JPS6390632A - 圧縮比可変式内燃機関 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、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
。

〔従来の技術〕

本件出願人は、先の特許出願（特願昭５７−４８２９５
号）に基づく特開昭５８−１６５５４１号公報において
、燃焼室に連通ずる副シリンダ内に副ピストンを摺動自
在に嵌挿し、該副ピストンの背面に油圧室を形成し、該
油圧室に機関によって駆動される潤滑油ポンプ等の油圧
ポンプからの作動油供給通路を接続し、該作動油供給通
路中に、前記油圧室に圧力上昇が生じるとき閉じるよう
にした制御弁を設ける一方、前記副ピストンから副シリ
ンダ外に突出するように中空状ステムを副ピストンの軸
方向に設け、該ステムの突出端には前記油圧室内の作動
油が流出するようにしたスピルポートを穿設し、このス
テムの突出端には、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開閉用端
面を有するスピル体を、ステムに対して相対動自在に被
嵌して設け、該スピル体に、当該スピル体を機関におけ
る負荷の増加に応じて後退移動するようにした手段を設
けて成る圧縮比可変式の内燃機関を提案した。

そして、この圧縮比可変式の内燃機関は、当該機関にお
ける負荷の減少に伴ってスピル体が前進動するとスピル
ポートが全閉となり油圧室内の圧力が上昇し、副ピスト
ンが油圧室の圧力によってスピルポートがスピル体に対
して略半開となる位置まで燃焼室に向って前進動するこ
とにより圧縮比が高くなり、また、機関の負荷の増加に
伴ってスピル体が後退勤するとスピルポートが全開とな
り油圧室内の圧力が下降し、副ピストンが燃焼室の圧力
によってスピルポートがスピル体に対して略半開となる
位置まで燃焼室から離れるように後退勤することより圧
縮比を低（なるように制御することができる。

また、この圧縮比可変式内燃機関において、副ピストン
はスピル体の前後移動に追従して前後移動し、油圧室へ
の作動油の供給量と、スピルポートからの作動油の流出
量がバランスした位置で移動が停止するのであるが、前
記油圧室には、当該油圧室に圧力上昇が生じないときに
おいて作動油が供給される一方、油圧室に圧力上昇が生
じないときは、機関における吸気行程に該当するもので
あるから、前記副ピストンは、この時期において一時的
に燃焼室に向って前進動する傾向を呈する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、燃焼室内の吸気行程時における圧力は、機関の
負荷を低負荷になればなるほど直空側に大きくなる一方
、機関によって駆動される潤滑油ポンプ等の油圧ポンプ
における作動油の圧力及び量は、機関の回転数に比例し
て増大し、従って、油圧室に対する作動油の供給量及び
圧力も、機関の回転数に比例して増大するものであるか
ら、前記のように副ピストンが吸気行程の時期において
燃焼室に向って前進動する傾向は、機関の低負荷・高回
転域において増大することになり、その結果、制御の不
能や、負荷に対する副ピストンの応答性が大幅に遅れる
等の不具合があった。

従って本発明は、前記先願の圧縮比可変式内燃機関にお
ける前記の不具合を解消することを目的とするものであ
る。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 この目的を達成するために本発明は、燃焼室に連通ずる
副シリンダ内に副ピストンを摺動自在に嵌挿し、該副ピ
ストンの背面に油圧室を形成し、該油圧室に機関によっ
て駆動される油圧ポンプからの作動油供給通路を接続し
、該作動油供給通路中に、前記油圧室に圧力上昇が生じ
るとき閉じるようにした制御弁を設ける一方、前記副ピ
ストンから副シリンダ外に突出するように中空状ステム
を副ピストンの軸方向に設け、該ステムの突出端には前
記油圧室内の作動油が流出するようにしたスピルポート
を穿設し、このステムの突出端には、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開閉用端面を有するス
ピル体を、ステムに対して相対動自在に被嵌して設け、
該スピル体に、当該スピル体を機関における負荷の増加
に応じて後退移動するようにした手段を設けて成る圧縮
比可変式内燃機関において、前記作動油供給通路中には
、前記制御弁よりも上流側の部位に、機関の負荷及び回
転数に関連して、油圧室に供給する作動油を機関の低負
荷・高回転域において規制するようにした油圧制御弁を
設けた構成にしたものである。

〔作　　用〕

このように構成すると、副ピストンの背面における油圧
室に対する作動油の供給を、機関の低負荷・高負荷域に
おいて小量に規制できるから、燃焼室内の吸気行程時に
おける圧力が、機関の低負荷載において真空側に大きく
なっても、副ピストンが燃焼室に向って前進動する傾向
を確実に低減することができるのである。

しかも、油圧室に供給する作動油の規制は、機関の低負
荷・高回転域においてのみ行い、低負荷・高回転域以外
の運転域においては油圧室に供給する作動油の規制は行
なわないものであるから、前記低負荷・高回転域以外の
運転域における副ピストンの応答性を損なうことがない
のである。

〔発明の効果〕

従って本発明によると、機関の低負荷・高回転域におい
て、圧縮比可変用の副ピストンの制御が不能になったり
、その応答性が大幅に遅れたりするのを防止できて、機
関の全運転域において副ピストン前後動、延いては圧縮
比を、機関の負荷に応じて確実に制御できる効果を有す
る。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面について説明すると、図にお
いて符号１はシリンダブロック、２はシリンダヘッド、
３はシリンダボア４内を往復摺動するピストン、５は前
記シリンダへラド２の下面を凹ませて形成した燃焼室を
各々示し、前記燃焼室５にはその略中心位置にシリンダ
ヘッド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ボートが開口している。

符号７は、前記シリンダヘッド２に穿設した副シリンダ
で、該副シリンダ７は、下側が燃焼室５に上側がシリン
ダヘッド２の上面におけるシリンダヘッド上室に各々開
口し、この副シリンダ７のシリンダヘッド上室への開口
部には、これを塞ぐ蓋板８が設けられている。また、符
号９は、前記副シリンダ７内に摺動自在に嵌挿した副ピ
ストンで、該副ピストン９の外周にはピストンリング９
ａを備え、この副ピストン９が燃焼室５の方向に前進す
ると燃焼室５の容積が減少して圧縮比が高（なり、副ピ
ストン９が燃焼室５から離れる方向に後退すると燃焼室
５の容積が増大して圧縮比が低くなるようになっており
、前記副ピストン９にはこれを後退方向に付勢するため
のばね２１が設けられている。

前記副ピストン９の背面と蓋板８との間に油圧室１０を
形成し、該油圧室１０に、機関によって駆動される潤滑
油ポンプ等の油圧ポンプ２８からの作動油を作動油供給
通路１１を介して供給するようになっており、この作動
油供給通路１１中には、燃焼室５の圧力が高くな葛とき
、換言すれば圧縮行程及び爆発行程において当該作動油
供給通路１１を閉じるようにした制御弁の一つの実施例
であるところの逆止弁１２が設けられている（この制御
弁としては、機関の回転に連動して機関の圧縮行程及び
爆発行程において作動油供給通路１１を閉じるようにし
たロータリー式のものにしても良い）。

また、前記副ピストン９の背面には、副シリンダ７の軸
線と平行に延びるステム１３を連結し、該ステム１３を
、前記蓋板８を摺動自在に貫通して副シリンダ７外に突
出する、このステム１３は、その内部に軸方向に延びる
通路１４を備えた中空状で、該通路１４の一端は前記副
ピストン９内の部屋１５及び孔１６を介して前記油圧室
１０に連通し、前記ステム１３の副シリンダ７外への突
出端には、前記油圧室１０内の作動油をシリンダヘッド
上室に放出するためのスピルポート１７を設ける。

前記ステム１３の副シリンダ７外への突出端には、リン
グ状のスピル体１８を摺動自在に被嵌して、ステム１３
が後退勤するときそのスピルポート１７がスピル体１８
の下面における開閉用端面１９によって閉じ、ステム１
３が前進動するときスピルポート１７がスピル体１８の
開閉用端面１９から開くように構成する。

また、シリンダヘッド２の上面には、レバー２０を、当
該レバー２０の中程部を軸２０ａにて回動自在に枢支し
て設け、該レバー２０の一端を前記スピル体１８に係合
する一方、他端をアクチェータ２２に連結して、該アク
チェータ２２により、前記スピル体１８をステム１３の
軸方向に移υｊするように構成する。

そして、前記作動油供給通路ＩＩには、前記逆止弁１２
よりも上流側の部位に、油圧ポンプからの作動油の一部
を機関におけるオイルパン等の作動油溜部２９へのリタ
ーン通路２３に逃がすように切換えるだめの電磁式の油
圧制御弁２４を設ける。

更に、符号２５は、機関の吸気マニホールドにおける吸
気圧等により機関の負荷を検出する負荷センサー２６、
及び機関の回転数を検出する回転センサー２７からの信
号に応じて、前記スピル体１８の移動用アクチェータ２
２、及び電磁式の油圧制御弁２４を作動するようにした
制御回路を示し、該制御回路２５により、前記スピル体
１８を、機関における負荷の増大に比例して図の二点鎖
線の状態から実線の状態に、また、機関の負荷の減少に
比例して実線の状態から二点鎖線の状態へと移動する一
方、機関の低負荷・高回転域において、前記電磁式の油
圧制御弁２４を、油圧ポンプからの作動油の一部をリタ
ーン通路２３に逃がすように切換え作動するように構成
する。

この構成において、作動油供給通路１１中の逆止弁１２
は油圧室１０の圧力ひいては燃焼室５の圧力が低いとき
において油圧ポンプ測の圧力によって開いて、油圧室１
０に作動油が供給される。

このときスピル体１８を第１図に実線で示す位置から二
点鎖線で示す位置へと前進方向に移動すると、スピルポ
ート１７の閉によって当該スピルポート１７からの作動
油の流出が止まり、吸気行程や排気行程のように燃焼室
５の圧力が低いときにおいて作動油が供給されている油
圧室１０の圧力によって副ピストン９を燃焼室５側に押
す力が、燃焼室の燃焼圧力及びばね２１によって副ピス
トン９を燃焼室５から後退させる方向に押す力より強く
なるから、副ピストン９はばね２１に抗して燃焼室５に
向って前進し、スピル体１８における開閉用端面１９よ
りスピルポート１７が開く位置まで前進すると、油圧室
１０内の作動油はスピルポート１７から流出を始め、こ
の流出量と油圧室１０への供給量とがバランスした時点
、即ち油圧室１０内の油圧によって副ピストン９を燃焼
室に押す力と、燃焼室５内の燃焼圧力とばね２１力とで
副ピストン９を燃焼室５から後退する方向に押す力がバ
ランスした時点で、副ピストン９の前進が停止する。

また、スピル体１８を二点鎖線の位置から実線の位置へ
の後退方向に移動すると、スピルポート１７が全開にな
り、スピルポート１７からの流出量が増加して、油圧室
１０の圧力が低下するから、副ピストン９は、燃焼室５
の燃焼圧力及びばね２１力によって燃焼室５から離れる
ように後退し、スピルポート１７がスピル体１８の開閉
用端面１９にて閉じる位置まで後退すると、その流出量
が供給量とバランスした時点で、副ピストン９の後退勤
が停止することになり、スピル体１８の移動調節によっ
て、副ピストン９の位置を任意に変更でき、ひいては圧
縮比を機関の運転中において任意に変更できるのである
。

従って、このスピル体１８を、機関における負荷の増大
に比例して図に二点鎖線の状態から実線の状態に、また
、機関の負荷の減少に比例して実線の状態から二点鎖線
の状態へと移動することにより、圧縮比を機関の低負荷
域では高く、負荷の増加に伴って次第に低くなるように
自動制御できるのである。

そして、機関が低負荷・高回転域になると、電磁式の油
圧制御弁２４が、油圧ポンプからの作動油の一部をリタ
ーン通路２３に逃がすように切換え作動して、油圧室１
０に対する作動油の供給と小量に規制することができる
から、燃焼室５内の吸気行程時における圧力が、機関の
低負荷域において真空側に大きくなっても、副ピストン
９が燃焼室に向って前進動する傾向を低減できるのであ
る。

なお、前記低負荷・高回転状態から、負荷を急速に増大
するときには、つまり急発進等するときに、前記電磁式
油圧制御弁２４を直ちに復帰させることなく、当該電磁
式油圧制御弁２４により規制状態を成る時間の間だけ保
つようにすれば、負荷の急速増大に追従しての副ピスト
ン９の後退に遅れが発生することを防止できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は機関要部の縦断
正面図、第２図は第１図のｎ−１ｒ視断面図である。 １・・・・シリンダブロック、２・・・・シリンダヘッ
ド、５・・・・燃焼室、７・・・・副シリンダ、９・・
・・副ピストン、１０・・・・油圧室、１１・・・・作
動油供給通路、１２・・・・逆止弁、１３・・・・ステ
ム、１７・・・・スピルポート、１８・・・・スピル体
、１９・・・・開閉用端面、２１・・・・ばね、２０・
・・・レバー、２２・・・・スピル体移動用アクチェー
タ、２３・・・・リターン通路、２４・・・・油圧制御
弁、２５・・・・制御回路、２６・・・・負荷センサー
、２７・・・・回転センサー、２８・・・・油圧ポンプ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃焼室に連通する副シリンダ内に副ピストンを
   摺動自在に嵌挿し、該副ピストンの背面に油圧室を形成
   し、該油圧室に機関によって駆動される油圧ポンプから
   の作動油供給通路を接続し、該作動油供給通路中に、前
   記油圧室に圧力上昇が生じるとき閉じるようにした制御
   弁を設ける一方、前記副ピストンから副シリンダ外に突
   出するように中空状ステムを副ピストンの軸方向に設け
   、該ステムの突出端には前記油圧室内の作動油が流出す
   るようにしたスピルポートを穿設し、このステムの突出
   端には、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
   した開閉用端面を有するスピル体を、ステムに対して相
   対動自在に被嵌して設け、該スピル体に、当該スピル体
   を機関における負荷の増加に応じて後退移動するように
   した手段を設けて成る圧縮比可変式内燃機関において、
   前記作動油供給通路中には、前記制御弁よりも上流側の
   部位に、機関の負荷及び回転数に関連して、油圧室に供
   給する作動油を機関の低負荷・高回転域において規制す
   るようにした油圧制御弁を設けたことを特徴とする圧縮
   比可変式内燃機関。