用時間を比較的長くとれる。

なお、上記実施例において、燃焼室容積可変手段は、可
動ピストン頂部３、ピストン基部４、高圧縮比側油圧室
５、低圧縮比側油圧室６、高圧縮比側油路４Ｈ，７Ｈ，
８Ｈ及び低圧縮比側油路４Ｌ、？Ｌ、８Ｌにより構成さ
れている。

次に、第４図に基づいて本発明の第２実施例を説明する
。

この第２実施例は、第１実施例における圧油噴射を利用
してスプール弁１１を駆動する駆動手段１６．１７に代
え、電磁力を利用してスプール弁１１’　を駆動する駆
動手段２４を用いるものである。この駆動手段は、電源
２５と、電子制御装置２１により切換え制御される切換
えスイッチ２６と、一対の電磁石２７．２７とから構成
され、前記スプール弁１１’　は両端に磁極（Ｓ、Ｎ）
を有する永久磁石から成るスプールｌｌ’ａを有し、両
磁極側に電磁石２７．２７が夫々対向配設されている。

このような構成を有する内燃機関の可変圧縮比機構では
、切換えスイッチ２６が電子制御装置２１により第４図
の実線で示す高圧縮比側に切換わると、スプール１１°
　ａの両側に位置する電磁石２７．２７の極性がＳとな
るため、スプール１１″　ａが第４図の左方に移動して
高圧縮比位置をとり、高圧縮比状態が実現される。また
、切換えスイッチ２６が電子制御装置２１により図の破
線で示す低圧縮比側に切換わると、スプール１１’ａの
両側に位置する電磁石２７の極性が逆転してＮとなり、
これによってスプールｌｌ’ａが第４図の高圧縮比位置
から右方に移動して前記低圧縮比位置をとり、低圧縮比
状態が実現される。

次に、第５図に基づいて本発明の第３実施例を説明する
。

この第３実施例は、第１実施例における燃焼室容積可変
手段を構成する低圧縮比側油圧室６、低圧縮比側油路４
Ｌ、低圧縮比側油路８Ｌ、７１．等を省略したものであ
る。この場合、低圧縮比状態を得るために、高圧縮比側
油路８Ｈと連通可能なリーク溝１１Ｌをスプールｌｌａ
に形成している。

他の構成は第１実施例と同様である。

このような構成を有する内燃機関の可変圧縮比機構では
、運転状態等に応じて内燃機関を高圧縮比状態にする場
合には、上記第１実施例と同様に、電子制御装置２１に
よりピストン２の下死点を挾む所定のクランク角の間又
は所定の時間、高圧縮比側ソレノイド弁２０を作動させ
ると共に低圧縮比側ソレノイド弁２３を不作動にし、オ
イルジェットバイブ１９によりオイルをスプールｌｌａ
に向けて噴射し、スプール弁１１を第５図に示す高圧縮
比側位置に切換える。このとき、クリックストップ機構
である鋼球１５がバネ１４の付勢力により環状溝１２の
凹環溝１２１１に係合してスプールｌｌａを高圧縮比側
位置に保持し、これによって、クランクビン９の潤滑油
路９ａからの作動油圧が、高圧縮比側油圧室５内に作用
し、可動ピストン頂部３がピストン基部４に対して上方
に相対的に移動し、この結果、内燃機関の燃焼室１ａの
容積が減少して高圧縮比状態が実現されることも第１実
施例と同様である。

次に、運転状態等に応じて内燃機関を低圧縮比状態にす
る場合には、電子制御装置２１によりピストン２の下死
点を挟む所定のクランク角の間又は所定の時間、低圧縮
比側ソレノイド弁２３を作動させると共に高圧縮比側ソ
レノイド弁２０を不作動にすると共に、オイルジェット
バイブ２２は供給されたオイルをスプールｌｌａに向け
て噴射し、スプールｌｌａを第５図の高圧縮比側位置か
ら右側に変位させて低圧縮比側位置に切換える。

これによって、油路８ａと高圧縮比側油路８１１との連
通が断たれ、鋼球１５が凹環溝１２Ｌに係合してスプー
ルｌｌａを低圧縮比側位置に保持する。

このとき、高圧縮比側油路８Ｈはリーク溝１１Ｌと対向
するので、高圧縮比側油路８　Ｈ内のオイルはリーク溝
りを介してクランクビン９側に落下する。これによって
、高圧縮比側油圧室５内への油圧の作用が断たれ、可動
ピストン頂部３がピストン基部４に対して下方に相対的
に移動する。つまり、内燃機関の燃焼室１ａの容積が増
大して低圧縮比状態が実現される。

なお、上記実施例において、前記油圧制御弁を構成する
弁（スプール弁１１，１１°）以外にも、回転弁形式の
ものや、平面カムを用いたもの等を使用することができ
る。

さらに、本発明は、前記燃焼室容積可変手段として、上
述した従来例のように偏心ベアリング又はオフセットさ
れたピストンピン（偏心したピストンピン）を用い、且
つ油圧作動式のロックビンにより偏心ベアリング又はオ
フセットされたピストンピンをコネクティングロッド又
はピストンに固定又は固定解除することにより内燃機関
の圧縮比を可変とする形式のものを用いることができる
ことは言うまでもない。

また、例えばピストン２の油圧室に通じる油路を適宜形
成することにより圧縮比の連続的可変状態を得るように
構成することもできる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、内燃機関のピストンの上
死点における燃焼室容積を増減させて圧縮比を可変とす
る内燃機関の可変圧縮比機構において、コネクティング
ロッドに設けた油路を介して供給される作動油圧に応じ
て前記燃焼室容積を増減させる燃焼室容積可変手段と、
コネクティングロッドに設けられ前記作動油圧の前記燃
焼室容積可変手段への供給を制御する油圧制御弁と、シ
リンダブロック側に設けられ、前記油圧制御弁を駆動す
る駆動手段とから成る構成としたので、作動油圧の高圧
縮比側油路又は低圧縮比側油路への切換えを燃焼室容積
可変手段に近いコネクティングロッド内にて行われるか
ら、圧縮比変化の応答性を向上することができる。また
、従前のクランク軸等には何らの変更も必要ではないか
ら、クランク軸の軸受機能、潤滑機能を損なうこともな
い。

この場合、駆動手段を、前記ピストンの下死点近傍にて
駆動させる構成とすれば、例えば油圧制御弁を圧油噴射
により作動させるようにした場合には、適切なタイミン
グで制御できるから圧油のオイル使用爪を無駄なく、し
から圧油の作用時間を比較的長くとれる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図は本発明の第１実施例を示しており、
第１図は内燃機関の可変圧縮比機＋？？を示す概略図、
第２図は第１図の一部を拡大した断面図、第３図は第２
図のＩＩＩ−Ｉｕ線に沿う断面図、第４図は本発明の第
２実施例に係る内燃機関の可変圧縮比機構を示す概略図
、第５図は本発明の第３実施例を示す一部拡大断面図で
ある。 １ａ・・・燃焼室、２・・・ピストン、訃・・高圧縮比
側油圧室（燃焼室容積可変手段）、６・・・低圧縮比側
油圧室（燃焼室容積可変手段）、８・・・コネクティン
グロッド、１１，１１’　・・・スプール弁（油圧制御
弁）、１３・・・クリックストップ機構（位置規１メ１
手段）、１６・・・高圧縮比側駆動手段、１７・・・低
圧縮比側駆動手段、２４・・・駆動手段。 出願人　　本田技研工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のピストンの上死点における燃焼室容積を
   増減させて圧縮比を可変とする内燃機関の可変圧縮比機
   構において、コネクテイングロツドに設けた油路を介し
   て供給される作動油圧に応じて前記燃焼室容積を増減さ
   せる燃焼室容積可変手段と、コネクティングロッドに設
   けられ前記作動油圧の前記燃焼室容積可変手段への供給
   を制御する油圧制御弁と、シリンダブロック側に設けら
   れ、前記油圧制御弁を駆動する駆動手段とから成ること
   を特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。 ２、前記駆動手段は、前記ピストンの下死点近傍にて前
   記油圧制御弁を駆動するものである請求項１記載の内燃
   機関の可変圧縮比機構。 ３、前記駆動手段は、前記油圧制御弁を圧油噴射により
   駆動するものである請求項１又は請求項２記載の内燃機
   関の可変圧縮比機構。 ４、前記駆動手段は、前記油圧制御弁を電磁力により駆
   動するものである請求項１又は請求項２記載の内燃機関
   の可変圧縮比機構。 ５、前記油圧制御弁は、弁体を永久磁石にて形成してい
   る請求項４記載の内燃機関の可変圧縮比機構。 ６、前記油圧制御弁は、前記作動油圧の作用状態を切換
   えたときに弁体を夫々切換え後の所定位置に保持するた
   めの位置規制手段を有する請求項１から請求項４までの
   いずれか１項に記載の内燃機関の可変圧縮比機構。 ７、前記油圧制御弁は、前記圧縮比を高圧縮比又は低圧
   縮比に切換えるための２位置切換え弁である請求項１か
   ら請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の可変
   圧縮比機構。 ８、前記油圧制御弁は、弁体がクランク軸の軸線方向に
   略平行な方向に移動自在なスプール弁から成る請求項１
   から請求項６までのいずれか１項に記載の内燃機関の可
   変圧縮比機構。 ９、前記油圧制御弁は、高圧縮比又は低圧縮比の各状態
   に応じて前記燃焼室容積を変えるための油路を切換える
   ものである請求項６又は請求項７記載の内燃機関の可変
   圧縮比機構。 １０、前記駆動手段は、前記油圧制御弁の弁体の移動方
   向両側における前記シリンダブロック内の相対向する部
   位から前記弁体に駆動力を付与することにより移動させ
   るものである請求項７、請求項８又は請求項９に記載の
   内燃機関の可変圧縮比機構。