JPS6361498B2 - - Google Patents

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JPS6361498B2
JPS6361498B2 JP11910382A JP11910382A JPS6361498B2 JP S6361498 B2 JPS6361498 B2 JP S6361498B2 JP 11910382 A JP11910382 A JP 11910382A JP 11910382 A JP11910382 A JP 11910382A JP S6361498 B2 JPS6361498 B2 JP S6361498B2
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sub
spill
internal combustion
combustion engine
stem
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/04Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関における圧縮比を、内燃機
関の負荷及び回転数のうちいずれか一方又は両方
に合せ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。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a variable compression ratio system that changes the compression ratio in an internal combustion engine according to either or both of the load and rotational speed of the internal combustion engine. This relates to an internal combustion engine of the type.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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
と高負荷域又は低回転域若しくは高負荷・低回転
域においてノツキングが発生することになる。
In order to improve output and reduce fuel consumption in an internal combustion engine, it is sufficient to increase the compression ratio, but if the compression ratio is increased, knocking will occur in a high load range, a low rotation range, or a high load/low rotation range.

このため従来の圧縮比一定の内燃機関における
圧縮比は、高負荷又は低回転域若しくは高負荷・
低回転域においてノツキングが発生しないように
低い値に設定しなければならないから、他の運転
域、つまり低負荷又は高回転域若しくは低負荷・
高回転域において、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。
For this reason, the compression ratio in a conventional internal combustion engine with a constant compression ratio is
Since it must be set to a low value to prevent knocking in the low rotation range, it cannot be used in other operating ranges, that is, low load or high rotation range or low load/low rotation range.
In a high rotation range, sufficient output cannot be produced and fuel consumption cannot be sufficiently reduced.

そこで、先行技術としての特開昭56―88926号
公報は、圧縮比を低回転・低負荷域では高く、低
回転・高負荷域では低くし、また、高回転域では
高くすることを提案している。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1988-88926, which is a prior art, proposes to set the compression ratio high in the low rotation/low load range, lower in the low rotation/high load range, and increase it in the high rotation range. ing.

そして、このものは、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、前後動すること
により圧縮比を変更するに際して、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、
これと同一軸線上に設けた油圧シリンダ内のプラ
ンジヤに接当し、内燃機関における吸気負圧が、
ある値より大き低負荷域で、且つ、回転数がある
値より高い高回転のとき、前記油圧シリンダに作
動油を送り副ピストンを前進して圧縮比を高め、
吸気負圧がある値より小さい高負荷域で、且つ、
回転数がある値より低い低回転のとき、油圧シリ
ンダの作動油を放出し副ピストンを後退して圧縮
比を低下するものであつた。
When changing the compression ratio by moving the sub-piston inserted into the sub-cylinder communicating with the combustion chamber back and forth, the tip of the rod protruding from the sub-piston to the outside of the sub-cylinder is
This contacts a plunger in a hydraulic cylinder installed on the same axis as this, and the intake negative pressure in the internal combustion engine is
In a low load range greater than a certain value and at high rotation speed greater than a certain value, hydraulic oil is sent to the hydraulic cylinder to advance the sub-piston to increase the compression ratio;
In a high load range where the intake negative pressure is smaller than a certain value, and
When the rotation speed is lower than a certain value, the hydraulic oil in the hydraulic cylinder is released and the sub-piston is moved back to lower the compression ratio.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、前記先行技術による圧縮比の変更制御
は、ある負荷値及び回転数を境として圧縮比が高
から低に又は低から高に急変するON―OFF的な
制御であるから、圧縮比を負荷及び回転数に比例
して滑らかに制御することができず、この圧縮比
の急変時において機関のトルク変動が大きくなつ
てドライバービリテイが悪化するのである。
However, the compression ratio changing control according to the prior art is an ON-OFF type control in which the compression ratio suddenly changes from high to low or from low to high after a certain load value and rotation speed. Moreover, it is not possible to smoothly control the compression ratio in proportion to the rotation speed, and when the compression ratio suddenly changes, engine torque fluctuation becomes large and drivability deteriorates.

しかも、このように副シリンダ外に、圧縮比可
変用の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、多気筒内燃機関の場合、前記圧
縮比可変用の油圧シリンダを、各気筒ごとに設け
なければならないから、その取付けスペースの増
大により、内燃機関が著しく大型化すると共に、
重量も増加するのであつた。
Moreover, providing a hydraulic cylinder for variable compression ratio outside the auxiliary cylinder not only complicates the structure, but also in the case of a multi-cylinder internal combustion engine, it is necessary to install a hydraulic cylinder for variable compression ratio for each cylinder. As the installation space increases, the internal combustion engine becomes significantly larger, and
The weight also increased.

本発明は、この問題を解消することに加えて、
内燃機関における圧縮比を変更制御する場合にお
ける燃焼の悪化を回避することを目的とするもの
である。
In addition to solving this problem, the present invention
The purpose is to avoid deterioration of combustion when changing and controlling the compression ratio in an internal combustion engine.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

このため本発明は、内燃機関の気筒における燃
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
ンの背面に油圧室を形成して、該油圧室に作動油
の供給通路を接続する一方、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、前記
油圧室内の作動油が流出するようにしたスピルポ
ートを設け、且つ、前記ステムの突出端には、当
該ステムの後退動によつてスピルポートが閉じス
テムの前進動によつてスピルポートが開くように
したスピル体を、当該スピル体によるスピルポー
トの開閉位置がステムの軸方向に変位できるよう
に相対移動自在に設け、該スピル体を、内燃機関
に、当該内燃機関における負荷及び回転数のうち
いずれか一方又は両方に応じて移動作動するよう
に関連し、更に、前記油圧室には、内燃機関の減
速時において当該油圧室内への作動油の供給量を
増加するようにした手段を設けた構成にしたもの
である。
Therefore, in the present invention, a sub-piston is slidably inserted into a sub-cylinder communicating with a combustion chamber in a cylinder of an internal combustion engine, a hydraulic chamber is formed on the back surface of the sub-piston in the sub-cylinder, and a hydraulic chamber is formed in the hydraulic chamber. While connecting the hydraulic oil supply passage, a stem is provided in the axial direction of the sub-piston so as to protrude from the sub-piston to the outside of the sub-cylinder, and a protruding end of the stem is provided so that the hydraulic oil in the hydraulic chamber flows out. A spill port is provided at the protruding end of the stem, and a spill body is provided at the protruding end of the stem so that the spill port is closed by the backward movement of the stem and opened by the forward movement of the stem. The spill port is relatively movable so that the opening/closing position of the spill port can be displaced in the axial direction of the stem, and the spill body is moved to the internal combustion engine according to either or both of the load and rotation speed of the internal combustion engine. Further, the hydraulic chamber is provided with means for increasing the amount of hydraulic fluid supplied into the hydraulic chamber when the internal combustion engine is decelerated.

〔発明の作用・効果〕[Action/effect of the invention]

このような構成において、前記スピル体を、当
該スピル体によつてスピルポートを閉じるように
移動作動すると、スピルポートからの作動油の流
出が止まるか減少することにより、副ピストン
は、油圧室内に供給される作動油によつて燃焼室
に向つて前進動し、この前進動は、スピルポート
からの作動油の流出量と油圧室への作動油の供給
量とが略等しくなる位置までスピルポートが開い
た時点で停止することになり、また、前記スピル
体を、当該スピル体によつて前記スピルポートを
大きく開くように移動作動すると、スピルポート
からの作動油の流出量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
くなる位置までスピルポートが閉じた時点で停止
することになるから、スピル体の移動作動によつ
て、副ピストンを前進又は後退動させることがで
きるのである。
In such a configuration, when the spill body is moved to close the spill port, the flow of hydraulic oil from the spill port is stopped or reduced, and the sub-piston is moved into the hydraulic chamber. The supplied hydraulic oil moves the spill port forward toward the combustion chamber, and this forward movement causes the spill port to reach a position where the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port and the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber are approximately equal. If the spill body is moved to open the spill port widely, the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port will increase. , the auxiliary piston moves backward from the combustion chamber due to the pressure inside the combustion chamber, and this backward movement causes the spill to reach a position where the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port and the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber are approximately equal. Since the piston stops when the port closes, the sub-piston can be moved forward or backward by moving the spill body.

従つて、このスピル体を、内燃機関における負
荷及び回転数のうちいずれか一方又は両方に応じ
て移動作動するように内燃機関に関連することに
より、圧縮比の変更制御が、内燃機関における負
荷及び回転数のうちいずれか一方又は両方の変化
に応じて無段階的に滑らかにできるのである。
Therefore, by relating this spill body to the internal combustion engine so as to move and operate in response to either or both of the load and rotation speed in the internal combustion engine, the compression ratio change control can be performed in accordance with the load and rotation speed in the internal combustion engine. It is possible to perform stepless smoothness according to changes in either or both of the rotational speeds.

このように本発明によると、圧縮比を、内燃機
関における負荷及び回転数のうちいずれか一方又
は両方に応じて変更制御することが、無段階的に
滑らかに自動制御できるから、圧縮比の変更制御
に伴うドライバービリテイーの悪化を確実に低減
することができる一方、副ピストンの背面に油圧
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、前記先行技術のように副シリンダ外
に圧縮比可変用の油圧シリンダを設ける必要がな
く、構造を簡単化できると共に、内燃機関を小
型・軽量化できるのである。
According to the present invention, the compression ratio can be smoothly and steplessly automatically controlled in accordance with either or both of the load and rotation speed of the internal combustion engine. While it is possible to reliably reduce the deterioration of drivability due to control, by moving the sub piston back and forth by supplying and discharging hydraulic oil to the hydraulic chamber on the back of the sub piston, it is possible to reduce the deterioration of drivability due to the control. There is no need to provide a hydraulic cylinder for variable compression ratio outside the cylinder, and the structure can be simplified, and the internal combustion engine can be made smaller and lighter.

そして、このものにおいて、内燃機関の減速に
際しての圧縮比の高への変更制御の応答性が遅れ
ると、この遅れ期間の間、副シリンダ内の副ピス
トンは燃焼室から後退位置にあつて、点火栓から
の副シリンダ奥部までの火炎伝播距離が長い状態
になるから、内燃機関の減速時において燃焼室内
の圧力が真空側に大きくなることによつて、ただ
でさえも悪化する燃焼が、更に悪化して、排気ガ
ス中の未燃焼性有害カス成分がより増大すること
になる。
In this device, if the responsiveness of the control to change the compression ratio to a high level is delayed when the internal combustion engine is decelerated, during this delay period, the auxiliary piston in the auxiliary cylinder is in the retracted position from the combustion chamber, and the ignition is delayed. Since the flame propagation distance from the stopper to the back of the sub-cylinder becomes long, the pressure inside the combustion chamber increases toward the vacuum side when the internal combustion engine decelerates, which worsens combustion even further. As a result, the amount of unburned harmful gas components in the exhaust gas increases.

この問題を解消するには、副ピストンの前進動
は、油圧室への作動油の供給によつて行なわれる
ことにより、前記油圧室への作動油の供給量を増
大すれば良いと考えられるが、しかし、副ピスト
ンの後退動は、油圧室内における作動油をスピル
ポートから流出して行うものであるから、油圧室
への作動油の供給量を多くすることは、副ピスト
ンの後退動、つまり圧縮比低への変更制御に遅れ
が発生することになる。
In order to solve this problem, it is thought that the forward movement of the auxiliary piston is achieved by supplying hydraulic oil to the hydraulic chamber, thereby increasing the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber. However, since the backward movement of the sub-piston is achieved by causing the hydraulic oil in the hydraulic chamber to flow out from the spill port, increasing the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber will cause the sub-piston to move backward, i.e. This will cause a delay in controlling the change to a low compression ratio.

そこで本発明は、前記のように、油圧室への作
動油の供給通路に、内燃機関の減速時において当
該油圧室内への作動油の供給量を増加するように
した手段を設ける構成にしたのであり、これによ
り、油圧室への作動油の供給量を、内燃機関の減
速時においてのみ多くすることができるから、副
ピストンを後退動、つまり圧縮比低への変更制御
の応答性を低下することなく、内燃機関の減速時
における副ピストンの前進動を迅速に行うことが
できるのである。
Therefore, as described above, the present invention has a structure in which a means for increasing the amount of hydraulic oil supplied into the hydraulic chamber when the internal combustion engine is decelerated is provided in the passage for supplying hydraulic oil to the hydraulic chamber. As a result, the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber can be increased only when the internal combustion engine is decelerating, which reduces the responsiveness of controlling the sub piston to move backward, that is, change the compression ratio to a low one. This allows the auxiliary piston to quickly move forward when the internal combustion engine is decelerating.

従つて本発明によると、圧縮比低への変更制御
の応答性を低下することなく、内燃機関の減速時
において圧縮比高への変更制御を迅速に行うこと
ができるから、内燃機関の減速時において圧縮比
高への変更制御が遅れることによる燃焼の悪化、
延いては、排気ガスの悪化を確実に防止できる効
果を有する。
Therefore, according to the present invention, the compression ratio can be quickly controlled to change to a high compression ratio during deceleration of the internal combustion engine without reducing the responsiveness of the control to change the compression ratio to a low one. Deterioration of combustion due to delay in changing control to high compression ratio,
This has the effect of reliably preventing deterioration of exhaust gas.

〔実施例〕〔Example〕

以下本発明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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, 1 is a cylinder block, 2 is a cylinder head, 3 is a piston that reciprocates within the cylinder bore 4 of the cylinder block 1, and 5 is a piston that recesses the lower surface of the cylinder 2. The combustion chambers 5 each have an ignition plug 6 screwed onto the cylinder head 2 located approximately at the center thereof, and an intake port and an exhaust port (not shown) are open therein.

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の上室に各々開口し、該
副シリンダ7のシリンダヘツド上室への開口部に
はこれを塞ぐ蓋板8が設けられている。
Reference numeral 7 designates a sub-cylinder bored in the cylinder head 2. The sub-cylinder 7 opens at its lower side into the combustion chamber 5 and at its upper side into the upper chamber of the cylinder head 2. The sub-cylinder 7 opens into the upper chamber of the cylinder head of the sub-cylinder 7. A cover plate 8 is provided at the opening to close the opening.

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の外周には
ピストンリング9′を備え、この副ピストン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、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、該油圧室12に、油圧
源からの作動油を逆止弁13付きポート14を介
して連続的に供給する。
Reference numeral 9 denotes a sub-piston that is slidably inserted into the sub-cylinder 7. A piston ring 9' is provided on the outer periphery of the sub-piston 9, and when the sub-piston 9 moves forward in the direction of the combustion chamber 5, combustion occurs. The volume of the chamber 5 decreases and the compression ratio increases, and when the sub piston 9 retreats in the direction away from the combustion chamber 5, the volume of the combustion chamber 5 increases and the compression ratio decreases. The sub-piston 9 is urged in the backward direction by a spring 10, and a stem 11 extending in the axial direction from the center of the sub-piston 9 is connected to the back surface of the sub-piston 9 (the surface on the back side with respect to the combustion chamber 5). , the stem 11 slidably penetrates the lid plate 8 and protrudes outward, while a hydraulic chamber 12 is formed between the back surface of the sub-piston 9 and the lid plate 8; , hydraulic oil from a hydraulic source is continuously supplied through a port 14 with a check valve 13.

また、前記ステム11には、前記油圧室12に
連通する通路15を備え、且つ、ステム11が蓋
板8より外方に突出する部分には、前記油圧室1
2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16を穿設する。
Further, the stem 11 is provided with a passage 15 communicating with the hydraulic chamber 12, and a portion of the stem 11 protruding outward from the cover plate 8 is provided with a passage 15 communicating with the hydraulic chamber 12.
A spill port 16 is bored to allow the hydraulic oil in the cylinder head 2 to flow out into the upper chamber of the cylinder head.

符号17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17を前
記ステム11に摺動自在に被嵌して、該スピルリ
ング17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17によつてスピルポート16が
閉じ、スピルリング17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16がスピル
リング17より開くように構成する。
Reference numeral 17 indicates a spill ring, which is an embodiment of the spill body, and the spill ring 17 is slidably fitted onto the stem 11, and the spill ring 17 is advanced in the direction of the combustion chamber 5. When moving, the spill port 16 is closed by the spill ring 17, and when the spill ring 17 is moved backward in a direction away from the combustion chamber 5, the spill port 16 opens more than the spill ring 17.

また、符号18は、シリンダヘツド上室に中途
部を軸19にて摺動自在に枢着して設けたレバー
で、該レバー18の一端を前記スピルリング17
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20に連結する。
Further, reference numeral 18 denotes a lever provided in the upper chamber of the cylinder head with its midway portion pivotally and slidably connected to the shaft 19, and one end of the lever 18 is connected to the spill ring 17.
while the other end is connected to a diaphragm mechanism 20, which is one embodiment of an actuator.

このダイヤフラム機構20は、前記レバー18
の他端にロツド21を介して連結するダイヤフラ
ム22を内蔵し、該ダイヤフラム22にて区画さ
れたダイヤフラム室23には、前記レバー18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17を後退摺動する方向に付勢する
ばね24を設けると共に、該ダイヤフラム室23
を負圧伝達通路25を介して内燃機関における吸
気マニホールド(図示せず)に接続して、吸気負
圧をダイヤフラム室23に導入することにより、
内燃機関における負荷の減少に伴つて吸気負圧が
真空よりに大きくなると、これに比例して前記ス
ピルリング17が前進摺動するように構成する。
This diaphragm mechanism 20 includes the lever 18
A diaphragm 22 is built in and connected to the other end via a rod 21, and a diaphragm chamber 23 partitioned by the diaphragm 22 has a direction in which the other end of the lever 18 is pushed down in the figure, that is, a spill ring 17. A spring 24 is provided to bias the diaphragm chamber 23 in the direction of backward sliding.
is connected to an intake manifold (not shown) in an internal combustion engine via a negative pressure transmission passage 25 to introduce intake negative pressure into the diaphragm chamber 23.
When the intake negative pressure becomes higher than vacuum as the load on the internal combustion engine decreases, the spill ring 17 is configured to slide forward in proportion to this.

そして、前記油圧室12に対する逆止弁付きポ
ート14への作動油の供給通路26中には、ソレ
ノイド27への非通電時に一定の開度を保ち、ソ
レノイド27への通電によつて前記開度から更に
大きく開くようにした制御弁28を設ける一方、
前記負圧伝達通路25には内燃機関の減速時にお
いて、前記制御弁28のソレノイド27への電源
回路29中のスイツチ30を適宜時間の間だけ
ONにするようにした減速感知機構31を設け
る。
In the hydraulic fluid supply passage 26 to the port 14 with a check valve for the hydraulic chamber 12, a constant opening is maintained when the solenoid 27 is de-energized, and when the solenoid 27 is energized, the opening is increased. While the control valve 28 is provided to open more widely from the
When the internal combustion engine is decelerating, a switch 30 in the power circuit 29 to the solenoid 27 of the control valve 28 is connected to the negative pressure transmission passage 25 for an appropriate period of time.
A deceleration sensing mechanism 31 that is turned on is provided.

この減速感知機構31は、ロツド32付きダイ
ヤフラム33によつて区成される2つのダイヤフ
ラム室34,35を備え、一方のダイヤフラム室
34内には、ダイヤフラム33がそのロツド32
の突出方向に動くのに抗するばね36を設け、且
つ、ロツド32を前記スイツチ30に、当該ロツ
ド32が引込むように後退したときスイツチ30
がONになるように関連する一方、前記ダイヤフ
ラム34,35を、前記負圧伝達通路25に各々
通路37,38を介して接続し、一方のばね36
入りダイヤフラム室34からの通路37中に吸気
負圧が急に変化したとき両ダイヤフラム室34,
35間にある時間の間だけ圧力差が生ずるように
した絞りオリフイス39を設けて成るものであ
る。
This deceleration sensing mechanism 31 includes two diaphragm chambers 34 and 35 defined by a diaphragm 33 with a rod 32.
A spring 36 is provided to resist the movement of the rod 32 in the protruding direction, and the rod 32 is connected to the switch 30 when the rod 32 is retracted.
On the other hand, the diaphragms 34 and 35 are connected to the negative pressure transmission passage 25 through passages 37 and 38, respectively, and one spring 36
When the intake negative pressure suddenly changes in the passage 37 from the inlet diaphragm chamber 34, both diaphragm chambers 34,
A restrictor orifice 39 is provided so that a pressure difference occurs only during a certain period of time.

この構成において、スピルリング17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16の閉によ
つて当該スピルポート16からの作動油の流出が
止まり逆止弁13付きポート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16の開の所まで進
行すると、スピルポート16から作動油が流出を
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。
In this configuration, when the spill ring 17 is moved in the forward direction from the position shown by the solid line in FIG. Since the pressure in the hydraulic chamber 12, which is constantly supplied with hydraulic oil from the port 14 with the stop check valve 13, increases, the secondary piston 9 moves forward toward the combustion chamber 5, and this forward movement causes the spill port 16 to open. When the hydraulic oil advances to this point, the hydraulic oil starts to flow out from the spill port 16, and when the amount of this outflow and the amount of supply to the hydraulic chamber 12 are balanced, the advance of the sub-piston 9 is stopped.

また、スピルリング17を、二点鎖線で示す位
置から実線の位置へと後退方向に移動すると、ス
ピルポート16が全開となりスピルポートからの
流出量が増加し油圧室12の圧力が低下するか
ら、副ピストン9は、燃焼室5の圧力及びばね1
0のうちいずれか一方又は両方によつて燃焼室5
から離れるように後退し、この後退動が、スピル
ポート16がスピルリング17にて閉じる所まで
進行すると、スピルポート16のからの流出量が
減少し、その流出量が油圧室12への作動油の供
給量と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つて、スピルリング17の
移動により、副ピストン9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
る。
Furthermore, when the spill ring 17 is moved in the backward direction from the position shown by the two-dot chain line to the position shown by the solid line, the spill port 16 is fully opened, the amount of flow from the spill port increases, and the pressure in the hydraulic chamber 12 decreases. The auxiliary piston 9 is connected to the pressure in the combustion chamber 5 and the spring 1
Combustion chamber 5 by either one or both of 0
When this backward movement progresses to the point where the spill port 16 is closed by the spill ring 17, the amount of fluid flowing out from the spill port 16 decreases, and the amount of fluid flowing out from the spill port 16 decreases. When the supply amount is balanced with the supply amount, the backward movement of the sub-piston 9 will stop, and by moving the spill ring 17, the position of the sub-piston 9 can be changed arbitrarily, and the compression ratio can be changed arbitrarily. be.

この場合、スピルリング17をレバー18を介
してアクチエータの一例であるダイヤフラム機構
20に関連したことにより、内燃機関の負荷の低
下に伴つて吸気負圧が真空よりに次第に大きくな
ると、スピルリング17が前進するから、圧縮比
は、内燃機関におけるの負荷の低下に伴つて次第
に高くなり、また、内燃機関における負荷の増加
に伴つて吸気負圧が大気圧よりに小さくなるとス
ピルリング17が後退するから、圧縮比は、内燃
機関における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、内燃機関における負荷
に応じて無段階に滑らかに変更制御できるのであ
る。
In this case, since the spill ring 17 is connected to the diaphragm mechanism 20, which is an example of an actuator, through the lever 18, when the intake negative pressure gradually becomes larger than the vacuum as the load of the internal combustion engine decreases, the spill ring 17 As the engine moves forward, the compression ratio gradually increases as the load on the internal combustion engine decreases, and when the intake negative pressure becomes lower than atmospheric pressure as the load on the internal combustion engine increases, the spill ring 17 retreats. The compression ratio can be controlled to change steplessly and smoothly in accordance with the load on the internal combustion engine, such that the compression ratio gradually decreases as the load on the internal combustion engine increases.

なお、前記スピルリング17を移動作動するア
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、内燃機関における回転数又は回転数及び負
荷を関連し、圧縮比を、回転数の増加につれて次
第に高くなるように変更制御したり、或いは、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変更制御する
こともできる。
It should be noted that the actuator for moving the spill ring 17 is not limited to the diaphragm type, and other types of actuators such as an electric type may be used, but this actuator may be used in an internal combustion engine. In relation to the rotation speed or rotation speed and load, the compression ratio can be changed and controlled so that it becomes gradually higher as the rotation speed increases, or the compression ratio can be lowered as the load increases and increased as the rotation speed increases. It is also possible to control the changes as follows.

そして、スロツトル弁をある開度から急速に開
いての加速時において、吸気負圧は真空寄りの大
きい値から大気圧より急速に小さくなることによ
り、減速感知機構31における両ダイヤフラム室
34,35間には、絞りオリフイス39にて設定
した時間だけ圧力差が発生するが、この圧力差は
ロツド32を突出させるもので、従つてスイツチ
30はOFFのままで制御弁28は作動しない。
しかし、スロツトル弁をある開度から急閉しての
減速時には、吸気負圧が真空側に急に大きくなる
ことにより、減速感知機構31における両ダイヤ
フラム室34,35間にロツド32が後退するよ
うな圧力差が生じ、ロツド32が両ダイヤフラム
34,35の圧力が平衡になるまでの時間だけス
イツチ30をONとして、制御弁28が開き作動
し、油圧室12への作動油の供給量が増加する。
During acceleration when the throttle valve is rapidly opened from a certain opening degree, the intake negative pressure rapidly decreases from a large value close to vacuum to less than atmospheric pressure. , a pressure difference is generated for the time set by the restrictor orifice 39, but this pressure difference causes the rod 32 to protrude, so the switch 30 remains OFF and the control valve 28 does not operate.
However, during deceleration when the throttle valve is suddenly closed from a certain opening degree, the intake negative pressure suddenly increases toward the vacuum side, so that the rod 32 moves back between the two diaphragm chambers 34 and 35 in the deceleration sensing mechanism 31. When a pressure difference occurs, the rod 32 turns on the switch 30 until the pressures of both diaphragms 34 and 35 reach equilibrium, and the control valve 28 opens and operates, increasing the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber 12. do.

このように内燃機関の減速時において、油圧室
12への作動油の供給量が増加することにより、
油圧12への作動油による副ピストン9の前進動
は、時間的に遅れなく迅速にできるから、内燃機
関の減速時において副ピストンの前進動が遅れる
ことによる不具合、つまり、燃焼状態がより悪化
することを確実に防止できるのである。
In this way, when the internal combustion engine is decelerated, the amount of hydraulic fluid supplied to the hydraulic chamber 12 increases,
Since the forward movement of the auxiliary piston 9 by the hydraulic oil applied to the hydraulic pressure 12 can be performed quickly without any time delay, problems caused by a delay in the forward movement of the auxiliary piston during deceleration of the internal combustion engine, that is, the combustion condition becomes worse. This can definitely be prevented.

この場合、前記制御弁を減速感知機構31に直
結したものにしても良い、第3図はこの場合の実
施例を示す図であり、制御弁28aにおける弁体
23a′を、減速感知機構31におけるロツド32
に連結し、制御弁28aにおける通路面積を、内
燃機関の減速時において大きくするようにしたも
のである。
In this case, the control valve may be directly connected to the deceleration sensing mechanism 31. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment in this case. Rod 32
The passage area of the control valve 28a is increased during deceleration of the internal combustion engine.

また、内燃機関における爆発行程において、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が若干後退してスピルポ
ート16が閉じる一方、油圧室12内の圧力が瞬
間的に高くなつて逆止弁13が閉じて、油圧室1
2内の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のであり、この場合に
おいてスピルポート16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9に対する衝撃を吸
収・緩和するのである。
In addition, when the secondary piston 9 receives a large explosive force during the explosion stroke in an internal combustion engine, the secondary piston 9 moves back slightly due to this explosive force, closing the spill port 16, while the pressure inside the hydraulic chamber 12 momentarily decreases. , the check valve 13 closes, and the hydraulic chamber 1
Since the hydraulic oil in the hydraulic chamber 12 is confined within the hydraulic chamber 12, it bears a large explosive force against the secondary piston. The outflow and the subsequent pressure increase of the hydraulic oil act as a cushion, which absorbs and alleviates the impact on the auxiliary piston 9 caused by the explosive combustion of the air-fuel mixture within the combustion chamber 5.

なお、前記の実施例において油圧室12に絶え
ず供給する作動油として、内燃機関における潤滑
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る。
In the above embodiment, the hydraulic oil constantly supplied to the hydraulic chamber 12 may be lubricating oil in an internal combustion engine, hydraulic oil in a power steering mechanism of an automobile, or hydraulic oil in an automatic transmission of an automobile.

また、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17にして、これをステム11
にその軸方向に摺動自在に被嵌した場合示した
が、第4図に示すようにステム11aを中空軸に
形成し、該ステム11a内に、スピル体としての
他の実施例であるスピル棒17aを摺動自在に嵌
挿し、該スピル棒17aを内燃機関における負荷
及び回転数のうちいずれか一方又は両方に関連す
るアクチエータにて摺動することによつて、スピ
ル棒17aによるスピルポート16aの開閉位置
をステム11a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り、更にまた、前記各実施
例は、スピル体のステムに対する相対移動による
スピルポートの開閉位置の変位を、スピル体のス
テムに対する軸方向の摺動によつて行う場合であ
つたが、スピル体のステムに対する相対移動によ
るスピルポートの開閉位置の変位は、ステムに対
する軸方向の摺動に代えて、以下に述べるように
スピル体の回転によつても行うことができる。
Further, in the above embodiment, a spill ring 17 is used as an embodiment of the spill body, and this is attached to the stem 11.
The stem 11a is formed into a hollow shaft as shown in FIG. The spill port 16a is created by the spill rod 17a by slidably inserting the rod 17a and sliding the spill rod 17a using an actuator related to either or both of the load and rotation speed in the internal combustion engine. The opening/closing position of the spill port may be configured to be displaced along the axial direction of the stem 11a.Furthermore, in each of the above embodiments, the displacement of the opening/closing position of the spill port due to the relative movement of the spill body with respect to the stem is In the previous case, this was done by sliding the spill body in the axial direction with respect to the stem, but the displacement of the opening/closing position of the spill port due to the relative movement of the spill body with respect to the stem is performed as follows instead of sliding in the axial direction with respect to the stem. As described above, this can also be done by rotating the spill body.

すなわち、第5図及び第6図は、この場合の実
施例を示し、スピル体としての一つの実施例とし
て、外周に歯車41を有するスピルリング17b
を使用し、これをステムステム11bに回転自在
及び摺動自在に被嵌する一方、ステム11bにお
けるスピルポートをステム11bの軸線に対して
傾斜する傾斜状のスピルポート16bに形成し、
前記歯車式スピルリング17b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17bには、ステム11bが前後摺動
したときの傾斜状スピルポート16bに合致する
ようにした一つの逃がしポート40を穿設すると
共に、このスピルリング17bにおける外周の歯
車41にステム11bと直角方向に配設したラツ
ク杆42を噛合し、該ラツク杆42を、内燃機関
における負荷及び回転数のうちいずれか一方又は
両方に関連するアクチエータ43にて長手方向に
摺動してスピルリング17bを回転作動して、ス
テム11bの傾斜状スピルポート16bに対して
逃がしポート40を位置又は位置へとずらせ
ることによつて、スピルリング17bによるスピ
ルポート16bの開閉位置を、ステム11bの軸
方向に変位するように構成したものである(なお
この場合、ステム11bは摺動自在、回転不能に
保持され、また、ここにおけるスピルリング17
bを回転する機構としては、実施例のラツク杆と
歯車とに限らず、他の手段を用いても良く、ま
た、ステム11bに逃がしポート40を、スピル
リング17bに傾斜状スピルポート16bを設け
るようにしても良く、更に、ステム11b及びス
ピルリング17bに設けるポート16b及び40
の形状は、必要に応じて第5図に二点鎖線で示す
ような任意形状の組み合せが考えられる)。
That is, FIG. 5 and FIG. 6 show an embodiment in this case, and as one embodiment of the spill body, a spill ring 17b having a gear 41 on the outer periphery is used.
is rotatably and slidably fitted to the stem 11b, while forming a spill port in the stem 11b into an inclined spill port 16b that is inclined with respect to the axis of the stem 11b,
The gear-type spill ring 17b is pivotally supported on the cylinder head 2 by a bearing (not shown), and the spill ring 17b has a hole that matches the inclined spill port 16b when the stem 11b slides back and forth. At the same time, a gear 41 on the outer periphery of this spill ring 17b is engaged with a rack rod 42 arranged perpendicularly to the stem 11b, and the rack rod 42 is connected to the gear 41 on the outer periphery of the spill ring 17b. An actuator 43 associated with one or both of them slides in the longitudinal direction to rotate the spill ring 17b, and shifts the relief port 40 to or from the inclined spill port 16b of the stem 11b. By doing so, the opening/closing position of the spill port 16b by the spill ring 17b is configured to be displaced in the axial direction of the stem 11b (in this case, the stem 11b is held slidably but not rotatably). , Also, the spill ring 17 here
The mechanism for rotating b is not limited to the rack rod and gears of the embodiment, but other means may be used, and the stem 11b is provided with a relief port 40 and the spill ring 17b is provided with an inclined spill port 16b. Furthermore, the ports 16b and 40 provided in the stem 11b and the spill ring 17b may be
As for the shape, a combination of arbitrary shapes as shown by the two-dot chain line in FIG. 5 can be considered as necessary).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の実施例を示し、第1図は内燃機
関の要部の縦断正面図、第2は第1図の―視
断面図、第3図は制御弁の別例図、第4図及び第
5図はスピル体とスピルポートとの別例図、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、6……点火栓、7……副シリ
ンダ、9……副ピストン、12……油圧室、1
1,11a,11b……ステム、16,16a,
16b……スピルポート、17,17a,17b
……スピル体、28,28a……制御弁、31…
…減速感知機構。
The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of the main parts of the internal combustion engine, FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1, FIG. 3 is another example of the control valve, and FIG. 4 and Fig. 5 is another example of the spill body and spill port, Fig. 6
The figure is a plan view of FIG. 5. 1... Cylinder block, 2... Cylinder head, 5... Combustion chamber, 6... Spark plug, 7... Sub cylinder, 9... Sub piston, 12... Hydraulic chamber, 1
1, 11a, 11b... stem, 16, 16a,
16b... Spill port, 17, 17a, 17b
... Spill body, 28, 28a ... Control valve, 31...
...Deceleration sensing mechanism.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 内燃機関の気筒における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
を形成して、該油圧室に作動油の供給通路を接続
する一方、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、前記油圧室内の作動
油が流出するようにしたスピルポートを設け、且
つ、前記ステムの突出端には、当該ステムの後退
動によつてスピルポートが閉じステムの前進動に
よつてスピルポートが開くようにしたスピル体
を、当該スピル体によるスピルポートの開閉位置
がステムの軸方向に変位できるように相対移動自
在に設け、該スピル体を、内燃機関に、当該内燃
機関における負荷及び回転数のうちいずれか一方
又は両方に応じて移動作動するように関連し、更
に、前記油圧室には、内燃機関の減速時において
当該油圧室内への作動油の供給量を増加するよう
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。
1. A sub-piston is slidably inserted into a sub-cylinder communicating with a combustion chamber in a cylinder of an internal combustion engine, a hydraulic chamber is formed on the back surface of the sub-piston in the sub-cylinder, and a hydraulic oil supply passage is provided in the hydraulic chamber. At the same time, a stem is provided in the axial direction of the sub-piston so as to protrude from the sub-piston to the outside of the sub-cylinder, and a spill port is provided at the protruding end of the stem to allow the hydraulic oil in the hydraulic chamber to flow out. A spill body is provided at the protruding end of the stem, and the spill port is closed by the backward movement of the stem, and the spill port is opened by the forward movement of the stem. The spill body is provided so as to be relatively movable so that its position can be displaced in the axial direction of the stem, and the spill body is connected to the internal combustion engine so as to be moved and operated in response to either or both of the load and rotation speed of the internal combustion engine. The variable compression ratio internal combustion engine is further characterized in that the hydraulic chamber is provided with means for increasing the amount of hydraulic fluid supplied into the hydraulic chamber during deceleration of the internal combustion engine.
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