JPH02267335A - 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。

（従来の技術） 従来、このような内燃機関の可変圧縮比機構として、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、作動油圧の
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、油圧制御弁を駆動する
駆動手段とからなるものが提案されている（特願昭６３
−１１８６５３号）。

この可変圧縮比機構によれば、ピストンが下死点に達し
たとき、油圧制御弁であるスブールブ「の受圧部と駆動
手段の一部を構成するオイルジェットノズルの噴射孔と
が対向し、そのときスプール弁の受圧部に対してオイル
ジェットノズルがらオイルが噴射されてスプール弁が動
き、作動油圧が燃焼室容積可変手段に作用して燃焼室容
積が増減し、圧縮比が変化する。

（発明が解決しようとする課題） ところが、細いスプール弁を用いた場合、コネクティン
グロッドに穿設する押入孔も小さくてすむから、コネク
ティングロッドの強度低下を防ぐことができるが、スプ
ール弁両端の受圧部が小さいので、弁作動の確実性に不
安があるとともに、スプール弁とオイルジェットノズル
との位置合わせが困難だった。これに対し、太いスプー
ル弁を用いた場合、受圧部が大きいから、スプール弁の
確実な作動は実現できるが、重量の増加により応答性が
悪くなるとともに、コネクティングロッドに大きな押入
孔を穿設しなければならないので、コネクティングロッ
ドの強度が低下するという問題がある。

本発明は、油圧制御弁の高い応答性及びコネクティング
ロッドの強度をそれぞれ低下させずに、油圧制御弁を確
実に作動させることができる内燃機関の可変圧縮比機構
に関する。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明は、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ｔｉｌｔ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の圧
力によってｎ；ｊ記燃焼室容禎を増減させる燃焼室容積
可変手段と、１１（１記コネクテイングロツドに摺動自
在に取り付けてあって、前記燃焼室容積可変手段に対す
る１１１ｊ記作動油の供給を制御する油圧制御弁と、こ
の油圧制御弁に噴射圧を加えてその油圧制御弁を摺動さ
せる駆動手段とを備え、前記油圧制御弁の両端に受圧部
がそれぞれ設けてあり、前記各受圧部の受圧面積が前記
油圧制御弁の軸断面積よりも大きい。

また、前記各受圧部の受圧部を凹面にしてもよい。

（作用） 上述のように前記油圧制御弁の両端に受圧部がそれぞれ
設けてあり、前記各受圧部の受圧面積が前記油圧制御弁
の軸断面積よりも大きいので、それら受圧部がない場合
に較べ、噴射圧が加わる時間が長くなり、油圧制御弁の
摺動動作が確実に行われる。

また、受圧部の受圧部を凹面とすることにより、噴射圧
を受ける面精が大きくなり、噴射圧を油圧制御弁に効率
的に伝えることができるので、油圧制御弁の摺動動作を
一層確実にすることができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付した図面に基づいて説明
する。

第１図は本発明の一実施例に係る可変圧縮比機構の全体
溝底を示す図である。

第１図に示すように、内燃機関のシリンダーライナ壁ｌ
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
摺成されている。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イ」け
られておす、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
に挿通されている。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８１
１，７１１と低圧縮比側油路８Ｌ、７Ｌ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Ｌヒ０１鈴１１路７　Ｎ、低圧
縮比側油路７Ｌを高圧縮比側′Ａ１１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がら
の作動油圧を、クランクビン９の軸受メタルＩＯに形成
された溝及び孔１０ａを経て高圧縮比側油路８Ｈ又は低
圧縮比側油路８Ｌ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ＩＩ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＋ｉ￥（第１図に示す位置）と、油路８ａを低圧
縮比側油路８１．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。

ｆｆ４２図に示すように、このスプール弁１１の中央部
には環状溝１２が形成してあり、スプール弁１１の両端
面１１ａ、ｌｌａには受圧部１３，１４がリベット等を
用いてそれぞれ接合しである。受圧部１３の受圧部１３
ａの面積はスプール弁１１の端面ｌｌａの面積（軸断面
積）よりも大きく、また受圧部１３ａはスプール弁１１
の軸線に対して直角な下面である（第２図）。

本実施例の場合、スプール弁１１の材質としては剛性を
考慮して鉄を用いたが１例えば高ヤング甲のアルミニュ
ウム、ジュラルミン等でもよい。

また、受圧部１３．１４としては軽量性を考慮してアル
ミニュウムを用いたが１例えばマグネシュウム等の軽合
金又は樹脂等でもよい。

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ク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
ェットノズル１９．２２と、潤滑油圧源１８からのオイ
ルをオイルジェットノズル１９．２２を介してスプール
弁１１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の下死点を挾む所定のクランク角の間又は所定の時間
、ｎｉＪ記ソレノイドブｒ２０．２３を作動させる電子
制御装置２１とからｆｉ＆成されている。なお、オイル
ジェットノズル１９．２２は、ピストン２が下死点に達
したとき、スプール弁ＩＩ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、１ｒ２３を不作動にする。これによって、ソレノイ
ド弁２０は潤８７油圧源１８からのオイルをオイルジェ
ットノズルＩ９に供給する。このときオイルジェットノ
ズル１９はスプール弁１１と合致した位置にあるので、
該オイルジェットノズル１９はオイルを一方の受圧部１
３の受圧部１３ａに向けて噴射し、スプール弁１１を第
１図に示す高圧縮比側位置に切換える。

受圧部１３の受圧部１３ａはスプール弁１１の端面１１
ａよりも大きいので、受圧部１３がない場合に較べ、オ
イルの噴射時間が長くなり、スプール弁１１の切換が確
実に行われる。スプールＪＩＮ　Ｉ　１が切換わると、
油路８ａと高圧縮比側δ１１路８＋１とがスプール弁１
１の環状溝１２を介して連通ずる。

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ＩＯの溝及び孔１０ａ、油路８ａ
、スプール弁１１及び高圧縮比側油路８Ｈ，７Ｈ，４Ｈ
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ｌａ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１゛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
ェットノズル２２はスプールブｒＩＩと合致した位置に
あるので、該オイルジェットノズル２２は（Ｊｌ、給さ
れたオイルをもう一方の受圧部１４の受圧部１４ａに向
けて噴射し、スプールＪｒｌｌ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、ｉｌｌ路８ａと低圧縮比側油路８Ｌとが
スプール弁１１の環状溝１２を介して連通ずる。

これによって、クランクビン９の潤’ｄ１１１１１路９
ａからの作動油圧が、軸受メタル１０の溝及び孔１０ａ
、油路８ａ、スプール弁ＩＩ及び低圧縮比側油路８　Ｌ
、　７．Ｌ、　４　Ｌ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ｌａの容積が増大し
て低圧縮比状態が実現される。

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４　Ｈ，７Ｈ，８１
１及び低圧縮比側油路４Ｌ、７Ｌ。

８Ｌにより＋ｆ４成されている。

なお、上述の実施例においては、受圧部１３゜１４の受
圧部１３ａ、１４ａをスブールブｒｌｌの軸線に対して
直角な平面に形Ｊ戊した場合について述べたが、これに
代え、第３図に示すように、受圧部２２，２３の受圧部
２２ａ、２３ａをそれぞれ凹面に形成するようにしても
よい。このようにすることにより、平面にするよりも受
圧面積が大きくなり、噴射圧をスプール弁１１に効率的
に伝えることができるので、スプール弁ＩＩのｂ７Ｊ　
ｔＡが一層確実になる。

また、上述の実施例においては、受圧部１３゜１４．２
２．２３がスプール弁Ｉｔと別体である場合について述
べたが、受圧部１３，１４，２２゜２３をスプール弁１
１に一体に設けてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の内燃機関の可変圧縮比機構
によれば、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ｆ１′動ｈＩＩの圧力によって前記燃焼室容
積を増減させる燃焼室容積Ｊ＋（変手段と、前記コネク
ティングロッドに摺動自在に取り付けてあって、前記燃
焼室容積可変手段に対する前記作動油の供給を制御する
油圧制御弁と、この油圧制御弁に噴射圧を加えてその油
圧制御弁を摺動させる駆動手段とを備え、１１１ｊ記油
圧制御弁の両端に受圧部がそれぞれ設けてあ番ハｎ；ｊ
記各受圧部の受圧面積が前記油圧制御弁の輔断面積より
も大きいので、受圧部がない場合に較べ、噴射圧を受け
る面積が大きくなり、その結果噴射圧が加わる時間が長
くなる。すなわち、油圧制御弁を太くせずに受圧面積を
大きくすることができる。したがって、油圧制御ブｔの
応答性及びコネクティングロッドの強度をそれぞれ低下
させずに、油圧制御弁を確実に作動させることができる
。更に、油圧制御弁と駆動手段の噴射部との位置合わせ
が容易になる。

また、受圧部の受圧部を凹面とすることにより、噴射圧
を受ける面積がより大きくなり、ｌ’ｉ’ＩＱ、Ｉ圧を
油圧制御弁に効率的に伝えることができるので、油圧制
御弁の摺動動作を一層確実にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一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２図は第１図の一部を拡大した断
面図、第３図は本発明の龍の実施例に係る内燃機関の可
変圧縮比機構の一部を示す拡大断面図である。 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・・・スプール弁（油圧制御弁）、１１ａ
・・・スプール弁の端面、＋３．１４，２２゜２３・・
・受圧部、１３ａ、１４Ｆ１，２２ａ、２３ａ・・・受
圧部、１６・・・高圧縮比側駆動手段（駆動手段）、１
７・・・低圧縮比側駆動手段（駆動手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、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
   、コネクテイングロッドに設けた油路を介して供給され
   る作動油の圧力によって前記燃焼室容積を増減させる燃
   焼室容積可変手段と、前記コネクテイングロッドに摺動
   自在に取り付けてあって、前記燃焼室容積可変手段に対
   する前記作動油の供給を制御する油圧制御弁と、この油
   圧制御弁に噴射圧を加えてその油圧制御弁を摺動させる
   駆動手段とを備え、前記油圧制御弁の両端に受圧部がそ
   れぞれ設けてあり、前記各受圧部の受圧面積が前記油圧
   制御弁の軸断面積よりも大きいことを特徴とする内燃機
   関の可変圧縮比機構。 ２、前記各受圧部の受圧面が凹面であることを特徴とす
   る請求項１記載の内燃機関の可変圧縮比機構。