JPS6334299B2 - - Google Patents
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- JPS6334299B2 JPS6334299B2 JP56136298A JP13629881A JPS6334299B2 JP S6334299 B2 JPS6334299 B2 JP S6334299B2 JP 56136298 A JP56136298 A JP 56136298A JP 13629881 A JP13629881 A JP 13629881A JP S6334299 B2 JPS6334299 B2 JP S6334299B2
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D15/00—Varying compression ratio
- F02D15/02—Varying compression ratio by alteration or displacement of piston stroke
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、内燃機関の可変圧縮比機構に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine.
機関の燃費をはじめ、エミツシヨン、出力およ
び低温始動性などの性能の改善のために、従来か
らピストンの形状、ヘツド側燃焼室形状、副室形
状、吸気形状、点火方式、バルブ位置等の諸検討
により、燃料法の改善が種々行なわれているが、
いずれもそれらの改善効果が限界にきているのが
現状である。
In order to improve performance such as engine fuel efficiency, emission, output, and low-temperature startability, we have traditionally studied various aspects such as piston shape, head side combustion chamber shape, pre-chamber shape, intake shape, ignition system, valve position, etc. Various improvements have been made to fuel laws due to the
The current situation is that the improvement effects of these methods have reached their limits.
このことは、機関の運転条件によつてそれぞれ
最適な要求圧縮比が種々あるのにもかかわらず、
従来技術においては一定値に固定していることも
一つの原因となつている。したがつて、今まで以
上の改善効果を得るためには、圧縮比を可変にす
ることが不可欠である。 This is despite the fact that there are various optimal required compression ratios depending on the engine operating conditions.
One of the causes is that in the conventional technology, the value is fixed to a constant value. Therefore, in order to obtain better improvement effects than before, it is essential to make the compression ratio variable.
従来の圧縮比可変機構は、たとえば特開昭55−
40256号公報、特開昭55−64131号公報に開示され
ている。これは、コネクテイングロツドとピスト
ンとの間、またはコネクテイングロツドとクラン
クシヤフトとの間に、偏心機構を設けて偏心機構
の周方向位置を変えることによりピストンのクラ
ンクシヤフトに対する相対上下位置を調整可能と
し、偏心機構の周方向位置を変えるために、油圧
またはギアによつて強制的に偏心機構を周方向に
駆動せしめ、駆動して得た周方向位置で前記油圧
またはギアによつて偏心機構の周方向位置を固定
保持するものから成つていた。すなわち、偏心機
構の回転に利用された自然法則は、油圧またはギ
ア等によつて偏心機構に加えられる強制力であ
り、偏心機構をある一定の圧縮比位置で固定保持
する手段も、一定に保持された油圧または一定位
置で止められたギアであつた。 A conventional compression ratio variable mechanism is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-
It is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 40256 and Japanese Patent Application Laid-open No. 55-64131. This is done by providing an eccentric mechanism between the connecting rod and the piston, or between the connecting rod and the crankshaft, and by changing the circumferential position of the eccentric mechanism, the vertical position of the piston relative to the crankshaft can be changed. In order to make the eccentric mechanism adjustable and change the circumferential position of the eccentric mechanism, the eccentric mechanism is forcibly driven in the circumferential direction by hydraulic pressure or a gear, and at the circumferential position obtained by driving, the eccentric mechanism is adjusted by the hydraulic pressure or gear. It consisted of something that fixedly held the circumferential position of the mechanism. In other words, the natural law used to rotate the eccentric mechanism is the forcing force applied to the eccentric mechanism by hydraulic pressure, gears, etc., and the means for fixing and holding the eccentric mechanism at a certain compression ratio position also holds it constant. It was a hydraulic pressure applied or a gear held in a fixed position.
しかし、従来装置においては、特開昭55−
40256号公報のように、偏心機構に強制的油圧力
をかけて回転方向位置を出し、その位置で圧油を
保持して偏心機構にその回転方向位置を保持させ
るものにおいては、圧油の量によつて偏心機構の
回転量が異なるので、駆動量の制御が非常に難し
いこと、保持において圧油の洩れが許されないの
で油圧回路の実用的な構成が難しいこと、という
問題があつた。また、特開昭55−64131号公報の
ようにギアを用いて偏心機構を強制駆動しかつ固
定保持するものにおいては、構造が複雑かつ高価
になるという問題があつた。
However, with conventional equipment,
40256, a forced hydraulic pressure is applied to the eccentric mechanism to determine the rotational position, and the pressure oil is held at that position so that the eccentric mechanism maintains the rotational position. Since the amount of rotation of the eccentric mechanism differs depending on the position, it is very difficult to control the amount of drive, and since leakage of pressure oil is not allowed during holding, it is difficult to construct a practical hydraulic circuit. Furthermore, in a device such as that disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-64131 in which the eccentric mechanism is forcibly driven and fixedly held using gears, the structure is complicated and expensive.
本発明は、上記問題を解決するために、偏心機
構を油圧やギアの強制力ではなく、ピストンとコ
ネクテイングロツドからピストンピンにかかる荷
重を偏心させてピストンピンが自在にピストンの
往復運動に合せて回転するようにし、そのロツク
機構のみを油圧で作動させるようにして、特開昭
55−40256号のものに比べて可変圧縮比機構の作
動の信頼性を向上させ、圧油のもれにとくに配慮
しなくてもよいようにし、特開昭55−64131号公
報に比べて、ギアを用いないで済ませ構造の大幅
な単純化、コストダウンをはかることのできる、
可変圧縮比機構を提供することを目的とする。 In order to solve the above problem, the present invention uses an eccentric mechanism to eccentrically shift the load applied from the piston and connecting rod to the piston pin, rather than using hydraulic pressure or gear force, so that the piston pin can freely adjust to the reciprocating movement of the piston. The locking mechanism was hydraulically actuated, and the
Compared to JP-A No. 55-40256, the reliability of the operation of the variable compression ratio mechanism is improved, and there is no need to pay special attention to leakage of pressure oil, and compared to JP-A No. 55-64131, It does not require the use of gears, which greatly simplifies the structure and reduces costs.
The purpose is to provide a variable compression ratio mechanism.
上記目的を達成するための本発明に係る内燃機
関の可変圧縮比機構は、ピストンピンを、ピスト
ンのピン軸中心とコネクテイングロツドのスモー
ルエンドのピン軸中心とを互いに偏心させる偏心
ピストンピンから構成し、該偏心ピストンピンを
ピストンのピストンピン穴およびコネクテイング
ロツドのスモールエンドのピストンピン穴に回転
自在に嵌挿することによりピストンおよびコネク
テイングロツドから互いに偏心する荷重を受けて
偏心ピストンピンが自在に回転するように構成
し、該偏心ピストンピンに偏心ピストンピンの自
在の回転運動を固定しまたは該固定を解除し得る
ピストンピン軸方向に移動可能とされ油圧がかか
つたときに固定方向に移動される油圧作動式のロ
ツクピンを設けるとともに、ピストン側に前記ロ
ツクピンが係合するロツクピン穴を設け、該ロツ
クピンに該ロツクピンを固定解除方向に付勢する
スプリングを設け、さらに該ロツクピンに、ピス
トン位置の検出手段と、運転条件の検出手段と、
これらの信号を基に制御信号を出すコンピユータ
と、該コンピユータの信号にて作動油を加圧する
加圧装置と、該加圧装置の圧油をロツクピンに導
き加圧時にロツクピンを固定方向に付勢する油圧
回路とから成る作動制御機構を接続したことを特
徴とする内燃機関の可変圧縮比機構から成る。
In order to achieve the above object, the variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to the present invention includes a piston pin that is made of an eccentric piston pin that makes the center of the pin axis of the piston and the center of the pin axis of the small end of the connecting rod eccentric to each other. By rotatably inserting the eccentric piston pin into the piston pin hole of the piston and the piston pin hole of the small end of the connecting rod, the eccentric piston receives mutually eccentric loads from the piston and the connecting rod. A piston pin configured such that the pin rotates freely, and capable of fixing or releasing the free rotational movement of the eccentric piston pin to the eccentric piston pin, which is movable in the axial direction and when hydraulic pressure is applied. A hydraulically actuated lock pin that is moved in the locking direction is provided, a lock pin hole is provided on the piston side with which the lock pin engages, a spring is provided in the lock pin to bias the lock pin in the lock release direction, and a spring is provided in the lock pin that biases the lock pin in the lock release direction. , a piston position detection means, an operating condition detection means,
A computer that issues control signals based on these signals, a pressurizing device that pressurizes hydraulic oil based on the signals from the computer, and a pressurized device that guides the pressurized oil to the lock pin and biases the lock pin in the locking direction when pressurized. The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine is characterized in that it is connected to an operation control mechanism consisting of a hydraulic circuit and a hydraulic circuit.
偏心ピストンピンは、ピストンのピストンピン
穴に摺接する部分とコネクテイングロツドのピス
トンピン穴に摺接する部分とを互いに偏心させる
ようにクランク状に屈曲させたピストンピンから
構成されてもよいし、また、偏心ピストンピンの
長手方向中央部に両端部に対して偏心させた一体
成形の膨出部を有する偏心ピストンピンから構成
されてもよい。 The eccentric piston pin may be composed of a piston pin bent in a crank shape so that the portion of the piston that slides in sliding contact with the piston pin hole of the connecting rod and the portion of the connecting rod that slides in sliding contact with the piston pin hole are eccentric to each other. Alternatively, the eccentric piston pin may be constructed of an eccentric piston pin having an integrally molded bulge portion eccentrically formed at both end portions in the central portion in the longitudinal direction of the eccentric piston pin.
本発明の可変圧縮比機構では、偏心ピストンピ
ンは、該偏心ピストンピンにかかるピストンから
の荷重（慢性力、燃焼圧力）とコネクテイングロ
ツドからかかる反力とが互いに偏心していること
によつて偏心ピストンピンに生じる回転力によつ
て自在に回転される。すなわち本発明で利用され
る偏心ピストンピンの回転力は油圧やギアによる
強制回転力ではない。したがつて、油圧駆動量の
調整による偏心ピストンピンの回転位置の調整、
ギアによる回転位置の調整は不要である。本発明
の偏心ピストンピンの回転位置の高圧縮比位置へ
の固定は、偏心ピストンピンに対して設けた油圧
作動式のロツクピンを作動させて高圧縮比状態で
係合させるかさせないかのみによつて果たされ
る。すなわち、油圧は偏心ピストンピンを回転さ
せるものではなく、ロツクピンをON−OFFさせ
るものに過ぎない。ロツクピンを高圧縮比タイミ
ングで作動させたときはロツクピンが偏心ピスト
ンピンのピストンに対する相対回転をロツクさせ
て高圧縮比状態を現出し、低圧縮比タイミングで
作動させたときは低圧縮比状態を現出し、ロツク
ピンを作動させないときはロツクピンがスプリン
グでロツク解除方向に動いてロツクが外れ、偏心
ピストンピンのピストンに対する相対回転が自由
になつて低圧縮比状態が現出される。ロツクフリ
ーの低圧縮比状態では、ピストンの慢性力（燃焼
圧力含む）によつて圧縮−爆発行程でピストンが
自然にコネクテイングロツドに対して最下位位置
をとり、低圧縮比状態が得られるのであり、従来
技術のような油圧保持やギアによる回転位置の保
持は必要でない。このため、本発明のように、ロ
ツクフリーの低圧縮比状態で、ピストンに対して
もコネクテイングロツドに対しても回転自在の偏
心ピストンピンにおいては、排気−吸入行程でピ
ストンは上死点でコネクテイングロツドに対して
最高位位置をとり（従来技術では最下位位置固定
のままである）、下死点でコネクテイングロツド
に対して最下位位置をとるので、吸入空気量を最
大にとれ、低圧縮比状態でも高出力が出せるが、
従来技術ではこのようなことは不可能である。ま
た、本発明で用いられる油圧はロツクピンを駆動
させるものであるから、ロツクピンさえ動かせれ
ばよく、油通路への圧油保持はとくに厳密を要す
ることがなく、油洩れに対しても従来技術のよう
には配慮をする必要がなく、油圧回路の構成、制
御は従来技術に比べて格段に容易となる。
In the variable compression ratio mechanism of the present invention, the eccentric piston pin is operated by the eccentric piston pin because the load (chronic force, combustion pressure) from the piston applied to the eccentric piston pin and the reaction force applied from the connecting rod are eccentric to each other. It is freely rotated by the rotational force generated on the eccentric piston pin. That is, the rotational force of the eccentric piston pin used in the present invention is not a forced rotational force due to hydraulic pressure or gears. Therefore, adjusting the rotational position of the eccentric piston pin by adjusting the hydraulic drive amount,
There is no need to adjust the rotational position using gears. The rotational position of the eccentric piston pin of the present invention is fixed at the high compression ratio position only by operating the hydraulically actuated lock pin provided on the eccentric piston pin to engage or disengage it in the high compression ratio state. It will be fulfilled. In other words, the hydraulic pressure does not rotate the eccentric piston pin, but merely turns the lock pin ON and OFF. When the lock pin is activated at a high compression ratio timing, the lock pin locks the relative rotation of the eccentric piston pin to the piston to create a high compression ratio state, and when activated at a low compression ratio timing, a low compression ratio state is created. When the lock pin is released and the lock pin is not operated, the lock pin is moved by the spring in the unlocking direction and the lock is released, and the eccentric piston pin is free to rotate relative to the piston, resulting in a low compression ratio state. In a lock-free low compression ratio state, the chronic force (including combustion pressure) of the piston causes the piston to naturally take the lowest position relative to the connecting rod during the compression-explosion stroke, resulting in a low compression ratio state. There is no need for hydraulic pressure maintenance or rotational position maintenance using gears as in the prior art. Therefore, with an eccentric piston pin that can freely rotate with respect to both the piston and the connecting rod in a lock-free low compression ratio state as in the present invention, the piston is at the top dead center during the exhaust-intake stroke. It takes the highest position with respect to the connecting rod (in the conventional technology, the lowest position remains fixed), and takes the lowest position with respect to the connecting rod at the bottom dead center, so the amount of intake air is maximized. Although it can produce high output even in a low compression ratio state,
This is not possible with the prior art. Furthermore, since the hydraulic pressure used in the present invention is to drive the lock pin, it is only necessary to move the lock pin, and the retention of pressure oil in the oil passage does not need to be particularly strict, and it is less susceptible to oil leaks than the conventional technology. There is no need to take such considerations into consideration, and the configuration and control of the hydraulic circuit are much easier than in the prior art.
以下に、本発明に係る可変圧縮比機構の望まし
い実施例を、図面を参照して説明する。
Preferred embodiments of the variable compression ratio mechanism according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図および第２図は本発明の第１の実施例を
示してものである。図中１はピストン、２はコネ
クテイングロツドであり、ピストン１とコネクテ
イングロツド２のスモールエンドとは偏心ピスト
ンピン３によつて連結されている。４は偏心ピス
トンピン３に対するピストン１側の軸受で、ピス
トン１に固定されている。 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a piston, 2 is a connecting rod, and the piston 1 and the small end of the connecting rod 2 are connected by an eccentric piston pin 3. 4 is a bearing on the piston 1 side relative to the eccentric piston pin 3, and is fixed to the piston 1.
偏心ピストンピン３はクランク状に形成されて
おり、ピストンのピン軸中心Ｐとコネクテイング
ロツド２のスモールエンドのピン軸中心Ｑとを互
に偏心させている。そして、ピン軸中心Ｑがピン
軸中心Ｐよりも下側になつた位置でピストンピン
３がピストン１またはコネクテイングロツド２に
その回転を拘束されて固定されればピストン位置
が上がるので高圧縮比の状態が得られ、逆にピン
軸中心Ｑがピン軸中心Ｐよりも上側になつた位置
でピストンピン３が自らの回転を固定されれば低
圧縮比の状態が得られる。 The eccentric piston pin 3 is formed into a crank shape, and the pin axis center P of the piston and the pin axis center Q of the small end of the connecting rod 2 are eccentric with respect to each other. If the piston pin 3 is fixed by the piston 1 or the connecting rod 2 at a position where the pin axis center Q is below the pin axis center P, the piston position will rise and the compression will be high. Conversely, if the piston pin 3 is fixed in its own rotation at a position where the pin axis center Q is above the pin axis center P, a low compression ratio condition is obtained.
ピストンピン３の回転を固定しまたは該固定を
解除し得るロツク手段は、ピストンピン３の軸方
向に移動可能なロツクピン５と、そのロツクピン
５を迎入するロツクピン穴６とからなり、ロツク
ピン５とロツクピン穴６の何れか一方がピストン
ピン３に、他方がピストン１側またはコネクテイ
ングロツド２側に設けられる。 The locking means capable of fixing the rotation of the piston pin 3 or releasing the fixation is composed of a lock pin 5 that is movable in the axial direction of the piston pin 3 and a lock pin hole 6 that receives the lock pin 5. One of the lock pin holes 6 is provided on the piston pin 3, and the other is provided on the piston 1 side or the connecting rod 2 side.
ロツクピン５はスプリング７によつて付勢され
ており、かつそのスプリング付勢に抗するように
油圧がかけられている。そして、油圧を大にする
ことによりスプリング力に抗してロツクピン５を
移動させ、油圧を小にすることによりスプリング
力でロツクピン５を逆方向に移動させる。このロ
ツクピン５の往復動により、ロツクピン５のロツ
クピン穴６への突入、離脱が達成される。 The lock pin 5 is biased by a spring 7, and hydraulic pressure is applied so as to resist the bias of the spring. Then, by increasing the oil pressure, the lock pin 5 is moved against the spring force, and by decreasing the oil pressure, the lock pin 5 is moved in the opposite direction by the spring force. This reciprocating motion of the lock pin 5 causes the lock pin 5 to enter and leave the lock pin hole 6.
第３図はロツクピン５とロツクピン穴６の種々
の形状の例の組み合せを示したものであるが、こ
れらまたはこれらに類するものの何れかを採用し
てもよく、要はロツクピン５のピストンピン軸方
向移動によつて、ロツクピン３の回転が固定さ
れ、または固定が解除されるものであればよい。 Although FIG. 3 shows combinations of various shapes of the lock pin 5 and the lock pin hole 6, it is also possible to adopt any of these or similar shapes; Any mechanism may be used as long as the rotation of the lock pin 3 is fixed or released by movement.
ロツクピン５の移動方向をピストンピン３の軸
方向としたのは、ロツクピン５がピストンピン３
の回転に伴なう遠心力の影響を受けないようにす
るためである。すなわち、ロツクピン５がピスト
ンピン３の半径方向に移動可能に設けられる場合
は、ピストンピン３の回転数に応じて遠心力を受
けるので、ロツクピン５を駆動する油圧の圧力は
ピストンピン３の回転数に応じて加減する必要が
生じるが、軸方向に移動可能に設けたロツクピン
５には、このようなわずらわしさは生じない。 The reason why the lock pin 5 moves in the axial direction of the piston pin 3 is because the lock pin 5 moves in the axial direction of the piston pin 3.
This is to avoid being affected by centrifugal force caused by the rotation of. In other words, when the lock pin 5 is provided so as to be movable in the radial direction of the piston pin 3, it receives centrifugal force according to the rotation speed of the piston pin 3, so that the hydraulic pressure that drives the lock pin 5 depends on the rotation speed of the piston pin 3. However, the lock pin 5, which is provided so as to be movable in the axial direction, does not cause such trouble.
ロツクピン５の油圧による作動制御機構はつぎ
のように構成されている。すなわち、第１図に示
すように、クランク軸受内に回転するクランク軸
８に同期して回転するリングギヤ９の周囲に電磁
ピツクアツプ１０を配設し、リングギヤ９の歯数
をカウントすることによりピストン位置を検知で
きるようになつている。このピストン位置検出は
ロツクピン５の作動を高圧縮比位置でロツクする
か、低圧縮比位置でロツクするかのタイミングを
とるために必要となるものである。また、１１，
１２は機関の運転条件を検出するセンサで、セン
サ１１は機関の始動を検知し、センサ１２はガソ
リン機関では負荷の高低を、デイーゼル機関では
高速低速を検知する。センサ１０，１１，１２の
信号はコンピユータ１３に送られる。コンピユー
タ１３は、始動時、ガソリン機関では低負荷時、
デイーゼル機関では低速時に、加圧信号を加圧装
置１４に送るようになつている。１５はオイルパ
ン１６から加圧装置１４へのオイル供給パイプ、
１７はリターンパイプである。加圧装置１４から
の圧油は、シリンダブロツク内の油通路１８、ク
ランク軸８内の油通路１９、コネクテイングロツ
ド２内の油通路２０、ピストンピン３内の油通路
２１などから成る油圧回路を介してロツクピン５
に送られる。なお油通路１８，１９の間、油通路
１９，２０の間、油通路２０，２１の間にはそれ
ぞれ環状の油通路２２，２３，２４が形成されて
いて、部品の回転にかかわらず、油通路が相互に
連通できるようになつている。 The hydraulic operation control mechanism for the lock pin 5 is constructed as follows. That is, as shown in FIG. 1, an electromagnetic pick-up 10 is disposed in a crank bearing around a ring gear 9 that rotates in synchronization with a crankshaft 8 that rotates, and the piston position is determined by counting the number of teeth of the ring gear 9. can now be detected. This piston position detection is necessary to determine the timing for locking the operation of the lock pin 5 at a high compression ratio position or at a low compression ratio position. Also, 11,
A sensor 12 detects the operating conditions of the engine. The sensor 11 detects the start of the engine, and the sensor 12 detects the load level in the case of a gasoline engine, and the high speed and low speed in the case of a diesel engine. Signals from sensors 10, 11, 12 are sent to computer 13. The computer 13 operates at startup, at low load for gasoline engines,
In a diesel engine, a pressurizing signal is sent to the pressurizing device 14 at low speeds. 15 is an oil supply pipe from the oil pan 16 to the pressurizing device 14;
17 is a return pipe. The pressurized oil from the pressurizing device 14 is a hydraulic fluid that is formed by an oil passage 18 in the cylinder block, an oil passage 19 in the crankshaft 8, an oil passage 20 in the connecting rod 2, an oil passage 21 in the piston pin 3, etc. Lock pin 5 through circuit
sent to. Note that annular oil passages 22, 23, and 24 are formed between the oil passages 18 and 19, between the oil passages 19 and 20, and between the oil passages 20 and 21, respectively. The passages are designed to communicate with each other.
第４図は、本発明の第２の実施例を示してい
る。第２の実施例が第１の実施例と異なる部分は
偏心ピストンピン３の形状であり、その他の部分
は第１実施例に準じる。第２の実施例において
は、ピストンピン３は、その長手方向中央部にピ
ストンピン３の両端部とは偏心した外径面を有す
る膨出部３ａを有している。この膨出部３ａ外径
面をコネクテイングロツド２のスモールエンドの
軸受孔に摺動自在に嵌挿することによりピストン
のピン軸中心Ｐとコネクテイングロツド２のピン
軸中心Ｑとを互に偏心させている。 FIG. 4 shows a second embodiment of the invention. The difference between the second embodiment and the first embodiment is the shape of the eccentric piston pin 3, and other parts are similar to the first embodiment. In the second embodiment, the piston pin 3 has a bulge 3a in its longitudinal center portion, which has an outer diameter surface that is eccentric from both ends of the piston pin 3. By slidably inserting the outer diameter surface of this bulging portion 3a into the bearing hole of the small end of the connecting rod 2, the pin axis center P of the piston and the pin axis center Q of the connecting rod 2 are aligned. It's eccentric.
つぎに、上記の構成を有する各実施例の圧縮比
の変更の作動について説明する。 Next, the operation of changing the compression ratio in each embodiment having the above configuration will be explained.
まず、エンジンキーをオンにし、クランキング
を始めると、センサ１１がスタータ信号を検知
し、その信号をコンピユータ１３へ送るととも
に、電磁ピツクアツプ１０がピストン１の位置を
検知し、その信号をコンピユータ１３へ送る。す
ると、コンピユータ１３は、高圧縮比にするよう
に加圧装置１４に命令を出す。この場合、命令を
出すタイミングはつぎの通りである。第５図に示
すように、偏心ピストン３が固定されず自由に回
転している場合（自由と称す）、ピストン１の頂
部の軌跡は、吸入、圧縮、爆発、排気の４行程に
よつて燃焼室内のガス内圧とピストン１の慣性力
のバランスによつて大体破線に示すようになつて
いる。したがつて、もし排気から吸入行程に移る
上死点付近でロツクピン５をロツクピン穴６に、
コンピユータ１３が加圧装置１４に命令を出すこ
とによつて入れ、偏心ピストンピン３を固定すれ
ば、二点鎖線にて示したようになり、高圧縮とな
る。それ以外の場合は、加圧装置１４に命令を出
し偏心ピストンピン３を、ロツクピン５をロツク
ピン穴６に入れることにより固定するか、または
固定しなくても低圧縮比になる。したがつて、始
動時の命令は、排気から吸入行程に移る上死点付
近で出される。この詳細な制御は、コンピユータ
１３によつて行なわれる。この命令によつて、加
圧装置１４はオイルを供給パイプ１５からオイル
通路１８，２２，１９，２３，２０，２４，２１
を介してロツクピン５に伝える。すると、そのオ
イルの加圧力がスプリング７の付勢力に打ち勝つ
てロツクピン穴６に入り、偏心ピストンピン３を
ピストン１に固定するため、機関は高圧縮比運転
となる。このため、圧縮温度が上がり、始動が容
易になる。また、第５図の破線にて示したよう
に、偏心ピストンピン３の固定を解除することに
よつて、低圧縮比ではあるが、吸入行程が長くな
るため、吸入空気量が増加し、コンプレツシヨン
圧を高め、始動性を向上させることができる。 First, when you turn on the engine key and start cranking, the sensor 11 detects the starter signal and sends the signal to the computer 13. At the same time, the electromagnetic pickup 10 detects the position of the piston 1 and sends the signal to the computer 13. send. Then, the computer 13 issues a command to the pressurizing device 14 to increase the compression ratio. In this case, the timing of issuing the command is as follows. As shown in Fig. 5, when the eccentric piston 3 is not fixed and is rotating freely (referred to as free), the locus of the top of the piston 1 is determined by the combustion through the four strokes of suction, compression, explosion, and exhaust. Depending on the balance between the internal gas pressure in the chamber and the inertial force of the piston 1, it is approximately as shown by the broken line. Therefore, if the lock pin 5 is inserted into the lock pin hole 6 near the top dead center when moving from the exhaust stroke to the intake stroke,
If the computer 13 issues a command to the pressurizing device 14 and the eccentric piston pin 3 is fixed, high compression will be achieved as shown by the two-dot chain line. In other cases, a command is given to the pressurizing device 14 to fix the eccentric piston pin 3 by inserting the lock pin 5 into the lock pin hole 6, or a low compression ratio can be obtained even if the eccentric piston pin 3 is not fixed. Therefore, the starting command is issued near the top dead center when the engine moves from exhaust to intake stroke. This detailed control is performed by the computer 13. In response to this command, the pressurizing device 14 supplies oil from the supply pipe 15 to the oil passages 18, 22, 19, 23, 20, 24, 21.
It is transmitted to lock pin 5 via. Then, the pressurizing force of the oil overcomes the biasing force of the spring 7 and enters the lock pin hole 6, fixing the eccentric piston pin 3 to the piston 1, so that the engine operates at a high compression ratio. This increases the compression temperature and makes starting easier. Furthermore, as shown by the broken line in Fig. 5, by releasing the fixation of the eccentric piston pin 3, although the compression ratio is low, the suction stroke becomes longer, so the amount of intake air increases, and the compression ratio increases. It is possible to increase the tension pressure and improve starting performance.
そして、機関が始動した後は、ガソリン機関の
場合、圧力センサ１２が吸気負圧を検知し、所定
の値、たとえば−120mmHgになるとコンピユータ
１３がこの条件より低負荷側で高圧縮比に、高負
荷側で低圧縮比になるように加圧装置１４に命令
を出す。このため、始動後アイドルでは高圧縮比
をそのまま維持する。その後、−120mmHgより高
負荷になると、低圧縮比になるようにコンピユー
タ１３から加圧装置１４に命令が出され、加圧装
置１４はそれに従つて圧力を弱める。このため、
ロツクピン５はスプリング７の力に打ち勝つて、
ロツクピン穴６からはずれ、偏心ピストンピン３
は自由になる。したがつて、低圧縮比の状態が得
られる。この場合、前述したように、偏心ピスト
ンピン３が自由になると、吸入行程のストローク
が長くなり、充填効率が増加し、機関性能を大巾
に向上させることができる。 After the engine has started, in the case of a gasoline engine, the pressure sensor 12 detects the intake negative pressure, and when it reaches a predetermined value, for example -120 mmHg, the computer 13 sets the compression ratio to high at a load lower than this condition. A command is issued to the pressurizing device 14 to set a low compression ratio on the load side. Therefore, the high compression ratio is maintained at idle after startup. Thereafter, when the load becomes higher than -120 mmHg, the computer 13 issues a command to the pressurizing device 14 to lower the compression ratio, and the pressurizing device 14 weakens the pressure accordingly. For this reason,
Lock pin 5 overcomes the force of spring 7,
Eccentric piston pin 3 removed from lock pin hole 6
becomes free. Therefore, a state of low compression ratio is obtained. In this case, as described above, when the eccentric piston pin 3 becomes free, the stroke of the suction stroke becomes longer, the charging efficiency increases, and the engine performance can be greatly improved.
また、デイーゼル機関の場合は、圧力センサ１
２で燃料噴射時期タイマ内の燃圧を検知し、所定
の値、たとえば３Kg／cm2になると、コンピユータ
１３がこの条件より高速側で低圧縮比に、低速側
で高圧縮比になるように加圧装置１４に命令を出
す。これによつて、高速側のフリクシヨンが減
じ、低速側の燃焼効率、燃費が良くなる。 In addition, in the case of a diesel engine, pressure sensor 1
2, the fuel pressure in the fuel injection timing timer is detected, and when it reaches a predetermined value, for example 3Kg/cm 2 , the computer 13 increases the compression ratio to a low compression ratio at higher speeds and a higher compression ratio at lower speeds than this condition. A command is issued to the pressure device 14. This reduces friction on the high speed side and improves combustion efficiency and fuel efficiency on the low speed side.
本発明は、上記の構成、作用を有するものであ
るから、本発明によるときは、つぎの種々の効果
が得られる。
Since the present invention has the above-described structure and operation, the following various effects can be obtained when the present invention is used.
まず、本発明の構成をとる可変圧縮比機構は、
偏心ピストンピンの回転力は、ピストンから偏心
ピストンピンにかかるピストンの慣性力、燃焼圧
力と、コネクテイングロツドから偏心ピストンピ
ンにかかる反力（ピストンからかかる力と偏心さ
れた反力）とであり、回転駆動に油圧力やギアに
よる強制力を用いていないから、機構の単純化、
作動の信頼性の向上、がはかられる。 First, the variable compression ratio mechanism configured according to the present invention is
The rotational force of the eccentric piston pin is determined by the piston's inertia force and combustion pressure applied from the piston to the eccentric piston pin, and the reaction force applied from the connecting rod to the eccentric piston pin (the force applied from the piston and the eccentric reaction force). Since no hydraulic pressure or force from gears is used for rotational drive, the mechanism can be simplified,
This will improve operational reliability.
また、油圧はロツクピンを作動させるためにの
み用いられるので、油圧回路の油洩れ等に従来技
術のような特別な配慮を必要とせず、油圧回路の
構成の単純化、作動の信頼性の向上がはかられ
る。 In addition, since hydraulic pressure is used only to operate the lock pin, there is no need to take special precautions to prevent oil leakage from the hydraulic circuit as in the conventional technology, which simplifies the configuration of the hydraulic circuit and improves operational reliability. It can be measured.
また、ロツクピンによる固定解除の低圧縮比状
態では偏心ピストンピンはピストンとコネクテイ
ングロツドの両方に対して回転自在となつて、排
気−吸入行程のピストン上死点でコネクテイング
ロツドに対する最高相対位置をとりピストン下死
点でコネクテイングロツドに対する最低相対位置
をとることができ、高吸入効率が得られ、高出力
が得られる。 In addition, in the low compression ratio state when the locking pin is released, the eccentric piston pin is free to rotate relative to both the piston and the connecting rod, and the eccentric piston pin is at its highest relative position to the connecting rod at the top dead center of the piston during the exhaust-intake stroke. It is possible to take the lowest relative position to the connecting rod at the bottom dead center of the piston, resulting in high suction efficiency and high output.
さらに、次のような効果も得られる。 Furthermore, the following effects can also be obtained.
まず、運転条件に合せて圧縮比を可変としたの
で、ガソリン機関では、高負荷のとき圧縮比を下
げ、ノツキング、NOxエミツシヨンの発生を抑
え、低負荷のとき圧縮比を上げ、熱効率を高め、
燃費を良くすることができる。 First, the compression ratio is made variable according to operating conditions, so in gasoline engines, the compression ratio is lowered under high loads to suppress knocking and NOx emissions, and the compression ratio is increased under low loads to increase thermal efficiency.
Fuel efficiency can be improved.
また、デイーゼル機関では、高速側で圧縮比を
下げてフリクシヨンを低減し、低速側でコンプレ
ツシヨン圧を上げることによつて熱効率を上げ、
燃費を良くすることができる。 In addition, in diesel engines, the compression ratio is lowered on the high speed side to reduce friction, and the compression pressure is increased on the low speed side to increase thermal efficiency.
Fuel efficiency can be improved.
さらに、両機関とも低温始動時に圧縮比を上げ
たり、吸入空気量を上げたりすることによつて、
コンプレツシヨン圧を高め、始動性を向上させる
ことができる。 Furthermore, both engines increase the compression ratio and intake air amount when starting at low temperatures.
It is possible to increase compression pressure and improve starting performance.
なお、本発明では偏心ピストンピンの回転を固
定するためのロツクピンはピストンピン軸方向に
移動可能としたので、ロツクピンの作動は回転に
伴なう遠心力の影響を受けず、エンジン回転数に
応じてロツクピン作動油圧力を制御する必要がな
いので、制御が容易であるという効果も得られ
る。 In addition, in the present invention, the lock pin for fixing the rotation of the eccentric piston pin is movable in the axial direction of the piston pin, so the operation of the lock pin is not affected by the centrifugal force accompanying the rotation, and is dependent on the engine speed. Since there is no need to control the lock pin hydraulic oil pressure using the lock pin hydraulic pressure, the effect of easy control can also be obtained.
第１図は本発明の第１の実施例に係る内燃機関
の可変圧縮比機構の系統図、第２図は第１図のピ
ストン部分の断面図、第３図はロツクピンおよび
ロツクピン穴の形状の組み合せを示す正面図、第
４図は本発明の第２の実施例に係るピストン部分
の断面図、第５図は本発明におけるピストン頂部
の軌跡図、である。
１……ピストン、２……コネクテイングロツ
ド、３……偏心ピストンピン、３ａ……膨出部、
５……ロツクピン、６……ロツクピン穴、９……
リングギヤ、１０……ピストン位置の検出手段た
とえば電磁ピツクアツプ、１１，１２……運転条
件の検出センサ、１３……コンピユータ、１４…
…加圧装置、１８，１９，２０，２１，２２，２
３，２４……油通路、Ｐ……ピストンのピン軸中
心、Ｑ……コネクテイングロツドのピン軸中心。
Fig. 1 is a system diagram of a variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a sectional view of the piston portion of Fig. 1, and Fig. 3 is a diagram of the shape of the lock pin and the lock pin hole. FIG. 4 is a sectional view of a piston portion according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a locus diagram of the top of the piston according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Piston, 2...Connecting rod, 3...Eccentric piston pin, 3a...Bulging part,
5...Lock pin, 6...Lock pin hole, 9...
Ring gear, 10... Piston position detection means, such as electromagnetic pickup, 11, 12... Operating condition detection sensor, 13... Computer, 14...
...pressure device, 18, 19, 20, 21, 22, 2
3, 24...Oil passage, P...Piston pin axis center, Q...Connecting rod pin axis center.
Claims (1)
ネクテイングロツドのスモールエンドのピン軸中
心とを互いに偏心させる偏心ピストンピンから構
成し、該偏心ピストンピンをピストンのピストン
ピン穴およびコネクテイングロツドのスモールエ
ンドのピストンピン穴に回転自在に嵌挿すること
によりピストンおよびコネクテイングロツドから
互いに偏心する荷重を受けて偏心ピストンピンが
自在に回転するように構成し、該偏心ピストンピ
ンに偏心ピストンピンの自在の回転運動を固定し
または該固定を解除し得るようにピストンピン軸
方向に移動可能とされ油圧がかかつたときに固定
方向に移動される油圧作動式のロツクピンを設け
るとともに、ピストン側に前記ロツクピンが係合
するロツクピン穴を設け、該ロツクピンに該ロツ
クピンを固定解除方向に付勢するスプリングを設
け、さらに該ロツクピンに、ピストン位置の検出
手段と、運転条件の検出手段と、これらの信号を
基に制御信号を出すコンピユータと、該コンピユ
ータの信号にて作動油を加圧する加圧装置と、該
加圧装置の圧油をロツクピンに導き加圧時にロツ
クピンを前記固定方向に付勢する油圧回路とから
成る作動制御機構を接続したことを特徴とする内
燃機関の可変圧縮比機構。 ２ 前記偏心ピストンピンをピストンのピストン
ピン穴に摺接する部分とコネクテイングロツドの
ピストンピン穴に摺接する部分とを互いに偏心さ
せるようにクランク状に屈曲させたピストンピン
から構成した特許請求の範囲第１項記載の内燃機
関の可変圧縮比機構。 ３ 前記偏心ピストンピンを長手方向中央部に両
端部に対して偏心させた一体成形膨出部を有する
偏心ピストンピンから構成した特許請求の範囲第
１項記載の内燃機関の可変圧縮比機構。[Claims] 1. The piston pin is composed of an eccentric piston pin that makes the center of the pin axis of the piston and the center of the pin axis of the small end of the connecting rod eccentric to each other, and the eccentric piston pin is inserted into the piston pin hole of the piston. The eccentric piston pin is configured to be rotatably inserted into the piston pin hole of the small end of the connecting rod, so that the eccentric piston pin can freely rotate under the mutually eccentric loads from the piston and the connecting rod, and A hydraulically actuated lock pin that is movable in the axial direction of the piston pin and that is moved in the fixing direction when hydraulic pressure is applied so as to fix or release the free rotational movement of the eccentric piston pin to the piston pin. At the same time, a lock pin hole is provided on the piston side with which the lock pin engages, a spring is provided in the lock pin to bias the lock pin in the direction of unlocking, and the lock pin is further provided with means for detecting the piston position and a means for detecting the operating conditions. a detection means, a computer that outputs control signals based on these signals, a pressurizing device that pressurizes hydraulic oil based on the signals from the computer, and a pressurizing device that guides the pressurized oil from the pressurizing device to a lock pin and, when pressurized, moves the lock pin to the above-mentioned position. A variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine, characterized in that it is connected to an operation control mechanism consisting of a hydraulic circuit that biases in a fixed direction. 2. Claims in which the eccentric piston pin is constituted by a piston pin bent in a crank shape so that the portion that slides into the piston pin hole of the piston and the portion that slides into the piston pin hole of the connecting rod are eccentric to each other. The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to item 1. 3. The variable compression ratio mechanism for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the eccentric piston pin is constituted by an eccentric piston pin having an integrally molded bulge portion eccentric to both end portions in the center portion in the longitudinal direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13629881A JPS5838344A (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Mechanism of variable compression ratio for internal-combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13629881A JPS5838344A (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Mechanism of variable compression ratio for internal-combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5838344A JPS5838344A (en) | 1983-03-05 |
| JPS6334299B2 true JPS6334299B2 (en) | 1988-07-08 |
Family
ID=15171905
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13629881A Granted JPS5838344A (en) | 1981-08-31 | 1981-08-31 | Mechanism of variable compression ratio for internal-combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5838344A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0610431B2 (en) * | 1983-09-20 | 1994-02-09 | 本田技研工業株式会社 | Variable compression ratio device for internal combustion engine |
| JPS60108531A (en) * | 1983-11-16 | 1985-06-14 | Honda Motor Co Ltd | Compression ratio varying device for internal- combustion engine for vehicle |
| IT1237263B (en) * | 1989-12-21 | 1993-05-27 | SYSTEM TO CHANGE WITH CONTINUITY AND AT WILL DURING THE RIDE THE POSITION OF THE PISTONS OF THE COMBUSTION ENGINES INTERNAL TO THE TOP DEAD POINT OF THE OPERATING CYCLE. | |
| JP5565355B2 (en) * | 2011-03-23 | 2014-08-06 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for variable compression ratio engine |
| DE102011115417A1 (en) * | 2011-10-08 | 2013-04-11 | Daimler Ag | Piston arrangement for a variable compression ratio having combustion chamber of an internal combustion engine |
| FI123748B (en) * | 2012-04-25 | 2013-10-15 | Waertsilae Finland Oy | Piston Pin Arrangement |
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| JPS5540256A (en) * | 1978-09-14 | 1980-03-21 | Nissan Motor Co Ltd | Compression ratio adjusting device of internal combustion engine |
| JPS5564131A (en) * | 1978-11-10 | 1980-05-14 | Toyota Motor Corp | Compression ratio varied type internal combustion engine |
-
1981
- 1981-08-31 JP JP13629881A patent/JPS5838344A/en active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5838344A (en) | 1983-03-05 |
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