JPS63105246A - 可変圧縮比エンジン - 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） 本発明は可変圧縮比エンジンの改良に関する。

（従来の技術） 内燃機関においては、燃費及び出力を向上させるために
エンジンの運転状態に応じて圧縮比を変更する可変圧縮
比エンジンがある。このようなエンジンには、特開昭５
６−８８９２６号公報に示すように、高−低圧縮比に可
変可能な圧縮比可変機構と、速度状態及び負荷状態を検
出する検出手段と、該検出手段の検出信号に基づき、高
速状態又は低負荷状態のとき高圧縮比とするように前記
圧縮比可変機構を作動させ低速高負荷状態のとき低圧縮
比とするように該圧縮比可変機構を作動させる制御回路
と、が設けられたものが知られている。

しかし、上記可変圧縮比エンジンにおいては、速度状態
及び負荷状態を検出して、その状態に応じて圧縮比可変
機構を作動させる構成にとどまっていることから、ブロ
ーバイガス量の状態を考慮した適性な運転をすることま
ではできなかった。

このため、このブローバイガス量が所定量よりも多くな
った場合には、それに伴ってスラッジが発生し、そのス
ラッジが、ピストンリングの摩耗等を促進し、それがさ
らにブローバイガス量を増大させ、このような悪循環が
繰り返されることとなっていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、その目的は
、ブローバイガス量を考慮した適正な運転を可能にした
可変圧縮比エンジンを提供することにある。

（問題点を解決するための手段、作用）かかる目的を達
成するために本発明にあっては、 高・低圧縮比に可変可能な圧縮比可変機構を備えた可変
圧縮比エンジンにおいて、 ブローバイガス量を検出する検出手段と、該検出手段か
らの検出信号に基づき、ブローバイガス酸が所定量より
も多いときに、低圧縮比とするように前記圧縮比可変機
構を作動させる制御手段と、備えていることを特徴とす
る可変圧縮比エンジン、 とした構成としである。

この構成により、ブローバイガス量が所定量よりも多く
なったときには、圧縮比を低圧縮比とすることから、熱
負荷を下げることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図〜第４図において、ｌは本発明に係る可変圧縮比
エンジンである。このエンジン１において、２はシリン
ダブロックで、このシリンダブロック２のシリンダ２ａ
内にはピストン本体３が摺動可能に嵌挿されている。シ
リンダブロック２の上部にはシリンダヘッド４が設けら
れており、このシリンダへラド４とシリンダブロック２
とピストン本体３とにより燃焼室５が画成されている、
この燃焼室５には、点火プラグ６が配置されると共に、
吸気ボート７、排気ボート８が開口され、この各ボート
７．８は吸気弁９、排気弁１０によりエンジン出力軸と
同期して周知のタイミングで開閉される。前記シリンダ
へラド４のト部にはシリンダヘッドカバー１１が設けら
れており、両者４．１１はカム室１２を形成している。

一方シリンダブロック２の下部には、湾曲して下方に延
びるスカー）１３が設けられており、このヌカ−１１３
開口はオイルパン１４によって塞がれ、オイルパン１４
とスカート１３とシリンダブロック２とはクランク室１
５を画成している。クランク室１５にはクランクシャフ
ト１６が配置されており、このクランクシャフト１６と
前記ピストン本体３とはコンロッド１７を介して連結さ
れている。また、シリンダブロック２にはブローバイガ
スを流すため連通路１８が形成されており、その連通路
１８を介してクランク室１５と前記カム室１２とが連通
している。前記吸気ボート７には吸気通路１９が接続さ
れており、その吸気通路１９には、その上流側から下流
側に順次エアクリーナ２０、エアフローメータ２１、ス
ロットル弁２２、噴射弁２３が配設されている。この吸
気通路１９と前記カム室１２とは、ブローバイガスを流
すため連通路２４を介して連通されており、その連通路
２４の一端は吸気通路１９にスロットル弁２２と噴射弁
２３との間において開口され、その他端はカム室１２に
その上方から開口している。また、吸気通路１９と前記
クランク室１５とは、ブローバイガスを流すため連通路
２５を介して連通されており、その連通路２５の一端は
吸気通路１９に、連通路２４の一端と噴射弁２３との間
において開口されており、その他端はクランク室にスカ
ート１３部から開口している。この両速通路２４．２５
には、調圧弁（以下、ＰＣＶ）４９ａ、４９ｂがそれぞ
れ配設されている。一方、排気ボート８には排気通路２
６が接続されており、排気通路２６には、その上流側か
ら下流側へ順次、空気比センサ、排気ガス浄化装置等（
図示略）が配置されている。

このようなエンジンにおいて前記ピストン本体３内には
圧縮比可変機構２７が設けられている。

この圧縮比可変機構２７を第２図により説明すると、ピ
ストン本体３は、頂部が開口されて筒状とされており、
ピストン本体３内部には燃焼室５に臨む内部空間２８が
形成されている。ピストン本体３内にはコンロッ）１７
の上端部よりも上方においてフリーピストン２９が摺動
可能に嵌挿されている。このフリーピストン２９の頂面
（上端面）周縁部には面取りが施されており、この部分
の外径はフリーピストン２９の頂面に向うに従って縮径
されている。フリーピストン２９の外周には複数のピス
トンリング３０が取付けられており、これらピストンリ
ング３０により、フリーピストン２９とピストン本体３
の内壁との気密性が確保されると共にピストン本体３の
内壁からの油のかき落しが行われる。前記ピストン本体
３の頂部開口部内径は、該頂部開口部よりも内部におけ
る内径よりも縮径されており、この両者の間には段部３
１が形成されている。この段部３１はフリーピストン２
９の上昇領域に臨んでおり、該段部３１は前記フリーピ
ストン２９の頂面周縁部に対応してピストン本１体３の
頂面に向うに従って縮径されている。このため、フリー
ピストン２９の頂面周縁部と前記段部３１とは当接可能
となっている。また、ピストン本体３の内壁には、前記
コンロッド１７の上端部よりもやや上方−において環状
の位置決め部材３２が取付けられている。この環状の位
置決め部材３２はフリーピストン２９の下降領域に臨ん
でおり、フリーピストン２９の下面と環状の位置決め部
材３２とはコンロッド１７の上端部上方において当接可
能となっている。この両者２９．３２の出接面はシール
面を構成する。

前記コンロッド１７の内部には油給排路３３が形成され
ている。その油給排路３３は複数の油路３３ａ、３３ｂ
と油室３３ｃとからなる。各油路３３ａ、３３ｂはコン
ロッド１７の軸方向に延びており、各油路３３ａ、３３
ｂの各一端側（第２図中、上端側）はコンロッド１７の
上端部に延び、その各他端側は油圧バルブ３４の一端部
ボート３４ａ、３４ｂにそれぞれ接続されている。油圧
バルブ３４の他端側ボート３４ｃ、３４ｄは、その−の
ボート３４ｃが油圧ポンプ３５の出口と油路３６を介し
て接続されており、その油路３６の途中には、油圧ポン
プ３５側から順にレギュレータ３７、逆止弁３８が配設
されている。油圧バルブ３４の他のボート３４ｄは、油
路３９を介してオイルパン１４に臨んでいる。前記油圧
ポンプ３５の入口には油路４０の一端が接続されており
、油路４０の他端はオイルパン１４の油液中に臨んでい
る。この油路４０と前記レギュレータ３７とは油路４１
を介して接続されており、この油路４１によりレギュレ
ータ３７からの還流油が油路４０に導かれる。前記油室
３３ｃは前記コンロッド１７の上端部において形成され
ており、その油室３３ｃには各油路３３ａ、３３ｂの各
一端側が開口している。前記コンロッド１７の上端部に
は、作動杆４２が上下方向に摺動可能に保持されている
。この作動杆４２は一端部としての下端部が油室３３ｃ
に臨んでおり、作動杆４２の他端部としての上端部はフ
リーピストン２９の下面に臨んでいる。この作動杆４２
の下端部には油圧を受けるためにフランジ部４２ａが設
けられており、このフランジ部４２ａは油室３３ｃ内に
摺動可能に嵌合されている。作動杆４２のと端部には、
前記フランジ部４２ａよりも拡径されたフランジ部４２
ｂが設けられており、このフランジ部４２ｂはフリーピ
ストン２９の下面に当接している。以上が圧縮比可変機
構２７の機械的構成である。

前記連通路２４には、検出手段として流ｉ１計５１がＰ
ＣＶ４９ａとカム室１２との間において配設されている
。この流量計５１は連通路２４を流れるブローバイガス
の流量を測定し、かつ検出する機能を有しており、この
流量計５１の検出信号としてのブローパイ流量信号は制
御手段としての制御ユニット４３に入力される。

制御ユニット４３には、前記ブローパイ流量信号の他に
、スロットルセンサ５２からのスロットルセンサ信号、
エンジン回転数を検出するための回転数検出センサから
の回転数信号が入力信号として入力されており、これら
入力信号の入力状態を判断して低圧縮比又は高圧縮比を
得るための圧縮比可変信号比を出力し、圧縮比制御を行
なっている。

具体的に説明すると、制御ユニット４３はシロットルセ
ンサ信号が検出する負荷と、回転数検出センサ５３が検
出するエンジン回転数とでエンジンの運転状態を把握し
ており、圧縮比制御は、基本的には、エンジンの運転状
態に基いてなされている。すなわち、要求圧縮比領域を
示す：５３図において、制御ユニット４３が判断基準曲
線Ａをｓ’ｓｓにして高・低圧縮比のいずれの領域に属
するかを判断し、制御ユニット４３が、高圧縮比領域Ｈ
に　運転状態が属することを判断したときには、制御ユ
ニット４３は高圧縮比を得るための圧縮比可変信号を出
力し、制御ユニット４３が、低圧縮比領域りに運転状態
が属することを判断したときには、制御ユニット４３は
低圧縮比を得るための圧縮比可変信号を出力するように
なっている。

そして、本例においては、ブローバイガス量Ｂの多少に
応じて、ブローバイガスＩＢが多いときには、第３図に
おける判断基準曲線を低負荷領域側に移行させて、低圧
縮比領域りを低負荷領域側に拡大することにしている。

この圧縮比制御の一例を第４図のフローチャートに基づ
き説明すると、先ず制御ユニット４３には、回転数信号
によるエンジン回転数Ｎと、スロットルセンサ信号によ
る負荷Ｗと、ブローパイ流量信号によるブローバイガス
量Ｂとが読込まれる。（ステップＳ１）、次に、ブロー
バイガス量Ｂが、許容できる所定のブローバイガス量（
以下、所定ｆｆ１）Ｂｏよりも多いか否かが判別される
（ステップＳ２）、ブローバイガス量Ｂが所定量Ｂ、よ
りも多くない場合には、エンジン回転数及び負荷の圧縮
比変更基準値Ｎｏ　、ｗｏは、これらの予め設定されて
いる記憶値Ｎｏｉ、Ｗｏｉとされ、第３図中の判断基準
曲線は曲線Ａとされる（ステップＳ３）。次に、入力さ
れたエンジン回転数Ｎがエンジン回転数の圧縮比変更基
準値Ｎ。

よりも大きいか否かが判断されると共に、負荷Ｗが負荷
の圧縮比変更基準値Ｗｏよりも大きいか否かが判別され
、運転状態が判断基準向ｉＡを基準にして高φ低圧縮比
望域Ｈ，Ｌのいずれの領域に属するかが判断される（ス
テップＳ４）。そして、エンジン回転数Ｎ、負荷Ｗのい
ずれもが、それらの圧縮比変更基準Ｎｏ、Ｗ、よりも大
きく、運転状態が判断基準曲線Ａを基準にして低圧縮比
領域りに属すると判断された場合には、低圧縮比を得る
ための圧縮比可変信号が制御ユニット４３から出力され
る（ステップＳ５）。一方、エンジン回転数Ｎ、負荷Ｗ
のいずれかが、それらの圧縮比変更基準値Ｎｏ、Ｗ、よ
りも小さく、運転状態が、判断基準曲線Ａを基準にして
高圧縮比領域Ｈに属すると判断された場合には、高圧縮
比を得るための圧縮比可変信号が制御ユニット４３から
出力される。（ステップＳ６）。

ところで、ステップＳ２において、ブローバイガスｉＢ
が所定ＭＢよりも多いと判断された場合には、エンジン
回転数及び負荷の圧縮比変更基準値Ｎｏ、ＷＯは、前記
記憶値Ｎｏｉ、Ｗｏｆ、からそれらの補正量ΔＮ、ΔＷ
がそれぞれ差引かれた（ｉｆ’ｆとされ、第３図中の判
断基準曲線は曲線Ａ。

とされる。これにより、判断基準曲線は低負荷領域側に
移行され、第３図中の低圧縮比領域りは低負荷領域側に
拡大され前述したステップに基づき低圧縮比、又は高圧
縮比の圧縮比可変信号が出力される。（ステップＳ５．
６）。この制御ユニット４３からの圧縮比可変信号は、
前記油圧バルブ３４及び油圧ポンプ３５に入力されてお
り、この圧縮比可変信号の内容に基づき油圧バルブ３４
及び油圧ポンプ３５は制御される。油圧バルブ３４に高
圧縮比を得るための圧縮比可変信号が入力された場合に
は、油圧バルブ３４のボート３４ａとボート３４Ｃとが
連通されると共にボート３４ｂとポー）３４ｄとが連通
される。油圧バルブ３４に低圧縮比を得るための圧縮比
可変信号が入力された場合には、油圧バルブ３４のボー
ト３４ａとボート３４Ｃとの連通が阻止され、ボート３
４ｂとボート３４ｄとは連通される。油圧ポンプ３５は
高・低圧縮比を得るためのいずれかの圧縮比可変信号が
入力されていれば、作動することになる。

したがって、上記可変圧縮比エンジンｌにおいては、ブ
ローバイガス量Ｂが許容所定量Ｂｏよりも多くないとき
は、第３図の判断基準曲線Ａを基準にして基本的制御が
なされる。すなわち、運転状態が第３図の高圧縮比領Ｈ
に属することを制御ユニット４３が判断した場合には、
高圧縮比を得るための圧縮比可変信号が油圧バルブ３４
及び油圧ポンプ３５に入力される。これにより、圧油が
油路３６．３３ａを介して油室３３ｃに供給され、作動
杆４２は、その油圧に基づき上方へ押上げられる。これ
に伴ってフリーピストン２９は。

それが段部３１に当接するま、で作動杆４２により押上
げられることになり、燃焼室５の容積が狭められる。一
方、上記高圧縮比状態において、前記運転状態が第３図
の低圧縮比領域に属することをコントロールボックス４
３が判断した場合には、低圧縮比を得るための圧縮比可
変信号が油圧バルブ３４及び油圧ポンプ３５に入力され
る。これにより、油圧バルブ３゛４のボー）３４ａと３
４ｃとの連通が阻止され、ボート３４ｂと３５ｄとが連
通され、油室３３ｃの油圧が低下することになり、燃焼
室５の圧力に基づき、フリーピストン２９は、それが環
状の位置決め部材３２に当接するまで作動杆４２を押圧
しつ押下げられ、燃焼室５の容積は広がることになる。

このとき、フリーピストン２９の下面と環状の位置決め
部材３２との当接により、燃焼室５の気密性が高められ
ることになる。

ブローバイガス量Ｂが所定ＭＢｏよりも多いときは、第
３図の判断基準曲線が曲線Ａ′となり、この曲線Ａ′を
基準として前記制御がなされる。

このため運転状態が、判断基準曲線Ａの下でもともと低
圧縮比領域りに属するものは勿論のこと、該曲線Ａの下
で運転状態が第３図における曲線ＡとＡ′との間におけ
る高圧縮比領域Ｈに属していたとしても、判断基準曲線
が曲線Ａ′となることにより、入力状態は低圧縮比領域
に属することになる。これに基づき、コントロールボッ
クス４３は、低圧縮比を得るための圧縮比可変信号を前
記油圧バルブ３４及び油圧ポンプ３５に出力し、前述し
たように、燃焼室５の容積は広がった状態となる。これ
により、熱負荷が下がってブローバイガス量が低減する
ことになり、これに伴って、スラッジの発生が抑制され
る。この低圧縮比状態においては、環状の位置決め部材
３２の上面とフリーピストン２９の上面とが当接してシ
ール性を高めており、このこともブローバイガス量の増
大を防止している。

以上実施例について説明したが、本発明にあっては次の
ような態様も包含する。

■圧縮比可変機構２７をシリンダへラド４に設けたもの
。

■油路３３ａの一端側を、フランジ部４２ａが区画する
油室３３ｃの一方の室に開口し、油路３３ｂの一端側を
油室３３ｃの他方の室に開口し、油圧バルブ３４によっ
て供給を切換えることにより、作動杆４２を上下動させ
るようにしたもの。

■第３図の判断基準曲線Ａ′は曲線Ａの下方領域であれ
ば任意に設定できること。

（Φ環状の位置決め部材３２をピストン本体３に一体的
に形成したもの。

（発明の効果） 本発明は以上述べたように、ブローバイガス量が所定量
よりも多いときには、圧縮比を低圧縮比として熱負荷を
下げることができることから、プローへイガス量を低減
することができ、ブローバイガス量を考慮した適正な運
転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る可変圧縮比エンジンのシステム図
、 第２図は本発明に係る可変圧縮比エンジンにおいて用い
られる圧縮比可変機構を示す拡大縦断面図、 ７ｔＳ３図は、要求圧縮比領域を示す図、第４図は、制
御ユニットが行なう制御を示すフローチャートである。 ｌ二可変圧縮比エンジン ２７：圧縮比可変機構 ４３：制御ユニット ５１：流量計 Ｂニブローバイガス量 Ｂｏ：所定量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）高・低圧縮比に可変可能な圧縮比可変機構を備え
   た可変圧縮比エンジンにおいて、 ブローバイガス量を検出する検出手段と、 該検出手段からの検出信号に基づき、ブローバイガス量
   が所定量よりも多いときに、低圧縮比とするように前記
   圧縮比可変機構を作動させる制御手段と、を備えている
   ことを特徴とする可変圧縮比エンジン。