JPS5867937A - 内熱機関の可変圧縮比機構 - 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、内燃機関の可変圧縮比機構に関する４のであ
る。

機関の燃費をはじめ、エミッション、出力および低温始
動性などの性能の改善のために、従来からピストンの形
状、ヘッド側燃焼室形状。

副室形状、吸気形状１点火方式、パルプ位置等の諸検討
により、燃焼法の改善が種々性なわれているが、いずれ
もそれらの改善効果が限界にきてｉるのが現状である。

このことは１機関の運転条件によってそれぞれ蝦適な要
求圧縮比が種々あるのに本かかわらず、従来技術におい
ては一定値に固定していることも一つの原因となってい
る。したがって。

今まで以上の改善効果管得るためには、圧縮比を可変に
することが不可欠である。

このために６本特許出願人は、先に、第１図に示すよう
な、内燃機関のコネクティングロッド１の軸支部の一方
にコネクティングロッド１の軸受孔２と該軸受孔を挿通
する支軸３とｔｉｉに偏心させる偏心軸受４を設け、該
偏心軸受４に偏心１１ｔ固定するための軸受半径方向に
柊動可能な油圧作動式ロック手段５を設置、８亥ロック
手−５への供給作動オイルの圧力をピストン位置の検出
手段６と運転条件の検出手段７との信号を受けるコンピ
ュータ８からの信号によりポンプ９の圧力を制御させる
ようにした内燃機関の可変圧縮比機構を提案した。

しかし、上記の可変圧縮比機構には、つぎのような改善
が望まれる問題があった。すなわち。

クランクシャフトの回転によってロックビン５の慣性力
が変化するため、油通路を介してロックビン５に作用さ
せる油圧も、加圧装置９て変化させる必要があった。

ｉた。温Ｉｆによって油の粘性が異なること。

加圧装置９からロックビン５までの油経路１０が゛　長
いこと、などにより、ロックビン５の油圧応゛答性につ
いて十分考慮する必要があった。このため、ロックビン
５を穴Ｖに入れるタイミングの問題があシ、この問題に
対する対応策はかなり検線でコストが高くなるおそれが
あった。

本発明は、上記のロックビン慣性力、油圧応答性、ロッ
クビン作動のタイミングの問題を解消するために、潤滑
系の油通路を工夫することにより、構造が簡単で、ガソ
リン機関にもディーゼル機＠ドも適用でき、油の粘性、
および油通路の長さによる応答遅れも無視でき、クラン
クシャフトの回転によって油圧を変える必要もない、低
コストで信頼性の高いロックビン制御機構を備えた内燃
機側の可変圧縮比機構を提供する仁とを目的とする。そ
して、究極的にはこの可変圧縮比機構を介して、内燃機
関の緒特性。

諸性能の向上、たとえば燃費の向上、トルクの向上等を
はかることを目的とする。

この目的を達成するために１本発明の内燃機関の可変圧
縮比機構においては、ピストンが。

ピストンピン穴中心とコネクティングロッドスモールエ
ンドのピストンピン穴中心とを偏心させて、３＄１クテ
イングロツドに連結されて＊ｎ。

その偏心は油圧作動式のロックビンにより固定または自
由にされる。そして、この油圧作動式のロックビンには
、シリンダブミック、り２ンクシャフト、コネクティン
グロッドに形成された油通路ｔ−通して油圧が作用され
る。具体的には、従来の機関の潤滑系に４う一つの油通
路か設けられ、一つが低圧縮比用メインギヤラリとされ
、他の一つが高圧縮比用メインギヤラリとされる。そし
て、これらのメインギヤラリと連通される２つの独立し
た油溝がクランクシャフトジャーナル軸受の円周上に形
成され、さらに所定機関運転状１１に応じて前記内メイ
ンギヤラリの切替をなす切替弁が設けられ、該切替弁が
切替えられることＫより、ロックビンの慣性力による上
下運動含油の非圧縮性を利用してロックしたり、フリー
にしたりし、これＫよって。

ピストンのコネクティングロッドズ対する相対位置を変
えて圧縮比を変えるようになって馳る。

以下に本発明の内燃機関の可変圧縮比機構の望ましい実
施例を区内を参照しながら説明する。

第２図ないし第６図において、１１はシ１Ｊンダライナ
で、１２は摺動自在に設けられたピストンであり、その
外周Ｋ（ストンリング１３が設けられてｉる。１４はピ
ストン１２に装着されたピストンピンで、スナップリン
グ１５によシ止められている。１６はピストンピン１４
とクランクシャフト１７ｔ一連結するコネクティングロ
ッドで、１８はクランクシャフト１７のクランクビン、
１９はそのジャーナルである。２０，２１ｔ：ｔジャー
ナル１９の軸受で、２０１．２１”がその軸受メタルで
ある。２２．２３はコネクティングロッド１６のビッグ
エンドでａ　２２’ａ２３ｖｊその軸受メタルである。

また、２４に′ｉコネクティングロッド１６のスモール
エンドである。

コネクティングロッド１６のスモールエンドＵとピスト
ンピン１４との間には偏心ベアリング２５が設けられて
いる。この偏心ベアリング２５は。

ロックビン謳によって固定され、高圧縮比を維持するよ
う罠なっている。　２４１．２５’ｔｉスモールエンド
２４．偏心ベアリングδの内側に打込んだブツシュで、
偏心ベアリングｂ、ピストンピン１４の回転を円滑にす
る。

３０Ｉｆｉ潤滑油をためる油だめで、内部の油３１１１
゜オイルストレーナ羽を通り、オイルポンプ３４により
圧送される。３３Ｆｉリターンパイプ、３５Ｆｉオイル
フイルタである。３６Ｆｉ、フィルタおからの油を、低
圧縮比用メインギヤラリ３７．高圧縮比用メインギヤラ
リ羽とに、流れ方向を切替える切替弁である。この切替
弁３６Ｉｆｉ、第６図イ１口に示すように、オイルポン
プ３４．オイルフィルタ３５からの通路と、低圧縮比用
メインギヤラリ３７、高圧縮比用メインギヤラリ３８に
通ずる通路へのボートを有して訃り１両メインギヤラリ
３７゜郭への通路を択一的に、ピストン３６ａを電磁石
３６ｂで作動させて選択できるようＫｆｋっている。第
６図ハ、二はロータリピストン３６ｃ　を電磁石３＆１
によって回転させてメインギヤラリ３７．３８に向かう
通路を択一的に選択するもので、このような切替弁３６
を用いてもよい、　３９．４０は、ジャーナル軸受１９
およびｌ　ｆｉ　ｋ２Ｄ、２１．２０１．２１”Ｋ設け
られた油溝で、メタル２０１．２１１にのみ設けられて
もよい、このうち油＃＄３９には低圧縮比用メインギヤ
ラリ３７から油が供給され、油＃＄４０には高圧縮比用
メインギヤラリおから油が供給される。上記の油１１１
３９．４０は互に独立しており、クランクシャフト１７
の内８に設けた油通路４１により、コネクティングロッ
ド１６のビッグエンド２２．２３とその軸受メタル２２
１．２３１の周囲に設けた油溝４２に連通され得る。な
お、油溝４２は軸受メタル２２１゜２３＠のみに設けら
れてもよい。

コネクティングロッド１６内には、油通路４３が形成さ
れていて、油＃１４２に結合されている。油通路４３の
上端部には、しぼり油通路４４が設けられているが、該
油通路４４Ｆｉ、ロツクビン２６の上下運動のストロー
クを決める役割と偏心ベアリングｂのロックビン穴茹か
らロックビン％が抜ける速＃Ｌｔ−コントロールする。

また、その上方のロックビン固定車４５　ｔ′ｉ、ロッ
クピン加の動きを、油を導いてその非圧縮性を利用して
止め。

偏心ベアリング２５からのロックビン２６の抜けを防い
でいる。また、４７ｔ：ｌ偏心ベアリング２５．ピスト
ンピン１４の潤滑のための注油穴である。

切替弁３６には、バッテリ５０．イグニッション５１、
ガソリン機′関のインテークマニホルド８に取付けられ
た吸気負圧スイッチ５２．スタート信号を感知するリレ
ー５２１からなる電気回路が修続されている。ディーゼ
ル機関では燃料噴射ポンプのポンプ室にとりつけた圧力
スイッチ５うが。

ガソリン機関の場合の吸気負圧スイッチ５２に代わって
接続される。

油溝３９．４０．４２および油通路４１の関係はっぎの
通りである。すなわち、油＃４ｏ、油通路４１゜油＄４
２が結１合している期間は、クランクシャツ）　１７に
よってピストン１２が下がり、ロックビン２６がその慣
性力で下向きに力を受けている間で。

油圧で油がこれらの油溝および油通路４０．４１゜稔と
、油溝４３．シは９油通路４４１ｃ介してロックビン同
定室藝内に連続的に入り、ロックビン２６の下がりを油
の非圧縮性を利用して防ぐ、一方。

油溝３９．油通路４１が１合している期間は、油溝４２
と結合していないため、ロックビン２６に油圧が作用せ
ず、ロックピン２６Ｆｉ偏心ベアリング２５のｐツクピ
ン穴４６から抜けてしまうのを許すようになる。

つぎに１本発明の作用について説明する。ガソリン機関
にお−て、まずエンジンスイッチ５１を入れて、始動の
ためにスタータ管回すと一時に、その信号がリレー５２
１に作用するため、切替弁蕊が作動する。一方、油だめ
３１の油はストレーナ３２．オイルポンプ３４．フィル
タ３５を介して切替弁蕊へ送られ、この時の切替弁３６
ハ油を高圧縮比用メインギヤラリ叩へと送る。そこから
油は油擲荀に供給される。この油はクランクシャフト・
１７のジャーナル１９部の潤滑を行なう一方。

クランクシャフト１７内の油通路４１がこの油溝４゜と
連通している間、クランクビン１８の潤滑を行なう他、
油＄４２．油溝４３．Ｌぼり油通路４４を介してロック
ピン固定油室６に入る。

クランキング中、ピストン１２の慣性力で偏心ペアリン
グｂが回転し、吸入上死点付近でその内部にもつロック
ビン穴４６ヲ下側にもつこととロツクビ／２６がもつ上
向きの慣性力とによって。

ロックピン加がロックピン穴４６に入り、−心ベアリン
グｂの動きが止ま夛、高圧縮比となる。

この状態が第３図イの状態である。そして、クランクシ
ャフト１７が回転し、ピストン１２がＦ死点付近になる
と、逆にロックピン２６＃ｉ下向きの力を慣性力として
受けるが、もしもこの時ロックピン固定油室６に油がな
いと、＠３図口のようにロックピン２６Ｆｉ下にさが９
低圧縮比となるが、始動時には、この期間前述の如く、
ロックピン固定油室４５に油が満たされ、第３図ハのよ
うに高圧縮比が維持され、始動が早くできるのである。

つぎに１機関が始動して、インテークマニホルド８内の
圧力がある値、たとえば−１２０ｍｍＨｇ以上になると
、そこに設けられた吸気負圧スイッチ５２が働らき、そ
れと同時に切替弁あが作動し、低圧縮比用メインギヤラ
リ３７へ油を流すようＫなる。このため、油＄３９に入
つ九油は、ジャーナル１９の潤滑を行なう一方、第４図
に示すように、油溝３９と油通路４１が結合している間
クランクビン１８の潤滑を行なう。また、それと同時に
、吸気上死点付近でロックビン固定室４５へ油を供給す
るが、下死点付近でＦｉ、高圧縮の場合とは逆にロック
ビン固定室柘に油が供給されないため、ロックビン２６
は第３図口に示すように下向きの慣性力でロックピン穴
４６より抜けてしまい、その結果、吸気行程の長い低圧
縮比が維持される。

このように、運転条件によって切替弁３６が作動し、油
を低圧縮比用メインギヤラリ胛に流せば低圧縮比、高圧
縮比用メインギヤラリ３８に流せば高圧縮比となって、
非常に簡単なシステムにより圧縮比の切替が可能である
。

ディーゼル機関への適応においては、運転条件の検知は
燃料噴射ポンプのポンプ室５５に取付−けられ良圧カス
イッチ団で行ない、その圧力があるＷＮ、九止えば３に
νａｍ”以上になると切替弁努が作動し、油を低圧縮比
用メインギヤラリ３７に流して低圧縮比にし、それより
低い値になると油を高圧縮比用メインギヤラリ圀に切替
弁３６にて切替えて流し、高圧縮比になるようにすれば
よい。それ以外はガソリン機関の場合に準じる。

本発明は６以上述べたように、従来の内燃機関の潤滑通
路にもう一つの油通路を設け、その通路の切替えと軸受
部の油溝の位置とによって。

ロックビン油室に油を入れたり入れなかったりする仁と
によって、常に自らの慣性力で上下運動するロックビン
の動きを止めたり、止めなくしたりして、可変圧縮させ
るため０機構が簡単で、大型、小型を問わず、どんな内
燃機関にも適応でき、油の粘性および油通路の距離によ
る応答遅れも無視でき、クランクシャフトの回転によっ
て油圧を変える必要もなく、低コストで。

信頼性の高いロックビン制御が可能な、ＯＪｔ圧縮比機
構を提供することができる。

ｔた。この可変圧縮比機構を適用することＫより、高負
荷時に低圧縮比としてノッキングの発生を抑制し、それ
以外の負荷時に高圧縮比とすることにより、燃費の改Ｉ
Ｉをはかることができるという゛効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は先に提案した可変圧縮比機構の一例の断面図。 第２−イは本発明の内燃機関の圧縮比機構における油の
経路を示す縦断面図。 第２図口は第１図イのＡ−Ａ線に沿う断面図。 第３図イは上死点近傍でのロックビンによるロック時の
断面図。 第３図口は下死点近傍でのロックビンのロック解除時の
断面図。 第３図ハは下死点近傍でのロックビンによるロック時の
断面図。 第４図イ、口、ハは油溝の相対位置図。 第５図は切替弁の制御系の系統図。 第６図イ６ロ、ハ、二は切替弁の各実施例の概略断面図
で、このうち第５図ハは４＠５図二の横断面図。 である。 ｂ＠Φ・・偏心ベアリング 拠・・・・ロックビン あ・軸・切替弁 ｍ・・ｅ・低圧縮比用メインギヤ２り 田・・−・＾圧縮比用メインギヤラリ ３９、４０．４２・嗜・・油溝 ４１、４３−−−＠油通路 翻・・・φロックピン穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ピストンを、該ピストンのピストンピン穴中
   心とコネクティングロッドスモールエンドのピストンピ
   ン穴中心とを偏心させて、コネクティングロッドに連結
   するとともに、油圧作動式のロックビンにシリンダブロ
   ック、クランクシャフト、コネクティングロッド内に形
   成した油通路を介して油圧を作用させることによ〕、前
   記の偏心を固定または自由にするようにした内燃機関の
   可変圧縮比機構において、シリンダブロックに互に独立
   の２つの油通路を設けて高圧縮比用メインギヤラリと低
   圧縮比用メインギヤラリとを構成し、各メインギヤ２り
   をクランクシャフトジャーナル軸受の網上に互に独立く
   形成した２つの油溝にそれぞれ接続して、該油婢をクラ
   ンクシャフト内の油通路に個別に連結可能とし、さらに
   前記両メインギャラｑへの油供給回路に油　　　　−の
   供給管低圧縮比用メインギヤツリと高圧縮−比用メイン
   ギヤラリとの間に切替える切替弁を設けたことを特徴と
   する内燃機関の可変圧縮比機構。