JPS5910754A - 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、１１縮比な機関の負、ｉｉｊ及び２／又は運
転状態に合せて変史するようにしだ圧縮比ｉｉ）変成の
内燃機関に関するものである。

内燃（幾関において出力を向１１シ、ｔ＄費を低減する
には圧縮比を＋ｊ’７＋めれば良いが、圧縮比を昌める
と高負（ｒ：ｆ　、１１９及び／叉は低回転域において
ノッキングが発′１ミする。　このため従来の圧縮比一
定の内°撚機間では、；１．縮化な高負荷伎ひ／叉は低
回転域においてノッキングが発生しない値に設定しなけ
れはならないから、低負荷及び２・′又は高回転域にお
いて−１分な出力を出すことができないと共に燃費を１
゛分に低減することができない。

そこで先行技術としての特開昭５６−８８９２６号公報
は、圧縮比を低回転、低負荷域では高く、低回転、畠し
′Ｉ４ｆ丁域では低くし、また高回転域ては１１°）く
することを１１イ案しているが、このものは、燃焼室に
連通ずる副シリンダ内に嵌挿した副ピストンを、前後動
することにより圧縮比を変史するに際してｔ　ｌ）’ｌ
記副ピストンから副シリンダ外に突出したロットの先端
を、これと同一・軸線」−に設けた浦１１．シリンタ内
のプランジャに接ソ４し、機関における吸気負圧がある
値より大きい低ぐ１荷域で［１つ回転数がある値より高
い高回転のとき、１）ｉＪ記油圧シリンタに油！ｉ二を
送って圧縮比を高め、吸気負圧がある値より小さい高負
荷域で１１つ回転数がある値より低い低回転のとき、油
ＩＬシリンダの油田を放出して圧縮比を低下するもので
あるから、その圧縮比の制Ｈ１＋は、ある負６：Ｊ　）
ｌｌ’ｊ及び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ＯＮ−ＯＦＦ的な制御であって、圧
縮比を負荷及び／又は回転数に比例して滑らかに制御す
ることができず、このＩＩ−縮化の急変時において機関
のトルク変動が太き（なってドライバービリティが悪化
するのである。

これに対し本発明者達は、先願の特許出願（特１／！Ｉ
’ｉ昭５７−４８２９５弓）において、°膵焼室に連通
ずる副シリンダ内に嵌挿した副ピストンを機関ノ負荷及
び／又は回転数に応してｎｉｉ後摺動するにあたり、］
）１１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、
１）１１記油圧室内の作動油を逃がすようにしたスピル
ポートを穿設し、１１つステムの′突出部には、そのス
ピルポー１・を当該スピルポートからの流出Ｔｔ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１′１荷及び／叉は回転数の変化に
応じて作動するように関連することにより、圧縮比の自
動詞イ１１１が機関の負荷及び／又は回転数の変化に応
して無段階的に滑めらかにできるようにした発明を提案
した。

そして、この先願発明において、機関の負荷及び／又は
回転数に対する圧縮ＬＬ可変制御の応答性を向−１−す
るには、油圧室への作動油の供給はを多くすれは良いと
考えられるが、油圧室への作動油の供給１けを多くすれ
ば、機関の減速時における圧縮１高への制御を応答性良
く、目つ早く追従させろことができろ反面、機関の加速
時における）１−、縮化低への制御が、油Ｊ１：室への
作動油の１其給：ｎを多くしたことによって遅れること
になり、この遅れ間においてノッキングが発生するので
ある。

そこで本発明は、＋）ｉＪ　、￥Ｌ！先願発明のように
して圧縮比を機関のＤ’■荷及び／又は回転数に＋、ｊ
、　ｅて自動１ｉ！Ｉ　１ａｌｌするにおいて、機関の
加速時には油圧室への作動油の供給へ℃を減少制御する
ことにより、機関の加速時において圧縮比を応答ｆノ１
良く堅く低圧縮比にてきるように、ｉ”ｌｉｉ記の問題
を解消したものである。

以［ぐ本発明を実施例の図面について説明すると図にお
いて（１）はシリンタブロック、（２）はシリンタヘッ
ド、（３）はシリンタフロック（１）のシリンタホア（
４）内を往復摺動するピストン、（５）は１）ＩＩ記シ
リンタヘッド（２）のト°面を凹ませて形式した燃焼室
を各々ｉＪ＜ｔｙ　、該燃焼室（５）にはその略中心位
置にシリンタヘッド（２）に螺汀した点火栓（６）かの
そむと共に、図示しない吸気ポート及び期：気ポートが
開１」シている。

（７）は前記シリンタヘット（２）に穿設した副シリン
ダで、該副シリング（２）は下側が燃焼室（５）に、！
−側がシリンタヘット（２）の上室に各々１ｊ旧１し、
該副シリンダ（７）のシリンタヘッド」−室への開１１
部にはこれを塞ぐ蓋板（８）が設けられている。

（９）は曲記副シリンダ（７）内に摺動自白に嵌挿した
副ピストンで、該副ピストン（ｑ）の外周にはピストン
リンク（９）′を備え、この副ピストン（９）が燃焼室
（５）の方向に曲進すると燃焼室の容積が減少して圧縮
比が商くなり、副ピストン（９）が燃・６１８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、［−１つこの副ピス
トン（０）ははね（１（）にて後退方向にイ］勢され、
副ピストン（９）の背面（燃焼室（５）に対して裏側の
而）には当該副ピストン（９）の中心から軸方向に延ひ
るステム（１υが−・体的に設けられ、該ステム（１１
）をｆｌｉｔ記蓋板（８）を摺動自在にｒｔ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０のを形成し、該油圧室（１カに油圧源
からの作動油を逆由弁（い付きポート（ｌ→を介して連
続的に供給する。

また、前記ステム（１１）には油ＩＥ室（１のに連通ず
る通路０■を備え、月つステム（ｌυが冷板（８）より
外方に突出する部分には１ｊｉＪ記油圧室ａａ内の作動
油をシリンダヘッド１−室に流出させるためのスピルボ
ー１−　ＧｆＳを穿設する。

０旧よスピル体の一つの実施例である所のスピルリンク
を示し、該スピルリンクＯ乃を前記ステム（１１）に摺
動自在に被嵌して、該スピルリンク０７）を燃焼室（５
）の方向に＋）Ｕ進移動するとき当該スピルリングθカ
によってビルポートＯＯが閉じ、スピルリング０乃を燃
焼室（５）から離れる方向に後退移動するときスピルポ
ート（１０が聞くように構成する。　また、０８）はシ
リンダヘッド」−室に中途部を軸（１侮にて揺動自在に
枢着して設けたレバーで、該レバー（１８）の一端を１
）ｉＪ記スピルリングａ旧こ係合する一方、他端をア’
）ｆ−Ｔ−一夕の一つの実施例であるタイヤフラム機構
（イ）に連結する。　このダイヤフラム機構−は、前記
レバーθ８）の他端にロッドＱυを介して連結ず−るダ
イヤフラム（２）を内蔵し、該ダイヤフラム（イ）にて
区画されたダイヤフラム室に）には、前記レバーθ８）
〜の他端を図においてト°方に押しトける方向、つまり
スピルリンク０７１を後退摺動する方向にイ・」勢する
ばね（２）を設（プると共に、該タイヤフラム室（イ）
を負圧通路０句を介して機関の吸気マニホールＦ　（図
ｉＪ＜せす）に接続して、吸気負１１−をタイヤフラム
室じ）に導入することによ（）、機関の負荷の減少に伴
って吸気（１圧カ亀ｊＣ＋）％寄りに大きくなると、こ
れに比例して前記スピルリング０７）が７ｉＪ　准摺動
するヨウニ構成する。

そして、１ｊｉｌ記油圧室（１２１に対する逆由弁（１
，１（Ｊきボー　）　Ｑ４）への作動油の供給通路ｆ（
２Ｑ中には、ソレノイド■乃への通電によって当該供給
１川路ｒ２＋％の通路面積を縮小するようにした制御弁
（イ）を設ける一方、前記（７１圧通路（イ）には機関
の加速時において、前記制御弁−のソレノイド（２７）
への電源回路（イ）中のスイッチ（３０）を適宜時間の
間たけＯＮにするようにした加速感知機構６Ｄを設ける
。　この加速感知機構（３υは、ロフト（３〕付きダイ
ヤフラム０→によって構成される２つのタイヤフラム室
（ロ）（ハ）を備え、一方のダイヤフラム室［有］には
、ダイヤフラムＯ）がそのロッドＣ（２の突出方向に動
くのに抗するばね（イ）を設は且つロッドＣ功を＋ｊｉ
ｌ記スイッチ（ト）に、当該口゛ント（３）が突出すれ
ばスイッチ（すがＯＮになるように関連する一方１１１
（電画タイヤフラム室■（肴をＯｉＩ記負圧ｄ路（ハ）
に各々通路（功憚を介して接続し、一方のばね休）入り
タイヤフラム室Ｃ同からの通路ｃ功中に吸気負圧が急に
変化したとき両タイヤフラム室（匈（何間にある時間圧
力差が生ずるようにした絞りオリフィス＜’ｒ１を設け
て成るものである。

この構成において、スピルリンク０７）を第１図に実線
で示す位置から二点鎖線で示す位置へとｉ’＋ｉＪ進Ｊ
ｊ向に移動すると、スピルポートＯＱの閉によって当該
スピルポート００からの作動油の流出が止まり逆由弁０
．１何きボー１−　（１４）から絶えず作動油が供給さ
れている油圧室Ｏｚの圧力が」−Ｈするから、副ピスト
ン（９）は燃焼室（５）に向って前進し、この前進がス
ピルポートθ０の開の所まで進行すると、スピルポート
θＱから作動油が流出を始め、この流出量と油＋ｔ：、
室０２）への供給量とがバランスした時点で、副ピスト
ン（９）の前孔が停止する。　またスピルリング助を二
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
、スピルポートθｆｉｔが全開になりスピルボー１・か
らの流出量が増加し油圧室θのの圧力が＋１（−’Ｉ−
するから、副ピストン（＋））は燃焼室（５）の圧力及
び／・′叉ははね（１（すに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θ０がスピルリン
グ（１乃にて閉しる所まで進行すると、スピルポート（
１（会からの流出量が減少し、その流出量が供給量とバ
ランスした時点で、副ピストン（９）の後退！Ｊｉｌ＋
が停止卜することになって、スピルリングθ力の移動ｔ
４よって副ピストン（【））の位置を汗意に変更でき、
ひいては圧縮比を任、□□□に変更できるのであり、こ
の場合、スピルリンク０７）をレバー０８）を介してア
クチェータの一例であるタイヤフラム機構■りに関連し
たことにより、機関の負荷の低ドに伴って吸気負圧真空
筒りに次第に大きくなると、スピルリング０乃が前進す
るから圧縮比は機関の負荷の低下にイ゛１′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負圧が
大気圧寄りに小さくなるとスピルリンク（１７１が後退
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、圧縮化を機関のｌ’ｒ荷に応して
無段階に滑らかに自動詞ｒ１１１てきるのである。

この場合、ｌ’ｊ！Ｊ記スピルリスピルリンクを作動す
るアクチェータとしては＋１ｉｊ記タイヤフラム式のも
のに限らず、電気式等の他の形式のアクチェータにして
も良いことは勿論であるが、このアクチェータに機関の
回転数又は回転数及び負荷を関連し、圧縮比を回転数の
増ｊＪＩ＋につれて次第に高くなるように自動制御した
り、或いは圧縮化を負荷の増大につれて低くすると共に
回転数の増大につれで高くするように自動制御すること
もできる。

そして、吸気０圧が真空寄りに大きく急変する圧力差が
生じるが゛、この圧力差はタイヤフラム室間が真空寄り
になるもので、ロッド６→が後退してスイッチｃ３０は
ＯＦＦのま５で、従って制陣弁（至）は絞り作動せず、
油圧室ｑのへの作動油の供給量は減少することはないか
ら、減速時における副ピストン（９）の前進、つまり圧
縮比の向−１−は遅れなく迅速に行なわれるのである。

　−・方、スロットル弁をある開度から急開しての加速
時には、吸気（′１庄が急速に人気月−寄りに小さり４
ｃることにより、加速感知門構（３１）における両タイ
ヤフラム室Ｃ（社）（骨間にロッド０ツが突出するよう
な圧力差が生じ、ロソＦ　Ｇ１２が両ダイヤフラム室１
．（ロ）（鶴の圧力が・１ｉ術になるまでの時間スイツ
チ００をＯＮにして、１ｉｌＪ　Ｉ＋Ｉｌｌ弁（イ）が
油圧室０２への作動油のＵＵ給ｊ１１を減少するように
作動する。

このように加速時において、油圧室（１力への作動油の
供給１行が減少する一方、加速時に吸気ｆｌ圧が大気圧
゛にｆりになることてスピルリンク０乃が後退してスピ
ルポートθ（豪を開き、油圧室０のの圧／Ｊが急速に低
［・°するから、燃焼室（５）の圧）Ｊ及びばねθＱに
よる副ピストン（０）の後退、つまり圧縮比の低下は時
間的に遅れなく迅速にできるのであって、機関の加速時
における圧縮比の低下が遅れることによってソツキング
が発生することを確実に防止できるのである。

また、機関の爆発行程において、副ピストン（９）が大
きな・爆発力を受けると、この爆発力にて当該副ピスト
ン（（りが若干後退してスピルポーｉ・θＯが閉しろ−
・Ｊハ油圧室（１２＋内の圧υが瞬間的に高くなって逆
１１−弁（１；モが閉して、油圧室θ鴎内の作動油は当
該油圧室（１ノ内に閉し込められた状態になるから、こ
れにより副ピストン（９）に対する大きな爆発力を支受
するのであり、この場合においてスピルポート（１（り
が閉じるまでの間における作動油の流出及びその後の作
動油の圧力１臂がクッションとなって燃焼室（５）内で
の混合気の爆発燃焼による副ピストン（ｑ）に対する１
Ｊｉｉ撃を吸収、緩和するのである。

なお、０ｉ１記実施例において油圧室０りに絶えず供給
する作動油としては、機関における潤滑油、又は自動１
１（のパワーステアリング機構における作動油若しくは
自動車のオートマチック変速装置における作動油を用い
ることができ、前記実施例はスピル体の一つの実施例と
してスピルリンクθ乃にしした場合を示したが、第３図
に示すようにステム（Ｉｌａ）を中空軸に形成し、該ス
テム（Ｉｌａ）内にスピル体（１７ａ）を摺動自在に嵌
挿し、該スピル体（１７ａ）を（幾関のｔ′ｌ荷及び／
′又は回転数に関連するアクチェータにて摺動してスピ
ルポート（１６ａ）を開閉するように構成しても良いの
であり、また、第４図及び第５図に示すようにステム（
ｌ　１１））におけるスピルポー１・をステム（ｉｌｌ
））の軸線に対して１１イ１斜状スピルポート（１６ｂ
）に形成する−・方、ステム（１１１１）の外周には山
ｒｌ（式のスピルリンク（１７１））を回転技Ｕ・摺動
自ｆ１゛に被嵌して該スピルリンク（１７１））を図示
しない軸受けにてシリンタヘッド（２）に対して屯山支
し、このスピルリンク（１７ｂ）にはステム（ｌｌｂ）
が＋）ｉｊ　ｉ＆摺動したときその傾斜状スピルポー１
−　（１６１））に合致するようにした一つの逃しポー
ト（４（ｊ　、ｆ、　芽設すると共に、このスピルリン
ク（１７ｂ）外周の山中０υにステム（１１１）　）と
直角方向に配設したラック＋１１つを噛合し、該ラック
打０２１８機関の負荷及び／又は回転数に関連するアク
チェータθ■にて長手方向１こ摺動してスピルリング（
１７１１）を回転繰（午して、ステム（ｌｌｂ）の（頃
斜状スピルポート（１６ｂ）に対して逃しポート００１
を（Ｉ）位置又は（］１）位置へとずらせることで圧縮
比を自動制御するように構成しても良いのである（この
場な１ステム（ｌｌｂ）は摺動自（１、回転不態に保持
され、また、ここにおけるスピルリンク（１７ｂ）を回
転する機構としては実、Ｉ／ｉｌｊ例のランクとビニオ
ンに限らす他の手段を用いても良い）。　また、このス
テムに設けた傾斜状スピルポー１・と、スピルリングに
設けた逃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く、ステム及びスピルリングに
設けろポートの形状は、必要に応じて第５図に二点鎖線
て／」；すような任意形状の組み合せが考えられる。

以１一実施例について説明したが本発明は、燃焼室に連
通ずる副シリンダ内に副ピストンを摺動自在に嵌挿し、
該副ピストンの１￥′而に油１王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ン
ダ外に突出するようにステムを副ビス！・ンの軸方向に
設け、該ステムの突出端には＋’＋ｉＪ記油圧室の作動
油が流出するようにしたスピルポートを穿設し、且っス
テムの突出端には、そのスピルポートを当該スピルポー
トからの流出晴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負６；ｉ及び
、′又は回転数に応じて作動するように機関の負荷及び
／′又は回転数に関連し、旧つ１）１１記油圧室への作
動油の供給通路には、機関の加速時において当該供給通
路の通路面積を縮小するようにした制御卸弁を設けたこ
とを特徴とずろもので、これにより圧縮比を機関の負荷
及び／又は回転数に応じて無段階的に滑らかに自動制御
できるから、圧縮比を自動ｉｉ１変にした場合の急激な
ｌ・ルク変動がなくｉ子つてドライバーヒリティーを悪
化させないのであり、しかも、本発明は副シリンダ内に
おける副ピストン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もので、頭囲した先行１
支術のように副シリンダの外方に油圧シリンダを別に設
ける必要がないから、構造の簡略化と機関の小型。軽量
化を図ることができるのである。

これに加えて本発明は、機関の加速時において油圧室へ
の作動油の供給機を制御弁にて減少して圧縮比低【・の
応答性を向−１ニするものであるから、機、関の加速時
における圧縮比の低士制御の遅れによってノ　ンキング
が発生することを確実に防ＩＬできる効用を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は機関要部の縦断
１１面図、第２図は第１図のＩｔ　−Ｉｔ視視向面図第
３図及び第４図はスピル体とスピルポートとの別例図第
５図は第４図の１１４面図である。 （１）・・・シリンタフロック、（２）・・・シリンタ
ヘット、（５）・・・燃焼室、（６）・・・点火栓、（
７）・・・副シリンダ、（ｑ）・・・副ピストン、θカ
・・・油圧室、θｌ）　（ｌｌａ）（ｌｌｂ）・・・ス
テム（１（９（１６ａ　）（１６１）　）・・スピルポ
ート、θ７）　（１７ａ）（１７ｂ）・・スピル体、（
イ）・・・制御弁、６υ・・・加速感知機構。 ′ｌ”！ｆ　ｒγ１出１１ｊ１１人　ダイハツ１−業株
式会社代　　理　　人　弁理士　石　月　１１１１ｔ、
　　夫第４Ｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃ｖ：＋’Ｌ室に連通ずる副シリンダ内に副ピ
   ストンを摺動自在に嵌挿し、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１）１１
   記副ピストンから副シリンダ内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Ｉζ＾１
   には前記油圧室の作動油が流出するようにしたスピルポ
   ートを豐設し、且つステムのＷ　出端には、そのスピル
   ポー１・を当該スピルポートからの流出１ｉ１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
   向に沿って斐位するように作動するスピル体を設け、該
   スピル体を機関の負倚及Ｃ・／又は回動数に応じて作動
   するように機関の負荷及び／又は回転数に関連し、旧つ
   ＋ｉｉｆ記油圧電油圧室動油の供給通路には、機関の加
   速時において当該供給通路の通路面積を縮少するように
   した制御を設けたことを特徴とする圧縮比可変式内燃機
   関。