JPS6238834A - 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〕

本発明者は、先の特許出ＩＩ（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し、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被嵌して設け
、該スピル体に、当該スピル体をステムの軸方向に変位
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
すると共に、この圧縮比可変装置におけるスピルポート
を、丸形孔に代えて矩形孔に形成することにより、燃焼
室の圧力の変化に伴う前記副ピストンの前後ストローク
を短縮して、副ピストン及び副シリンダの摩耗を低減す
ることを提案した。

すなわち、前記形式の圧縮比可変装置における副ピスト
ンは、燃焼室内の圧力が爆発行程時に上昇するとそのス
ピルポートがスピル体の開閉用端面によって閉じる位置
まで後退動し、燃焼室の圧力が吸気行程時に低下すると
スピルポーｌ−がスピル体の開閉用端面により開くとこ
ろまで前進動することになり、前記副ピストンが燃焼室
の圧力降下によって前進動する時のストロークは、当該
副ピストンの前進に伴なってスピルポートが開き油圧室
内の作動油が流出を始めることによって油圧室の圧力が
降下する速度に関連し、この速度は油圧室内からの作動
油の流出量によって決まり、流出量が多い程副ピストン
の前進ストロークは小さくなる。この場合において、ス
ピルポートが丸形の孔であると、副ピストンの前進に伴
ってスピルポートがスピル体の開閉用端面より最初に開
くときの形状が欠円状で、開口面積が小さく、従って作
動油が流出を始めるときの流出量が少ないので、油圧室
の圧力が十分に低下するまでには可成りの前進ストロー
クが必要になり、燃焼室の圧力の変化に伴う副ピストン
の前後ストロークが大きくなって、副ピストン及び副シ
リンダにおける摩耗が増大することになるが、前記のよ
うにスピルポートを丸形の孔に代えて矩形状の孔に形成
した場合には、副ピストンの前進に伴ってスピルポート
がスピル体の開閉用端面より最初に開くときの形状は長
い溝状になり、油圧室の作動油が流出を始めるときの流
出量を、スピルポートを丸形の孔にした場合よりも増大
できるから、油圧室の圧力が十分に低下するまでの前進
ストロークが短くなり、燃焼室の圧力の変化に伴う副ピ
ストンの前後ストロークを短縮できて、ひいては、副ピ
ストン及び副シリンダの摩耗を低減できる。

そして、このように中空状のステムに穿設するスピルポ
ートを矩形状の孔にすることによって、燃焼室の圧力の
変化に伴う副ピストンの前後ストロークを短縮する場合
、その効果をより向上するには、前記矩形状スピルポー
トのステム軸線と直角方向の横幅寸法を出来る丈大きく
すれば良い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、中空状のステムに穿設する矩形状スピルポート
の横幅寸法を大きくすることは、中空状ステムにおける
スピルポート穿設箇所の断面積が、矩形状スピルポート
の横幅寸法を増大した分だけ減少することになって、ス
テムの強度が低下するから、ステムとしては、これに穿
設するスピルポートを矩形状の孔にしたことによる強度
の低下を見込んで大径にしなければならない点に問題が
あった。

本発明は、この問題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
、中空状ステムにおけるスピルポートを、ステムの外周
面に前記スピル体における開閉用端面と平行に延び且つ
ステムの中空部に連通しないように刻設した横長の溝と
、該溝をステムの中空部に連通ずるための通孔とによっ
て構成したことを特徴とするものである。

〔発明の作用・効果〕 このように、スピルポートを、ステムの外周面に前記ス
ピル体における開閉用端面と平行に延びるように刻設し
た横長の溝と、該溝をステムの中空部に連通ずるための
通孔とによって構成したことにより、副ピストンが燃焼
室の圧力の低下に伴って前進すると、スピルポートは、
その横長の溝においてスピル体における開閉用端面より
開くこ６一 とになるから、スピルポートがスピル体の開閉用端面よ
り最初に開くときの開口面積が大きくて、油圧室の作動
油の流出を始めるときに多量の流出量を確保できて、油
圧室の圧力が十分に低下するまでの前進ストロークを短
縮できる一方、前記スピルポートにおける横長の溝は、
ステムの外周面に当該ステムの中空部に連通しないよう
に刻設したものであるから、その横幅寸法を大きくする
ことによるステム体の強度低下を低減できるのである。

従って本発明によると、燃焼室の圧力の変化に伴う副ピ
ストンの前後ストロークを小さくできるものでありなが
ら、ステムの直径を前記先願発明のように太くしなけれ
ばならないことを回避できるから、ステム直径の小径化
及びこれに被嵌するスピル体の小型化を図ることができ
る効果を有する。

〔実施例〕

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はシリンダヘッド、３は
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、前記燃焼室５にはその略中心位置にシリンダへソ
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、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９一 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の回動にてステム
１３の軸方向に移動調節するように構成する。

そして、前記スピルボー１１７を、ステム１３の外周面
に前記スピル体１８における開閉用端面１９と平行に延
び且つステム１３内の通路１４に連通しないように刻設
した横長の溝１７ａと、該溝１７ａをステム１３内の通
路１４に連通ずるための通孔１７ｂとによって構成して
成るものである。

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くなる
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における横長の溝１７ａ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ト１７
における通孔１７ｂから横長の溝１７８を経て流出を始
め、この流出量と油圧室ｌＯへの供給量とがバランスし
た時点、即ち油圧室１０内の油圧によって副ピストン９
を燃焼室に押す力と、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１７における横
長の溝１７ａが全開になり、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、スピルポート１７に
おける横長の溝１７ａ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、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の後退動が停止する
ことになり、スピル体１８の移動調節によって、副ピス
トン９の位置を任意に変更でき、ひいては圧縮比を機関
の運転中において任意に変更できるのである。

一方、スピル体１８を一定の位置にした状態において、
機関が排気行程等になって燃焼室５の圧力が低下すると
、油圧室１０の油圧によって副ピストン９を前進方向に
押す力が、燃焼室５内の圧力とばね２１力とで副ピスト
ン９を後退方向に押す力より大きくなって、副ピストン
９が燃焼室５に向って前進するが、この前進は、当該前
進に伴ってスピルポート１７における横長の溝１７ａが
スピル体１８における開閉用端面１９より開き始め、油
圧室１０内の作動油の流出によって圧力室１０内の圧力
が低下した位置において停止する。

また、機関が爆発行程になって、副ピストン９に大きな
爆発圧力を受けると、この爆発圧力にて当該副ピストン
９が後退してスピルポート１７における横長の５１７ａ
がスピル体１８の開閉用端面１９にて閉しる一方、油圧
室１０への作動油供給通路１１中の逆止弁１２が閉じ、
油圧室１０の作動油は、当該油圧室１０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はこれ以降
後退することなく当該副ピストン９に対する大きな爆発
圧力を支受するのであり、この場合においてスピルポー
ト１７が閉じるまでの間における作動油の流出及びその
後の圧力上昇が、燃焼室内での混合気の爆発燃焼による
副ピストン９及び蓋板８に対する衝撃を吸収・緩和する
のである。

前記のように副ピストン９は、スピル体１８を一定の位
置にした場合においても、機関の各行程によって燃焼室
の圧力が変化することに伴い前後動し、この前後動のス
トロークが長い程、副ピストン９及び副シリンダ７の摩
耗が増大することになる。

この場合、スピルポート１７を、前記のようにステム１
３の外周面に前記スピル体１８における開閉用端面１９
と平行に延びるように刻設した横長の溝１７ａと、政情
１７ａをステム１３内の通路１４に連通ずるための通孔
１７ｂとによって構成したことにより、副ピストン９が
燃焼室５の圧力の低下に伴って前進すると、スピルポー
ト１７は、その横長の溝１７８においてスピル体１８に
おける開閉用端面１９より開いて、スピルポート１７が
スピル体１８の開閉用端面１９より最初に開くときの開
口面積が大きくなり、油圧室ＩＯ内の作動油の流出を始
めるときに多量の流出量を確保できて、油圧室１０の圧
力が急速に低下することになるから、油圧室１０の圧力
と燃焼室の圧力との差による副ピストン９の前進ストロ
ークを短縮できるのである。

また、前記スピルポート１７における横長の溝１７ａを
、ステム１３の外周面に当該ステム１３内の通路１４に
連通しないように刻設したことにより、その横幅寸法を
大きくすることによるステム１３の強度低下を低減でき
るのである。

なお、前記横長の溝１７ａと通孔１７ｂとで構成したス
ピルポート１７は、前記のようにステム１３に対する強
度の低下が少ないことから、その横長の溝１７ａを、ス
テム１３の外周面に囲繞する環状溝に構成したり、或い
は、横長の溝１７ａと通孔１７ｂとで構成したスピルポ
ート１７を、ステム１３の左右両側面に対して設けるこ
ともでき、また、一つの横長の溝１７８に対して２個の
通孔１７ｂを設けることもできるのである。

【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ｎ−ｎ視断面図、第３図は第
１図の要部拡大図、第４図は第３図のＩＶ−ｒＶ視断面
図、第５図は第３図のＶ−Ｖ視測面図である。 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、１７ａ・・・・横長の溝、
１７ｂ・・・・通孔。

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被嵌し
   て設け、該スピル体に、当該スピル体をステムの軸方向
   に変位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おけるスピルポートを、
   ステムの外周面に前記スピル体における開閉用端面と平
   行に延び且つステムの中空部に連通しないように刻設し
   た横長の溝と、該溝をステムの中空部に連通するための
   通孔とによって構成したことを特徴とする内燃機関にお
   ける圧縮比可変装置。