JPH05149117A - エンジンの圧縮比を変化させる方法 - Google Patents

エンジンの圧縮比を変化させる方法

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JPH05149117A
JPH05149117A JP31631191A JP31631191A JPH05149117A JP H05149117 A JPH05149117 A JP H05149117A JP 31631191 A JP31631191 A JP 31631191A JP 31631191 A JP31631191 A JP 31631191A JP H05149117 A JPH05149117 A JP H05149117A
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JP
Japan
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compression ratio
rocker arm
low
engine
low compression
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JP31631191A
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English (en)
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Tetsuro Ishida
哲朗 石田
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジンの圧縮比を変える。 【構成】 高圧縮比エンジンをベースとし、高圧縮比か
ら低圧縮比に変化させるときには圧縮行程の途中で低圧
縮カム15により低圧縮ロッカアーム6を駆動させて排
気バルブ2、3を所定期間所定リフト量開弁させて圧縮
圧の一部をこれらの排気バルブから抜き、圧縮比を低く
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの圧縮比を変
化させる方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガソリンを燃料とする内燃エンジンにお
いて吸入空気量を多くした混合気の燃焼効率を良くし、
高い出力を得るには、圧縮比を可能な限り高くすること
であるが、圧縮比を高くするとノッキングが発生し易く
なり、余り高くすることはできない。一方、代替燃料と
してのメタノールは、ノックし難く高圧縮比にすること
が可能である。また、ガソリンだけの場合でも、パーシ
ャル領域の燃費を良くするために低回転、低負荷領域で
は高圧縮比とし、ノックが発生し易い高負荷領域では低
圧縮比とすることが好ましい。
【0003】そこで、従来からエンジンの運転状態に応
じて或いは使用する燃料の種類に応じて圧縮比を変更す
ることが可能な各種の構造の可変圧縮比エンジンが多数
提案されている。エンジンの圧縮比を可変することは、
前述したようにエンジンのパーシャル領域を高圧縮比化
することによる燃費の低減、多種燃料(FFV)等にお
ける燃料オクタン化への対応、過給機関のパーシャル領
域の性能向上等の点において有望であり、そのシステム
の完成が期待されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
可変圧縮比エンジンは、何れもその機構、構造が非常に
複雑であり、高速回転に不向きな要素が多いばかりでな
くコストが非常に高くなり、しかも、実用性、信頼性に
欠けるために圧縮比を可変とするメリットが少なく、実
用化されていないのが現状である。
【0005】本発明は上述の点に鑑みてなされたもの
で、高圧縮比エンジンをベースとし、低圧縮比にする場
合には圧縮行程において圧縮圧の一部を排気バルブから
抜いて実圧縮比を低くするようにしたエンジンの圧縮比
を変化させる方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明によれば、高圧縮比エンジンをベースとし、高
圧縮比から低圧縮比に変化させるときにはエンジンの圧
縮行程の途中で排気バルブを所定期間所定リフト量開弁
させて圧縮圧の一部を当該排気バルブから抜いて圧縮比
を低くするようにしたものである。
【0007】
【作用】エンジンを高圧縮比として運転する場合にはそ
のままの状態で運転し、低圧縮比に変更する場合には、
当該エンジンの圧縮行程の途中において排気バルブを所
定期間所定リフト量だけ僅かに開弁させてシリンダ内の
圧縮圧の一部を排気バルブから抜く。これによりシリン
ダ内の圧縮圧が低下し、実圧縮比が低下する。この圧縮
比の変更は、エンジンの運転中に当該エンジンの運転状
態に応じて変更させることが可能である。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図1及び図2は、本発明方法を実施するため
のエンジンの排気側の動弁機構を示し、動弁機構1は、
排気バルブ2、3を駆動するための高圧縮比用のロッカ
アーム(以下「高圧縮比ロッカアーム」という)4と、
低圧縮比用のロッカアーム(以下「低圧縮比ロッカアー
ム」という)6と、高圧縮比ロッカアーム4と低圧縮比
ロッカアーム6間に介在されてこれら両者を結合し、又
は結合を解除する切替ピストン7、カムシャフト13に
設けられた高圧縮比カム14と低圧縮比カム15等によ
り構成されている。
【0009】高圧縮比ロッカアーム4は、略T型をなし
基端の両側にロッカシャフト5、5が一体に形成されて
おり、軸芯にはオイル通路5aが貫設されている。これ
らのロッカシャフト5、5は、ロッカシャフトジャーナ
ル12、12に回転可能に軸支されており、オイル通路
5aは、ジャーナル12、12に設けられたオイル通路
12a、12aに連通されて図示しない油圧制御回路か
ら切替ピストン7に油圧Pが供給されるようになってい
る。
【0010】また、低圧縮比ロッカアーム6は、基端の
軸孔6aが高圧縮比ロッカアーム4の一側のロッカシャ
フト5に回動可能に外嵌されており、当該高圧縮比ロッ
カアーム4に対して揺動可能に支持されている。そし
て、これらの高圧縮比ロッカアーム4の略中央、低圧縮
比ロッカアーム6の先端には、カムシャフト13の高圧
縮比カム14、低圧縮比カム15に当接して転動可能な
ローラベアリング10、11が設けられている。
【0011】高圧縮比ロッカアーム4の一側のロッカシ
ャフト5の低圧縮比ロッカアーム6が嵌合する嵌合部に
は直径方向にピストン孔5b、5cが同心的に穿設され
ており、一方のピストン孔5bは、切替ピストン7が摺
動可能な孔径とされ、他方のピストン孔5cは、ピスト
ン孔5bよりも僅かに大径とされている。そして、これ
らのピストン孔5bと5cとは、中央のオイル通路5a
の箇所で図示のように段差をなして連設されている。
【0012】切替ピストン7は、その長さがロッカシャ
フト5の直径よりも僅かに短く設定されており、基端7
bには、フランジ7cが設けられている。この切替ピス
トン7は、ロッカシャフト5のピストン孔5b、5cに
嵌挿されており、ピストン孔5cにはピストン孔5bと
の段差面とフランジ7cとの間にスプリング8が縮設さ
れている。そして、切替ピストン7は、スプリング8の
ばね力によりロッカアーム5のピストン孔5b、5c内
に引き込まれている。
【0013】一方、低圧縮比ロッカアーム6の基端には
ロッカシャフト5のピストン孔5bと対向する所定箇所
に半径方向にピストン孔6bが穿設されている。このピ
ストン孔6bは、切替ピストン7の先端7aが嵌合可能
な大きさとされている。この切替ピストン7は、ロッカ
シャフト5のオイル通路5aに油圧Pが供給されるとス
プリング8のばね力に抗してピストン孔5bから押し出
され、その先端7aが低圧縮ロッカアーム6のピストン
孔6bに嵌合して、当該低圧縮ロッカアーム6を高圧縮
比ロッカアーム4に結合する。
【0014】高圧縮比カム14及び低圧縮比カム15
は、図3に示すように形成されており、低圧縮比カム1
5は、その頂点が高圧縮比カム14の頂点と反対側に位
置し、且つ当該高圧縮比カム14の頂点よりも低く設定
されている。即ち、当該エンジンは、高圧縮比が基本
(ベース)であり、低圧縮比カム15は、圧縮行程の途
中例えば、圧縮行程の初期に所定の期間、所定のリフト
量だけ排気バルブ2、3を僅かにリフトさせて開弁さ
せ、シリンダ内の圧縮圧の一部をこれらの排気バルブ
2、3から抜くようになっている。これにより当該エン
ジンは、高圧縮比から低圧縮比に変更し得る。
【0015】ところで、燃料として一般にガソリンを使
用する場合にはノックし易いために圧縮比を余り高くす
ることが出来ないが、ガソリンにエタノール等を混合し
たり、或いは代替燃料としてのメタノール等の燃料は、
オクタン価が高くノックし難く従って、これらの燃料を
使用する場合には圧縮比を高くすることができる。そこ
で、図4に示すように燃料がガソリン又はガソリンの割
合が多い燃料を使用する場合には低圧縮比に、メタノー
ルの割合が多い場合には高圧縮比にする。即ち、多種燃
料(FFV)等における燃料オクタン価の変化に対応可
能とする。
【0016】また、図5に示すようにエンジンが高負荷
の運転領域(>La)にあるときには低圧縮比とし、低
速回転(<Na)且つ低負荷(<La)の運転領域にあ
るときには高圧縮比とすることによりパーシャル領域に
おけるエンジン性能の向上を図ることが可能となる。従
って、使用する燃料の種類、エンジン回転数、エンジン
負荷等を夫々検出して電子制御装置(何れも図示せず)
により図1の高圧縮比ロッカアーム4のオイル通路5a
に供給する油圧Pを制御して切替ピストン7により高圧
縮比ロッカアーム4のみにより排気バルブ2、3を駆動
し、又は低圧縮比ロッカアーム6により高圧縮比ロッカ
アーム4を介して排気バルブ2、3を駆動させて、当該
エンジンの圧縮比を、高圧縮比又は低圧縮比に切替制御
する。これによりエンジンの運転中に高圧縮比又は低圧
縮比に切り替えることが可能となる。
【0017】以下に作用を説明する。先ず、ベースとな
る高圧縮比の場合について説明する。高圧縮比時には図
6に示すように動弁機構1は、高圧縮比ロッカアーム4
のロッカシャフト5のオイル通路5aには油圧が供給さ
れず、従って、切替ピストン7は、スプリング8のばね
力により当該ロッカシャフト5のピストン孔5b、5c
内に引き込まれて低圧縮比ロッカアーム6との結合が解
除されている。
【0018】この状態でカムシャフト13(図1)が回
転すると、高圧縮比カム14が高圧縮比ロッカアーム4
を駆動し、排気バルブ2、3が開閉制御される。一方、
低圧縮比ロッカアーム6は、低圧縮比カム15が回転し
ても当該低圧縮比カム15により高圧縮比ロッカアーム
4のロッカシャフト5に対して揺動されるだけであり、
排気バルブ2、3の駆動には何ら関与しない。従って、
排気バルブ2、3は、高圧縮比ロッカアーム4のみによ
り駆動されることになる。
【0019】圧縮行程において図8(a)〜(c)に示
すように排気バルブ2及び吸気バルブ22(夫々一個図
示)は閉弁されており、ピストン20が下死点(BD
C)から上昇するに伴いシリンダ21内の混合気が徐々
に圧縮され、上死点(TDC)において圧縮容積が最小
となる。そして、この高圧縮比時におけるシリンダ21
の圧縮容積は、図8(d)の斜線で示すように最大とな
る。図10及び図11は、当該エンジンの吸気行程〜排
気行程におけるバルブタイミング及びバルブリフトカー
ブを示す。
【0020】さて、上述の高圧縮比から低圧縮比に変更
する場合には、油圧制御回路(図示せず)を作動させて
高圧縮比ロッカアーム4のオイル通路5aに油圧Pを供
給する。オイル通路5aに油圧Pが供給されると、図7
に示すように切替ピストン7がスプリング8のばね力に
抗して押し出され、その先端7aが低圧縮比ロッカアー
ム6のピストン孔6bに嵌合する。これにより当該低圧
縮比ロッカアーム6が高圧縮比ロッカアーム4に一体的
に結合される。
【0021】圧縮行程において、図9(a)に示すよう
にピストン20が下死点(BDC)位置にあるときには
排気バルブ2及び吸気バルブ22は閉弁されており、ピ
ストン20の上昇に伴いシリンダ21の混合気が徐々に
圧縮される。そして、この圧縮初期において低圧縮比カ
ム15が低圧縮比ロッカアーム6を駆動すると、当該低
圧縮比ロッカアー6ムが揺動され、図9(b)に示すよ
うに排気バルブ2、3が所定の期間、所定のリフト量だ
け駆動されて僅かに開弁される。この結果、シリンダ2
1内の圧縮圧の一部がこれらの排気バルブ2、3を通し
て矢印のように抜け、当該シリンダ21内の圧縮圧が低
下する。
【0022】低圧縮比カム15の回転に伴い排気バルブ
2、3が閉弁されると圧縮が開始され、図9(c)に示
すようにピストン20が上死点(TDC)に達したとき
に圧縮容積が最小となる。そして、このときにおける当
該シリンダ21の圧縮容積は、図9(d)の斜線で示す
ようになり、前記図8(d)に示す高圧縮比時に比して
その容積が小さくなる。この結果、シリンダ21の実圧
縮比が低くなる。
【0023】排気バルブ2、3は、図10に示すように
圧縮行程の初期のEO’〜EC’までの所定の期間、所
定のリフト量だけ僅かに開弁され、当該所定期間の間に
シリンダ内の圧縮圧の一部が排出される。また、図11
に当該低圧縮比時における排気バルブ2、3の開弁期間
を点線で示す。この低圧縮比時における当該エンジンの
シリンダ内圧力−シリンダ容積(P−V)特性は、図1
2の実線で示すようになる。尚、図中2点鎖線は、通常
の高圧縮時における特性を示す。
【0024】尚、図10中、符号IOは、吸気バルブの
開弁時期を、ICは、これらの吸気バルブの閉弁時期
を、EOは、排気バルブ2、3の開弁時期を、ECは、
これらの排気バルブ2、3の閉弁時期を示している。ま
た、符号EO’、EC’は、夫々圧縮行程におけるこれ
らの排気バルブ2、3が低圧縮比カム15により開弁、
閉弁される時期を示す。
【0025】また、上記実施例においては、低圧縮比に
変更する場合に圧縮行程の初期に排気バルブ2、3を所
定期間開弁させるようにしたが、これに限るものではな
く、圧縮行程の中程或いは、後半(終わり近く)にして
もよい。しかしながら、行程の前半特に、初期に開弁さ
せる方が後半特に、終わり近くに開弁させる場合に比し
て圧縮圧のばらつきを少なくすることができ有利であ
る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
縮行程の途中で所定の期間所定のリフト量だけ排気バル
ブを開弁させて圧縮圧の一部を排気系に逃がすようにし
たので、エンジンの運転中に当該エンジンの運転状態に
応じて圧縮比を高圧縮比又は低圧縮比に簡単に変更する
ことが可能である。また、エンジンの圧縮比の切替の構
造が簡単となり、これに伴い重量の増大化が抑えられ、
しかも、燃焼室の形状を変化させることがないために、
燃焼が高圧縮比、低圧縮比の何れの場合においても良好
に確保され、且つ高回転にも対応することが可能となる
等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るエンジンの圧縮比を変化させる方
法を実施するための動弁機構の一実施例を示す斜視図で
ある。
【図2】図1の矢線II−IIに沿う断面図である。
【図3】図1の高圧縮比カム及び低圧縮比カムの形状を
示す図である。
【図4】使用する燃料と圧縮比との関係を示すグラフで
ある。
【図5】エンジンの回転数及び負荷に対する圧縮比の関
係を示すグラフである。
【図6】図2の動弁機構の高圧縮比時における状態を示
す図である。
【図7】図2の動弁機構の低圧縮比時における状態を示
す図である。
【図8】高圧縮比時におけるシリンダの圧縮行程を示す
説明図である。
【図9】低圧縮比時におけるシリンダの圧縮行程を示す
説明図である。
【図10】本発明方法におけるバルブタイミングの一実
施例を示す説明図である。
【図11】本発明方法におけるバルブリフトカーブの一
実施例を示す特性図である。
【図12】本発明方法におけるエンジンのP−V特性の
一実施例を示すグラフである。
【符号の説明】
1 動弁機構 2、3 排気バルブ 4 高圧縮比ロッカアーム 5 ロッカシャフト 6 低圧縮比ロッカアーム 7 切替ピストン 8 スプリング 13 カムシャフト 14 高圧縮比カム 15 低圧縮比カム 20 ピストン 21 シリンダ 22 吸気バルブ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高圧縮比エンジンをベースとし、高圧縮
    比から低圧縮比に変化させるときにはエンジンの圧縮行
    程の途中で排気バルブを所定期間所定リフト量開弁させ
    て圧縮圧の一部を当該排気バルブから抜いて圧縮比を低
    くすることを特徴とするエンジンの圧縮比を変化させる
    方法。
JP31631191A 1991-11-29 1991-11-29 エンジンの圧縮比を変化させる方法 Pending JPH05149117A (ja)

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Effective date: 19970506