JPH0752344Y2 - 油路切替機構及び内燃機関の可変圧縮比機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、油路切替機構及び内燃機関の可変圧縮比機構
に関する。

（従来の技術） 従来、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、オイルの燃焼室容積可
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
らなるものがある（特開平1-110846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プール弁の端面と駆動手段
の一部を構成するオイルジェットノズルの噴射孔とが、
スプール弁の軸線上で対向し、そのときスプール弁の端
面に対してオイルジェットノズルからオイルが噴射され
てスプール弁が動き、油路から供給されたオイルの圧力
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。

（考案が解決しようとする課題） ところが、スプール弁両端の受圧面が小さいので、受圧
時間が短かく、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。また、スプール弁の径を大きくすると、コネ
クティングロッドに大きな挿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と
もに、スプール弁に相当高い圧力を加えなければ確実に
作動しないという問題がある。

本考案は、油圧制御弁を小さな駆動力で確実に作動させ
ることができる油路切替機構及び内燃機関の可変圧縮比
機構を提供することを目的とする。

（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考案は、回動動作によっ
て油路を切り替える油圧制御弁と、駆動力を加えて前記
油圧制御弁を回動させる駆動手段とを備え、前記油圧制
御弁の端部に半径方向に突出する駆動力受片を一対設
け、一方の前記受片は他方の前記受片の突出方向に対し
てほぼ反対方向に突出し、前記駆動手段を前記ピストン
の下死点付近で前記受片に対向する位置に配設し、前記
受片に駆動力を加えて前記油圧制御弁を回動させるよう
にした。

また、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、コネクティングロッドに設けた油路を介して供給さ
れるオイル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、前記コネクティングロッドに回
動自在に取り付けてあって、前記燃焼室容積可変手段に
対する前記オイルの供給を制御する油圧制御弁と、駆動
力を加えて前記油圧制御弁を回動させるブロック側配置
の駆動手段とを備え、前記油圧制御弁の端部に半径方向
に突出する駆動力受片を一対設け、一方の前記受片は他
方の前記受片の突出方向に対してほぼ反対方向に突出
し、前記駆動手段を前記ピストンの下死点付近で前記受
片に対向する位置に配設し、前記受片に駆動力を加えて
前記油圧制御弁を回動させるようにした。

（作用） ピストンが下降すると駆動力受片はある速度で駆動手段
に近づくため、駆動力が加わったとき大きな力が駆動力
受片に加わる。

また、上述のように駆動力が加わったとき大きな力が駆
動力受片に加わるので、スプール弁に較べ、油圧制御弁
の切替動作を確実に行なうことができ、燃焼室容積可変
手段に対するオイルの供給も円滑に行われ、燃焼室容積
可変手段が確実に作動して燃焼室容積が増減する。

（実施例） 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本考案の流体通路切替機構を可変圧縮比機構に
適用した例を示す全体構成図である。

第１図に示すように、内燃機関のシリンダーライナ壁１
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てある）とピストン基部４とから
構成されている。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ｈだけ相体変位可能に組付けら
れており、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、常時互いに連通する高圧縮比側油路8H,7H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の高圧縮比側油路7H、低圧縮比側油路7Lを高圧
縮比側油圧室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4H、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、クランクピ
ン９の潤滑油路9aからの作動油圧を、クランクピン９の
軸受メタル10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及び
分配油溜溝8b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8H及び低圧縮
比側油路8Lと油路8aとの間には、各油路8a,8H,8Lに対し
て直角方向に沿う挿入孔8cが設けられており、この挿入
孔8cには油圧制御弁としてのロータリー弁11が回動自在
に挿入されている。このロータリー弁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置（第１図及び
第２図に示す位置）と、油路8aを低圧縮比側油路8Lに連
通する低圧縮比側位置（第２図の高圧圧縮比側の位置よ
り時計方向に角度θだけ回転した位置）との間で正逆回
転可能である。第４図に示すように、このロータリー弁
11の中央部には円弧状の溝12a,12bがそれぞれ形成して
あり、ロータリー弁11の両端部には板状の受片（駆動力
受片）13,14がそれぞれ固定されており、各受片13,14は
半径方向にそれぞれ突出している。受片13は、第２図に
示すように、受片14の突出方向に対して反対方向に突出
している。なお、前述の分配油溜溝8bは油路8aの上端に
通じており、その分配油溜溝8bは常にロータリー弁11の
いずれか一方の溝12a又は溝12bに連通している。

また、ロータリー弁11及びコネクティングロッド８には
クリックストップ機構30が設けられている（第６図）。
このクリックストップ機構30は、ロータリー弁11が角度
θだけ回転したときの位置保持及び抜け防止のために設
けられたもので、バネ31と、ロータリー弁11の外周に形
成された円弧状の溝32と、この円弧状の溝32の両端に形
成された凹部32H,32Lと、凹部32H,32Lに係合可能な剛球
33とから構成されている。ロータリー弁11が前記高圧縮
比側位置にあるときには剛球33が第６図に示すように溝
32の凹部32Hに係合し、ロータリー弁11が前記低圧縮比
側位置にあるときには剛球33が溝32の凹部32Lに係合す
る。

第１図に示すように、ロータリー弁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、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に噴射されるソレノイド弁20、
23と、クランク角信号を受けてピストン２の下死点を挟
む所定のクランク角の間又は所定の時間、前記ソレノイ
ド弁20、23を作動させる電子制御装置21とから構成され
ている。前記オイルジェットノズル19,22の先端部は鉤
形に屈曲しており、オイルジェットノズル19,22は、第
７図に示すように、ピストン２の下死点付近で噴射孔19
a,22aがロータリー弁11の受片13,14と対向する位置に配
設されている。なお、前述の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4H,7H,8H及び
低圧縮比側油路4L,7L,8Lにより構成されている。

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。第７図に示すように受片13はピスト
ン２の下降動作に従って下降し、ピストン２の下死点付
近で受片13とジェットノズル22の噴射孔22aとが互いに
対向する。このときジェットノズル22はオイルを噴射
し、受片13が噴射圧を受けてロータリー弁11が高圧縮比
側位置から低圧縮比側位置まで回転する。同時に、剛球
33は凹部32Hから外れて凹部32Lに係合し、その剛球33は
バネ31で付勢され、ロータリー弁11は低圧縮比側位置に
保持される。これによって、第５図（ｂ）に示すよう
に、油路8aと低圧縮比側油路8Lとがロータリー弁11の溝
12bを介して連通し、第５図（ａ）に示すように、油路8
Hと高圧縮比側油路8Hとが遮断する。そして、油圧が低
圧縮比側油路8L,7L,4L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。このようにして内燃機関の燃焼室1aの容積が増大し
て低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
イド弁23を不作動にする。これによって、ソレノイド弁
20は潤滑油圧源18からのオイルをオイルジェットノズル
19に供給する。ピストン２の下降により下死点付近で受
片14とジェットノズル19の噴射孔19aとが互いに対向す
る。このときジェットノズル19はオイルを噴射し、受片
14が噴射圧を受けてロータリー弁11が低圧縮比側位置か
ら高圧縮比側位置まで回転する。同時に、剛球33は凹部
32Lから外れて凹部32Hに係合し、その剛球33はバネ31で
付勢され、ロータリー弁11は高圧縮比側位置に保持され
る（第６図の状態）。これによって、第４図（ａ）に示
すように、油路8aと高圧縮比側油路8Hとがロータリー弁
11の溝12aを介して連通し、第４図（ｂ）に示すよう
に、油路8aと低圧縮比側油路8Lとが遮断する。そして、
油圧が高圧縮比側油路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1aの容積が減少し
て高圧縮比状態が実現される。

オイルジェットノズル19,22からロータリー弁11の受片1
3,14が受ける力Fhは次式により表わされる。

ここに、γ＝オイルの比重、ｇ＝重力加速度、ｓ＝オイ
ルジェットの噴射孔面積、ｖ＝噴射オイルの流速、φ＝
噴射オイルのはね返り角度 受片13,14が受ける力Fhは、噴射オイルの流速ｖの２乗
に比例する。前述のようにオイルジェットノズル19,22
は第７図に示すようにピストン２の下死点付近で噴射孔
19a,22aが受片13,14と対向する位置に配設されているの
で、ピストン２が下降すると受片13,14は噴射孔19a,22a
に対してある速度vsで近づいている。

したがって、ロータリー弁11の受片13,14へ当たる噴射
オイルの流速はｖ＋vsとなる。そこで、オイルの流速を
一定としたとき、本願のロータリー弁方式は軸方向摺動
式のスプール弁方式に較べ得られる駆動力が{(v+vs)/v}
²倍となる。

以上のことから油圧制御弁を前述のロータリー弁方式と
することにより、油圧制御弁の切替を一層確実にするこ
とができる。また、逆に油圧切替弁に作用する駆動力を
一定（従来と同じ駆動力）とすると、本願のロータリー
弁方式とすることにより、噴射オイルの流速を下げるこ
とができるので、油圧源18の油圧を下げることが可能に
なる。

なお、前述の実施例においては油路切替機構を内燃機関
の可変圧縮比機構に適用した場合について述べたが、ピ
ストン冷却油路等の切替制御機構などに適用してもよ
い。

更に、前述の実施例においては、駆動手段の駆動力とし
てオイルの噴射圧を利用した場合について述べたが、こ
れに代え磁力やダンパ等を利用したものでもよいし、ま
た、受片13,14の固定位置について、前述の実施例にお
いては、受片13,14をロータリー弁11の両端部にそれぞ
れ固定した場合について述べたが、これに代え、両受片
13,14をロータリー弁11の片側端部に固定し、それに応
じてオイルジェットノズル等の駆動手段を配置するよう
に構成してもよい。

（考案の効果） 以上のように本考案の内燃機関の油路切替機構によれ
ば、回動動作によって油路を切り替える油圧制御弁と、
駆動力を加えて前記油圧制御弁を回動させる駆動手段と
を備え、前記油圧制御弁の端部に半径方向に突出する駆
動力受片を一対設け、一方の前記受片は他方の前記受片
の突出方向に対してほぼ反対方向に突出し、前記駆動手
段を前記ピストンの下死点付近で前記受片に対向する位
置に配設し、前記受片に駆動力を加えて前記油圧制御弁
を回動させるようにしたので、ピストンが下降すると駆
動力受片はある速度で駆動手段に近づくため、駆動力受
片に駆動力が加わったとき、大きな力が駆動力受片に加
わる。したがって、スプール弁に較べ、油圧制御弁の切
替動作を確実に行なうことができる。

また、内燃機関の可変圧縮比機構によれば、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、コネクティン
グロッドに設けた油路を介して供給されるオイルの圧力
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、前記コネクティングロッドに回動自在に取り付け
てあって、前記燃焼室容積可変手段に対する前記オイル
の供給を制御する油圧制御弁と、駆動力を加えて前記油
圧制御弁を回動させるブロック側配置の駆動手段とを備
え、前記油圧制御弁の端部に半径方向に突出する駆動力
受片を一対設け、一方の前記受片は他方の前記受片の突
出方向に対してほぼ反対方向に突出し、前記駆動手段を
前記ピストンの下死点付近で前記受片に対向する位置に
配設し、前記受片に駆動力を加えて前記油圧制御弁を回
動させるようにしたので、ピストンが下降すると駆動力
受片はある速度で駆動手段に近づくため、駆動力が加わ
ったとき大きな力が駆動力受片に加わる。したがって、
スプール弁に較べ、油圧制御弁の切替動作を確実に行う
ことができ、燃焼室容積可変手段を通じて圧縮比の切替
が確実に行なわれる。

【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
機構を示す概略図、第２図はコネクティングロッド小端
部の正面図、第３図はその背面図、第４図（ａ）は第１
図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第４図（ｂ）は第１図のＢ
−Ｂ線に沿う断面図、第５図（ａ）及び（ｂ）はロータ
リー弁が低圧縮位置にある状態を示す断面図、第６図は
クリックストップ機構を説明するための断面図、第７図
は受片とオイルジェットノズルとの関係を示す図であ
る。 1a……燃焼室、２……ピストン、５……高圧縮比側油圧
室、６……低圧縮比側油圧室、８……コネクティングロ
ッド、11……ロータリー弁（油圧制御弁）、13,14……
受片（駆動力受片）、16……高圧縮比側駆動手段（駆動
手段）、17……低圧縮比側駆動手段（駆動手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｃ 7/04

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】回動動作によって油路を切り替える油圧制
   御弁と、駆動力を加えて前記油圧制御弁を回動させる駆
   動手段とを備え、前記油圧制御弁の端部に半径方向に突
   出する駆動力受片を一対設け、一方の前記受片は他方の
   前記受片の突出方向に対してほぼ反対方向に突出し、前
   記駆動手段を前記ピストンの下死点付近で前記受片に対
   向する位置に配設し、前記受片に駆動力を加えて前記油
   圧制御弁を回動させるようにしたことを特徴とする油路
   切替機構。
2. 【請求項２】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、コネクティングロッドに設けた油路を介して
   供給されるオイル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、前記コネクティングロッ
   ドに回動自在に取り付けてあって、前記燃焼室容積可変
   手段に対する前記オイルの供給を制御する油圧制御弁
   と、駆動力を加えて前記油圧制御弁を回動させるブロッ
   ク側配置の駆動手段とを備え、前記油圧制御弁の端部に
   半径方向に突出する駆動力受片を一対設け、一方の前記
   受片は他方の前記受片の突出方向に対してほぼ反対方向
   に突出し、前記駆動手段を前記ピストンの下死点付近で
   前記受片に対向する位置に配設し、前記受片に駆動力を
   加えて前記油圧制御弁を回動させるようにしたことを特
   徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。