JPS5838343A - 内燃機関の可変圧縮比機構 - Google Patents

内燃機関の可変圧縮比機構

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JPS5838343A
JPS5838343A JP13423681A JP13423681A JPS5838343A JP S5838343 A JPS5838343 A JP S5838343A JP 13423681 A JP13423681 A JP 13423681A JP 13423681 A JP13423681 A JP 13423681A JP S5838343 A JPS5838343 A JP S5838343A
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JP
Japan
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bearing
eccentric
compression ratio
combustion engine
connecting rod
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Takao Naruoka
成岡 孝夫
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Toyota Motor Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/02Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke

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

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、内燃機関の可変圧縮比機構に関するものであ
る。
機関の燃費をはじめ、工tyシ、ン、出方および低温始
動性など0性能の改善のために、従来からピストンの形
状、へ、ド側燃焼室形状、副室形状、吸気形状、点火方
式、パルプ位置等の諸検討によシ、燃焼法の改善が種々
性なわれているが、いずれも七れら0改善効果が限界に
きているのが現状である。
このことは、機関の運転条件によりてそれぞれ最適な要
求圧縮比が種々あるのにも拘らず、従来技術において社
一定値に固定していることも一つの原因となっている。
し九がって、今まで以上の改善効果を得るためには、圧
縮比を可変にすることが不可欠である。
本発明は、上記の点く鑑みて、内燃機関の圧縮比を可変
とする機構を提供することを目的とするものである。
そして、具体的には、ガソリン機関では、高負荷のとき
圧縮比を下げてノッキング、NOx、エミッションの発
生を抑え、低負荷のと1!杜、圧縮比を上げて熱効率を
高め、燃費を良くすることを目的とする。
また、ディーゼル機関では、高速側で圧縮比を下げてフ
リクシ、ンを低減し、低速側で圧縮比を上げて熱効率を
上げ、燃費を良くすることを目的とする。
さらに1両機関とも、低温始動時に圧縮比を上げた夛、
吸入空気量を増加することによって、コンブレッジ璽ン
圧を高め、圧縮温度を上げ、始動性を嵐〈す為ことを目
的とする。
上記−的を達成するための本発明の内燃機関の可変圧縮
比機構では、ピストンのコネクティングロッドとクラン
クシャフトまたはピストンピンとの軸支11に、コネク
ティングロッドの軸受孔と諌軸受孔を挿過するクランク
シャフトまたはピストンピンからなる支軸とを互に偏心
させる偏心軸受が設けられる・ そして、ζQ偏心軸受には、偏心量を固定するためのロ
ック手段が設けられてお夛、この口、夕手段は、軸受0
”t’!方向く移動可能で、油圧によυ作動1れるよう
になりている。
このロック手段は、Cストン位置の検出手段と運転東件
を検出すみ検出手段との信号を受けるコンビ、−夕から
の信号により、加圧装置でオイルを加圧し、加圧制御さ
れ九油圧にょシ作動されるように15ている。
以下に、本発明O望ましい実施例を、図面を参照しなか
らl!明する。
第1図ないし篇4図は、本発明の第1の実施例を示して
いる0図中1はピストン、2はコネクティングロッド、
3はクランクシャフト、さらに詳しくはり2ンクシヤフ
トのクランクビンである。コネクティングロッド2の大
径端の軸受孔4とクランクビン3とO関には偏心軸受5
が介装されている。偏心軸受5は外径面に対し偏心し丸
孔を有する筒状体からなシ、回転可能に介装されている
。該偏心軸受5には、軸受の半径方向に移動可能なロッ
クビン6が設けられている0口、クビン6は内径側から
油圧を受けて半径方向外側に押されるとともに、ス!す
yグアにより半径方向外側から内側に向りて付勢されて
いる。コネクティングロッド2@には、軸受孔4に向っ
て開口したロックビン穴8,8′が、軸受孔4の上端位
置および下端位置に2箇所設けられておシ、ロックビン
6を迎入できるようになりている。
臣、クビン6の部分へのオイルの供給は、エンゾンシリ
ン〆プHyりからり2ンクシヤフト3ヘオイルを供給す
るオイル供給口9をクランクシャフト3内KS成され九
オイル通路10と接続し、さらに諌オイル通jl!10
を偏心軸受5内に形成されたオイル通路11と接続する
ことによ)なされる、なお、クランクシャフト3および
偏心軸受5に#ill状のオイル通路12,13が形6
されておプ、クランクシャフト3の回転中にもオイル通
路が連通されるようになっている。
上記オイル通路へのオイルの供給は第4図に示すように
、オイルノン14内のオイルをオイル供給パイプ15で
加圧装置16に導き、これを前記オイル供給口9に送る
ことによp行なわれる。加圧装置18には第4ルリタ−
74イブ15′が設けられていて、余分のオイルをオイ
ル溜め14に戻すようになっている。
加圧装置16におけるオイルの加圧制御系統はりぎのよ
うになうている。すなわち、17はクランクシャフト3
とともに回転するリングギヤで、その周囲に配設された
電磁ピックアップ18により、ギヤO歯の数をカウント
してピストン位置が検出できるようKなりている。一方
、19.20は機関の運転条件を検知するセンサであシ
、それぞれ、始動時信号を検知するセンサ19と、始動
後の状態、たとえば高負荷、低負荷、または高速、低速
などを検知するセンサからなる。ピストン位置を検知す
るセンサ18および運転条件を検知するセンナ19.2
0の信号は、コンビ、−夕21に送られるように電気的
に接続されておシ、コンビ、−721はこれらの信号に
基いて加圧装置16に加圧の指令の信号を出すように構
成されている。
つぎに、上記の構成を有する第1の実施例における作動
について説明する。
まず、エンシンキーをオン&CL、クランキングを始め
ると、センサ19がスタータ信号を検知し、その信号を
コンビ、−夕21へ送るとともに、電磁ピックアラ7’
1gがピストン1の位置を検知し、その信号をコンビ、
−夕21へ送る。すると、コンビ、−夕21は、高圧縮
比にするように加圧装置16に命令を出す、この場合、
命令を出すタイZングはっぎの通シである。
第5図に示すように、偏心軸受5が固定されず自由に回
転してiる場合、ピストン頂部の軌跡は、吸入、圧縮、
爆発、排気の4行程によって燃焼室内のガス内圧とピス
トン1の慣性力のバランスによりて大方破MK示すよう
になる。したがって、もし排気から吸入行程に移る上死
点付近で口、クビン6を四、クビン穴8に、コンビ、−
夕21が加圧装置16に命令を出すことKよって入れ、
偏心軸受5を固定すれば、二点鎖線にて示し友ようにな
ル、高圧縮となる。それ以外の場合は、加圧装置16に
命令を出し偏心軸受5 t ” yクビン6をロックビ
ン穴8Iに入れることによ)固定するか、または固定し
なくても、低圧縮比になる。したがって、始動時の命令
は、排気から吸入行程に移る上死点付近でtf[tLる
。この詳細な、制御はコンピュータ21によって行なわ
れる。この命令によって、加圧装置16はオイルを供給
ノイ7”15からオイル供給口9、オイル通路10.1
1,12,13を介してロックビン6に伝える。すると
、そのオイルの加圧力がスプリング7の付勢に打勝って
ロックビン穴8に入シ、偏心軸受5を固定するため、機
関は高圧縮比運転となる。このため圧縮温度が上がシ、
始動が容易になる。また、第5図の破線にて示したよう
に、偏心軸受5の固定を解除することによって、低圧縮
比ではあるが、吸入行程が長くなるため、吸入空気量が
増加し、コングレッシ冒ン圧を高め、始動性を向上させ
ることができる。
そして機関が始動した後は、ガソリン機関の場合、圧力
センサ20が吸気負圧を検知し、所定の値、たとえば−
120wHgKなるとコンピータ21がこの条件より低
負荷側で高圧縮比、高負荷側で低圧縮比になるように加
圧装置16に命令を出す、このため、始動後アイドルで
は高圧縮比をそのまま維持する。その後、−120■H
gよシ高負荷になると、低圧縮比になるようにコンピー
タ21から加圧装置16へ命令が出る。すると、加圧装
置16は、圧力を弱める。
こOため、ロックビン6はスゲリング70力に打ち騰っ
て、ロックビン穴8からはずれ、偏心軸受5は自由にな
る。したがって低圧縮比の状態が得られる・この場合、
前述したように、偏心軸受5が自由になると、吸入行程
のストロークが長くなシ、充填効率が増加し、機関性能
を大巾に向上させることができる・ また、ディーゼル機関の場合は、圧力センサ20で燃料
噴射時期タイi内の燃圧を検知し、所定の値、たとえば
3kf/a+”になるとコンビ、−タ21がこの条件よ
シ高速側で低圧縮比に、低速側で高圧縮比になるように
加圧装置16に命令を出す、これにようて、高速側の7
リクシ。
ンを減じ、低速側の燃焼効率、燃費を良くすることがで
きる。
第6図および第7図は本発明の第2の実施例を示してい
る・この実施例では、偏心軸受5はコネクティングロッ
ド2の小径端側軸受孔22とピストン位置23との関に
回転可能に介装されている・偏心軸受5は外aiitr
と中央孔とが互に偏心している筒状体から成っている。
また、ロックピン6およびスゲリング7はコネクティン
グロッド211に設けられ1、ロックピン穴8゜8′は
偏心軸受す側に設けられている0口、クビ/6には、コ
ネクティングロッド2内の油AM24を通して油が導か
れる。その他の構成は第1実施例に準じる・ 第2実施例においては、口、クピン6が口。
クビン穴8または8′に突入することによって高圧縮比
ま九は低圧縮比が得られる。第6図および第7図の状態
は高圧縮比の状態を示している。
その他の作動、タイtyグは第1実施例に準じる。
第8図は本発明の第3の実施例を示している。
この実施例では、偏心軸受5はピストンビア25に一体
に形成されておシ、偏心軸受5の外周面とコネクティン
グロッド2の小径端側の軸受孔の内面とが摺接するよう
になっている。ロックピン6はコネクティング$2.ド
2側に設けられ、ロックビン穴8.8′は偏心軸受5@
に設けられる。その他の構成、作用は第1tたは第2の
実施例に準じる。
なお上記説明においてはロックピンを1個設けた場合を
例示し九が、口、クビンの数は複数個でありてもよい、
たとえば、第9図および第10図に示すように、軸方向
に2個並設したものであってもよいし、第11図および
第12図に示すようにFljl11方向に2個並設した
一〇であってもよい。
また、四、クピン6、ロックビン穴8,8′の形状は第
13図に示すように1球または円筒コロからなるロック
ビy6を用い、ロックビン穴8.8′を半球状または半
円筒状のものから形成してもよい、第14図は四、クビ
ン6の頭を球状または半円筒状に丸めた場合を示してい
るが、このような形状のビンを用いても勿論さしつかえ
ない。
本発明は、上記の構成、作用を有するものであるから、
本発明によると亀は、つぎの効果が得られる。
まず、運転条件に合せて圧縮比を可変としたので、ガソ
リン機関では、高負荷のとき圧縮比を下げ、ノッキング
、NOx1エミ、シ、ンの発生を抑え、低負荷のとき圧
縮比を上げ、熱効率を高め、燃費を曳くすることができ
る。
また、ディーゼル機関では、高速側で圧縮比を下げてフ
リクシ、ンを低減し、低速側でコングレッシ、ン圧を上
げることによって熱効率を上げ、燃費を良くすることが
できる。
さらに、両機関とも低温始動時に圧縮比を上げたシ、吸
入空気量を上げ九〕することによって、コングレ、シ、
ン圧を高め、始動性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
11Ii1図は本発明の第1実施例に係る要部の断面図
、 第2図は第1図におけるコネクティングロ。 ドの大径端の回転軌跡を示す部分断面図、第3wAは第
1図におけるコネクティング日ツドの大径端側O回転軌
跡と偏心軸受の回転軌跡とO関係を示す軌跡図、 第4図は第1@に示した装置の給油回路とその制御回路
を示す概略系統図、 第5図は第1図の装置におけるピストン頂部の運動の軌
跡図、 jlI6図は本発明の第20実施例におけるピストン近
傍の部分断面図1 第7rIAは第@図の装置の第6図に対して直角方向か
らみた部分断面図、 第8図は本発VSO第30実施例におけるピストン近傍
OS分断面図、 第9図は京、り♂ン0配置例の一例を示す部分縦断両図
、 !110図は第5rIAO横断面図、 gtt図は薗ツク?ンの別の配置例を示す部分縦断面図
、 第12図は1illail(D横断面図、第13図はロ
ックピンの形状の一例を示す部分断面図、 第14図は胃、クビンの別の形状を示す部分断面図、 である。 1・・・ピストン、2・・・コネクティングロッド、3
・・・クランクシャ7)、4Q・大径端軸受孔、5・・
・偏心軸受、6・・・ロックビン、7・・・スゲリング
、8・・・目、り2ン穴、16・・・加圧装置、18・
・・電磁ビックア、!、19.20・・・センサ、22
・・・小径端軸受孔、21・・・プンピ、−タ、23.
25・・・ピストンピン。 第1図 第2図 λ Φ 第3図 第9図 第13図 第10図 第12図 第14図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  内燃機関のコネクティングロッドの両端の軸
    支部の一方にコネクティングロッドの軸受孔と該軸受孔
    を挿通する支軸とを互に偏心させる偏心軸受を設け、該
    偏心軸受に偏心量を固定する丸めの軸受中径方向に移動
    可能な油圧作動式ロック手段を設け、該μツク手段への
    供給作動オイルの圧力をピストン位置の検出手段と運転
    条件の検出手段との信号を受けるコ/ビー一タからの信
    号により制御させたことを特徴とすゐ内燃機関の可変圧
    縮比機構。
  2. (2)  41許請求oats第1項に記載の内燃機関
    の可変圧縮比機構において、前記偏心軸受がコネクティ
    ングロッドの大径端軸受とクランクシャフトとO関に回
    転可能に介装された偏心筐体からl1LJ:Iも00
  3. (3)特許請求0114HK1項に記載の内燃機関の可
    変圧縮比機構において、前記偏心軸受がコネクティング
    ロッドの小径端軸受とピストンピンとO関に11転可a
    に介装された偏心筒体から成るもの。
  4. (4)  特許請求oats第1項に記載の内燃機関の
    可変圧縮比機構KThいて、前記偏心軸受が、ピストン
    ピンに一体に形成され、かつピストンピン軸心に対し偏
    心させ九外径面を有する軸受かも成るもの。
JP13423681A 1981-08-28 1981-08-28 内燃機関の可変圧縮比機構 Granted JPS5838343A (ja)

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