JPH048277Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、内燃機関の可変圧縮比機構に関し、
とくにシリンダヘツドに設けられたサブピストン
の位置を変化させることにより圧縮比を可変する
ようにした可変圧縮比機構に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関においては、圧縮比を上げるとそれだ
け燃焼効率が向上し燃費が改善されるとともに軸
トルクが向上するので、圧縮比を上げることが望
まれる。しかし、圧縮比を上げると燃焼室内で断
熱圧縮されて温度が上つたとき着火し易くなつて
ノツキングも生じやすくなり、圧縮比の増大が制
限される。ノツキングは、燃焼室内に多量の空気
が吸引される中、高負荷時に生じやすく、吸引空
気量が小で燃焼室における実質的圧縮度合の小な
軽負荷時には生じにくいので、圧縮比を負荷に応
じて可変とし、中、高負荷に適切となるように設
定しておいた圧縮比を軽負荷時に増大させるよう
にすることが望まれる。

圧縮比を可変する機構は従来から種々提案され
ており、その一例として、たとえば実開昭51−
91604号公報、特開昭54−106724号公報、特開昭
54−140018号公報が知られている。

上述の実開昭51−91604号公報に開示されてい
る可変圧縮副燃焼付内燃機関には、主燃焼室と副
燃焼室との連通を遮断可能とする副燃焼室開閉弁
が設けられており、高負荷運転時に前記副燃焼室
開閉弁を閉じ、主燃焼室のみで混合気の着火、燃
焼を行なうようになつている。

特開昭54−106724号公報、特開昭54−140018号
公報に開示されている可変圧縮比機構では、シリ
ンダヘツドに摺動可能に設けられたサブピストン
がエンジンの負荷条件によつて移動し、圧縮比を
可変させるようになつている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の可変圧縮比機構は、いず
れも負荷条件を電気的手段あるいは機械的手段に
よつて検出した後、開閉弁やサブピストンを駆動
させて燃焼室の容積を可変するようになつてお
り、構造が複雑になり機構の信頼性が低下すると
いう問題があつた。

すなわち、実開昭51−91604号公報に開示され
ている可変圧縮比機構は、副燃焼室を有する機関
でのみ使用可能であり、しかも電気的制御および
油圧制御によつて開閉弁を駆動させるため構造が
複雑になるという欠点がある。特開昭51−91604
号公報に開示されている可変圧縮比機構は、負荷
条件をスロツトルバルブの開度によつて検出し、
リンク機構や油圧制御機構を介してサブピストン
を駆動させているのでこの場合も構造がかなり複
雑となる。そして、特開昭54−140018号公報の可
変圧縮比機構は、機構の構成が不明確ではある
が、いずれにせよ電気的制御手段と油圧機構やサ
ーボ機構を介して圧縮比を可変するようになつて
おり、上述と同様に構成としては複雑となり、信
頼性も低下する。

本考案は、上記の問題を解決するために、エン
ジンの負荷条件によつて燃焼室内の燃焼ガス圧力
が変化することに着目し、構成が簡単でしかも電
気的な制御機構を必要としない信頼性の高い可変
圧縮比機構を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的に沿う内燃機関の可変圧縮比機構は、
シリンダヘツドに、燃焼室の容積を可変可能にす
るサブピストンを摺動自在に設け、該サブピスト
ンの一方に半径方向外方に膨出する駆動用ピスト
ン部を形成し、前記シリンダヘツドに前記駆動用
ピストン部により区画される第１の油室と第２の
油室とを形成し、前記第１の油室と第２の油室と
を、絞りと第１の油室から第２の油室のみへ油の
流れを許す第１のチエツク弁とにより連通可能と
し、前記第１の油室に、クランクシヤフトの回転
によつて一定量の油を第１の油室に供給する油圧
ポンプを逆流を防止する第２のチエツク弁を介し
て接続するとともに、第１の油室の圧力が所定の
圧力に達すると第１の油室の油の一部を逃がす油
圧制御弁を接続したものから成る。

〔作用〕

このように構成された内燃機関の可変圧縮比機
構においては、油圧ポンプによつて圧送された油
は、第２のチエツク弁を通つて第１の油室に供給
される。これにより、サブピストンは燃焼室方向
に前進し、燃焼室の容積が小に可変される。

この場合、エンジンの負荷が小さく燃焼室内の
燃焼ガス圧力が小さい時は、第１の油室の圧力が
所定値まで上昇しないので、サブピストンは反対
方向に押し戻されず、燃焼室の容積の縮小状態が
維持され、圧縮比が大となる。そして、エンジン
の負荷が増加した場合は、燃焼ガス圧力も上昇す
るので第１の油室の圧力が高くなり、第１の油室
の油の一部が油圧制御弁を介して逃がされる。そ
のため、サブピストンは燃焼室と反対方向に後退
し、燃焼室の容積が拡大され、圧縮比が小とな
る。

このように、燃焼ガス圧力の高低によつてサブ
ピストンの位置が自動的に変化し、圧縮比を適切
に可変させるようにしているので、電気的制御機
構等の特別な制御機構が不要となり、制御機構の
構成が著しく簡素化され、信頼性も高められる。

〔実施例〕

以下に、本考案に係る内燃機関の可変圧縮比機
構の望ましい実施例を、図面を参照して説明す
る。

第１図は、本考案の一実施例に係る内燃機関の
可変圧縮比機構を示している。図中、１はシリン
ダを示し、２はシリンダヘツドを示している。シ
リンダ１には、ピストン３が摺動自在に嵌挿され
ており、ピストン３の頂面とシリンダ１の内壁と
シリンダヘツド２の一壁面によつて燃焼室４が形
成されている。燃焼室４には吸気ポート５が開口
しており、この開口部は吸気弁６により開閉され
るようになつている。

シリンダヘツド２には、燃焼室４の容積を可変
可能にするサブピストン７が摺動自在に設けられ
ている。サブピストン７には、一方に半径方向外
方に膨出し燃焼室４内の燃焼ガス圧力を受ける受
圧ピストン部８と、他方に半径方向外方に膨出し
サブピストン７を燃焼室４に対して進退可能にす
る駆動用ピストン９とが形成されている。つま
り、サブピストン７の受圧ピストン部８と駆動用
ピストン部９とはロツド１０により一体に連結さ
れている。受圧ピストン部８は、燃焼室４に開口
されたサブシリンダ１１に摺動自在に嵌挿されて
おり、受圧ピストン部８の外周には、摺動部の気
密を保つピストンリング１２が装着されている。
ロツド１０は、サブシリンダ１１の開口側と反対
側の端部に形成され半径方向内方に膨出するロツ
ド保持部１２によつて、摺動可能に保持されてい
る。

駆動用ピストン部９は、ロツド保持部１２の一
側に形成される室１３に摺動可能に嵌挿されてい
る。室１３は、駆動用ピストン部９により、第１
の油室１４と第２の油室１５とに区画されてい
る。第１の油室１４は、駆動用ピストン部９のロ
ツド１０が形成されない端部側に位置する油室で
あり、第２の油室１５は、ロツド１０が形成され
る部位に位置する油室である。駆動用ピストン部
９には、第１の油室１４から第２の油室１５のみ
へ油の流れを許す第１のチエツク弁１６が設けら
れている。また、この駆動用ピストン部９には、
第１の油室１４と第２の油室１５とを連通し、こ
の部分を流れる油の流量を調整する絞り１７が設
けられている。

第１の油室１４には、図示されないクランクシ
ヤフトが２回転する毎に一定量の油を第１の油室
１４に供給する油圧ポンプ１８が第２のチエツク
弁１９を介して接続されている。第２のチエツク
弁１９は、油圧ポンプ１８から第１の油圧１４へ
の油の流れのみを許すものであつて、第１の油室
１４から油圧ポンプ１８への逆流は防止されるよ
うになつている。油圧ポンプ１８は、たとえばシ
リンダ２６内に設けられカムシヤフトのカム２０
と連動して動くポンプ用ピストン２１とポンプ用
ピストン２１を常時カム２０に押し付けるスプリ
ング２２から構成されている。油圧ポンプ１８の
一方にはチエツク弁２３が接続されており、オイ
ルパン２４から汲み上げられた油が逆流しないよ
うになつている。これにより、カム２０が１回転
する毎にポンプ用ピストン２１が一往復し、オイ
ルパン２４内の油が一定量だけ第１の油室１４に
供給されるようになつている。

第１の油室１４には、第１の油室１４内の圧力
が所定の圧力に達すると、第１の油室１４内の油
をオイルパン２４側に逃がす油圧調整弁２５が接
続されている。つまり、燃焼ガス圧力が所定より
も上昇した場合は、第１の油室１４内の油の一部
を逃がし、サブピストン７の位置を燃焼室４の容
積が大きくなる方向に移動させるようになつてい
る。

なお、本実施例では、第１のチエツク弁１６と
絞り１７とを駆動用ピストン部９に設けるように
構成したが、第１の油室１４と第２の油室１５と
を上述と同様の条件で連通可能にするものであれ
ば、駆動用ピストン部９に限定されず他の部分に
設けてもよい。

つぎに、上述の内燃機関の可変圧縮比機構にお
ける作用について説明する。

エンジンが起動されると、油圧ポンプ１８のポ
ンプ用ピストン２１はカム２０の回転に伴なつて
往復動し、オイルパン２４内の油が第２のチエツ
ク弁１９を介して第１の油室１４に供給される。
第１の油室１４に供給された油は、第１のチエツ
ク弁１６を通過し、第２の油室１５に流入され
る。そして第２の油室１５に流入された油は、絞
り１７を介してまた第１の油室１４に送られる。
したがつて、第１の油室１４の油量が増加され、
サブピストン７は２点鎖線で示すＡ地点まで前進
し、燃焼室４の容積が縮小される。

この場合、エンジンの負荷が小さい時は、燃焼
ガス圧力も低くなるので、爆発時に受圧ピストン
部８にかかる荷重も小となる。つまり、この状態
においては第１の油室１４内の圧力は油圧制御弁
２５の設定圧よりも低い状態となるため、第１の
油室１４内の油はオイルパン２４側に逃がされ
ず、燃焼室４の容積は縮小されたままとなる。し
たがつて、この状態では第２図のイに示すように
圧縮比が高くなり、燃焼効率が向上される。

上述よりも負荷が増大した場合は燃焼ガス圧力
が高くなるので、第１の油室１４内の圧力も上昇
し、油圧制御弁２５から油が逃がされ、サブピス
トン７の位置が第１図のＢ地点に示すように燃焼
室４に対して若干後退する。つまり、油の流入、
流出のバランスがとれた状態でサブピストン７は
静止し、燃焼室４の容積は油が排除された分だけ
拡大される。したがつて、圧縮比は第２図のロに
示すように、負荷状態に応じた値に自動的に低下
される。

エンジンが高負荷になつた場合は、燃焼ガス圧
力がさらに高くなるので、油圧制御弁２５から逃
がされる油は増大し、サブピストン７は第１図の
Ｃ地点に示すように燃焼室４から大きく後退す
る。したがつて、燃焼室４の容積がさらに拡大さ
れ、圧縮比は第２図のハに示すように小となる。

このように、油圧ポンプ１８の容量、油圧制御
弁２５の設定圧等を適合させることにより、負荷
に対してサブピストン７の移動量が自動的に変化
し、圧縮比は最適な値に設定される。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案の内燃機関の可変
圧縮比機構によるときは、燃焼室内の燃焼ガス圧
力を油圧制御弁が接続される第１の油室に伝達す
るようにしたので、燃焼ガス圧力の高低に応じて
サブピストンの位置が可変され、負荷に適した圧
縮比を得ることができる。

また、従来構造のように負荷状態を検出するリ
ンク機構や電気的制御機構等の可変要素を必要と
しないので、機構が大幅に簡素化され、可変圧縮
比機構の信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例に係る内燃機関の可
変圧縮比機構の概要図、第２図のイはエンジンの
低負荷時における各行程とサブピストン位置との
関係を示した関係図、第２図のロはエンジンの中
負荷時における各行程とサブピストン位置との関
係を示した関係図、第２図のハはエンジンの高負
荷時における各行程とサブピストン位置との関係
を示した関係図、である。 １……シリンダ、２……シリンダヘツド、３…
…ピストン、４……燃焼室、７……サブピスト
ン、８……受圧ピストン部、９……駆動用ピスト
ン部、１４……第１の油室、１５……第２の油
室、１６……第１のチエツク弁、１７……絞り、
１８……油圧ポンプ、１９……第２のチエツク
弁、２５……油圧調整弁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダヘツドに、燃焼室の容積を可変可能に
   するサブピストンを摺動自在に設け、該サブピス
   トンの一方に半径方向外方に膨出する駆動用ピス
   トン部を形成し、前記シリンダヘツドに前記駆動
   用ピストン部により区画される第１の油室と第２
   の油室とを形成し、前記第１の油室と第２の油室
   とを、絞りと第１の油室から第２の油室のみへ油
   の流れを許す第１のチエツク弁とにより連通可能
   とし、前記第１の油室に、クランクシヤフトの回
   転によつて一定量の油を第１の油室に供給する油
   圧ポンプを逆流を防止する第２のチエツク弁を介
   して接続するとともに、第１の油室の圧力が所定
   の圧力に達すると第１の油室の油の一部を逃がす
   油圧制御弁を接続したことを特徴とする内燃機関
   の可変圧縮比機構。