JPH08511597A

JPH08511597A - Controlled variable compression ratio internal combustion engine

Info

Publication number: JPH08511597A
Application number: JP6520980A
Authority: JP
Inventors: サイアド、アーメド
Original assignee: サイアド、アーメド
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1996-12-03
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JP3366332B2; EP0700482A1; WO1994021908A1; EP0700482A4; DE69327408T2; EP0700482B1; DE69327408D1

Abstract

(57)【要約】作動中の内燃機関（10）の圧縮比の制御および調整のための配列である。副シリンダ（201）が当該機関のシリンダヘッド（102）に形成されており、当該機関の燃焼室上で開いている。副ピストン（203）は前記副シリンダ（201）の中で制御装置（503）によって位置づけられている。最後部の位置が最小圧縮比に対応している。当該副ピストン（203）の所望の位置、すなわち、当該機関の最大効率に対応する圧縮比は、吸入マニホールド圧力、機関の毎分回転数および副ピストン（203）の現在位置と相互に関係する機関の負荷を入力する際に、作動している論理ユニット（816）によって制御される。軸（301）を回転させるための連結要素としてサーボモータまたは油圧駆動装置を用いることができる。すべての副ピストン（203）は一斉に作動させてもよいし各シリンダ毎に制御装置を設けてもよい。軸（301）に取り付けられたインボリュート面（302）はバネ（204）を押し副シリンダ（201）内で副ピストン（203）に負荷をかける。軸（301）上のウォーム歯車（813）はネジ切りされたボルト（603）を副ピストン（203）まで回転する。または、ウォーム歯車（813）はインボリュート（815）に形成された歯車（814）と係合して直接インボリュート面（815）に位置せしめることもできる。 (57) [Summary] An array for controlling and adjusting the compression ratio of the internal combustion engine (10) in operation. A sub-cylinder (201) is formed in the cylinder head (102) of the engine and is open on the combustion chamber of the engine. The sub piston (203) is positioned in the sub cylinder (201) by the control device (503). The position of the last part corresponds to the minimum compression ratio. The desired position of the auxiliary piston (203), that is, the compression ratio corresponding to the maximum efficiency of the engine, is correlated with the intake manifold pressure, the engine revolutions per minute, and the current position of the auxiliary piston (203). Is controlled by the operating logic unit (816) when inputting the load. Servomotors or hydraulic drives can be used as connecting elements for rotating the shaft (301). All the sub-pistons (203) may be operated simultaneously, or a control device may be provided for each cylinder. The involute surface (302) attached to the shaft (301) pushes the spring (204) and loads the sub piston (203) in the sub cylinder (201). A worm gear (813) on the shaft (301) rotates a threaded bolt (603) to the secondary piston (203). Alternatively, the worm gear (813) may engage with the gear (814) formed on the involute (815) and be positioned directly on the involute surface (815).

Description

【発明の詳細な説明】制御された可変圧縮比内燃機関発明の背景発明の分野本発明は、内燃機関の技術に関する。さらに詳しくは、機関の圧縮比を制御するための改良された配列に関する。この出願は、出願番号０７／４９７，６６６号として１９９０年３月２３日に出願人アーメドサイアドによって出願された先の出願の一部継続（ＣＩＰ）出願である。当該先の出願は、このＣＩＰ出願の完了および承諾の際に放棄されている。従来の技術の記載内燃機関の理論によれば、熱効率は燃費（fuel economy）に直接関わり、圧縮比に比例する。圧縮比（ＣＲ）は、ピストンが下死点（ＢＤＣ）にあるとき該ピストンの上面とシリンダのシリンダヘッドの底面とのあいだの内部容積と、前記ピストンが上死点（ＴＤＣ）にあるとき前記シリンダの間隙容積との比として定義されている。上死点におけるピストンとシリンダヘッドとのあいだの空間は燃焼室として知られている。ピストンが上死点にあるとき、ピストンの上面およびシリンダヘッドの内面に囲まれた空間は常に存在する。圧縮比と圧縮圧力（ＣＰ）とは直接関わっているが、区分けすることが重要である。最近の火花点火機関の典型的な圧縮比は、８〜９．５である。特定の火花点火内燃機関のための圧縮比の設計は、早期に混合燃料がデトネイションを起すことなく当該機関を操縦しうる安全な圧縮圧力を決定したのち選択される。部分絞りにおけるＣＰは、全絞りにおけるＣＰよりも低いであろう。こうして、ＣＲは最大（全絞り）ＣＰによって制限される。この制限は（ａ）、排出制御（emission control）のためのひじょうに薄い混合の使用を妨げ、かつ（ｂ）機関の理論効率に、好ましくない制限を与える。しかしながら自動車は、たいてい部分絞りで駆動される。部分絞り作動のあいだ、ＣＲは最大安全ＣＰを超えることなく安全に増加しうる。機関効率の上昇と排出の減少とは、ＣＰがあらかじめ選択された値の近辺にあるようにＣＲが変化されるばあいに実現されうる。ＣＰの水準を維持するために機関の圧縮システムは、変化する動作と、負荷、速度などの外的条件に適応しなければならず、圧縮比を変化させなければならない。可変ＣＲ提供の解決策は、上死点における間隙容積をいかにして制御するかである。内燃機関における圧縮比を変化させるために、静粛、安定かつ制御しうる配列を提供するいくつかの可変圧縮比システムが試みられている。米国特許第４，５１６，５３７号明細書は、油圧制御下でその位置を変化させうる副ピストンの使用を教えている。当該′５３７特許は、燃料および空気の内部爆発（intern al explosion）の集中背圧下で油圧流体の逆流の従来の解決策の固有の問題点を記載している。この従来技術のシステムのばあい、圧縮比の調整には、集中爆発圧力（intense explosion pressure）によるあまりにも多くのエラーが伴うので、期待どおりに動かない。前記′５３７特許は、この問題点を、機関の吸排気ストロークのあいだに副ピストンを移動させることのみで解決しようとしている。逆止弁の開閉は当該副ピストンの運動を促進するために用いられる。しかしながら、前記′５３７特許は、集中爆発力を受けるあいだに当該副ピストンが僅かに後退させられることを開示している。かかる断続的な運動は、騒音、振動および制御不安定をきたす。日本国特許（特公昭５６−８８９２６号）公報は、圧縮比を変化させるために用いられた副ピストンのピストンロッドに同軸状に設けられたプランジャーを有する油圧シリンダを導入することによって前記問題のいくつかを解決しようとしている。しかしながら、この装置は圧縮比の段階的な制御に帰着するものであり、ノックと不規則な運転に帰着し、大きなエラーを導いている。米国特許第２，１６３，０１５号明細書およびこの特許に類似した米国特許第２，０４０，６５２号ならびに２，９７０，５８１号明細書などの他の試みでは油圧制御を機械的なカムに置き換えている（このばあい、該カムはまだ油圧制御下にある）。しかしながら、当該カムは点火圧力の下で「連続した」形態を提供するという課題を解決するものではない。カムの幾何学的な構成は、この装置の物理学的現象にレバーと支点とを導入している。このカムが取り付けられている軸は、決して荷重ベクトルと同一直線上にない。このように運動、騒音、エラーおよび非運転性に寄与する軸回りのモーメントが常に存在する。このように機関の圧縮比を制御するための改良された配列には長いあいだニーズがあった。当該配列は上死点におけるシリンダの間隙容積を変化させる手段の位置決めを提供する。騒音がなく、エラーがない機関の効率的な運動を提供するためには、当該制御手段は連続的に可変であろう耐振性を有していることが望ましい。発明の要旨したがって、車両において運転中上死点の間隙容積を変化させるための配列を提供することが本発明の目的である。運転の範囲を超えても連続である改良された制御の配列を提供することが本発明の他の目的である。機関の点火ストロークのあいだ荷重ベクトルの軸をはずすことにより制御機構の振動を低減または除去する制御方法を提供することが本発明のさらに他の目的である。「連続的な」制御機構を提供することが本発明のさらに他の目的である。当該制御機構は、点火の集中爆発力からの制御機構の反動として上死点における間隙容積の変動を導くものではない。シリンダヘッドの最小の変更だけで容易に製造しうる構成を提供することが本発明のさらに他の目的である。運動部分の最小化と油圧機構および関連要素の除去についての目的を達成する高信頼性の手段を提供することが本発明のさらに他の目的である。層をなした充填または高エネルギー点火装置などの効率の低い方法に頼ることなく好ましくない排出を低減するきわめて薄い混合を用いることのできる配列を開発することが本発明のさらに他の目的である。本発明の叙上の目的は、本発明の好ましい実施例によりインボリュートの幾何学的形状を取り入れている制御機構を提供することにより達成される。可変ＴＤＣ間隙は、上死点における主ピストンと副ピストンとのあいだの間隙空間の上で開いている、副シリンダ内に設けられた可動副ピストンによって創出される。当該副ピストンにはバネが設けられている。もどりバネは副ピストンを主ピストンからもっとも離れた場所において、インボリュートの表面にしっかりと押圧されるように位置づけている。副ピストンの位置は、軸上に設けられ、副ピストン上に延出された副ピストンに接触しうるように位置づけられたインボリュートの回転位置によって制御される。副ピストンの荷重ベクトルは、軸およびインボリュート配列の中心に向けられ、軸回りのモーメントをほとんど零にしている。この目的のため、副ピストンキャップの端面は、インボリュートの表面形状と一致するように、くさび状の形状に形成されうる。これにより副ピストン上の上向きの力は軸心方向に向けられ、その結果、インボリュートの配列は、軸回りのモーメントの逆向きのトルクをきわめて小さい値にまで減少している。インボリュートと軸とに加えられる逆向きのトルクが零に近いので、副ピストンの騒音、振動および制御エラーは無視し得るようになる。インボリュートは、アルキメデスインボリュートまたは対数インボリュートの形状であってもよい。主たる目的は、直径が一様に増加／減少する制御面を与えることである。所望の圧縮比を達成するために、副ピストンを引きつづき位置決めしつつ軸およびインボリュートの回転軸を制御することは当該技術において公知である。好ましい実施例において、制御装置はウォームおよびギアの配列によって軸に作用する電気モータを利用している。ウォームおよびギアの配列は安定した減速比を達成し、逆トルクに対する反動を減少している。さらに他の実施例において、インボリュートは、軸を取り囲むスリーブによってのみ駆動される該軸により支持されている。スリーブは低背圧の期間のみインボリュートを進めるバネによってインボリュートと連絡している。インボリュートはラチェットによって軸と連絡しており、これによりインボリュートは低圧のあいだに一方向にのみ進む。ラチェットは他の方向への運動を防止している。インボリュートは軸の運動によって再び元の位置に戻る。温度、圧力、燃料のオクタン価などの変数をあらかじめ選択することに応答する制御装置は、回転位置を決定し、圧縮比を変化させてあらかじめ選択された機関効率を達成するために用いられたアルコリズムに取り込まれてもよい。図面の簡単な説明本発明の叙上の実施例は、添付図面とともにつぎの詳細な説明から完全に理解されるであろう。なお、図中同じ参照符号は同じ要素を示している。図１は本発明のインボリュート軸によって位置づけられた副シリンダを示している機関の断面図であり、図２は、副ピストンの配置図であり、図３は、制御装置を備えたインボリュート／軸配列の斜視図であり、図４は、くさび状の副シリンダのキャップを示す機関の断面図であり、図５は、形成されたキャップくさび配列の斜視図であり、図６は、本発明の他の実施例を示しており、図７は、本発明の他の実施例の断面図であり、図８は、本発明の他の実施例を示しており、図９は、位置制御のブロック線図を示しており、図１０は、理想曲線を示しており、図１１は、本発明の他の実施例を示しており、図１２は、本発明のさらに他の実施例を示しており、図１３は、本発明のさらに他の実施例のラチェットを有する基軸を示しており、図１４は、図１３に示された基軸のためのスリーブを示しており、図１５は、本発明の基軸およびスリーブの実施例とともに用いられるインボリュートを示しており、図１６は、基軸およびスリーブを用いている実施例のためのマウントを示しており、図１７は、図１３〜１６の関係を示している。好ましい実施例の記載この発明の目的は、内燃機関の熱効率を上昇させるために用いられる配列を提供することである。該効率は、圧縮比と燃−空比との関数である。好ましくない排出を減少するために燃料およびスモッグ制御装置が導入されてきた。高オクタン燃料はノックを防止するために用いられる。たいていの機関の圧縮比は、８〜９の範囲に固定されている。燃料および空気の量は、より高温で走行する理想的な薄い混合を与えるべく制御されている。しかしながら、低圧縮比のばあい、薄い混合は燃焼が遅く、重大な出力損失をきたし、ときには点火不良をきたす。もし燃焼が遅すぎるばあい、燃焼が不完全であり、汚染物質を生成する。より速く燃焼せしめる濃い混合を生成するためには、燃料を増加させる必要性がある。しかしながら、濃い混合は低温で燃焼し、やはり汚染物質を生成する。所望の制御とは、現在の負荷に対して圧縮圧力を最大まで増加することである。圧力が増加するにつれ、より速く燃焼する。このようにして、理想混合が用いられ、汚染物質が減少する。２つの異なる利点が同時に達成される。すなわち、汚染物質が減少し、運転の経済性が改善される。理論効率は、圧縮比の増大に対応して燃焼室容積の減少により促進される。これにより、常に完全に圧縮された充填をなさしめ、薄い混合で、より早く、完全な燃焼を可能にする。本発明は、機関の運転中に内燃機関の圧力を増加する配列を示唆している。その目的は、機関の負荷、速度または環境条件に拘らず、点火に先立ち、燃焼室内の充填圧力を一定に維持することである。圧縮は副ピストンによって変化される。部分絞り条件の下で、副ピストンは下方向に移動し、圧縮比を上昇させる。走行条件または部分絞り条件の下で、機関の圧縮比は、よりよい燃料効率で走行しうるように上昇される。すべての絞り条件において、充填密度は一定にされているので、汚染物質を減少し、経済性を改善する。ひじょうに薄い混合を用いることができるようになる。負荷の大きい条件または全絞り加速の下で、機関の圧縮比は減少する。本発明の配列を用いる他の顕著な結果は、高充填度が高い炎伝ぱ速度を維持することである。点火時期は著しく遅らされる。このことは、ガスの膨脹に抗して作用しているピストンの上昇による逆の作用を低減させ、燃料の経済性をさらに改善する。図１０は定容積型機関の効率における圧縮比の効果を示すグラフである。燃料空気サイクルの効率の空気サイクルの効率に対する比は、与えられた燃空比に対してほぼ一定である。圧縮比が増加するにつれ、効率は上昇する。本発明の目的は、可能な限りもっとも高い圧縮比で与えられた燃料の量から最大のマイル程を引き出すことである。本発明の配列の構成により、ステップのない（step-less）可変圧縮比を達成する方法が得られる。なお、該配列は、メンテナンスフリーで、騒音がなく、実施しやすく、かつコストが高くない。図面を参照しつつ説明する。図１には一般的に１０で示された内燃機関の断面図が示されている。この機関は、主シリンダ１０１と、シリンダヘッド１０２と、主ピストン１０３とを有している。吸排気弁、ロッカアーム、カムシャフト、ピストンリング、クランクシャフト、コネクティングロッドなど機関に必要な他の要素が示されているが、これらの要素は本発明の必須構成要素ではない。副シリンダ２０１はシリンダヘッド１０２に形成されており、上死点における間隙容積からなる容積のうちの選択された部分と一致するように位置づけられる。図示されているように、副シリンダ２０１の開口部は、主ピストン１０３の上面と対向するシリンダヘッド１０２の上側部分内で完全に閉じられている。副ピストン２０３は副シリンダ２０１内に設けられている。副シリンダ２０１の内部かつ副ピストン２０３の下側の空間は、圧縮比を計算する際に機関１０の間隙容積に加えられる。副シリンダ２０１および副ピストン２０３の冷却は、公知の油の流れによってなされる。戻りバネ２０４は、副ピストン２０３に取り付けられ、該副ピストン２０３を副シリンダ２０１の最上位置に戻し、インボリュートの表面にしっかりと押圧せしめておく。アクチュエータ（電動モータ）は、バネ戻り機構を取り入れており、出力の損失時に最小の圧縮比の方向に該軸を回転させるか、またはアクチュエータへの信号を制御する。この最小圧縮比位置は、機関を始動および停止する際に用いられる配列である。副ピストン２０３は機能上、ピストンリング、潤滑径路などを有しておらなけらばならないが、かかる要素は当該技術において公知であり、本発明の一部でないので、詳細に示されていない。図１に示された実施例において、点火プラグ１０４は副ピストン２０３の内部に点火間隙を有して設けられているように図示されている。当該点火間隙は主シリンダ１０１の燃焼室１１０内に延出している電極、シリンダヘッド１０２および主ピストン１０３のあいだに形成される。この配列は副ピストン２０３をできる限り大きくすることを許す。また、この配列は図２の線図により明確に示されている。点火プラグは、この構成の中に組み込まれた副シリンダ２０１と吸排気弁とは別の配列に与えられたところに設けてもよい。しかしながら、これらの要素は当該技術において公知である。図４は、カムシャフトカバーに取り付けられた接続器によって点火プラグ１０４に接続されたディストリビュータからの点火プラグ用配線１０５を示している。これはまた、カムシャフトカバーにヒンジ結合された扉に近づくことによってなされる。副ピストン内に設けられた点火プラグに容易に近づくようにするための寸法、位置および密封性の要件は当該技術において公知である。カムシャフトカバーには選択的に当該カバーの外側へのケーブルの通路のためのケーブルコネクタを設けることができる。図３において斜視図で示された軸３０１は、架台上の軸受内に設け、複数のインボリュート３０２の表面と多気筒機関のための複数のキャップ２０５と接触しうるように位置づけることができる。軸３０１もカムシャフトと同様に公知である。制御装置が軸３０１の一端に連結されており、該軸３０１をあらかじめ選択された位置へ回転させる。図４に示されているように、反時計方向に回転されている軸３０１の条件のもとで、インボリュート３０２の外側表面がキャップ２０５を押し下げる。当該キャップは副ピストン２０３を下げ、これにより間隙容積を減少させ、機関１０の圧縮比を現在の作動・条件のためにあらかじめ選択された値にまで上昇させる。燃料および空気は、吸気弁を経てシリンダ内に充填され、点火プラグ１０４によって点火される。それによる爆発は、副ピストン２０３および主ピストン１０３上に上向きの力を印加する。主ピストン１０３は下向きに移動し、該力をコネクティングロッド１０９を介して機関１０のクランクシャフトに伝達する。副ピストン２０３は、その力をキャップ２０５とインボリュート３０２を介して軸３０１に伝達する。しかしながら、インボリュート３０２とキャップ２０５とのあいだの接点が軸３０１と同軸上にあるので、当該軸の位置を変更せしめるように軸３０１に加えられるトルクは、たとえ存在したとしても殆んどない。これが従来技術とは違い本発明の配列により作用している安定性である。従来技術は設定の制御を変更する背圧に対して弱い。この変更が当該システムを所望の位置と背圧位置とのあいだで振動せしめ、その結果、騒音、不充分な効率および摩耗をきたす。応力が高い期間中経験されるかもしれない小さいトルクがあったとしても、図３に示された軸とサーボ制御装置５０３とのあいだのウォーム歯車５０２および駆動歯車５０１の配列を介して制御装置から分離することができる。前記サーボ制御装置５０３は電動モータであるように描かれているが、油圧駆動装置であってもよい。軸３０１はシリンダヘッドの架台の軸受に堅固に設けられている。こうして副ピストン２０３上に発生し、キャップ２０５およびインボリュート３０２を介して伝達された上向きの力が制御される。図４は本発明の他の実施例であり、副ピストン２０３上に設けられた定形キャップ４０５を示している。副ピストン２０３は、ガイド４０７およびキー４０６によって副シリンダ２０１の内部で回転自在に配列されている。これにより副ピストン２０３の定形キャップ４０５のくさび状の端部４０８をインボリュートの表面に対して垂直に維持している。図５は、インボリュート３０２の表面上のくさび４０８とキャップ４０８の配列の詳細を示している。この配列の使用により定形キャップ４０５の荷重ベクトルは軸３０２に作用するトルクが零になるように軸３０２の中心を貫いて作用する。軸の位置制御には電気サーボモータを利用する。機械的な位置決め装置が背圧のトルクを零にまで減少しうるなら、油圧位置制御アクチュエータを用いてもよい。制御手段はオーバーシュートとバックラッシュとを除去するために、自動制動を用いてもよい。制御手段の位置は、吸気マニホールドバキューム（intakemani holdvacuum）に対して単純に適合しうる。図９は制御方法のブロック線図を示している。作動中にシリンダ内の圧力を測定することは実用的でないので、シリンダ内の相対的な充填量を計算する間接的な方法が用いられている。吸気マニホールドの真空度はかなり正確である。真空マニホールドセンサは、論理ユニットに入力するための信号を発生する。車両が加速するか、勾配を登るか、または高速で運動するとき、マニホールドの真空度は比較的低い。吸気マニホールドの真空度は、機関の負荷を確立するための直接的なパラメータであり、シリンダに入る充填量を決定するためのかなり正確な手段である。論理ユニットは、最新の圧縮比を評価するために、大気圧、絞り位置、機関の温度などのいくつかの変数からの入力を組合せることができる。図９は、毎分回転数（RPM）センサ９２０が論理ユニットにより用いられる他の入力であることを示している。アクチュエータ９２６の位置センサ９２５は、論理ユニット９１５にインボリュート３０２の現在位置と、機関の圧力比とを示す。リファレンス（reference）９２７は、機関と車両の種類とのために設けられた台を含み、論理ユニット９１５をして最新の機関の充填量、毎分回転数および圧縮比と、最大の効率を発生するために確立された所望の圧縮比とを比較せしめている。この論理ユニットは、時計方向および反時計方向の位置制御信号を計算し、当該信号をアクチュエータ９２６と連絡せしめている。アクチュエータが所望の圧縮比を達成する位置にまでインボリュート３０２を回転させる時期を論理ユニット９１５に決定せしめるフィードバックを前記位置センサ９２５が与えている。所望の位置に達すると、論理ユニツト９１５はアクチュエータ９２６から離脱する。背圧に対して当該システムの余裕をさらに強固にするためにアクチュエータを現在の位置にロックするスイッチが設けられてもよい。諸条件に対して最高のレベルで圧縮比を維持することが目的である。唯一の制限的な要因は、最大耐久値（maximum tolerable value）を超えない早点火圧力である。機関の現在の作動のために最適の圧縮比を達成するこの方法は、実質的に連続である。インボリュート３０２の位置は、駆動条件に依存するあいだ実質的に同じ位置にとどまっていてもよい。アクチュエータ９２６がインボリュート３０２に位置するために有限な時間を必要とするとき、開または閉が迅速に行えないことを保証するために、主絞りバタフライ弁上に緩衝機構が設けられてもよい。緩衝動作は、当該システムをして追随せしめるために、アクチュエータ９２６の応答時間に接近して追随しなければならない。前記論理ユニットの制御のもとで追加の絞りプレートを選択的に用いてもよい。かかる制御システムは、当該技術において公知である。図６および７は、軸３０１上で駆動歯車を運動させているウオーム歯車５０２によって駆動されるネジ切りされたボルト６０３の他の実施例を示している。このボルト６０３はインボリュート３０２の動作の代わりをするものである。軸３０１に設けられた第２ウォーム歯車６０２は、前記ネジ切りされたボルト６０３の頂部に形成された第２駆動歯車６０１と噛合する。ボルト６０３が第２駆動歯車６０１によって回転されるにつれ、当該ボルトは第２シリンダ２０３に設けられたキャップ２０５を押し下げる。ボルト６０３に対する第２シリンダ２０３の背圧は、該ボルト６０３にトルクを発生し、ねじを抜く傾向がある。しかしながら、ウォーム歯車５０２に対する駆動歯車５０１のトルクとして伝達された第２ウォーム歯車６０２に対する第２駆動歯車６０１のトルクは、あらかじめ選択されたギア比によって著しく減少され、ボルト６０３の逆向きの運動が制御される。ボルト６０３の頭部の歯車部は、ガイドに挿入されたキーによってボルト６０３のねじ部に取り付けられてもよい。これにより、一体的に成形または機械加工された配列の強度を増加しうる。図８は本発明のさらに他の実施例を示しており、各インボリュート８１５の位置は、別々の論理ユニットまたは多チャンネル制御ユニットの１チャンネルによって制御される。制御ユニット８１６はサーボモータ式のアクチュエータ８１０に接続され、所望の方向に回転している。ウォーム歯車８１３はサーボモータ式のアクチュエータ８１０に設けられており、歯車８１９と噛合している。歯車８１４はインボリュート８１５の一部として形成され、制御されるべきモータのシリンダヘッドに回転自在に取り付けられている。サーボモータの位置センサ８１１は、論理ユニット８１６に入力を与える。論理ユニット８１６からサーボモータアクチュエータへの制御信号は、インボリュート８１５が副ピストン２０３をあらかじめ選択された位置にまで移動したことを、サーボモータ位置センサ８１１によって検知された位置が示したときに終了する。サーボリミットスイッチ８１２は、制御システムが、サーボモータアクチュエータ８１０からの離脱によって、あらかじめ選択された制限値を超えて回転しないように保護する。リミットスイッチ８１２は、サーボモータ８１５をしてインボリュート８１５を論理ユニット８１６の喪失時に最小の圧縮比の位置に移動せしめるか、または論理ユニット８１６の選択された入力値に移動せしめるためにフェイルセイフ位置回路に組み込まれる。図１１は本発明のさらに他の実施例を示しており、各インボリュート１１１５の位置は、別々の論理ユニット１１１６または多チャンネル制御ユニットの１チャンネルによって独立して制御される。叙上の如くキャップ２０５の位置を制御するインボリュート１１１５は、叙上と同じ方法でサーボモータアクチュエータ１１１０の軸１１１７に設けられる。図１２は本発明のさらに他の実施例を示しており、各ネジ切りされたボルト１２０６の位置は別々の論理ユニット１２１６または多チャンネル制御ユニットの１チャンネルによって独立して制御される。ネジ切りされたボルト１２０６の回転位置は叙上の如くキャップ２０５の位置を制御し、叙上の如くサーボモータアクチュエータ１２１０の軸１２１７に設けられたウォーム歯車１２０２の回転と一致する。図１３〜１７は本発明のさらに他の実施例を示しており、インボリュートが燃焼室の低圧時にのみ進められるので、当該インボリュートの位置決めが最小の力で達成される。図１３は基軸１３０１を示しており、該基軸上にラチェット１３０２が形成されている。図１５はインボリュート１５０１を示しており、該インボリュートには、複数のノッチ１５０３があらかじめ選択された半径で形成されている。第１の壁１５０４はインボリュートの中央に形成されており、クリック／ロック機構１５０２が該第１の壁１５０４の内面に設けられている、クリック／ロック機構１５０２を有するインボリュート５０１は基軸１３０１の各ラチェット１３０２の上に設けられている。つぎに図１４を参照しつつ基軸１３０１上に適合させるために、あらかじめ選択された内径を有するスリーブ１４０１について説明する。該スリーブ１４０１には、フィンガー１４０２が形成されており、当該フィンガー１４０２はインボリュート１５０１のノッチ１５０３によって設けられている。スリーブ１４０１の回転運動の際に該スリーブ１４０１からインボリュート１５０１へのトルクの伝達のために、該スリーブ１４０１にはバネ１４０３が設けられている。スリーブ１４０１の位置は、他の実施例について叙上のとおり、サーボモータアクチュエータまたは油圧アクチュエータによって制御される。前記アクチュエータとスリーブとのあいだに回転の情報をウォームギアまたは直接連結された歯車伝達によって伝達せしめるために、歯車１４０４が該スリーブ上のあらかじめ選択された位置に形成されている。所望の方向への軸１４０１の運動につれ、バネ１４０３の負荷をかけたときに、バネ１４０３より低い係数で前記副シリンダによってインボリュートへ伝達されうるように、燃焼室内の圧力発生時に当該インボリュートを所望の方向に運動させるために当該配列は準備される。インボリュート１５０１のこの運動はバネ１４０３にテンションをかける。インボリュート１５０１に設けられたクリック／ロック機構１５０２によって、当該インボリュートは反対方向への回転が防止され、基軸１３０１上のラチェット１３０２との係合が防止される。ラチェット１３０２の歯の粒度はあらかじめ選択された寸法を有している。好ましい実施例において、その粒度は、インボリュート１５０１の回転をして実際にはステップ状であったとしても実質的に連続にせしめるほどに小さい寸法である。多くの独立したインボリュート１５０１がこの配列に沿って設けられているが、より大きな支持のために２重または２段の軸受を用いてもよい。かかる軸受は図１６に示されている。当該軸受は油圧式またはローラ／ボール軸受を用いることができる。かかる軸受は、当該配列を支持するように位置づけられたジャーナル１６０３上に取り付けられたアウターベアリング１６０２内に回転自在のインナーベアリング１６０１から構成されている。当該インナーベアリングはスリーブ１４０１がアウターベアリング１６０２に取り付けられたとき、基軸１３０１を支持する。図１７は配列１７に組み込まれた実施例全体を示している。ステップモータ１７０２は、スリーブ１４０１の駆動歯車１４０４と係合している伝達歯車１７０３を有するように示されている。インボリュート１５０１は、ステップモータ１７０２に連結されたコントローラの下側の所望の位置に回転される。インボリュート１５０１の位置を反転するために、基軸１３０１の一端においてクラッチ機構が離脱される。当該クラッチ機構１７０１は低圧縮の方向に基軸１３０１を回転せしめる。叙上の装置において本発明の範囲から離脱しない変更は当該発明に含まれる。叙上のすべての事項は添付図に示されているように限られた意味においてではなく説明されているものとして解釈されるべきである。Detailed Description of the Invention Controlled variable compression ratio internal combustion engine Background of the Invention Field of the invention The present invention relates to the technology of internal combustion engines. More specifically, control the compression ratio of the engine. For an improved array for. This application is filed under application number 07 / 497,666. Filed on March 23, 1990 by Applicant Ahmed Said This is a partial continuation (CIP) application of the previous application. The earlier application is the CIP application Abandoned upon completion and acceptance.Description of conventional technology According to the theory of internal combustion engine, thermal efficiency is directly related to fuel economy, Proportional to the ratio. The compression ratio (CR) is the upper surface of the piston when the piston is at bottom dead center (BDC). And the bottom of the cylinder head of the cylinder and the piston Defined as the ratio to the void volume of the cylinder when at dead center (TDC) . The space between the piston and cylinder head at top dead center is known as the combustion chamber. Has been. When the piston is at top dead center, The enclosed space always exists. The compression ratio and the compression pressure (CP) are directly related, but it is important to separate them. is there. Typical compression ratios of modern spark ignition engines are 8 to 9.5. Specific spark Compression ratio design for ignited internal combustion engines causes premature detonation of blended fuel It is selected after determining a safe compression pressure at which the engine can be operated without. The CP at partial aperture will be lower than the CP at full aperture. Thus , CR is limited by the maximum (full aperture) CP. This limit is (a), emission control Prevents the use of very thin mixtures for (emission control) and (b) machines It imposes an unfavorable limit on the theoretical efficiency of Seki. However, automobiles are usually driven with a partial aperture. Partial aperture operation However, CR can safely increase without exceeding the maximum safe CP. With the increase of engine efficiency Emission reduction means CR changes so that CP is near a preselected value When it is done, it can be realized. Engine compression system to maintain CP level Must adapt to changing behavior and external conditions such as load, speed, etc. The ratio must change. The solution of variable CR provision is how to control the void volume at top dead center. is there. Quiet, stable and controllable to change compression ratio in internal combustion engine Several variable compression ratio systems that provide arrays have been tried. US Patent No. 4 , 516,537 is a sub-piston whose position can be changed under hydraulic control. Teaches the use of. The '537 patent describes an internal explosion of fuel and air. reverse of hydraulic fluid under concentrated back pressure It describes the inherent problems of current traditional solutions. This prior art system Ai: Intensity explosion pressure is used to adjust the compression ratio. It has too many errors and it doesn't work as expected. The '537 patent described this problem as a sub-pigment during the intake and exhaust strokes of the engine. I am trying to solve it by only moving Ston. Check valve opening and closing Used to promote Stone's movement. However, the '537 patent Opens the sub piston slightly retracted while receiving the concentrated explosive force. Shows. Such intermittent motion causes noise, vibration and control instability. The Japanese patent (Japanese Patent Publication No. 56-88926) discloses that the compression ratio is changed. It has a plunger coaxially mounted on the piston rod of the auxiliary piston used. Trying to solve some of the above problems by introducing a hydraulic cylinder to ing. However, this device results in stepwise control of the compression ratio. , Resulting in knocks and irregular driving, leading to major errors. U.S. Pat. No. 2,163,015 and similar U.S. Pat. Other attempts such as 2,040,652 and 2,970,581 The hydraulic control is replaced by a mechanical cam (in this case the cam is still hydraulically controlled) Below). However, the cam provides a "continuous" form under ignition pressure. It does not solve the problem of doing. The geometric configuration of the cam is The lever and the fulcrum are introduced into the physical phenomenon. This cam is attached The shaft should never be loaded. Not on the same straight line as Koutor. In this way movement, noise, error and non-driving There is always a moment about the given axis. This improved arrangement for controlling engine compression ratios has long been a need for knee. There was a crack. The arrangement is a means of varying the clearance volume of the cylinder at top dead center. Provides positioning. In order to provide efficient movement of the engine that is noise-free and error-free, the control It is desirable that the means be vibration resistant which will be continuously variable. Summary of the invention Therefore, an array for changing the void volume at the top dead center during driving in the vehicle is It is an object of the invention to provide. The idea is to provide an improved array of controls that is continuous beyond the range of operation It is another purpose of Ming. Control mechanism by off-axis of load vector during engine ignition stroke It is still another object of the present invention to provide a control method for reducing or eliminating the vibration of the Is. It is yet another object of the present invention to provide a "continuous" control mechanism. Concerned The control mechanism uses the clearance at the top dead center as a reaction of the control mechanism from the concentrated explosive force of ignition. It does not lead to changes in volume. The main goal is to provide a configuration that can be easily manufactured with minimal changes to the cylinder head. It is yet another object of the invention. For minimization of moving parts and removal of hydraulic mechanism and related elements It is yet another aspect of the present invention to provide a reliable means of accomplishing this purpose. Target. Relying on inefficient methods such as layered charging or high energy igniters An array that allows the use of extremely thin mixtures that reduce undesired emissions It is yet another object of the invention to develop. The above object of the present invention is to provide the geometry of the involute according to the preferred embodiment of the present invention. This is accomplished by providing a control mechanism that incorporates a geometric shape. The variable TDC gap is the gap between the main piston and the sub piston at top dead center. Created by a movable sub-piston inside the sub-cylinder that is open above the space To be done. The sub piston is provided with a spring. The return spring has a sub-piston Firmly on the surface of the involute, farthest from the main piston It is positioned so as to be pressed. The position of the sub piston is provided on the shaft, and the sub piston extends on the sub piston. Controlled by the rotational position of the involute positioned so that it can contact the It The secondary piston load vector should be oriented toward the center of the shaft and involute array. Therefore, the moment around the axis is almost zero. For this purpose, the secondary piston The end surface of the cap has a wedge shape to match the surface shape of the involute. Can be formed into a shape. This causes the upward force on the secondary piston to be directed axially. , As a result, the array of involutes gives the opposite torque of the moment around the axis. It has been reduced to a very small value. The opposite torque applied to the involute and shaft Near zero, the secondary piston noise, vibration and control errors are negligible. It The involute is either the Archimedes involute or the logarithmic involute. It may have a shape. The main purpose is to provide a control surface with a uniform increase / decrease in diameter. Is Rukoto. In order to achieve the desired compression ratio, the auxiliary piston is continuously positioned and the shaft and And controlling the axis of rotation of the involute is known in the art. Good In the preferred embodiment, the controller acts on the shaft by an arrangement of worms and gears. It uses an electric motor that does. The worm and gear arrangement provides a stable reduction ratio Achieved and reduced reaction to reverse torque. In yet another embodiment, the involute is a sleeve surrounding the shaft. Supported by the shaft which is driven only by The sleeve stays in only during periods of low back pressure. The involute is contacted by the spring that advances the volute. Involute The ratchet communicates with the shaft by means of a ratchet, which causes the involute to In the meantime, go in only one direction. The ratchet prevents movement in the other direction. I The involute returns to its original position by the movement of the shaft. Responds to preselecting variables such as temperature, pressure, fuel octane number, etc. The control device determines the rotational position and changes the compression ratio to select a preselected machine. It may be incorporated into the algorithm used to achieve efficiency. Brief description of the drawings The above embodiments of the present invention will be fully understood from the following detailed description together with the accompanying drawings. Will be done. The same reference numerals in the drawings indicate the same elements. FIG. 1 shows a sub-cylinder positioned by the involute shaft of the present invention. Is a cross-sectional view of the engine FIG. 2 is a layout view of the sub piston, FIG. 3 is a perspective view of an involute / axis arrangement with a controller, FIG. 4 is a sectional view of the engine showing the cap of the wedge-shaped auxiliary cylinder, FIG. 5 is a perspective view of the formed cap wedge array, FIG. 6 shows another embodiment of the present invention, FIG. 7 is a cross-sectional view of another embodiment of the present invention, FIG. 8 shows another embodiment of the present invention, FIG. 9 shows a block diagram of position control, FIG. 10 shows an ideal curve, FIG. 11 shows another embodiment of the present invention, FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention, FIG. 13 shows a basic shaft having a ratchet according to still another embodiment of the present invention. , FIG. 14 shows a sleeve for the axle shown in FIG. FIG. 15 is an illustration of an involute used with an embodiment of a stem and sleeve of the present invention. Shows the FIG. 16 shows a mount for an embodiment using a stem and sleeve. Yes, FIG. 17 shows the relationship of FIGS. Description of the preferred embodiment The purpose of this invention is to provide an arrangement used to increase the thermal efficiency of an internal combustion engine. Is to provide. The efficiency is a function of compression ratio and fuel-air ratio. Fuel and smog controls have been introduced to reduce undesired emissions Came. High octane fuel is used to prevent knock. Of most institutions The compression ratio is fixed in the range of 8-9. The amount of fuel and air is controlled to give an ideal thin mixture running at higher temperatures. It is controlled. However, at low compression ratios, a thin mixture will burn slowly and Output loss and sometimes ignition failure. If it burns too late, Incomplete combustion produces pollutants. Creates a rich mixture that burns faster In order to make it, it is necessary to increase the fuel. However, a deep mixture is low Burns at high temperatures, again producing pollutants. The desired control is to increase the compression pressure to the maximum for the current load. . It burns faster as the pressure increases. In this way, ideal mixing is used And reduce pollutants. Two different advantages are achieved simultaneously. That is, pollutants are reduced and driving Economic efficiency is improved. Theoretical efficiency corresponds to the decrease in combustion chamber volume corresponding to the increase in compression ratio. More promoted. This ensures a perfectly compressed fill and ensures a thin mixture. It enables faster and more complete combustion. The present invention relates to an internal combustion engine Increase pressure Suggesting a sequence. Its purpose is to burn prior to ignition, regardless of engine load, speed or environmental conditions. To keep the filling pressure in the chamber constant. The compression is changed by the secondary piston. Under partial throttle conditions, the auxiliary piston is Move in the direction and increase the compression ratio. Under driving conditions or partial throttle conditions, the engine compression ratio runs with better fuel efficiency. Raised to go. The packing density was kept constant under all squeezing conditions. Therefore, it reduces pollutants and improves economic efficiency. Using a very thin mixture Will be able to Under heavy load conditions or full throttle acceleration, the compression ratio of the engine decreases. Another striking result using the arrangement of the present invention is that high packing density maintains high flame propagation rates. Is Rukoto. The ignition timing is significantly delayed. This is against the expansion of gas The adverse effect of the rising piston is reduced, which further improves fuel economy. Improve. FIG. 10 is a graph showing the effect of the compression ratio on the efficiency of a constant volume engine. fuel The ratio of air cycle efficiency to air cycle efficiency is given by Then it is almost constant. Efficiency increases as the compression ratio increases. Purpose of the invention Is the maximum mileage for a given amount of fuel at the highest compression ratio possible. It is to withdraw. A step-less variable compression ratio is achieved with the arrangement of the present invention. The way to do it. In addition, the The array is maintenance-free, noise-free, easy to implement and costly Absent. A description will be given with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross section of an internal combustion engine, generally designated by 10. The figure is shown. This engine includes a main cylinder 101, a cylinder head 102, and , And a main piston 103. Intake and exhaust valves, rocker arms, camshafts, Others required for engines such as piston rings, crankshafts, connecting rods, etc. Elements are shown, but these elements are not essential components of the invention. The sub cylinder 201 is formed on the cylinder head 102, and is located at the top dead center. Positioned to match a selected portion of the void volume . As shown, the opening of the sub-cylinder 201 is located above the main piston 103. It is completely closed in the upper part of the cylinder head 102 facing the face. Vice-pi The stone 203 is provided in the sub cylinder 201. Inside the sub cylinder 201 In addition, the space below the auxiliary piston 203 has a clearance of the engine 10 when the compression ratio is calculated. Added to the product. The sub cylinder 201 and the sub piston 203 are cooled by a known oil flow. Done. The return spring 204 is attached to the sub piston 203, Return to the uppermost position of the sub cylinder 201, and press firmly against the surface of the involute. I will close it. The actuator (electric motor) incorporates a spring return mechanism. , Rotate the shaft in the direction of minimum compression ratio at the loss of power, or actuate Control signals to data. This minimum compression ratio position starts the engine and It is an array used when stopping. The sub-piston 203 must have a piston ring, a lubrication path, etc. functionally. However, such elements are well known in the art and are not part of the present invention. Therefore, it is not shown in detail. In the embodiment shown in FIG. 1, the spark plug 104 is inside the auxiliary piston 203. Is shown with an ignition gap. The ignition gap is The electrode extending into the combustion chamber 110 of the binder 101, the cylinder head 102, and And the main piston 103. This arrangement creates a secondary piston 203 Allow as much as possible. This sequence is also clearly shown in the diagram of Figure 2. ing. The spark plug is the same as the auxiliary cylinder 201 and the intake / exhaust valve incorporated in this structure. It may be provided where provided in another array. However, these factors It is known in the art. FIG. 4 shows a spark plug 10 with a connector attached to the camshaft cover. 4 shows the wiring 105 for the spark plug from the distributor connected to No. 4 . This is also by approaching the door hinged to the camshaft cover Done. For easy access to the spark plug provided in the secondary piston The dimensions, location and hermeticity requirements of are known in the art. Camshaft The cover optionally has cable connections for the passage of cables to the outside of the cover. Can be provided. The shaft 301 shown in a perspective view in FIG. Providing in bearings, multiple involute 302 surfaces and multiple multi-cylinder engines It can be positioned so that it can contact the cap 205. The shaft 301 is also camsi It is known as well as rafts. A control device is connected to one end of the shaft 301 and the shaft 301 is preselected. Rotate it to the desired position. As shown in FIG. 4, it is rotated counterclockwise. The outer surface of the involute 302 is cap 205 Push down. The cap lowers the sub piston 203, thereby reducing the gap volume. Reduced and preselected engine 10 compression ratio for current operating conditions Increase to value. The fuel and air are filled in the cylinder through the intake valve, and are supplied to the spark plug 104. Therefore, it is ignited. The explosion caused thereby is caused by the sub piston 203 and the main piston 10. Apply an upward force on 3. The main piston 103 moves downward to connect the force. It is transmitted to the crankshaft of the engine 10 via the cutting rod 109. Vice-pi The stone 203 applies its force to the shaft 3 via the cap 205 and the involute 302. To 01. However, with the involute 302 and the cap 205, Since the contact of the rod is on the same axis as the shaft 301, change the position of the shaft. Very little, if any, torque is applied to shaft 301. This is Unlike the prior art, it is the stability that is exerted by the sequences of the present invention. Conventional technology is set Weak against back pressure changing control. This change puts the system in the desired position and profile. It vibrates in and out of the pressure position, resulting in noise, insufficient efficiency and wear. Was You Even if there is a small torque that may be experienced during periods of high stress, A worm gear 502 between the shaft shown in FIG. 3 and the servo controller 503 and It can be separated from the control unit via an arrangement of drive gears 501 and drive gears 501. The sir Although the controller 503 is depicted as being an electric motor, it is not a hydraulic drive. You may. The shaft 301 is firmly mounted on the bearing of the mount of the cylinder head. Thus deputy Generated on the piston 203, through the cap 205 and the involute 302 The transmitted upward force is controlled. FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. 405 is shown. The sub piston 203 includes a guide 407 and a key 406. Are arranged rotatably inside the sub cylinder 201. This allows The wedge-shaped end 408 of the fixed cap 405 of the stone 203 is attached to the involute. It is kept perpendicular to the surface. FIG. 5 shows the marks on the surface of the involute 302. The details of the arrangement of the rust 408 and the cap 408 are shown. By using this array The load vector of the fixed cap 405 is set so that the torque acting on the shaft 302 becomes zero. Acts through the center of the shaft 302. An electric servomotor is used for axis position control. Back pressure mechanical positioning device A hydraulic position control actuator can be used if the torque of the can be reduced to zero. Yes. Control means automatic braking to eliminate overshoot and backlash May be used. The position of the control means depends on the intake manifold vacuum (intakemani holdvacuum) can be simply adapted. FIG. 9 shows a block diagram of the control method. Measure the pressure in the cylinder during operation Since it is not practical to determine the indirect Various methods are used. The vacuum of the intake manifold is fairly accurate. vacuum The manifold sensor produces a signal for input to the logic unit. Manifold when the vehicle accelerates, climbs grades or moves at high speed Has a relatively low degree of vacuum. The degree of vacuum in the intake manifold establishes the load on the engine. Is a direct parameter for It's an accurate tool. The logic unit uses the atmospheric pressure, throttle position and engine to evaluate the latest compression ratio. The inputs from several variables such as temperature can be combined. FIG. 9 illustrates that the revolutions per minute (RPM) sensor 920 is used by the logic unit. Is input. The position sensor 925 of the actuator 926 is embedded in the logic unit 915. The present position of the engine 302 and the pressure ratio of the engine are shown. References 927 are provided for the engine and vehicle type. Including a stand, the logic unit 915 is used to provide the latest engine charge, rpm and Compare the compression ratio with the desired compression ratio established to produce maximum efficiency. ing. This logic unit calculates clockwise and counterclockwise position control signals. However, the signal is communicated with the actuator 926. Where the actuator is Invokes to a position that achieves the desired compression ratio. A feed that causes the logic unit 915 to determine when to rotate the lute 302. The position sensor 925 provides the back. When the desired position is reached, the logical unit The stud 915 is disengaged from the actuator 926. Against back pressure A switch that locks the actuator in its current position for even greater headroom. Chi may be provided. The aim is to maintain the compression ratio at the highest level for the conditions. Only control The limiting factor is the pre-ignition pressure that does not exceed the maximum tolerable value. Is. This method of achieving the optimum compression ratio for the current operation of the engine is virtually continuous. Is. The position of the involute 302 is substantially the same while depending on the driving condition. You may stay in the same position. It takes a finite time for the actuator 926 to be placed on the involute 302. To ensure that opening or closing cannot be done quickly when needed, the main throttle bar A buffer mechanism may be provided on the butterfly valve. The buffer operation is performed by the system. In order to follow, the response time of the actuator 926 must be approached and followed. I have to. Additional diaphragm plates may optionally be used under the control of the logic unit. . Such control systems are known in the art. 6 and 7 show a worm gear 502 moving a drive gear on a shaft 301. 9 illustrates another embodiment of a threaded bolt 603 driven by. This Bolt 603 replaces the action of involute 302 It is a thing. The second worm gear 602 provided on the shaft 301 is And a second drive gear 601 formed on the top of the bolt 603. Bolt 6 03 is rotated by the second drive gear 601, the bolt is in the second cylinder. The cap 205 provided on the da 203 is pushed down. Second to bolt 603 The back pressure of the cylinder 203 generates a torque in the bolt 603 and tends to remove the screw. is there. However, the torque of the drive gear 501 with respect to the worm gear 502 is The torque of the second drive gear 601 with respect to the second worm gear 602 transmitted by Significantly reduced by the preselected gear ratio, Movement is controlled. The gear portion of the head of the bolt 603 is fixed by the key inserted in the guide. It may be attached to the screw portion of No. 3. This allows for integral molding or machining The strength of the sequence can be increased. FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention, in which the position of each involute 815 is shown. The unit can be a separate logic unit or a channel of a multi-channel control unit. Is controlled. The control unit 816 is connected to a servomotor type actuator 810, It is rotating in the desired direction. The worm gear 813 is a servomotor type actuator. Is provided on the motor 810 and meshes with the gear 819. Gear 814 is involute The cylinder head of the motor to be controlled and formed as part of It is rotatably attached. Servo motor position sensor 811 provides an input to logic unit 816. Servo from logic unit 816 The involute 815 sends a control signal to the motor actuator to the auxiliary piston 20. 3 is moved to the preselected position, the servo motor position sensor The process ends when the position detected by 811 indicates. Servo limit switch The switch 812 allows the control system to disconnect from the servo motor actuator 810. Therefore, it protects against rotation beyond the preselected limit value. Limi The switch 812 causes the servo motor 815 to operate the involute 815. When the unit 816 is lost, it is moved to the position of the minimum compression ratio or the logical unit Failsafe position circuit to move to selected input value of unit 816 Incorporated into. FIG. 11 shows still another embodiment of the present invention, in each involute 1115. The positions of the two are different logic units 1116 or one channel of the multi-channel control unit. Independently controlled by the channel. Control the position of the cap 205 as above Involute 1115 is a servo motor actuator that can be used in the same way as above. It is provided on the shaft 1117 of 1110. FIG. 12 shows still another embodiment of the present invention, in which each threaded bolt 1 The position of 206 is a separate logic unit 1216 or a multi-channel control unit. Independently controlled by one channel. Threaded bolt 1206 turns The turning position controls the position of the cap 205 as described above, and the servo motor Worm gear 120 mounted on shaft 1217 of actuator 1210 Matches 2 rotations. 13 to 17 show still another embodiment of the present invention in which the involute burns. Since the involute is advanced only when the pressure in the baking chamber is low, the positioning of the involute is the minimum force. Is achieved in. FIG. 13 shows a base shaft 1301 on which a ratchet 1302 is formed. Have been. FIG. 15 shows an involute 1501. The involute includes a plurality of involutes. Notch 1503 is formed with a preselected radius. First wall 15 04 is formed in the center of the involute and has a click / lock mechanism 1502. On the inner surface of the first wall 1504, the click / lock mechanism 1502 The involute 501 having the above is installed on each ratchet 1302 of the base shaft 1301. Have been killed. Next, referring to FIG. 14, in order to fit onto the base shaft 1301, it is preliminarily selected. The sleeve 1401 having the selected inner diameter will be described. The sleeve 1401 Has a finger 1402 formed thereon. It is provided by the notch 1503 of the lute 1501. Sleeve 1401 Of the torque from the sleeve 1401 to the involute 1501 during the rotational movement of the A spring 1403 is provided on the sleeve 1401 for transmission. Three The position of the knob 1401 is the same as that of the other embodiment, as described above. It is controlled by a motor or hydraulic actuator. The actuator and switch Rotation information is transmitted between the worm and worm gear or directly connected gear transmission. Thus, gear 1404 is preselected on the sleeve for transmission. It is formed in the open position. As the shaft 1401 moves in the desired direction, when the spring 1403 is loaded , Transmitted to the involute by the auxiliary cylinder with a coefficient lower than that of the spring 1403. So that the involute moves in the desired direction when pressure is generated in the combustion chamber. The array is prepared for this purpose. This movement of the involute 1501 is a spring Apply tension to 1403. Click on the involute 1501 / Lock mechanism 1502 prevents the involute from rotating in the opposite direction Accordingly, the engagement with the ratchet 1302 on the base shaft 1301 is prevented. Ratchet The tooth granularity of 1302 has preselected dimensions. Preferred embodiment In that, the grain size is actually the step of rotating the involute 1501. The size is small enough to make it substantially continuous even if it is in the form of a shape. Although many independent involutes 1501 are provided along this array, , Double or dual stage bearings may be used for greater support. Such bearings It is shown in FIG. The bearings should be hydraulic or roller / ball bearings. You can Such bearings include a journal positioned to support the array. The outer bearing 1602 mounted on the cable 1603 is rotatable inside. It is composed of a ner bearing 1601. The inner bearing is three When the hub 1401 is attached to the outer bearing 1602, Support. FIG. 17 shows the entire embodiment incorporated into array 17. Step motor 1 702 is a transmission gear 170 engaged with the drive gear 1404 of the sleeve 1401. 3 is shown. The involute 1501 is a step motor 1 It is rotated to the desired position below the controller connected to 702. Involute In order to reverse the position of the seat 1501, the clutch machine is installed at one end of the base shaft 1301. The structure is separated. The clutch mechanism 1701 rotates the base shaft 1301 in the direction of low compression. Turn it around. Modifications of the above device that do not depart from the scope of the invention are included in the invention. All matters above are not meant in a limited sense as shown in the attached figure. Should be construed as well explained.

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】たは、ウォーム歯車（813）はインボリュート（815）に形成された歯車（814）と係合して直接インボリュート面（815）に位置せしめることもできる。─────────────────────────────────────────────────── ─── [Continued summary] Or, the worm gear (813) becomes the involute (815) Direct involute engaging the formed gear (814) It can also be located on the surface (815).

Claims

[Claims] 1. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A first end portion that is slidably provided in each of the sub cylinders and forms a cap. And a second end portion adjacent to the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A sub-piston having The control means, the rotary shaft positioned by the control means, and one of the rotary shafts A combination of a cap and a plurality of involute surfaces provided on the rotary shaft adjacent to the cap And is provided in the cylinder head, and the auxiliary piston is provided in the auxiliary cylinder. Actuator means for reciprocating tons, It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is the key. Position between the cap and the involute surface on a straight line perpendicular to the axis of the rotary shaft. A return spring biased against the involute surface forming a seated contact area An array of. 2. Located within the secondary piston and positioned to communicate with the combustion chamber The array of claim 1 further comprising an ignition means. 3. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A wedge-shaped cap is formed slidably in each sub cylinder. Adjacent to the first piston and the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A secondary piston having a second end, The control means, the rotary shaft positioned by the control means, and one of the rotary shafts A combination of a cap and a plurality of involute surfaces provided on the rotary shaft adjacent to the cap And is provided in the cylinder head, and the auxiliary piston is provided in the auxiliary cylinder. Actuator means for reciprocating tons, A key provided on the side of the sub piston, Forming a slot in the secondary cylinder that can be engaged by the key, The piston is so that the upper end of the wedge-shaped cap is substantially hung on the surface of the involute. A wall arranged in the sub-cylinder so as to be straight; It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is the key. Position between the cap and the involute surface on a straight line perpendicular to the axis of the rotary shaft. A return spring biased against the involute surface forming a seated contact area An array of. 4. Located within the secondary piston and positioned to communicate with the combustion chamber 4. The array of claim 3 further comprising ignition means. 5. The control means, Servo motor actuator, Servo motor position sensor, The position re-moved to the preselected limit position under the condition of the rotary shaft. With a mitt switch, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, The signals from the intake manifold pressure sensor and the servo motor position sensor In response, the servo motor actuator is driven to move the auxiliary piston to the auxiliary cylinder. Logical unit that moves to a preselected position in the The sequence of claim 1 consisting of: 6. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM The sequence of claim 5 comprising: 7. The control means, A hydraulic drive actuator, a hydraulic drive position sensor, The hydraulic drive actuator is rotated to a preselected limit position. The position limit switch that is disengaged under the condition of the rotating shaft and the controlled engine The intake manifold pressure sensor provided in the intake manifold and the intake manifold In response to signals from the field pressure sensor and the servo motor position sensor, - The vo-motor actuator is driven to move the auxiliary piston in advance in the auxiliary cylinder. Logical unit to move to selected position The sequence of claim 1 consisting of: 8. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM The array of claim 7 comprising: 9. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A first end portion that is slidably provided in each of the sub cylinders and forms a cap. And a second end portion adjacent to the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A sub-piston having The control means, the rotating shaft positioned by the control means, the control means, and the control means. A rotating shaft positioned by a control means, and a plurality of worms provided on the rotating shaft A plurality of screws having a gear and a head having a gear formed outside the cylinder head. It is made up of a combination of cut bolts, is installed on the cylinder, and Actuator means for reciprocating the sub-piston in the binder, Provided between the sub piston and the cylinder. The cap is rotated between the cap and the involute surface. An involute forming a contact region located on a straight line perpendicular to the axis of the axis Return spring biased on the surface And at least one of the bolts includes the cap and the worm gear. An array adjacent each of the heads formed with gears capable of engaging one. Ten. The control means, Servo motor actuator, Servo motor position sensor, The position re-moved to the preselected limit position under the condition of the rotary shaft. With a mitt switch, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, The signals from the intake manifold pressure sensor and the servo motor position sensor In response, the servo motor actuator is driven to move the auxiliary piston to the auxiliary cylinder. Logical unit that moves to a preselected position in the The sequence according to claim 9, which consists of: 11. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM The array of claim 10 comprising: 12. The control means, A hydraulic drive actuator, A hydraulic drive position sensor, The axis of rotation of the rotary shaft up to the preselected limit position A position limit switch that is disengaged under conditions, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, Responds to signals from the intake manifold pressure sensor and the hydraulic drive position sensor Then, the hydraulic drive actuator is driven to move the sub piston into the sub cylinder. A logical unit that moves to a preselected position The sequence according to claim 9, which consists of: 13. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM 13. The array of claim 12, comprising: 14. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A first end portion that is slidably provided in each of the sub cylinders and forms a cap. And a second end portion adjacent to the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A sub-piston having Control means, a rotation shaft positioned by the control means, and a rotation shaft provided on the rotation shaft. And a worm gear that is rotatably provided on the cylinder head. A portion formed with a gear capable of engaging one of the gears and the key. Cap and a control surface having a portion adjacent to the cap. A plurality of actuations that are provided in the head and that reciprocate the sub piston in the sub cylinder. Means It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is An array of return springs biased to the face. 15． The sub-piston cap has a wedge and a key provided on the side of the sub-piston. And a wall forming a guide in the secondary piston that can be engaged by the key The sub-piston in the sub-cylinder, and the upper end of the wedge is 15. The array of claim 14, which is substantially perpendicular to the volute. 16. The control means, Servo motor actuator, Servo motor position sensor, The position re-moved to the preselected limit position under the condition of the rotary shaft. With a mitt switch, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, The signals from the intake manifold pressure sensor and the servo motor position sensor In response, the servo motor actuator is driven to move the auxiliary piston to the auxiliary cylinder. Logical unit that moves to a preselected position in the The sequence according to claim 14, which consists of: 17． An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine Based on additional information on RPM 17. An RPM sensor for selecting the position of the sub piston according to claim 16. An array of. 18. The control means, A hydraulic drive actuator, A hydraulic drive position sensor, The position re-moved to the preselected limit position under the condition of the rotary shaft. With a mitt switch, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, Responds to signals from the intake manifold pressure sensor and the hydraulic drive position sensor Then, the hydraulic drive actuator is driven to move the sub piston into the sub cylinder. A logical unit that moves to a preselected position The sequence according to claim 14, which consists of: 19. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM 19. The array of claim 18, comprising: 20. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber Sliding inside a plurality of sub-cylinders provided on the cylinder head and each of the sub-cylinders. A combustion chamber whose volume is variable and whose first end is formed freely and forms a cap Forming the sub-piston A secondary piston having a second end adjacent to Each of the caps includes a control unit and a rotation shaft positioned by the control unit. From a combination of a plurality of involute surfaces provided on the rotary shaft adjacent to Is provided on the cylinder head, and moves the sub piston in the sub cylinder. Actuator means for restoring, It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is the key. Position between the cap and the involute surface on a straight line perpendicular to the axis of the rotary shaft. A return spring biased against the involute surface forming a seated contact area An array of. twenty one. Located within the secondary piston and positioned to communicate with the combustion chamber 21. The array of claim 20, further comprising ignition means. twenty two. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A first end portion that is slidably provided in each of the sub cylinders and forms a cap. And a second end portion adjacent to the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A sub-piston having Control means and rotation positioned by the control means A shaft, a worm gear provided on the rotating shaft, and provided on the cylinder head, Engagement with the worm gear outside the cylinder head adjacent to each cap. A combination of threaded bolts with compatible gears, A plurality of pistons provided on the dowel head for reciprocating the sub piston in the sub cylinder. A quotation means, It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is attached to the bolt. An array of energized return springs. twenty three. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, a variable compression having a plurality of sliding main cylinders and a plurality of cylinder heads An improved arrangement for a specific internal combustion engine, comprising: In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A first end portion that is slidably provided in each of the sub cylinders and forms a cap. And a second end portion adjacent to the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A sub-piston having A control means, positioned by the control means and formed along its outer surface. Has a plurality of notches formed with a preselected viscosity and is preselected A click having a first wall formed with a selected radius, the click being provided on the first wall / Involute installed on each ratchet of the basic shaft, with a lock mechanism incorporated A plurality of inbolids, one of which is adjacent to each cap And the inner surface so that the inner diameter is larger than that of the base shaft. A preselected sleeve, so that said sleeve is rotated in the direction of the control means A drive gear provided on the sleeve and engaging with the control means; and the sleeve A plurality of fingers formed to engage with the notches, and Between at least one of the fingers between the groove and the involute notch Provided and has a preselected spring constant, at least one stage of which is approximately forward The ratchet grain size is set in the combustion chamber under a pressure condition smaller than the spring constant. Load to rotate the involute in a preselected direction. The rotation of the involute in the opposite direction applied to the click / lock mechanism Consists of a combination of springs to prevent the ratchet from engaging It is provided in the cylinder head and reciprocates the sub piston in the sub cylinder. Actuator means, It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is the key. Position between the cap and the involute surface on a straight line perpendicular to the axis of the rotary shaft. A return spring biased against the involute surface forming a seated contact area An array of. twenty four. Located within the secondary piston and positioned to communicate with the combustion chamber 24. The array of claim 23, further comprising igniting means. twenty five. Driven by the crankshaft, the main piston turns into the connecting rod Therefore, multiple main slides that slide And a variable compression ratio internal combustion engine having multiple cylinder heads Array, In front of which one communicates with one of said main cylinders to form a combustion chamber A plurality of sub cylinders provided on the cylinder head, A first end portion that is slidably provided in each of the sub cylinders and forms a cap. And a second end portion adjacent to the auxiliary piston forming a combustion chamber having a variable volume. A sub-piston having, a control means, and Multiple notches formed along a side face and with a preselected viscosity And having a first wall formed with a preselected radius, said first wall Built-in click / lock mechanism provided on each ratchet of the basic shaft Involutes, one of which is adjacent to each of the caps It is provided on the base surface and the base shaft, and the inner diameter larger than the base shaft is selected in advance. And a sleeve so that the sleeve is rotated in the direction of the control means. In the sleeve and the drive gear which is provided above and engages with the control means, A plurality of fingers formed so as to engage with the switch, the sleeve and the invo Provided between at least one of the fingers between the lute notches, The ratchet has a spring constant that is selected from at least one stage of the ratchet. With a particle size of less than the spring constant, the Load is applied to rotate the involute in the direction selected for The involute in the opposite direction Rotation of the ratchet engages the ratchet by the click / lock mechanism. It is combined with a spring to prevent it, is installed on the cylinder head, and Actuator means for reciprocating the sub-piston in the binder, A wedge formed on the cap of the sub piston, A key provided on the side of the sub piston and the sub piston that can be engaged by the key. The sub-piston is inside the sub-cylinder, and the upper end of the wedge is inside the stone. A wall forming a slot that is substantially perpendicular to the involute, It is provided between the sub piston and the cylinder, and the cap is the key. Position between the cap and the involute surface on a straight line perpendicular to the axis of the rotary shaft. A return spring biased against the involute surface forming a seated contact area An array of. 26. Located within the secondary piston and positioned to communicate with the combustion chamber 26. The array of claim 25, further comprising ignition means. 27. The control means, Servo motor actuator, Servo motor position sensor, The position re-moved to the preselected limit position under the condition of the rotary shaft. With a mitt switch, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, The intake manifold pressure sensor and the servo motor The servo motor actuator is driven in response to the signal from the position sensor. Theory of moving the secondary piston to a preselected position in the secondary cylinder Processing unit 24. The sequence of claim 23 consisting of: 28. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM 28. The array of claim 27, which comprises: 29. The control means, A hydraulic drive actuator, A hydraulic drive position sensor, The position re-moved to the preselected limit position under the condition of the rotary shaft. With a mitt switch, Intake manifold pressure sensor on the intake manifold of a controlled engine When, Responds to signals from the intake manifold pressure sensor and the hydraulic drive position sensor Then, the hydraulic drive actuator is driven to move the sub piston into the sub cylinder. A logical unit that moves to a preselected position 24. The sequence of claim 23 consisting of: 30. An RPM sensor coupled to the logic unit, the controlled engine RPM sensor for selecting the position of the sub piston based on the additional information of the RPM 30. The array of claim 29, which comprises: