JPS5949343A - 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態（て応じて変更する
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及び
／又は低回転域においてノッ＋ンクが発生する。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
及び／又は低回転域においてノッ＋ングが発生しない値
に設定しなければならないから、低負荷域及び／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、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、機関のある負荷及び／又は回転数を境として油
圧の給排によって前後動することにより、圧縮比を可変
にすることを提案し、また、本発明者達も、先願に係る
特許出願Ｃ特願昭５７−４８２９５’ｉ＋　）　におい
て、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、油田により機関の負荷、′ｐｉび／又は回転数に
比例して前後動することにより、圧縮比を無段階的に可
変にすることを提案した。

しかし、このように副シリー／’２内の副ヒストｙを、
機関の負荷及び／又は回転数に応じて油圧により前後動
する場合、油圧の流れ又は各ポート類の絞り抵抗のため
に、機関の負荷及び／又は回転数による吸入空気量の変
化に対する副ヒストシの前後動に応答遅れが必然的に存
在するから、機関への吸気通路中におけるスロットｊし
弁を急開しての加速時において、吸入空気量の増加に対
して圧縮比低への制御が遅れることになり、この加速時
における圧縮比低への制御遅れのために、加速頭初にお
いてノッ＋？７ジが発生して、出力が低下するばかりか
、ドライバーじリテイーが低下するのである。

本発明は、このように圧縮比を機関の負荷及び／又ｔ／
′ｉ回転数に応じて可変制御するようにした内燃機関に
おいて、ノ・ソ士ジグが発生しない限度の最内圧縮比の
Ｍは、吸気通路中のスロットル弁の開度及び機関の回転
数の２つのパ５メータによって変化することに鑑み、こ
の２つのパ５ヌータに対応する最適の圧縮比をづログラ
ムマツづとして記憶させておき、前記スロットル弁を遠
隔的に開閉操作するアクセルペダル等のアクセル操作機
構゛を操作したときにその操作曾と回転数とを検出して
、この検１」４操作量に対応したスロットル開度と検出
回転数とによって前記プログラムマツづから圧縮比を読
み出してこの圧縮比に可変制御するに当り、アクセル操
作機構の負荷増への急操作時には、前記ｊＯグうムマ・
ソづから読み出した圧縮比への制御を、アクセル操作機
構の負荷増への操作によるスロ・リトル升開作動と同時
とせず適宜時間だけ先行させるようにすることにより、
アクセル操作機構を負荷増へ操作しての加速時において
、圧縮比低への制御遅へによるノ５ソ＋？、Ｉジの発生
を防止したものである。

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）はシリこツタブロック、（２）けシリン情へ
・スト、（３）は前記シリごツタづＤ・リフ（１）のシ
リ−、Ｉタポア（４１ｔ７］を往復摺動するピストン、
（５）はｍｌシリンへ タヘッド（２）の下面を凹才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シタヘ
ッド（２）に螺着した点火栓（６）がのぞむと共に、吸
気弁（７）付き吸気ポート（８）及び図示しない排気弁
付き排気ポートが開口し、吸気ホード（８１ｉＣは、ア
ク千エータ（１１）にて開閉動されるスロットル弁（９
）を備えた吸気通路（１０）が接続さ九ている。

（１２）は前記シリシタヘッド［２ｊ　Ｋ穿設した副シ
リシタで、該副シリ？７’Ｊ　（１２）は下側が燃焼室
（５）に、上側がシリ−／’２へ１ソド（２）の上面に
おけるシリ：、Ｉタヘッド上室に各々開口し、該副シリ
？７’Ｊ　（１２１のシリシタヘッド上室への開口部に
はこれを塞ぐ蓋板（１３）が設けられている。

＋１５１１は前記副シリシタ＋１２）内に摺動自在に嵌
挿した副ピストｙで、該副ヒスト：、Ｉ（１５１の外周
にはヒストシリ：７り（１６）を備え、この副ヒスト？
７（１５１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なり、副ヒスト−Ｊ＋１５
１が燃焼室（５）から離れる方向に後退する上燃焼室の
容積が増大して圧縮５− 比が低くなるようになっており、且つこの副ごスト、１
７（１５）はばね（１ηにて後退方向に付勢され、副ヒ
ストシ（］５１の背面Ｃ燃焼室（５）に対して裏側の而
）には、当該側ヒスト、１７（１５１の中心から軸方向
に延びるステム（１８）が一体内（Ｃ設けられ、該ステ
ム（１８１を前記蓋板（１３）を摺動自在に貫通して外
方に突出する一方、副ヒストニア（１ωの背面と蓋板（
１３１との間に油圧室（］９ｇを形成１〜、該油圧室＋
１９）　Ｉｃ油圧源からの作動油を逆止弁２０＋付きポ
ート伐１）を介して連続的に供給する。また、前記ステ
ム（１８）には油圧室０９）に連通ずる通路（２２）を
備え、且つステム（１８）が蓋板（ＩＪより外方に突出
する部分には、前記油圧室（１９）内の作動油をシリｙ
りへ・ソド上室に流出させるためのスピルボート（２３
１をｇ設する。

（２４）はスピル体の一つの実施例である所のスヒルリ
：７ジを示し、該ストＪしり？７ジ（２４）を前記ステ
ム（１８）に摺動自任に被嵌して、該スヒルリ−Ｊり（
２４）を燃焼室（５）の方向に前進移動するとき当該ス
ヒルリ：７ジ（２４）によってスピルｉ　−ト（ｚ’ｉ
ｌが閉じ、スヒルリシジ（２４）を燃焼室（５）から離
りる方向に後退移動するとき６− スピルポート（２３）が開くように構成する。また（個
はシリシタへ・υド王室に中途部を軸（２６）にて揺勅
自在に枢着して設けたレバーで、該レバー（２５１の一
端を前記スピルリンク（２４）に係合する一方、他端を
圧縮比可変用アクチェータ（２力に連結して、該アクチ
ェータ（２ηにてスピルリ：７グ（２４）を１Ｕ後移動
することにより、副ヒストシ（１５１を前後動して圧縮
比を可変するように構成する。

そして（２８）は前記スロットル弁（９）用アクチェー
タ（１１）及び圧縮比可変用アクチェータ（２ηを作動
制御するための制御回路を示し、該制御回路（２８）は
、アクセル操作機構の一例であるアクセルペダル（２９
）の操作量を検出する操作曾検出器（３ｏ）からの信号
、及び機関の回転計１３１）からの信号を大刀とじ、ア
クセルペダル（２９１の操作に対応してこれと一定の関
係の下でアクチェータ（１１）を介してフロ１ソトル弁
（９）を開閉させる一方、スロットル弁（９）の開度と
回転数との２つのパラメータに対する最適圧縮比の値を
づロジうムマ・りづとして記憶し、スロットル弁（９）
の開度つまりアクｔＩ１．Ｉペタル（２９）の検出操作
量と検出回転数により″ｊログラム７・すづからそのと
きの最適圧縮比の値を引出し、スピルリシグ（２４）を
アクチェータ！２７にで当該最適圧縮比に相当する位置
に移動するように構成されており、更に前記制御回路（
？８）は、アクセルペダル（２９）の急踏み込み時、つ
寸り負荷増方向への操作がある一定の速度を越えたとき
をもって加速時と判断し、この加速時において、スロ・
リトル弁（９）の開作動よりスビルリ′Ｊジ（２４）の
後退移動が適宜時間先行するように構成されている。

この加速時におけるスピルリ？７り（２４）の後退移動
の先行に際しては、スビルリ：７り（２４）がづＤクラ
ムアラづによる最適圧縮比の位置に移動し５次いでスロ
ットル弁（９）がアクセルペダル（２９）の踏み込み量
に相当する所捷で開くようにしても良く、捷た、加速時
におけるスヒ１ｂリシジ（２４）の後退移動に若干遅れ
てスＤ・リトル弁（９）の開を追従させるようにしても
良い。

この構成において、スピルリ：７り（２４）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２３）の閉（でよって当該ス
ピルポ−１−（２３］からの作動油の流出が止まり、逆
ＩＬ弁（２０）付きポートｊ２１）から絶えず作動油が
供給されている油圧室（１９）の圧力が上昇するから、
副ヒストニア（１５１は燃焼室（５１ｆ’ｒ向って前進
し、この前進がスピルポート（割の開の所まで進行する
と、スピルポート（２３）から作動油が流出を始め、こ
の流出量と油圧室１１９）への供給分とがバラシスした
時点で、副ヒストニアｆ１５１の前進が停止する。また
スごシリ。７ジ（２４）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（２３）が
全開になりスピルポートからの流出量が増加し油圧室（
１９）の圧力が低下するから、副ヒスト−Ｊ（１９は燃
焼室（５）の圧力及び／又はばね（１ηによって燃焼室
から離れるように後退１−５この後退がスピルポート（
悠がスピルリ′Ｊグ（２４）にて閉じる所１で進行する
と、スピルポ−１−ｔ２３１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、副ピストニア
ｆ１５）の後退勤が停止することになって、スピルリ：
７’）　［２４１の移動によって副ピストニア（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、９− スピルリ、７り（２４）を、スロットル弁開度と回転数
との２つのパうメータに対する最適圧縮比の値をつり、
圧縮比はアクセルペダル（２９）の操作量及び回転数に
応じて、そのときの最適圧縮比の値に自動制御できるの
である。

そして、アクセルペダルＩ２９）の踏み込み操作によっ
てフロ１ソトル弁（９）を開いての加速時において、ス
ピルリ：７り（２４）が後退し、次いで油圧室（１９）
の作動油がスピルポート（割から流出することで副ピス
トン（１５）が後退するに際し、作動油のスピルポート
力）からの流出抵抗のために副ヒスト−、Ｊ！１５ｉの
後退勤がスロットル弁開による吸気負圧の低下より遅れ
る傾向にあり、この場合、アクセルペダル伐９）の踏み
込み速度が遅いときには副じスト−Ｊ（１５）の後退遅
れは殆んど問題にならないが、アクセルへタルｔ２９］
の踏み込み速度が早いときには、副ピストンの後退遅れ
のため１０そのときの圧縮比がノッ士ｙジ限界を越えて
ノ・υ＋、７りが発生することになる。

１０− これに対し、木発１’ｌ：前記のようにアクセルへタル
（２９）の急踏み込み時の加速時には、スピルリシク（
２４）の後退移動を、スロットル弁（９）の開よりも適
宜時間先行させるようにしたから、その先行時間を前記
副ヒストｙ　（１５１の後退遅れに合せて設定すること
により、副ピストン（１５）の後退中における圧縮比が
そのときのノ・ソ士、７グ限界を越えることがなくなり
、機関の加速即動における圧縮比低への制御遅れによる
ノ１ソ＋：７グの発生を確実に防止できるのである。

この場合、ノ・ソ＋：７ジは機関の回転数が早くな不と
発生し難くなる傾向にあるから、加速時にお贋で副ピス
ト：ｌ、＋（１５１の後退を先行させる時間を回転数の
増加（Ｃつｔで次第に短縮するように修正すれば良く、
また、スロットル弁（９）の開閉による吸入空気量の変
化率は、スロットル弁（９）が閉に近い程大きく、スロ
ットル弁（９）′を開くにつれて低下するものであり、
従って吸入空気が増大することによるノッ＋？７りの発
生も、スロットル弁（９）を開き始める位置が太きくな
る程少なくなる傾向にあるから、加速時において副ピス
トン（１５）の後退を先行させる時間を、加速頭初の操
作位置が犬きくなるにつれて短縮させるように修正すれ
ば良く、或い１は、前記制御回路（２８）に機関に対す
るノ・ツクセンサー（３匂の信号を入力させ、副ヒスト
ｙ　ｆ１５１の後退を先行させる時間を、）・ソ＋シジ
が発生しない限度において短縮するように修正すること
もできるのであり、このように機関の回転数、操作位置
及びノ・す＋ｙ夕の一つ又は複数の組み合せによる修正
項を追加することにより、圧縮比低への制御が先行する
ことによる出力低下を極力防止できるのである。

なお、前記実施例において油圧室（１９）に供給する作
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、、Ｉり機構における作動油若しくけ自動車
のオートマ千ツ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（はスピル棒の一つの実施例として
スピルリｙり！２４）にした場合を示したが、第３図に
示すようにステム（１８ａ）を中空軸に形成［２、該ス
テム（１８ａ）内にスピル棒（２４ａ）を摺動自在に嵌
挿し、該スピル棒（２４ａ）を前記制御回路！２８＋　
ＶＣ関連するアクチェータにて摺動してスピルボート（
２３ａ）を開閉するように構成しても良いのであり、捷
た、＠４図及び第５図に示すようにステムＣｌ８ｂ）に
おけるスピルボートをステム（１８１））の軸線に対し
て傾斜する傾斜状スピルボート（２３ｂ）に形成する一
方、ステム（１８ｂ）の外周には歯車式のスピルリーＪ
グ（２４ｂ）を回転及び摺動自在に被嵌して該スピルリ
：７グ（２４ｂ）を図示しない軸受けにてシリシタヘッ
ド（２）に対して軸支し、このスピルリシジ（２４ｂ）
ＶＣはステム（１８ｂ）が前後摺動したときその傾斜状
スピルポー１−　（２３１））に合致するようにした一
つの逃しボート（３３）を穿設すると共に、このスピル
リング（２４１））外周の歯車（３４）にステΔ（１８
’ｔ））と直角方向に配設したラック杆（３均を噛合し
、該ラック杆（３５１を前記制御回路（２８）に関連す
るアクチェータ（２りにて長手方向に摺動してスピルリ
？７ジ（２４ｂ）を回転操作して、ステム（１８ｂ）の
傾斜状スピルボート（２３ｂ）に対して逃しボート（３
３）を（Ｉ）位置又は０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。

１３− 以上実施例について説明したが本発明は、燃焼室に連通
する副シリ、１７タ内に副ピストンを嵌挿し、該副ピス
トンを油圧により前後動するようにした圧縮比可変式の
内燃機関において、前記燃焼室への吸気通路中のスロッ
トル弁をアクセル操作機構の操作に応じて開閉すると共
に前記副ピスト、７を前後動するための制御回路に、ス
０・ソトル弁開度及ｔＪ：機関回転数の２つのパラメー
タに対応する最適圧縮比をづ０ジラムヌツづとＪらて記
憶させ、前記副ピストンを、前記アクセル操作機構の操
作量検出器及び回転検出器からの値に対応する最適圧縮
比に相当する位置に前後動するようにする一方、前記ア
クセル操作機構の負荷増への急操作時において、前記副
ピストンの後退勤をスロ・υトル弁の開より適宜時間先
行させるようにしたことを特徴とするもので、これによ
り圧縮比可変用の副ピストンを油圧によって前後動する
場合において、機関の加速時に圧縮比低への制御が遅れ
ることによって発生するノｔソ＋′Ｊジを抑制すること
ができるから、加速頭初におけるノ・ソ＋−、Ｉジによ
って出力１４− が低下したり、ドライバービリティ−が悪化したりする
ことがなく、圧縮比を負荷及び／又は回転数に応じて自
動制御す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図は機関要部の縦断
正面図、第２図（は＠１図の■−■視断面断面図３図及
び＠４図はスピル体とスピルボートとの判例図、第５図
は第４図の平面図である。 （１）・・・シリｙりづロック、（２）・・・シリ、７
／２ヘツド、（５）・・・燃焼室、（８）・・・吸気ポ
ート、（１０）・・・吸気通路、（９）°°°スロｔソ
トル弁、（１１１−°°アクチェータ、　＋１２）・・
・副シリ：１７り、＋１５）　・・・副ビストシ、（１
３）　”・油圧室、（１８）　（１８ａ）（１８ｂ）　
−ステＬ、（２，３）　（２３ａ）　（２３ｂ）　＝　
スピルポート、＋２４１　（２４ａ）　（２４ｂ）　−
スピル体、（２７）　・’Ｐ　’７　チェー　タ、＋２
９ｊ−°°アクセルペ咬ル、（２８＋・・・制仙ｊ回路
、　ｆ３（＋）・・・操作量検出器、ｆ３］１・・・回
転検出器。 第３図 第５図 ンｊＤ　　３３ 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タ内に副ピストンを
   嵌挿し、該副ピストンを油圧により前後動するようにし
   た圧縮比可変式の内燃機関において、前記燃焼室への吸
   気通路中のスロ゛υトル弁をアクセル操作機構の操作に
   応じて開閉すると共に前記副ピストンを前後動するため
   の制御回路に、スロ・υトル弁開度及び機関回転数の２
   つのパラメータに対応する最適圧縮比をづロジラムマッ
   プとして記憶させ、前記副ピストンを、前記アクセル操
   作機構の操作量検出器及び回転検出器からの値に対応す
   る最適圧縮比に相当する位置に前後動するようにする一
   方、前記アクセル操作機構の負荷増への急操作時におい
   て、前記副ピストンの後退勤をスロ１リトル弁の開より
   適宜時間先行させるようにし念ことを特徴とする圧縮比
   可変式内燃機関。