JPS5941633A - 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、圧縮比を機関の負荷及び／又は運転状態に合
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」ニジ、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及
び／又は低回転域においてノッキングが発生する。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
及び／又は低回転域においてノッキングが発生しない値
に設定しなければならないから、低負荷及び／又は高回
転域において十分な出力を出すことができないと共に、
燃費を十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・高負
荷域では低くし、また高回転域では高くすることを提案
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
比を変更するに際して、前記副ピストンから副シリンダ
外に突出したロッドの先端を、これと同一軸線上に設け
た油圧シリンダ内のプランジャに接当し、機関における
吸気負圧がある値より大きい低負荷域で且つ回転数があ
る値より高い高回転のとき、前記油圧シリンタに油圧を
送って圧縮比を高め、吸気負圧がある値より小さい高負
荷域で且つ回転数がある値より低い低回転のとき、油圧
シリンダの油圧を放出して圧縮比を低下するものである
から、その圧縮比の制御は、ある負荷値及び回転数を境
として圧縮比が高から低に又は低から高に急変する０Ｎ
−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
圧縮比の急変時において機関のトルク変動か大きくなっ
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（特願昭５７
−４８２９５号）において、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機関の負倚伎ひ／又は回転
数に応じて前後摺動するにあたり、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内に突出するように
ステムを設け、該ステムを設け、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ボー１・を穿
設Ｌ、Ｉ’１つステムの突出部には、そのスピルボ＝１
・を当該スピルボー１・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
を機関の負荷及び／又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、圧縮比の自動制御が機関の
負荷及び／又は回転数の変化に応じて無段階的に滑らか
にできるようにした発明を提案した。

本発明は、前記した本発明者達による先願発明において
、その自動制御による圧縮比に、吸入空気の湿度に対す
る補正を追加したものである。

すなわち、機関におけるノッキングは機関への吸入空気
の湿度が低いとき発生し易く、湿度が高くなるにつれて
発生し難くなるものであるから、前記先願発明の自動制
御による圧縮比の値を、吸入空気の湿度が低いときに合
せて設定すると、吸入空気の湿度が高くなったときにお
いてノッキングに対して余裕があり過ぎることになり、
また、吸入空気の湿度が高いときに合せて設定すると、
吸入空気の湿度か低くなったときにノッキングが発生す
ることになる。

そこで本発明は、前記スピル体によるスピルポー１・の
開閉位置が吸入空気の湿度が低くなることに応じて副ピ
ストンを後退する方向に変位し、湿度か高くなることに
応じて副ピストンを前進する方向に変位するように構成
することにより、前記自動制御による圧縮比の値を、吸
入空気の湿度に応じて修正して、機関の出力及び燃費を
より改善するものである。

以下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）はシリンダブロック、（２）はシリンダヘッ
ド、（３）はシリンダブロック（１）のシリンダボア（
４）内を往復摺動するピストン、（５）は前記シリンダ
ヘッド（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ー５
＝ ヘッド（２）に螺着した点火栓（６）がのぞむと共に、
図示しない吸気ポート及び排気ポー１へか開口している
。

（７）は前記シリンダヘッド（２）に穿設した副シリン
ダで、該副シリンダ内７）は下側が燃焼室（５）に、上
側がシリンダヘッド（２）の上室に各々開口し、該副シ
リンダ（７）のシリンダヘッド上室への開口部にはこれ
を塞ぐ蓋板（８）が設けられている。

（９）は前記副シリンダ（７）内に摺動自在に嵌挿した
副ピストンで、該副ピストン（９）の外周にはピストン
リング（９）′を備え、この副ビス１−ン（９）が［焼
室（５）の方向に前進すると燃焼室の容積が減少して圧
縮比が高くなり、副ピストン（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、且つこの副ピストン（９
）はばねＯＱにて後退方向に付勢され、副ピストン（９
）の背面（燃焼室（５）に対して裏側の面）には、当該
副ピストン（９）の中心から軸方向に延びるステム０η
が一体的に設けられ、該ステムＱｌ）を前記蓋板（８）
を摺動自在に貫通して外方に突出する一方、副６− ピストン（９）の背面と蓋板（８）との間に油圧室θの
を形成し、該油圧室０′５に油圧源からの作動油を逆止
弁（１東付きボー１−　（１４’）を介して連続的に供
給する。また、前記ステム０１）には油圧室０のに連通
ずる通路ｑつを備え、且つステム（１］）が蓋板（８）
より外方に突出する部分には、前記油圧室θ→内の作動
油をシリシタヘッド−１−室に流出させるためのスピル
ポートａ０を穿設する。

θカはスピル体の一つの実施例である所のスピルリング
を示し、該スピルリングα力を前記ステム００に摺ｍ）
自在に被嵌して、該スピルリング（１７１を燃焼室（５
）の方向に前進移動するとき当該スピルリング０力によ
ってスピルボー１・００が閉じ、スピルリングα力を燃
焼室（５）から則れる方向に後退移動するときスピルボ
ー１−　（１０が開くように構成する。また、θ８）は
シリンダヘッド上室に中途部を軸０［相］にて揺動自在
に枢着して設けたレバーで、該レバー０８）の一端全前
記スピルリング０７１に係合する−７５　、レバーＱ８
）の他端に、制御回路（イ）によって作動するアクチェ
ータｔ２＋）を連結し、制御回路（イ）に機関の負荷検
出器（イ）からの信号を入力させ、機関の負荷の増加に
比例して前記スピルリング０７１をアクチェータ０１）
にて後退方向に移動させるように構成する。更に前記制
御回路（４）は、機関の吸入用エアクリーナ（図示せず
）内等の適宜箇所に設けた吸入空気の湿度検出器（ハ）
からの信号を入力として、前記機関の負荷に応じて移動
したスピルリング（１７１の位置を、吸入空気の湿度が
低くなるにつれて後退方向に、湿度が高くなるにつれて
前進方向に修正移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αη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前進方向に移動す
ると、スピルポートｔｓの閉によって当該スピルボー１
・Ｇｏからの作動油の流出が止まり、逆止弁（］３付き
ボー１−　（１４）から絶えず作動油が供給されている
油圧室α埠の圧力が上昇するから、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
ａＯの開の所まで進行すると、スピルポートＱ傍から作
動油が流出を始め、この流出量と油圧室α埠への供給量
とがバランスした時点で、副ピストン（９）の前進が停
止する。またスピルリングα力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、スピルボー＋−ｏ
ｅが全開になりスピルボー１・からの流出量か増加し油
圧室０の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（Ｉｎによって燃焼室
から離れるように後退し、この後退がスピルボー１−　
Ｏｅがスピルリング０７１にて閉じる所まで進行すると
、スピルボー）　０６１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）
の後退勤が停止することになって、スピルリングα力の
移動によって副ピストン（９）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、スピルリングα力をレバー０８）及びアクチェータ
にＤ更には制御回路（イ）を介して機関の負荷の増大に
伴って後退移動するように関連したことにより、圧縮比
は、機関の負荷の増加に伴って次第に低くなるように、
無段階的に滑らかに自動制御できるのである。

この場合、圧縮比の負荷への関連に代えて、前９− 記制御回路（イ）に機関の回転数検出器（ハ）からの信
刊を入力させ、圧縮比を回転数の増加につれて次第に高
くなるように自動制御したり、或いは負荷及び回転数の
両方に関連して圧縮比を自動制御することもできるので
ある。

一方、ノッキングの発生は、吸入空気の湿度に関連し、
湿度が低くなるほど増大するから、前記機関の負荷及び
／又は回転数に関連ｌ、ての自動制御による圧縮比値を
、吸入空気の湿度が高いときに合せて設定すると、吸入
空気の湿度が低くなったときにノッキングが多発するこ
とになるが、本発明は、前記のように機関の負荷及び／
又は回転数に応じて移動したスピルリング０７１の位置
を、吸入空気の湿度が低くなるにつれて後退方向に修正
移動するように構成したことにより、圧縮比は吸入空気
の湿度が低くなるにつれて次第に低くなるように自動的
に調節されるから、吸入空気の湿度が低いときにおける
ノッキングの発生を防止できるのであり、また、機関の
負荷及び／又は回転数に関連しての自動制御による圧縮
比値を、吸入空１０− 気の湿度が低いときに合せて設定したときには、吸入空
気の湿度が高いときにおける圧縮比をそのときに適合す
るように高く調整することができるのである。

また、機関の爆発行程において、副ピストン（９）か大
きな爆発力を受けると、この爆発力にて当該副ピストン
（９）が若干後退してスピルボー＋−ａｅが閉じる一方
、油圧室０２内の圧力か瞬間的に高くなって逆［に弁０
３が閉じて、油圧室０功内の作動油は当該油圧室θカ内
に閉じ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ボー１−〇・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上昇がク
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（９）に対する衝撃を吸収・緩和する
のである。

なお、前記実施例において油圧室０埠に絶えず供給する
作動油としては、機関における潤滑油、又は自動車のパ
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１ヘマチツク変速装置における作動油を用いること
かでき、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０７）にした場合を示したが、第３図に示す
ようにステム（１１ａ）を中空軸に形成し、該ステム（
１１ａ）内にスピル体（１７ａ）を摺動自在に嵌挿し、
該スピル体（１７ａ）を機関の負荷及び／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ボート（１６
ａ）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（１，１ｂ）にお
けるスピルボー１・をステム（１１，ｂ）の軸線に対し
て傾斜する傾斜状スピルボー１−　（１６ｂ）　ｌこ形
成する一方、ステム（ｌｌｂ）の外周には歯車式のスピ
ルリング（１７ｂ　）を回転及び摺動自在に被嵌して該
スピルリング（１７ｂ）’ｌｒ図示しない軸受けにてシ
リンタヘッド（２）に対して軸支し、このスピルリング
（１７ｂ）にはステム（ｌｌｂ）が前後摺動したときそ
の傾斜状スピルボー１〜（１６ｂ）に合致するようにし
た一つの逃しボート×（イ）を穿設すると共に、このス
ピルリング（１７ｂ）外周の歯車（ハ）にステム（１，
１’ｂ）と直角方向に配設したラック杆（ハ）を噛合し
、該ラック杆（イ）を機関の負荷及び／又は回転数に関
連するアクチェータ（ｇｌ）にて長手方向に摺動してス
ピルリング（１，７ｂ）を回転操作して、ステム（ｌｌ
ｂ）の傾斜状スピルボ＝１〜（１６ｂ）に対して逃しボ
ー１へ（ハ）を（１）位置又は（１１）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（この場合、ステム（１１，ｂ）は摺動自在、回
転不態に保持され、また、ここにおけるスピルリング（
１７ｂ）を回転する機構としては、実施例のラックとピ
ニオンに限らず他の手段を用いても良い）。

以」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、前記ビス１〜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に設け、該
ステムの突出端には前記油圧室の作動油か流出するよう
にしたスピルホー１・を穿設し、且つステムの突出端に
は、そのスピルボー１〜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１３
− 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、機関の負荷及び／又は回転
数に応じて作動するように構成すると共に、該スピル体
によるスピルボー１・の開閉位置を、機関への吸入空気
の湿度に応じて修正変位のように構成して成るもので、
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
動可変にした場合の急激な１ヘルク変動かなく、従って
ドライバーヒリテイ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ビス］・ンを前後動す
るもので、頭記した先行技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ｅ軽量化を図ることができるのである
。

その上本発明は、前記自動制御による圧縮比の備を、機
関への吸入空気の湿度に対して補正することができるか
ら、圧縮比の機関の負荷及び／又は回転数による自動制
御に際して、吸入空気の湿１４− 度か低いとき（こノッキングが発生したり、吸入空気の
）；一度が高いときにノッキングに対して圧縮比が余裕
かあり過ぎたりすることを防止できて、機関の出力及び
燃費をノッキングか発生しない状態でより改善できる効
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図は機関要部の縦断
圧［Ｉ「１図、第２図は第１図の■−■視断面断面図３
図及び第４図はスピル体とスピルボー１・との別個図、
第５図は第４図の平面図である。 （１）・・・シリンダブロック、（２）・・・シリンタ
ヘッド、（５）・・燃焼室、（６）・・・点火栓、（７
）・・・副シリンダ、（９）・・・副ピストン、０２−
・・油圧室、（１υ（１，１，ａ）　（１，１ｂ）−・
・ｙ、　テム、（Ｉｂ’＞　（］　６　ａ　）　（１６
ｂ）・＝スピルボー１・、０η（１７ａ）（１７ｂ）−
スピル体、（ｊ＋）・・・アクチェータ、（イ）・・・
制御回路、（イ）・・・負荷検出器、（ハ）・・・回転
数検出器、（ハ）・・吸入空気の湿度検出器。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、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
   軸方向に設け、該ステムの突出端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穿設し、且つス
   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、機関の負荷及び／
   又は回転数に応じて作動するように構成すると共に、該
   ステム体によるスピルポートの開閉位置を、機関への吸
   入空気の湿度に応じて修正変位するように構成したこと
   を特徴とする圧縮比可変式内燃機関。