JPS6331657B2 - - 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、機費を十
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、機関のある負荷域を境として油圧
の給排によつて前後動することにより、圧縮比を
可変にすることを提案し、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に
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、機関の負荷による吸入空気量の変化に対する
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
加に対して圧縮比低への制御が遅れることにな
り、この加速時における圧縮比低への制御遅れの
ために、加速頭初においてノツキングが発生し
て、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に設けたス
ロツトル弁を遠隔的に開閉操作するためのアクセ
ルペダル等のアクセル操作機構の操作速度を検出
し、この操作速度が早いときスロツトル弁の開き
速度を圧縮比低への制御遅れ分だけ遅くするよう
に制御することにより、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、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１１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にて後退方向へ
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を閉じ、
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２７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、上記吸気通路１０におけるスロツトル
弁９のレバー３１には、スロツトル弁９を開閉動
するためのアクチエータ３２を連結し、該アクチ
エータ３２を後述する制御回路３３によつて作動
するように構成する一方、アクセル操作機構の一
例であるアクセルペダル３４には、アクセルペダ
ル踏み込み位置及び単位時間当りの踏み込み量に
よつて踏み込み速度を検出するようにした操作速
度検出器３５を連結し、前記制御回路３３は前記
操作速度検出器３５からの信号に基き、前記アク
チエータ３２によつてスロツトル弁９を開閉制御
するもので、アクセルペダル３４の負荷増への踏
み込み速度が早くになるにつれてスロツトル弁９
の開き速度が踏み込み速度に対して次第に遅くな
るよう制御する一方、アクセルペダル３４から足
を放しての負荷減への操作速度に対しては、スロ
ツトル弁９がアクセルペダル３４の速度と同じ速
度で閉じるように構成して成るものである。

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１７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の後退後が停止す
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ものであり、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３４の踏み込み操作に
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
の低下に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前記副ピスト
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圧縮比がそのときの
ノツク限界を越えてノツキングが発生することに
なる。

これに対し、本発明は前記のようにアクセルペ
ダル３４に操作速度検出器３５を設け、アクセル
ペダル３４の踏み込みに対するスロツトル弁９の
開作動を、踏み込み速度が早くなるにつれてスロ
ツトル弁９の開き速度が踏み速度に対して次第に
遅くなるように制御するようにしたもので、この
ように構成したことにより、アクセルペダル３４
を急速に踏み込んでの加速に際して、スロツトル
弁９はアクセルペダル３４の踏み込み速度より遅
い速度で開かれることになるから、このスロツト
ル弁９の開き速度を、前記副ピストン１３の後退
遅れに合せて設定することにより、副ピストン１
３の後退時における圧縮比が、そのときのノツキ
ング限界を越えることがなくなり、機関の加速頭
初における圧縮比低への制御遅れによるノツキン
グの発生を防止できるのであり、アクセルペダル
３４から足を放せば、スロツトル弁９はアクセル
ペダル３４の戻り速度と同じ速度で閉作動するの
である。

この場合、ノツキングは機関の回転数が早くな
ると発生し難くなる傾向にあるから、前記制御回
路３３に機関の回転センサー３６からの信号を入
力させ、アクセルペダル３４の踏み込み速度に対
するスロツトル弁９の開き速度を、機関の回転数
の増大につれて踏み込み速度に近づけるように修
正すれば良く、また、スロツトル弁９の開閉によ
る吸入空気量の変化率は、スロツトル弁９が閉に
近い程大きく、スロツトル弁９を開くにつれて低
下するものであり、従つて、吸入空気量が増大す
ることによるノツキングの発生も、スロツトル弁
９を開き始める位置が大きくなるほど少なくなる
傾向にあるから、前記制御回路３３にスロツトル
弁９の開度を検出するスロツトルポテンシヨンメ
ータ３７からの信号を入力させ、アクセルペダル
３４の踏み込み速度に対するスロツトル弁９の開
き速度を、加速頭初のスロツトル開き位置が大き
くなるにつれて踏み込み速度に近づけるように修
正すれば良く、或いは、前記制御回路３３に機関
に対するノツクセンサー３８の信号を入力させ、
アクセルペダル３４の踏み込み速度に対するスロ
ツトル弁９の開き速度を、ノツキングが発生しな
い限度において踏み込み速度に近づけるように修
正することもできるのであり、このように機関の
回転速度、スロツトル弁開度位置及びノツキング
の一つ又は複数の組み合せによる修正項を追加す
ることにより、スロツトル弁の緩開による加速応
答性の低下を極力防止できるのである。

なお、前記実施例において油圧室１７に供給す
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３図に示すようにステム１６
ａ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
も良いものであり、また、第４図及び第５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２１ｂ
に合致するようにした一つの逃しポート３９を穿
設すると共に、このスピルリング２２ｂ外周の歯
車４０にステム１６ｂと直角方向に配設したラツ
ク杆４１を噛合し、該ラツク杆４１を機関の負荷
に関連するアクチエータ２５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３９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
も良いものである。

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中のスロツト
ル弁を開閉操作するアクセル操作機構に、その操
作速度の検出器を設け、アクセル操作機構の負荷
増への操作速度が早くなるにつれて、前記スロツ
トル弁の開き速度を前記操作速度よりも遅くする
ように制御して成るもので、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
れることによつて発生するノツキングを抑制する
ことができるから、加速頭初におけるノツキング
によつて出力が低下したり、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図及び第４図はスピル体とスピルポート
との別例図、第５図は第４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……アクチエータ、３２……
アクチエータ、３３……制御回路、３４……アク
セルペダル、３５……操作速度検出器、３６……
回転センサー、３７……スロツトルポテンシヨン
メータ、３８……ノツクセンサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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中のス
   ロツトル弁を開閉操作するアクセル操作機構に、
   その操作速度の検出器を設け、アクセル操作機構
   の負荷増への操作速度が早くなるにつれて、前記
   スロツトル弁の開き速度を前記操作速度よりも遅
   くするように制御することを特徴とする圧縮比可
   変式内燃機関。 ２ 操作速度に対するスロツトル弁の開き速度
   を、機関の回転数の増大につれて操作速度に近づ
   けるように修正することを特徴とする特許請求の
   範囲第１番目記載の圧縮比可変式内燃機関。 ３ 操作速度に対するスロツトル弁の開き速度
   を、スロツトル弁の開き始めの開度が大きくなる
   につれて操作速度に近づけるように修正すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１番目記載の圧縮
   比可変式内燃機関。 ４ 操作速度に対するスロツトル弁の開き速度
   を、機関のノツキングに応じてノツキングが発生
   しない限度において操作速度に近づけるように修
   正することを特徴とする特許請求の範囲第１番目
   記載の圧縮比可変式内燃機関。