JPS6118013B2 - - Google Patents

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JPS6118013B2
JPS6118013B2 JP16454479A JP16454479A JPS6118013B2 JP S6118013 B2 JPS6118013 B2 JP S6118013B2 JP 16454479 A JP16454479 A JP 16454479A JP 16454479 A JP16454479 A JP 16454479A JP S6118013 B2 JPS6118013 B2 JP S6118013B2
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JP
Japan
Prior art keywords
piston
sub
cylinder
engine
combustion chamber
Prior art date
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Expired
Application number
JP16454479A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5688926A (en
Inventor
Motoo Suzuki
Yasufumi Tsunetomi
Akira Takahashi
Michitaka Fujiwara
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Motors Corp filed Critical Mitsubishi Motors Corp
Priority to JP16454479A priority Critical patent/JPS5688926A/en
Publication of JPS5688926A publication Critical patent/JPS5688926A/en
Publication of JPS6118013B2 publication Critical patent/JPS6118013B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はエンジンの改良に関するものである。[Detailed description of the invention] The present invention relates to improvements in engines.

従来一般の火花点火機関は運転状態に関係なく
圧縮比が一定で、この圧縮比は出力、ノツキング
の発生等を考慮して設定されていた。従つて、例
えば気化器付ガソリンエンジンにおいて、スロツ
トル弁の弁開度が小さい低負荷時には吸気の充填
効率が低く、燃料消費率(g/PS−H、以下燃
費と称す)が増大し、この燃費を低減するために
圧縮比を高く設定すると、弁開度が大で吸気の充
填効率が高い高負荷時にノツキングを発生し、出
力が低下するとともに甚だしい場合にはエンジン
の焼損あるいは破損を招くという不具合があつ
た。
Conventionally, general spark ignition engines have a constant compression ratio regardless of operating conditions, and this compression ratio is set in consideration of output, occurrence of knocking, etc. Therefore, for example, in a gasoline engine with a carburetor, when the throttle valve opening is small and the load is low, the intake air filling efficiency is low, the fuel consumption rate (g/PS-H, hereinafter referred to as fuel efficiency) increases, and this fuel efficiency decreases. If the compression ratio is set high to reduce this, knocking will occur at high loads when the valve opening is large and the intake air filling efficiency is high, resulting in a decrease in output and, in extreme cases, engine burnout or damage. It was hot.

本発明は上記に鑑み提唱されたもので、主ピス
トン頂面、主ピストンを内嵌する主シリンダの壁
面および同シリンダを塞ぐシリンダヘツド面等に
より形成された燃焼室に連通する副シリンダ、同
副シリンダに内嵌されるとともに上記燃焼室の容
積が小さくなる第1の位置と同容積が大きくなる
第2の位置との間で摺動可能な副ピストン、同副
ピストンを上記第2の位置に向かつて付勢する付
勢手段、エンジンの作動サイクルにおける特定の
時期に上記副ピストンが上記第1の位置となるよ
うに上記付勢手段の付勢力に抗し上記副ピストン
を上記第2の位置から上記第1の位置に向かつて
周期的に駆動せしめる副ピストン駆動装置、上記
エンジンの運転状態を検出して上記副ピストン駆
動装置の作動を制御する制御装置を備えたことを
特徴とする可変圧縮比エンジン、および主ピスト
ン頂面、同主ピストンを内嵌する主シリンダの壁
面および同シリンダを塞ぐシリンダヘツド面等に
より形成された燃焼室に連通する副シリンダ、同
副シリンダに内嵌されるとともに上記燃焼室の容
積が小さくなる第1の位置と同容積が大きくなる
第2の位置との間で摺動可能な副ピストン、同副
ピストンを上記第1の位置に向かつて付勢する付
勢手段、上記副ピストンを上記第1の位置で保持
する副ピストン保持手段、エンジンの運転状態を
検出して上記副ピストン保持手段の作動を制御す
る制御装置を備え、上記制御装置が上記副ピスト
ン保持手段を非作動となしたときに上記燃焼室内
の圧力によつて上記副ピストンが上記第2の位置
に向かつて移動せしめられるように構成されたこ
とを特徴とする可変圧縮エンジンを要旨とするも
のであり、エンジンの運転状態に応じて圧縮比を
変更することができるので、燃費、出力ともに向
上したエンジンを提供できる等の効果を奏するも
のである。
The present invention has been proposed in view of the above, and includes a sub cylinder communicating with a combustion chamber formed by the top surface of the main piston, a wall surface of the main cylinder into which the main piston is fitted, a cylinder head surface closing the cylinder, etc. A secondary piston that is fitted into the cylinder and is slidable between a first position where the volume of the combustion chamber is reduced and a second position where the volume is increased; the secondary piston is moved to the second position; a biasing means for biasing the secondary piston to the second position against the biasing force of the biasing unit so that the secondary piston is in the first position at a specific time in the operating cycle of the engine; A variable compression system characterized by comprising: a sub-piston drive device that periodically drives the sub-piston drive device toward the first position; and a control device that detects the operating state of the engine and controls the operation of the sub-piston drive device. A sub-cylinder that communicates with the combustion chamber formed by the specific engine, the top surface of the main piston, the wall surface of the main cylinder into which the main piston is fitted, and the cylinder head surface that closes the cylinder, and which is fitted inside the sub-cylinder. A secondary piston that is slidable between a first position where the volume of the combustion chamber is reduced and a second position where the volume is increased; an urging force that urges the secondary piston toward the first position; means, a sub-piston holding means for holding the sub-piston in the first position, and a control device for detecting the operating state of the engine and controlling the operation of the sub-piston holding means, wherein the control device is configured to hold the sub-piston in the first position. The variable compression engine is characterized in that the auxiliary piston is moved toward the second position by the pressure within the combustion chamber when the means is deactivated. Since the compression ratio can be changed according to the operating condition of the engine, it is possible to provide an engine with improved fuel efficiency and output.

以下、本発明の第一実施例を第1図〜第2図に
従つて詳細に説明する。シリンダブロツク10に
形成された複数のシリンダ12内には主ピストン
14が摺動可能に内嵌され、同主ピストン14は
図示しないコンロツドを介してクランク軸に連結
されている。上記シリンダブロツク10の上面に
は図示しないガスケツトを介してボルト等により
シリンダヘツド16が固着されており、同シリン
ダヘツド16の半球形状凹面と、シリンダ12内
壁面と主ピストン14の頂面とにより燃焼室18
が形成されている。上記シリンダヘツド16には
スパークギヤツプ20が燃焼室18に臨むように
点火プラグ22が螺着されるとともに図示しない
吸排気弁によつて開閉される吸気ポート24、排
気ポート26が形成され、さらに上記燃焼室18
に連通する副シリンダ28が形成された有底の筒
状部材30が装着されている。なお、上記吸排気
弁は図示しない従来公知の弁駆動機構により作動
されるよようになつている。上記副シリンダ28
には副ピストン32が摺動可能に内嵌されてお
り、同副ピストン32にはロツド34の一端が固
着され、同ロツド34は上記筒状部材30の底部
に設けられた孔36を貫通して副シリンダ28外
方に突出され、その外端部にはスプリングシート
38が装着されており、同スプリングシート38
と筒状部材30との間にはスプリング40が介装
され上記副ピストン32を図中上方へ付勢してい
る。また、上記ロツド34の外端部は油圧シリン
ダ42に摺動可能に内嵌されたプランジヤ44の
外端部に当接している。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2. A main piston 14 is slidably fitted into a plurality of cylinders 12 formed in the cylinder block 10, and the main piston 14 is connected to a crankshaft via a connecting rod (not shown). A cylinder head 16 is fixed to the upper surface of the cylinder block 10 by bolts or the like via a gasket (not shown), and the hemispherical concave surface of the cylinder head 16, the inner wall surface of the cylinder 12, and the top surface of the main piston 14 cause combustion. room 18
is formed. An ignition plug 22 is screwed onto the cylinder head 16 so that a spark gap 20 faces the combustion chamber 18, and an intake port 24 and an exhaust port 26 are formed which are opened and closed by intake and exhaust valves (not shown). room 18
A bottomed cylindrical member 30 in which a sub-cylinder 28 is formed is attached. The intake and exhaust valves are operated by a conventionally known valve drive mechanism (not shown). The above sub-cylinder 28
A sub-piston 32 is slidably fitted into the sub-piston 32, and one end of a rod 34 is fixed to the sub-piston 32, and the rod 34 passes through a hole 36 provided at the bottom of the cylindrical member 30. A spring seat 38 is attached to the outer end of the sub cylinder 28.
A spring 40 is interposed between the cylindrical member 30 and the cylindrical member 30, and urges the sub-piston 32 upward in the figure. The outer end of the rod 34 is in contact with the outer end of a plunger 44 that is slidably fitted into the hydraulic cylinder 42.

上記油圧シリンダ42は、中空の軸46に揺動
可能に枢支されたロツカアーム48の一方の端部
に形成されており、同ロツカアーム48の他方の
端部は図示しないクランクシヤフトに連動して回
転せしめられるカム50に当接するよう構成され
ている。上記ロツカアーム48には上記軸46の
外周面に設けられた溝52と上記油圧シリンダ4
2とを連通する油路54が設けられており、同油
路54の途中には切換弁56とチエツク弁58と
が介装されている。上記油圧シリンダ42にはプ
ランジヤ44を外方へ押圧し、実質的にロツド3
4を介して副ピストン32を燃焼室18内方向
(図中下方)へ押圧するスプリング60が内装さ
れるとともに上記切換弁56によつて開閉されれ
る大気開放通路62が連通されている。上記切換
弁56は油路54内の油圧によつ摺動変位せしめ
られる有底円筒状の弁本体64を備え、同弁本体
64は油路54に圧油が供給されたときにはその
圧力によつて第1図に示す位置となつて油路54
と油圧シリンダ42とをチエツク弁58を介して
連通せしめるとともに大気開放通路62を遮断
し、油路54内の圧油が排出又は低圧となると第
2図に示す位置となつて油路54と油圧シリンダ
42との連通を遮断するとともに大気開放通路6
2を開放するように構成されている。また、上記
チエツク弁58は油路54から油圧シリンダ42
への圧油の流通を許容し、その逆流を即止するよ
うに構成されている。
The hydraulic cylinder 42 is formed at one end of a rocker arm 48 that is swingably supported on a hollow shaft 46, and the other end of the rocker arm 48 rotates in conjunction with a crankshaft (not shown). It is configured to come into contact with the cam 50 that is pressed. The rocker arm 48 has a groove 52 provided on the outer peripheral surface of the shaft 46 and the hydraulic cylinder 4.
An oil passage 54 is provided which communicates with the oil passage 2, and a switching valve 56 and a check valve 58 are interposed in the middle of the oil passage 54. The hydraulic cylinder 42 is provided with a plunger 44 which pushes outward and substantially locks the rod 3.
A spring 60 that presses the sub-piston 32 inward (downward in the drawing) of the combustion chamber 18 via the auxiliary piston 4 is installed inside the combustion chamber 18, and is communicated with an atmosphere opening passage 62 that is opened and closed by the switching valve 56. The switching valve 56 has a bottomed cylindrical valve body 64 that is slidably displaced by the oil pressure in the oil passage 54, and when pressure oil is supplied to the oil passage 54, the valve body 64 is moved by the pressure. The oil passage 54 is placed in the position shown in FIG.
and the hydraulic cylinder 42 through the check valve 58, and the atmosphere release passage 62 is shut off. When the pressure oil in the oil passage 54 is discharged or becomes low pressure, the oil passage 54 and the hydraulic pressure are in the position shown in FIG. While cutting off communication with the cylinder 42, the atmosphere opening passage 6
It is configured to open 2. Further, the check valve 58 is connected to the hydraulic cylinder 42 from the oil passage 54.
It is configured to allow the flow of pressure oil to the pipe and immediately stop its reverse flow.

上記軸46はその中空部分が油路66として構
成されるとともに上記溝52と油路66とを連通
するための油路68が設けられており、油路66
は軸46の端部において油路70に連通され、同
油路70は制御弁72に連通されている。同制御
弁72は、上記油路70と高圧油路74または低
圧油路(排油路)76との連通を切換え制御する
弁体77と、同弁体77を作動せしめるダイヤフ
ラム装置78とから構成されており、同ダイヤフ
ラム装置78はケーシング80内を2室82,8
4に仕切るとともに上記弁体77に連結されたダ
イヤフラム86と、上記室82に内装されダイヤ
フラム86を弁体77が油路70と低圧油路76
とを連通する方向に付勢するスプリング88とを
具えている。また、上記室82は負圧通路90を
介して図示しないエンジン本体の吸気管等の負圧
発生源に連通され、室84は孔92によつて大気
に開放されている。
The shaft 46 has a hollow portion configured as an oil passage 66 and is provided with an oil passage 68 for communicating the groove 52 and the oil passage 66.
is communicated with an oil passage 70 at the end of the shaft 46, and the oil passage 70 is communicated with a control valve 72. The control valve 72 is composed of a valve body 77 that switches and controls communication between the oil passage 70 and the high-pressure oil passage 74 or the low-pressure oil passage (drainage passage) 76, and a diaphragm device 78 that operates the valve body 77. The diaphragm device 78 has two chambers 82 and 8 inside the casing 80.
The diaphragm 86 is connected to the valve body 77 and the valve body 77 is connected to the oil passage 70 and the low pressure oil passage 76.
and a spring 88 that biases in the direction of communication between the two. Further, the chamber 82 is communicated with a negative pressure generation source such as an intake pipe of the engine body (not shown) via a negative pressure passage 90, and the chamber 84 is opened to the atmosphere through a hole 92.

上記負圧通路90には大気開放通路94が連通
されており、同大気開放通路94には同通路94
を開閉するための電磁弁96が介装されている。
同電磁弁96は、弁本体98、同弁本体98を閉
方向に付勢するスプリング100、励磁したとき
に上記弁本体98をスプリング100の付勢力に
抗して開放位置に移動せしめるソレノイド102
から成り、同ソレノイド102は、エンジンの回
転数に応じて作動し同回転数が所定値以下(本実
施例においては3500rpm以下)となると閉成され
るスイツチ104と、エンジンの吸気マニホルド
負圧に応じて作動し同負圧が設定値以下(本実施
例においては200mmHg以下)となると閉成される
スイツチ106とを介して電源108に接続され
ている。
The negative pressure passage 90 is connected to an atmosphere opening passage 94, and the atmosphere opening passage 94 is connected to the atmosphere opening passage 94.
A solenoid valve 96 for opening and closing is interposed.
The solenoid valve 96 includes a valve body 98, a spring 100 that biases the valve body 98 in the closing direction, and a solenoid 102 that moves the valve body 98 to the open position against the biasing force of the spring 100 when excited.
The solenoid 102 operates according to the engine speed and closes when the engine speed falls below a predetermined value (in this embodiment, 3500 rpm or less), and the solenoid 102 operates according to the engine's intake manifold negative pressure. It is connected to a power source 108 via a switch 106 which is activated accordingly and is closed when the negative pressure falls below a set value (in this embodiment, 200 mmHg or less).

なお、上記カム50は、エンジンの作動サイク
ルにおける特定の時期即ち圧縮、爆発、排気行程
時にロツカアーム48を第1図に示す位置即ち第
1の位置に保持し、吸気行程時にはロツカアーム
48を第1図図示の位置から図中反時計方向に回
動させ副ピストン32が付勢手段であるスプリン
グ40の付勢力により上方位置即ち第2の位置へ
移動せしめるように構成されている。
The cam 50 holds the rocker arm 48 at the position shown in FIG. 1, that is, the first position, at specific times in the engine operating cycle, that is, during the compression, explosion, and exhaust strokes, and holds the rocker arm 48 at the first position shown in FIG. 1 during the intake stroke. The secondary piston 32 is configured to be rotated counterclockwise from the illustrated position and moved to an upper position, that is, a second position, by the urging force of a spring 40 serving as an urging means.

また本実施例では、カム50、ロツカアーム4
8、プランジヤ44および油圧シリンダ42によ
り副ピストン駆動装置が構成され、制御弁72、
電磁弁96を中心として制御装置が構成されてい
る。
Further, in this embodiment, the cam 50, the rocker arm 4
8. The plunger 44 and the hydraulic cylinder 42 constitute a sub-piston drive device, and the control valve 72;
A control device is configured centering on the solenoid valve 96.

上記構成において、回転数が3500rpm以上とな
るような高速状態またはマニホルド負圧が200mm
Hg以上となるような低負荷状態(即ち、ノツキ
ングが発生し難い運転状態)でエンジンが運転さ
れている場合には、上記スイツチ104,106
の両方またはいずれか一方が開となり、ソレノイ
ド102が消磁されるため、電磁弁96の弁本体
98はスプリング100の付勢力により大気開放
通路94を閉塞する。従つて、負圧通路90を介
してエンジンの負圧がダイヤフラム装置78の室
82に導通され、同負圧の作用によりダイヤフラ
ム86がスプリング88の付勢力に抗して図中上
方(第1図に示す位置)へ移動するため、弁体7
7も上方へ移動し、制御弁72は高圧油路74と
油路70とを連通する。高圧油路74から油路7
0へ導びかれた油圧は、軸46に設けられた油路
66,68、溝52、ロツカアーム48に設けら
れた油路54を介して切換弁56に導びかれ、同
切換弁56の弁本体64を第1図に示す位置に移
動せしめ、さらにチエツク弁58を介して油圧シ
リンダ42内に供給され、プランジヤ44を第1
図に示す突出位置に固定的に保持せしめる。この
ため、副シリンダ28内の副ピストン32はロツ
ド34、プランジヤ44、ロツカアーム48を介
してカム50によつて駆動されることとなるの
で、エンジンの圧縮、爆発、排気行程時には第1
図に示す下方位置に押し下げられ、吸気行程時に
はスプリング40の付勢力により上方位置に引き
上げられることとなる。この結果、エンジンの高
速または低負荷運転状態において比較的高い圧縮
比が得られるともに吸気効率を向上させることが
できるので、出力が向上するとともに燃費が向上
する。
In the above configuration, under high speed conditions where the rotation speed is 3500 rpm or more or when the manifold negative pressure is 200 mm
When the engine is operated under a low load condition where the engine pressure is Hg or higher (that is, an operating condition in which knocking is unlikely to occur), the switches 104 and 106 are switched on.
Since both or one of the solenoid valves 10 and 10 are opened and the solenoid 102 is demagnetized, the valve body 98 of the solenoid valve 96 closes the atmosphere opening passage 94 due to the biasing force of the spring 100. Therefore, the negative pressure of the engine is conducted to the chamber 82 of the diaphragm device 78 through the negative pressure passage 90, and the action of the negative pressure causes the diaphragm 86 to move upward in the figure (see FIG. 1) against the biasing force of the spring 88. ) to move the valve body 7 to the position shown in
7 also moves upward, and the control valve 72 communicates the high pressure oil passage 74 with the oil passage 70. From high pressure oil line 74 to oil line 7
The oil pressure led to 0 is led to the switching valve 56 via the oil passages 66 and 68 provided in the shaft 46, the groove 52, and the oil passage 54 provided in the rocker arm 48, and the valve of the switching valve 56 is The main body 64 is moved to the position shown in FIG.
It is fixedly held in the protruding position shown in the figure. Therefore, the sub piston 32 in the sub cylinder 28 is driven by the cam 50 via the rod 34, plunger 44, and rocker arm 48, so during the compression, explosion, and exhaust strokes of the engine, the sub piston 32 is driven by the cam 50.
It is pushed down to the lower position shown in the figure, and is pulled up to the upper position by the biasing force of the spring 40 during the intake stroke. As a result, it is possible to obtain a relatively high compression ratio and improve intake efficiency in high-speed or low-load operating conditions of the engine, thereby improving output and fuel efficiency.

また、回転数が3500rmp以下でしかもマニホル
ド負圧が200mmHg以下となるような低速高負荷状
態(即ち、ノツキングが発生し易い状態)でエン
ジンが運転されている場合には、上記両スイツチ
104,106が閉成されて、ソレノイド102
が励磁されるため、電磁弁96の弁本体はスプリ
ング100の付勢力に抗して下方(第2図に示す
位置)に移動せしめられて大気開放通路94を開
放する。従つて、同大気開放通路94、負圧通路
90を介して室82に大気が導入され、ダイヤフ
ラム86がスプリング88の付勢力によつて図中
下方(第2図に示す位置)へ移動するため、弁体
77も下方へ移動し、制御弁72は高圧油路74
と油路70との連通を遮断し、同油路70と低圧
油路(排油路)76とを連通する。このため、油
路70,66,68、54内の油圧が低減もしく
は排出され、切換弁56の弁本体64が第2図に
示す位置に移動されるので、大気開放通路62が
開放されて油圧シリンダ42内の油圧が排出さ
れ、プランジヤ44の油圧シリンダ42に対する
相対摺動変位が可能となり、スプリング40の付
勢力がスプリング60の付勢力より大きい場合に
は、カム50によるロツカアーム48の揺動にか
かわらず副ピストン32は第2図に示す上方位置
に固定的に保持される。この結果、ノツキングの
発生しやすい低速高負荷運転時に、燃焼室18の
実質的容積を増大させて圧縮比を低減させること
ができるので、ノツキングの発生が防止でき、し
かもそれに伴なつて燃焼温度も低下しNOXの発生
量も低減できるものである。
Furthermore, when the engine is operated at low speed and high load (in other words, a state where knocking is likely to occur) where the rotational speed is 3500 rpm or less and the manifold negative pressure is 200 mmHg or less, both switches 104 and 106 are is closed, solenoid 102
is excited, the valve body of the electromagnetic valve 96 is moved downward (to the position shown in FIG. 2) against the biasing force of the spring 100, thereby opening the atmosphere release passage 94. Therefore, the atmosphere is introduced into the chamber 82 through the atmosphere opening passage 94 and the negative pressure passage 90, and the diaphragm 86 is moved downward in the drawing (to the position shown in FIG. 2) by the biasing force of the spring 88. , the valve body 77 also moves downward, and the control valve 72 closes to the high pressure oil passage 74.
The oil passage 70 and the low pressure oil passage (drainage oil passage) 76 are communicated with each other. Therefore, the oil pressure in the oil passages 70, 66, 68, and 54 is reduced or discharged, and the valve body 64 of the switching valve 56 is moved to the position shown in FIG. 2, so that the atmosphere release passage 62 is opened and the oil pressure is The hydraulic pressure in the cylinder 42 is discharged, and relative sliding displacement of the plunger 44 with respect to the hydraulic cylinder 42 becomes possible, and when the biasing force of the spring 40 is larger than the biasing force of the spring 60, the rocker arm 48 is oscillated by the cam 50. Regardless, the sub-piston 32 is fixedly held in the upper position shown in FIG. As a result, during low-speed, high-load operation where knocking is likely to occur, it is possible to increase the substantial volume of the combustion chamber 18 and reduce the compression ratio, thereby preventing the occurrence of knocking and reducing the combustion temperature accordingly. This can also reduce the amount of NOx generated.

以上より明らかなように、上記本願発明の第一
実施例によれば、エンジンの運転状態に応じて圧
縮比を変化させることができるので、各運転状態
における最適の圧縮比を得ることができ、ノツキ
ングを発生させることなく出力、燃費を向上させ
ることができるものである。
As is clear from the above, according to the first embodiment of the present invention, the compression ratio can be changed depending on the operating state of the engine, so the optimum compression ratio for each operating state can be obtained. It is possible to improve output and fuel efficiency without causing knocking.

また、副シリンダ28壁に堆積しがちな燃焼ス
ラツジをエンジンの1サイクルごとに摺動する副
ピストン32によつてかき取ることができるの
で、スラツジの堆積が少なく、耐久性、信頼性が
高いものとなる。
In addition, combustion sludge that tends to accumulate on the wall of the sub-cylinder 28 can be scraped off by the sub-piston 32, which slides every cycle of the engine, resulting in less sludge accumulation and high durability and reliability. becomes.

さらに、通常のエンジンに副シリンダ28、副
ピストン32および同副ピストンの駆動系を付加
するだけでよく、また油圧シリンダ42に給排す
る圧油はエンジンの潤滑油を用いればよいため、
構造が比較的簡単でしかも安価に可変圧縮比エン
ジンを提供できる等の効果を奏するものである。
Furthermore, it is only necessary to add the sub cylinder 28, the sub piston 32, and the drive system for the sub piston to a normal engine, and the lubricating oil of the engine can be used as the pressure oil supplied to and discharged from the hydraulic cylinder 42.
This has advantages such as being able to provide a variable compression ratio engine with a relatively simple structure and at low cost.

なお、上記第一実施例においては、低速高負荷
状態以外の運転状態で副ピストン32を駆動させ
るにあたり、吸気行程時のみに副ピストン32を
上方へ摺動させるように構成したが、カム50の
形状を変更して副ピストン32の摺動時期を適宜
変更することにより、残留排気ガスの減少、等圧
燃焼に近づけることによるNOXの低減、燃費向上
等の効果を奏するように構成することも可能であ
る。
In the first embodiment, when driving the sub-piston 32 in operating states other than low-speed and high-load states, the sub-piston 32 is configured to slide upward only during the intake stroke. By changing the shape and changing the sliding timing of the auxiliary piston 32 as appropriate, it is also possible to create a configuration that achieves effects such as reducing residual exhaust gas, reducing NOx by approaching isobaric combustion, and improving fuel efficiency. It is possible.

また、上記第一実施例においては、副ピストン
32を燃焼室18方向に付勢するスプリング60
の付勢力より同副ピストン32を燃焼室18外方
(図中上方)に付勢するスプリング40の付勢力
の方が大きい場合を示したが、スプリング60の
付勢力の方を大きくした場合でもエンジンの圧縮
又は爆発行程時に燃焼室18内に発生する圧力に
よる副ピストン32を上方へ押圧する作用力とス
プリング40の付勢力との合計が上記スプリング
60の付勢力より十分に大きくなるように構成す
れば、油圧シリンダ42内の油圧が排出されてい
るときには上記燃焼室18に発生する圧力によつ
て副ピストン32が上方へ押し上げられるので、
実質的に圧縮比を低減させることができ、上記第
一実施例と同様の作用効果を奏することができる
ものである。
In addition, in the first embodiment, the spring 60 biases the sub-piston 32 toward the combustion chamber 18.
Although the case is shown in which the biasing force of the spring 40 that biases the secondary piston 32 toward the outside of the combustion chamber 18 (upward in the figure) is greater than the biasing force of the secondary piston 32, even when the biasing force of the spring 60 is larger. The configuration is such that the sum of the force that presses the auxiliary piston 32 upward due to the pressure generated in the combustion chamber 18 during the compression or explosion stroke of the engine and the biasing force of the spring 40 is sufficiently larger than the biasing force of the spring 60. Then, when the hydraulic pressure in the hydraulic cylinder 42 is being discharged, the pressure generated in the combustion chamber 18 pushes the auxiliary piston 32 upward.
The compression ratio can be substantially reduced, and the same effects as in the first embodiment can be achieved.

次に、本発明の第二実施例を第3図に従つて詳
細に説明する。なお、上記第一実施例に示した部
材と同一部材もしくは略同一の機能を有する部材
には同一符号を付して説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Incidentally, the same members or members having substantially the same functions as those shown in the first embodiment are given the same reference numerals, and the explanation thereof will be omitted.

本実施例は、上記第一実施例においてカム50
によつて揺動されるロツカアーム48に配設した
油圧シリンダ42およびプランジヤ44をシリン
ダヘツド16に配設したものであり、上記油圧シ
リンダ42への油圧給排機溝は、制御弁72に連
通された油路70が直接切換弁56に連通されて
いる他は上記第一実施例の構成と同様である。ま
た、副シリンダ28が形成された円筒部材200
にはダンパ用シリンダ202が形成されており、
一端が副ピストン32に固着されたロツド34の
他端には、上記ダンパ用シリンダ202内に摺動
可能に嵌合されるダンパ用ピストン204が固着
されている。さらに、上記副シリンダ28内には
副ピストン32を図中下方へ押圧するスプリング
206が配設されるとともに図示しない機関潤滑
用油圧回路に連通された油路208が連通されて
おり、チエツク弁210を介して上記副シリンダ
28内に潤滑油が供給されるように構成されてい
る。なお、上記副シリンダ28内に供給された潤
滑油は、副ピストン32およびロツド34に穿設
された油路212,214を介して外部に排出さ
れるようになつている。
This embodiment differs from the cam 50 in the first embodiment.
A hydraulic cylinder 42 and a plunger 44 are installed in the cylinder head 16, and the hydraulic cylinder 42 and the plunger 44 are connected to a rocker arm 48 that is swung by The configuration is the same as that of the first embodiment, except that the oil passage 70 is directly connected to the switching valve 56. Further, a cylindrical member 200 in which a sub cylinder 28 is formed
A damper cylinder 202 is formed in the
A damper piston 204, which is slidably fitted into the damper cylinder 202, is fixed to the other end of the rod 34, one end of which is fixed to the sub-piston 32. Furthermore, a spring 206 for pressing the sub-piston 32 downward in the figure is disposed inside the sub-cylinder 28, and an oil passage 208 communicating with an engine lubricating hydraulic circuit (not shown) is connected to the check valve 210. The lubricating oil is supplied into the sub-cylinder 28 through the sub-cylinder 28. The lubricating oil supplied into the sub-cylinder 28 is discharged to the outside via oil passages 212 and 214 formed in the sub-piston 32 and the rod 34.

上記構成によれば、回転数が3500rpm以上とな
る高速状態またはマニホルド負圧が200mmHg以上
となるような低負荷状態(即ち、ノツキングが発
生し難い運転状態)でエンジンが運転されている
場合には、副ピストン保持手段である油圧シリン
ダ42内に油圧が供給されてプランジヤ44が図
示の突出位置に固定的に保持されるので、副ピス
トン32もエンジンの行程に関係なく、図示の下
方位置に固定的に保持されることとなり、比較的
高い圧縮比が得られるものである。
According to the above configuration, when the engine is operated in a high-speed state where the rotational speed is 3500 rpm or more or in a low-load state where the manifold negative pressure is 200 mmHg or more (i.e., an operating state where knocking is unlikely to occur), Since hydraulic pressure is supplied to the hydraulic cylinder 42, which is the sub-piston holding means, and the plunger 44 is fixedly held at the protruding position shown in the figure, the sub-piston 32 is also fixed at the downward position shown, regardless of the stroke of the engine. Therefore, a relatively high compression ratio can be obtained.

また、回転数が3500rpm以下でしかもマニホル
ド負圧が200mmHg以下となるような低速高負荷状
態(即ち、ノツキングが発生し易い運転状態)で
エンジンが運転されている場合には、上記油圧シ
リンダ42内の油圧が低減もしくは排出され、プ
ランジヤ44の油圧シリンダ42に対する相対摺
動変位が可能となるので、エンジンの圧縮又は爆
発行程時において燃焼室18内に発生する圧力に
よる副ピストン32を上方へ押圧する作用力がス
プリング206および60の下方への付勢力に抗
して同副ピストン32を上方へ押し上げ、同副ピ
ストン32が第2の位置となり実質的に燃焼室容
積が増大されることとなり、比較的低い圧縮比が
得られるものである。なお、この場合、エンジン
の排気および吸気行程においては上記ピストン3
2はスプリング206および60の付勢力により
図示の下方位置即ち第1の位置となることはいう
までもない。
In addition, when the engine is operated in a low speed, high load condition where the rotational speed is 3500 rpm or less and the manifold negative pressure is 200 mmHg or less (i.e., an operating condition where knocking is likely to occur), the inside of the hydraulic cylinder 42 is The hydraulic pressure is reduced or discharged, allowing relative sliding displacement of the plunger 44 with respect to the hydraulic cylinder 42, thereby pushing the secondary piston 32 upward due to the pressure generated in the combustion chamber 18 during the compression or explosion stroke of the engine. The acting force pushes up the secondary piston 32 against the downward biasing force of the springs 206 and 60, and the secondary piston 32 moves to the second position, substantially increasing the combustion chamber volume. This results in a relatively low compression ratio. In this case, in the exhaust and intake strokes of the engine, the piston 3
Needless to say, the biasing force of the springs 206 and 60 brings the position 2 to the lower position shown in the figure, that is, the first position.

また、上記構成によれば、上記副ピストン32
の摺動時に、ダンパ用シリンダ202およびダン
パ用ピストン204の作用によりダンパ用が得ら
れるので、副ピストン32の作動が円滑に行なわ
れるものである。
Further, according to the above configuration, the sub piston 32
During sliding, the damper function is obtained by the action of the damper cylinder 202 and the damper piston 204, so that the sub piston 32 can operate smoothly.

さらに、上記副シリンダ28内に油路208を
介して機関潤滑油が供給され、油路212,21
4を介して同潤滑油が排出されて、同副シリンダ
28内を潤滑油が循環するので、両潤滑油によつ
て副ピストン32を冷却することができ、副ピス
トン32の過熱を防止できるものである。なお、
この副ピストン32の冷却構造は上記第一実施例
にも適用できることはいうまでもない。
Further, engine lubricating oil is supplied into the sub-cylinder 28 through an oil passage 208, and oil passages 212, 21
Since the lubricating oil is discharged through the cylinder 4 and circulates within the sub-cylinder 28, the sub-piston 32 can be cooled by both lubricating oils, and overheating of the sub-piston 32 can be prevented. It is. In addition,
It goes without saying that this cooling structure for the sub-piston 32 can also be applied to the first embodiment.

以上より明らかなように、本第二実施例によつ
ても上記第一実施例と略同様の作用効果を奏する
ことができるものである。
As is clear from the above, the second embodiment can also achieve substantially the same effects as the first embodiment.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明第一実施例の構造を示す断面
図、第2図は同第一実施例の作動を説明するため
の要部断面図、第3図は本発明第二実施例の構造
を示す断面図である。 12……主シリンダ、14……主ピストン、1
6……シリンダヘツド、18……燃焼室、28…
…副シリンダ、32……副ピストン、34……ロ
ツド、40,60,206……スプリング、42
……油圧シリンダ、44……プランジヤ、72…
…制御弁。
Fig. 1 is a sectional view showing the structure of the first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of essential parts for explaining the operation of the first embodiment, and Fig. 3 is the structure of the second embodiment of the invention. FIG. 12...Main cylinder, 14...Main piston, 1
6...Cylinder head, 18...Combustion chamber, 28...
... Sub-cylinder, 32... Sub-piston, 34... Rod, 40, 60, 206... Spring, 42
...Hydraulic cylinder, 44...Plunger, 72...
...control valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 主ピストン頂面、同主ピストンを内嵌する主
シリンダの壁面および同シリンダを塞ぐシリンダ
ヘツド面等により形成された燃焼室に連通する副
シリンダ、同副シリンダに内嵌されるとともに上
記燃焼室の容積が小さくなる第1の位置と同容積
が大きくなる第2の位置との間で摺動可能な副ピ
ストン、同副ピストンを上記第2の位置に向かつ
て付勢する付勢手段、エンジンの作動サイクルに
おける特定の時期に上記副ピストンが上記第1の
位置となるように上記付勢手段の付勢力に抗し上
記副ピストンを上記第2の位置から上記第1の位
置に向かつて周期的に駆動せしめる副ピストン駆
動装置、上記エンジンの運転状態を検出して上記
副ピストン駆動装置の作動を制御する制御装置を
備えたことを特徴とする可変圧縮比エンジン。 2 主ピストン頂面、同主ピストンを内嵌する主
シリンダの壁面および同シリンダを塞ぐシリンダ
ヘツド面等により形成された燃焼室に連通する副
シリンダ、同副シリンダに内嵌されるとともに上
記燃焼室の容積が小さくなる第1の位置と同容積
が大きくなる第2の位置との間で摺動可能な副ピ
ストン、同副ピストンを上記第1の位置に向かつ
て付勢する付勢手段、上記副ピストンを上記第1
の位置で保持する副ピストン保持手段、エンジン
の運転状態を検出して上記副ピストン保持手段の
作動を制御する制御装置を備え、上記制御装置が
上記副ピストン保持手段を非作動となしたときに
上記燃焼室内の圧力によつて上記副ピストンが上
記第2の位置に向かつて移動せしめられるように
構成されたことを特徴とする可変圧縮比エンジ
ン。
[Scope of Claims] 1. A sub-cylinder that communicates with the combustion chamber formed by the top surface of the main piston, the wall surface of the main cylinder into which the main piston is fitted, and the cylinder head surface that closes the cylinder, and which is fitted into the sub-cylinder. an auxiliary piston that is slidable between a first position where the volume of the combustion chamber is reduced and a second position where the volume is increased; the auxiliary piston is urged toward the second position; a biasing means for moving the sub-piston from the second position to the first position against the biasing force of the biasing unit so that the sub-piston is in the first position at a specific time in the engine operating cycle; 1. A variable compression ratio engine comprising: a sub-piston drive device that periodically drives the sub-piston drive toward a position; and a control device that detects the operating state of the engine and controls the operation of the sub-piston drive device. 2. A sub-cylinder that communicates with the combustion chamber formed by the top surface of the main piston, the wall surface of the main cylinder into which the main piston is fitted, and the cylinder head surface that closes the cylinder, and which is fitted into the sub-cylinder and which also communicates with the combustion chamber. a secondary piston that is slidable between a first position where the volume of the secondary piston is small and a second position where the volume is large; a biasing means that biases the secondary piston toward the first position; Place the secondary piston in the first position above.
auxiliary piston holding means for holding the auxiliary piston holding means in the position of , and a control device for detecting the operating state of the engine and controlling the operation of the auxiliary piston holding means, when the control device deactivates the auxiliary piston holding means; A variable compression ratio engine, characterized in that the auxiliary piston is moved toward the second position by pressure within the combustion chamber.
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