JPS58165541A - 圧縮比可変式内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮比を機関の運転状輪に合せて変更するよ
うにした圧縮比可変式の内燃機関に関するものである。

内燃機関において出力を向上し、燃費を低減するには圧
縮比を高めれば良いが、圧縮比を高めると高負荷域にお
いてノツ士シクが発生する。このため従来の圧縮比一定
の内燃機関では、圧縮比を高負荷域においてノ・ソ士：
７夕が発生しない値に設定しなければならないから、低
負荷域において十分な出力と、十分な低燃費を出すこと
ができないのである。

そこで、先行技術としての特開昭５６−８８９２６号公
報は、［を縮化を機関の運転状態ｔζ合せて自動的に変
更し、すなわち、低回転・低負荷域では圧縮比を高く、
低回転・高負荷域では圧縮比を低くし、また高回転域で
は圧縮比を高くすることを提案している。

ところがこの先行技術におけるものは、燃焼室に連通ず
る副シリシタ内に嵌挿した副ピストンを、副シリ：７り
内７′曲後摺動することにより圧縮比を変更するに際し
て、前記副ピストンから副シリシタ外に突出した０ツド
の先端を、これと同−軸保上に設けた油圧シリ−Ｊり内
のプランジ１＝［接当する一方、油圧シリ′Ｊり内に油
圧を送ってづラシジセを油圧シリンダから突出するとと
Ｏてより副ヒストンを燃焼室しで向って前進してＩＥ圧
縮比高め、油圧シリンダ内の油圧を放出することＱでよ
り副ヒスト、、Ｉを燃焼室から後退しで圧縮）１１を低
下するものである。そしてこの場合、゛□嵯気気負圧あ
る値より′（ 大きい低置−１域で且つ回転数がある伯より高い１１゛
ｈ回転域のとき、前記油圧シリ、７りへの油圧回路中に
設けた制御芹が油圧シリ−ＪＩＪ＆ご油圧を送るように
切換わって圧縮比を高め、吸気負圧がある値より小さい
高負荷域で且つ回転数がある値より低い低回転域のとき
、前記制御弁が油圧シリ′Ｊりの油圧を放出するように
切換って圧縮比を低下するもので、その圧縮比の制御は
、ある負荷値及びある回転数を境として圧縮比が高から
低に又は低から高に急変するＯ　Ｎ　−ＯＦＦ的な制御
であって、圧縮比を負荷及び／又は回転比に比例して滑
らかに制御することができないから、この圧縮比の急変
によって機関のトルク変動が発生してドライバしりテイ
リーが著しく低下するのである。

本発明は、このように燃焼室に連通ずる副シリ：７タ内
に副ピストンを嵌挿し、該副ピストンを機関の負荷及び
／又は回転数に応じて前後摺動することにより、圧縮比
を機関の運転、つまり負荷又は負荷及び図絵、、数に応
じて自動制御するにおいて、前記圧縮比の！ｊ、・−制
御が機関の負荷又は負荷及び回転数に比例′シ讐無段階
的に清めらかにできて、ドライバピリテイリーの悪化を
生じないようにしたものであって、前記副ピストンの背
面室を油圧室としてこれに作動油を連続的に供給する一
方、前記副ピストンから副シリンダ外に突出するように
ステムを設け、該ステムには、前記油圧室内の作動油を
逃がすようにしたスピルホード全穿設し、且つステムの
突出部ＶＣニ、そのスピルポートを当該スピルボートか
らの流出量を調節するように開閉すると共に、その開閉
位置をステムの軸方向に沿って変位するように作動する
スじル体を設け、該スピル体を機関の運転条件つまり負
荷又は負荷及び回転数に、当該運転条件の変化に応じて
作動するように関連することにより、圧縮比の自動制御
が機関の運転条件の変化に比例して無段階的に清めらか
にできるようにしたものである。

以下本発明を第１図の実施例について説明すると、図に
おいて（１）はシリシタプロッタ、（２）はシリ、７タ
ヘツド、（３）Ｆ′ｉシリンタブロック（１）のシリシ
タボア（４）内を往復摺動するピストン、（５）ｔｆｉ
前記シリ−Ｊ喧へ１ソド（２）の下面を凹ませて形成し
た燃焼室を各々示し、該燃焼室（５）にはその略中心位
置にシリンダへｔリド（２）に螺着した点火栓（６）が
のぞむと共に、図示しない吸気ボート及び排気ホードが
開口している。

（７）は前記シリンダへ・リド１２１　Ｋ穿設した副シ
リンダで、該副シリンダ（７）は下側が燃焼室（５）に
上側がシリーＪタヘッド（２）の上面におけるシリーＪ
タヘ・υド上室に各々開口し、該副シリンダ（７）のシ
リンダへ・リド上室の開口部にはこれを塞ぐ蓋板（８）
が設けられている。（９）は前記副シリ−Ｊり（７）内
に摺動自任に嵌挿した副ピストンで、該副ピストｙ　（
９１が燃焼室（５）の方向に前進すると燃焼室の容積が
減少して圧縮比が高くカリ、副ピスト−Ｊ（９）が燃焼
室（５）から離れる方向に後退すると燃焼室の容積が増
大して圧縮比が低くなるようになっており、且つこの副
ヒストｙ　ｆ９１　Ｉ／ｉばねｆｌＯ）　ｌ／ｒて後退
方向に付勢され、また、副ピストン（９）の背面（燃焼
室（５）に対して裏側の而）には、当該側ピスト−Ｊ（
９）の中心から軸方向に延びるステム圓が一体的に設け
られ、該ステム（Ｉｌｌを前記蓋板（８）を摺動自ＩＥ
［貫通して外方に突出する一方、副ピストン（９）の背
面と蓋板（８）との間に油圧室１２１を形成し、該油圧
室！１２１　Ｋ　、図示しない油圧源がらの作動油を逆
止弁（１３）付きボート（神を介して連続的に供給する
。更に前記ステム（ＨＩ　Ｋは油圧室ａ２ｔて連通する
通路（１５）を備え、且つステム（１１）が蓋板（８）
より外方に突出する部分に″は、前記油圧室αり内の作
動油をシリーＪタヘ・リド上室に放出するためのスピル
ポート（１Ｇ）を穿設する。

ａηはスピル体の一つの実施例であるスピルリングを示
し、該スピルリ：、Ｉりα７）を前記ステムｔｉｌｌ　
Ｋ摺動自任に被嵌して、ステムα刀の後退勤のときその
スじルポ−１−＋２６１がスピルリーＪジ０７）Ｋよっ
て閉じ、ステム（Ｉｌｌの１ｊ「１進動のときそのスじ
ルホー）　（１６１が開くように構成する。捷た、α８
１はシリーＪダヘ・リド上室に中途部を軸（１９１Ｋ揺
動自在に枢着して設けたレバーで、該レバー１１＆の一
端を前記スピルリング（１９に係合する−８．　ｆｌｈ
端をアク千１．．エータの−っの実施例であるタイセフ
５ム機構■゛、然連結する。このタイセフラム機＠＠）
は、前記：、１Ｓ　−ａａ＋の池喘にＤッドレ１）を介
して連結するタイヤフラム（２２１を内蔵し、該タイヤ
フラム＋２Ｚにて区画されたタイセフうム室噛）には、
前記レバーａｇＪの他端を図において下方に押し下げる
方向、つまりスピルリングαｎを後退摺動する方向に付
勢するばね（２４）を設けると共に、該タイセフうム室
（２３）を通路（２０を介して機関の吸気マニホールド
〔図示せず）に接続して、吸気管負圧をタイヤフラム室
内に導入することにより、機関の負荷の減少に伴って吸
気管負圧が犬きくなる（真空寄りに々る）とこれに比例
して前記スピルリングαηが前進摺動するように構成し
て成るものである。

この構成において、スピルリング＋１７１　Ｔｈ第１図
に実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へと１ｆＪ進
方向に移動すると、スピルボート（１Ｇ＋の閉によって
当該スごルポートａωからの作動油の逃げが止まり、逆
止弁止釘きボートＱ４１がら絶えず作動油が供給されて
いる油田室０２の圧力が上昇するから、副ヒス）、７（
９１け燃焼室（５）ニ向って前進し、この前進がス・、
：１ ヒルポートａυの開や所まで進行すると、スピルポ″・
（ 一ト（１０から作動油が流出を始め、この流出量と油圧
室（１７Ｊへの供給量とがバラシスした時点で副ヒスト
ン（９）の前進が停止する。筐た、２ヒルリングａ７）
を二点鎖線の位置から実線の位置への後退方向に移動す
ると、スごルポート側が全開になりスピルボートからの
流出量が増加し油圧室（１りの圧力が低下するから、副
ピストン（９）は燃焼室（５）の圧力及び／又はばねｉ
ＩＯ＋　Ｋよって燃焼室から離れるように後退し、この
後退がスピルポート（１６）がスピルリングαηにて閉
じる所まで進行すると、スピルボート（１６１からの流
出量が減少し、その流出量が供給量とバラシスした時点
で、副ピストン（９）の後退勤が停止することになり、
スピルリングジｑ７１の移動によって副ヒストニアｆ９
１の位置を任意に変更でき、ひいては圧縮比を任意に変
更できるのであり、この場合、スごシリ。７グ（］７）
をレバーロ印を介してアクチェータの一例であるタイセ
フラム機構（２０１に関連したことにより、機関の負荷
の低下に伴って吸気管負圧が次第に大きくなる（真空寄
りＶＣなる）とタイセフラム機構（２０１Ｖｃてスピル
リング０ηが実線の位置から二点鎖線の位置へと前進す
るから、圧縮比は機関の負荷の低下に伴って次第に高く
なり、また、機関の負荷の増加に伴って吸気管負圧が次
第に小さくなる（大気圧寄りになる）とスピルリ：７り
（１ηが二点鎖線の位置から実線の位置へと後退するか
ら、圧縮比は機関の負荷の増加に伴って次第に低くなる
というように、圧縮比を機関の負荷に応じて無段階的に
滑らかに自動制御できるのである。

このように、負荷に応じて圧縮比を自動制御することに
より、低負荷域において吸気管負圧が大きいことによる
実圧縮比の低下が少なく熱効率が高くなるので、燃費率
が低減する。

前記スピルリングαηを作動するアクチェータとしてＩ
′ｉ前記タイセフラム式のものＶＣ限らず、電気式等の
池の型のアクチェータを用しても良いことは勿論である
が、第３図に示すようにスじルリシグ作動用アクチェー
タ（２６＋　ＶＣ対する制御回路幼に、機関の負荷検出
器〔負荷の険出として吸気管負圧を用いても良い）怒及
び回転検出器（２９）からの信号を入力させ、スピルリ
ング（１７１を機関の負荷に対しては前記と同様に負荷
の増加に伴って後退勤して圧縮比を次第に低くすると共
に、スピルリ、７ジαηを機関の回転数に対しては回転
数の増加に伴って前進動して圧縮比を次第に高くするよ
うに制御すれば、低負荷域で吸気管負圧が大きいことに
よる実圧縮比の低下を防止できると同時に、高回転域に
おいて、充填効率が減少することによる出力の低下を、
圧縮比の増加によって防止することができるのである。

なお、前記の実施例において油圧室α２に絶えず供給す
る作動油として、機関における潤滑油又は自動車のパワ
ーステリンク機構における作動油、若しくけ自動車のオ
ートマチ・ツク変速装置における作動油を用いることが
できるが、機関における潤滑油を用いる場合には、潤滑
油ポシプがらの潤滑油を、機関における各種回転又は摺
動部分に分配するメイン甲セラリーから前記油圧室０り
への逆止弁（１３１付きポート（１４１に導くようＶて
する一方、ステムαＤにおけるスピルポート（１６）か
らの流出油をシリ−）−２へ・リド上室に放出し、・′
１パ二般的に言って当該上室内に設け゛られている動弁
機構（図示せず）Ｋ対する潤滑油と共にシリ：７タプ０
・ツク（１）下部のオイル式：７（図示せず）ｖｃ戻す
ようにすれば良いから、その構造は簡単となる。油田室
ａりへの作動油として、自動車Ωパワーステアリング機
構における作動油又はオートマチック変速装置における
作動油を用いるときには、第４図に示すようにこれらの
作動油ポジづから分岐した通路（謁を前記油圧室０２）
への逆止弁日付きポート（神に接続する一方、蓋板（８
）の外側にスピルリンク（１η及びステム〇υを覆うカ
バー（３１）を設けて、スピルポート（１６１からの流
出油をカバーｆ３１１に゛接続の通路の２）より、パワ
ーステアリング機構又はオートマチック変速装置におけ
るオイル溜Ｃ図示せず〕に戻せば良いのであり、パワー
ステアリ：７ジ機構における作動油は、その油圧ポジづ
の特性上圧力が高いため、これを用いると副ピストンの
作動応答性が良くなると共に、副ヒストンの直径を小さ
く小型化でき、オートマチック変速装置の作：＃！Ｊ油
の場合には、その油圧ホコリの特性として機、・−：、
−転数が低くても圧力が比較的高く、且つ温度変化に対
しての粘性の変化が小さい特性を有するため、機関の低
温時においても副ピストンを応答性良く作動することが
できるのである。

更に、前記実施例はスピル休の一つの実施例として、ス
じルリング０ηにした場合を示したが、第５図に示すよ
うにステム（ｌｌａ）を中空軸に形成してこれにスピル
ホード（１６ａ）を穿設し、該ステム（ｌｌａ）内にス
ピル棒（１７ａ）を摺動自在に嵌挿し、該スピル休（１
７ａ）を、機関の負荷又は負荷及び回転数に応じて摺動
作動するように構成しても良いのであり、また、第６図
及び第７４図に示すようにステム（ｌｌｂ）におけるス
ピルホードをステム（ｌｌｂ）の軸線に対して傾斜する
傾斜状スピルホード（１６ｂ）に形成する一方、ステム
（ｌｌ’ｂ）の外周には歯車式のスピルリンク（１７ａ
）を回転自在、摺動不能に被嵌し、該スヒＬ　’Ｊ　ｙ
ジ（１７ｂ）　Ｋｔ−１ステＬ　（ｌｌｂ）が前後摺動
したときの傾斜状スじルポート（１６ｂ）に合致するよ
うにした一つの逃がしポートａａｌを穿設すると共に、
このスピルリンク（１７ａ）外周の歯にステム（１１Ｎ
））と直角方向に配設したう・ツク１＋關を噛合し、該
う・ツク杆１３４１を機関の負荷又は負荷及び回転数に
関連するアクチェータＬ２６）　Ｖｅて往復摺動させる
ことにより、スピルリンク０ηを、負荷の増加に伴って
その逃がしポート（３３１がｔＩＪ位置から印位置方向
に移動するように回転させるか、この負荷による（１）
から（［１）方向への回転に加えて回転数の増加に伴っ
て逃がしポート！３］か佃位置から（Ｉ）位置方向に移
動するように回転しても良いのである（この場合、ステ
ム（１１’ｂ）は摺動自在、回転不能に保持され、また
ここにおけるスピルリ′Ｊジ（１７ｂ）を回転する機構
としては、実施例図の５ツクとじニオンに限らず、スピ
ルホードジ（１７ｂ）Ｋアクチェータ（２０を直結する
等池の手段を用いても良い〕。

またこのステムＶｃ設けた傾斜状スピルホードと、スピ
ルリンクジに設けた逃がしポートの設ける位置を、それ
ぞれ逆にしても良いことはいうまでもない０ さらに、ステムならびにスピルリンクに設けるポート形
状は、必要に応じて第６図に二点鎖線で示すように任意
形状の組合せが考えられる。

以上実施例について説明したが木発Ｆ３ＪＪは、燃焼室
に連通ずる副シリシタ内に副ピストンを摺動自任に嵌挿
し、該副ピストンの背面に油圧室を形成して該油圧室に
作動油を供給する一方、前記副ピストンから副シリーＪ
咬外に突出するようにステムを副ピストンの軸方向に設
け、該ステムの突出端には前記油圧室内の作動油を逃が
すようにしたスピルホードを穿設し、且つステムの突出
部には、そのスピルボートを当該スピルホードからの流
出量を調節するように開閉すると共に、その開閉位置を
ステムの軸方向に沿って変位するように作動するスピル
体を設け、該スピル体を機関の運転条件に、当該運転条
件の変化に応じて作動するように関連して成るもので、
これより圧縮比を機関の運転条件の変化に応じて無段階
的に滑らかに自動制御できるから、圧縮比を可臀にした
場合の急激なトルク変動がなく、従ってドライバじリテ
ィー：、・。

を悪化することがないのであり・、しかも本発明は山：
：：：１１ 副シリシタ内における副ピストしの背面を油圧室とし、
これに作動油を送って副ピストンを前後動するようにし
たもので、頭記した先行技術のように副シリンダ外方に
、油圧シリンダを設ける必要がないから、構造の簡略化
と小型化つまり取付はスペースの縮小化を図ることがで
きる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１の実施例を
示す機関要部の縦断正面図、第２図は第１図の■−■視
断面断面図３図は第２の実施例の回路図、第４図は第３
の実施例を示す機関要部の縦断正面図、第５図及び第６
図はスピル体とスピルホードとの別の実施例図、第７図
は第６図の平面図である。 （１）・・・シリ、７タづ［１’ツク、（２）・°°シ
リシタヘッド、（５）・・・燃焼室、（７）・・・副シ
リ：／夕、＋９＋−°°副ヒストシ、ＯＤ・・・ステム
、ａり・・・油圧室、（１３・・・逆止弁、（１６）　
（１６ａ）き （１６ｂ）　・２ヒルポ、−ト、０η（１７ａ）　（１
７ｂ）　・２ヒル」一 体、■・・・タイヤアラム機構、（２６）・°°アクチ
ェータ。 ・　　：。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃焼室に連通ずる副シリンタ内に副ピストンを
   摺ｗ１自荘に嵌挿し、該副ピストンの背面に油圧室を形
   成して該油圧室に作動油を供給する一力、ｉｆＪ記ピス
   トンから副シリンダ外に突出するようにステムを副ピス
   トンの軸方向［２け、該ステムの突出端には前記油圧室
   内の作動油を逃がすよう６でしたスピルホードを穿設し
   、月つステムの突出端には、そのスピルホードを当該ス
   ピルホードからの流出量ヲｍΔｉｉｉ’ｉするように開
   閉すると共に、その開閉位置をステムの軸方向に沿って
   変位するように作動するスじル体を設け、該スじル体を
   機関の運転条件に、当該運転条件の変化に応じて作動す
   るように関律したことを特徴とするＥＥ圧縮比可変式
2. （２）、スピル休を機関の負荷に、当該負荷の増加につ
   れて千縮化を低くする方向Ｇて作動するように陶したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の圧縮比可変
   式内燃機関。 Ｃ３）、スピル休を機関の負荷及び回転′＃、に、負荷
   の増加につれて圧縮比を低く、回転数の増加Ｃτつれて
   圧縮比を高くする方向に各々作動するように関連したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項肥賛の圧縮比可変
   式内燃機関。