JPH0626371A - エンジンの可変圧縮比装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 未燃ガスが生成しやすい可変圧縮比用ピスト
ンとピストン穴との隙間の体積を小に維持し、排気ガス
浄化性能を高める。 【構成】 シリンダヘッド５に、燃焼室６に対して進退
可能な可変圧縮比用ピストン１５が挿入されるピストン
穴１７を形成し、ピストン穴１７の燃焼室６への開口部
近傍の内壁面に、可変圧縮比用ピストン１５とピストン
穴１７との間の隙間Ｓをシールするシール部材３２を設
ける。

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可
変させる可変圧縮比装置に関し、とくに燃焼室に対して
進退する可変圧縮比用ピストンのシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮比を変化させるエンジンに関する先
行技術として、実開昭６２−１３３９３９号公報が知ら
れている。本公報の装置は、シリンダヘッド側に圧縮比
を可変させるためのプランジャが設けられており、負荷
の変化に応じてプランジャが燃焼室に対して進退するよ
うになっている。このような可変圧縮比装置において
は、プランジャの燃焼室内への突出により圧縮比が高め
られ、燃焼効率の改善がはかれる。プランジャが燃焼室
から後退する低圧縮比時には、ノッキングの回避によ
り、エンジン出力向上、騒音低下がはかれる。

【０００３】図４は、上記公報に準じる可変圧縮比装置
を示しており、シリンダヘッド５１には可変圧縮比用ピ
ストン５２が挿入されるピストン穴５３が形成されてい
る。可変圧縮比用ピストン５２の先端部には、シール部
材としてのピストンリング５４が装着されている。可変
圧縮比用ピストン２とピストン穴５３との間の隙間Ｓ ₁
は、ピストンリング５４によってシールされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４の
装置の場合は、可変圧縮比用ピストン５２とピストン穴
５３との間の隙間Ｓ₁ をシールするシール部材としての
ピストンリング５４が、可変圧縮比用ピストン５２に装
着されているので、図５に示すように、燃焼室５５に対
して可変圧縮比用ピストン５２が後退した際には、隙間
Ｓ₁ によるデッドスペース５６が大となる。

【０００５】上記のデッドスペース５６では、燃料が十
分に燃焼できないため未燃ガスが発生じやすく、排気ガ
ス中のＨＣが増加することになる。したがって、可変圧
縮比用ピストン２の移動によって生じるこのようなデッ
ドスペース５６を減少させることは、排気ガスの浄化を
促進させる上で非常に重要となる。

【０００６】本発明は、上記の問題に着目し、可変圧縮
比用ピストンを移動させた場合でも、未燃ガスが発生し
やすい可変圧縮比用ピストンとピストン穴との間の隙間
の体積を小に維持することが可能なエンジンの可変圧縮
比装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るエンジンの可変圧縮比装置は、シリンダ
ヘッドに、燃焼室に対して進退可能な可変圧縮比用ピス
トンが挿入されるピストン穴を形成し、該ピストン穴の
燃焼室への開口部近傍の内壁面に、前記可変圧縮比用ピ
ストンとピストン穴との間の隙間をシールするシール部
材を設けたものから成る。

【０００８】

【作用】このように構成されたエンジンの可変圧縮比装
置においては、可変圧縮比用ピストンでなくピストン穴
の内壁面にシール部材を設けるので、可変圧縮比用ピス
トンが移動してもシール部材は同じ位置を保つことにな
り、デッドスペースとなる隙間の体積は一定に維持され
る。そのため、常時、デッドスペースとなる隙間の体積
を小に維持することが可能となり、排気ガス浄化性能の
向上がはかれる。

【０００９】

【実施例】以下に、本発明に係るエンジンの可変圧縮比
装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。

【００１０】第１実施例 図１および図２は、本発明の第１実施例を示している。
図１において、１はエンジンのシリンダブロックを示し
ている。シリンダブロック１のシリンダボア２には、ピ
ストン３が摺動自在に嵌挿されている。シリンダブロッ
ク１の上面には、ガスケット４を介してシリンダヘッド
５が取付けられている。

【００１１】燃焼室６は、シリンダブロック１のシリン
ダボア２と、ピストン３の頂面と、シリンダヘッド５の
壁面とによって形成されている。燃焼室６は、ペントル
ーフ型燃焼室となっている。ペントルーフ型燃焼室は、
周知の通りその形が家の屋根に似ており、屋根の頂部６
ａを境として吸気ポート側と排気ポート側とに区画され
ている。

【００１２】シリンダヘッド５には、燃焼室６に開口す
る２つの吸気ポート１１と１つの排気ポート１２が形成
されている。２つの吸気ポート１１は、シリンダヘッド
５のうち燃焼室６の頂部６ａの一側に配置されており、
１つの排気ポート１２は、シリンダヘッド５のうち燃焼
室６の頂部６ａの他側に配置されている。各吸気ポート
１１の燃焼室６への開口部には吸気バルブ７が配置され
ており、排気ポート１２の燃焼室６への開口部には排気
バルブ８が配置されている。燃焼室６の頂部６ａには、
点火プラグ９が臨まされている。

【００１３】シリンダヘッド５の排気ポート１２が形成
される側には、燃焼室６に対して進退可能な可変圧縮比
用ピストン１５が設けられている。すなわち、可変圧縮
比用ピストン１５は、燃焼室６の頂部６ａを境にして排
気ポート１２側に設けられている。可変圧縮比用ピスト
ン１５は円筒状に形成されている。可変圧縮比用ピスト
ン１５の先端部は、シリンダヘッド５のピストン穴１７
に挿入されている。

【００１４】可変圧縮比用ピストン１５の軸方向中央部
には、角ねじからなる雄ねじ１８が形成されている。雄
ねじ１８は、シリンダヘッド５側に形成された雌ねじ１
９と螺合されている。雌ねが１９と雄ねじ１８とが螺合
した状態では、可変圧縮比用ピストン１５を軸心まわり
に回転させると、可変圧縮比用ピストン１５は軸方向に
移動するようになっている。

【００１５】可変圧縮比用ピストン１５の上部には、ね
じ歯車（はすば歯車）２０が形成されている。可変圧縮
比用ピストン１５の上部と隣接する位置には、駆動シャ
フト２１が配置されている。駆動シャフト２１は、可変
圧縮比用ピストン１５の軸方向に対して直交する方向に
延びている。駆動シャフト２１には、ねじ歯車（はすば
歯車）２２が取付けられている。可変圧縮比用ピストン
１５のねじ歯車２０と、駆動シャフト２１のねじ歯車２
２は、噛合わされている。

【００１６】駆動シャフト２１の軸端には、ピニオンギ
ヤ２３が取付けられている。ピニオンギヤ２３は、ラッ
ク２４と噛合わされている。ラック２４には、電磁アク
チュエータとしてのソレノイド２５が連結されている。
ソレノイド２５に電圧が印加されると、ラック２４がソ
レノイド２５側に移動し、駆動シャフト２１が回転する
ようになっている。駆動シャフト２１の回転は、ねじ歯
車２２を介して可変圧縮比用ピストン１５のねじ歯車２
０に伝達され、ねじ歯車２０の回転によって可変圧縮比
用ピストン１５が軸方向に移動するようになっている。

【００１７】可変圧縮比用ピストン１５の傾き角度は、
排気バルブ８の傾き角度と同じ角度に設定されている。
また、可変圧縮比用ピストン１５の先端面は、燃焼室６
の屋根の傾斜角と同じに設定するのが望ましい。本実施
例では、可変圧縮比用ピストン１５と駆動シャフト２１
とを連結にねじ歯車を用いた構成としたが、ウォーム歯
車でも傘歯車でもよく、または直接アクチュエータによ
って可変圧縮比用ピストン１５を駆動する構成としても
よい。

【００１８】ピストン穴１７の燃焼室６への開口部近傍
の内壁面１７ａには、周方向に延びる２つのリング溝３
１が形成されている。各リング溝３１には、シール部材
としてのピストンリング３２がそれぞれ装着されてい
る。ピストンリング３２の内周面は、可変圧縮比用ピス
トン１５の外周面と摺接可能となっており、これによっ
て可変圧縮比用ピストン１５とピストン穴１７との間の
隙間Ｓがシールされている。

【００１９】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。エンジンのシリンダ内の燃焼圧力が低い時
（たとえば軽負荷時等）には可変圧縮比用ピストン１５
が燃焼室６内に突出し、圧縮比が高められて燃焼効率の
改善がはかれる。エンジンのシリンダ内の燃焼圧力が高
すぎる時（たとえば高負荷でノッキングの発生が懸念さ
れる時等）には可変圧縮比用ピストン１５が燃焼室６に
対して後退し、低圧縮比に切替えられる。これにより、
ノッキングの発生が回避され、高出力が得られる。

【００２０】この場合、可変圧縮比用ピストン１５とピ
ストン穴１７との間の隙間Ｓをシールするピストンリン
グ３２が、可変圧縮比用ピストンでなくピストン穴１７
の内壁面１７ａのリング溝３１に装着されているので、
可変圧縮比用ピストン１５が移動してもピストンリング
３２は同じ位置を保つことになり、デッドスペースとな
る隙間Ｓの体積は一定に維持される。そのため、未燃ガ
スを生じさせる隙間Ｓの体積を小に維持することが可能
となり、排気ガス浄化性能が向上される。

【００２１】第２実施例 図３は、本発明の第２実施例を示している。第２実施例
が第１実施例と異なるところは、可変圧縮比用ピストン
の冷却構造のみであり、その他の構成は第１実施例に準
じるので、準じる部分に第１実施例と同一の符号を付す
ことにより準じる部分の説明を省略し、異なる部分につ
いてのみ説明する。

【００２２】図３に示すように、円筒体に構成された可
変圧縮比用ピストン１５の内壁底部には、軸方向に延び
る複数の冷却フィン４１が形成されている。可変圧縮比
用ピストン１５の上部開口部には、冷却フィン４１に向
けてオイルジェットＪを噴射するノズル４２が配置され
ている。可変圧縮比用ピストン１５は、本実施例ではア
ルミニウム合金から構成されているが、さらに熱伝導率
の良い銅合金から構成してもよい。また、オイルジェッ
トＪによる冷却に代って冷却水による冷却構造としても
よい。

【００２３】このように構成された第２実施例において
は、燃焼室６内に臨まされる可変圧縮比用ピストン１５
の先端部がオイルジェットＪとの熱交換によって冷却さ
れるので、可変圧縮比用ピストン１５の先端面がノッキ
ング発生の原因となる熱源になることが確実に防止さ
れ、可変圧縮比装置の信頼性が高められる。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００２５】シリンダヘッドに、燃焼室に対して進退可
能な可変圧縮比用ピストンが挿入されるピストン穴を形
成し、ピストン穴の燃焼室への開口部近傍の内壁面に、
可変圧縮比用ピストンとピストン穴との間の隙間をシー
ルするシール部材を設けたので、可変圧縮比用ピストン
の移動によって圧縮比を可変させた場合でも、未燃ガス
が生成しやすい可変圧縮比用ピストンとピストン穴との
間の隙間の体積を小に維持することができる。

【００２６】したがって、圧縮比の変化にかかわらず燃
焼室内の燃料の燃焼状態を向上させることが可能とな
り、排気ガス浄化性能が高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るエンジンの可変圧縮
比装置の要部断面図である。

【図２】図１の装置の斜視図である。

【図３】本発明の第２実施例に係るエンジンの可変圧縮
比装置の要部断面図である。

【図４】従来の可変圧縮比装置における可変圧縮比用ピ
ストンが燃焼室側へ突出した状態を示す断面図である。

【図５】図４における可変圧縮比用ピストンが燃焼室に
対して後退した状態を示す断面図である。

【符号の説明】 ５ シリンダヘッド ６ 燃焼室 １５ 可変圧縮比用ピストン １７ ピストン穴 ３１ リング溝 ３２ シール部材としてのピストンリング ４１ 冷却フィン ４２ ノズル Ｓ 可変圧縮比用ピストンとピストン穴との間の隙間 Ｊ オイルジェット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダヘッドに、燃焼室に対して進退
   可能な可変圧縮比用ピストンが挿入されるピストン穴を
   形成し、該ピストン穴の燃焼室への開口部近傍の内壁面
   に、前記可変圧縮比用ピストンとピストン穴との間の隙
   間をシールするシール部材を設けたことを特徴とするエ
   ンジンの可変圧縮比装置。