JPS6331656B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、圧縮比を機関の負荷に応じて変更す
るようにした圧縮比可変式の内燃機関に関するも
のである。

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れば良いが、圧縮比を高める
と高負荷域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では、圧縮比を
高負荷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、低負荷域において十
分な出力を出すことができないと共に、燃費を十
分に低減することができない。

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嵌挿し
た副ピストンを、ある負荷域を境とする油圧の給
排によつて前後動することにより、圧縮比を可変
することを提案し、また、本発明者達も、先願に
係る特許出願（特願昭57−48295号）において、
燃焼室に連通する副シリンダ内に嵌挿した副ピス
トンを、油圧により機関の負荷に比例して前後動
することにより、圧縮比を無段階的に可変制御す
ることを提案した。

しかし、このように副シリンダ内の副ピストン
を、機関の負荷に応じて油圧により前後動する場
合、油圧の流れ又は各ポート類の絞り抵抗のため
に、機関の負荷の変化に対する副ピストンの前後
動に応答遅れが必然的に存在するから、機関への
吸気通路中におけるスロツトル弁を急開しての加
速時において、吸入空気量の増加に対する圧縮比
低への制御遅れのために、加速頭初にノツキング
が多発して、加速出力が低下するばかりか、ドラ
イバービリテイーが低下するのである。

本発明は、前記のように副シリンダ内の副ピス
トンを、機関の負荷に応じて油圧により前後動す
るものにおいて、機関への吸気通路中のスロツト
ル弁と、該スロツトル弁を遠隔的に開閉操作する
アクセル操作機構との間に、アクセル操作機構の
負荷増への急操作に際してのスロツトル弁の開
を、圧縮比低への制御遅れを許容できるような速
度に減速するようにした減速機構を設けることに
より、加速頭初におけるノツキングの発生を防止
したものである。

以下本発明を実施例の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は前記シリンダブロツク１のシリ
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、吸気弁７付き吸気ポート８及び図示しない
排気弁付き排気ポートが開口し、前記吸気ポート
８にはスロツトル弁９を備えた吸気通路１０が接
続されている。

１１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１１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１１のシ
リンダヘツド上室への開口部にはこれを塞ぐ蓋板
１２が設けられている。

１３は前記副シリンダ１１内に摺動自在に嵌挿
した副ピストンで、該副ピストン１３の外周には
ピストンリング１４を備え、この副ピストン１３
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１３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つており、且
つこの副ピストン１３はばね１５にて後退方向に
付勢され、副ピストン１３の背面（燃焼室５に対
して裏側の面）には、当該副ピストン１３の中心
から軸方向に延びるステム１６が一体的に設けら
れ、該ステム１６を前記蓋板１２を摺動自在に貫
通して外方に突出する一方、副ピストン１３の背
面と蓋板１２との間に油圧室１７を形成し、該油
圧室１７に油圧源からの作動油を逆止弁１８付き
ポート１９を介して連続的に供給する。また、前
記ステム１６には油圧室１７に連通する通路２０
を備え、且つステム１６が蓋板１２より外方に突
出する部分には、前記油圧室１７内の作動油をシ
リンダヘツド上室に流出させるためのスピルポー
ト２１を穿設する。

２２はスピル体の一つの実施例である所のスピ
ルリングを示し、該スピルリング２２を前記ステ
ム１６に摺動自在に被嵌して、該スピルリング２
２を燃焼室５の方向に前進移動するとき当該スピ
ルリング２２によつてスピルポート２１が閉じ、
スピルリング２２を燃焼室５から離れる方向に後
退移動するときスピルポート２１が開くように構
成する。また、２３はシリンダヘツド上室に中途
部を軸２４にて揺動自在に枢着して設けたレバー
で、該レバー２３の一端を前記スピルリング２２
に係合する一方、他端をアクチエータの一つの実
施例であるダイヤフラム機構２５に連結する。こ
のダイヤフラム機構２５は、前記レバー２３の他
端にロツド２６を介して連結するダイヤフラム２
７を内蔵し、該ダイヤフラム２７にて区画された
ダイヤフラム室２８には、前記レバー２３の他端
を図において下方に押し下げる方向、つまりスピ
ルリング２２を後退摺動する方向に付勢するばね
２９を設けると共に、該ダイヤフラム室２８を負
圧通路３０を介して前記吸気通路１０におけるス
ロツトル弁９より下流側に接続して、吸気負圧を
ダイヤフラム室２８に導入することにより、機関
の負荷の減少に伴つて吸気負圧が真空寄りに大き
くなると、これに比例して前記スピルリング２２
が前進摺動するように構成する。

そして、前記吸気通路１０におけるスロツトル
弁９を、アクセル操作機構の一例であるアクセル
ペダル３１に、当該ペダル３１の踏込み操作でス
ロツトル弁９を開くように連動連結するにおい
て、その連動機構中に減速機構３２を設けるので
あり、この減速機構３２は、自動車のボデー等の
不動部材に固着したシリンダ３３を備え、該シリ
ンダ３３内に、スロツトル弁９のレバー３４から
延長したロツド３５先端のピストン３６とペダル
３１から延長したロツド３７先端のピストン３８
とを摺動自在に嵌挿し、両ピストン３６，３７間
の前シリンダ室３９には両ピストン３６，３８を
離間する方向に付勢するばね４０を、一方のピス
トン３６の後部の後シリンダ室４１にはスロツト
ル弁９を閉方向に付勢するばね４２を各々設け、
前後両シリンダ室３９，４１を機関への吸気用エ
アクリーナ（図示せず）等の大気連通箇所４３に
通路４４，４５を介して接続する一方、後シリン
ダ室４１からの通路４５中に、オリフイス４６と
後シリンダ室４１への方向に開くようにした逆止
弁４７とを並列に設けて成るものである。

この構成において、スピルリング２２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２１の閉によ
つて当該スピルポート２１からの作動油の流出が
止まり、逆止弁１８付きポート１９から絶えず作
動油が供給されている油圧室１７の圧力が上昇す
るから、副ピストン１３は燃焼室５に向つて前進
し、この前進がスピルポート２１の開の所まで進
行すると、スピルポート２１から作動油が流出を
始め、この流出量と油圧室１７への供給量とがバ
ランスした時点で、副ピストン１３の前進が停止
する。またスピルリング２２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２１が全開になりスピルポートからの流出
量が増加し油圧室１７の圧力が低下するから、副
ピストン１３は燃焼室５の圧力及び／又はばね１
５によつて燃焼室から離れるように後退し、この
後退がスピルポート２１がスピルリング２２にて
閉じる所まで進行すると、スピルポート２１から
の流出量が減少し、その流出量が供給量とバラン
スした時点で、副ピストン１３の後退動が停止す
ることになつて、スピルリング２２の移動によつ
て副ピストン１３の位置を任意に変更でき、ひい
ては圧縮比を任意に変更できるのであり、この場
合、スピルリング２２をレバー２３を介してアク
チエータの一例であるダイヤフラム機構２５に関
連したことにより、機関の負荷の低下に伴つて吸
気負圧が真空寄りに次第に大きくなると、スピル
リング２２が前進するから圧縮比は機関の負荷の
低下に伴つて次第に高くなり、また、機関の負荷
の増加に伴つて吸気負圧が大気圧寄りに小さくな
るとスピルリング２２が後退するから、圧縮比は
機関の負荷の増加に伴つて次第に低くなるという
ように、圧縮比を機関の負荷に応じて無段階的に
滑らかに自動制御できるのである。

この場合、前記スピルリング２２を作動するア
クチエータとしては前記ダイヤフラム式のものに
限らず、電気式等の他の形式のアクチエータにし
ても良いことは勿論であるが、このアクチエータ
に機関の回転数をも関連し、圧縮比を負荷の増大
につれて低くすると共に回転数の増大につれて高
くするように自動制御することもできる。

そして、アクセルペダル３１の踏込み操作によ
つてスロツトル弁９を開いての加速時において、
吸気負圧が大気圧寄りに低下することによつてス
ピルリング２２が後退し、次いで油圧室１７の作
動油がスピルポート２１から流出することで副ピ
ストン１３が後退するに際し、作動油の流出抵抗
によつて副ピストン１３の後退動が吸気負圧の低
下より遅れる傾向にあり、この場合、スロツトル
弁を開く速度が遅いときには副ピストン１３の後
退遅れは殆んど問題にならないが、スロツトル弁
９を開く速度が早いときには、副ピストン１３の
後退遅れのためにノツキングが発生することにな
る。

この場合本発明は、スロツトル弁９とこれを開
閉操作するアクセルペダル３１との間に減速機構
３２を設けて成るもので、アクセルペダル３１の
踏込みによつてスロツトル弁９が開く速度は、減
速機構３２の後シリンダ室４１内の空気がオリフ
イス４６から流出することによつてピストン３６
が後退する速度に規制されるから、アクセルペダ
ル３１の踏み込み速度が前記オリフイス４６によ
る規制速度より遅いときには、スロツトル弁９の
開き速度は減速されることなく、アクセルペダル
３１の踏込み速度と同じ速度で開らかれるが、ア
クセルペダル３１の踏込み速度が早い場合、換言
すればアクセルペダル３１を急速に踏込んだ場
合、スロツトル弁９は、前記オリフイス４６によ
る規制速度に減速されて開かれることになる。

従つて前記減速機構３２による規制速度を、副
ピストン１３の後退遅れに合せて適宜に設定する
ことにより、機関の加速頭初における副ピストン
１３の後退遅れ、つまり圧縮比低への制御遅れに
よつてノツキングが発生することを防止できるの
であり、アクセルペダル３２から足を放せば、後
シリンダ室４１には逆止弁４７から大量の空気を
導入できるから、スロツトル弁９は急速に閉とな
るのである。

なお、アクセルペダルの急操作のときスロツト
ル弁の開を減速させる機構としては、前記実施例
のものに限らず、第３図に示すように、吸気通路
１０中のスロツトル弁９におけるレバー３４と、
アクセルペダル３１ａとをつなぐ連動部に、シリ
ンダ３３a′、ピストン３８ａ及びばね４０ａとか
らなる伸長機構を設ける一方、前記スロツトル弁
９におけるレバー３４から延長したロツド３５ａ
先端のピストン３６ａを、自動車のボデー等に取
付くシリンダ３３a″に嵌挿し、該シリンダ３３
a″と大気連通箇所４３ａとをつなぐ通路４５ａ中
に、オリフイス４６ａと逆止弁４７ａとを並列に
設けた減速機構３２ａにするなど、他の構成にし
ても良いことはいうまでもない。

また、機関の爆発行程において、副ピストン１
３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１３が若干後退してスピルポート２
１が閉じる一方、油圧室１７内の圧力が瞬間的に
高くなつて逆止弁１８が閉じて、油圧室１７内の
作動油は当該油圧室１７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１３に対する
大きな爆発力を支受するのであり、この場合にお
いてスピルポート２１が閉じるまでの間における
作動油の流出及びその後の作動油の圧力上昇がク
ツシヨンとなつて燃焼室５内での混合気の爆発燃
焼による副ピストン１３に対する衝撃を吸収・緩
和するのである。

なお、前記実施例において油圧室１７に絶えず
供給する作動油としては、機関における潤滑油、
又は自動車のパワーステアリング機構における作
動油若しくは自動車の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、前記実施例は
スピル体の一つの実施例としてスピルリング２２
にした場合を示したが、第４図に示すようにステ
ム１６ａを中空軸に形成し、該ステム１６ａ内に
スピル棒２２ａを摺動自在に嵌挿し、該スピル棒
２２ａを機関の負荷に関連するアクチエータにて
摺動してスピルポート２１ａを開閉するように構
成しても良いのであり、また、第５図及び第６図
に示すようにステム１６ｂにおけるスピルポート
をステム１６ｂの軸線に対して傾斜する傾斜状ス
ピルポート２１ｂに形成する一方、ステム１６ｂ
の外周には歯車式のスピルリング２２ｂを回転及
び摺動自在に被嵌して該スピルリング２２ｂを図
示しない軸受けにてシリンダヘツド２に対して軸
支し、このスピルリング２２ｂにはステム１６ｂ
が前後摺動したときその傾斜状スピルポート２１
ｂに合致するようにした一つの逃しポート４８を
穿設すると共に、このスピルリング２２ｂ外周の
歯車４９にステム１６ｂと直角方向に配設したラ
ツク杆５０を噛合し、該ラツク杆５０を機関の負
荷に関連するアクチエータ２５ａにて長手方向に
摺動してスピルリング２２ｂを回転操作して、ス
テム１６ｂの傾斜状スピルポート２１ｂに対して
逃しポート４８を（）位置又は（）位置へと
ずらせることで圧縮比を自動制御するように構成
しても良いのである。

以上実施例について説明したが本発明は、燃焼
室に連通する副シリンダ内に副ピストンを嵌挿
し、該副ピストンを機関の負荷に応じて油圧によ
り前後動するようにした圧縮比可変式の内燃機関
において、前記燃焼室への吸気通路に設けたスロ
ツトル弁と、該スロツトル弁開閉用のアクセル操
作機構との間に、アクセル操作機構の負荷増への
急速操作に際してスロツトル弁の開を減速するよ
うにした手段を設けて成るもので、これにより、
圧縮比可変用の副ピストンを油圧によつて前後動
する場合において、機関の加速時に圧縮比低への
制御が遅れることによつてノツキングが発生する
ことを確実に防止することができて、加速頭初に
おいてノツキングのために加速出力が低下した
り、ドライバービリテイーが悪化したりすること
がない効果を有する。

【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−視断面
図、第３図はスロツトル弁減速機構の別例図、第
４図及び第５図はスピルポートとスピル体の別例
図、第６図は第５図の平面図である。 １……シリンダブロツク、２……シリンダヘツ
ド、５……燃焼室、８……吸気ポート、１０……
吸気通路、９……スロツトル弁、１１……副シリ
ンダ、１３……副ピストン、１７……油圧室、１
６，１６ａ，１６ｂ……ステム、２１，２１ａ，
２１ｂ……スピルポート、２２，２２ａ，２２ｂ
……スピル体、２５……ダイヤフラム機構、２５
ａ……アクチエータ、３１，３１ａ……アクセル
ペダル、３２，３２ａ……減速機構。

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
   を嵌挿し、該副ピストンを機関の負荷に応じて油
   圧により前後動するようにした圧縮比可変式の内
   燃機関において、前記燃焼室への吸気通路に設け
   たスロツトル弁と、該スロツトル弁開閉用のアク
   セル操作機構との間に、アクセル操作機構の負荷
   増への急速操作に際してスロツトル弁の開を減速
   するようにした手段を設けたことを特徴とする圧
   縮比可変式内燃機関。