JPS58165540A - 内燃機関における圧縮比の可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 木発゛明は、内燃機関の運転中においてその圧縮比を変
更できるようにした圧縮比の可変装置に関するものであ
る。

内燃機関において出力を向上し、燃費を低減するには圧
縮比を高めれば良いが、圧縮比を高めると高負荷域にお
いてノ・ソ＋：７ジが発生する。このため従来の圧縮比
一定の内燃機関では、圧縮比を高負荷域においてノ・す
牛：７ジが発生しない値に設定しなければならないから
、低負荷域において十分な出力と、十分寿低燃費を出す
ことができないのである。

そこで、先行技術としての特開昭５６−８８９２６号公
報は、圧縮比を機関の運転状態に合せて変更し、すなわ
ち、低回転・低負荷域では圧縮比を高く、低回転・高負
荷域では圧縮比を低くシ、また高回転域では圧縮比を高
くすることを提案してａる。

そして、この先行技術における圧縮比の可変装置け、燃
焼室に連通ずる副シリシタ内に嵌挿した副ピスト−Ｊを
、副シリ、７り内で前後摺動することにより圧縮比を変
更するに際して、前記側じストシから副シリンダ外に突
出した０・リドの先端を、これと同一軸線上に設けた油
圧、シリ−Ｊり内のプラシジ′ｐに接当させて副ヒスト
ニア１の位置をプラシジセにて保持し、油圧シリシタ内
：（油圧を送ってプラ１ シジセを油圧シリ、７りから突：１１：出することによ
り副ピスト−Ｊを燃焼室に向って前進して圧縮比を高め
、油圧シリ：７タ内の油圧を放出することにより、副と
ころがこのように副ピストンの位置を、その［１’ソト
における先端を油圧シリ：７タのづラシジセに接当して
保持させることは、この圧縮比可変用の副ピストンには
爆発行程において爆発力が当該側ピストニアを外向きに
後退させるように作用する一方、吸気行程では燃焼室に
発生する負圧（大気圧以下）によって副ヒスト−Ｊには
燃焼室の方向に前進する力が作用するというに互に逆向
きの外力を交互に受けるから、前記大きな爆発力を瞬間
的に受けたとき、０・リドの先端が油圧シリ、１７’；
ＩのプラーＪ、；セに対して叩き付けられ、この叩き付
けが各サイクルごとに行なわれることにより、大きな振
動及び騒音を発生するばかりが、プラシジセと０・リド
との接当−，の損傷が激しく耐久性が低いの：１１゜ であり、しかも１．’、ｌ、ＩＩ、ｉ、１．ｊ、ここに
おける（）”ＪドＶｃＩｒｉ、大きな爆発力が圧縮力１
：夕して作用するから、当該０ツドは相当太径に構晟し
なければならないのである。

更にこの公知の圧縮比可変装置は、燃焼室に連通する副
シリンダ及びこれに嵌挿される副ピストンに加えて、前
記側ピストンを副シリ、７りの外方で保持するための油
圧シリンダを別に設けなければならないから、構造が知
雑であると共に大型になって大きなスペースを必要とす
るのである。

本発明は、このように燃焼室に連通ずる副シリシタ内に
副ピ支トシを嵌挿し、該副ピストンの摺動によって圧縮
比を変更するにおいて、前記公知の可変装置の欠点であ
る所の副ピストンによる振動及び騒音の発生を防止する
と共に、構造の簡単化と小型化とを図るもの＋あって、
前記副ヒストンの背面室を油圧室としてこれに逆比弁を
介して作動油を連続的に供給する一方、前記副ピストン
から副シリ、７づ外に突出するようにステムを設け、該
ステムには、前記油圧室内の作動油を流出させるスピル
ポートを穿設すると共に、当該ステムの後退勤によって
スピルポートが閉じステムの前進動によってスピルポー
トが開くようにしたスピル体をステムの軸方向に摺動自
在に又は軸回りに回転自在に設け、・前記ステムの軸方
向に沿うスピルポートの開閉位置を、前記スピル体の摺
動又は回転操作によって変位するように構成したことを
特徴とするものである。

すなわち、前記の本発明においては、スじル体をスピル
ホードが閉じる方向に動かし操作すると、スピルポート
からの作動油の流出が止まるため油圧室の油圧が高くな
り、副ピストンが燃焼室に向って前進し、この前進でス
ピルポートが開き、スピルホードからの流出油量と逆止
弁からの流入油量とがバランスする所まで前進した時点
で前進が正まり、副ピストンは当該位置に保持され、ま
た、スピル体をスピルホードが開く方向に動かし操作す
ると、スピルポートからの作動油の流出量が増加するた
め油圧室の油圧が低下することでリターシスプリｙグ等
の作用により副ヒストｙが燃焼室から離れるように後退
し、この後退でスじルホートが閉じ、スピルポートから
の流出油量と逆止弁からの流入油量とがバラシスする所
まで後退した時点で後退が止まり、副ピストーＪ／ｒ！
当該位置に保持されることになって、スピル体の動がし
操作という極〈単純な操作で、圧縮比を任意に変Ｗでき
るのであり、この場合、副シリニア１因における副ピス
トンの背向室を、副ピストンの位置を変更し、且つ変更
した位置で保持するための油圧室に形成したことにより
、公知の可変装ｆｉｔのように副シリ、７タ外方に油圧
シリ：７タを別に設ける必要がないから、構造の簡略化
と小型化つまり取付はスペースの縮小化を図ることがで
きるのであり、また、副ヒスト：Ｊは爆発行程で大きＡ
爆発力を受けると後退し、この後退でスピルボートが閉
じ油圧室の圧力が急曲に高くなることにより、副ヒスト
ンに対する爆発力はその背面の油圧室内の油圧で直接的
に緩衝されながら支受されることになるから、副ピスト
、７に大きな爆発力が間欠的に作用しても、これによっ
て公知の可変装置のように振動及び騒音の増大を銹発す
ることがな≦、機関の静粛性を悪化しないのである。　
　　゛□１ 以下本発ｆ＋）Ｊを第１図の実ｉ−について説明すると
、図において（１）はシリシタづ０・ツク、（２）はシ
リ″／タヘ・すＦ、＋３１はシリシタづ０・ツク（１）
のシリ′Ｊタポア（４）内を往復摺動するピストシ、（
５）ｔ／−ｉ前記シリニア’ｊへ・リド（２）の下面を
凹ませて形成した燃焼室を各々示し、該燃焼室（５）に
はその略中心位置にシリニア’）へ・リド（２）に螺着
した点火栓（６）がのぞむと共に、図示しない吸気ポー
ト及び排気ポートが開口している。

（７）Ｉ″ｉ前記前記シリタフタヘッド）に９投した副
シリシタで、該副シリンダ（７）は下側が燃焼室（５１
に上側がシリーＪタヘッド（２）の上面におけるシリ？
７タヘツド上室に各々開口し、該副シリ？、Ｉり（７）
のシリ、７タヘ・リド上室への開口部にはこれを塞ぐ蓋
板（８）が設けられている。（９）は前記副シリ′Ｊり
（７）内に摺動自在に嵌挿した副ピストンで、該副ピス
トン（９）が燃焼室（５）の方向に前進すると燃焼室の
容積が減少して圧縮比が高くなり、副ヒストニア（９１
が燃焼室（５）から離れる方向に後退すると燃焼室の容
積が増大して□ 圧縮化が低くなる。ｊようになっており、且つこの副ピ
ストｙ　！９１けばＪ’岬にて後退方向に付勢され、ま
１１１ま た、副ピスト、７（９）の背面Ｃ燃焼室（５１Ｖｃ対し
て裏側の面）には、当該側ピストニア（９）の中心から
軸方向に延びるステムαＤが一体的に設けられ、該ステ
ム（１１）を前記甑板（８）を摺動自在に貫通して外方
に突出する一方、副ピストン（９）の背面と蓋板（８）
との間に油圧室（功を形成し、該油圧室α２に、図示し
ない油圧源からの作ｕ１油を逆止弁αＪ付きボート圓を
介して連続的に供給する。更に前記ステムｔｉｌｌには
油圧室（１２１に連通ずる通路（１５）を備え、且つス
テムαｌ）が蓋板（８）より外ＪｊＶｃ突出する部分ｔ
ｌｃｉｊ　、前記油圧室０２内の油圧をシリ′Ｊタヘッ
ド上室Ｇで放出するためのスピルボー１−１１６］　ｆ
：穿設する。

（１ηけスヒル体の一つの実施例であるスじシリシタを
示し、該スヒルリ、７り（１７）を１１１記ステム（１
１１に摺動自在に被嵌して、ステムαυの後退勤のとき
そのスピルボート（１６）がスヒルリ：７り（１９によ
って閉じ、ステム（１１）の前進−１のときそのスじル
ホート叫が開くように構成する一方、前記スヒルリシジ
ａηをこれに係合したレバー１１印の回動にてステム（
１１１の軸方向に移動調節するように構成して成るもの
である。

この構成（ておいて、スピルリシジαηを第一図に二点
鎖線で示すように燃焼室（５）の方向、つまりスピルボ
ートｆ１６１を閉じる方向に移動操作すれば、スピルボ
ートＱ６１の閉によって当該スピルボートα６）からの
作動油の流出が止り、逆止弁（１３１付きボート（１４
１から絶えず作動油が供給されている油圧室（１２）の
圧力が上昇するから、副ピストン（９）は燃焼室（５）
　Ｋ向って前進し、この前進がスピルボート（１６）の
開の所まで進行すると、スじルホート（１６）から作動
油が流出を始め、この流出量と油圧室α２への供給量と
がバラシスした時点で副ピストン（９）の前進が停止す
る。

また、スビルリ：７ジ（１７）を二点鎖線の位置が°ら
実線の位置へと後退方向に移動操作すると、スピルボー
ト（１ｅが全開になり流出量が増加し油圧室（１２１の
圧力が低下するから、副ヒスト？７（９）は燃焼室（５
）の圧力及び／又はばね００）によって燃焼室（５）か
ら離れるように後退し、この後退がスピルボー）１６）
がスピルリ−Ｊり＋１７１　Ｋで閉じる所まで進行する
と、スヒルポートα旬からの流出量が減少し、その流出
域が供給量とバランスした時点で、副ヒスト−Ｊ（９）
の後退勤が停止することになり、スヒルリシＩｊ（１η
の移動操作による副ヒストニア（９）の位置変更により
、圧縮化を任意に変更できるのである。

従って、Ｍｆｒ記スヒルリｙり（１７１に係合するレバ
ー（］８）の他端に機関の負荷に関連するアク千エータ
（１９）を連結し、該アク千エータα９１により、機関
の負荷の増加に比例してスピルリシグロηを後退移動す
るようにすれば、圧縮比を負荷の増加につれて次第に低
く、換８すれば負荷の減少（・こつれて次第に高くなる
ように自動制御することン５＝でき、また前記アク子エ
ータ（１９）を機関の回転数Ｇごも関連して、回転数の
増加につれて圧縮比が次第に高くなるように自動制御す
ることもできるのであり、機関の負荷の検出には吸気管
負圧又はスＤ・ソトル開度を利用すれば良いことけいう
までもなく、また、前記のアク子エータ（１９）を、機
関に設けたノツ＋ジグ℃ｙサーに関連し、圧縮比をノツ
＋、、／りがないときＶＣ／ｄ高く、ノツ＋ンジが発生
するとこれに応じて低くするようπ側割することもでき
るのである。

・１： そして、機関の爆発行程に゛おいて、副ヒストシ（９）
が大きな爆発力を受けると、この爆発力にて当該副ヒス
トシ（９）が若干後退してスピルホード＋１６１７５；
閉じる一方、油圧室（１２＋内の圧力が瞬ｍ１的に高く
なって逆止弁αＪが閉じて、油圧室ａ２１の作動油は当
該油圧室０２内に閉じ込められた状態になるから、これ
により副ピストニアＶＣ対する大きな爆発力を支受する
のであり、この場合においてスピルホード（１６）が閉
じるまでの間における作動油の流出及びその後の作動油
の圧力上昇が、燃・焼室（５）内での混合気の爆発燃焼
による副ヒスト：Ｊ（９１に対する断繋を吸収・緩和す
るのである。

前記、油圧室ａ’ｚｒｖｃ絶えず供給する作動油として
、機関における潤滑油又は自動車のパワーステリンク機
構における作動油、若しくは自動中のオートマ千・ツク
変速装置における作動油を用いることができるが、機関
における潤滑油を用いる場合には、潤滑油ホシづからの
潤滑油を、機関における各種回転又は摺動部、１分に分
配するメイシ甲セうり−から前記油圧室α２今（０逆止
升（１３）付きホード”に１ようにする一方、ステムｔ
ｉｌｌ　ＶＣおけるスピルホード（１６１からの流出油
をシリニアづヘッド上室に放出し、一般的に言って当該
上室内に設けられている動弁機構（図示せず〕に対する
潤滑油と共にシリシタづ０・ツク（１）Ｆ部のオイルパ
ン（図示せず）Ｋ戻すようにすれば良いから、その構造
は簡単となる。

油圧室１１２＋への作ＵＪ油として、自動車のパワース
テアリング機構における作動油又はオートマチｔリク変
速装置における作動油を用いるときには、第３図に示す
ようにこれらの作動油ボ：７つから分岐した通路（２０
）をＲｆＩ記油圧油圧室ｚへの逆止弁（１３）付きホー
ド（１Φに接続する一方、蓋板（８）の外側にステアリ
ング（１η及びステム（］１）を覆うカバー！２１）昏
・設けて、スピルホード１１６）からの流出油をカバー
ｆ２ＤＫ接続の通路（２ｚより、パワーステアリジグ機
構又はオートマチ゛ツク変速装置におけるオイル溜〔図
示せず〕に戻せば良いのであり、パワーステア１ｊ、７
り機構における作動油は、その油圧ポジづの特性上田力
が高いため、これを用いると副ヒストシの作動応答性か
良く々ると共Ｏτ、副ヒストシの直径を小さく小型化で
き、オートマ子・ツク変速装置の作動油の場合には、そ
の油圧ホ？７プの特性として機関回転数が低くても圧力
が比較的高く、且つ温度変化に対しての粘性の変化が小
さい特性を有するため、機関の低温時においても副ヒス
トンを応答性良く作１Ｊすることができるのである。・ 更に、前記実施例はスヒル体の一つの実施例として、ス
テアリング（１７）にした場合を示したが、第４図に示
すようにステム（ｌｌａ）を中空軸に形成し、該ステム
（ｌｌａ）内にスヒル棒（１７ａ）を摺動自在に嵌挿し
、該スヒル棒（１７ａ）を摺動操作することによってス
ピルホード（１６ａ）の開閉位置をステム（ｌｌａ）の
軸方向に沿って変位するように構成しても良いのであり
、また、第５図及び第６図に示すようにステム（ｌｌｂ
）におけるスピルホードをステム（ｌｌｂ）の軸線に対
して傾斜する傾斜状スピルホード（１６ｂＬＫ形成する
一方、ステム（ｌｌ’ｂ）の外周には歯車式のスヒルリ
：７ジ（１７ｂ）を回転目孔、摺ＵＪ自在に被嵌して、
該スヒルリ二ノグ（１７ｂ）を図示しない軸受にてシリ
シタヘット（２）に対して軸支し、このステアリング（
１７ｂ）にはステム（ｌｌｂ）が前後摺動したときその
傾斜状スピルホード（１６ｂ）に合致するようにした一
つの逃がしポートｔ２：（＋を穿設すると共に、このス
ヒルリ：７ジ（１７ｂ）外周の歯にステム（ｌｌｂ）と
直角方向に配設したうツク杆罎）を噛合し、該ラック杆
し４）の長手方向の摺動によってスヒルリー、Ｊジ（１
７ｂ）を回転操作して、ステム（ｌｌｂ）の傾斜状スじ
ルボート（１６ｂ）Ｋ対して逃がしポー１−　＋２３＋
を中位置又は中）位置へとずらせることによって、スピ
ルボート（１６ｂ）の開閉位Ｍｔステム（１ｌｂ）の軸
方向に沿って変位するように構成しても良いのであるに
の場合、ステム（ｌｌｂ）Ｈ摺動自在、ｍ１転不能に保
持され、またここにおけるスピルリ：７り（１７１Ｄ）
を回転する機構としては、実施例図の５・リフとじニオ
−、Ｉに限らず他の手段を用いて良いことはいうまでも
ない）。また、このステムに設けた傾斜状スピルホード
と、スじルリシグに設けｆｃｉ３がしポートの設ける位
置を、それぞれ逆にしても良いことはいう捷でも々に え、に、２ヶ、、、６□・、１μ・Ｌ　’Ｊ　ｙ　’）
　Ｋ　＆　ｎ　６ポート形状は、必要に応じて＠５図に
二点鎖線で示すような任意形状の組合せが考えられる。

以上実施例について説明したが木発ＥＡは、燃焼室に・
連通する副シリシタ内に副ヒスト′Ｊを摺動自在に嵌挿
し、該副ピストシの背面に油圧室を形成して該油圧室に
逆止弁を介して作動油を連続的に供給する一方、前記側
ごストシから副シリ−Ｊり外に突出するようにステムを
副ヒストシの軸方向に設け、該ステムの突出端には前記
油圧室の作動油を逃がすようにしたスピルボートを穿設
すると共に、当該ステムの後退勤によってスピルホード
が閉じステムの前進動によってスどルホートが開くよう
にし念スピル体をステムの軸方向に摺動自在に又は軸回
りに回転自在に設け、且つ前記ステムの軸方向に沿うス
ピルボートの開閉位置を、ｔｊｆＪ記スヒル休の摺体又
は回転操作によって変位するように構成して成るもので
、スヒル体の摺動又は回転という極簡単な操作のみで、
圧縮比を自白自任に変更することが；□できる一方、圧
縮比可変用の副、８８．ヶ、４・（１磯１１　ｅ　２　
）　、７　［ヵｔ、□□吸収、緩和した状態の下で、所
定の圧縮比の位置に保持できるから、圧縮比を副ヒスト
シで可変にしたことによって機関の振動及び騒音が増大
することがなく、シかも、副ヒストシの背面を油圧室に
形成したこ（！ｌ−により、著しく小型化できて、取付
はスペースを縮小できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１の実施例を
示す機関要部の縦断正面図、第２図は第１図のロー■視
断面図、第３図は第２の実施例を示す機関要部の縦断正
面図、第４図及び第５図にスヒル体とスピルホードとス
ヒル体との別の実施例図、第６図は第５図の平面図であ
る。 ｆｌ）−°拳シリニア々ブロック、（２）・・°シリー
Ｊタヘッド、＋５）−°°燃焼室、（７）“°°副シリ
ンタ、（９）・・・副ヒストシ、（１２１・°°油圧室
、ｆｌｌｌ　−スＴ　Ｌ、ｆ１６１　（１（ｉａ）’　
（１６ｂ）　−スピルボート、［１３１・・・逆ｔｈ　
弁、（１７Ｍ１７ａ）　（１７ｂ）　・”　スｅル体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）、燃焼室に連通する副シリ、７ダ内に副ヒストシ
   を摺ＵＪ自在に嵌挿し、該副ピストシの背面に油圧室を
   形成して該油圧室に逆止弁を介して作動油を連続的に供
   給する一方、前ン副ヒストンから副シリ：７り外ニ突出
   するようにステムを副ヒストシの軸方向に設け、該ステ
   への突出端にｒＩ′ｉ曲記油圧室内の作動油を逃がすよ
   うにしたスしルボートを穿設すると共に、当該ステムの
   後退勤によってスじルポートが閉じステムの前進動によ
   ってスヒルホートが開くようにしたスピル体をステムの
   軸ツノ向に摺ｍノ自任に又は軸回り［回転目在に設け、
   且つ１１１記ステ乙の軸方向に沿うスヒルホートの開閉
   位置を、ｆｌｆｌ　Ａｌｌスヒル休の体動又は同転操作
   によって変位するように構成したことを特徴とする１（
   へ）燃機関における圧縮比の可変装置。 〔２）、油田室に連続供給する作動油が、機関πおける
   潤滑油であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の内燃機関における圧縮比の可変装置０ （３）、油圧室に連続供給する作動油が、自動車のノ＼
   ワーステアリ′Ｊジ機構における作動油であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関における
   圧縮比の可変装置。 （４）、油圧室に連続供給する作動油が、自動車のオー
   トマ千ｔツク変速機構における作動油であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の内燃機関における圧
   縮比の可変装置。