JPH1150866A - Internal combustion engine variable compression ratio mechanism - Google Patents
Internal combustion engine variable compression ratio mechanismInfo
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- JPH1150866A JPH1150866A JP20758497A JP20758497A JPH1150866A JP H1150866 A JPH1150866 A JP H1150866A JP 20758497 A JP20758497 A JP 20758497A JP 20758497 A JP20758497 A JP 20758497A JP H1150866 A JPH1150866 A JP H1150866A
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- combustion chamber
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の可変圧縮
比機構に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、内燃機関は、燃焼室内の圧縮比
を高くすれば、燃焼圧力が高くなり熱効率が上昇して出
力が向上する。しかしその反面、上記圧縮比を過剰に高
くすると、燃焼圧力が高くなりすぎてノッキングを生じ
る要因となってしまう。低負荷及び中負荷運転状態と高
負荷運転状態とでは燃焼室内で発生する燃焼圧力が異な
り、高負荷運転状態の燃焼圧力は、低負荷及び中負荷運
転状態での燃焼圧力と比べて高くなる。そのため従来、
上記燃焼室内の圧縮比は、機関高負荷時にノッキングを
生じない燃焼圧力になる程度の圧縮比に設定されてい
た。2. Description of the Related Art Generally, in an internal combustion engine, when the compression ratio in a combustion chamber is increased, the combustion pressure is increased, the thermal efficiency is increased, and the output is improved. However, on the other hand, if the compression ratio is excessively increased, the combustion pressure becomes too high, which causes knocking. The combustion pressure generated in the combustion chamber differs between the low-load and medium-load operation states and the high-load operation state, and the combustion pressure in the high-load operation state is higher than the combustion pressure in the low-load and medium-load operation states. Therefore, conventionally,
The compression ratio in the combustion chamber has been set to a compression ratio at which the combustion pressure does not cause knocking at a high engine load.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
機関高負荷時の運転状態に合わせて燃焼室内の圧縮比を
設定すると、必然的に低負荷及び中負荷における出力性
能を低下させてしまうことになる。However, if the compression ratio in the combustion chamber is set in accordance with the operating condition at high engine load, the output performance at low and medium loads will inevitably decrease. become.
【0004】このように、耐ノッキング性能の向上と出
力性能の向上とは相容れない関係にあるため、上記圧縮
比を可変として、それら両方の性能を向上させることの
できる内燃機関の開発が従来から望まれている。As described above, since the improvement of the knocking resistance and the improvement of the output performance are incompatible with each other, it has been desired to develop an internal combustion engine capable of improving the performance of both by varying the compression ratio. It is rare.
【0005】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、出力性能の向上と耐ノッキン
グ性能の向上とを併せ図ることのできる内燃機関の可変
圧縮比機構を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine that can improve output performance and knock resistance. It is in.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に記載の発明では、内燃機関の燃焼室に設
けられるバルブの軸方向に移動可能に配設されて同バル
ブのフェース部が当接されるバルブシートと、該バルブ
シートを前記燃焼室側に付勢するとともに、前記燃焼室
内の燃焼圧力が機関の高負荷運転に対応した所定の燃焼
圧力に達するとき弾性変形して同バルブシートのバルブ
軸方向への移動を許容する弾性体とを備えたことをその
要旨とする。To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a face of a valve provided in a combustion chamber of an internal combustion engine is provided so as to be movable in an axial direction. A valve seat against which a portion abuts, and urges the valve seat toward the combustion chamber, and elastically deforms when the combustion pressure in the combustion chamber reaches a predetermined combustion pressure corresponding to a high-load operation of the engine. The gist of the invention is to provide an elastic body that allows the valve seat to move in the valve axial direction.
【0007】こうした構造によれば、燃焼室内の燃焼圧
力が上記所定の燃焼圧力に達しない内燃機関の低負荷及
び中負荷運転時においては燃料室内の圧縮比が高く維持
されるため、熱効率が上昇して出力は向上される。ま
た、燃焼室内の燃焼圧力が上記所定の燃焼圧力に達する
内燃機関の高負荷運転時においては、弾性体が変形して
バルブシートが燃焼室の外側に移動する。これにより、
燃料室内の圧縮比が低くなって燃焼圧力が低下されるた
め、ノッキングの発生も好適に低減される。According to such a structure, the compression ratio in the fuel chamber is maintained high during low load and medium load operation of the internal combustion engine in which the combustion pressure in the combustion chamber does not reach the predetermined combustion pressure, so that the thermal efficiency increases. The output is thus improved. Further, during a high-load operation of the internal combustion engine in which the combustion pressure in the combustion chamber reaches the predetermined combustion pressure, the elastic body is deformed and the valve seat moves to the outside of the combustion chamber. This allows
Since the compression ratio in the fuel chamber is reduced and the combustion pressure is reduced, the occurrence of knocking is suitably reduced.
【0008】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の内燃機関の可変圧縮比機構において、前記弾性体
は、その先端辺の全周が前記バルブシートに当接される
皿バネであることをその要旨とする。According to a second aspect of the present invention, in the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to the first aspect, the elastic body is a disc spring whose entire periphery of a tip side abuts on the valve seat. The gist is that there is.
【0009】こうした構造によれば、弾性体自身にシー
ル機能が付加されることとなり、燃焼室内の燃焼ガスの
流出が防止される。そしてひいては内燃機関の出力効率
の低下も好適に防止される。According to such a structure, a sealing function is added to the elastic body itself, and the outflow of combustion gas in the combustion chamber is prevented. As a result, a decrease in the output efficiency of the internal combustion engine is also suitably prevented.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用エンジンに
適用した一実施形態を図1及び図2に従って説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a vehicle engine will be described below with reference to FIGS.
【0011】図1は本実施形態にかかる可変圧縮比機構
を模式的に示す車両用エンジンの断面図である。同図1
に示すように、車両用エンジン10のシリンダヘッド1
1内には、吸気路または排気路としての通気路31と、
その通気路31と連通する燃焼室32とが設けられてい
る。また、同シリンダヘッド11内には、動弁系機構1
2が配設されている。同動弁系機構12は、バルブフェ
ース部13a及びバルブステム部13bを有するバルブ
13、カム16の回転に伴ってこのバルブ13を図中下
方にリフトするバルブリフタ14、このバルブリフタ1
4を図中上方に付勢するコイルスプリング15等を備え
て構成されている。すなわち、この動弁系機構12にあ
って、上記バルブ13及びバルブリフタ14は、カム1
6及びコイルスプリング15によって上記シリンダヘッ
ド11内を上下に移動し、上記通気路31と燃焼室32
との連通部(ポート)17を開閉する。FIG. 1 is a sectional view of a vehicle engine schematically showing a variable compression ratio mechanism according to the present embodiment. FIG. 1
As shown in FIG.
1, a ventilation path 31 as an intake path or an exhaust path;
A combustion chamber 32 communicating with the ventilation path 31 is provided. In the cylinder head 11, the valve train 1
2 are provided. The valve system 12 includes a valve 13 having a valve face portion 13a and a valve stem portion 13b, a valve lifter 14 for lifting the valve 13 downward in FIG.
4 is provided with a coil spring 15 and the like for urging the member 4 upward in the figure. That is, in the valve train 12, the valve 13 and the valve lifter 14
6 and the coil spring 15 move the cylinder head 11 up and down, and the air passage 31 and the combustion chamber 32
Opening / closing the communication part (port) 17 with the port.
【0012】一方、上記シリンダヘッド11における上
記バルブフェース部13aと対応する箇所には凹部20
が設けられ、この凹部20内にはバルブシート18が凹
部20内を上下動可能に配設されている。このとき、バ
ルブシート18と凹部20の内壁との間には、バルブシ
ート18の上下動を可能にするための僅かなクリアラン
スが設けられている。また、バルブシート18の上方に
は、バルブシートを燃焼室32側に付勢する皿バネ21
が、凹部20の内壁及びバルブシート18に密着した状
態で、すなわち少なくともその先端辺の全周がバルブシ
ート18に当接される状態で配設されている。そのた
め、上記バルブシート18は、この皿バネ21によって
上下動が規制されるとともに、バルブ13が閉となって
いるときの燃焼室32内の機密も好適に維持される。さ
らに、上記バルブステム部13bと対応する箇所にはバ
ルブガイド19が配設されている。なお、上記皿バネ2
1は、上記燃焼室32内の燃焼圧力がエンジン10の高
負荷運転に対応した所定の燃焼圧力に達するとき弾性変
形して、上記バルブシート18の図中上方への移動を許
容するよう、その弾性係数(付勢力)が設定されてい
る。On the other hand, a recess 20 is provided at a position corresponding to the valve face portion 13a in the cylinder head 11.
The valve seat 18 is disposed in the recess 20 so as to be vertically movable in the recess 20. At this time, a slight clearance is provided between the valve seat 18 and the inner wall of the recess 20 to allow the valve seat 18 to move up and down. A disc spring 21 for urging the valve seat toward the combustion chamber 32 is provided above the valve seat 18.
Are disposed in close contact with the inner wall of the concave portion 20 and the valve seat 18, that is, in a state where at least the entire periphery of the distal end side is in contact with the valve seat 18. Therefore, the valve seat 18 is restricted from moving up and down by the disc spring 21, and the confidentiality in the combustion chamber 32 when the valve 13 is closed is suitably maintained. Further, a valve guide 19 is provided at a location corresponding to the valve stem 13b. The above-mentioned disc spring 2
When the combustion pressure in the combustion chamber 32 reaches a predetermined combustion pressure corresponding to a high-load operation of the engine 10, the elastic deformation occurs to allow the valve seat 18 to move upward in the drawing. An elastic coefficient (biasing force) is set.
【0013】続いて、このように構成された可変圧縮比
機構の作用を図2に従って説明する。なお、図2(a)
及び(b)は、同可変圧縮比機構の作用を示す拡大図で
ある。Next, the operation of the variable compression ratio mechanism configured as described above will be described with reference to FIG. In addition, FIG.
And (b) is an enlarged view showing the operation of the variable compression ratio mechanism.
【0014】上記車両用エンジン10が運転を開始する
と、すなわち燃焼室32内で燃料が燃焼されると、同燃
焼室32内には燃焼圧力が発生する。そして、上記エン
ジン10の低負荷及び中負荷運転状態においては、図2
(a)に矢印Pで示す燃焼圧力が上記燃焼室32内に発
生する。このとき、同図に矢印SPで示す上記皿バネ2
1の上記バルブシート18に対する付勢力は、この燃焼
圧力Pよりも強く設定されている。すなわち、上記燃焼
室32内で上記燃焼圧力Pが発生しても、上記バルブシ
ート18が上方に移動することはない。したがって、上
記エンジン10の通常運転状態において、上記燃焼室3
2内の圧縮比は高く維持される。When the vehicle engine 10 starts operating, that is, when fuel is burned in the combustion chamber 32, a combustion pressure is generated in the combustion chamber 32. In the low-load and medium-load operation states of the engine 10, FIG.
A combustion pressure indicated by an arrow P in (a) is generated in the combustion chamber 32. At this time, the disc spring 2 shown by the arrow SP in FIG.
1 is set to be stronger than the combustion pressure P. That is, even if the combustion pressure P is generated in the combustion chamber 32, the valve seat 18 does not move upward. Therefore, in the normal operation state of the engine 10, the combustion chamber 3
The compression ratio within 2 is kept high.
【0015】一方、上記車両用エンジン10の高負荷運
転状態、例えば急加速時や登坂走行時等の高負荷運転状
態には、急激な吸入空気量の増加によって燃焼室32内
に発生する燃焼圧力が異常に高くなる場合がある。そし
て、図2(b)に示すように、その燃焼圧力が上記皿バ
ネ21の上記バルブシート18に対する付勢力SPを越
える燃焼圧力Pmax になると、同燃焼圧力Pmax によっ
てバルブシート18が上方に持ち上げられる。すなわち
この場合には、バルブシート18が持ち上がることで燃
焼室32内の容積がその持ち上がった分の容積だけ増す
こととなり、圧縮比が低くなる。これにより、高負荷運
転時におけるノッキングの発生が低減される。On the other hand, when the vehicle engine 10 is in a high-load operation state, for example, during a high acceleration operation or a high-hill operation, the combustion pressure generated in the combustion chamber 32 due to a sudden increase in the intake air amount. May be abnormally high. Then, as shown in FIG. 2 (b), when the combustion pressure reaches the combustion pressure Pmax exceeding the urging force SP of the disc spring 21 against the valve seat 18, the valve seat 18 is lifted upward by the combustion pressure Pmax. . That is, in this case, when the valve seat 18 is lifted, the volume in the combustion chamber 32 is increased by the volume of the lift, and the compression ratio is lowered. Thereby, occurrence of knocking during high-load operation is reduced.
【0016】ところで、バルブシート18と凹部20の
内壁との間には僅かなクリアランスが設けられているた
め、燃焼室32内の燃焼ガスがこのクリアランスを通っ
て上記通気路31へ流出してしまうことが考えられる。
しかし上述したように、上記皿バネ21はバルブシート
18及び凹部20の内壁に密着した状態で配設されてい
るため、同皿バネ21によって燃焼ガスの流出は好適に
防止され、エンジン10の出力効率が低下することはな
い。Since a slight clearance is provided between the valve seat 18 and the inner wall of the recess 20, the combustion gas in the combustion chamber 32 flows out to the ventilation path 31 through the clearance. It is possible.
However, as described above, since the disc spring 21 is disposed in close contact with the valve seat 18 and the inner wall of the recess 20, the outflow of combustion gas is suitably prevented by the disc spring 21, and the output of the engine 10 is reduced. There is no loss in efficiency.
【0017】以上説明したように、本実施形態によれば
以下の効果が得られるようになる。 ・車両用エンジン10の低負荷及び中負荷運転時には、
上記燃焼室32内を高い圧縮比に保つことができるた
め、同エンジン10の出力性能を向上させることができ
る。また、同エンジン10の高負荷運転時には、上記燃
焼室32内の圧縮比を低くして燃焼圧力を低下させるこ
とができるため、耐ノッキング性能を向上させることが
できる。換言すれば、燃焼室32内の圧縮比を、通常、
高く設定しておくことにより、低負荷及び中負荷運転時
における出力性能を向上させることができ、高負荷運転
時においては、燃焼圧力を利用して燃焼室32内の圧縮
比を低くして耐ノッキング性能を向上させることができ
る。As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained. -At the time of low load and medium load operation of the vehicle engine 10,
Since the inside of the combustion chamber 32 can be maintained at a high compression ratio, the output performance of the engine 10 can be improved. In addition, during high load operation of the engine 10, the compression ratio in the combustion chamber 32 can be reduced to lower the combustion pressure, so that the anti-knock performance can be improved. In other words, the compression ratio in the combustion chamber 32 is usually
By setting it high, the output performance at the time of low load and medium load operation can be improved, and at the time of high load operation, the compression ratio in the combustion chamber 32 is reduced by using the combustion pressure to withstand. Knocking performance can be improved.
【0018】・皿バネ21によって、燃焼室32内の燃
焼ガスが上記バルブシート18と上記凹部20の内壁と
の間のクリアランスから流出するのを防止することがで
きる。そのため、該クリアランスにパッキン等のシール
部材を設ける必要がなく、部品点数を低減して、上記車
両用エンジン10の出力効率の低下を防止することがで
きる。The disc spring 21 prevents the combustion gas in the combustion chamber 32 from flowing out of the clearance between the valve seat 18 and the inner wall of the recess 20. Therefore, there is no need to provide a seal member such as a packing in the clearance, and the number of components can be reduced, and a decrease in the output efficiency of the vehicle engine 10 can be prevented.
【0019】・簡単な構造で上記燃焼室32内の圧縮比
を可変とすることができるため、製造コスト、製造TA
T(Turn Around Time)、及び部品点数を低減することが
できる。Since the compression ratio in the combustion chamber 32 can be varied with a simple structure, the production cost and the production TA
T (Turn Around Time) and the number of parts can be reduced.
【0020】なお、上記実施形態は以下のように変更し
てもよく、その場合でも同様の作用及び効果を得ること
ができる。 ・上記実施形態では、皿バネ21によって燃焼室32内
の圧縮比を可変にしたが、この皿バネ21を、図3に示
すようなジャバラ状のバネ(ジャバラバネ)41に変更
してもよい。この場合も、上記ジャバラバネ41は、上
記燃焼室32内の燃焼圧力がエンジン10の高負荷運転
に対応した所定の燃焼圧力に達するとき弾性変形して、
上記バルブシート18の図中上方への移動を許容するよ
う、その弾性係数(付勢力)が設定されている。The above embodiment may be modified as follows, and the same operation and effect can be obtained in such a case. In the above embodiment, the compression ratio in the combustion chamber 32 is made variable by the disc spring 21. However, the disc spring 21 may be changed to a bellows-like spring (bellows spring) 41 as shown in FIG. Also in this case, the bellows spring 41 elastically deforms when the combustion pressure in the combustion chamber 32 reaches a predetermined combustion pressure corresponding to the high load operation of the engine 10,
The elastic coefficient (biasing force) is set so as to allow the valve seat 18 to move upward in the drawing.
【0021】・上記実施形態では、皿バネ21によって
燃焼室32内の圧縮比を可変にしたが、この皿バネ21
を、図4に示すようなコイルスプリング42に変更して
もよい。但しこの場合には、バルブシート18の周面に
凹部20の内壁と接して、燃焼ガスの流出を防止するた
めのシール部材43を配設することが望ましい。またこ
の場合も、上記コイルスプリング42は、上記燃焼室3
2内の燃焼圧力がエンジン10の高負荷運転に対応した
所定の燃焼圧力に達するとき弾性変形して、上記バルブ
シート18の図中上方への移動を許容するよう、その弾
性係数(付勢力)が設定されている。In the above embodiment, the compression ratio in the combustion chamber 32 is made variable by the disc spring 21.
May be changed to a coil spring 42 as shown in FIG. However, in this case, it is desirable to provide a seal member 43 on the peripheral surface of the valve seat 18 in contact with the inner wall of the concave portion 20 to prevent the outflow of the combustion gas. Also in this case, the coil spring 42 is connected to the combustion chamber 3.
When the combustion pressure in the engine 2 reaches a predetermined combustion pressure corresponding to the high-load operation of the engine 10, it is elastically deformed and its elastic coefficient (biasing force) so as to allow the valve seat 18 to move upward in the drawing. Is set.
【0022】ところで、本明細書において、弾性体と
は、皿バネ、コイルスプリング、ジャバラバネだけでな
く、板バネその他の各種弾性体をも含むものとする。By the way, in this specification, the elastic body includes not only a disc spring, a coil spring and a bellows spring but also a leaf spring and other various elastic bodies.
【0023】[0023]
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、燃焼室
内の燃焼圧力が上記所定の燃焼圧力に達しない内燃機関
の低負荷及び中負荷運転時においては燃料室内の圧縮比
を高く維持することができるため、熱効率を上昇させて
出力を向上させることができる。また、燃焼室内の燃焼
圧力が上記所定の燃焼圧力に達する内燃機関の高負荷運
転時においては、弾性体が変形してバルブシートが燃焼
室の外側に移動する。これにより、燃料室内の圧縮比を
低くして燃焼圧力を低下させることができるため、ノッ
キングの発生も好適に低減することができる。According to the first aspect of the present invention, the compression ratio in the fuel chamber is kept high during low load and medium load operation of the internal combustion engine in which the combustion pressure in the combustion chamber does not reach the predetermined combustion pressure. Therefore, the output can be improved by increasing the thermal efficiency. Further, during a high-load operation of the internal combustion engine in which the combustion pressure in the combustion chamber reaches the predetermined combustion pressure, the elastic body is deformed and the valve seat moves to the outside of the combustion chamber. This makes it possible to lower the combustion pressure by lowering the compression ratio in the fuel chamber, so that the occurrence of knocking can be suitably reduced.
【0024】請求項2に記載の発明によれば、弾性体自
身にシール機能が付加されることとなり、燃焼室内の燃
焼ガスの流出を防止することができる。そしてひいては
内燃機関の出力効率の低下も好適に防止することができ
る。According to the second aspect of the present invention, the sealing function is added to the elastic body itself, so that the outflow of the combustion gas in the combustion chamber can be prevented. As a result, a decrease in the output efficiency of the internal combustion engine can be suitably prevented.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本実施形態の可変圧縮比機構を模式的に示す断
面図。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a variable compression ratio mechanism according to an embodiment.
【図2】本実施形態の可変圧縮比機構の作用を示す拡大
図。FIG. 2 is an enlarged view showing the operation of the variable compression ratio mechanism of the embodiment.
【図3】他の実施形態の可変圧縮比機構を模式的に示す
拡大図。FIG. 3 is an enlarged view schematically showing a variable compression ratio mechanism according to another embodiment.
【図4】他の実施形態の可変圧縮比機構を模式的に示す
拡大図。FIG. 4 is an enlarged view schematically showing a variable compression ratio mechanism according to another embodiment.
10…車両用エンジン、13…バルブ、18…バルブシ
ート、20…凹部、21…皿バネ(弾性体)、32…燃
焼室、41…ジャバラバネ(弾性体)、42…コイルス
プリング(弾性体)。DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... vehicle engine, 13 ... valve, 18 ... valve seat, 20 ... recessed part, 21 ... disc spring (elastic body), 32 ... combustion chamber, 41 ... bellows spring (elastic body), 42 ... coil spring (elastic body).
Claims (2)
軸方向に移動可能に配設されて同バルブのフェース部が
当接されるバルブシートと、 該バルブシートを前記燃焼室側に付勢するとともに、前
記燃焼室内の燃焼圧力が機関の高負荷運転に対応した所
定の燃焼圧力に達するとき弾性変形して同バルブシート
のバルブ軸方向への移動を許容する弾性体とを備えたこ
とを特徴とする内燃機関の可変圧縮比機構。1. A valve seat provided in a combustion chamber of an internal combustion engine so as to be movable in an axial direction of a valve, and a face portion of the valve is in contact with the valve seat, and the valve seat is biased toward the combustion chamber. And an elastic body that elastically deforms when the combustion pressure in the combustion chamber reaches a predetermined combustion pressure corresponding to a high-load operation of the engine and allows the valve seat to move in the valve axial direction. A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine.
機構において、 前記弾性体は、その先端辺の全周が前記バルブシートに
当接される皿バネであることを特徴とする内燃機関の可
変圧縮比機構。2. The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the elastic body is a disc spring whose entire periphery of a tip side abuts on the valve seat. Variable compression ratio mechanism of the engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20758497A JPH1150866A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Internal combustion engine variable compression ratio mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20758497A JPH1150866A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Internal combustion engine variable compression ratio mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1150866A true JPH1150866A (en) | 1999-02-23 |
Family
ID=16542190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20758497A Pending JPH1150866A (en) | 1997-08-01 | 1997-08-01 | Internal combustion engine variable compression ratio mechanism |
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