JPH0826791B2 - 内燃機関の圧縮比可変装置 - Google Patents

内燃機関の圧縮比可変装置

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JPH0826791B2
JPH0826791B2 JP2789187A JP2789187A JPH0826791B2 JP H0826791 B2 JPH0826791 B2 JP H0826791B2 JP 2789187 A JP2789187 A JP 2789187A JP 2789187 A JP2789187 A JP 2789187A JP H0826791 B2 JPH0826791 B2 JP H0826791B2
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piston
hydraulic chamber
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compression ratio
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武久 近藤
聖治 菅
博章 浜田
誠之助 原
博通 尾藤
隆治 後藤
孝之 荒井
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/044Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of an adjustable piston length

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機関の圧縮比を可変にする装置に関
する。
(従来の技術) 自動車用エンジン等において、部分負荷域での燃焼効
率を高めたり、吸入空気の高過給によるノッキングの発
生を防止するために、エンジンの圧縮比を可変にする装
置がある。
第6図〜第8図に示す装置は、ピストンストロークを
変えることにより圧縮比を可変にするもので、ピストン
がアウタピストン1とアウタピストン1に摺動自由に収
装されたインナピストン2とに分割され、アウタピスト
ン1とインナピストン2の頂面との間に上部油圧室3
が、アウタピストン1のスカート部4とインナピストン
2の底部との間に下部油圧室5がそれぞれ形成されてい
る。
そして、加圧装置6から所定高圧の油圧が、コンロッ
ド7の供給通路8からピストンピン9、インナピストン
2の油通路10,11を介して上部油圧室3に供給される
と、その油圧によりアウタピストン1がインナピストン
2に対して押し上げられ、燃焼室の容積を減少させるの
で、高圧縮比となる。
また、加圧装置6からの油圧が低下すると、油通路11
のチェック弁12が閉じて上部油圧室3への油圧の供給が
停止されると共に、インナピストン2のボス部に設けた
切換弁13が第6図の位置から第7図の位置に動いて上部
油圧室3と下部油圧室5とが油通路14を介して連通し、
この場合アウタピストン1に加わる燃焼圧力等により上
部油圧室3の圧油が下部油圧室5へ押しやられ、アウタ
ピストン1が下がるので、低圧縮比となる。
なお、下部油圧室5の圧油は、高圧縮比時に切替弁13
が下部油圧室5を外部通路15に開放するので、アウタピ
ストン1の上昇に伴い排出されるようになっている。ま
た、16はオイルパン、17は加圧装置6の制御回路である
(実開昭58−25637号公報参照)。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来装置にあっては、エン
ジンの低負荷域で高圧縮比に、エンジンの高負荷域で低
圧縮比に制御するようになっており、このため低圧縮比
時にはつまりエンジンの発熱量が大きい高負荷域では、
チェック弁12が閉じるので加圧装置6からの油圧が上部
油圧室3に供給されないことから、アウタピストン1や
その周囲の冷却が行なわれないと共に、上部油圧室3に
残っている油が変質しやすいという問題点があった。
また、高圧縮比時には切替弁13により下部油圧室5が
外部に開放されたままになるため、例えばアウタピスト
ン1が下向きの慣性力等を受け上部油圧室3の油の一部
がリークした後、アウタピストン1に上向きの慣性力が
加わった場合、アウタピストン1のスカート部4がイン
ナピストン2の底面に勢い良く衝突することになり、衝
撃音が発生するという問題があった。
この発明は、このような問題点を解決することを目的
としている。
(問題点を解決するための手段) この発明は、ピストンを、ピストンピンを介してコン
ロッドに連結されたインナピストンと、インナピストン
を摺動可能に収装するアウタピストンとに分割し、アウ
タピストンとインナピストンとの間に上部油圧室と下部
油圧室とを形成し、コンロッドに形成した供給通路から
各油圧室に供給される油圧に応じてピストンストローク
を変えるようにした内燃機関の圧縮比可変装置におい
て、ピストンピンの内部に前記供給通路に連通する分配
孔を形成し、分配孔に第1の油通路を介して前記上部油
圧室を、第2の油通路を介して前記下部油圧室をそれぞ
れ接続すると共に、分配孔に前記供給通路からの油圧に
応じて第1,第2の油通路を選択的に開閉するスプール弁
を介装し、かつ第2の油通路の開時にのみ分配孔と前記
上部油圧室とを連通する潤滑通路と、前記上部油圧室を
外部に開口する排出通路とを形成する。
(作用) したがって、スプール弁により第1の油通路が開か
れ、コンロッドの供給通路からの油圧が上部油圧室に供
給されるときには、アウタピストンは高圧縮比の位置と
なる。このときスプール弁により第2の油通路と潤滑通
路との連通が阻止され、上部油圧室の圧油が下部油圧室
に流入することがない。また、下部油圧室は密閉状態と
なるため、アウタピストンが慣性力に応動した場合で
も、アウタピストンがインナピストンに勢い良く衝突す
ることは防止される。
また、スプール弁により第2の油通路が開かれたとき
には、コンロッドの供給通路からの油圧が下部油圧室に
供給され、アウタピストンは低圧縮比の位置となるが、
このときスプール弁により潤滑通路と排出通路とが開か
れ、潤滑通路を介して上部油圧室に圧油が供給されると
共に、この圧油は排出通路を介して外部に排出される。
これにより、低圧縮比時であっても上部油圧室に圧油を
供給して各部の潤滑、冷却が行なわれる。
(実施例) 第1図,第2図は本発明の実施例を示すもので、20は
アウタピストン、21はアウタピストン20に摺動可能に収
装されたインナピストンである。
アウタピストン20とインナピストン21の頂面との間に
は上部油圧室22が、アウタピストン20のスカート部23に
取付けたリングスリーブ24とインナピストン21の底部と
の間には下部油圧室25が形成され、インナピストン21は
ボス部に挿通されたピストンピン27を介してコンロッド
28に連結される。
ピストンピン27の内部には、軸方向に大径部分と一部
が小径部分からなる分配孔29が形成され、小径部分にポ
ート30,31が、大径部分にポート32,33,34が開口され
る。
ポート30はインナピストン21に形成した環状溝35、第
1の油通路36およびチェック弁37を介して上部油圧室22
に、ポート31は同じくインナピストン21に形成した環状
溝38,排出通路39を介して上部油圧室22に接続される。
ポート32はコンロッド28に形成した環状溝40を介して
コンロッド28内の供給通路41に連通され、供給通路41は
クランクシャフト42に形成した通路43及びジャーナル部
44に開口する通路45を介してエンジンのオイルポンプ
(図示しない)に接続される。
また、ポート33はインナピストン21に形成した環状溝
46と小径の潤滑通路47を介して上部油圧室22に接続さ
れ、ポート34は同じくインナピストン21に形成した環状
溝48、第2の油通路49およびチェック弁50を介して下部
油圧室25に接続される。
なお、インナピストン21の頂面には通路36,39,47を連
通する環状凹部51が切欠かれる。
そして、分配孔29にコンロッド28の供給通路41から供
給される油圧に応じて前記ポート30,31,33,34を開閉す
るスプール弁52が介装される。
スプール弁52はポート30,31に対応する小径弁部53
と、ポート33,34に対応する大径弁部54と、これらを連
結する軸部55とからなり、大径弁部54の後部にはスプー
ル弁52を小径弁部53方向に付勢するリターンスプリング
56が介装される。なお、57,58は弁リテーナである。
そして、スプール弁52は、大径弁部54にかかる油圧が
所定低圧のときは図示位置に保たれ、このとき小径弁部
53がポート30を開き、ポート31を閉じ、大径弁部54がポ
ート33,34を閉じるように各寸法が設定される。また、
スプール弁52は、大径弁部54にかかる油圧が所定高圧の
ときは第2図の位置に移動し、このとき小径弁部53がポ
ート30を閉じ、ポート31を弁リテーナ58に設けた通孔59
を介して外部に開放すると共に、大径弁部54がポート34
及び大径弁部54に形成した環状溝60と通孔61を介してポ
ート33を開くようになっている。
この場合、スプール弁52は小径弁部53と大径弁部54が
機械加工が容易な金属部材で、軸部55が樹脂、セラミッ
クス、アルミニウム合金等の軽量部材で形成されるが、
第3図に示すようにスプール弁52全体を前記軽量部材に
て一体形成しても良い。
一方、エンジンオイルポンプに接続する通路45の途中
には、図示しない制御装置により開閉される電磁弁62と
リリーフ弁63が接続され、エンジンの運転条件に応じて
エンジンオイルポンプから分配孔29に供給される油圧が
制御される。具体的にはエンジン低負荷域に電磁弁62を
開いて分配孔29への供給油圧をリリーフ弁63により所定
低圧に設定し、エンジン高負荷域には電磁弁62を閉じて
供給油圧を所定高圧に設定するようになっている。
このように構成したので、エンジンオイルポンプから
通路45,43、供給通路41、環状溝40、ポート32を介して
ピストンピン27内部の分配孔29に供給される油圧が所定
低圧のときには、スプール弁52が第1図の位置に保た
れ、大径弁部54により、第2の油通路49につながるポー
ト34、ならびに潤滑通路47につながるポート33が閉じら
れると共に、小径弁部53により第1の油通路36につなが
るポート30のみが分配孔29と連通する。
このため、分配孔29に供給された油圧は、ポート30、
第1の油通路36、チェック弁37を介して上部油圧室22に
供給され、アウタピストン20が図のように高圧縮比の位
置に保たれる。このときアウタピストン20に燃焼圧力が
作用するなどして下向きの力を受けた後、上向きの慣性
力が加わった場合でも、上部油圧室22の油が潤滑通路47
を介して流出することなく、第2の油通路49は閉じ下部
油圧室25は密閉された状態となっているため、アウタピ
ストン20のスカート部23のリングスリーブ24がインナピ
ストン21の底部に衝突するようなことはなく、衝突音を
防止できる。
これに対して、オイルポンプから所定高圧の油圧が分
配孔29に供給されると、その油圧によりスプール弁52が
第2図の位置に移動し、小径弁部53によりポート30が閉
じられると共に、大径弁部54によりポート34が開かれ
る。また、同時に大径弁部54により小径の潤滑通路47に
つながるポート33が開かれ、小径弁部53により排出通路
39につながるポート31が弁リテーナ58の通孔59を介して
外部に開口される。
このため、分配孔29内の油圧が、ポート34、第2の油
通路49、チェック弁50を介して下部油圧室25に供給され
る一方、上部油圧室22内の圧油が排出通路39、ポート31
を介して外部に排出され、アウタピストン20が図のよう
に低圧縮比の位置に保たれる。また、このとき分配孔29
内の圧油は、一部がポート33から小径の潤滑通路47を介
してインナピストン21頂面に形成した環状凹部51に流入
し、環状凹部51を通過した後、排出通路39、ポート31か
ら外部へと流出する。
これにより、低圧縮比時にあっても、上部油圧室22側
に圧油が供給されるのであり、したがって低圧縮比に制
御されるエンジンの発熱量が大きい高負荷域にアウタピ
ストン20やその周囲の潤滑、冷却を行うことができ、従
来例のように上部油圧室に残っている圧油が変質するこ
とを防止できる。
ところで、オイルポンプの吐出圧はエンジン回転に比
例して増大するが、本実施例では供給油圧が低いときに
はスプール弁52を移動させることなく高圧縮比に、供給
油圧が高いときにはスプール弁52を移動させて低圧縮比
に制御するため、機関潤滑用オイルポンプを使用しての
油圧制御が容易となる。
また、ピストンピン27内部に分配孔29を設けると共
に、スプール弁52を軽量部材で形成したため、重量軽減
が図れると同時に良好な加工性が確保される。
第4図,第5図は本発明の他の実施例を示すもので、
第2の油通路49につながるポート65と潤滑通路47につな
がるポート66を、ピストンピン27の同一円周上の対称位
置に設けたものである。
この場合、インナピストン21のピストンピン27との嵌
合面には、それぞれ円周方向に潤滑通路47とポート66と
を接続する溝67と、第2の油通路49と、ポート65とを接
続する溝68とが、コンロッド28の揺動角に応じた所定の
長さで形成される。
これによれば、高圧縮比時における上部油圧室22の圧
油が潤滑通路47を介して流出しないことに加えて、スプ
ール弁69の加工が容易になると共に、その大径弁部70の
長さを短くすることができ、作動性も良好となる。
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、ピストンピンの内部に
形成した分配孔に供給油圧に応じて各通路を開閉するス
プール弁を介装し、上部油圧室につながる第1の油通路
の開時には下部油圧室につながる第2の油通路を閉じ、
第1の油通路の閉時には第2の油通路を開くと共に、上
部油圧室につながる潤滑通路と排気通路とを開くように
したので、アウタピストンが慣性力に応動した場合でも
アウタピストンとインナピストンが衝突するようなこと
はなく、また第1の油通路が閉状態のときに上部油圧室
側に圧油を供給してピストン各部の潤滑および冷却を良
好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図,第2図は本発明の実施例を示す構成断面図と作
動状態を示す部分断面図、第3図は本発明にかかるスプ
ール弁の他の実施例を示す部分断面図、第4図,第5図
は本発明の他の実施例を示す部分断面図とそのA−A線
断面図、第6図〜第8図は従来例の断面図と作動状態を
示す部分断面図である。 20……アウタピストン、21……インナピストン、22……
上部油圧室、25……下部油圧室、27……ピストンピン、
28……コンロッド、29……分配孔、36……第1の油通
路、39……排出通路、41……供給通路、47……潤滑通
路、49……第2の油通路、52……スプール弁、69……ス
プール弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 博章 神奈川県厚木市恩名1370番地 厚木自動車 部品株式会社内 (72)発明者 原 誠之助 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 尾藤 博通 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 後藤 隆治 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 荒井 孝之 神奈川県横浜市神奈川区宝町2番地 日産 自動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−186926(JP,A) 実開 昭58−25637(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ピストンを、ピストンピンを介してコンロ
    ッドに連結されたインナピストンと、インナピストンを
    摺動可能に収装するアウタピストンとに分割し、アウタ
    ピストンとインナピストンとの間に上部油圧室と下部油
    圧室とを形成し、コンロッドに形成した供給通路から各
    油圧室に供給される油圧に応じてピストンストロークを
    変えるようにした内燃機関の圧縮比可変装置において、
    ピストンピンの内部に前記供給通路に連通する分配孔を
    形成し、分配孔に第1の油通路を介して前記上部油圧室
    を、第2の油通路を介して前記下部油圧室をそれぞれ接
    続すると共に、分配孔に前記供給通路からの油圧に応じ
    て第1,第2の油通路を選択的に開閉するスプール弁を介
    装し、かつ第2の油通路の開時にのみ分配孔と前記上部
    油圧室とを連通する潤滑通路と、前記上部油圧室を外部
    に開口する排出通路とを形成したことを特徴とする内燃
    機関の圧縮比可変装置。
  2. 【請求項2】上記スプール弁は、樹脂,セラミックス,
    アルミニウム合金等の軽量部材からなる特許請求の範囲
    第1項記載の内燃機関の圧縮比可変装置。
JP2789187A 1987-02-09 1987-02-09 内燃機関の圧縮比可変装置 Expired - Lifetime JPH0826791B2 (ja)

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DE102012022912A1 (de) * 2012-11-23 2014-05-28 Mahle International Gmbh Kolbenbolzen für einen Kolben eines Verbrennungsmotors
CN111425313A (zh) * 2020-03-20 2020-07-17 唐为民 一种可变压缩比的组合活塞

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