JPS62258129A - 内燃機関における圧縮比可変装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の運転中においてその圧縮比を、内
燃機関の運転状態に応じて変更できるようにした圧縮比
の可変装置に関するものである。

〔従来の技術〕

本件出願人は、先の特許出願（特願昭５８−１７５８７
１号）に基づく特開昭６０−６７７２９号公報において
、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、該
油圧室への作動油供給通路中に、油圧室に圧力上昇を生
じるとき閉じるようにした制御弁を設ける一方、前記副
ピストンから副シリンダ外に突出するように中空状ステ
ムを副ピストンの軸方向に設け、該ステムの突出端には
前記油圧室内の作動油が流出するようにしたスピルポー
トを穿設し、このステムの突出端には、当該ステムの後
退動によってスピルポートが閉じ、ステムの前進動によ
ってスピルポートが開くようにした開閉用端面を有する
スピル体を、ステムに対して相対動自在に設け、該スピ
ル体に、当該スピル体を内燃機関における負荷に応じて
後退動するようにした手段を設けて成る圧縮比可変装置
を提案した。

すなわち、この圧縮比可変装置は、機関の負荷の減少に
よってスピル体が前進動するとスピルポートが全閉とな
り油圧室の圧力が上昇し、この油圧室の圧力上昇で副ピ
ストンをスピルポートがスピル体に対して略半開となる
位置まで燃焼室に向って前進動することによって圧縮比
を高くし、機関の負荷の増大に応じてスピル体が後退り
１するとスピルポートが全開となって油圧室内の圧力が
下降し、この圧力の下降に伴って副ピストンを燃焼室内
の圧力にてスピルポートがスピル体に対して略半開とな
る位置まで燃焼室から離れるように後退動することによ
って圧縮比を低くするものである。

そして、このものにおいて、機関の負荷の減少に対して
圧縮比を高くすること、つまり副ピストンの前進動の応
答性は、油圧室に対する作動油の供給量に比例する一方
、負荷の増大に対して圧縮比を下げること、つまり副ピ
ストンの後退動の応答性はスピルポートからの作動油の
流出量に比例することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記形式の圧縮比可変装置は、油圧室における
作動油の流出を、只−っのスピルポートから行うように
していて、当該スピルポートからの作動油の流出量の増
大には限界値が存在するから、機関の負荷の減少に対し
て圧縮比を高くすること、つまり副ピストンの前進動の
応答性を向上するために、油圧室に対する作動油の供給
量を増大すると、機関の負荷の増大に対して圧縮比を下
げることの応答性が低下することになる点に問題がある
。

すなわち、機関を急速に加速する場合において、副ピス
トンの後退動つまり圧縮比を下げることに応答遅れが存
在することにより、機関の負荷の増大に伴って圧縮比が
下がるまでの間に、圧縮比が前記の応答遅れのためにそ
の時の負荷にノッキング限界の圧縮比よりも高い値にな
ってノンキングが発生することになるから、機関の加速
性が低下するばかりか、加速のフィーリングが悪化する
ことになり、特にこの傾向は、機関の加速が急であれば
ある程増大するし、低負荷域から最高負荷へ一挙に加速
する場合に顕著に表れるのである。

さりとて、この負荷の増大に対して圧縮比を下げること
の応答遅れを少なくするには、油圧室への作動油の供給
量を少なくすれば良いと考えられるが、かくすると、負
荷の減少に対して圧縮比を高くすることの応答性が低下
することになる。

本発明は、この問題つまり機関の急加速に対して圧縮比
低減の応答遅れが発生することを解消することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明は、前記形式の圧縮比可変装置において
、その中空状ステムに、前記スピルポートと同様に油圧
室内の作動油が流出するようにした第２のスピルポート
を、前記スピルポートよりも後退方向にずれた部位に設
けた構成にしたものである。

〔発明の作用・効果〕

このように、中空状ステムに、前記スピルポートと同様
に油圧室内の作動油が流出するようにした第２のスピル
ポートを、前記スピルポートよりも後退方向にずれた部
位に設けたことにより、機関の急加速に際しての負荷の
増大に伴ってスピル体が大きく後退動すると、当該スピ
ル体の大きい後退動によって、スピルポートのみならず
第２のスピルポートも開くことになり、油圧室内におけ
る作動油の流出が、スピルポート及び第２スピルポート
の両方から行なわれ、油圧室内の圧力が、スピルポート
のみから作動油の流出を行う場合よりも急速に低下する
から、油圧室に対する作動油の供給量を少なくすること
なく、副ピストンの後退動、延いては圧縮比を下げ作動
を急速に行うことができるのである。

一方、前記のようにステムに設けた第２のスピルポート
は、ステムにおけるスピルポートより後退方向にずれた
部位に位置して、前記のように機関の急加速を行なわな
い限りスピル体によって閉塞されているので、この第２
のスピルポートの存在によって、機関の負荷減少に対す
る副ピストンの前進動つまり圧縮比を高くすることの応
答性が低下するとはないのである。

従って本発明によると、機関の負荷減少に対して圧縮比
を高くすることの応答性を低下することなく、機関の急
加速時において圧縮比を下げることの応答性を向上する
ことができるから、機関の急加速時においてノンキング
が発生することを確実に防止でき、機関の加速性と加速
のフィーリングとを向上できる効果を有する。

〔実り缶舒り〕

以下本発明の実施例を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は該シリンダブロック１
の上面に締結したシリンダへ・ノド、３は前記シリンダ
ブロック１におけるシリンダボア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す。

前記燃焼室５には、その略中心位置にシリンダヘッド２
に螺着した点火栓６がのぞむと共に、図示しない吸気ボ
ート及び排気ボートが開口している。

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７は、下側が燃焼室５に上側がシリンダヘ
ッド２の上面におけるシリンダヘッド上室に各々開口し
、この副シリンダ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の外周にはシール用のピストンリング９ａを備
え、この副ピストン９が燃焼室５の方向に前進すると燃
焼室５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５の容
積が増大して圧縮比が低くなるようになっており、前記
副ピストン９にはこれを後退方向に付勢するためのばね
２１が設けられている。

前記副ピストン９の背面と蓋板８との間に油圧室１０を
形成し、該油圧室１０に、図示しない油圧源からの作動
油を作動油供給通路１１を介して供給するようになって
おり、この作動油供給通路１１中には、燃焼室５の圧力
が高くなるとき、換言すれば圧縮行程及び爆発行程にお
いて作動油供給通路１１を閉じるようにした制御弁の一
つの実施例であるところの逆止弁１２が設けられている
（この制御弁としては、機関の回転に連動して機関の圧
縮行程及び爆発行程において作動油供給通路１１を閉じ
るようにしたロータリ一式のものにしても良い）。

また、前記副ピストン９の背面には、副シリンダ７の軸
線と平行に延びるステム１３を連結し、該ステム１３を
、前記蓋板８を摺動自在に貫通して副シリンダ７外に突
出する、このステム１３は、その内部に軸方向に延びる
通路１４を備えた中空状で、該通路１４の一端は前記副
ピストン９内の部屋１５及び孔１６を介して前記油圧室
１０に連通し、前記ステム１３の副シリンダ７外への突
出端には、前記油圧室１０内の作動油をシリンダヘッド
上室に放出するためのスピルポート１７を設ける。

前記ステム１３の副シリンダ７外への突出端には、リン
グ状のスピル体１８を摺動自在に被嵌して、ステム１３
が後退動するときそのスピルポート１７がスピル体１８
の下面における開閉用端面１９によって閉じ、ステム１
３が前進動するときスピルポート１７がスピル体１８の
開閉用端面１９から開くように構成する一方、前記スピ
ル体１８をこれに係合したレバー２０の回動にて、機関
の負荷に応じてステム１３の軸方向に移動させる。

すなわち、前記レバー２０の他端には、機関の負荷に関
連するアクチェータ２２を連結して、前記スピル体１８
を、該アクチェータ２２により機関における負荷の減少
に比例して前進動じ、機関における負、荷の増大に比例
して後退動するように構成する。

そして、前記ステム１３には、前記スピルポート１７よ
りも適宜距離（ｉりだけ後退方向にずれた部位に、当該
スピルポート１７と同様に油圧室１０内の作動油をシリ
ンダヘッド上室に放出するための第２のスピルポート２
３を設ける。

この構成において、作動油供給通路１１中の逆止弁１２
は油圧室１０の圧力ひいては燃焼室５の圧力が低いとき
において油圧源側の圧力によって開いて、油圧室１０に
作動油が供給される。

このときスピル体１８を第１図に矢印（Ａ）で示すよう
に前進方向に移動すると、スピルポート１７の閉によっ
て当該スピルポート１７からの作動油の流出が止まり、
吸気行程や排気行程のように燃焼室５の圧力が低いとき
において作動油が供給されている油圧室１０の圧力によ
って副ピストン９を燃焼室５側に押す力が、燃焼室の圧
力及びばね２１によって副ピストン９を燃焼室５から後
退させる方向に押す力より強（なるから、副ピストン９
はばね２１に抗して燃焼室５に向って前進し、スピル体
１８における開閉用端面１９よりスピルポート１７が開
く位置まで前進すると、油圧室１０内の作動油はスピル
ポー）１７から流出を始め、この流出量と油圧室１０へ
の供給量とがバランスした時点、つまり油圧室１０内の
油圧によって副ピストン９を燃焼室５側に押す力と、燃
焼室５内の圧力とばね２１力とで副ピストン９を燃焼室
５から後退する方向に押す力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、スピル体１８を第１図に矢印（Ｂ）で示すように
後退方向に移動すると、スピルポート１７の開度が大き
くなり、スピルポート１７からの流出量が増加して、油
圧室１０の圧力が低下するから、副ピストン９は、燃焼
室５の圧力及びばね２１力によって燃焼室５から離れる
ように後退し、これに伴ってスピルポート１７がスピル
体１８の開閉用端面１９にて閉じる位置まで後退すると
、このスピルポート１７からの流出量と油圧室１０内へ
の作動油とがバランスした時点で、副ピストン９の後退
動が停止することになるのである。

そして、前記スピル体１７は、機関の負荷に関連するア
クチェータ２２により、機関における負荷の減少に比例
して前進動じ、機関における負荷の増大に比例して後退
動するように構成されているから、圧縮比を、機関の負
荷の減少に対しては高く、負荷の増大に対しては低くな
るよう自動的に変更されることになる。

この場合において、ステム１３に設けた第２のスピルポ
ート２３は、スピル体１８の前進動に際しては開くこと
はなく、また、スピル体１８の後退動が、この後退動に
副ピストン９の後退動が追従できる程度の比較的遅い速
度のときには開くことはないが、機関をそのスロットル
弁を急開する等することによって急加速する場合におい
てスピル体１８は、副ピストン９の後退動よりも早く後
退動して、スピルポート１７が全開になると共に、前記
第２のスピルポート２３が開いて、油圧室１０内におけ
る作動油の流出が、スピルポート１７及び第２スピルポ
ート２３の両方から行なわれ、油圧室１０内の圧力が、
スピルポート１７のみから作動油の流出を行う場合より
も急速に低下するから、副ピストン９の後退動、延いて
は圧縮比の下げ作動を急速に行うことができるのである
。

なお、ステム１３に、そのスピルポート１７よりも後退
方向にずれた部位に第２のスピルポート２３を設けるに
際しては、この第２のスピルポート２３の開口面積を、
スピルポート１７の開口面積よりも大きくして、第３図
及び第４図に示すようにスピルポート１７に対して連通
ずるように設けた構成にしても良いのである。

【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図は第１図の要部であるスピルポートとス
ピル体との関係を示す拡大図、第３図はイセの実施例に
おけるスピルポートとスピル体との関係を示す拡大断面
図、第４図は第３図の右側面図である。 １・・・・シリンダブロック、２・・・・シリンダヘッ
ド、５・・・・燃焼室、７・・・・副シリンダ、９・・
・・副ピストン、１０・・・・油圧室、１１・・・・作
動油供給通路、１２・・・・逆止弁、１３・・・・ステ
ム、１７・・°°スピルポート、１８・・・・スピル体
、１９・・・・開閉用端面、２０・・・・レバー、２１
・・・・ばね、２２・・・・アクチェータ、２３・・・
・第２のスピルポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃焼室に連通す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、該油圧室への作動油供給通路中に、油圧室に圧力上
   昇を生じるとき閉じるようにした制御弁を設ける一方、
   前記副ピストンから副シリンダ外に突出するように中空
   状ステムを副ピストンの軸方向に設け、該ステムの突出
   端には前記油圧室内の作動油が流出するようにしたスピ
   ルポートを穿設し、このステムの突出端には、当該ステ
   ムの後退動によってスピルポートが閉じステムの前進動
   によってスピルポートが開くようにした開閉用端面を有
   するスピル体を、ステムに対して相対動自在に設け、該
   スピル体に、当該スピル体を内燃機関における負荷に応
   じて後退動するようにした手段を設けて成る圧縮比可変
   装置において、前記中空状ステムには、前記スピルポー
   トと同様に油圧室内の作動油が流出するようにした第２
   のスピルポートを、前記スピルポートよりも後退方向に
   ずれた部位に設けたことを特徴とする内燃機関における
   圧縮比可変装置。