JPH0726981A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents
可変圧縮比内燃機関Info
- Publication number
- JPH0726981A JPH0726981A JP17769293A JP17769293A JPH0726981A JP H0726981 A JPH0726981 A JP H0726981A JP 17769293 A JP17769293 A JP 17769293A JP 17769293 A JP17769293 A JP 17769293A JP H0726981 A JPH0726981 A JP H0726981A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compression ratio
- cylinder block
- internal combustion
- combustion engine
- crankcase
- Prior art date
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- Pending
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コネクティングロッドやクランクシャフト等
の基本構造やその支持方法を変えずに、圧縮比の安定か
つ確実な制御を実現できる可変圧縮比内燃機関を提供す
る。 【構成】 クランクケース４とシリンダブロック１３と
は一体となっておらず、左右２本の圧縮比変更用カムシ
ャフト２３，２４により結合されている。両カムシャフ
ト２３，２４は、シリンダブロック１３の左右下端部に
形成されたカムホルダ２５に回動自在に嵌合する小径部
２６と、クランクケース４の左右上端部に形成されたカ
ムホルダ２７に回動自在に嵌合する大径部２８とを具え
ている。両カムシャフト２３，２４はいわゆる偏心カム
であり、小径部２６の中心が大径部２８の中心に対して
水平かつ外側にオフセットしている。したがって、カム
シャフト２３，２４が回動すると、シリンダブロック１
３がクランクケース４に対して上下に移動する。
の基本構造やその支持方法を変えずに、圧縮比の安定か
つ確実な制御を実現できる可変圧縮比内燃機関を提供す
る。 【構成】 クランクケース４とシリンダブロック１３と
は一体となっておらず、左右２本の圧縮比変更用カムシ
ャフト２３，２４により結合されている。両カムシャフ
ト２３，２４は、シリンダブロック１３の左右下端部に
形成されたカムホルダ２５に回動自在に嵌合する小径部
２６と、クランクケース４の左右上端部に形成されたカ
ムホルダ２７に回動自在に嵌合する大径部２８とを具え
ている。両カムシャフト２３，２４はいわゆる偏心カム
であり、小径部２６の中心が大径部２８の中心に対して
水平かつ外側にオフセットしている。したがって、カム
シャフト２３，２４が回動すると、シリンダブロック１
３がクランクケース４に対して上下に移動する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料のオクタン価や運
転状態の変化等に応じて、圧縮比を変更できる可変圧縮
比内燃機関に関する。
転状態の変化等に応じて、圧縮比を変更できる可変圧縮
比内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】オットーサイクルやミラーサイクルによ
る火花点火内燃機関（以下、単にエンジンと称する）で
は、空気と燃料とを混合した混合気をシリンダ内で下降
するピストンにより燃焼室に負圧吸引させ、しかる後に
上昇するピストンにより所定の圧縮比で圧縮して上死点
付近で点火し、混合気の膨脹によるピストンの下降エネ
ルギーをコネクティングロッドとクランクシャフトとに
より回転エネルギーに変換している。周知のように、エ
ンジンの軸トルクは圧縮比に大きく依存し、一般に圧縮
が高いほど軸トルクが大きくなり、熱効率も上昇する。
そのため、近年では一般自動車用の自然吸気エンジンに
おいては、燃料のオクタン価の上昇も相俟って、ノッキ
ング限界に近い９ないし１１程度の高圧縮比エンジンが
主流となっている。
る火花点火内燃機関（以下、単にエンジンと称する）で
は、空気と燃料とを混合した混合気をシリンダ内で下降
するピストンにより燃焼室に負圧吸引させ、しかる後に
上昇するピストンにより所定の圧縮比で圧縮して上死点
付近で点火し、混合気の膨脹によるピストンの下降エネ
ルギーをコネクティングロッドとクランクシャフトとに
より回転エネルギーに変換している。周知のように、エ
ンジンの軸トルクは圧縮比に大きく依存し、一般に圧縮
が高いほど軸トルクが大きくなり、熱効率も上昇する。
そのため、近年では一般自動車用の自然吸気エンジンに
おいては、燃料のオクタン価の上昇も相俟って、ノッキ
ング限界に近い９ないし１１程度の高圧縮比エンジンが
主流となっている。
【０００３】さて、上述した圧縮比はいわゆる理論圧縮
比（幾何圧縮比）であり、この圧縮比での圧縮が実現さ
れるのは、１気圧の混合気が燃焼室に吸引された場合で
ある。ところが、吸気系にはエアクリーナや吸気管等に
よる吸気抵抗が存在するため、自然吸気では１気圧の混
合気が燃焼室に吸引されることはない。また、例えばガ
ソリンエンジンにおいては、吸気系内にバタフライ弁な
どのスロットル装置を配して出力制御を行っているた
め、スロットル装置の部分開放（パーシャルスロット
ル）時と全開放（フルスロットル）時とでは吸気系内の
圧力が大きく異なる。すなわち、パーシャルスロットル
時にはスロットル装置によるチョーク現象により吸気系
内は負圧となり、燃焼室に吸引される混合気の量はフル
スロットル時のそれを大きく下回ってしまう。その結
果、圧縮比を高めることにより、フルスロットル時の熱
効率を向上させることはできても、最も頻度の高いパー
シャルスロットル時の熱効率は低下し、出力や燃費の悪
化を余儀無くされていた。
比（幾何圧縮比）であり、この圧縮比での圧縮が実現さ
れるのは、１気圧の混合気が燃焼室に吸引された場合で
ある。ところが、吸気系にはエアクリーナや吸気管等に
よる吸気抵抗が存在するため、自然吸気では１気圧の混
合気が燃焼室に吸引されることはない。また、例えばガ
ソリンエンジンにおいては、吸気系内にバタフライ弁な
どのスロットル装置を配して出力制御を行っているた
め、スロットル装置の部分開放（パーシャルスロット
ル）時と全開放（フルスロットル）時とでは吸気系内の
圧力が大きく異なる。すなわち、パーシャルスロットル
時にはスロットル装置によるチョーク現象により吸気系
内は負圧となり、燃焼室に吸引される混合気の量はフル
スロットル時のそれを大きく下回ってしまう。その結
果、圧縮比を高めることにより、フルスロットル時の熱
効率を向上させることはできても、最も頻度の高いパー
シャルスロットル時の熱効率は低下し、出力や燃費の悪
化を余儀無くされていた。
【０００４】一方、近年、自動車用エンジンでは、排気
ターボチャージャ（以下、単に排気ターボと称する）や
ルーツ型ブロワー等の過給機を用いて、比較的小排気量
でありながら大出力を得るものが多くなってきた。周知
のように、過給機は排気ガスやクランク出力を動力源と
してコンプレッサを駆動して吸入気（混合気）の加圧を
行う装置であり、この過給機をエンジンに装着すること
により燃焼室への混合気の充填効率が高まり、大排気量
エンジンと同等の出力を得ることが可能となる。そし
て、自動車用エンジンに装着される過給機としては、簡
便で駆動損失や騒音の少ない排気ターボが最も多く用い
られている。
ターボチャージャ（以下、単に排気ターボと称する）や
ルーツ型ブロワー等の過給機を用いて、比較的小排気量
でありながら大出力を得るものが多くなってきた。周知
のように、過給機は排気ガスやクランク出力を動力源と
してコンプレッサを駆動して吸入気（混合気）の加圧を
行う装置であり、この過給機をエンジンに装着すること
により燃焼室への混合気の充填効率が高まり、大排気量
エンジンと同等の出力を得ることが可能となる。そし
て、自動車用エンジンに装着される過給機としては、簡
便で駆動損失や騒音の少ない排気ターボが最も多く用い
られている。
【０００５】一般に、排気ターボ付エンジンでは、充填
効率が自然吸気エンジンより高くなる高回転域における
ノッキングを防止するため、理論圧縮比を７ないし８．
５程度と低くしている。ところが、排気ターボは排気ガ
スを動力源としている都合上、当然のことながら排気ガ
ス量の少ないエンジンの低回転域ではコンプレッサの回
転数が低く、過給作用が殆ど無くなる。その結果、低速
走行時においては、もともと低く設定された理論圧縮比
と充填効率の低下とにより、熱効率が極端に低くなり、
出力の低下と燃費の悪化とがもたらされていた。また、
過給圧が所定の値より高くなった場合、ブローアップを
防止するため、ウエイストゲート等を用いて排気ガスを
タービンに送らずに排気系に逃がしている。そのため、
排気ガスのエネルギーを完全に利用することもできなか
った。
効率が自然吸気エンジンより高くなる高回転域における
ノッキングを防止するため、理論圧縮比を７ないし８．
５程度と低くしている。ところが、排気ターボは排気ガ
スを動力源としている都合上、当然のことながら排気ガ
ス量の少ないエンジンの低回転域ではコンプレッサの回
転数が低く、過給作用が殆ど無くなる。その結果、低速
走行時においては、もともと低く設定された理論圧縮比
と充填効率の低下とにより、熱効率が極端に低くなり、
出力の低下と燃費の悪化とがもたらされていた。また、
過給圧が所定の値より高くなった場合、ブローアップを
防止するため、ウエイストゲート等を用いて排気ガスを
タービンに送らずに排気系に逃がしている。そのため、
排気ガスのエネルギーを完全に利用することもできなか
った。
【０００６】そこで、近年運転中に圧縮比を変更するこ
とのできる、種々の可変圧縮比内燃機関が提案されてい
る。これら従来の可変圧縮比内燃機関の原理は、大きく
３系統に分けられる。
とのできる、種々の可変圧縮比内燃機関が提案されてい
る。これら従来の可変圧縮比内燃機関の原理は、大きく
３系統に分けられる。
【０００７】第１のものはシリンダヘッドの燃焼室にピ
ストン様の容積変更部材を摺動自在に設け、これを出没
させることにより燃焼室容積を直接変更するもので、特
開平1-125508号公報や特開平1-232104号公報等に記載さ
れている。
ストン様の容積変更部材を摺動自在に設け、これを出没
させることにより燃焼室容積を直接変更するもので、特
開平1-125508号公報や特開平1-232104号公報等に記載さ
れている。
【０００８】また、第２のものはコネクティングロッド
の小端部あるいは大端部に偏心スリーブを回動自在に設
け、この偏心スリーブを所定角度回転させてコネクティ
ングロッドの作用長（すなわち、ピストンストローク）
を変えるもので、特公昭63-32972号公報や特公昭63-358
16号公報等に記載されている。
の小端部あるいは大端部に偏心スリーブを回動自在に設
け、この偏心スリーブを所定角度回転させてコネクティ
ングロッドの作用長（すなわち、ピストンストローク）
を変えるもので、特公昭63-32972号公報や特公昭63-358
16号公報等に記載されている。
【０００９】そして、第３のものはクランクケースとク
ランクシャフトのジャーナルとの間に偏心スリーブを回
動自在に設け、この偏心スリーブを所定角度回転させて
クランクシャフトを上下に移動させるもので、特開昭55
-64131号公報や特開昭58-57040号公報に記載されてい
る。
ランクシャフトのジャーナルとの間に偏心スリーブを回
動自在に設け、この偏心スリーブを所定角度回転させて
クランクシャフトを上下に移動させるもので、特開昭55
-64131号公報や特開昭58-57040号公報に記載されてい
る。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の可変圧縮比内燃機関には、それぞれ以下の問題点が
あった。例えば、第１のものでは、燃焼室に異物たる容
積変更部材が出没する都合上、火炎伝播を理想的に行わ
せることができず、熱効率が逆に悪化する虞があった。
また、圧縮比を大幅に変更するためには、容積変更部材
の体積やその出没量を大きくしなければならず、燃焼室
の形状が大きく変わってしまう等の問題もあり、現実的
ではなかった。
来の可変圧縮比内燃機関には、それぞれ以下の問題点が
あった。例えば、第１のものでは、燃焼室に異物たる容
積変更部材が出没する都合上、火炎伝播を理想的に行わ
せることができず、熱効率が逆に悪化する虞があった。
また、圧縮比を大幅に変更するためには、容積変更部材
の体積やその出没量を大きくしなければならず、燃焼室
の形状が大きく変わってしまう等の問題もあり、現実的
ではなかった。
【００１１】また、第２のものでは、上下動および揺動
を毎分数千回繰返すコネクティングロッドに偏心スリー
ブの駆動機構を組込まねばならず、設計が甚だ困難であ
ると共に慣性質量の増加や耐久性の確保を考慮するとそ
の実現は難しかった。また、偏心スリーブの駆動機構に
油圧を用いるため、一般には圧縮比の切替えが２段階で
しか行えず、運転状態に応じたきめ細い制御ができなか
った。
を毎分数千回繰返すコネクティングロッドに偏心スリー
ブの駆動機構を組込まねばならず、設計が甚だ困難であ
ると共に慣性質量の増加や耐久性の確保を考慮するとそ
の実現は難しかった。また、偏心スリーブの駆動機構に
油圧を用いるため、一般には圧縮比の切替えが２段階で
しか行えず、運転状態に応じたきめ細い制御ができなか
った。
【００１２】更に、第３のものでは、クランクシャフト
のみを上下に移動させるため、クランクシャフトを変速
機やプロペラシャフトに直に結合することができない。
そのため、内齒歯車と外齒歯車とを組合わせた特殊なカ
ップリング等を用いる必要があり、かつそのカップリン
グもエンジンの最大出力に耐え得るものでなければなら
ず、強度確保も難しかった。
のみを上下に移動させるため、クランクシャフトを変速
機やプロペラシャフトに直に結合することができない。
そのため、内齒歯車と外齒歯車とを組合わせた特殊なカ
ップリング等を用いる必要があり、かつそのカップリン
グもエンジンの最大出力に耐え得るものでなければなら
ず、強度確保も難しかった。
【００１３】そのため、現段階で可変圧縮比内燃機関と
して実用に供されたものは皆無であり、その実現が望ま
れていた。
して実用に供されたものは皆無であり、その実現が望ま
れていた。
【００１４】本発明は上記状況に鑑み成されたもので、
コネクティングロッドやクランクシャフト等の基本構造
やその支持方法を変えずに、圧縮比の安定かつ確実な制
御を実現できる可変圧縮比内燃機関を提供することを目
的とする。
コネクティングロッドやクランクシャフト等の基本構造
やその支持方法を変えずに、圧縮比の安定かつ確実な制
御を実現できる可変圧縮比内燃機関を提供することを目
的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の可変圧縮比内燃機関はコネクティングロッ
ドの小端部に支持されたピストンがその内部を往復動す
るシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記
コネクティングロッドの大端部を支持するクランクシャ
フトを回転自在に支持するクランクケースと、前記シリ
ンダブロックと前記クランクケースとを連結すると共
に、これらシリンダブロックとクランクケースとを略前
記シリンダボアの軸方向に沿って接近あるいは離反させ
るする圧縮比変更手段とを備えたことを特徴とする。
に、本発明の可変圧縮比内燃機関はコネクティングロッ
ドの小端部に支持されたピストンがその内部を往復動す
るシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、前記
コネクティングロッドの大端部を支持するクランクシャ
フトを回転自在に支持するクランクケースと、前記シリ
ンダブロックと前記クランクケースとを連結すると共
に、これらシリンダブロックとクランクケースとを略前
記シリンダボアの軸方向に沿って接近あるいは離反させ
るする圧縮比変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】また、本発明の可変圧縮比内燃機関は、吸
気系の圧力を検出する吸気圧検出手段と、この吸気圧検
出手段の検出結果に基づき、目標圧縮比を決定して前記
圧縮比変更手段を駆動する圧縮比変更手段駆動制御手段
とを備えたことを特徴とする。
気系の圧力を検出する吸気圧検出手段と、この吸気圧検
出手段の検出結果に基づき、目標圧縮比を決定して前記
圧縮比変更手段を駆動する圧縮比変更手段駆動制御手段
とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【作用】本発明の可変圧縮比内燃機関によれば、例えば
吸気圧センサにより混合気の充填効率が低いパーシャル
スロットル状態を検出した際には、偏心カムを所定の方
向に回動させてシリンダブロックとクランクケースとを
接近させる。すると、燃焼室に対するピストンの上死点
位置が上昇して圧縮比が高くなり、高い熱効率が得られ
燃費も向上する。一方、混合気の充填効率が高いフルス
ロットル状態を検出した際には、偏心カムを逆方向に回
動させてシリンダブロックとクランクケースとを離反さ
せる。すると、燃焼室に対するピストンの上死点位置が
下降して圧縮比が低くなり、ノッキングが防止される。
吸気圧センサにより混合気の充填効率が低いパーシャル
スロットル状態を検出した際には、偏心カムを所定の方
向に回動させてシリンダブロックとクランクケースとを
接近させる。すると、燃焼室に対するピストンの上死点
位置が上昇して圧縮比が高くなり、高い熱効率が得られ
燃費も向上する。一方、混合気の充填効率が高いフルス
ロットル状態を検出した際には、偏心カムを逆方向に回
動させてシリンダブロックとクランクケースとを離反さ
せる。すると、燃焼室に対するピストンの上死点位置が
下降して圧縮比が低くなり、ノッキングが防止される。
【００１８】
【実施例】以下、本発明による可変圧縮比内燃機関の一
実施例について添付の図面を参照して説明する。図１，
図２（図１中のＡ−Ａ断面図），図３（図１中のＢ−Ｂ
断面図）に示したように、本実施例のエンジン１は、直
列４気筒（図中に、ボアの中心線をＢＣで示す）のＤＯ
ＨＣガソリンエンジンであり、その吸排気系には図示し
ない排気ターボが装着されている。クランクシャフト２
のクランクジャーナル３を回転自在に支持するクランク
ケース４はアッパクランクケース５とロアクランクケー
ス６とからなっており、クランクシャフト２を組込んだ
状態でボルト７により締結・一体化されている。クラン
クシャフト２のクランクピン８には、コネクティングロ
ッド（以下、コンロッドと略称する）９の大端部１０が
回転自在に支持されている。図中、１１はロアクランク
ケース６の下端面に取付けられたオイルパンであり、１
２はエンジンオイルである。
実施例について添付の図面を参照して説明する。図１，
図２（図１中のＡ−Ａ断面図），図３（図１中のＢ−Ｂ
断面図）に示したように、本実施例のエンジン１は、直
列４気筒（図中に、ボアの中心線をＢＣで示す）のＤＯ
ＨＣガソリンエンジンであり、その吸排気系には図示し
ない排気ターボが装着されている。クランクシャフト２
のクランクジャーナル３を回転自在に支持するクランク
ケース４はアッパクランクケース５とロアクランクケー
ス６とからなっており、クランクシャフト２を組込んだ
状態でボルト７により締結・一体化されている。クラン
クシャフト２のクランクピン８には、コネクティングロ
ッド（以下、コンロッドと略称する）９の大端部１０が
回転自在に支持されている。図中、１１はロアクランク
ケース６の下端面に取付けられたオイルパンであり、１
２はエンジンオイルである。
【００１９】クランクケース４の直上部にはシリンダブ
ロック１３が配置されており、そのボア１４内にはピス
トン１５が摺動自在に嵌合している。ピストン１５はピ
ストンピン１６を介してコンロッド９の小端部１７に揺
動自在に支持されており、ピストン１５がボア１４内を
往復動すると、クランクシャフト２が回転するようにな
っている。シリンダブロック１２の上端面には、吸排気
バルブ１８，１９や図示しない動弁機構等が組込まれた
シリンダヘッド２０が搭載されており、ピストン１４の
上端面との間に燃焼室２１を形成する。尚、シリンダブ
ロック１２とシリンダヘッド２０とは、図示しないヘッ
ドボルトにより、強固に締結されている。図中、２２は
シリンダブロック１３およびシリンダヘッド２０に形成
された冷却水用のウォータギャラリーである。
ロック１３が配置されており、そのボア１４内にはピス
トン１５が摺動自在に嵌合している。ピストン１５はピ
ストンピン１６を介してコンロッド９の小端部１７に揺
動自在に支持されており、ピストン１５がボア１４内を
往復動すると、クランクシャフト２が回転するようにな
っている。シリンダブロック１２の上端面には、吸排気
バルブ１８，１９や図示しない動弁機構等が組込まれた
シリンダヘッド２０が搭載されており、ピストン１４の
上端面との間に燃焼室２１を形成する。尚、シリンダブ
ロック１２とシリンダヘッド２０とは、図示しないヘッ
ドボルトにより、強固に締結されている。図中、２２は
シリンダブロック１３およびシリンダヘッド２０に形成
された冷却水用のウォータギャラリーである。
【００２０】さて、本実施例のエンジン１では、クラン
クケース４とシリンダブロック１３とは一体となってお
らず、圧縮比変更手段である左右２本の圧縮比変更用カ
ムシャフト（以下、カムシャフトと略称する）２３，２
４により結合されている。両カムシャフト２３，２４
は、シリンダブロック１３の左右下端部に形成されたカ
ムホルダ２５に回動自在に嵌合する小径部２６と、クラ
ンクケース４の左右上端部に形成されたカムホルダ２７
に回動自在に嵌合する大径部２８とを具えている。両カ
ムシャフト２３，２４はいわゆる偏心カムであり、小径
部２６の中心が大径部２８の中心に対して水平かつ外側
にオフセットしている。したがって、カムシャフト２
３，２４が回動すると、シリンダブロック１３がクラン
クケース４に対して上下に移動する。
クケース４とシリンダブロック１３とは一体となってお
らず、圧縮比変更手段である左右２本の圧縮比変更用カ
ムシャフト（以下、カムシャフトと略称する）２３，２
４により結合されている。両カムシャフト２３，２４
は、シリンダブロック１３の左右下端部に形成されたカ
ムホルダ２５に回動自在に嵌合する小径部２６と、クラ
ンクケース４の左右上端部に形成されたカムホルダ２７
に回動自在に嵌合する大径部２８とを具えている。両カ
ムシャフト２３，２４はいわゆる偏心カムであり、小径
部２６の中心が大径部２８の中心に対して水平かつ外側
にオフセットしている。したがって、カムシャフト２
３，２４が回動すると、シリンダブロック１３がクラン
クケース４に対して上下に移動する。
【００２１】図１に示したように、小径部２６はボアの
中心線ＢＣの真横すなわち前後方向でクランクピン８と
同位相に配置され、大径部２８はボアの中心線ＢＣの間
すなわちクランクジャーナル３と同位相に配置されてい
る。図中、２９，３０はホルダキャップであり、カムシ
ャフト２３，２４を組込んだ状態で、それぞれカムホル
ダ２５，２７にボルト締めされている。また、３１はば
ね鋼板やゴム板等の弾性材からなるシールプレートであ
り、シリンダブロック１３に形成された横リブ３２とク
ランクケース４の側面にボルト締めされたサイドプレー
ト３３との間に介装されている。このシールプレート３
１は、シリンダブロック１３とクランクケース４との相
対動に伴って弾性変形して両者の隙間を塞ぎ、エンジン
１内への塵埃の侵入や大気へのブローバイガスやエンジ
ンオイルの流出を防止する。
中心線ＢＣの真横すなわち前後方向でクランクピン８と
同位相に配置され、大径部２８はボアの中心線ＢＣの間
すなわちクランクジャーナル３と同位相に配置されてい
る。図中、２９，３０はホルダキャップであり、カムシ
ャフト２３，２４を組込んだ状態で、それぞれカムホル
ダ２５，２７にボルト締めされている。また、３１はば
ね鋼板やゴム板等の弾性材からなるシールプレートであ
り、シリンダブロック１３に形成された横リブ３２とク
ランクケース４の側面にボルト締めされたサイドプレー
ト３３との間に介装されている。このシールプレート３
１は、シリンダブロック１３とクランクケース４との相
対動に伴って弾性変形して両者の隙間を塞ぎ、エンジン
１内への塵埃の侵入や大気へのブローバイガスやエンジ
ンオイルの流出を防止する。
【００２２】図４（図１中のＣ−Ｃ断面図）に示したよ
うに、クランクケース４の前後方向の中央部には、偏心
カム軸駆動手段であるウォーム駆動機構３４とサーボモ
ータ３５とが組込まれている。ウォーム駆動機構３４
は、カムシャフト２３，２４の大径部２８に一体的に形
成されたウォームホイール３６と、このウォームホイー
ル３６に噛合う鼓型ウォームギア３７とからなってい
る。鼓型ウォームギア３７は、アッパクランクケース５
とホルダキャップ３０とに嵌合・装着された、一対のテ
ーパローラベアリング３８により回転自在に支持されて
いる。サーボモータ３５は、その回転軸が鼓型ウォーム
ギア３７に固着されており、図示しない駆動制御装置に
制御されて正逆両回転方向に回転駆動される。
うに、クランクケース４の前後方向の中央部には、偏心
カム軸駆動手段であるウォーム駆動機構３４とサーボモ
ータ３５とが組込まれている。ウォーム駆動機構３４
は、カムシャフト２３，２４の大径部２８に一体的に形
成されたウォームホイール３６と、このウォームホイー
ル３６に噛合う鼓型ウォームギア３７とからなってい
る。鼓型ウォームギア３７は、アッパクランクケース５
とホルダキャップ３０とに嵌合・装着された、一対のテ
ーパローラベアリング３８により回転自在に支持されて
いる。サーボモータ３５は、その回転軸が鼓型ウォーム
ギア３７に固着されており、図示しない駆動制御装置に
制御されて正逆両回転方向に回転駆動される。
【００２３】本実施例のエンジン１は、ボアとストロー
クとが共に８６ｍｍのいわゆるスクエアエンジンであ
り、１気筒当たりの排気量は約５００ｃｃ（総排気量は
約１９９８ｃｃ）である。したがって、圧縮比を９とす
ると、燃焼室２１の容積は６２．５ｃｃとなる。本実施
例では、９を基準圧縮比としており、この場合、図４に
示したようにカムシャフト２３，２４の小径部２６の中
心ＯS と大径部２８の中心ＯL とを結ぶ線が水平になっ
ている。尚、中心ＯS と中心ＯL のオフセット量は１０
ｍｍである。
クとが共に８６ｍｍのいわゆるスクエアエンジンであ
り、１気筒当たりの排気量は約５００ｃｃ（総排気量は
約１９９８ｃｃ）である。したがって、圧縮比を９とす
ると、燃焼室２１の容積は６２．５ｃｃとなる。本実施
例では、９を基準圧縮比としており、この場合、図４に
示したようにカムシャフト２３，２４の小径部２６の中
心ＯS と大径部２８の中心ＯL とを結ぶ線が水平になっ
ている。尚、中心ＯS と中心ＯL のオフセット量は１０
ｍｍである。
【００２４】一方、図５に示したように、本実施例で
は、エンジン１に関する種々の制御を行うための、ＥＣ
Ｕ（Electronic Control Unit ）４０が具えられてい
る。ＥＣＵ４０には、エンジン１の吸気マニホールド４
１内の圧力を検出する吸気圧センサ４２と、スロットル
バルブ４３の開閉速度を検出するスロットルセンサ４４
と、シリンダヘッド２０に取付けられてノッキングを検
出するノックセンサ４５からの情報が入力する。この
他、ＥＣＵ４０には、吸気量，冷却水温，吸気温度等多
数の運転情報が入力するが、ここではその記載を省略す
る。図中、４６は排気ターボであり、図示しないエアク
リーナから吸入した空気を加圧し、サージタンク４７を
介してスロットルバルブボデー４８に供給する。
は、エンジン１に関する種々の制御を行うための、ＥＣ
Ｕ（Electronic Control Unit ）４０が具えられてい
る。ＥＣＵ４０には、エンジン１の吸気マニホールド４
１内の圧力を検出する吸気圧センサ４２と、スロットル
バルブ４３の開閉速度を検出するスロットルセンサ４４
と、シリンダヘッド２０に取付けられてノッキングを検
出するノックセンサ４５からの情報が入力する。この
他、ＥＣＵ４０には、吸気量，冷却水温，吸気温度等多
数の運転情報が入力するが、ここではその記載を省略す
る。図中、４６は排気ターボであり、図示しないエアク
リーナから吸入した空気を加圧し、サージタンク４７を
介してスロットルバルブボデー４８に供給する。
【００２５】一方、ＥＣＵ４０からは、図示しない点火
ドライバを介して、イグニッションプラグ４９に駆動信
号が出力され、これもまた図示しないモータドライバを
介して、サーボモータ３５に駆動信号が出力される。こ
の他、ＥＣＵ４０からは、フュエルインジェクタ等にも
駆動信号が出力されるが、ここではその記載を省略す
る。図中、５０はクランクケース４とシリンダブロック
１３との相対変位を検出するリニアエンコーダであり、
その検出情報はＥＣＵ４０に入力する。
ドライバを介して、イグニッションプラグ４９に駆動信
号が出力され、これもまた図示しないモータドライバを
介して、サーボモータ３５に駆動信号が出力される。こ
の他、ＥＣＵ４０からは、フュエルインジェクタ等にも
駆動信号が出力されるが、ここではその記載を省略す
る。図中、５０はクランクケース４とシリンダブロック
１３との相対変位を検出するリニアエンコーダであり、
その検出情報はＥＣＵ４０に入力する。
【００２６】以下、本実施例の作用を述べる。本実施例
では、エンジン１が運転を開始すると、燃料噴射制御や
点火時期制御と共に、ＥＣＵ４０が所定の制御インター
バルで圧縮比制御を行う。圧縮比制御に当たっての基本
情報は吸気圧センサ４２から入力する吸気マニホールド
４１内の圧力すなわち吸気圧であり、例えばアイドリン
グ時や低回転域におけるパーシャルスロットル時におい
ては、これは負圧となる。ＥＣＵ４０では、この負圧の
程度に応じた目標圧縮比を設定し、左右のサーボモータ
３５を左回転方向に所定量駆動する。すると、図６に示
したように、鼓型ウォームギア３７を介して、右側のウ
ォームホイール３６は時計回りに回転し、左側のウォー
ムホイール３６は反時計回りに回転する。ウォームホイ
ール３６が回転すると、これと一体のカムシャフト２
３，２４も同方向に回転し、小径部２６の中心ＯS が大
径部２８の中心ＯL に対して斜め下方に移動する。
では、エンジン１が運転を開始すると、燃料噴射制御や
点火時期制御と共に、ＥＣＵ４０が所定の制御インター
バルで圧縮比制御を行う。圧縮比制御に当たっての基本
情報は吸気圧センサ４２から入力する吸気マニホールド
４１内の圧力すなわち吸気圧であり、例えばアイドリン
グ時や低回転域におけるパーシャルスロットル時におい
ては、これは負圧となる。ＥＣＵ４０では、この負圧の
程度に応じた目標圧縮比を設定し、左右のサーボモータ
３５を左回転方向に所定量駆動する。すると、図６に示
したように、鼓型ウォームギア３７を介して、右側のウ
ォームホイール３６は時計回りに回転し、左側のウォー
ムホイール３６は反時計回りに回転する。ウォームホイ
ール３６が回転すると、これと一体のカムシャフト２
３，２４も同方向に回転し、小径部２６の中心ＯS が大
径部２８の中心ＯL に対して斜め下方に移動する。
【００２７】ここで、ウォームホイール３６すなわちカ
ムシャフト２３，２４の回動角度を２０°とすると、中
心ＯS と中心ＯL のオフセット量が１０ｍｍであるか
ら、中心ＯS は中心ＯL より約３．４ｍｍ下降し、シリ
ンダブロック１３もクランクケース４に対して同じ量下
降することになる。この場合、燃焼室２１の容積は約４
２．８ｃｃとなり、理論圧縮比は１２．７となる。その
結果、吸気圧が負圧で充填効率が低い状態でも、実圧縮
比の上昇により熱効率は高くなり、出力と燃費とが共に
向上するのである。尚、カムシャフト２３，２４の回動
に伴い、小径部２６の中心ＯS は大径部２８の中心ＯL
に対して内側にも移動し、回動角度２０°ではその移動
量は左右で約１．２ｍｍとなるが、これはクランクケー
ス４とシリンダヘッド１３との弾性変形により吸収す
る。また、シリンダブロック１３のクランクケース４に
対する移動量はリニアエンコーダ５０により検出され、
ＥＣＵ４０ではこの検出結果に基いてフィードバック制
御を行う。
ムシャフト２３，２４の回動角度を２０°とすると、中
心ＯS と中心ＯL のオフセット量が１０ｍｍであるか
ら、中心ＯS は中心ＯL より約３．４ｍｍ下降し、シリ
ンダブロック１３もクランクケース４に対して同じ量下
降することになる。この場合、燃焼室２１の容積は約４
２．８ｃｃとなり、理論圧縮比は１２．７となる。その
結果、吸気圧が負圧で充填効率が低い状態でも、実圧縮
比の上昇により熱効率は高くなり、出力と燃費とが共に
向上するのである。尚、カムシャフト２３，２４の回動
に伴い、小径部２６の中心ＯS は大径部２８の中心ＯL
に対して内側にも移動し、回動角度２０°ではその移動
量は左右で約１．２ｍｍとなるが、これはクランクケー
ス４とシリンダヘッド１３との弾性変形により吸収す
る。また、シリンダブロック１３のクランクケース４に
対する移動量はリニアエンコーダ５０により検出され、
ＥＣＵ４０ではこの検出結果に基いてフィードバック制
御を行う。
【００２８】一方、低回転域におけるフルスロットル時
や、排気ターボ４６による過給が盛んに行われる高回転
域においては、吸気圧は急激に上昇する。この場合も、
ＥＣＵ４０では、この吸気圧の程度に応じた目標圧縮比
を設定し、左右のサーボモータ３５を今度は右回転方向
に所定量駆動する。すると、図７に示したように、鼓型
ウォームギア３７を介して、右側のウォームホイール３
６は反時計回りに回転し、左側のウォームホイール３６
は時計回りに回転し、前述とは逆に小径部２６の中心Ｏ
S が大径部２８の中心ＯL に対して斜め上方に移動す
る。
や、排気ターボ４６による過給が盛んに行われる高回転
域においては、吸気圧は急激に上昇する。この場合も、
ＥＣＵ４０では、この吸気圧の程度に応じた目標圧縮比
を設定し、左右のサーボモータ３５を今度は右回転方向
に所定量駆動する。すると、図７に示したように、鼓型
ウォームギア３７を介して、右側のウォームホイール３
６は反時計回りに回転し、左側のウォームホイール３６
は時計回りに回転し、前述とは逆に小径部２６の中心Ｏ
S が大径部２８の中心ＯL に対して斜め上方に移動す
る。
【００２９】ここで、ウォームホイール３６すなわちカ
ムシャフト２３，２４の回動角度を２０°とすると、中
心ＯS は中心ＯL より約３．４ｍｍ上昇し、シリンダブ
ロック１３もクランクケース４に対して同じ量上昇する
ことになる。この場合、燃焼室２１の容積は約８２．２
ｃｃとなり、理論圧縮比は７．１となる。その結果、吸
気圧が高く充填効率が高い状態でも、実圧縮比はそれほ
ど上がらず、ノッキングが防止されると共に高出力が得
られるのである。
ムシャフト２３，２４の回動角度を２０°とすると、中
心ＯS は中心ＯL より約３．４ｍｍ上昇し、シリンダブ
ロック１３もクランクケース４に対して同じ量上昇する
ことになる。この場合、燃焼室２１の容積は約８２．２
ｃｃとなり、理論圧縮比は７．１となる。その結果、吸
気圧が高く充填効率が高い状態でも、実圧縮比はそれほ
ど上がらず、ノッキングが防止されると共に高出力が得
られるのである。
【００３０】上述したように、クランクケース４とシリ
ンダブロック１３とを上下方向に相対移動させる場合、
バルブ駆動機構が若干の問題となる。すなわち、ＯＨＣ
エンジンではシリンダヘッド２０内の動弁機構を構成す
るカムシャフトを、カムチェーンやタイミングベルトを
介して、クランクシャフト２により駆動している。した
がって、クランクシャフト２とシリンダヘッド２０との
距離が変化すると、バルブタイミングが狂ってしまうの
である。本実施例では、この問題は、カムチェーンやタ
イミングベルトのアイドラプーリを、サーボモータや簡
単なリンク機構により、シリンダヘッド１３の移動と同
期させて移動させることにより解決するが、その詳細は
記載しない。尚、カムチェーン等に代えてシャフトドラ
イブを採用する場合、スプライン結合を用いればこの問
題は容易に解決できる。
ンダブロック１３とを上下方向に相対移動させる場合、
バルブ駆動機構が若干の問題となる。すなわち、ＯＨＣ
エンジンではシリンダヘッド２０内の動弁機構を構成す
るカムシャフトを、カムチェーンやタイミングベルトを
介して、クランクシャフト２により駆動している。した
がって、クランクシャフト２とシリンダヘッド２０との
距離が変化すると、バルブタイミングが狂ってしまうの
である。本実施例では、この問題は、カムチェーンやタ
イミングベルトのアイドラプーリを、サーボモータや簡
単なリンク機構により、シリンダヘッド１３の移動と同
期させて移動させることにより解決するが、その詳細は
記載しない。尚、カムチェーン等に代えてシャフトドラ
イブを採用する場合、スプライン結合を用いればこの問
題は容易に解決できる。
【００３１】一方、低回転域で急加速を行う等、パーシ
ャルスロットル状態からフルスロットル状態に急激に変
化した場合、本実施例では以下のような制御を行う。Ｅ
ＣＵ４０では、スロットルセンサ４４により検出したス
ロットルバルブ４３の開放速度が所定の値より高い場
合、圧縮比が低くなる方向にサーボモータ３５を駆動
し、同時に点火時期をＭＢＴ（Minimam advance for th
e Best Torque ）から所定量リタードさせてイグニッシ
ョンプラグ４９を駆動する。すると、周知のように燃焼
室２１内での燃焼圧力が低下し、ノッキングが未然に防
止されるのである。尚、サーボモータ３５の駆動量や点
火時期のリタード量は、スロットルバルブ４３の開放速
度をパラメータとした学習制御を行う方式を採ることが
望ましい。
ャルスロットル状態からフルスロットル状態に急激に変
化した場合、本実施例では以下のような制御を行う。Ｅ
ＣＵ４０では、スロットルセンサ４４により検出したス
ロットルバルブ４３の開放速度が所定の値より高い場
合、圧縮比が低くなる方向にサーボモータ３５を駆動
し、同時に点火時期をＭＢＴ（Minimam advance for th
e Best Torque ）から所定量リタードさせてイグニッシ
ョンプラグ４９を駆動する。すると、周知のように燃焼
室２１内での燃焼圧力が低下し、ノッキングが未然に防
止されるのである。尚、サーボモータ３５の駆動量や点
火時期のリタード量は、スロットルバルブ４３の開放速
度をパラメータとした学習制御を行う方式を採ることが
望ましい。
【００３２】この点火時期のリタードは、圧縮比の低下
に伴なって解消され、目標圧縮比が得られた時点でＭＢ
Ｔに復帰する。したがって、点火時期のリタードによる
燃費の低下は最小限に止められる。また、ノックセンサ
４５がノッキングを検出した場合も、これと同様に圧縮
比の低下と点火時期のリタードとを併用し、ノッキング
を防止する。
に伴なって解消され、目標圧縮比が得られた時点でＭＢ
Ｔに復帰する。したがって、点火時期のリタードによる
燃費の低下は最小限に止められる。また、ノックセンサ
４５がノッキングを検出した場合も、これと同様に圧縮
比の低下と点火時期のリタードとを併用し、ノッキング
を防止する。
【００３３】以上で本発明の好適な一実施例の説明を終
えるが、本発明の態様はこの実施例に限るものではな
い。例えば、上記実施例ではカムシャフト２３，２４の
小径部２６と大径部２８のオフセット量を１０ｍｍとし
たが、この数値は任意に設定可能であるし、その回動角
度も圧縮比の必要変更量に応じて決めることができる。
また、カムシャフト２３，２４同士をギヤ等で連結して
同期回転させるようにしてもよいし、その駆動手段とし
てステップモータや油圧シリンダ等を用いてもよい。更
に、上述したような電気的な制御を行わず、燃料のオク
タン価の変動等に応じて、カムシャフトの２３，２４の
駆動を手動で行うようにしてもよい。
えるが、本発明の態様はこの実施例に限るものではな
い。例えば、上記実施例ではカムシャフト２３，２４の
小径部２６と大径部２８のオフセット量を１０ｍｍとし
たが、この数値は任意に設定可能であるし、その回動角
度も圧縮比の必要変更量に応じて決めることができる。
また、カムシャフト２３，２４同士をギヤ等で連結して
同期回転させるようにしてもよいし、その駆動手段とし
てステップモータや油圧シリンダ等を用いてもよい。更
に、上述したような電気的な制御を行わず、燃料のオク
タン価の変動等に応じて、カムシャフトの２３，２４の
駆動を手動で行うようにしてもよい。
【００３４】一方、上記実施例では左右のカムシャフト
２３，２４の小径部２６と大径部２８との位置関係を左
右対称としたが、図８に示したように、その位置関係を
同一にしてもよい。この場合、回動に伴う小径部２６の
中心と大径部２８の中心との相対移動は左右のカムシャ
フト２３，２４で同一の方向となり、クランクケース４
とシリンダヘッド１３との弾性変形はなくなる。また、
上記実施例は直列エンジンに採用したものであるが、図
９に示したように、Ｖ型エンジンに採用してもよいし、
カムシャフトの本数を３本以上配置するようにしてもよ
い。更に、圧縮比変更手段として、カムシャフトに代え
てボールスクリューやラック機構等を採用してもよい。
２３，２４の小径部２６と大径部２８との位置関係を左
右対称としたが、図８に示したように、その位置関係を
同一にしてもよい。この場合、回動に伴う小径部２６の
中心と大径部２８の中心との相対移動は左右のカムシャ
フト２３，２４で同一の方向となり、クランクケース４
とシリンダヘッド１３との弾性変形はなくなる。また、
上記実施例は直列エンジンに採用したものであるが、図
９に示したように、Ｖ型エンジンに採用してもよいし、
カムシャフトの本数を３本以上配置するようにしてもよ
い。更に、圧縮比変更手段として、カムシャフトに代え
てボールスクリューやラック機構等を採用してもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、圧縮比変
更手段を用いて、シリンダブロックとクランクケースと
を略シリンダボアの軸方向に沿って接近あるいは離反さ
せるようにしたため、混合気の充填効率に応じて圧縮比
を適宜変更することが可能となり、パーシャルスロット
ル時等における燃費の低減と出力の向上とを図ることが
できる一方、フルスロットル時おけるノッキングも防止
される。
更手段を用いて、シリンダブロックとクランクケースと
を略シリンダボアの軸方向に沿って接近あるいは離反さ
せるようにしたため、混合気の充填効率に応じて圧縮比
を適宜変更することが可能となり、パーシャルスロット
ル時等における燃費の低減と出力の向上とを図ることが
できる一方、フルスロットル時おけるノッキングも防止
される。
【図１】本発明の可変圧縮比機関の一実施例を示した側
面図。
面図。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１中のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図１中のＣ−Ｃ断面図。
【図５】実施例の可変圧縮比機関の制御システムを示し
た説明図。
た説明図。
【図６】実施例の可変圧縮比機関において高圧縮にする
状態を示した説明図。
状態を示した説明図。
【図７】実施例の可変圧縮比機関において低圧縮にする
状態を示した説明図。
状態を示した説明図。
【図８】本発明の可変圧縮比機関の変形例を示した説明
図。
図。
【図９】本発明の可変圧縮比機関の変形例を示した説明
図。
図。
【符号の説明】 １ エンジン ２ クランクシャフト ４ クランクケース ５ アッパクランクケース ６ ロアクランクケース ９ コネクティングロッド １０ 大端部 １３ シリンダブロック １４ ボア １５ ピストン １７ 小端部 ２０ シリンダヘッド ２３，２４ カムシャフト ３５ サーボモータ ３６ ウォームホイール ３７ 鼓型ウォームギア ４０ ＥＣＵ ４１ 吸気マニホールド ４２ 吸気圧センサ ４３ スロットルバルブ ４４ スロットルセンサ ４５ ノックセンサ ４６ 排気ターボ ５０ リニアエンコーダ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年８月２３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】クランクケース４の直上部にはシリンダブ
ロック１３が配置されており、そのボア１４内にはピス
トン１５が摺動自在に嵌合している。ピストン１５はピ
ストンピン１６を介してコンロッド９の小端部１７に揺
動自在に支持されており、ピストン１５がボア１４内を
往復動すると、クランクシャフト２が回転するようにな
っている。シリンダブロック１３の上端面には、吸排気
バルブ１８，１９や図示しない動弁機構等が組込まれた
シリンダヘッド２０が搭載されており、ピストン１４の
上端面との間に燃焼室２１を形成する。尚、シリンダブ
ロック１２とシリンダヘッド２０とは、図示しないヘッ
ドボルトにより、強固に締結されている。図中、２２は
シリンダブロック１３およびシリンダヘッド２０に形成
された冷却水用のウォータギャラリーである。
ロック１３が配置されており、そのボア１４内にはピス
トン１５が摺動自在に嵌合している。ピストン１５はピ
ストンピン１６を介してコンロッド９の小端部１７に揺
動自在に支持されており、ピストン１５がボア１４内を
往復動すると、クランクシャフト２が回転するようにな
っている。シリンダブロック１３の上端面には、吸排気
バルブ１８，１９や図示しない動弁機構等が組込まれた
シリンダヘッド２０が搭載されており、ピストン１４の
上端面との間に燃焼室２１を形成する。尚、シリンダブ
ロック１２とシリンダヘッド２０とは、図示しないヘッ
ドボルトにより、強固に締結されている。図中、２２は
シリンダブロック１３およびシリンダヘッド２０に形成
された冷却水用のウォータギャラリーである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】さて、本実施例のエンジン１では、クラン
クケース４とシリンダブロック１３とは一体となってお
らず、圧縮比変更手段である左右２本の圧縮比変更用カ
ムシャフト（以下、カムシャフトと略称する）２３，２
４により結合されている。両カムシャフト２３，２４
は、シリンダブロック１３の左右下端部に形成されたカ
ムホルダ２５に回動自在に嵌合する小径部２６と、アッ
パクランクケース５の左右上端部に形成されたカムホル
ダ２７に回動自在に嵌合する大径部２８とを具えてい
る。両カムシャフト２３，２４はいわゆる偏心カムであ
り、小径部２６の中心が大径部２８の中心に対して水平
かつ外側にオフセットしている。したがって、カムシャ
フト２３，２４が回動すると、シリンダブロック１３が
クランクケース４に対して上下に移動する。
クケース４とシリンダブロック１３とは一体となってお
らず、圧縮比変更手段である左右２本の圧縮比変更用カ
ムシャフト（以下、カムシャフトと略称する）２３，２
４により結合されている。両カムシャフト２３，２４
は、シリンダブロック１３の左右下端部に形成されたカ
ムホルダ２５に回動自在に嵌合する小径部２６と、アッ
パクランクケース５の左右上端部に形成されたカムホル
ダ２７に回動自在に嵌合する大径部２８とを具えてい
る。両カムシャフト２３，２４はいわゆる偏心カムであ
り、小径部２６の中心が大径部２８の中心に対して水平
かつ外側にオフセットしている。したがって、カムシャ
フト２３，２４が回動すると、シリンダブロック１３が
クランクケース４に対して上下に移動する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】ここで、ウォームホイール３６すなわちカ
ムシャフト２３，２４の回動角度を２０°とすると、中
心ＯＳと中心ＯＬのオフセット量が１０ｍｍであるか
ら、中心ＯＳは中心ＯＬより約３．４ｍｍ下降し、シリ
ンダブロック１３もクランクケース４に対して同じ量下
降することになる。この場合、燃焼室２１の容積は約４
２．８ｃｃとなり、理論圧縮比は１２．７となる。その
結果、吸気圧が負圧で充填効率が低い状態でも、実圧縮
比の上昇により熱効率は高くなり、出力と燃費とが共に
向上するのである。尚、カムシャフト２３，２４の回動
に伴い、小径部２６の中心ＯＳは大径部２８の中心ＯＬ
に対して内側にも移動し、回動角度２０°ではその移動
量は左右で約１．２ｍｍとなるが、これはクランクケー
ス４とシリンダブロック１３との弾性変形により吸収す
る。また、シリンダブロック１３のクランクケース４に
対する移動量はリニアエンコーダ５０により検出され、
ＥＣＵ４０ではこの検出結果に基いてフィードバック制
御を行う。
ムシャフト２３，２４の回動角度を２０°とすると、中
心ＯＳと中心ＯＬのオフセット量が１０ｍｍであるか
ら、中心ＯＳは中心ＯＬより約３．４ｍｍ下降し、シリ
ンダブロック１３もクランクケース４に対して同じ量下
降することになる。この場合、燃焼室２１の容積は約４
２．８ｃｃとなり、理論圧縮比は１２．７となる。その
結果、吸気圧が負圧で充填効率が低い状態でも、実圧縮
比の上昇により熱効率は高くなり、出力と燃費とが共に
向上するのである。尚、カムシャフト２３，２４の回動
に伴い、小径部２６の中心ＯＳは大径部２８の中心ＯＬ
に対して内側にも移動し、回動角度２０°ではその移動
量は左右で約１．２ｍｍとなるが、これはクランクケー
ス４とシリンダブロック１３との弾性変形により吸収す
る。また、シリンダブロック１３のクランクケース４に
対する移動量はリニアエンコーダ５０により検出され、
ＥＣＵ４０ではこの検出結果に基いてフィードバック制
御を行う。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】上述したように、クランクケース４とシリ
ンダブロック１３とを上下方向に相対移動させる場合、
バルブ駆動機構が若干の問題となる。すなわち、ＯＨＣ
エンジンではシリンダヘッド２０内の動弁機構を構成す
るカムシャフトを、カムチェーンやタイミングベルトを
介して、クランクシャフト２により駆動している。した
がって、クランクシャフト２とシリンダヘッド２０との
距離が変化すると、バルブタイミングが狂ってしまうの
である。本実施例では、この問題は、カムチェーンやタ
イミングベルトのアイドラプーリを、サーボモータや簡
単なリンク機構により、シリンダブロック１３の移動と
同期させて移動させることにより解決するが、その詳細
は記載しない。尚、カムチェーンドライブ等に代えてシ
ャフトドライブを採用すると共に、スプライン結合を用
いれば、この問題は容易に解決できる。
ンダブロック１３とを上下方向に相対移動させる場合、
バルブ駆動機構が若干の問題となる。すなわち、ＯＨＣ
エンジンではシリンダヘッド２０内の動弁機構を構成す
るカムシャフトを、カムチェーンやタイミングベルトを
介して、クランクシャフト２により駆動している。した
がって、クランクシャフト２とシリンダヘッド２０との
距離が変化すると、バルブタイミングが狂ってしまうの
である。本実施例では、この問題は、カムチェーンやタ
イミングベルトのアイドラプーリを、サーボモータや簡
単なリンク機構により、シリンダブロック１３の移動と
同期させて移動させることにより解決するが、その詳細
は記載しない。尚、カムチェーンドライブ等に代えてシ
ャフトドライブを採用すると共に、スプライン結合を用
いれば、この問題は容易に解決できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】一方、上記実施例では左右のカムシャフト
２３，２４の小径部２６と大径部２８との位置関係を左
右対称としたが、図８に示したように、その位置関係を
同一にしてもよい。この場合、回動に伴う小径部２６の
中心と大径部２８の中心との相対移動は左右のカムシャ
フト２３，２４で同一の方向となり、クランクケース４
とシリンダブロック１３との弾性変形はなくなる。ま
た、上記実施例は直列エンジンに採用したものである
が、図９に示したように、Ｖ型エンジンに採用してもよ
いし、カムシャフトの本数を３本以上配置するようにし
てもよい。また、圧縮比変更手段として、カムシャフト
に代えてボールスクリューやラック機構等を採用しても
よい。
２３，２４の小径部２６と大径部２８との位置関係を左
右対称としたが、図８に示したように、その位置関係を
同一にしてもよい。この場合、回動に伴う小径部２６の
中心と大径部２８の中心との相対移動は左右のカムシャ
フト２３，２４で同一の方向となり、クランクケース４
とシリンダブロック１３との弾性変形はなくなる。ま
た、上記実施例は直列エンジンに採用したものである
が、図９に示したように、Ｖ型エンジンに採用してもよ
いし、カムシャフトの本数を３本以上配置するようにし
てもよい。また、圧縮比変更手段として、カムシャフト
に代えてボールスクリューやラック機構等を採用しても
よい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正内容】
【図６】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
【手続補正書】
【提出日】平成６年９月２０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】図４（図１中のＣ−Ｃ断面図）に示したよ
うに、クランクケース４の前後方向の中央部には、偏心
カム軸駆動手段であるウォーム駆動機構３４とアクチュ
エータであるサーボモータ３５とが組込まれている。ウ
ォーム駆動機構３４は、カムシャフト２３，２４の大径
部２８に一体的に形成されたウォームホイール３６と、
このウォームホイール３６に噛合う鼓型ウォームギア３
７とからなっている。鼓型ウォームギア３７は、アッパ
クランクケース５とホルダキャップ３０とに嵌合・装着
された、一対のテーパローラベアリング３８により回転
自在に支持されている。サーボモータ３５は、その回転
軸が鼓型ウォームギア３７に固着されており、図示しな
い駆動制御装置に制御されて正逆両回転方向に回転駆動
される。
うに、クランクケース４の前後方向の中央部には、偏心
カム軸駆動手段であるウォーム駆動機構３４とアクチュ
エータであるサーボモータ３５とが組込まれている。ウ
ォーム駆動機構３４は、カムシャフト２３，２４の大径
部２８に一体的に形成されたウォームホイール３６と、
このウォームホイール３６に噛合う鼓型ウォームギア３
７とからなっている。鼓型ウォームギア３７は、アッパ
クランクケース５とホルダキャップ３０とに嵌合・装着
された、一対のテーパローラベアリング３８により回転
自在に支持されている。サーボモータ３５は、その回転
軸が鼓型ウォームギア３７に固着されており、図示しな
い駆動制御装置に制御されて正逆両回転方向に回転駆動
される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】上述したように、クランクケース４とシリ
ンダブロック１３とを上下方向に相対移動させる場合、
バルブ駆動機構が若干の問題となる。すなわち、ＯＨＣ
エンジンではシリンダヘッド２０内の動弁機構を構成す
るカムシャフトを、カムチェーンやタイミングベルトを
介して、クランクシャフト２により駆動している。した
がって、クランクシャフト２とシリンダヘッド２０との
距離が変化すると、バルブタイミングが狂ってしまうの
である。本実施例では、この問題は、カムチェーンやタ
イミングベルトのアイドラプーリを、サーボモータや簡
単なリンク機構により、シリンダブロック１３の移動と
同期させて移動させることにより解決するが、その詳細
は記載しない。尚、カムチェーン等に代えてシャフトド
ライブを採用し、そのドライブシャフトをスプライン結
合等を介して伸縮自在とすれば、この問題は容易に解決
できる。
ンダブロック１３とを上下方向に相対移動させる場合、
バルブ駆動機構が若干の問題となる。すなわち、ＯＨＣ
エンジンではシリンダヘッド２０内の動弁機構を構成す
るカムシャフトを、カムチェーンやタイミングベルトを
介して、クランクシャフト２により駆動している。した
がって、クランクシャフト２とシリンダヘッド２０との
距離が変化すると、バルブタイミングが狂ってしまうの
である。本実施例では、この問題は、カムチェーンやタ
イミングベルトのアイドラプーリを、サーボモータや簡
単なリンク機構により、シリンダブロック１３の移動と
同期させて移動させることにより解決するが、その詳細
は記載しない。尚、カムチェーン等に代えてシャフトド
ライブを採用し、そのドライブシャフトをスプライン結
合等を介して伸縮自在とすれば、この問題は容易に解決
できる。
Claims (5)
- 【請求項１】コネクティングロッドの小端部に支持され
たピストンがその内部を往復動するシリンダボアが形成
されたシリンダブロックと、 前記コネクティングロッドの大端部を支持するクランク
シャフトを回転自在に支持するクランクケースと、 前記シリンダブロックと前記クランクケースとを連結す
ると共に、これらシリンダブロックとクランクケースと
を略前記シリンダボアの軸方向に沿って接近あるいは離
反させる圧縮比変更手段とを備えたことを特徴とする可
変圧縮比内燃機関。 - 【請求項２】前記圧縮比変更手段が、前記シリンダブロ
ックと前記クランクケースとの間に介装された少なくと
も左右一対の偏心カム軸と、これら偏心カムを回動させ
る偏心カム軸駆動手段とからなることを特徴とする請求
項１記載の可変圧縮比内燃機関。 - 【請求項３】前記偏心カム軸駆動手段が、前記偏心カム
軸に形成されたウォームホイールと、このウォームホイ
ールに噛合うウォームギアと、このウォームギアを回転
駆動するモータとからなることを特徴とする請求項２記
載の可変圧縮比内燃機関。 - 【請求項４】吸気系の圧力を検出する吸気圧検出手段
と、 この吸気圧検出手段の検出結果に基づき、目標圧縮比を
決定して前記圧縮比変更手段を駆動する圧縮比変更手段
駆動制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載
の可変圧縮比内燃機関。 - 【請求項５】スロットル弁の開閉速度を検出する開弁速
度検出手段と、 この開弁速度検出手段の検出結果に基づき、前記目標圧
縮比を補正して前記圧縮比変更手段を駆動する圧縮比変
更手段駆動制御手段とを備えたことを特徴とする請求項
３記載の可変圧縮比内燃機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17769293A JPH0726981A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 可変圧縮比内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17769293A JPH0726981A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 可変圧縮比内燃機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726981A true JPH0726981A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16035443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17769293A Pending JPH0726981A (ja) | 1993-06-25 | 1993-06-25 | 可変圧縮比内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726981A (ja) |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6550441B1 (en) * | 1999-03-18 | 2003-04-22 | Saab Automobile Ab | Arrangement for preventing bearing-related noise in internal combustion engines |
| EP1471233A2 (en) * | 2003-04-22 | 2004-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine with variable compression ratio and compression ratio control method |
| EP1505276A1 (en) | 2003-08-08 | 2005-02-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio mechanism |
| WO2005110792A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 可変圧縮比内燃機関のマウント装置 |
| WO2006078079A1 (en) | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio internal combustion engine |
| WO2006112256A1 (en) | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio internal combustion engine |
| JP2008286138A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の圧縮比変更装置 |
| JP2008309024A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009024658A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009024656A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009030508A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-02-12 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009041524A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009052455A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009097449A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2010156346A (ja) * | 1999-12-14 | 2010-07-15 | Berth Jonsson | ピストンエンジン内の上死点位置を決定し且つ調節する方法及び装置 |
| US7806092B2 (en) | 2006-09-26 | 2010-10-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive device mounted in vehicle body which includes variable compression ratio internal combustion engine |
| CN102472174A (zh) * | 2009-09-03 | 2012-05-23 | 丰田自动车株式会社 | 压缩比可变v型内燃机 |
| JP2012122587A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Toyoda Gosei Co Ltd | 可変圧縮比エンジンのブーツシール構造 |
| JP2012197776A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-18 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比機構を備える内燃機関 |
| JP2012202371A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 可変圧縮比エンジン用ブーツシール |
| JP2013124578A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2015222033A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関 |
| JP2019094865A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社Ihi | ２ストロークエンジン |
| DE102015005576B4 (de) | 2015-05-04 | 2022-10-13 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis |
-
1993
- 1993-06-25 JP JP17769293A patent/JPH0726981A/ja active Pending
Cited By (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6550441B1 (en) * | 1999-03-18 | 2003-04-22 | Saab Automobile Ab | Arrangement for preventing bearing-related noise in internal combustion engines |
| JP2010156346A (ja) * | 1999-12-14 | 2010-07-15 | Berth Jonsson | ピストンエンジン内の上死点位置を決定し且つ調節する方法及び装置 |
| EP1471233A2 (en) * | 2003-04-22 | 2004-10-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine with variable compression ratio and compression ratio control method |
| EP1471233A3 (en) * | 2003-04-22 | 2005-01-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine with variable compression ratio and compression ratio control method |
| US7036468B2 (en) | 2003-04-22 | 2006-05-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine with variable compression ratio and compression ratio control method |
| EP1505276A1 (en) | 2003-08-08 | 2005-02-09 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio mechanism |
| US7047917B2 (en) | 2003-08-08 | 2006-05-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio mechanism |
| US7487747B2 (en) | 2004-05-17 | 2009-02-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Mount apparatus for variable compression ratio internal combustion engine |
| WO2005110792A1 (ja) * | 2004-05-17 | 2005-11-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 可変圧縮比内燃機関のマウント装置 |
| KR100831184B1 (ko) * | 2004-05-17 | 2008-05-21 | 도요다 지도샤 가부시끼가이샤 | 가변 압축비 내연기관용 마운트장치 |
| WO2006078079A1 (en) | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio internal combustion engine |
| WO2006112256A1 (en) | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio internal combustion engine |
| US7627417B2 (en) | 2005-04-14 | 2009-12-01 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Variable compression ratio internal combustion engine |
| US7806092B2 (en) | 2006-09-26 | 2010-10-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Drive device mounted in vehicle body which includes variable compression ratio internal combustion engine |
| JP2008286138A (ja) * | 2007-05-18 | 2008-11-27 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の圧縮比変更装置 |
| JP2008309024A (ja) * | 2007-06-13 | 2008-12-25 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009024658A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009024656A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009030508A (ja) * | 2007-07-26 | 2009-02-12 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009041524A (ja) * | 2007-08-10 | 2009-02-26 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009052455A (ja) * | 2007-08-27 | 2009-03-12 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2009097449A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| CN102472174B (zh) * | 2009-09-03 | 2014-12-10 | 丰田自动车株式会社 | 压缩比可变v型内燃机 |
| CN102472174A (zh) * | 2009-09-03 | 2012-05-23 | 丰田自动车株式会社 | 压缩比可变v型内燃机 |
| JP2012122587A (ja) * | 2010-12-10 | 2012-06-28 | Toyoda Gosei Co Ltd | 可変圧縮比エンジンのブーツシール構造 |
| CN102562354A (zh) * | 2010-12-10 | 2012-07-11 | 丰田合成株式会社 | 可变压缩比发动机用密封罩 |
| JP2012197776A (ja) * | 2011-03-23 | 2012-10-18 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比機構を備える内燃機関 |
| JP2012202371A (ja) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toyoda Gosei Co Ltd | 可変圧縮比エンジン用ブーツシール |
| US8936248B2 (en) | 2011-03-28 | 2015-01-20 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Boot seal for variable compression-rate engine |
| JP2013124578A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Toyota Motor Corp | 可変圧縮比内燃機関 |
| JP2015222033A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 三菱自動車工業株式会社 | 内燃機関 |
| DE102015005576B4 (de) | 2015-05-04 | 2022-10-13 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis |
| JP2019094865A (ja) * | 2017-11-24 | 2019-06-20 | 株式会社Ihi | ２ストロークエンジン |
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