JP2012097656A - Internal combustion engine - Google Patents

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剛 芦澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal combustion engine including a moving member for moving in response to pressure of a combustion chamber, and restraining noise generated in response to the movement of the moving member.SOLUTION: This internal combustion engine includes a volume variable device for changing the volume of an auxiliary chamber communicating with the combustion chamber by contracting a spring device, with a pressure change in the combustion chamber 5 as a driving source, when the pressure of the combustion chamber reaches control pressure. The volume variable device includes a piston 55 for the auxiliary chamber for moving when the pressure of the combustion chamber reaches the control pressure, a locking part 52 for locking the piston 55 for the auxiliary chamber, and a braking device for reducing a moving speed of the piston 55 for the auxiliary chamber. The braking device is formed so that braking force when the piston 55 for the auxiliary chamber ought to contact with the locking part 52, becomes larger than braking force when the piston 55 for the auxiliary chamber starts to move from a state of being locked on the locking part 52.

Description

本発明は、内燃機関に関する。   The present invention relates to an internal combustion engine.

内燃機関は、燃焼室に燃料および空気が供給されて、燃焼室にて燃料が燃焼することにより駆動力を出力する。燃焼室において燃料を燃焼させるときには、空気と燃料との混合気を圧縮した状態になる。内燃機関の圧縮比は、出力および燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力トルクを大きくしたり、燃料消費量を少なくしたりすることができる。一方で、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が発生することが知られている。   In an internal combustion engine, fuel and air are supplied to a combustion chamber, and the fuel burns in the combustion chamber to output a driving force. When the fuel is burned in the combustion chamber, the mixture of air and fuel is compressed. It is known that the compression ratio of an internal combustion engine affects output and fuel consumption. By increasing the compression ratio, the output torque can be increased or the fuel consumption can be reduced. On the other hand, it is known that abnormal combustion such as knocking occurs when the compression ratio is too high.

特開２０００−２３０４３９号公報には、燃焼室に圧力調整弁を介して通じる副室を設け、圧力調整弁は、弁体と弁体に接続されて燃焼室側に付勢された弁棒とを有する自着火式の内燃機関が開示されている。この自着火式の内燃機関は、過早着火等により燃焼圧が所定の許容圧値を超えた場合に、弾性体の圧力に抗して圧力調整弁を押し上げて副室に圧力を逃すことが開示されている。この公報には、過早着火等が生じる圧力よりも大きな圧力で圧力調整弁が動くことが開示されている。また、この公報においては、燃焼室に通じる副室が形成され、副室に上下に移動可能な副ピストンが挿入されている内燃機関が開示されている。副ピストンは、機械ばねで押圧されている。燃料が燃焼した時に、燃焼室の圧力により機械ばねが縮んで副ピストンが上昇し、燃焼室に通じる副室の容積が大きくなることが開示されている。   In Japanese Patent Laid-Open No. 2000-230439, a combustion chamber is provided with a sub chamber communicating with a pressure regulating valve, and the pressure regulating valve is connected to the valve body and the valve body and is urged toward the combustion chamber side. A self-ignition internal combustion engine having the following is disclosed. This self-ignition internal combustion engine can release the pressure to the sub chamber by pushing up the pressure regulating valve against the pressure of the elastic body when the combustion pressure exceeds a predetermined allowable pressure value due to premature ignition or the like. It is disclosed. This publication discloses that the pressure regulating valve moves at a pressure larger than the pressure at which premature ignition or the like occurs. In addition, this publication discloses an internal combustion engine in which a sub chamber communicating with a combustion chamber is formed, and a sub piston that is vertically movable is inserted into the sub chamber. The secondary piston is pressed by a mechanical spring. It is disclosed that when the fuel is combusted, the mechanical spring is contracted by the pressure in the combustion chamber and the sub-piston is raised, and the volume of the sub-chamber leading to the combustion chamber is increased.

特開２０００−２３０４３９号公報JP 2000-230439 A

特開２０００−２３０４３９号公報に開示されている燃焼室の圧力を制御する装置は、燃焼室の圧力により機械ばねが縮んだり伸びたりして、圧力調整弁を開閉したり、副室に配置されている副ピストンを上下に移動させたりする。燃焼サイクルの吸気行程等の燃焼室の圧力が低い場合には、圧力調整弁の弁体または副ピストンは係止部に係止することより所定の位置に止まっている。燃焼室の圧力が所定の圧力を超えると、圧力調整弁の弁体または副ピストンが移動する。この後に、燃焼室の圧力が低下すると、圧力調整弁の弁体または副ピストンが元の所定の位置に戻る。   The apparatus for controlling the pressure in the combustion chamber disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-230439 is arranged in the sub chamber by opening and closing the pressure regulating valve or by contracting or extending the mechanical spring due to the pressure in the combustion chamber. Move the secondary piston up and down. When the pressure of the combustion chamber, such as the intake stroke of the combustion cycle, is low, the valve body of the pressure adjusting valve or the sub piston is stopped at a predetermined position by being locked to the locking portion. When the pressure in the combustion chamber exceeds a predetermined pressure, the valve body or sub piston of the pressure regulating valve moves. Thereafter, when the pressure in the combustion chamber decreases, the valve body or the auxiliary piston of the pressure regulating valve returns to the original predetermined position.

従来の技術における燃焼室の圧力を制御する装置は、圧力調整弁の弁体または副ピストン等の部材が高速で移動し、元の所定の位置に戻ったときに衝突音が生じる場合があった。例えば、副ピストンが着底するときに係止部と衝突し、大きな衝突音が生じていた。このために、燃焼室の圧力を制御する装置から騒音が発生するという問題があった。   In the conventional device for controlling the pressure of the combustion chamber, a member such as a pressure regulating valve body or a sub-piston moves at a high speed and may generate a collision sound when returning to the original predetermined position. . For example, when the sub-piston reaches the bottom, it collides with the locking portion, and a large collision sound is generated. For this reason, there has been a problem that noise is generated from a device for controlling the pressure in the combustion chamber.

本発明は、燃焼室の圧力に応じて移動する移動部材を含み、移動部材の移動に伴って生じる騒音を抑制する内燃機関を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that includes a moving member that moves in accordance with the pressure in a combustion chamber, and that suppresses noise that occurs as the moving member moves.

本発明の内燃機関は、弾性を有するばね装置を含み、燃焼室の圧力が予め定められた制御圧力に到達したときに、燃焼室の圧力変化を駆動源として、ばね装置が縮むことにより燃焼室の容積または燃焼室に連通する空間の容積が変化する容積可変装置を備える。容積可変装置は、燃焼室の圧力が制御圧力に到達したときに移動する移動部材と、燃焼室の圧力が制御圧力未満のときに移動部材を係止する係止部と、移動部材の移動速度を低下させる制動手段とを含む。移動部材が係止部に係止している状態から移動し始めるときの燃焼室の温度は、移動部材が係止部に接触すべきときの燃焼室の温度よりも低くなり、制動手段は、燃焼室の温度に応じて移動部材の制動力が可変に形成されており、移動部材が係止部に係止している状態から移動し始めるときの制動力よりも、移動部材が係止部に接触すべきときの制動力が大きくなるように形成されている。   The internal combustion engine of the present invention includes a spring device having elasticity, and when the pressure in the combustion chamber reaches a predetermined control pressure, the spring device contracts with the change in pressure in the combustion chamber as a drive source. Or a volume variable device that changes the volume of the space communicating with the combustion chamber. The variable volume device includes a moving member that moves when the pressure in the combustion chamber reaches a control pressure, a locking portion that locks the moving member when the pressure in the combustion chamber is less than the control pressure, and a moving speed of the moving member. Braking means for lowering. The temperature of the combustion chamber when the moving member starts to move from the state where it is locked to the locking portion is lower than the temperature of the combustion chamber when the moving member should contact the locking portion. The braking force of the moving member is variably formed in accordance with the temperature of the combustion chamber, and the moving member is engaged with the locking portion more than the braking force when the moving member starts moving from the state of being locked to the locking portion. It is formed so that the braking force when it should come into contact with is increased.

上記発明においては、容積可変装置は、燃焼室に連通する筒状部を含み、移動部材は、筒状部の内部に配置され、筒状部の内部の空間を区画して、燃焼室に向かう側に副室を形成し、燃焼室に向かう側と反対側にガス室を形成しており、ばね装置は、ガス室を含み、移動部材が移動してガス室が圧縮されることにより弾性を有することができる。   In the above invention, the variable volume device includes a cylindrical portion communicating with the combustion chamber, and the moving member is disposed inside the cylindrical portion, divides a space inside the cylindrical portion, and moves toward the combustion chamber. A sub chamber is formed on the side, and a gas chamber is formed on the side opposite to the side toward the combustion chamber.The spring device includes a gas chamber, and the elasticity is obtained by moving the moving member and compressing the gas chamber. Can have.

上記発明においては、係止部は、筒状部の燃焼室に向かう側の端部に筒状部の内部に突出するように形成され、係止部に囲まれる空間が燃焼室と副室との連通穴を構成しており、移動部材は、筒状部に接触する枠部材と、枠部材の内側に配置され、連通穴に嵌合する形状を有する嵌合部材と、枠部材と嵌合部材との間に配置され、温度が上昇することにより枠部材に対して嵌合部材を移動させる駆動装置とを含み、駆動装置は、燃焼室の温度が上昇すると、枠部材から移動部材を突出させるように形成されており、移動部材が係止部に接触すべきときには、嵌合部材が枠部材から突出して連通穴に嵌合し、嵌合部材、枠部材および筒状部により囲まれる空間が形成されることができる。   In the above invention, the locking part is formed at the end of the cylindrical part facing the combustion chamber so as to protrude into the cylindrical part, and the space surrounded by the locking part is defined by the combustion chamber and the sub chamber. The moving member is a frame member that contacts the tubular portion, a fitting member that is disposed inside the frame member and has a shape that fits into the communication hole, and the frame member. And a driving device that moves the fitting member relative to the frame member when the temperature rises, and the driving device projects the moving member from the frame member when the temperature of the combustion chamber rises. When the moving member should contact the locking portion, the fitting member protrudes from the frame member and fits into the communication hole, and is surrounded by the fitting member, the frame member, and the tubular portion. Can be formed.

本発明によれば、燃焼室の圧力に応じて移動する移動部材を含み、移動部材の移動に伴って生じる騒音を抑制する内燃機関を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal combustion engine which includes the moving member which moves according to the pressure of a combustion chamber, and suppresses the noise which arises with a movement of a moving member can be provided.

実施の形態１における内燃機関の概略図である。1 is a schematic diagram of an internal combustion engine in a first embodiment. 実施の形態１における内燃機関の容積可変装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a variable volume device for an internal combustion engine in a first embodiment. 実施の形態１における容積可変装置を備える内燃機関の運転状態を説明するグラフである。3 is a graph for explaining an operating state of an internal combustion engine including the variable volume device in the first embodiment. （ａ）から（ｃ）は、実施の形態１における第１の容積可変装置の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。(A) to (c) is a schematic cross-sectional view of a cylindrical member and a sub chamber-use piston portion of the first variable volume device in the first embodiment. （ａ）および（ｂ）は、実施の形態１における第１の容積可変装置の筒状部材および副室用ピストンの部分の他の概略断面図である。(A) And (b) is another schematic sectional drawing of the part of the cylindrical member of the 1st volume variable apparatus in Embodiment 1, and the piston for subchambers. 実施の形態１における容積可変装置の制動装置の運転状態を説明するグラフである。6 is a graph for explaining an operating state of a braking device of the variable volume device in the first embodiment. 実施の形態１における第３の比較例の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical member and a sub chamber-use piston portion of a third comparative example in the first embodiment. 実施の形態１における第３の比較例のダンパの拡大概略断面図である。6 is an enlarged schematic cross-sectional view of a damper of a third comparative example in the first embodiment. FIG. 実施の形態１における第４の比較例の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical member and a sub chamber-use piston portion of a fourth comparative example in the first embodiment. 実施の形態１における第２の容積可変装置の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical member and a sub chamber-use piston portion of the second variable volume device in the first embodiment. 実施の形態１における第２の容積可変装置の駆動装置の拡大概略断面図である。FIG. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of a drive device for a second variable volume device in the first embodiment. 実施の形態１における第２の容積可変装置の駆動装置の他の拡大概略断面図である。FIG. 10 is another enlarged schematic cross-sectional view of the drive device for the second variable volume device in the first embodiment. 実施の形態１における第３の容積可変装置の駆動装置の拡大概略断面図である。FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of a drive device for a third variable volume device according to Embodiment 1. 実施の形態１における第４の容積可変装置の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a cylindrical member and a sub chamber-use piston portion of a fourth variable volume device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態１における第４の容積可変装置の嵌合部材の概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view of a fitting member of the fourth variable volume device in the first embodiment. （ａ）から（ｃ）は、実施の形態２における第１の容積可変装置の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。(A)-(c) is a schematic sectional drawing of the part of the cylindrical member of the 1st volume variable apparatus in Embodiment 2, and the piston for subchambers. 実施の形態２における第１の容積可変装置の挿入部材と駆動装置との概略斜視図である。FIG. 10 is a schematic perspective view of an insertion member and a drive device of a first variable volume device in a second embodiment. （ａ）および（ｂ）は、実施の形態２における第２の容積可変装置の筒状部材および副室用ピストンの部分の概略断面図である。(A) And (b) is a schematic sectional drawing of the part of the cylindrical member of the 2nd volume variable apparatus in Embodiment 2, and the piston for subchambers. 実施の形態２における第３の容積可変装置を含むピストンの概略破断斜視図である。FIG. 5 is a schematic perspective view of a piston including a third variable volume device in a second embodiment. 実施の形態２における第３の容積可変装置の制動装置の部分の拡大概略断面図である。FIG. 12 is an enlarged schematic cross-sectional view of a brake device portion of a third variable volume device in the second embodiment.

（実施の形態１）
図１から図１５を参照して、実施の形態１における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に配置されている内燃機関を例に取り上げて説明する。 (Embodiment 1)
The internal combustion engine in the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an internal combustion engine disposed in a vehicle will be described as an example.

図１は、本実施の形態における内燃機関の概略図である。本実施の形態における内燃機関は、火花点火式である。内燃機関は、機関本体１を備える。機関本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とを含む。シリンダブロック２の内部には、ピストン３が配置されている。ピストン３は、シリンダブロック２の内部で往復運動する。本発明においては、ピストンが圧縮上死点に達したときにピストンの冠面とシリンダヘッドとに囲まれる気筒内の空間、および任意の位置にあるピストンの冠面とシリンダヘッドとに囲まれる気筒内の空間を燃焼室と称する。   FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type. The internal combustion engine includes an engine body 1. The engine body 1 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 4. A piston 3 is disposed inside the cylinder block 2. The piston 3 reciprocates inside the cylinder block 2. In the present invention, when the piston reaches compression top dead center, the space in the cylinder surrounded by the crown surface of the piston and the cylinder head, and the cylinder surrounded by the crown surface of the piston and the cylinder head at an arbitrary position The inner space is called a combustion chamber.

燃焼室５は、それぞれの気筒ごとに形成されている。燃焼室５には、機関吸気通路および機関排気通路が接続されている。機関吸気通路は、燃焼室５に空気または燃料と空気との混合気を供給するための通路である。機関排気通路は、燃料の燃焼により生じた排気ガスを燃焼室５から排出するための通路である。   The combustion chamber 5 is formed for each cylinder. An engine intake passage and an engine exhaust passage are connected to the combustion chamber 5. The engine intake passage is a passage for supplying air or a mixture of fuel and air to the combustion chamber 5. The engine exhaust passage is a passage for discharging exhaust gas generated by the combustion of fuel from the combustion chamber 5.

シリンダヘッド４には、吸気ポート７および排気ポート９が形成されている。吸気弁６は吸気ポート７の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関吸気通路を開閉可能に形成されている。排気弁８は、排気ポート９の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関排気通路を開閉可能に形成されている。シリンダヘッド４には、点火装置としての点火プラグ１０が固定されている。点火プラグ１０は、燃焼室５にて燃料を点火するように形成されている。   An intake port 7 and an exhaust port 9 are formed in the cylinder head 4. The intake valve 6 is disposed at the end of the intake port 7 and is configured to be able to open and close the engine intake passage communicating with the combustion chamber 5. The exhaust valve 8 is disposed at the end of the exhaust port 9 and is configured to be able to open and close the engine exhaust passage communicating with the combustion chamber 5. A spark plug 10 as an ignition device is fixed to the cylinder head 4. The spark plug 10 is formed to ignite fuel in the combustion chamber 5.

本実施の形態における内燃機関は、燃焼室５に燃料を供給するための燃料噴射弁１１を備える。本実施の形態における燃料噴射弁１１は、吸気ポート７に燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁１１は、この形態に限られず、燃焼室５に燃料を供給できるように配置されていれば構わない。たとえば、燃料噴射弁は、燃焼室５に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。   The internal combustion engine in the present embodiment includes a fuel injection valve 11 for supplying fuel to the combustion chamber 5. The fuel injection valve 11 in the present embodiment is arranged so as to inject fuel into the intake port 7. The fuel injection valve 11 is not limited to this configuration, and may be arranged so that fuel can be supplied to the combustion chamber 5. For example, the fuel injection valve may be arranged so as to inject fuel directly into the combustion chamber 5.

燃料噴射弁１１は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２９を介して燃料タンク２８に接続されている。燃料タンク２８内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ２９によって燃料噴射弁１１に供給される。   The fuel injection valve 11 is connected to the fuel tank 28 via an electronically controlled fuel pump 29 with variable discharge amount. The fuel stored in the fuel tank 28 is supplied to the fuel injection valve 11 by the fuel pump 29.

各気筒の吸気ポート７は、対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結されている。サージタンク１４は、吸気ダクト１５およびエアフローメータ１６を介してエアクリーナ（図示せず）に連結されている。吸気ダクト１５には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６が接続されている。吸気ダクト１５の内部には、ステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置されている。一方、各気筒の排気ポート９は、対応する排気枝管１９に連結されている。排気枝管１９は、触媒コンバータ２１に連結されている。本実施の形態における触媒コンバータ２１は、三元触媒２０を含む。触媒コンバータ２１は、排気管２２に接続されている。   The intake port 7 of each cylinder is connected to a surge tank 14 via a corresponding intake branch pipe 13. The surge tank 14 is connected to an air cleaner (not shown) via an intake duct 15 and an air flow meter 16. An air flow meter 16 that detects the amount of intake air is connected to the intake duct 15. A throttle valve 18 driven by a step motor 17 is disposed inside the intake duct 15. On the other hand, the exhaust port 9 of each cylinder is connected to a corresponding exhaust branch pipe 19. The exhaust branch pipe 19 is connected to the catalytic converter 21. Catalytic converter 21 in the present embodiment includes a three-way catalyst 20. The catalytic converter 21 is connected to the exhaust pipe 22.

本実施の形態における内燃機関は、電子制御ユニット３１を備える。本実施の形態における電子制御ユニット３１は、デジタルコンピュータを含む。電子制御ユニット３１は、双方向バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を含む。   The internal combustion engine in the present embodiment includes an electronic control unit 31. The electronic control unit 31 in the present embodiment includes a digital computer. The electronic control unit 31 includes a RAM (random access memory) 33, a ROM (read only memory) 34, a CPU (microprocessor) 35, an input port 36 and an output port 37 which are connected to each other via a bidirectional bus 32. .

エアフローメータ１６は、燃焼室５に吸入される吸入空気量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。アクセルペダル４０には、負荷センサ４１が接続されている。負荷センサ４１は、アクセルペダル４０の踏込量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。   The air flow meter 16 generates an output voltage proportional to the amount of intake air taken into the combustion chamber 5. This output voltage is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38. A load sensor 41 is connected to the accelerator pedal 40. The load sensor 41 generates an output voltage proportional to the depression amount of the accelerator pedal 40. This output voltage is input to the input port 36 via the corresponding AD converter 38.

クランク角センサ４２は、クランクシャフトが、例えば所定の角度を回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４２の出力により、機関回転数を検出することができる。また、クランク角センサ４２の出力により、クランク角度を検出することができる。たとえば、第１気筒の圧縮上死点を０°としたときのクランク角度を検出することができる。すなわち、クランクシャフトの回転角度を検出することができる。   The crank angle sensor 42 generates an output pulse each time the crankshaft rotates, for example, a predetermined angle, and this output pulse is input to the input port 36. The engine speed can be detected from the output of the crank angle sensor 42. Further, the crank angle can be detected from the output of the crank angle sensor 42. For example, the crank angle when the compression top dead center of the first cylinder is 0 ° can be detected. That is, the rotation angle of the crankshaft can be detected.

電子制御ユニット３１の出力ポート３７は、それぞれの対応する駆動回路３９を介して燃料噴射弁１１および点火プラグ１０に接続されている。本実施の形態における電子制御ユニット３１は、燃料噴射制御や点火制御を行うように形成されている。すなわち、燃料を噴射する時期および燃料の噴射量が電子制御ユニット３１により制御される。更に点火プラグ１０の点火時期が電子制御ユニット３１により制御されている。また、出力ポート３７は、対応する駆動回路３９を介して、スロットル弁１８を駆動するステップモータ１７および燃料ポンプ２９に接続されている。これらの機器は、電子制御ユニット３１により制御されている。   The output port 37 of the electronic control unit 31 is connected to the fuel injection valve 11 and the spark plug 10 via the corresponding drive circuits 39. The electronic control unit 31 in the present embodiment is formed to perform fuel injection control and ignition control. That is, the fuel injection timing and the fuel injection amount are controlled by the electronic control unit 31. Further, the ignition timing of the spark plug 10 is controlled by the electronic control unit 31. The output port 37 is connected to a step motor 17 and a fuel pump 29 that drive the throttle valve 18 via a corresponding drive circuit 39. These devices are controlled by the electronic control unit 31.

図２に、本実施の形態における内燃機関の燃焼室の部分の概略断面図を示す。本実施の形態における内燃機関は、複数の気筒を有する。図２は、複数の気筒が並ぶ方向に機関本体を切断したときの断面図である。   FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of the combustion chamber portion of the internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment has a plurality of cylinders. FIG. 2 is a cross-sectional view when the engine body is cut in a direction in which a plurality of cylinders are arranged.

本実施の形態における内燃機関は、燃料が燃焼したときの燃焼室の圧力を制御する燃焼圧力制御装置を備える。本実施の形態における燃焼圧力制御装置は、燃焼室に連通する空間の容積が変化する容積可変装置を備える。容積可変装置は、弾性を有するばね装置としての気体ばね５０を含む。気体ばね５０は、それぞれの気筒において燃焼室５に接続されている。本実施の形態における内燃機関は、燃焼室５に連通する空間としての副室６０を有する。本実施の形態における容積可変装置は、副室６０の容積が変化する。   The internal combustion engine in the present embodiment includes a combustion pressure control device that controls the pressure in the combustion chamber when the fuel is combusted. The combustion pressure control device in the present embodiment includes a variable volume device that changes the volume of the space communicating with the combustion chamber. The variable volume device includes a gas spring 50 as a spring device having elasticity. The gas spring 50 is connected to the combustion chamber 5 in each cylinder. The internal combustion engine in the present embodiment has a sub chamber 60 as a space communicating with the combustion chamber 5. In the volume variable device in the present embodiment, the volume of the sub chamber 60 changes.

本実施の形態における容積可変装置は、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達したときに、燃焼室５の圧力変化を駆動源として副室６０の容積が変化する。すなわち、容積可変装置は、燃焼室５の圧力が変化することにより作動する。本発明における制御圧力は、容積可変装置が作動し始めるときの燃焼室の圧力である。すなわち、副室用ピストン５５が移動し始める時の燃焼室の圧力である。容積可変装置は、燃焼室５の圧力が異常燃焼の発生圧力以上になることを抑制する。本実施の形態においては、燃焼室５の圧力が異常燃焼の発生する圧力以上にならないように制御圧力を定めている。   In the volume variable device in the present embodiment, when the pressure in the combustion chamber 5 reaches the control pressure, the volume of the sub chamber 60 changes using the pressure change in the combustion chamber 5 as a drive source. That is, the variable volume device operates when the pressure in the combustion chamber 5 changes. The control pressure in the present invention is the pressure in the combustion chamber when the variable volume device starts to operate. That is, the pressure in the combustion chamber when the sub chamber-use piston 55 starts to move. The variable volume device suppresses the pressure in the combustion chamber 5 from exceeding the pressure at which abnormal combustion occurs. In the present embodiment, the control pressure is determined so that the pressure in the combustion chamber 5 does not exceed the pressure at which abnormal combustion occurs.

本発明における異常燃焼は、たとえば、点火装置により混合気が点火し、点火した点から順次燃焼が伝搬する状態以外の燃焼を含む。異常燃焼は、たとえば、ノッキング現象、デトネーション現象およびプレイグニッション現象を含む。ノッキング現象は、スパークノック現象を含む。スパークノック現象は、点火装置において点火し、点火装置を中心に火炎が広がっているときに、点火装置から遠い位置にある未燃燃料を含む混合気が自着火する現象である。点火装置から遠い位置にある混合気は、点火装置の近傍の燃焼ガスにより圧縮されて高温高圧になって自着火する。混合気が自着火するときに衝撃波が発生する。   Abnormal combustion in the present invention includes, for example, combustion other than a state where the air-fuel mixture is ignited by an ignition device and combustion is sequentially propagated from the point of ignition. Abnormal combustion includes, for example, a knocking phenomenon, a detonation phenomenon, and a preignition phenomenon. The knocking phenomenon includes a spark knocking phenomenon. The spark knock phenomenon is a phenomenon in which an air-fuel mixture containing unburned fuel at a position far from the ignition device self-ignites when the ignition device ignites and a flame spreads around the ignition device. The air-fuel mixture at a position far from the ignition device is compressed by the combustion gas in the vicinity of the ignition device, becomes high temperature and high pressure, and self-ignites. A shock wave is generated when the mixture self-ignites.

デトネーション現象は、高温高圧の混合気の中を衝撃波が通過することにより、混合気が着火する現象である。この衝撃波は、たとえば、スパークノック現象によって発生する。   The detonation phenomenon is a phenomenon in which an air-fuel mixture is ignited when a shock wave passes through the high-temperature and high-pressure air-fuel mixture. This shock wave is generated by, for example, a spark knock phenomenon.

プレイグニッション現象は、早期着火現象とも言われる。プレイグニッション現象は、点火プラグの先端の金属または燃焼室内に堆積するカーボンスラッジ等が加熱されて、所定の温度以上を維持した状態になり、この部分を火種として点火時期の前に燃料が着火して燃焼する現象である。   The pre-ignition phenomenon is also called an early ignition phenomenon. The preignition phenomenon is that the metal at the tip of the spark plug or the carbon sludge that accumulates in the combustion chamber is heated to maintain the temperature above a predetermined temperature. It is a phenomenon that burns.

気体ばね５０は、内部に気体を密閉することにより弾性を有するように形成されている。気体ばね５０は、内部に気体を封入する封入機構を有する。気体ばね５０は、燃焼室５に連通している筒状部を構成する筒状部材５１を含む。本実施の形態における筒状部材５１は、円筒状に形成されている。筒状部材５１の内部には、移動部材としての副室用ピストン５５が配置されている。   The gas spring 50 is formed to have elasticity by sealing a gas inside. The gas spring 50 has an enclosing mechanism that encloses gas inside. The gas spring 50 includes a tubular member 51 that forms a tubular portion that communicates with the combustion chamber 5. The cylindrical member 51 in the present embodiment is formed in a cylindrical shape. Inside the cylindrical member 51, a sub chamber-use piston 55 as a moving member is arranged.

筒状部材５１の内部の空間は、副室用ピストン５５により区画されている。筒状部材５１の内部には、燃焼室５に向かう側に副室６０が形成され、燃焼室５に向かう側と反対側にガス室６１が形成されている。副室用ピストン５５は、筒状部材５１に固定されておらず、矢印１００に示すように、筒状部材５１の軸方向に移動するように形成されている。   The space inside the cylindrical member 51 is partitioned by the sub chamber-use piston 55. Inside the cylindrical member 51, a sub chamber 60 is formed on the side facing the combustion chamber 5, and a gas chamber 61 is formed on the side opposite to the side facing the combustion chamber 5. The sub chamber-use piston 55 is not fixed to the tubular member 51, and is formed so as to move in the axial direction of the tubular member 51 as indicated by an arrow 100.

気体ばね５０のガス室６１には、燃焼室５の圧力が所望の制御圧力に到達したときに、副室用ピストン５５が移動し始めるように、加圧された気体が封入されている。本実施の形態においては、ガス室６１に空気が封入されている。密閉されたガス室６１の圧力により副室用ピストン５５が押圧されている。   The gas chamber 61 of the gas spring 50 is filled with pressurized gas so that the sub chamber-use piston 55 starts to move when the pressure of the combustion chamber 5 reaches a desired control pressure. In the present embodiment, air is sealed in the gas chamber 61. The sub chamber-use piston 55 is pressed by the pressure of the sealed gas chamber 61.

容積可変装置は、副室用ピストン５５の移動を停止させる係止部５２を含む。本実施の形態における係止部５２は、筒状部材５１の燃焼室５に向かう側の端部に形成されている。係止部５２は、副室用ピストン５５を筒状部材５１の端部で係止する。副室用ピストン５５が係止部５２に接触している状態が、副室用ピストン５５が筒状部材５１の内部で着底している状態である。   The variable volume device includes a locking portion 52 that stops the movement of the sub chamber-use piston 55. The locking portion 52 in the present embodiment is formed at the end of the cylindrical member 51 on the side facing the combustion chamber 5. The locking portion 52 locks the sub chamber-use piston 55 at the end of the cylindrical member 51. The state where the sub chamber-use piston 55 is in contact with the locking portion 52 is a state where the sub-chamber piston 55 is bottomed inside the cylindrical member 51.

図３に、本実施の形態の内燃機関における燃焼室の圧力のグラフを示す。横軸がクランク角度であり、縦軸が燃焼室の圧力および副室用ピストンの変位である。図３には、燃焼サイクルのうち圧縮行程および膨張行程のグラフが示されている。副室用ピストン５５は、筒状部材５１の係止部５２に接触しているときの変位が零である。本実施の形態における容積可変装置は、燃焼サイクルの圧縮行程から膨張行程の期間中に、燃焼室の圧力が制御圧力に到達した場合に、副室用ピストン５５が移動する。この結果、気体ばね５０の副室６０の容積が大きくなる。   FIG. 3 shows a graph of the pressure in the combustion chamber in the internal combustion engine of the present embodiment. The horizontal axis is the crank angle, and the vertical axis is the pressure in the combustion chamber and the displacement of the sub chamber piston. FIG. 3 shows a graph of the compression stroke and the expansion stroke in the combustion cycle. The displacement of the sub chamber-use piston 55 is zero when it is in contact with the locking portion 52 of the cylindrical member 51. In the variable volume device in the present embodiment, the sub chamber-use piston 55 moves when the pressure of the combustion chamber reaches the control pressure during the compression stroke to expansion stroke of the combustion cycle. As a result, the volume of the sub chamber 60 of the gas spring 50 is increased.

図２および図３を参照して、圧縮行程の開始時には副室用ピストン５５が筒状部材５１の係止部５２に着底している。圧縮行程ではピストン３が上昇して、燃焼室５の圧力が上昇する。ここで、ガス室６１には制御圧力に対応する圧力の気体が封入されているために、燃焼室５の圧力が制御圧力になるまでは、副室用ピストン５５は着底した状態が維持される。   With reference to FIGS. 2 and 3, the sub chamber-use piston 55 is attached to the locking portion 52 of the cylindrical member 51 at the start of the compression stroke. In the compression stroke, the piston 3 rises and the pressure in the combustion chamber 5 rises. Here, since a gas having a pressure corresponding to the control pressure is sealed in the gas chamber 61, the sub chamber-use piston 55 is maintained in the bottomed state until the pressure of the combustion chamber 5 becomes the control pressure. The

図３に示す実施例では、クランク角度が０°（ＴＤＣ）より僅か後に点火される。点火されることにより燃焼室５の圧力が急激に上昇する。燃焼室５の圧力が制御圧力に達したときに、副室用ピストン５５が移動し始める。燃料の燃焼が進むと、ガス室６１が縮んで副室用ピストン５５の変位が大きくなる。副室６０の容積が大きくなる。このために、燃焼室５および副室６０の圧力が上昇することが抑制される。図３に示す例では、燃焼室の圧力がほぼ一定に保たれる。なお、厳密には副室用ピストン５５が移動することによりガス室６１内の圧力が上昇するために、燃焼室５の圧力も僅かに上昇する。   In the embodiment shown in FIG. 3, ignition is performed slightly after the crank angle is 0 ° (TDC). When ignited, the pressure in the combustion chamber 5 rises rapidly. When the pressure in the combustion chamber 5 reaches the control pressure, the sub chamber-use piston 55 starts to move. As the combustion of fuel proceeds, the gas chamber 61 contracts and the displacement of the sub chamber-use piston 55 increases. The volume of the sub chamber 60 is increased. For this reason, it is suppressed that the pressure of the combustion chamber 5 and the subchamber 60 rises. In the example shown in FIG. 3, the pressure in the combustion chamber is kept substantially constant. Strictly speaking, since the pressure in the gas chamber 61 is increased by the movement of the sub chamber-use piston 55, the pressure in the combustion chamber 5 is also slightly increased.

燃焼室５において、更に燃料の燃焼が進むと、副室用ピストン５５の変位は最大になった後に小さくなる。燃焼室５の圧力が減少して、副室用ピストン５５の変位が零に戻る。すなわち、副室用ピストン５５は着底する位置まで戻る。燃焼室５の圧力が制御圧力未満になった場合には、クランク角度の進行とともに燃焼室５の圧力が減少する。   When the combustion of fuel further proceeds in the combustion chamber 5, the displacement of the sub chamber-use piston 55 becomes maximum and then becomes smaller. The pressure in the combustion chamber 5 decreases and the displacement of the sub chamber-use piston 55 returns to zero. That is, the sub chamber-use piston 55 is returned to the bottom position. When the pressure in the combustion chamber 5 becomes less than the control pressure, the pressure in the combustion chamber 5 decreases as the crank angle advances.

このように、本実施の形態における燃焼圧力制御装置は、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達したときに燃焼室の圧力上昇を抑制し、燃焼室の圧力が異常燃焼の発生する圧力以上にならないように制御することができる。   Thus, the combustion pressure control apparatus in the present embodiment suppresses the pressure increase in the combustion chamber when the pressure in the combustion chamber 5 reaches the control pressure, and the pressure in the combustion chamber exceeds the pressure at which abnormal combustion occurs. It can be controlled not to become.

図３には、第１の比較例および第２の比較例の燃焼室の圧力のグラフが示されている。第１の比較例としての比較例１および第２の比較例としての比較例２は、本実施の形態における容積可変装置を有していない内燃機関である。内燃機関は、点火時期に依存して、燃焼室の圧力が変動する。内燃機関は、出力トルクが最大になる点火時期θｍａｘを有する。比較例１は、点火時期θｍａｘで点火したときのグラフである。出力トルクが最大になる点火時期で点火することにより、燃焼室の圧力が高くなり熱効率が最良になる。ところが、比較例１のように点火時期が早いと、燃焼室の圧力が異常燃焼の発生する圧力よりも高くなる。比較例１のグラフは、異常燃焼が発生しないと仮定している。一方で、実際の内燃機関では、燃焼室の最大圧力（Ｐｍａｘ）が異常燃焼の発生する圧力よりも小さくなるように点火時期を遅角させている。   FIG. 3 shows a graph of the pressure in the combustion chamber of the first comparative example and the second comparative example. Comparative Example 1 as the first comparative example and Comparative Example 2 as the second comparative example are internal combustion engines that do not have the variable volume device in the present embodiment. In the internal combustion engine, the pressure in the combustion chamber varies depending on the ignition timing. The internal combustion engine has an ignition timing θmax that maximizes the output torque. Comparative Example 1 is a graph when ignition is performed at the ignition timing θmax. By igniting at the ignition timing that maximizes the output torque, the pressure in the combustion chamber is increased and the thermal efficiency is optimal. However, when the ignition timing is early as in Comparative Example 1, the pressure in the combustion chamber becomes higher than the pressure at which abnormal combustion occurs. The graph of Comparative Example 1 assumes that abnormal combustion does not occur. On the other hand, in an actual internal combustion engine, the ignition timing is retarded so that the maximum pressure (Pmax) in the combustion chamber is smaller than the pressure at which abnormal combustion occurs.

比較例２の内燃機関では、異常燃焼を回避するために、出力トルクが最大になる点火時期よりも遅らせて点火している。点火時期を遅角させた場合には、出力トルクが最大になる点火時期で点火した場合よりも燃焼室の最大圧力が小さくなる。   In the internal combustion engine of the comparative example 2, in order to avoid abnormal combustion, ignition is performed with a delay from the ignition timing at which the output torque becomes maximum. When the ignition timing is retarded, the maximum pressure in the combustion chamber becomes smaller than when ignition is performed at the ignition timing at which the output torque is maximum.

本実施の形態における内燃機関は、燃焼室の圧力が異常燃焼の発生する圧力未満で燃焼を行なうことができる。点火時期を早くしても異常燃焼の発生を抑制することができる。特に、圧縮比が高いエンジンにおいても異常燃焼を抑制することができる。さらに、燃焼室の圧力が高い時間を長くすることができる。このため、比較例２の点火時期を遅らせた内燃機関よりも熱効率が改善され、出力トルクを大きくすることができる。または、燃料消費量を少なくすることができる。   The internal combustion engine in the present embodiment can perform combustion when the pressure in the combustion chamber is less than the pressure at which abnormal combustion occurs. Even if the ignition timing is advanced, the occurrence of abnormal combustion can be suppressed. In particular, abnormal combustion can be suppressed even in an engine having a high compression ratio. Furthermore, the time during which the pressure in the combustion chamber is high can be lengthened. For this reason, compared with the internal combustion engine which delayed the ignition timing of the comparative example 2, thermal efficiency can be improved and output torque can be enlarged. Alternatively, fuel consumption can be reduced.

図４に、本実施の形態における第１の容積可変装置の筒状部材の先端部分と副室用ピストンとの概略断面図を示す。図４（ａ）は、副室用ピストンが着底している状態を示し、図４（ｂ）は、副室用ピストンが移動し始めた直後の状態を示し、図４（ｃ）は、副室用ピストンが十分に移動したときの状態を示している。   FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of the distal end portion of the cylindrical member and the sub chamber-use piston of the first variable volume device in the present embodiment. FIG. 4A shows a state where the sub chamber-use piston is bottomed, FIG. 4B shows a state immediately after the sub chamber-use piston starts to move, and FIG. The state when the sub chamber-use piston has moved sufficiently is shown.

図４（ａ）を参照して、本実施の形態における係止部５２は、筒状部材５１の内側に向かって突出するように形成されている。係止部５２に囲まれる空間が、燃焼室５と副室６０とを連通する連通穴６５を構成している。燃焼室５の圧力が制御圧力未満の場合には、副室用ピストン５５が係止部５２に着底している状態が維持される。副室用ピストン５５は、筒状部材５１の係止部５２に接触しており、係止部５２に係止されている。   With reference to FIG. 4A, the locking portion 52 in the present embodiment is formed so as to protrude toward the inside of the tubular member 51. A space surrounded by the locking portion 52 constitutes a communication hole 65 that allows the combustion chamber 5 and the sub chamber 60 to communicate with each other. When the pressure in the combustion chamber 5 is less than the control pressure, the state where the sub chamber-use piston 55 is bottomed on the locking portion 52 is maintained. The sub chamber-use piston 55 is in contact with the locking portion 52 of the cylindrical member 51 and is locked to the locking portion 52.

本実施の形態における副室用ピストン５５は、筒状部材５１に接触している枠部材としての副室用ピストン本体５６を含む。副室用ピストン本体５６は、筒状部材５１の内部で摺動するように形成されている。また、副室用ピストン本体５６の周方向の表面には、シールリング７１が配置されている。シールリング７１は、副室用ピストン本体５６と筒状部材５１との間から空気が漏れることを抑制するように形成されている。   The sub chamber-use piston 55 in the present embodiment includes a sub chamber-use piston main body 56 as a frame member in contact with the cylindrical member 51. The sub chamber-use piston main body 56 is formed so as to slide inside the cylindrical member 51. A seal ring 71 is disposed on the circumferential surface of the sub chamber-use piston main body 56. The seal ring 71 is formed so as to suppress leakage of air from between the sub chamber-use piston main body 56 and the cylindrical member 51.

副室用ピストン５５は、副室用ピストン本体５６の内側に配置されている嵌合部材５７を含む。本実施の形態においては、副室用ピストン本体５６に凹部５６ｄが形成されている。嵌合部材５７は、凹部５６ｄに配置されている。嵌合部材５７は、副室用ピストン本体５６に対して移動可能に形成されている。嵌合部材５７は、連通穴６５に嵌合するように形成されている。また、嵌合部材５７の内部には、嵌合部材５７および副室用ピストン本体５６に囲まれる空間と、燃焼室５に通じる空間とを連通する通路５７ａが形成されている。   The sub chamber-use piston 55 includes a fitting member 57 disposed inside the sub-chamber piston main body 56. In the present embodiment, a concave portion 56d is formed in the sub chamber-use piston main body 56. The fitting member 57 is disposed in the recess 56d. The fitting member 57 is formed to be movable with respect to the sub chamber-use piston main body 56. The fitting member 57 is formed so as to fit into the communication hole 65. Further, a passage 57 a is formed in the fitting member 57 to communicate the space surrounded by the fitting member 57 and the sub chamber-use piston main body 56 and the space communicating with the combustion chamber 5.

副室用ピストン５５は、副室用ピストン本体５６と嵌合部材５７との間に配置されている駆動装置５８を含む。駆動装置５８は、温度が上昇することにより嵌合部材５７を副室用ピストン本体５６に対して移動させるように形成されている。本実施の形態における駆動装置５８は、燃焼室５の気体の温度が高くなったときに、嵌合部材５７を移動させることにより副室用ピストン本体５６の端面から嵌合部材５７を突出させる。   The sub chamber-use piston 55 includes a drive device 58 disposed between the sub-chamber piston main body 56 and the fitting member 57. The drive device 58 is formed to move the fitting member 57 relative to the sub chamber-use piston main body 56 when the temperature rises. The drive device 58 in the present embodiment causes the fitting member 57 to protrude from the end surface of the sub chamber-use piston main body 56 by moving the fitting member 57 when the temperature of the gas in the combustion chamber 5 becomes high.

図４（ｂ）を参照して、燃焼室５にて燃料が燃焼し、燃焼室５の圧力が制御圧力以上になると、矢印１０１に示すように、副室用ピストン５５は、係止部５２から離れる向きに移動する。副室用ピストン５５が移動し始めたときには、嵌合部材５７は副室用ピストン本体５６と一体的に移動する。   Referring to FIG. 4B, when the fuel burns in the combustion chamber 5 and the pressure in the combustion chamber 5 becomes equal to or higher than the control pressure, the sub chamber-use piston 55 includes the locking portion 52 as indicated by an arrow 101. Move away from. When the sub chamber-use piston 55 starts to move, the fitting member 57 moves integrally with the sub-chamber piston body 56.

図４（ｃ）は、燃焼室５において、更に燃料の燃焼が進んだ状態を示している。燃料の燃焼が進むと、燃焼室５の圧力が更に高くなり、副室用ピストン５５の移動距離が大きくなる。また、燃焼室５の気体が高温になり、副室６０の気体の温度も高くなる。副室６０の気体の熱は、副室用ピストン本体５６および嵌合部材５７を通じて駆動装置５８に伝達される。このように、燃焼室５の気体の温度が上昇すると、駆動装置５８の温度も上昇する。   FIG. 4C shows a state in which the combustion of fuel further proceeds in the combustion chamber 5. As the combustion of fuel proceeds, the pressure in the combustion chamber 5 further increases, and the moving distance of the sub chamber-use piston 55 increases. Further, the gas in the combustion chamber 5 becomes high temperature, and the temperature of the gas in the sub chamber 60 also becomes high. The heat of the gas in the sub chamber 60 is transmitted to the drive device 58 through the sub chamber piston main body 56 and the fitting member 57. Thus, when the temperature of the gas in the combustion chamber 5 rises, the temperature of the drive device 58 also rises.

本実施の形態における駆動装置は、予め定められた温度に到達すると駆動するように形成されている。駆動装置５８が駆動して、矢印１０３に示すように、嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６に対して移動する。このときに、嵌合部材５７の通路５７ａを通って、副室６０の気体が嵌合部材５７および副室用ピストン本体５６に囲まれる空間に流入する。嵌合部材５７に通路５７ａを形成することにより、嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６に対して移動するときの抵抗を抑制することができる。   The drive device in the present embodiment is configured to be driven when a predetermined temperature is reached. The drive device 58 is driven, and the fitting member 57 moves relative to the sub chamber-use piston main body 56 as indicated by an arrow 103. At this time, the gas in the sub chamber 60 flows into the space surrounded by the fitting member 57 and the sub chamber-use piston main body 56 through the passage 57 a of the fitting member 57. By forming the passage 57 a in the fitting member 57, it is possible to suppress resistance when the fitting member 57 moves with respect to the sub chamber-use piston main body 56.

副室用ピストン５５は、矢印１０１に示すように係止部５２から離れる向きに移動を続けた後に、矢印１０２に示すように向きを変えて着底する向きに移動する。副室用ピストン５５は、嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６の端面から飛び出した状態で着底する位置に向かう。   The sub chamber-use piston 55 continues to move away from the locking portion 52 as indicated by an arrow 101, and then changes its orientation as indicated by an arrow 102 to move toward the bottom. The sub chamber-use piston 55 heads to a position where the fitting member 57 reaches the bottom in a state of protruding from the end surface of the sub-chamber piston main body 56.

図５に、本実施の形態における容積可変装置の筒状部材の先端部分と副室用ピストンとの他の概略断面図を示す。図５（ａ）は、副室用ピストンが着底する位置に近接した状態を示し、図５（ｂ）は、副室用ピストンが着底したときの状態を示している。   FIG. 5 shows another schematic cross-sectional view of the distal end portion of the cylindrical member and the sub chamber-use piston of the variable volume device in the present embodiment. FIG. 5A shows a state close to the position where the sub chamber-use piston is bottomed, and FIG. 5B shows a state when the sub-chamber piston is bottomed.

図５（ａ）を参照して、燃焼室５において更に燃料の燃焼が進むと、嵌合部材５７が突出した状態で、矢印１０２に示すように副室用ピストン５５が着底する位置に向かって移動する。嵌合部材５７の先端部が、連通穴６５に嵌合する。このときに、嵌合部材５７、筒状部材５１および副室用ピストン本体５６に囲まれる空間としての圧縮室６２が形成される。本実施の形態における圧縮室６２は、嵌合部材５７の周方向に沿って形成される。圧縮室６２の内部の気体は各部材の接触部分の隙間から徐々に抜ける。このために、副室用ピストン５５の移動速度が低下する。すなわち、副室用ピストン５５が制動される。副室用ピストン５５は速度が低下した状態で着底するために、副室用ピストン５５と係止部５２とが接触するときに生じる騒音を抑制することができる。   Referring to FIG. 5 (a), when the combustion of fuel further proceeds in the combustion chamber 5, the fitting member 57 protrudes toward the position where the sub chamber-use piston 55 reaches the bottom as shown by the arrow 102. Move. The tip of the fitting member 57 is fitted into the communication hole 65. At this time, a compression chamber 62 is formed as a space surrounded by the fitting member 57, the cylindrical member 51, and the sub chamber-use piston main body 56. The compression chamber 62 in the present embodiment is formed along the circumferential direction of the fitting member 57. The gas inside the compression chamber 62 gradually escapes from the gap between the contact portions of the members. For this reason, the moving speed of the sub chamber-use piston 55 decreases. That is, the sub chamber-use piston 55 is braked. Since the sub chamber-use piston 55 bottoms in a state where the speed is lowered, noise generated when the sub-chamber piston 55 comes into contact with the locking portion 52 can be suppressed.

このように、本実施の形態における第１の容積可変装置は、副室用ピストン５５の移動速度を低下させる制動手段としての制動装置を備える。本実施の形態における制動装置は、副室用ピストン本体５６、嵌合部材５７、筒状部材５１および駆動装置５８を含む。本実施の形態における制動装置は、副室用ピストン５５が移動し始めるときの制動力が零であり、副室用ピストン５５が着底すべきときに所定の大きさの制動力が生じる。   As described above, the first variable volume device in the present embodiment includes a braking device as a braking unit that reduces the moving speed of the sub chamber-use piston 55. The braking device in the present embodiment includes a sub chamber-use piston main body 56, a fitting member 57, a cylindrical member 51, and a driving device 58. In the braking device according to the present embodiment, the braking force when the sub chamber-use piston 55 starts to move is zero, and a braking force of a predetermined magnitude is generated when the sub-chamber piston 55 should be bottomed.

図５（ｂ）は、副室用ピストン５５が着底したときの概略断面図である。嵌合部材５７は、連通穴６５に嵌合している。燃料の燃焼が終了すると、燃焼室５の気体の温度が低下する。排気行程および吸気行程に移行すると燃焼室５の気体の温度が低下する。特に、吸気行程においては、新気が燃焼室５に流入するために、燃焼室５の気体の温度が低くなる。副室用ピストン５５の熱は、燃焼室５の気体に向かって放出される。または、副室用ピストン５５の熱は、筒状部材５１を介してシリンダヘッド４に放出される。シリンダヘッド４は、機関冷却水により冷却されている。副室用ピストン５５の温度が低下し、駆動装置５８の温度も低下する。   FIG. 5B is a schematic cross-sectional view when the sub chamber-use piston 55 is bottomed. The fitting member 57 is fitted in the communication hole 65. When the combustion of the fuel is finished, the temperature of the gas in the combustion chamber 5 decreases. When shifting to the exhaust stroke and the intake stroke, the temperature of the gas in the combustion chamber 5 decreases. In particular, in the intake stroke, since fresh air flows into the combustion chamber 5, the temperature of the gas in the combustion chamber 5 becomes low. The heat of the sub chamber-use piston 55 is released toward the gas in the combustion chamber 5. Alternatively, the heat of the sub chamber-use piston 55 is released to the cylinder head 4 through the cylindrical member 51. The cylinder head 4 is cooled by engine cooling water. The temperature of the sub chamber-use piston 55 is lowered, and the temperature of the driving device 58 is also lowered.

駆動装置５８は、温度が低下すると、矢印１０４に示すように嵌合部材５７を移動させる。嵌合部材５７は、副室用ピストン本体５６の凹部５６ｄの内部に進入する。この結果、図４（ａ）で示されるように、嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６の凹部５６ｄの内部に収容される。次の燃焼サイクルにおいて、副室用ピストン５５が移動し始めるときには、嵌合部材５７が連通穴６５から抜けているために、応答性良く副室用ピストン５５が移動し始める。このように、それぞれの燃焼サイクルごとに嵌合部材５７の移動が繰り返される。   When the temperature decreases, the driving device 58 moves the fitting member 57 as indicated by an arrow 104. The fitting member 57 enters the inside of the recess 56 d of the sub chamber-use piston main body 56. As a result, as shown in FIG. 4A, the fitting member 57 is accommodated in the recess 56 d of the sub chamber-use piston main body 56. In the next combustion cycle, when the sub chamber-use piston 55 starts to move, the sub-chamber piston 55 starts to move with good responsiveness because the fitting member 57 has come out of the communication hole 65. Thus, the movement of the fitting member 57 is repeated for each combustion cycle.

本実施の形態においては、副室用ピストン本体５６に嵌合部材５７が収容されたときに、ピストン本体５６の端面と嵌合部材５７の端面とが、同一平面状になるように形成されているが、この形態に限られず、嵌合部材５７の端面が副室用ピストン本体５６の端面よりも内側に配置されるように、嵌合部材５７が小さく形成されていても構わない。   In the present embodiment, when the fitting member 57 is accommodated in the sub chamber-use piston main body 56, the end surface of the piston main body 56 and the end surface of the fitting member 57 are formed to be in the same plane. However, the present invention is not limited to this configuration, and the fitting member 57 may be formed small so that the end surface of the fitting member 57 is disposed on the inner side of the end surface of the sub chamber-use piston main body 56.

図６に、本実施の形態における内燃機関の燃焼室の圧力、副室用ピストンの温度および副室用ピストン本体に対する嵌合部材の移動量を説明するグラフを示す。図６の例では、クランク角度θ１において点火されている。クランク角度θ２において、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達して、副室用ピストン５５が移動し始めている。副室用ピストンの温度は、燃焼室の温度に対応して変化する。   FIG. 6 shows a graph for explaining the pressure of the combustion chamber of the internal combustion engine, the temperature of the sub chamber piston, and the amount of movement of the fitting member relative to the sub chamber piston body in the present embodiment. In the example of FIG. 6, ignition is performed at a crank angle θ1. At the crank angle θ2, the pressure in the combustion chamber 5 reaches the control pressure, and the sub chamber-use piston 55 starts to move. The temperature of the sub chamber-use piston changes corresponding to the temperature of the combustion chamber.

クランク角度θ１からクランク角度θ２までの期間においては、燃料が燃焼することにより、燃焼室５の気体の温度が上昇する。また、副室用ピストン５５の熱は、筒状部材５１を介して放出される。たとえば、筒状部材５１の係止部５２からシリンダヘッド４に放熱することができる。しかし、燃料の燃焼熱が大きいために、副室用ピストン５５の温度が上昇する。   During the period from the crank angle θ1 to the crank angle θ2, the temperature of the gas in the combustion chamber 5 rises as the fuel burns. Further, the heat of the sub chamber-use piston 55 is released through the cylindrical member 51. For example, heat can be radiated from the locking portion 52 of the cylindrical member 51 to the cylinder head 4. However, since the combustion heat of the fuel is large, the temperature of the sub chamber-use piston 55 rises.

クランク角度θ３において、副室用ピストン５５がほぼ着底している。クランク角度θ２からクランク角度θ３までは、副室用ピストン５５が移動することにより、燃焼室５の圧力がほぼ制御圧力に保たれる。クランク角度θ２からクランク角度θ３までの期間においては、副室用ピストン５５の熱は、ほとんど放出されずに蓄熱される。この期間においても燃料の燃焼が進行するために、副室用ピストン５５の温度が上昇する。   At the crank angle θ3, the sub chamber-use piston 55 is substantially bottomed. From the crank angle θ2 to the crank angle θ3, the sub chamber-use piston 55 moves, so that the pressure in the combustion chamber 5 is maintained substantially at the control pressure. During the period from the crank angle θ2 to the crank angle θ3, the heat of the sub chamber-use piston 55 is stored without being released. Even during this period, the combustion of the fuel proceeds, so the temperature of the sub chamber-use piston 55 rises.

クランク角度θ４において、燃料の燃焼が終了している。クランク角度θ３からクランク角度θ４までの期間においては、燃焼室５において燃料の燃焼が僅かに残存している。副室用ピストン５５の熱は、たとえば筒状部材５１の係止部５２を介して放出される。この期間においては、副室用ピストン５５の温度は僅かに上昇する。   At the crank angle θ4, the fuel combustion is finished. During the period from the crank angle θ3 to the crank angle θ4, a slight amount of fuel remains in the combustion chamber 5. The heat of the sub chamber-use piston 55 is released, for example, via the locking portion 52 of the tubular member 51. During this period, the temperature of the sub chamber-use piston 55 slightly increases.

クランク角度θ４以降においては、燃料の燃焼が終了しているために、副室用ピストン５５の熱は、たとえば筒状部材５１の係止部５２を介して放出される。副室用ピストン５５の温度は下降する。さらに、排気行程および吸気行程では、燃焼室５の気体の温度が低くなり、副室用ピストン５５の温度が下降する。特に、吸気行程になると燃焼室５に流入する新気に冷却されるために、副室用ピストン５５は、所定の温度まで低下する。   After the crank angle θ4, the combustion of the fuel is completed, so that the heat of the sub chamber-use piston 55 is released, for example, via the locking portion 52 of the cylindrical member 51. The temperature of the sub chamber-use piston 55 decreases. Further, in the exhaust stroke and the intake stroke, the temperature of the gas in the combustion chamber 5 is lowered, and the temperature of the sub chamber-use piston 55 is lowered. In particular, since it is cooled to fresh air flowing into the combustion chamber 5 during the intake stroke, the sub chamber-use piston 55 is lowered to a predetermined temperature.

クランク角度θ１からクランク角度θ３までの間に、副室用ピストン５５の温度が上昇することにより、駆動装置５８の温度が上昇する。図６の例においては、クランク角度θ２では、副室用ピストン本体５６に対する嵌合部材５７の移動量は、ほぼ零である。このために、副室用ピストン５５は、高速で移動し始める。クランク角度θ２からクランク角度θ３までの期間内において、副室用ピストン本体５６に対して嵌合部材５７が移動し始めている。クランク角度θ３において、副室用ピストン５５が、ほぼ着底する位置まで戻っている。クランク角度θ３では、嵌合部材５７の移動量が大きくなっている。このために、嵌合部材５７が連通穴６５に嵌合する。副室用ピストン５５は、減速して係止部５２に着底する。副室用ピストン５５が着底する時の騒音を抑制することができる。   Between the crank angle θ1 and the crank angle θ3, the temperature of the sub chamber-use piston 55 rises, so that the temperature of the drive device 58 rises. In the example of FIG. 6, at the crank angle θ2, the movement amount of the fitting member 57 relative to the sub chamber-use piston main body 56 is substantially zero. For this reason, the sub chamber-use piston 55 starts to move at a high speed. In the period from the crank angle θ2 to the crank angle θ3, the fitting member 57 starts to move with respect to the sub chamber-use piston main body 56. At the crank angle θ3, the sub chamber-use piston 55 has returned to the position where it substantially reaches the bottom. At the crank angle θ3, the moving amount of the fitting member 57 is large. For this purpose, the fitting member 57 is fitted into the communication hole 65. The sub chamber-use piston 55 decelerates and reaches the locking portion 52. Noise when the sub chamber-use piston 55 bottoms can be suppressed.

燃焼サイクルの膨張行程から排気行程および吸気行程に移行すると、副室用ピストン５５の温度低下に伴って、駆動装置５８の温度も低下する。嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６の内部に収容される。   When a transition is made from the expansion stroke of the combustion cycle to the exhaust stroke and the intake stroke, the temperature of the drive device 58 also decreases as the temperature of the sub chamber-use piston 55 decreases. The fitting member 57 is accommodated inside the sub chamber-use piston main body 56.

本実施の形態における内燃機関は、副室用ピストン５５が係止部５２に係止している状態から移動し始めるときの燃焼室５の気体の温度が、副室用ピストン５５が係止部５２に接触すべき時の燃焼室５の気体の温度よりも低くなる。本実施の形態における制動装置は、燃焼室５の気体の温度に応じて副室用ピストン５５の制動力が可変に形成されている。副室用ピストン５５が係止部５２に着底するときの騒音を抑制することができる。また、副室用ピストン５５が着底する時の衝突により、副室用ピストン５５や副室用ピストン５５を係止する係止部５２が破損することを抑制できる。   In the internal combustion engine in the present embodiment, the temperature of the gas in the combustion chamber 5 when the sub chamber-use piston 55 starts moving from the state where the sub-chamber piston 55 is engaged with the engagement portion 52 is It becomes lower than the temperature of the gas in the combustion chamber 5 when it should contact 52. In the braking device in the present embodiment, the braking force of the sub chamber-use piston 55 is variably formed according to the temperature of the gas in the combustion chamber 5. It is possible to suppress noise when the sub chamber-use piston 55 reaches the engaging portion 52. Moreover, it can suppress that the latching part 52 which latches the subchamber piston 55 and the subchamber piston 55 by the collision when the subchamber piston 55 bottoms out is damaged.

図７に、本実施の形態における第３の比較例の内燃機関の容積可変装置の概略断面図を示す。第３の比較例の容積可変装置においては、筒状部材５１の底部にダンパ７６が配置されている。ダンパ７６は、係止部５２に配置されている。   FIG. 7 shows a schematic cross-sectional view of a volume variable device for an internal combustion engine of a third comparative example in the present embodiment. In the volume variable device of the third comparative example, a damper 76 is disposed at the bottom of the cylindrical member 51. The damper 76 is disposed in the locking portion 52.

図８に、本実施の形態における第３の比較例の容積可変装置のダンパの拡大概略断面図を示す。第３の比較例のダンパ７６は、オイルダンパである。ダンパ７６は、容器７６ａを含む。容器７６ａの内部には、ピストン７６ｃが配置されている。ピストン７６ｃには、棒状部材７６ｂが固定されている。棒状部材７６ｂの端部には、押圧板７６ｄが配置されている。   FIG. 8 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the damper of the volume variable device of the third comparative example in the present embodiment. The damper 76 of the third comparative example is an oil damper. The damper 76 includes a container 76a. A piston 76c is disposed inside the container 76a. A rod-like member 76b is fixed to the piston 76c. A pressing plate 76d is disposed at the end of the rod-shaped member 76b.

容器７６ａの内部には、オイル７６ｈが充填されている。容器７６ａの内部にピストン７６ｃが配置されることにより、２つのオイル室が区画されている。ピストン７６ｃは、コイルスプリング７６ｇにより、棒状部材７６ｂが飛び出す向きに付勢されている。ピストン７６ｃの内部には、通路７６ｅが形成されている。通路７６ｅは、ピストン７６ｃにより区画される２つのオイル室が連通するように形成されている。通路７６ｅの途中には、オリフィス７６ｆが配置されている。オリフィス７６ｆは、通路７６ｅを流れるオイル７６ｈの流量を制限する。   The inside of the container 76a is filled with oil 76h. Two oil chambers are partitioned by disposing the piston 76c inside the container 76a. The piston 76c is urged by a coil spring 76g so that the rod-shaped member 76b protrudes. A passage 76e is formed in the piston 76c. The passage 76e is formed so that two oil chambers defined by the piston 76c communicate with each other. An orifice 76f is arranged in the middle of the passage 76e. The orifice 76f restricts the flow rate of the oil 76h flowing through the passage 76e.

図７および図８を参照して、副室用ピストン５５が移動して押圧板７６ｄから離れているときには、コイルスプリング７６ｇが伸びる。副室用ピストン５５は、矢印１０２に示すように、着底する位置に向かう。副室用ピストン５５は、係止部５２に向かって移動する。   7 and 8, when the sub chamber-use piston 55 is moved away from the pressing plate 76d, the coil spring 76g is extended. As shown by the arrow 102, the sub chamber-use piston 55 heads to the position where it reaches the bottom. The sub chamber-use piston 55 moves toward the locking portion 52.

副室用ピストン５５が、押圧板７６ｄに接触する。ダンパ７６においては、ピストン７６ｃが移動することにより、オイル７６ｈが一方のオイル室からオリフィス７６ｆを通って他方のオイル室に流れる。オリフィス７６ｆにより、オイル７６ｈの流量を制限することにより、ピストン７６ｃの速度を制限することができる。さらに、コイルスプリング７６ｇが縮むことにより、ピストン７６ｃの移動速度を低下させることができる。このために、副室用ピストン５５が係止部５２に着底すべき時の速度を低下させることができる。   The sub chamber-use piston 55 contacts the pressing plate 76d. In the damper 76, when the piston 76c moves, the oil 76h flows from one oil chamber through the orifice 76f to the other oil chamber. By restricting the flow rate of the oil 76h by the orifice 76f, the speed of the piston 76c can be limited. Furthermore, the moving speed of the piston 76c can be reduced by contracting the coil spring 76g. For this reason, the speed when the sub chamber-use piston 55 should bottom the locking portion 52 can be reduced.

本実施の形態における第３の比較例の容積可変装置においても、副室用ピストン５５が係止部５２に着底する時の速度を低下させることができる。しかしながら、第３の比較例の容積可変装置においては、副室用ピストン５５が高速で押圧板７６ｄに衝突する。第３の比較例の容積可変装置においては、オイルの漏れを防止するためのシール構造が複雑になるという問題がある。または、長時間使用すると、オイルが徐々に漏れて容器の内部に充填されているオイルが不足する虞がある。   Also in the volume variable device of the third comparative example in the present embodiment, it is possible to reduce the speed when the sub chamber-use piston 55 reaches the locking portion 52. However, in the volume variable device of the third comparative example, the sub chamber-use piston 55 collides with the pressing plate 76d at a high speed. The variable volume device of the third comparative example has a problem that the seal structure for preventing oil leakage is complicated. Or, when used for a long time, there is a possibility that oil gradually leaks and the oil filled in the container is insufficient.

図９に、本実施の形態における第４の比較例の容積可変装置の概略断面図を示す。図９は、第４の比較例の容積可変装置の筒状部材の先端部分および副室用ピストンの部分の概略断面図である。第４の比較例の容積可変装置の副室用ピストン５５は、副室用ピストン本体５６を含む。副室用ピストン本体５６は、燃焼室に向かって突出する凸部５６ｃを有する。凸部５６ｃは、係止部５２に囲まれる連通穴６５に嵌合するように形成されている。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a volume variable device of a fourth comparative example in the present embodiment. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the tip portion of the tubular member and the sub chamber-use piston portion of the volume variable device of the fourth comparative example. The sub chamber-use piston 55 of the volume varying device of the fourth comparative example includes a sub-chamber piston body 56. The sub chamber-use piston main body 56 has a convex portion 56 c that protrudes toward the combustion chamber. The convex portion 56 c is formed so as to fit in the communication hole 65 surrounded by the locking portion 52.

第４の比較例の容積可変装置は、副室用ピストン５５が係止部５２に向かって戻るときに、凸部５６ｃが連通穴６５に嵌合する。このときに、副室用ピストン本体５６および筒状部材５１に囲まれる圧縮室６２が形成される。圧縮室６２が形成されることにより、副室用ピストン５５の移動速度を低下させることができる。副室用ピストン５５が係止部５２に着底する時の速度を遅くすることができる。   In the volume varying device of the fourth comparative example, the convex portion 56 c is fitted into the communication hole 65 when the sub chamber-use piston 55 returns toward the locking portion 52. At this time, a compression chamber 62 surrounded by the sub chamber-use piston main body 56 and the cylindrical member 51 is formed. By forming the compression chamber 62, the moving speed of the sub chamber-use piston 55 can be reduced. The speed when the sub chamber-use piston 55 settles on the locking portion 52 can be reduced.

ところが、第４の比較例の容積可変装置においては、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達し、副室用ピストン５５が移動し始める時においても圧縮室６２が形成される。副室用ピストン５５が係止部５２から離れる速度が遅くなる。このために、燃焼室５の圧力上昇を抑制する機能が低下する。たとえば、副室用ピストン５５の移動速度が遅いと、燃焼室５の圧力が上昇を続けて、異常燃焼の発生圧力まで到達する虞がある。副室用ピストン５５の移動速度を低下させる制動装置は、副室用ピストンが移動し始めるときには制動力を小さくして高速で移動させることが好ましい。また、副室用ピストンが着底すべき時には制動力を大きくして低速で移動させることが好ましい。   However, in the volume variable device of the fourth comparative example, the compression chamber 62 is formed even when the pressure in the combustion chamber 5 reaches the control pressure and the sub chamber-use piston 55 starts to move. The speed at which the sub chamber-use piston 55 moves away from the locking portion 52 is reduced. For this reason, the function which suppresses the pressure rise of the combustion chamber 5 falls. For example, if the moving speed of the sub chamber-use piston 55 is slow, the pressure in the combustion chamber 5 may continue to rise and reach the pressure at which abnormal combustion occurs. The braking device for reducing the moving speed of the sub chamber-use piston 55 preferably moves the sub-chamber piston at a high speed by reducing the braking force when the sub-chamber piston starts to move. Further, when the sub chamber-use piston is to bottom, it is preferable to increase the braking force and move it at a low speed.

本実施の形態における制動装置は、燃焼室の温度に基づいて制動力が変化する。移動部材が係止部に係止している状態から移動し始める時の制動力がほぼ零であり、移動部材が係止部に着底すべき時の制動力が大きくなる。このために、燃焼室の圧力が制御圧力に到達したときには、素早く移動部材を移動させて燃焼室の圧力上昇を抑制することができる。燃焼室の圧力変化に対する高い応答性を維持することができる。また、移動部材が着底すべき時には、大きな制動力を提供して騒音を抑制することができる。   In the braking device in the present embodiment, the braking force changes based on the temperature of the combustion chamber. The braking force when the moving member starts to move from the state where it is locked to the locking portion is substantially zero, and the braking force when the moving member is to land on the locking portion is increased. For this reason, when the pressure in the combustion chamber reaches the control pressure, the moving member can be quickly moved to suppress an increase in the pressure in the combustion chamber. High responsiveness to changes in pressure in the combustion chamber can be maintained. Further, when the moving member is to bottom, noise can be suppressed by providing a large braking force.

本実施の形態における制動装置は、副室用ピストンが係止部に係止している状態から移動し始めるときの制動力が零であるが、この形態に限られず、制動装置は、移動部材が係止部に係止している状態から移動し始める時の制動力よりも、移動部材が係止部に接触すべき時の制動力が大きくなるように形成されていれば構わない。   In the braking device in the present embodiment, the braking force when starting to move from the state in which the sub chamber-use piston is locked to the locking portion is zero. However, the braking device is not limited to this mode. It is sufficient that the moving member is formed so that the braking force when the moving member should come into contact with the locking portion is larger than the braking force when starting to move from the state where the locking member is locked to the locking portion.

次に、本実施の形態における容積可変装置の駆動装置について、複数の例を取り上げて説明する。   Next, the drive device of the variable volume device in the present embodiment will be described by taking a plurality of examples.

図１０は、本実施の形態における第２の容積可変装置の筒状部材の先端部分および副室用ピストンの概略断面図である。嵌合部材５７のほぼ中央部分には、凹部５７ｂが形成されている。凹部５７ｂの内部には、駆動装置７５が配置されている。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the distal end portion of the cylindrical member and the sub chamber-use piston of the second variable volume device in the present embodiment. A concave portion 57 b is formed in a substantially central portion of the fitting member 57. A driving device 75 is disposed inside the recess 57b.

図１１に、本実施の形態における第２の容積可変装置の駆動装置の拡大概略断面図を示す。駆動装置７５は、筐体７５ａを有する。筐体７５ａは、嵌合部材５７の凹部５７ｂに固定されている。駆動装置７５は、筐体７５ａを貫通する棒状部材７５ｂを有する。棒状部材７５ｂの副室用ピストン本体５６に向かう側の端部には、接合板７５ｄが配置されている。接合板７５ｄは、副室用ピストン本体５６に固定されている。棒状部材７５ｂには、筐体７５ａの内部において移動可能な支持板７５ｃが固定されている。   FIG. 11 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the drive device of the second variable volume device in the present embodiment. The drive device 75 has a housing 75a. The housing 75 a is fixed to the recess 57 b of the fitting member 57. The driving device 75 has a rod-like member 75b that penetrates the housing 75a. A joining plate 75d is arranged at the end of the rod-like member 75b facing the sub chamber-use piston main body 56. The joining plate 75d is fixed to the sub chamber-use piston main body 56. A support plate 75c that is movable inside the housing 75a is fixed to the rod-like member 75b.

支持板７５ｃの一方の側において、支持板７５ｃと筐体７５ａとの間には、コイルスプリング７５ｆが配置されている。コイルスプリング７５ｆは、温度が変化すると弾性力が強くなるように形成されている。本実施の形態におけるコイルスプリング７５ｆは、形状記憶合金により形成されている。コイルスプリング７５ｆは、低温では柔らかく、温度が上昇するにつれて硬くなる特性を有する。支持板７５ｃの他方の側において、支持板７５ｃと筐体７５ａとの間には、コイルスプリング７５ｅが配置されている。コイルスプリング７５ｅは、温度が変化しても、ほぼ一定の弾性力を有するように形成されている。   On one side of the support plate 75c, a coil spring 75f is disposed between the support plate 75c and the housing 75a. The coil spring 75f is formed so that the elastic force becomes stronger as the temperature changes. The coil spring 75f in the present embodiment is formed of a shape memory alloy. The coil spring 75f is soft at a low temperature and hardens as the temperature rises. On the other side of the support plate 75c, a coil spring 75e is disposed between the support plate 75c and the housing 75a. The coil spring 75e is formed to have a substantially constant elastic force even when the temperature changes.

燃焼室５が低温の状態、すなわち駆動装置７５が低温の状態では、図１１に示すように、コイルスプリング７５ｆの弾性力が、コイルスプリング７５ｅの弾性力よりも小さくなる。支持板７５ｃが、凹部５７ｂの底部に向かって移動している。本実施の形態においては、接合板７５ｄが凹部５７ｂの内部に配置され、副室用ピストン本体５６と嵌合部材５７とが接触する。   When the combustion chamber 5 is at a low temperature, that is, when the drive device 75 is at a low temperature, the elastic force of the coil spring 75f is smaller than the elastic force of the coil spring 75e as shown in FIG. The support plate 75c is moving toward the bottom of the recess 57b. In the present embodiment, the joining plate 75d is disposed inside the recess 57b, and the sub chamber-use piston main body 56 and the fitting member 57 are in contact with each other.

図１２に、本実施の形態における第２の容積可変装置の駆動装置の他の拡大概略断面図を示す。燃焼サイクルの膨張行程等において、燃焼室５の気体の温度が上昇すると、駆動装置７５の温度も上昇する。形状記憶機能を有するコイルスプリング７５ｆの弾性力が強くなる。コイルスプリング７５ｆが固くなる。コイルスプリング７５ｆの弾性力は、コイルスプリング７５ｅの弾性力よりも大きくなる。支持板７５ｃは、副室用ピストン本体５６に向かって移動する。棒状部材７５ｂが移動して、嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６に対して相対移動する。嵌合部材５７が副室用ピストン本体５６から突出する。   FIG. 12 shows another enlarged schematic cross-sectional view of the driving device of the second variable volume device in the present embodiment. If the temperature of the gas in the combustion chamber 5 rises during the expansion stroke of the combustion cycle, the temperature of the drive device 75 also rises. The elastic force of the coil spring 75f having the shape memory function is increased. The coil spring 75f becomes hard. The elastic force of the coil spring 75f is larger than the elastic force of the coil spring 75e. The support plate 75 c moves toward the sub chamber-use piston main body 56. The rod-shaped member 75 b moves, and the fitting member 57 moves relative to the sub chamber-use piston main body 56. The fitting member 57 projects from the sub chamber-use piston main body 56.

このように、駆動装置７５は、形状記憶機能を有する機械ばねを含むことにより、嵌合部材５７を副室用ピストン本体５６から移動させることができる。図１０を参照して、副室用ピストン５５が着底すべき時に、副室用ピストン本体５６から嵌合部材５７を突出させることができる。また、燃焼サイクルの吸気行程等において、駆動装置７５の温度が低下したときには、コイルスプリング７５ｆの弾性力が弱くなり、嵌合部材５７は元の位置に戻る。   Thus, the drive device 75 can move the fitting member 57 from the sub chamber-use piston main body 56 by including a mechanical spring having a shape memory function. Referring to FIG. 10, when the sub chamber-use piston 55 is to bottom, the fitting member 57 can be protruded from the sub-chamber piston main body 56. In addition, when the temperature of the drive device 75 decreases during the intake stroke of the combustion cycle, etc., the elastic force of the coil spring 75f becomes weak and the fitting member 57 returns to the original position.

図１３に、本実施の形態における第３の容積可変装置の駆動装置の拡大概略断面図を示す。第３の容積可変装置は、駆動装置７７を含む。駆動装置７７は、嵌合部材５７の凹部５７ｂに配置されている。   FIG. 13 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the drive device of the third variable volume device in the present embodiment. The third variable volume device includes a drive device 77. The drive device 77 is disposed in the recess 57 b of the fitting member 57.

駆動装置７７は、容器７７ａを有する。容器７７ａの内部には、ピストン７７ｃが配置されている。ピストン７７ｃには、棒状部材７７ｂが接合されている。棒状部材７７ｂは、容器７７ａを貫通している。棒状部材７７ｂの先端には、接合板７７ｄが固定されている。接合板７７ｄは、副室用ピストン本体５６に固定されている。   The driving device 77 has a container 77a. A piston 77c is disposed inside the container 77a. A rod-shaped member 77b is joined to the piston 77c. The rod-shaped member 77b penetrates the container 77a. A joining plate 77d is fixed to the tip of the rod-shaped member 77b. The joining plate 77d is fixed to the sub chamber-use piston main body 56.

ピストン７７ｃは、容器７７ａの内部の空間を区画している。ピストン７７ｃにより区画される一方の空間には、温度が上昇することにより膨張する膨張部材としてのワックス７７ｆが充填されている。ピストン７７ｃにより区画される他方の空間には、コイルスプリング７７ｅが配置されている。コイルスプリング７７ｅは、ピストン７７ｃを押圧するように形成されている。   The piston 77c defines a space inside the container 77a. One space partitioned by the piston 77c is filled with wax 77f as an expansion member that expands when the temperature rises. A coil spring 77e is disposed in the other space defined by the piston 77c. The coil spring 77e is formed so as to press the piston 77c.

燃焼サイクルの膨張行程等において、燃焼室５の気体の温度が上昇することにより、駆動装置７７の温度が上昇する。ワックス７７ｆの温度が上昇することにより、ワックス７７ｆが膨張する。ピストン７７ｃが、凹部５７ｂの底部から離れる向きに移動する。ピストン７７ｃが移動することにより棒状部材７７ｂが移動して、副室用ピストン本体５６に対して嵌合部材５７を移動させることができる。副室用ピストン５５が着底すべき時に、副室用ピストン本体５６から嵌合部材５７を突出させることができる。燃焼サイクルの吸気行程等において、駆動装置７７の温度が低下したときには、ワックス７７ｆが収縮して、嵌合部材５７は元の位置に戻る。   In the expansion stroke of the combustion cycle, etc., the temperature of the drive device 77 rises due to the temperature of the gas in the combustion chamber 5 rising. As the temperature of the wax 77f increases, the wax 77f expands. The piston 77c moves away from the bottom of the recess 57b. When the piston 77c moves, the rod-shaped member 77b moves, and the fitting member 57 can be moved relative to the sub chamber-use piston main body 56. When the sub chamber-use piston 55 is to bottom, the fitting member 57 can be protruded from the sub-chamber piston main body 56. When the temperature of the driving device 77 decreases during the intake stroke of the combustion cycle, the wax 77f contracts and the fitting member 57 returns to the original position.

図１４に、本実施の形態における第４の容積可変装置の筒状部材の先端部分と副室用ピストンの部分の概略断面図を示す。第４の容積可変装置においては、嵌合部材５７の燃焼室５に向かう側の一部分が切り欠かれている。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of the tip portion of the cylindrical member and the sub chamber-use piston portion of the fourth variable volume device in the present embodiment. In the fourth variable volume device, a part of the fitting member 57 on the side toward the combustion chamber 5 is cut away.

図１５に、本実施の形態における第４の容積可変装置の嵌合部材の概略斜視図を示す。嵌合部材５７は、円筒状に形成されている。嵌合部材５７は、周方向に延びる部分が板状に形成されている。嵌合部材５７には、気体が流通する通路５７ａが形成されている。嵌合部材５７の頂面には、駆動装置５８が配置される凹部５７ｂが形成されている。   FIG. 15 is a schematic perspective view of the fitting member of the fourth variable volume device in the present embodiment. The fitting member 57 is formed in a cylindrical shape. As for the fitting member 57, the part extended in the circumferential direction is formed in plate shape. The fitting member 57 is formed with a passage 57a through which gas flows. On the top surface of the fitting member 57, a recess 57b in which the driving device 58 is disposed is formed.

嵌合部材５７は、燃焼室５に向かう側の端部が切り欠かれている。この構成により、嵌合部材５７を軽量化することができて、嵌合部材５７の移動速度を向上させることができる。すなわち、燃焼室５の気体の温度変化に対する嵌合部材の応答性を向上させることができる。または、駆動装置に必要な駆動力を小さくすることができる。   The end of the fitting member 57 on the side facing the combustion chamber 5 is cut away. With this configuration, the fitting member 57 can be reduced in weight, and the moving speed of the fitting member 57 can be improved. That is, the response of the fitting member to the temperature change of the gas in the combustion chamber 5 can be improved. Alternatively, the driving force required for the driving device can be reduced.

本実施の形態における駆動装置は、温度変化により弾性が変化するばねや温度変化により体積が変化するワックスが用いられているが、この形態に限られず、駆動装置は、温度により形状や体積等が変化する任意の部材を用いることができる。たとえば、駆動装置は、温度が上昇することにより湾曲するバイメタル等を含んでいても構わない。   The drive device in the present embodiment uses a spring whose elasticity changes due to a temperature change or a wax whose volume changes due to a temperature change, but is not limited to this form, and the drive device has a shape, a volume, etc. depending on the temperature. Any member that changes can be used. For example, the drive device may include a bimetal that is curved as the temperature rises.

本実施の形態における容積可変装置の制動装置は、副室用ピストンが着底すべきときにほぼ密閉される圧縮室が形成されているが、この形態に限られず、たとえば、僅かに圧縮室の気体を燃焼室等に逃す通路が形成されていても構わない。制動装置は、圧縮室が形成されることにより副室用ピストンの移動速度を低下させるように形成されていれば構わない。   The braking device of the variable volume device in the present embodiment is formed with a compression chamber that is substantially sealed when the sub chamber piston is to bottom, but is not limited to this configuration. A passage for letting gas escape to the combustion chamber or the like may be formed. The braking device may be formed so as to reduce the moving speed of the sub chamber-use piston by forming the compression chamber.

本実施の形態における容積可変装置のばね装置は、気体が封入された気体ばねを含むが、この形態に限られず、ばね装置は、制御圧力に対応した付勢力で移動部材を付勢することができる任意の装置を採用することができる。たとえば、ばね装置は、コイルスプリングのような機械ばねを含んでいても構わない。また、ばね装置が流体ばねを含む場合には、流体ばねの内部の圧力を調整する圧力調整装置を流体ばねに接続することができる。流体ばねの内部の圧力を変化させることにより、制御圧力を調整することができる。   The spring device of the variable volume device according to the present embodiment includes a gas spring in which gas is sealed. However, the spring device is not limited to this configuration, and the spring device may urge the moving member with an urging force corresponding to the control pressure. Any possible device can be employed. For example, the spring device may include a mechanical spring such as a coil spring. When the spring device includes a fluid spring, a pressure adjusting device that adjusts the pressure inside the fluid spring can be connected to the fluid spring. The control pressure can be adjusted by changing the pressure inside the fluid spring.

（実施の形態２）
図１６から図２０を参照して、実施の形態２における内燃機関について説明する。本実施の形態における内燃機関も容積可変装置を備える。 (Embodiment 2)
The internal combustion engine in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 16 to 20. The internal combustion engine in the present embodiment also includes a variable volume device.

図１６は、本実施の形態における第１の容積可変装置の筒状部材の先端部分と副室用ピストンとの概略断面図である。図１６（ａ）は、副室用ピストンが移動し始めた直後の状態を示し、図１６（ｂ）は、副室用ピストンが着底する位置に向かって移動している状態を示し、図１６（ｃ）は、副室用ピストンが係止部に近接した状態を示している。   FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of the tip portion of the cylindrical member and the sub chamber-use piston of the first variable volume device in the present embodiment. FIG. 16A shows a state immediately after the sub chamber-use piston starts to move, and FIG. 16B shows a state where the sub-chamber piston is moving toward the bottom position. 16 (c) shows a state in which the sub chamber-use piston is close to the locking portion.

図１６（ａ）を参照して、本実施の形態における第１の容積可変装置は、温度に基づいて駆動する駆動装置５８を含む。駆動装置５８は、筒状部材５１の係止部５２の内部に配置されている。駆動装置５８は、係止部５２に固定されている。筒状部材５１の係止部５２の内部には、板状に形成された挿入部材７８が配置されている。挿入部材７８は、係止部５２の内部において移動可能に形成されている。   Referring to FIG. 16A, the first variable volume device in the present embodiment includes a drive device 58 that is driven based on temperature. The driving device 58 is disposed inside the locking portion 52 of the cylindrical member 51. The driving device 58 is fixed to the locking portion 52. An insertion member 78 formed in a plate shape is disposed inside the locking portion 52 of the cylindrical member 51. The insertion member 78 is formed to be movable inside the locking portion 52.

図１７に、本実施の形態における第１の容積可変装置の駆動装置および挿入部材の概略斜視図を示す。挿入部材７８は、円筒状に形成されている。挿入部材７８の一方の端部には、駆動装置５８が配置されている。本実施の形態における第１の容積可変装置は、燃焼室５の気体の熱により駆動装置５８が高温になると、駆動装置５８が駆動して、挿入部材７８を押し上げるように形成されている。   FIG. 17 shows a schematic perspective view of the driving device and the insertion member of the first variable volume device in the present embodiment. The insertion member 78 is formed in a cylindrical shape. A driving device 58 is disposed at one end of the insertion member 78. The first variable volume device in the present embodiment is formed so that when the driving device 58 becomes hot due to the heat of the gas in the combustion chamber 5, the driving device 58 is driven to push up the insertion member 78.

図１６（ａ）を参照して、副室用ピストン５５は副室用ピストン本体５６を含む。副室用ピストン本体５６には、挿入穴５６ａが形成されている。挿入穴５６ａには、挿入部材７８が挿入可能に形成されている。挿入穴５６ａは、挿入部材７８の形状に対応して形成されている。本実施の形態における挿入穴５６ａは、挿入部材７８が挿入されたときに、挿入部材７８に接触するように形成されている。   Referring to FIG. 16A, the sub chamber-use piston 55 includes a sub-chamber piston body 56. An insertion hole 56 a is formed in the sub chamber-use piston main body 56. An insertion member 78 is formed in the insertion hole 56a so as to be insertable. The insertion hole 56 a is formed corresponding to the shape of the insertion member 78. The insertion hole 56a in the present embodiment is formed so as to contact the insertion member 78 when the insertion member 78 is inserted.

燃焼サイクルの膨張行程等において、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達すると、副室用ピストン５５が、矢印１０１に示すように、係止部５２から離れる向きに移動する。この時には、副室用ピストン５５を制動する力が働いておらず、副室用ピストン５５は、高速で移動する。副室用ピストン５５が移動することにより、燃焼室５の圧力が、ほぼ制御圧力に保たれる。   When the pressure in the combustion chamber 5 reaches the control pressure in the expansion stroke or the like of the combustion cycle, the sub chamber-use piston 55 moves away from the locking portion 52 as indicated by an arrow 101. At this time, the force for braking the sub chamber-use piston 55 is not working, and the sub-chamber piston 55 moves at a high speed. By moving the sub chamber-use piston 55, the pressure of the combustion chamber 5 is maintained at substantially the control pressure.

図１６（ｂ）を参照して、燃焼室５における燃料の燃焼が進んで、燃焼室５の気体が高温になると、駆動装置５８も高温になる。駆動装置５８が駆動して、矢印１０３に示すように、挿入部材７８を移動させる。挿入部材７８は、係止部５２の表面から突出する。この状態において、矢印１０２に示すように、副室用ピストン５５が着底する位置に向かって移動する。本実施の形態における第１の容積可変装置の制動装置は、副室用ピストン５５が着底すべきときに圧縮室を形成するように形成されている。   Referring to FIG. 16B, when the combustion of the fuel in the combustion chamber 5 proceeds and the gas in the combustion chamber 5 becomes high temperature, the drive device 58 also becomes high temperature. The drive device 58 is driven to move the insertion member 78 as indicated by an arrow 103. The insertion member 78 protrudes from the surface of the locking portion 52. In this state, as shown by the arrow 102, the sub chamber-use piston 55 moves toward a position where it reaches the bottom. The braking device of the first variable volume device in the present embodiment is formed so as to form a compression chamber when the sub chamber-use piston 55 is to bottom.

図１６（ｃ）を参照して、副室用ピストン５５が係止部５２に着底すべきときには、挿入部材７８が挿入穴５６ａに挿入される。筒状部材５１、副室用ピストン本体５６、および挿入部材７８に含まれる圧縮室６２が形成される。圧縮室６２が形成されることにより、副室用ピストン５５が着底するときの移動速度を低下させることができる。   Referring to FIG. 16C, when the sub chamber-use piston 55 is to bottom the locking portion 52, the insertion member 78 is inserted into the insertion hole 56a. A compression chamber 62 included in the cylindrical member 51, the sub chamber-use piston main body 56, and the insertion member 78 is formed. By forming the compression chamber 62, the moving speed when the sub chamber-use piston 55 reaches the bottom can be reduced.

燃焼サイクルの吸気行程等において、燃焼室５の気体の温度が低下した場合には、駆動装置５８が駆動することにより挿入部材７８が元の位置に戻される。次の燃焼サイクルにおいて、副室用ピストン５５が移動し始める時の制動力は零になる。このため、副室用ピストン５５が移動し始める時には、高速で副室用ピストン５５を移動させることができる。   When the temperature of the gas in the combustion chamber 5 decreases during the intake stroke of the combustion cycle, etc., the drive device 58 is driven to return the insertion member 78 to its original position. In the next combustion cycle, the braking force when the sub chamber-use piston 55 starts to move becomes zero. For this reason, when the sub chamber-use piston 55 starts to move, the sub-chamber piston 55 can be moved at a high speed.

このように、駆動装置を筒状部材の内部に配置することによっても、圧縮室を形成して副室用ピストンが着底すべきときの移動速度を低下させることができる。副室用ピストンが着底する時に生じる騒音を抑制することができる。   Thus, by arranging the drive device inside the cylindrical member, the moving speed when the compression chamber is formed and the sub chamber-use piston should bottom can be reduced. Noise generated when the sub chamber-use piston bottoms can be suppressed.

図１８に、本実施の形態における第２の容積可変装置の筒状部材の先端部分と副室用ピストンとの部分の拡大概略断面図を示す。図１８（ａ）は、副室用ピストンが着底している状態の概略断面図であり、図１８（ｂ）は、副室用ピストンが着底する位置に向かって移動しているときの概略断面図である。   FIG. 18 shows an enlarged schematic cross-sectional view of the tip portion of the cylindrical member and the sub chamber-use piston of the second variable volume device in the present embodiment. FIG. 18A is a schematic cross-sectional view of a state where the sub chamber-use piston is bottomed, and FIG. 18B is a view when the sub chamber-use piston is moving toward the bottom position. It is a schematic sectional drawing.

図１８（ａ）を参照して、本実施の形態の第２の容積可変装置は、駆動装置５８が、筒状部材５１の側壁に配置されている。駆動装置５８は、副室用ピストン５５が着底しているときの副室用ピストン５５の側方に配置されている。駆動装置５８は、コイルスプリング７９を介して押圧部材８０に接続されている。   Referring to FIG. 18A, in the second variable volume device of the present embodiment, drive device 58 is arranged on the side wall of cylindrical member 51. The drive device 58 is disposed on the side of the sub chamber-use piston 55 when the sub-chamber piston 55 is bottomed. The driving device 58 is connected to the pressing member 80 via a coil spring 79.

副室用ピストン５５は、副室用ピストン本体５６を含む。副室用ピストン本体５６の燃焼室５に向かう端部には、テーパ部５６ｂが形成されている。テーパ部５６ｂは、燃焼室５に向かって、徐々に径が小さくなる様に形成されている。本実施の形態の第２の容積可変装置の制動装置は、駆動装置５８、コイルスプリング７９、押圧部材８０および副室用ピストン本体５６のテーパ部５６ｂを含む。   The sub chamber-use piston 55 includes a sub chamber-use piston main body 56. A tapered portion 56 b is formed at an end portion of the sub chamber-use piston main body 56 toward the combustion chamber 5. The tapered portion 56 b is formed so that the diameter gradually decreases toward the combustion chamber 5. The braking device of the second variable volume device of the present embodiment includes a driving device 58, a coil spring 79, a pressing member 80, and a tapered portion 56b of the sub chamber-use piston main body 56.

図１８（ａ）は、燃焼室が低温のときの状態を示している。押圧部材８０は、副室用ピストン５５から離れた位置に配置されている。燃焼サイクルの膨張行程等において、燃焼室の圧力が制御圧力に到達すると、矢印１０１に示すように、副室用ピストン５５が着底している位置から移動し始める。このときには、押圧部材８０が副室用ピストン５５から離れているために、副室用ピストン５５は、高速で移動することができる。   FIG. 18A shows a state when the combustion chamber is at a low temperature. The pressing member 80 is disposed at a position away from the sub chamber-use piston 55. When the pressure in the combustion chamber reaches the control pressure in the expansion stroke of the combustion cycle, etc., as indicated by an arrow 101, the sub chamber-use piston 55 starts to move from the bottomed position. At this time, since the pressing member 80 is separated from the sub chamber-use piston 55, the sub-chamber piston 55 can move at a high speed.

図１８（ｂ）を参照して、燃焼室５における燃料の燃焼が進んで、燃焼室５の気体が高温になると、駆動装置５８も高温になる。駆動装置５８が駆動して、矢印１０３に示すように、押圧部材８０を移動させる。押圧部材８０は、筒状部材５１の内部に向かって突出する。押圧部材８０は、副室用ピストン本体５６のテーパ部５６ｂと接触可能になる。   Referring to FIG. 18B, when the combustion of the fuel in the combustion chamber 5 proceeds and the gas in the combustion chamber 5 becomes high temperature, the drive device 58 also becomes high temperature. The driving device 58 is driven to move the pressing member 80 as indicated by an arrow 103. The pressing member 80 protrudes toward the inside of the cylindrical member 51. The pressing member 80 can come into contact with the tapered portion 56 b of the sub chamber-use piston main body 56.

この状態において、矢印１０２に示すように、副室用ピストン５５が着底する位置に向かって移動することにより、テーパ部５６ｂと押圧部材８０とが接触して、押圧部材８０がテーパ部５６ｂを押圧する。副室用ピストン本体５６のテーパ部５６ｂが押圧されることにより、副室用ピストン５５は移動速度が低下する。副室用ピストン５５が係止部５２に着底する時の速度を遅くすることができる。燃焼サイクルの吸気行程等において、燃焼室５の気体の温度が低下した場合には、駆動装置５８が駆動して、押圧部材８０が元の位置に戻る。   In this state, as shown by the arrow 102, the taper portion 56b and the pressing member 80 come into contact with each other by moving toward the position where the sub chamber-use piston 55 reaches the bottom, and the pressing member 80 moves the taper portion 56b. Press. When the tapered portion 56b of the sub chamber-use piston main body 56 is pressed, the movement speed of the sub-chamber piston 55 is reduced. The speed when the sub chamber-use piston 55 settles on the locking portion 52 can be reduced. When the temperature of the gas in the combustion chamber 5 decreases during the intake stroke of the combustion cycle, etc., the driving device 58 is driven and the pressing member 80 returns to the original position.

本実施の形態における第２の容積可変装置においても、副室用ピストン５５が着底するときに生じる騒音を抑制することができる。   Also in the second variable volume device in the present embodiment, it is possible to suppress noise generated when the sub chamber-use piston 55 is bottomed.

図１９に、本実施の形態における第３の容積可変装置を備える内燃機関のピストンの概略破断斜視図を示す。本実施の形態における第３の容積可変装置は、それぞれの気筒に配置されているピストンに形成されている。   FIG. 19 is a schematic broken perspective view of a piston of an internal combustion engine provided with the third variable volume device in the present embodiment. The third variable volume device in the present embodiment is formed on a piston arranged in each cylinder.

本実施の形態における第３の容積可変装置は、ばね装置がピストンの内部に形成されている。ピストン８３は、ピストン本体８４を含む。ピストン８３は、ピストン本体８４の上部を覆うように形成されている移動部材としての覆い部材８５を含む。ピストン本体８４と覆い部材８５とは、矢印１０１，１０２に示すように互いに相対移動する。   In the third variable volume device in the present embodiment, the spring device is formed inside the piston. The piston 83 includes a piston body 84. The piston 83 includes a cover member 85 as a moving member formed so as to cover the upper part of the piston main body 84. The piston main body 84 and the covering member 85 move relative to each other as indicated by arrows 101 and 102.

ばね装置は、ピストン本体８４と覆い部材８５とにより構成されている。ピストン本体８４の上面と覆い部材８５とによりガス室８６が形成されている。ガス室８６には、制御圧力に対応した圧力にて気体が封入されている。ピストン８３は、ガス室８６からの気体の漏れを抑制する封止部材としてのピストンリング８７を有する。ピストンリング８７は、ピストン本体８４と覆い部材８５とが接触する領域に配置されている。覆い部材８５は、ピストン８３の冠面を構成する天板８５ａを有する。   The spring device includes a piston main body 84 and a cover member 85. A gas chamber 86 is formed by the upper surface of the piston body 84 and the covering member 85. Gas is sealed in the gas chamber 86 at a pressure corresponding to the control pressure. The piston 83 has a piston ring 87 as a sealing member that suppresses gas leakage from the gas chamber 86. The piston ring 87 is disposed in a region where the piston main body 84 and the covering member 85 are in contact with each other. The covering member 85 has a top plate 85 a that constitutes the crown surface of the piston 83.

ピストン本体８４は、筒状に形成されている。ピストン本体８４は、コネクティングロッドに接続するためのピストンピンを挿入するための穴部８４ａを有する。ピストン本体８４の側面には、溝部８４ｃが形成されている。溝部８４ｃには、燃焼室５からクランクケースに燃焼ガスが漏れることを抑制するピストンリングまたは過剰なオイルを掻き落とすオイルリングが配置される。   The piston body 84 is formed in a cylindrical shape. The piston body 84 has a hole 84a for inserting a piston pin for connecting to the connecting rod. A groove portion 84 c is formed on the side surface of the piston main body 84. A piston ring for suppressing combustion gas from leaking from the combustion chamber 5 into the crankcase or an oil ring for scraping off excess oil is disposed in the groove 84c.

ピストン本体８４は、燃焼室５の圧力が制御圧力未満の時に覆い部材８５を係止する係止部８４ｂを有する。覆い部材８５は、係止部８４ｂに係止する爪部８５ｂを有する。覆い部材８５の内壁には、切欠き部８５ｃが形成されている。また、ピストン本体８４の内部には、駆動装置５８が配置されている。   The piston main body 84 has a locking portion 84b that locks the covering member 85 when the pressure in the combustion chamber 5 is lower than the control pressure. The covering member 85 has a claw portion 85b that is locked to the locking portion 84b. A notch 85 c is formed in the inner wall of the covering member 85. A driving device 58 is disposed inside the piston main body 84.

図２０に、本実施の形態における第３の容積可変装置の制動装置の部分の拡大概略断面図を示す。図２０は、覆い部材が移動した後に元の位置に戻るときの状態を示している。ピストン本体８４の係止部８４ｂに覆い部材８５の爪部８５ｂが接触しているときが、覆い部材８５が着底した状態である。   FIG. 20 is an enlarged schematic cross-sectional view of the brake device portion of the third variable volume device in the present embodiment. FIG. 20 shows a state when the covering member returns to the original position after moving. When the claw portion 85b of the cover member 85 is in contact with the locking portion 84b of the piston main body 84, the cover member 85 is in a bottomed state.

本実施の形態における第３の容積可変装置の制動装置は、駆動装置５８、コイルスプリング７９、押圧部材８０および切欠き部８５ｃから構成されている。駆動装置５８は、ピストン本体８４に固定されている。駆動装置５８は、コイルスプリング７９を介して、押圧部材８０に接続されている。覆い部材８５の切欠き部８５ｃは、押圧部材８０の位置に対応する位置に形成されている。切欠き部８５ｃは、覆い部材８５の移動方向において、深さが徐々に変化するように形成されている。   The braking device of the third variable volume device in the present embodiment is composed of a driving device 58, a coil spring 79, a pressing member 80, and a notch 85c. The driving device 58 is fixed to the piston main body 84. The driving device 58 is connected to the pressing member 80 via a coil spring 79. The notch 85 c of the cover member 85 is formed at a position corresponding to the position of the pressing member 80. The notch 85c is formed such that the depth gradually changes in the moving direction of the covering member 85.

図１９を参照して、本実施の形態の第３の容積可変装置においては、燃焼室５の圧力が制御圧力に到達すると、矢印１０１に示すように、覆い部材８５がピストン本体８４に対して相対的に移動する。このために、燃焼室５の容積が大きくなる。ガス室８６が圧縮されることにより、燃焼室５の圧力をほぼ制御圧力に保つことができる。この後に、燃焼室５の圧力が降下すると、矢印１０２に示すように、ガス室８６の体積が大きくなるように、ピストン本体８４に対して覆い部材８５が移動する。   Referring to FIG. 19, in the third variable volume device of the present embodiment, when the pressure in combustion chamber 5 reaches the control pressure, cover member 85 moves against piston main body 84 as indicated by arrow 101. Move relatively. For this reason, the volume of the combustion chamber 5 becomes large. By compressing the gas chamber 86, the pressure of the combustion chamber 5 can be maintained at a substantially controlled pressure. Thereafter, when the pressure in the combustion chamber 5 drops, the cover member 85 moves with respect to the piston main body 84 so that the volume of the gas chamber 86 increases as indicated by an arrow 102.

図２０を参照して、燃焼室５の気体の温度が上昇すると、駆動装置５８は、コイルスプリング７９を介して押圧部材８０を移動させる。押圧部材８０は、ピストン本体８４の側面から突出する。この後に、燃焼室５の気体の圧力が低下して、矢印１０２に示すように、覆い部材８５が元の位置に戻る。押圧部材８０が、覆い部材８５の切欠き部８５ｃに接触することにより、覆い部材８５の移動速度を低下させることができる。   Referring to FIG. 20, when the temperature of the gas in combustion chamber 5 rises, drive device 58 moves pressing member 80 via coil spring 79. The pressing member 80 protrudes from the side surface of the piston main body 84. Thereafter, the pressure of the gas in the combustion chamber 5 decreases, and the cover member 85 returns to the original position as indicated by the arrow 102. When the pressing member 80 contacts the notch portion 85 c of the covering member 85, the moving speed of the covering member 85 can be reduced.

本実施の形態における第３の容積可変装置は、覆い部材８５の爪部８５ｂが、ピストン本体８４の係止部８４ｂに着底する時に生じる騒音を抑制することができる。すなわち、覆い部材８５が係止部８４ｂに接触するときに生じる騒音を抑制することができる。また、吸気行程等において燃焼室５の気体の温度が下降すると、駆動装置５８が駆動して、押圧部材８０が切欠き部８５ｃから離れた状態にすることができる。膨張行程等において覆い部材８５が移動し始めるときには、高速で移動させることができる。   The third variable volume device in the present embodiment can suppress noise generated when the claw portion 85b of the covering member 85 settles on the locking portion 84b of the piston body 84. That is, it is possible to suppress noise generated when the covering member 85 contacts the locking portion 84b. Further, when the temperature of the gas in the combustion chamber 5 decreases in the intake stroke or the like, the driving device 58 can be driven to bring the pressing member 80 away from the notch 85c. When the covering member 85 starts to move during the expansion stroke or the like, it can be moved at a high speed.

本実施の形態における第３の容積可変装置は、シリンダの頂部が縮むことにより、燃焼室の容積が増加して燃焼室の圧力上昇を抑制するように形成されている。このように、容積可変装置は、燃焼室に連通する空間の容積を変化させるのみではなく、燃焼室自体の容積を変化させるように形成されていても構わない。   The third variable volume device in the present embodiment is formed so as to suppress the pressure increase in the combustion chamber by increasing the volume of the combustion chamber when the top of the cylinder contracts. As described above, the variable volume device may be formed not only to change the volume of the space communicating with the combustion chamber but also to change the volume of the combustion chamber itself.

その他の構成、作用および効果については、実施の形態１と同様であるので、ここでは説明を繰り返さない。   Other configurations, operations, and effects are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof will not be repeated here.

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。   The above embodiments can be combined as appropriate. In the respective drawings described above, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.

５ 燃焼室
５０ 気体ばね
５１ 筒状部材
５２ 係止部
５５ 副室用ピストン
５７ 嵌合部材
５８ 駆動装置
６０ 副室
６１ ガス室
６２ 圧縮室
７５ 駆動装置
７７ 駆動装置
７８ 挿入部材
７９ コイルスプリング
８０ 押圧部材
８３ ピストン
８４ ピストン本体
８４ｂ 係止部
８５ 覆い部材
８５ｂ 爪部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Combustion chamber 50 Gas spring 51 Cylindrical member 52 Locking part 55 Sub chamber piston 57 Fitting member 58 Drive device 60 Sub chamber 61 Gas chamber 62 Compression chamber 75 Drive device 77 Drive device 78 Insertion member 79 Coil spring 80 Press member 83 Piston 84 Piston body 84b Locking portion 85 Cover member 85b Claw portion

Claims (3)

弾性を有するばね装置を含み、燃焼室の圧力が予め定められた制御圧力に到達したときに、燃焼室の圧力変化を駆動源として、ばね装置が縮むことにより燃焼室の容積または燃焼室に連通する空間の容積が変化する容積可変装置を備え、
容積可変装置は、燃焼室の圧力が制御圧力に到達したときに移動する移動部材と、燃焼室の圧力が制御圧力未満のときに移動部材を係止する係止部と、移動部材の移動速度を低下させる制動手段とを含み、
移動部材が係止部に係止している状態から移動し始めるときの燃焼室の温度は、移動部材が係止部に接触すべきときの燃焼室の温度よりも低くなり、
制動手段は、燃焼室の温度に応じて移動部材の制動力が可変に形成されており、移動部材が係止部に係止している状態から移動し始めるときの制動力よりも、移動部材が係止部に接触すべきときの制動力が大きくなるように形成されていることを特徴とする、内燃機関。 An elastic spring device is included, and when the pressure in the combustion chamber reaches a predetermined control pressure, the change in the pressure in the combustion chamber is used as a drive source, and the spring device contracts to communicate with the combustion chamber volume or the combustion chamber. Equipped with a variable volume device that changes the volume of the space to be
The variable volume device includes a moving member that moves when the pressure in the combustion chamber reaches a control pressure, a locking portion that locks the moving member when the pressure in the combustion chamber is less than the control pressure, and a moving speed of the moving member. Braking means for lowering,
The temperature of the combustion chamber when the moving member starts to move from the state of being locked to the locking portion is lower than the temperature of the combustion chamber when the moving member is to contact the locking portion,
The braking means is configured such that the braking force of the moving member is variably formed according to the temperature of the combustion chamber, and the moving member is more than the braking force when the moving member starts to move from the state of being locked to the locking portion. An internal combustion engine characterized by being formed so that a braking force is increased when the valve should come into contact with the locking portion. 容積可変装置は、燃焼室に連通する筒状部を含み、
移動部材は、筒状部の内部に配置され、筒状部の内部の空間を区画して、燃焼室に向かう側に副室を形成し、燃焼室に向かう側と反対側にガス室を形成しており、
ばね装置は、ガス室を含み、移動部材が移動してガス室が圧縮されることにより弾性を有することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。 The variable volume device includes a cylindrical portion communicating with the combustion chamber,
The moving member is arranged inside the cylindrical portion, divides a space inside the cylindrical portion, forms a sub chamber on the side toward the combustion chamber, and forms a gas chamber on the side opposite to the side toward the combustion chamber And
The internal combustion engine according to claim 1, wherein the spring device includes a gas chamber, and has elasticity by moving the moving member and compressing the gas chamber. 係止部は、筒状部の燃焼室に向かう側の端部に筒状部の内部に突出するように形成され、係止部に囲まれる空間が燃焼室と副室との連通穴を構成しており、
移動部材は、筒状部に接触する枠部材と、枠部材の内側に配置され、連通穴に嵌合する形状を有する嵌合部材と、枠部材と嵌合部材との間に配置され、温度が上昇することにより枠部材に対して嵌合部材を移動させる駆動装置とを含み、
駆動装置は、燃焼室の温度が上昇すると、枠部材から移動部材を突出させるように形成されており、
移動部材が係止部に接触すべきときには、嵌合部材が枠部材から突出して連通穴に嵌合し、嵌合部材、枠部材および筒状部により囲まれる空間が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関。 The locking part is formed at the end of the cylindrical part toward the combustion chamber so as to protrude into the cylindrical part, and the space surrounded by the locking part constitutes a communication hole between the combustion chamber and the sub chamber And
The moving member is disposed between the frame member that contacts the tubular portion, the fitting member that is disposed inside the frame member and has a shape that fits into the communication hole, and the frame member and the fitting member. Including a drive device that moves the fitting member relative to the frame member by raising
The drive device is formed to project the moving member from the frame member when the temperature of the combustion chamber rises,
When the moving member should come into contact with the locking portion, the fitting member protrudes from the frame member and fits into the communication hole, and a space surrounded by the fitting member, the frame member, and the tubular portion is formed. The internal combustion engine according to claim 2.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104533637A (en) * 2014-11-26 2015-04-22 上海交通大学 Rotating mechanism type adjusting system for engine displacement
CN104747301A (en) * 2013-12-30 2015-07-01 现代自动车株式会社 Variable compression ratio engine
US11994057B1 (en) 2023-07-25 2024-05-28 Saudi Arabian Oil Company Pre-chamber ignition device with variable volume capability for internal combustion engines

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