JPS6065216A - 多気筒内燃機関における油圧式圧縮比可変装置の給油装置 - 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】 本発明は多気筒内燃機関の圧縮比を高、低２段階に可変
調節し得る、油圧式圧縮比可変装置の給油装置に関する
ものである。

一般に内燃機関の熱効率、出力性能の向上を図る技術手
段として圧縮比を高めることが有効であることが知られ
ている。ところが圧縮比が高くなり過ぎると、ノッキン
グ等の異常燃焼を生起し、特に機関を高負荷運転すると
き、その傾向が大きくなり、むしろ高圧縮比が機関の熱
効率、出力性能の低下を招く原因となる。

そこで異常燃焼を生起することが少ない機関の低負荷運
転域では圧縮比を上げ、機関が高負荷運転域に入ると、
圧縮比を下げるようにすれば、異常燃焼の心配をなくし
て機関の性能向上を図ることが考えられるが、機関の圧
縮比をその運転中にタイミングよく自動的に切換えるに
は技術的な課題が多く、たとえば高圧縮比から低圧縮比
への切換作動時に、その切換作動の遅れがノッキングの
原因となるなどの問題がある。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので、多気筒
内燃機関の各気筒の圧縮比の切換えを何れも的確にタイ
ミングよく行うことができるようにした、多気筒内燃機
関における油圧式圧縮比可変装置の給油装置を提供する
ことを目的とするものである。

本発明によれば、多気筒内燃機関において、ピストンピ
ンの中央部を、その左、右ジャーナル部より偏心するク
ランク部に形成し、かつ左、右ピンボスの何れか一方に
前記ピストンピンを高、低２つの圧縮比位置にそれぞれ
固縛するだめの第１゜第２油圧シリンダを設け、各ピス
トンピンおよびコンロッドには、前記ピストンピンが高
、低２つの圧縮比位置に回動したとき、前記第１．第２
油圧シリンダの油圧室にそれぞれ圧力油を供給するだめ
の２本の給油路をそれぞれ設け、クランク軸の軸方向に
２分割される第１気筒群と第２気筒群の各２本の給油路
を、クランク軸に設けた２系統の分配油路にそれぞれ独
立して連通させ、前記２系統の分配油路はクランク軸の
端部においてそれぞれ主給油路に集合連通し、それらの
主給油路を切換弁を介してオイルポンプに連通したこと
を特徴としている。

以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第１．２Ａ、２Ｂ図には、機関が低圧縮比で圧縮路りの
状態が示される。シリンダ１に摺動自在に嵌合されるピ
ストン２には、その直径方向に対をなす左、右ピンボス
３，４が形成され、それらのピンボス３，４には、ピス
トンピンＰがスリーブ５，６を介して回転自在に横架さ
れる。前記ピストンピンＰは両端の左、右ジャーナル部
７，８と、中央のクランク部９とよりなり、クランク部
９の中心０２は前記左、右ジャーナル部７，８の中心０
１に対して偏心量Ｃをもって偏心している。

一方のジャーナル部８の端部には、円板状のフランジ部
１０が一体に形成され、このフランジ部１０は前記一方
のピンボス４の外端面に形成した環状四部１１に収容さ
れる。第１図に示すように前記フランジ部１０には、そ
の土、下に、高圧縮比側ロックピン孔１２と低圧縮比側
ロックピン孔１３とが穿設され、前記低圧縮比側ロック
ピン孔１３には後述する第１油圧シリンダ”／１のロッ
クピン２０．が、また前記高圧縮比ロックビン孔１２に
は後述する第２油圧シリンダＣ３／２のロックビン２０
２　（第３，４Ａ、４Ｂ図）がそれぞれ抜差可能に嵌入
されるようになっている。

ピストンピンＰのクランク部９には、コンロツド１４の
、２つ割り小端部１４ａが回転自在に連結され、また該
コンロッド１４０２つＩＢ大端部１４ｂはクランク軸１
５のクランクピン１５ａに回転自在に連結される。

ピストン２とピストンピッＰ間には、第２Ａ。

２Ｂ図に示すようにピストンピンＰのクランク部９がそ
の左、右ジャーナル部７，８に対して上向き位置、すな
わちピストンピンＰを低圧縮位置にロックするための第
１油圧シリンダ”／１、および第４Ａ、４Ｂ図に示すよ
うにピストンピンＰのクランク部９がその左、右ジャー
ナル部７，８に対し℃下向き位置、すなわちピストンピ
ンＰを高圧縮位置にロックするための第２油圧シリンダ
Ｃｙ２が、シリンダ１の縦中心線１−１に対し７て対称
的に設けられる。

次に第１．第２Ａ図を参照して前記第１油圧シリンダＣ
ｙ１の構造を説明する。ピストン２の一方のピンボス、
４には、ピストンピンＰと平行な小シリンダ孔１γ１が
形成され、この小シリンダ孔１７１内には、ロックピス
トン１８１が摺動自在に嵌合され、このロックピストン
１８．によって油圧室１９、が画成される。前記ロック
ピストン１８１にはピンボス４の外端面よシ出没し得る
ロックピン２０．が一体に設けられ、このロックピン２
０１は前記油圧室１９１内の油圧をうけて突出し、また
小シリンダ孔１７．内に設げた戻しばね２１．によって
ピンボス４内に没入される。

前記小シリンダ孔１７．の油圧室１９．には、給油路Ｐ
、が連通される。この給油路ｐ１はピストンピンＰに形
成した油路２２１とコンロッド１４に形成した油路２３
．とより構成される。給油路ｐ、はクランク軸１５に形
成した分配油路２４゜に連通される。分配油路２４１は
後に詳述するように切換弁ＶおよびレギュレタＲを介し
てオイルポンプＰｕ、に連通される。

前記油路２２．は第１図に示すようにピストンピンＰの
横断面方向からみて二叉状をなしており、ピストンピン
Ｐが低圧縮比位置に回動したとき、その両開口端が前記
油圧室１９１および油路２３□に連通するようになって
いる。そして前記切換弁Ｖが、機関の高負荷運転を感知
すると、制御油圧は分配油路２４１、油路２．３１．２
２．よりなる給油路Ｐ、を通って小シリンダ孔１７．内
の油圧室１９１に供給される。

次に第３．．４Ａ、４Ｂ図を参照して前記高圧縮比側の
前記第２油圧シリンダＣｙ２の構成を説明すると、これ
は前記低圧縮比側の前記第１油圧シリンダＣｙ１　と同
一の構造を備え、しかもシリンダ１の縦中心線１−１に
対して対称的に設けられる。すなわち一方のピンボス４
には小シリンダ孔ロックピストン１８□が摺動自在に嵌
合され、このロックピストン１８２で油圧室１９２が画
成すれる。ロックピストン１８２にはビックピン２０２
が一体に設けられこのロックピン２０□は油圧室１９□
内の油圧をうけて突出し、また小シリンダ孔１７□内に
設げた戻しばね２１２によってビンボス４内に没入され
る。

前記小シリンダ孔１７２の油圧室１９２には給油路ｐ２
が連通される。この給油路ｐ２はピストンピンＰに形成
した油路２２２とコンロッド１４に形成した油路２３□
とより構成される。給油路ｐ２はクランク軸１５に形成
した分配油路２４２に連通される。分配油路２４□は切
換弁ＶおよびレギュレタＲを介してオイルポンプＰｕ、
に連通される。

ピストンピンＰが高圧縮比位置に回動したとき、連通さ
れる。そして前記切換弁Ｖが機関の低負荷運転を感知す
るとき、制御油圧は分配油路２４２、油路２３□　、２
２２よりなる給油路Ｐ２を通って小シリンダ孔１７２の
油圧室１９２に供給される。

第５図には４気筒機関において、各気筒の第１゜第２油
圧シリンダＣ３７１、Ｃ３／２に圧油を供給するための
給油系が示される。この第５図において、低圧縮比側の
給油系が実線で、また高圧縮比側の給油系が点線で示さ
れる。以下の説明において、］１［を容易にするため左
半部の第１気筒群Ｉ側の給油系に（Ｉ）を、また右半部
の第２気筒群■側の給油系に卸の記号を付す。第１気筒
群■の各低圧縮比側および高圧縮比側給油路Ｐ１（■）
、ｐｌ（Ｉ）；ｐ２　（Ｉ）　、ｐ２　（Ｉ）はそれぞ
れクランク軸１５に設けた分配油路２　、ｓｔ　（Ｉ）
；　２４２　（Ｉ）に直列に連通され、また第２気筒群
■の各低圧縮比側および高圧縮比側給油路Ｐ、（ＩＩ）
　、ＰｌＱＩ）ｔ　ｐ２　（［Ｄ、Ｐ２　ｏはそｈぞれ
クランク軸１５に設けた他の分配油路２４゜■、２４□
仰に直列に連通される。低圧縮比側の分配油路２４＋　
（Ｉ）、　２４＋　ｏハクラ７り軸１５（７）一端にお
いて主給油路２５．に集合され、また高圧縮比側の分配
油路２４２　（Ｉ）、　２４２　ｄｌ）もクランク軸１
５の一端において他の主給油路２５２に集合される。前
記主給油路２５１．２５．は切換弁Ｖの出口ポートに接
続される。切換パルプＶの入口ボートはレギュレタＲを
介してオイルポンプＰｕに連通される。

前記切換弁ｒにはロジック回路２６からの出力信号によ
って切換制御される。ロジック回路２６には、スタータ
スイッチ、チョーク位置、マニホールド負圧、機関の冷
却水温、ミッションのシフト位置、スピードメータ等の
機関の負荷状態を検知する信号が入力されるようになっ
ている。前記ロジック回路２６が前記入力信号により機
関の低。

高負荷運転を検知すれば、この検知信号を切換弁Ｖに印
加して該弁Ｖを切換制御する。そして機関の低負荷運転
時には低圧縮比側主給油路２５．をオイルポンプＰｕに
連通し、また機関の高負荷運転時には高圧縮比側主給油
路２５２に連通される。

而して一般にオイルポンプからの圧力油を回転部分を経
て複数の独立した給油系に圧送するときには、ある量の
オイルのリークを前提とするのでそのリーク条件を各給
油系で一致させることが望ましいが、前述の第１気筒群
■の給油系と第２気筒群■の給油系にはオイルポンプｐ
ｕからの圧力油を同じ条件下で供給することができ、各
気筒の第１．第２油圧シリンダＣ３／ｌ　、Ｃ３／２に
は略同じ条件下で圧力油が供給され、複数の第１．第２
油圧シリンダ”Ｉｓ　、”／２への給油量にばらつきを
生じたり、それらの油圧シリンダＣｙ１．Ｃｙ２次に本
発明の実施例の作用について説明する。

〔■〕　機関の低圧縮比運転 第１，２Ａ、２Ｂ図において、前述のように切換弁Ｖが
機関の高負荷運転をうけて低圧縮比側に切換作動され、
オイルポンプｐｕ、を低圧縮比側主給油路２５．に連通
させる。この主給油路２５゜内の圧油は２本の分配油路
２４ｔ　（Ｔ）、　２４（Ｉｎに分配供給され、そこよ
シ給油路ｐ＋　（Ｉ）、　ｐ＋　（Ｄ　。

ｐｔＱ−Ｄ、Ｐｔ（Ｄ）に送られる。

いまピストンピンＰが第１．第２油圧シリンダＣ３／１
−６３／２の何れもロックされていない。すなわちピス
トンピンＰのフリー状態で機関が運転されていると仮定
して、これが吸入行程に入りピストン２が下降し、その
加速度が漸次減少して零になる点を越えると、該ピスト
ン２には下死点に至るまで負の加速度が加わるので、こ
の間ビストの質量による慣性で下向きに移動しようとす
るので、不安定な状態にあるピストンピンＰは前記慣性
をうけて低圧縮比側、すなわち第２Ａ、２Ｂ図に示すよ
うにそのクランク部９が左、右ジャーナル部７，８に対
して上向きになるように回動する。

このピストン２の吸入路りでピストンピンＰに設けた油
路２２．が、油路２３□を第１油圧シリンダＣ”／、の
小シリンダ孔１７１内の油圧室１９、に連通ずるととも
に低圧縮比側ロックピン孔１３がロックピストン１８．
のロックピン２００．！ニ一致するに至る（第７図（イ
））。したがってロックビン２０１は油圧室１９１内の
油圧力をうけて外方に突出してロックビン孔１３に嵌入
する。これによりピストンピンＰはロックされ、低圧縮
比位置（第２Ａ、２Ｂ図）に保持される。そして油圧室
１９、内に圧油が作用しているかぎりロックビン２０、
はロックビン孔１３から抜は出ることがないので、ピス
トン２は低圧縮比位置に保持されたまま、第６図二点鎖
線で示すような運動曲線Ｃ１を描き、かつピストンピン
Ｐは低位置乙に保持されたまま吸入、圧縮、爆発および
排気の行程を繰シ返し機関は低圧縮比状態での高負荷運
転が行われる。

また圧縮および爆発行程では、シリンダ１内の内部圧力
が高いので、ピストン２はその圧力で下方に附勢されて
低圧縮比側へとどまる傾向が大きく、第７図（ロ）、（
ハ）に示すように圧縮および爆発行程の終了近くでもロ
ックビン２０１はロックビン孔１３に嵌入し得る機会が
あり、したがって第１油圧シリンダＣｙ、による低圧縮
比側へのロックタイミングとしては第６図（イ）、（ロ
）、ｒ−１に示すように吸入、圧縮および爆発の各行程
の終了近くの３回である。

また機関の高負荷運転から低負荷運転へ移行すべく、第
１油圧シリンダＣ’／、への圧油の供給をカットすれば
、ピストン２は吸入、あるいは杉１気行程の途中でピス
トン２の加速度が零近くになり、そこにかかる力が最小
になった時点で第１油圧シリンダＣ’／ｌのロックビン
２０１　とロックピン孔１３間のフリクションが減少し
、ロックビン２０１は戻しばね２１１の弾発力でロック
ビン孔１３かも抜けてピンボス４内に没し、ピストンピ
ンＰは自動的にフリー状態となる。

〔■〕　機関の高圧縮比運転 第３，４Ａ、４Ｂ図において、前述のように切換弁が機
関の低負荷運転をうけて高圧縮比側に切換作動され、オ
イルポンプｐｗを高圧縮比側主給油路２５２に連通させ
る。

この主給油路２５２内の圧油は２本の分配油路２４２（
Ｉ）、２４□■に分配供給され、そこより給いまピスト
ンピンＰが第１．第２油圧シリンダ”ｌ、＋　ＣＹ２の
何れによってもロックされていない、スナわちピストン
ピンＰのフリー状態で機関が運転されているとき、機関
が排気行程に入ってその終了近くにくると、シリンダ１
内の内部圧力は大気圧に近いのでピストン２はそれ自体
の慣性によってコンロッド１４に対して上向きに単独で
移動し、その際ピストンピンＰは約１８０°回転して高
圧縮比側、すなわち第４Ａ、４Ｂ図に示すようにそのク
ランク部９が、その左、右ジャーナル部７，８に対して
下向きになるように回動する。

このピストン２の回動過程で、ピストンピンＰに設けた
油路２２□が、第２油圧シリンダＣｙ２の小シリンダ孔
１７２内の油圧室１９２と、油路２３２とを連通ずると
ともにロックビン孔１２がロックピストン１８□のロッ
クビン２０２と一致するに至る（第８図（二す）。した
がってロックピン２０２は、ロックピン孔１２に嵌入し
てピストンピンＰはロックされ、高圧縮比位置（第４Ａ
、４Ｂ図）に保持される。そして第２油圧シリンダＣ３
／２の油圧室１９２内に圧油が作用しているかぎりロッ
クピン２０２はロックピン孔１２から抜は出ることがな
いので、ピストン２は高圧縮比位置に保持されたまま第
６図点線で示すような運動曲線Ｃ２を描き、またピスト
ンピンＰは高位置りに保持されたまま吸入、圧縮、爆発
および排気の行程を繰り返す。ピストン２が上死点に至
れば、該ピストン２の上死点位置は前述の低圧縮比運転
時の上死点位置に比べて偏心量Ｃの２倍だけ高位に達し
、機関は高圧縮比での低負荷運転が行われる。

尚、第７図（イつ〜（ハリの状態ではピストンピンＰは
高圧縮比位置にロックされる機会はない。

第２油圧シリンダＣ３／２の小シリンダ孔１７２への圧
油の供給を解除すれば、ピストン２は加速度が零に近く
、そこにかかる力が最も小さくなった吸入行程もしくは
排気行程の途中でロックピン２０□は戻しばね２１２の
弾発力でピストン２内に内股してピストンピンＰとピス
トン２とのロック状態が自動的に解除され、ピストン２
はフリー状態となる。

而して前述の低圧縮比運転から高圧縮比運転、あるいは
その逆に切換える間には、ピストンピンＰは一時的にフ
リー状態となるが、この状態で機関が運転されるときは
ピストンピンＰの位置が変化するので、ピストン２は第
６図実線に示すような運動曲線Ｃ３を描き、かつピスト
ンピンＰは高、低位置り、’１間で上下に変動しつつ往
復運動するが、この曲線は機関の回転数、負荷によって
変化し必ずしも一定しない。

以上のように本発明によれば、ピストンピンの中央部を
その左、右ジャーナル部より偏心するクランク部に形成
し、かつピストンの左、右ピンボスの何れか一方に、前
記ピストンピンを高、低２つの圧縮比位置にそれだれ固
縛するための第１゜第２油圧シリンダを設け、各ピスト
ン２内およびコンロッドには、ピストンピンが高、低２
つの圧縮比位置に回動したとき、前記第１．第２油圧シ
リンダの油圧室にそれぞれ圧力油を供給するための２本
の給油路をそれぞれ設げ、２分割される第１気筒群と第
２気筒群の各複数個の給油路を、クランク軸に設けた２
系統の分配油路にそれぞれ独立して連通させ、前記２系
統の分配油路はクランク軸の端部においてそれぞれ主給
油路に集合連通し、それらの主給油路を切換弁を介して
オイルポンプに連通したので、主給油路から各気筒の第
１゜第２油圧シリンダへ至る迄の各給油系への給油量の
バラツキを無くすとともに前記各給油系の圧油のリーク
条件を略一致させることができ、第１゜第２油圧シリン
ダの作動遅れを防止し、各気筒のピストンを低圧縮比か
ら高圧縮比へ、あるいは高圧縮比から低圧縮比へと円滑
、的確に切換えることができ、前記切換時における異常
燃焼の発生懸念を除去することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図はピスト
ンが低圧縮比位置に保持された状態の機関のピストン部
分の側面図、第２Ａ図は第１図ｆ（Ａ−■Ａ線断面図、
第２Ｂ図は第２Ａ図の概略図、第３図は、ピストンが高
圧縮比位置に保持された状態の機関のピストン部分の側
面図、第４Ａ図は第３図Ｔ’Ｌ４−ＴＶ、’Ｉ線断面図
、第４Ｂ図は第４Ａ図の概略図、第５図は給油系統の概
略図、第６図はピストンの、低、高圧縮比位置とフリー
状態での、ピストンの運動曲線およびピストンピンの位
置を示す線図、第７図は低圧縮比ロックタイミングを示
す概略図、第８図は高圧縮比ロックタイミングを示す概
略図である。 Ｃ３／Ｉ　ＩＣ３／２・・・第１．第２油圧シリンダ、
Ｐ・・・ピストンピン、Ｐｕ、□°°オイルポンプ、Ｐ
ｌ、Ｐ２・・給油路、Ｖ・・・切換弁 ２・・・ピストン、３．４・・ピンボス、７，８・・・
左。 右ジャーナル部、９・・・クランク部、１４・・・コン
ロッド、１４．７・・・小端部、１４ｂ・・・太端部、
１５・・・クランク軸、１９１．１９□・・・油圧室、
２４．。 ２４２・・・分配油路 特許出願人　本田技研工業株式会社 第７図 第６−図 一りランク軸回ｋｆＡ 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５８年　特　願第１７３６１６−’＝；３、補正を
する者 ４６代　理　人　〒１０５ 電話東京４３４−４１５１ ５　補正命令の日付 昭和５９年１月１１日（発送日：昭和５９年１月３１日
）°４１°″７゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ピストンの左、右ビンボスにピストンピン両端の左、右
   ジャーナル部を回転自在に支承し、前記ピストンピンの
   中央部にクランク軸に連動されるコンロッドの小端部を
   回動自在に連結してなる多気筒内燃機関において、前記
   ピストンピンの中央部を、その左、右ジャーナル部より
   偏心するクランク部に形成し、かつ前記左、右ビンボス
   の何れか一方に前記ピストンピンな高、低２つの圧縮比
   位置にそれぞれ固縛するための第１．第２油圧シリンダ
   を設け、各ピストンピンおよびコンロッドには、前記ピ
   ストンピンが高、低２つの圧縮比位置に回動したとき、
   前記第１．第２油圧シリンダの油圧室にそれぞれ圧力油
   を供給するための２本の給油路をそれぞれ設け、クラン
   ク軸の軸方向に２分割される第１気筒群と第２気筒群の
   各２本の給油路を、クランク軸に設けた２系統の分配油
   路にそれぞれ独立して連通させ、前記２系統の分配油路
   はクランク軸の端部においてそれぞれ主給油路に集合連
   通し、それらの主給油路を切換弁を介してオイルポンプ
   に連通したことを特徴とする多気筒内燃機関における油
   圧式圧縮比可変装置の給油装置。