JPS63302150A

JPS63302150A - 内燃機関の圧縮比可変装置

Info

Publication number: JPS63302150A
Application number: JP13711187A
Authority: JP
Inventors: Hiromichi Bito; 尾藤　博通; Takayuki Arai; 孝之荒井; Takehisa Kondo; 近藤　武久; Seinosuke Hara; 誠之助原; Seiji Suga; 聖治菅
Original assignee: Atsugi Motor Parts Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 1987-05-29
Filing date: 1987-05-29
Publication date: 1988-12-09
Anticipated expiration: 2011-03-21
Also published as: JPH0826792B2

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】産業上の利用分野この発明は、内燃機関の圧縮比可変装置の改良に関する
。

従来の技術この種従来における内燃機関の圧縮比可変装置としては
、例えば第４図に示すようなものが知られている（実開
昭５８−２５６３７号公報参照）。

概略を説明すれば、コネクティングロッド！に連結され
たピストンピン２に、インナピストン３が固定されてい
ると共に、該インナピストン３の外側には軸方向へ摺動
可能なアウタピストン４が配置されている。また、アウ
タピストン４とインナピストン３の上部との間には上部
液室５が、アウタピストン４の下部内周に螺着された円
環部７とインナピストン３との間には、下部液室８が夫
々形成されており、各液室５．８には、油圧回路９の途
中に配置され油圧切替弁ｌＯや各スプリング１１ａ、１
２ａによって閉方向に付勢された逆上弁１１．１２を介
して圧油が供給され、互いの容積変化に伴ってアウタピ
ストン４を上下に移動させるようになっている。更に、
上記油圧切替弁１０は、機関の運転条件を検知するセン
サ１３゜１３やその信号から加圧手段１４に命令を出す
制御回路１５などによって制御されている。

そして、機関低負荷時あるいは低回転時などにおいて圧
縮比を高める場合は、加圧手段１４の加圧を強め、オイ
ルパン１６内の圧油が油通路９ａ→９ｂ→９ｃに達し、
ここでスプリングｌｌａ圧に抗して逆止弁１１を押し上
げて上部液室５内に流入する一方、圧油が油通路９ｂを
介して切替弁１０をスプリング１０ａに抗して、右方向
へ押圧する。したがって、油通路９ｂが閉塞され、下部
液室８内の圧油は油通路９ｅ、９ｆを通って外部へ流出
するため、上部液室５内の圧油量の増加に伴ってアウタ
ピストン４が上方に持ち上げられ圧縮比が高められる。

一方、機関高負荷時あるいは高回転時などで圧縮比を下
げる場合は、加圧手段１４の加圧力を弱め油通路９ｂ、
９ｃ内の油圧を低下させ、スプリングｌｌａの付勢力に
よって逆止弁１１が油通路９ｃを閉じ、切替弁１０は左
方向に移動して油通路９ｆを閉じ、油通路９ｄ、９ｅが
接続される。

したがって上部液室５内の圧油の略全部が、逆止弁１２
によって逆流することなく下部液室８に流入し、アウタ
ピストン４が下がり低圧縮比状態を得るようになってい
る。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記従来の圧縮比可変装置にあっては、
上記のように低圧縮比状態時では、油通路９ｃが逆止弁
２によって閉塞され、また油通路９ｄも逆止弁１２によ
って閉塞されているため、上部液室５内の圧油の出入が
完全に遮断されており、したがって上部液室５内に残留
した圧油が機関回転時の燃焼熱などに晒されて劣化する
ばかりか、タール化してインナピストン３上面やアウタ
ピストン４の冠部下面などに粘着あるいは固着してしま
う。この結果、アウタピストン４の摺動が困難になり、
円滑な圧縮比可変制御作用が得られないといった問題が
ある。

問題点を解決するための手段この発明は、上記従来の圧縮比可変装置の問題点に鑑み
案出されたもので、インナピストンの外周に摺動可能に
被嵌したアウタピストンと、このアウタピストンとイン
ナピストンとの間に形成された上部液室と、この上部液
室に機関の運転状態に応じて圧油を供給する加圧手段と
、この加圧手段と上記上部液室とを連通し、かつ内部に
夫々逆止弁を有する複数の供給通路と、上記上部液室と
外部とを連通ずる排出通路と、上記アウタピストンの冠
部下面とインナピストンの上面との間に形成されて上記
各供給通路と排出通路とを連通ずる通路溝とを備え、更
に上記複数の供給通路のうち少なくとも１つの供給通路
を、上記加圧手段と上部液室とを常時連通する位置に形
成したことを特徴としている。

作用上記構成のこの発明によれば、機関の運転状態に応じて
高圧縮比あるいは低圧縮比を得るには、加圧手段から複
数の供給通路を介して上部液室への圧油の供給や、排出
通路を介して上部液室の圧油の排出によってアウタピス
トンのインナピストンに対する上下方向への摺動が行わ
れる。そして、上部液室内の圧油が排出された低圧縮比
状態においては、圧油が常時連通の供給通路から通路溝
内に流入し、排出通路から外部へ排出されるため、ピス
トン冠部が常に効果的に冷却されると共に圧油の劣化が
防止される。

実施例以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図はこの発明の第１実施例を示し、図中２１はピス
トンの外殻を形成し、かつ下部内周に円環部２２が螺着
されたアウタピストン、２３はコネクティングロッド２
４に連結されたピストンピンであって、このピストンピ
ン２３は、内部に図中右側が小径な円筒状の作動液室２
５と、該作動液室２５内を左右に摺動する後述の切替弁
たるスプール弁２６が設けられていると共に、両端部に
は、中央に通孔２７ａ、２８ａを有する円環状のストッ
パ２７．２８が固定されている。また、図中２９はこの
ピストンピン２３にボス部３０゜３０を介して固定され
たインナピストンであって、このインナピストン２９の
外側には、アウタピストン２１が夫々の内外周面２１＝
ａ、２９ａを摺接しつつ軸方向に摺動可能に配置されて
いる。また、このアウタピストン２１の上方移動に伴い
該アウタピストン２１の冠部下面２１ｂとインナピスト
ン２９の上面２９ｂとの間に上部液室３１が形成される
一方、下方移動に伴いアウタピストン２１の側面と該ア
ウタピストン２１の最大上方移動を規制する上記円環部
２２の上面とインナピストン２９の下面との間に円環状
の下部液室３２が形成されており、この各液室３１，３
２に油圧回路３３を介して圧油が供給・排出されて容積
が変化し、アウタピストン２１を上下動させるようにな
っている。

上記油圧回路３３は、コネクティングロッド２４の内部
軸方向に形成されて上記作動液室２５と連通ずる主通路
３４と、ピストンピン２３とインナピストン２９に上下
方向に沿って貫通形成されて、圧油を作動液室２５から
上部液室３１に供給する供給通路たる第１油通路３５と
、該第１油通路３５から図中左側位置に略平行に貫通形
成されて作動液室２５から上部液室３１内に上記スプー
ル弁２６の移動に関係なく圧油を供給する供給通路たる
第２油通路３６と、該第２油通路３６と対向した位置に
貫通形成され作動液室２５から下部液室３２に圧油を供
給する第３油通路３７と、第１油通路３５の図中右側近
傍位置に平行に貫通形成されて上部液室３１から作動液
室２５と通孔２８ａ及びアウタピストン２１側部の排出
口２１Ｃを介して外部に圧油を排出する排出通路たる第
４油通路３８とから構成されている。

更に、上記第１油通路３５と第２油通路３６の内部には
、作動液室２５から上部液室３１方向へのみ圧油の流通
を許容する逆止弁３９，４０が夫々設けられている。ま
た、第３油通路３７の内部にも、作動液室２３から下部
液室３２方向へのみ圧油の流通を許容する逆止弁４１が
設けられている。この各逆止弁３９，４０．４１は、主
として前後の油圧によって開閉作動するチェックボール
４２ａ・・・と、切欠路を有する円環状の通路構成部４
２ｂ・・・と、チェックボール４２ａを閉方向に付勢す
る比較的ばね圧の小さなリターンスプリング４２ｃ・・
・とから構成されている。

更にまた、上記インナピストン２９の上面２９ｂには、
第２図にも示すように上記第２油通路３６の上端開口３
６ａと上記第４油通路３８の上端開口３８ａとを連通ず
る略円環状の通路溝５０が形成されている。この通路溝
５０は、第２油通路３６と第４油通路３８の各上端開口
３６ａ。

３８ａ付近が内側に向かって幅広く形成されており、第
４油通路３８側は、第１油通路３５の上端開口３５ａま
で幅広く形成されている。

更に、上記スプール弁２６は、軸部２６ａの図中左端部
に断面路コ字形の第１スライド弁体２６ｂが形成されて
いると共に、図吊右端部には、第１スライド弁体２６ｂ
よりも小径な円柱状の第２スライド弁体２６ｃが形成さ
れており、上記第１スライド弁体２６ｂとストッパ２７
との間に装着されたスプリング４３によって図中右方向
へ付勢されている。すなわち、作動液室２５内に大きな
油圧が作用しない場合は、スプリング４３のばね力によ
って第１油通路３５を開く位置に付勢され、大きな油圧
が作用するとスプリング４３のばね力に抗して左側に移
動して第１油通路３５を閉じ、第３．第４油通路３７．
３８を開くように切替え作動するようになっている。そ
して、第２油通路３６は、スプール弁２６の左右移動に
拘わらず作動液室２５と上部液室３１とを常時連通して
いる。

尚、円環部２２とインナピストン２９との間には、シー
ル部材等が存在せず、したがって下部液室３２内に供給
された圧油は、摺動部位から僅かにリークするようにな
っている。

また、上記主通路３４に供給される圧油は、機関のオイ
ルパン４４から加圧手段たる一般のオイルポンプ４５に
よって圧送される。また、オイルポンプ４５で送出され
る圧油の圧力は、リリーフ通路４６に配設された圧力調
整弁４７によって制御されるようになっており、この圧
力調整弁４７は、エンジン回転及びスロットル開度セン
サ（図示せず）等からの出力信号を入力して機関運転状
態を検出する制御回路４８によって開閉制御されている
。

以下、この実施例の作用について説明する。まず、横開
始動時や低負荷時などにおいて高圧縮比を得る場合は、
制御回路４８からの信号を受けた圧力調整弁４７の開度
が大きくなり、低圧力の圧油が、第３図に示すように主
通路３４から作動液室２５に送られ、ここから第１油通
路３５と第２油通路３６及びこの油圧で開かれた逆止弁
３９゜４０を経て上部液室３１に供給される。そして、
この時点ではスプール弁２６の各スライド弁体２６ｂ、
２６ｃが第３．第４油通路３７．３８を閉塞しているた
め、第１．第２油通路３５．３６の両方からの大量の圧
油供給によって上部液室３１の容積が速やかに増大し、
これに伴いアウタピストン２１が速やかに上昇して高圧
縮比状態となる。尚、圧縮あるいは膨張行程時に、アウ
タピストン２１に圧縮圧あるいは燃焼圧力が作用しても
、逆止弁３９，４０によって圧油の逆流が防止され、僅
かにアウタピストン２１とインナピストン２９との摺動
部位からリークするにすぎない。

これも、排気行程時にアウタピストン２１が慣性力で上
昇した際、第１油通路３５及び第２油通路３６から上部
液室３１内に補給されるため、高圧縮比状態が維持され
る。また、上記上部液室３１へ圧油を供給する際に、油
圧によってスプール弁２６を作動させる必要がないので
、オイルポンプ４５の負荷が小さくて済むことは云うま
でもない。

一方、高負荷時などに低圧縮比を得る場合は、制御回路
４８からの信号を受けた圧力調整弁４７の開度が小さく
なり、高圧力の圧油が主通路３４から作動液室２５に送
られ、この圧油によって第１図に示すようにスプール弁
２６が図中左方向に移動して第３．第４油通路３７．３
８を開き、同時に第１油通路３５を閉塞する。したがっ
てアウタピストン２１が燃焼圧力を受けた際に、上部液
室３１内の圧油は、第４油通路３８から外部へ速やかに
排出され、そして第３油通路３７を通って逆止弁４１を
開きながら下部液室３２内に供給される。したがって、
とりわけ第４油通路３８からの圧油の排出作用により上
部液室３にの容積が速やかに減少しアウタピストン２１
が下降して低圧縮比状態が応答性よく確保できる。

また、この低圧縮比状態において下部液室３２内の圧油
によって、排気行程時のアウタピストン２１の上方慣性
力によってインナピストン２９と円環部２２との干渉が
防止される。

更に、この低圧縮比状態において、作動液室２５の圧油
が、常時第２油通路３６から通路１Ｒ５０に流入し、こ
の通路溝５０内を流通しつつそのまま第４油通路３８か
ら排出され、これによってアウタピストン２１の冠部下
面２１ｂとインナピストン２９の上面２９ｂとの間を速
やかに循環する。

このため、ピストン冠部が効果的に冷却されると共に、
圧油の劣化が防止される。また、ここで排気行程時にお
いては、アウタピストン２１が僅かに上昇すると通路１
ｆ１５０内の圧油が上部液室３１の全体に拡散されて隅
々まで行き渡るため、ピストン冠部に対する冷却効果が
一層大きくなる。次いで膨張行程時などにアウタピスト
ン２１の冠部下面２１ｂで上部液室３１内の圧油が押圧
されて再び通路溝５０内に集合して第４油通路３８から
排出される。

発明の効果以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の圧縮比可変装置によれば、アウタピストンの冠部下面
とインナピストンの上面との間に、圧油の供給通路と排
出通路とを連通ずる通路溝を形成し、低圧縮比状態にお
いて、上記通路溝により上部液室へ圧油を積極的に循環
させることができるため、圧油の劣化を防止できると共
に、ピストンの冠部を効果的に冷却することができる。

しかも、上部液室には、高、低圧縮比の可変状態に拘わ
らずいずれかの供給通路を介して油が常時供給されるた
め、一時的にも油が加熱されてコーキングなどに至るこ
とがない。

また、斯る冷却効果によってノッキングを十分に抑制す
ることができ、したがって圧縮比を可及的に高くするこ
とが可能となり可変圧縮比制御による高圧縮比化と相俟
って機関始動性や出力の向上が図れる。

更に、この発明は、高圧縮比を得るに際し、複数の供給
通路によって上部液室に油を供給するため、供給量の可
及的な増加により高圧縮比状態への移行応答性が極めて
良好となり運転の変化に速やかに対応できる。

また、通路溝によって上部液室内の圧油を効率よく排出
できるので、高圧縮比から低圧縮比化への応答性が極め
て良好となると共に、ピストン冠部の軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す全体構成図、第２
図はこの実施例に供されるインナピストンの平面図、第
３図はこの実施例の高圧縮比状態を示す断面図、第４図
は従来の圧縮比可変装置を示す全体構成図である。２１・・・アウタピストン、２１ｂ・・・冠部下面、２
９・・・インナーピストン、２９ｂ・・・上面、３１・
・・上部液室、３５・・・第１油通路（供給通路）　３
６・・・第２油通路（供給通路）、３８・・・第４油通
路（排出通路）、３９．４０・・・逆止弁、４５・・・
オイルポンプ（加圧手段）、５０・・・通路溝。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）インナピストンの外周に摺動可能に被嵌したアウ
タピストンと、このアウタピストンとインナピストンと
の間に形成された上部液室と、この上部液室に機関の運
転状態に応じて圧油を供給する加圧手段と、この加圧手
段と上記上部液室とを連通し、かつ内部に夫々逆止弁を
有する複数の供給通路と、上記上部液室と外部とを連通
する排出通路と、上記アウタピストンの冠部下面とイン
ナピストンの上面との間に形成されて上記各供給通路と
排出通路とを連通する通路溝とを備え、更に上記複数の
供給通路のうち少なくとも１つの供給通路を、上記加圧
手段と上部液室とを常時連通する位置に形成したことを
特徴とする内燃機関の圧縮比可変装置。