JPS6323551Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、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〕

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ることが好ましいが、圧縮比
を高めると高負荷・低回転域等においてノツキン
グが発生する。

このため従来の圧縮比一定の内燃機関機関にお
ける圧縮比は、高負荷域・低回転域においてノツ
キングが発生しない値に設定しなければならない
から、高負荷・低負荷域において十分な出力と、
十分な低燃費を出すことができない。

そこで、先行技術としての特開昭56−88926号
公報は、燃焼室に連通する副シリンダ内に副ピス
トンを嵌挿し、該副ピストンを燃焼室に対して前
後動することにより、圧縮比を可変にするにおい
て、前記副ピストンから副シリンダ外に突出した
ロツドの先端を、これと同一軸上に設けた油圧シ
リンダ内のプランジヤに接当させ、油圧シリンダ
内への作動油の給排にてプランジヤを出没させる
ことにより、前記副ピストンを前後動するように
して、機関の運転中に圧縮比を可変することを提
案している。

〔考案が解決しようとする問題点〕

ところがこのように、副シリンダ外にプランジ
ヤ付き油圧シリンダを設けることは構造が複雑に
なるばかりか、多気筒機関の場合には前記圧縮比
可変用の油圧シリンダを各気筒ごとに設けなけれ
ばならないので、その取付けスペースの増大によ
り機関が著しく大型になると共に機関の重量が増
大するのであり、また、前記先行技術のように副
ピストンから突出したロツドを、油圧シリンダに
おけるプランジヤに接当することは、副ピストン
に瞬間的に作用する爆発力のためにロツドがプラ
ンジヤに叩き付けられ、この叩き付けが各サイク
ルごとに行なわれるから、大きな振動及び騒音を
発生するばかりか、ロツドとプランジヤとの接当
部の損傷が著しいのである。

本考案は、このように燃焼室に連通する副シリ
ンダ内に副ピストンを嵌挿し、該副ピストンの燃
焼室に対する前後動によつて圧縮比を可変するに
おける前記先行技術の問題を解消し、更に、軽い
操作力で、圧縮比の可変ができるようにすること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本考案は、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、前記副シ
リンダにおける副ピストンの背面に油圧室に形成
して、該油圧室に作動油供給通路を接続し、この
供給通路に油圧室からの作動油の逆流を阻止する
逆流阻止弁を設ける一方、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、スピル
リングを回転及び摺動自在に被嵌して、該スピル
リングに前記ステムの外周面に連通する逃しポー
トを設け、且つ、前記ステムの突出端には、ステ
ムの前進動によつて前記逃しポートに対して開口
しステムの後退動によつて前記逃しポートに対し
て閉じるようにしたスピルポートを設け、更に、
前記逃しポート又はスピルポートのいずれか一方
を、スピルポートの逃しポートに対する開閉位置
が前記スピルリングの回転によつてステムの軸方
向に沿つて変位するようにステムの軸線に対して
傾斜状に構成したものである。

〔考案の作用・効果〕

この構成において、前記スピルリングを、その
逃しポートに対するスピルポートの開閉位置がス
テムの軸方向に対して燃焼室側に移行するように
回転操作すると、スピルポートが逃しポート対し
て閉じて、スピルポートから逃しポートへの作動
油の流出が停止するか、減少することにより、副
ピストンは、油圧室に供給される作動油によつて
燃焼室に向かつて前進動し、この前進動は、スピ
ルポートから逃しポートへの作動油の流出量と油
圧室への作動油の供給量とが略等しくなつた位置
において停止することになり、また、前記スピル
リングを、その逃しポートに対するスピルポート
の開閉位置がステムの軸方向に対して燃焼室側か
ら後退するように回転操作すると、スピルポート
が逃しポートに対して大きく開いて、スピルポー
トから逃しポートへの作動油の流出が増大するこ
とにより、副ピストンは、燃焼室内の圧力にて燃
焼室から後退動し、この後退動は、スピルポート
から逃しポートへの作動油の流出量と油圧室への
作動油の供給量とが略等しくなつた位置において
停止することになるから、前記スピルリングの回
転操作によつて、副ピストンを前進又は後退動す
ることができるのである。

また、前記副ピストンに、燃焼室内における大
きい爆発力を受けると、ステムにおけるスピルポ
ートが、スピルリングにおける逃しポートに対し
て閉じる一方、油圧室から作動油供給通路への作
動油の逆流が、逆流阻止弁にて阻止されることに
なるから、大きな爆発力を、前記油圧室内におけ
る作動油にて支受できると共に、爆発に伴う衝撃
を油圧室内における作動油にて吸収・緩和できる
のである。

このように本考案は、スピルリングの回転操作
というきわめて簡単な操作によつて、圧縮比を機
関の運転中において自在に変更できる一方、副ピ
ストンの背面を油圧室に形成し、該油圧室への作
動油の給排にて副ピストンを前後動することによ
り、圧縮比を可変にするものであるから、頭記し
た従来装置のように副シリンダ外に油圧シリンダ
を設ける必要がなく、構造の簡略化とスペースの
縮少を図ることができ、従つて多気筒機関に適用
しても機関の著しい大型化及び重量増化を防止で
きるのであり、しかも、副ピストンに瞬間的に作
用する大きな爆発衝撃を、前記油圧室内の作動油
にて吸収・緩和することができるから、圧縮比可
変用の副ピストンによる騒音及び振動の発生を皆
無にできるのである。

その上、本考案は、圧縮比の可変をステム上で
スピルリングを回転操作することで行ない、この
スピルリングの回転操作には、油圧室内における
作動油の圧力が、抵抗として何等作用するもので
ないから、その回転操作は、軽い力で至極簡単に
できるのであり、特に、圧縮比を、機関の運転状
態に関連して自動的に変更制御する場合におい
て、前記スピルリングを、機関の運転状態に関連
して回転するためのアクチユエータを著しく小型
化することができる効果をも有する。

〔実施例〕

以下本考案の実施例を図面について説明する
と、図において１はシリンダブロツク、２はシリ
ンダヘツド、３はシリンダブロツク１のシリダボ
ア４内を往復摺動するピストン、５は前記シリン
ダヘツド２の下面を凹ま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
リンダヘツド２に螺着した点火栓６がのぞむと共
に、図示しない吸気ポート及び排気ポートが開口
している。

符号７は、前記シリンダヘツド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
上側がシリンダヘツド２の上面におけるシリンダ
ヘツド上室に各々開口し、該副シリンダヘツド上
室への開口にはこれを塞ぐ蓋板８が設けられてい
る。

符号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つており、且つ、この
副ピストン９はばね１０にて後退方向に付勢さ
れ、また、副ピストン９の背面（燃焼室５に対し
て裏側の面）には、当該副ピストン９の中心から
軸方向に延びるステム１１が連結され、該ステム
１１を、前記蓋板８を摺動自在に貫通して外方に
突出する一方、副ピストン９の背面と蓋板８との
間に油圧室１２を形成して、この油圧１２に、図
示しない油圧源からの作動油を供給するための作
動油供給通路１４を接続し、この作動油供給通路
１４には、油圧室１２からの作動油の逆流を阻止
するための逆流阻止弁としての一つの実施例であ
るところ逆止弁１３を設ける。更に、前記ステム
１１には、油圧室１２に連通する通路１５を備え
ている。

符号１６は、外周に歯車１７を形成し前記ステ
ム１１の突出端に回転及び摺動自在に被嵌したス
ピルリングを示し、該スピルリンク１６は、前記
蓋板８に一体的に造形した軸受ブラケツト１８に
て回転自在に軸支され、且つ、このスピルリング
１６には、前記ステム１１の外周面に連通する逃
しポート１９が穿設されている。

また、このスピルリング１６内に嵌まるステム
１１には、前記油圧室１２内の作動油を放出する
ための長溝状のスピルポート２０が穿設され、こ
のスピルポート２０は、ステム１１が燃焼室５の
方向に前進動するときスピルリング１６における
逃しポート１９に対して開口し、ステム１１が燃
焼室５から離れる方向に後退動するとき逃しポー
ト１９に対して閉じるような位置に設けられ、且
つ、このスピルポート２０は、ステム１１の軸線
に対して適宜角度θだけ傾斜状に形成する。

また、前記スピルリング１６に対する軸受ブラ
ケツト１８には、スピルリング１６の外周におけ
る歯車１７に噛合するラツク杆２１を、ステム１
１の軸線と直角方向に摺動自在に設け、該ラツク
杆２１の摺動にてスピルリング１６を回転操作す
るように構成して成るものである。

なお、前記ステム１１は、図示しない手段によ
り摺動自在・回転不能に構成されている。

この構成において、スピルリング１６をラツク
杆２１の摺動によつて矢印Ａ方向に回転操作する
と、逃しポート１９は位置になつて、スピルポ
ート２０の逃しポート１９に対する開閉位置は、
ステム１１の軸方向に沿つて燃焼室５から後退し
て、スピルポート２０が逃しポート１９に対して
閉じ、当該スピルポート２０からの作動油の流出
が止り、作動油供給通路ポート１４から絶えず作
動油が供給されている油圧室１２の圧力が上昇す
るから、副ピストン９は、燃焼室５に向つて前進
し、この前進が、スピルポート２０が位置の逃
しポート１９に一部連通する所まで進行すると、
油圧室１２の作動油はスピルポート２０及び逃し
ポート１９から流出を始め、この流出量と油圧室
１２への供給量と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、スピルリング１６を矢印Ｂ方向に回転操
作すると、逃しポート１９が位置になつて、ス
ピルポート２０の逃しポート１９に対する開閉位
置は、ステム１１の軸方向に沿つて燃焼室５へ前
進して、スピルポート２０が逃しポート１９に対
して大きく開き、作動油の流出量が増加して、油
圧室１２の圧力が低下するから、副ピストン９
は、燃焼室５の圧力及び又はばね１０によつて燃
焼室５から離れるように後退し、この後退が、ス
ピルポート２０と位置の逃しポート１９との一
部連通の所まで進行すると、これらからの流出量
が減少し、その流出量と供給量とがバランスした
時点で、副ピストン９の後退動が停止することに
なり、スピルリング１６の回転操作により、副ピ
ストン９の前進又は後退動、延いては、圧縮比の
変更を機関の運転中において任意に行うことがで
きるのである。

従つて、前記スピルリング１６を回転操作する
ためのラツク杆２１に、機関の負荷に関連するア
クチエータ２２を連結し、該アクチエータ２２に
より前記スピルリング１６を、機関の負荷の増加
に比例して矢印Ｂ方向に、負荷の減少に比例して
矢印Ａ方向に回転することにより、圧縮比を、機
関の負荷の増加につれて次第に低く、負荷の減少
につれて次第に高くなるように自動的に変更制御
することができ、この負荷への関連に加えて、圧
縮比を、機関の回転数の増加につれて次第に高く
なるように自動制御することもできるのであり、
また、前記アクチエータ２２を、機関に設けたノ
ツキングセンサーに関連し、圧縮比をノツキング
がないときは高く、ノツキングが発生するとこれ
に応じて低くするように変更制御することもでき
るのである。

そして、機関の爆発行程において、副ピストン
９が大きな爆発力を受けると、この爆発力にて当
該副ピストン９が若干後退し、これと同時にステ
ム１１を若干後退し、そのスピルポート２０が逃
しポート１９に対して閉じる一方、油圧室１２か
ら作動油供給通路１４への作動油の逆流が逆止弁
１３にて阻止され、油圧室１２内における作動油
は、当該油圧室１２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に対する大きな爆
発力を支受することができるのであり、この場合
において、スピルポート２０が逃しポート１９に
対して閉じるまでの間における作動油の若干の流
出及びその後の作動油の圧力上昇が、燃焼室５内
での混合気の爆発による衝撃を吸収・緩和するの
である。

なお、前記油圧室１２に連続的に供給する作動
油としては、機関における潤滑油を用いれば良い
が、自動車のパワーステアリング機構における作
動油又はオートマチツク変速装置における作動油
を用いることができ、また、スピルリング１６は
ラツク杆２１を用いることなく、直接的に又は他
の機構によつつて回転操作するようにしても良い
ことは勿論であり、特に、前記実施例のように、
スピルリング１６の回転操作にラツク杆２１を用
いる場合には、多気筒機関の各気筒に対して設け
た圧縮比可変装置における外周歯車１７付きスピ
ルリング１６を一本のラツク杆２１に噛合するこ
とにより、一本のラツク杆２１の摺動によつて、
各気筒における圧縮比を一斎に可変できる利点を
有する。

なお、前記ステム１１におけるスピルポート２
０は、第２図に二点鎖線で示すような任意の形状
にしても良く、また、前記実施例のようにステム
１１におけるスピルポート２０を長溝型にして、
この長溝型のスピルポート２０をステム１１の軸
線に対して傾斜させることにより、当該スピルポ
ート２０の逃しポート１９に対する開閉位置を、
スピルリング１６の回転でステム１１の軸方向に
沿つて変位するように構成することに代えて、ス
ピルリング１６における逃しポートを長溝型にす
ると共に、この長溝型の逃しポートを軸線に対し
て傾斜させることにより、スピルポートの逃しポ
ートに対する開閉位置を、スピルリングの回転で
ステムの軸方向に沿つて変位するように構成して
も良いのである。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示し、第１図は機関要
部の縦断正面図、第２図は第１図における部分的
な拡大図、第３図は第２図の−視断面図であ
る。 １……シリンダブロツク、２……シリンダヘツ
ド、５……燃焼室、７……副シリンダ、９……副
ピストン、１２……油圧室、１１……ステム、１
３……逆止弁、１４……作動油供給通路、１６…
…スピルリング、２０……スピルポート、１９…
…逃しポート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
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、前記副シリンダにおける副ピ
   ストンの背面に油圧室に形成して、該油圧室に作
   動油供給通路を接続し、この供給通路に油圧室か
   らの作動油の逆流を阻止する逆流阻止弁を設ける
   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、スピルリングを回転及び摺
   動自在に被嵌して、該スピルリングに前記ステム
   の外周面に連通する逃しポートを設け、且つ、前
   記ステムの突出端には、ステムの前進動によつて
   前記逃しポートに対して開口しステムの後退動に
   よつて前記逃しポートに対して閉じるようにした
   スピルポートを設け、更に、前記逃しポート又は
   スピルポートのいずれか一方を、スピルポートの
   逃しポートに対する開閉位置が前記スピルリング
   の回転によつてステムの軸方向に沿つて変位する
   ようにステムの軸線に対して傾斜状に構成したこ
   とを特徴とする内燃機関における圧縮比の可変装
   置。