JPH0116973B2 - - Google Patents

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JPH0116973B2
JPH0116973B2 JP57066114A JP6611482A JPH0116973B2 JP H0116973 B2 JPH0116973 B2 JP H0116973B2 JP 57066114 A JP57066114 A JP 57066114A JP 6611482 A JP6611482 A JP 6611482A JP H0116973 B2 JPH0116973 B2 JP H0116973B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
sub
spill
stem
combustion chamber
Prior art date
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Expired
Application number
JP57066114A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS58183835A (en
Inventor
Mitsuharu Nakahara
Tomio Ishida
Norifumi Pponjo
Yoshitaka Yoshida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihatsu Motor Co Ltd
Original Assignee
Daihatsu Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Daihatsu Motor Co Ltd filed Critical Daihatsu Motor Co Ltd
Priority to JP6611482A priority Critical patent/JPS58183835A/en
Publication of JPS58183835A publication Critical patent/JPS58183835A/en
Publication of JPH0116973B2 publication Critical patent/JPH0116973B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D15/00Varying compression ratio
    • F02D15/04Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • 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、内燃機関の運転中において、その圧
縮比を、応答性良く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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a compression ratio variable device that can change the compression ratio of an internal combustion engine with good responsiveness during operation.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

内燃機関において、その出力を向上すると共
に、燃料消費量を低減するには、圧縮比を高めれ
ば良いが、圧縮比を高めると高負荷域、低回転域
においてノツキングが発生する。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、
低回転域においてノツキング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、高回転域
において十分な出力と、十分な低燃費を出すこと
ができないのである。
In an internal combustion engine, in order to increase its output and reduce fuel consumption, it is sufficient to increase the compression ratio, but increasing the compression ratio causes knocking in the high load range and low rotation range. For this reason, in conventional internal combustion engines with a constant compression ratio, the compression ratio is
Since the value must be set to a value that does not cause knocking in the low rotation range, it is not possible to produce sufficient output and sufficient fuel efficiency in the low load and high rotation ranges.

そこで、先行技術としての特開昭54−20220号
公報は、燃焼室に開口する副シリンダ内に、燃焼
室の容積を増減するための副ピストンを摺動自在
に嵌挿し、該副ピストンを、当該副ピストンの背
面に形成した油圧室に対する作動油の供給・排出
にて前後移動することにより、圧縮比を変更する
ことを提案している。
Therefore, Japanese Patent Application Laid-open No. 54-20220 as a prior art discloses that a sub-piston for increasing or decreasing the volume of the combustion chamber is slidably inserted into a sub-cylinder that opens into the combustion chamber, and the sub-piston is It is proposed that the compression ratio be changed by moving the sub-piston back and forth by supplying and discharging hydraulic oil to and from a hydraulic chamber formed on the back surface of the sub-piston.

そして、この先行技術の圧縮比可変装置は、副
ピストンの背面から中空状のステムを一体的に連
結し、該中空状ステムには、前記油圧室内の部位
に油圧室内の作動油を、当該中空状ステム内に流
出するようにしたスピルポートを穿設する一方、
前記中空状ステム内には、大気に連通する油路を
備えた制御棒を摺動自在に挿入し、該制御棒の摺
動操作によつて、前記スピルポートの開閉位置
を、ステムの軸方向に変位することにより、副ピ
ストンを前後移動するように構成したものである
から、圧縮比を、無段階的に変更できる利点を有
する反面、以下に述べるような問題点を有する。
In this prior art variable compression ratio device, a hollow stem is integrally connected from the back side of the sub-piston, and the hollow stem is configured to supply hydraulic oil in the hydraulic chamber to a portion within the hydraulic chamber. While drilling a spill port that allows the flow to flow into the shaped stem,
A control rod having an oil passage communicating with the atmosphere is slidably inserted into the hollow stem, and by sliding the control rod, the opening/closing position of the spill port is adjusted in the axial direction of the stem. Since the auxiliary piston is configured to move back and forth by being displaced, it has the advantage of being able to change the compression ratio in a stepless manner, but has the following problems.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

すなわち、先行技術のものは、中空状ステムに
おけるスピルポートの開閉位置を、中空状ステム
内に摺動自在に挿入した制御棒の摺動操作によつ
て、ステムの軸方向に変位するようにしたもの
で、前記制御棒の摺動操作に際しては、油圧室内
における作動油の油圧が、当該制御棒の摺動操作
を妨げるように作用し、換言すると、制御棒の摺
動操作には、大きい力を必要として、軽い力で摺
動操作することができないから、圧縮比の可変の
応答性が低いと共に、制御棒を摺動操作するため
の機構が大型化するのである。
That is, in the prior art, the opening/closing position of the spill port in the hollow stem is displaced in the axial direction of the stem by the sliding operation of a control rod slidably inserted into the hollow stem. During the sliding operation of the control rod, the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the hydraulic chamber acts to prevent the sliding operation of the control rod. In other words, a large force is required for the sliding operation of the control rod. Since the control rods cannot be slid with a light force, the responsiveness of changing the compression ratio is low and the mechanism for sliding the control rods becomes large.

しかも、先行技術は、前記制御棒によつて開閉
するスピルポートを、油圧室内の部分に設けた構
成にしており、換言すれば、中空状ステムと制御
棒との摺動部分は、中空状ステムにおける奥の部
分に位置しているから、前記中空状ステムと制御
棒との摺動部分を、当該摺動部分から作動油の漏
洩が無いように高精度に仕上げ加工する場合にお
ける機械的加工が著しく困難で、この機械的加工
に要するコストが大副に増大すると共に、中空状
ステムと制御棒との良好な摺動状態を維持するた
めの保守・点検が困難であつた。
Moreover, in the prior art, the spill port that is opened and closed by the control rod is provided in a portion inside the hydraulic chamber. In other words, the sliding portion between the hollow stem and the control rod is Because it is located at the back of the shaft, mechanical processing is required when finishing the sliding part between the hollow stem and the control rod with high precision so that there is no leakage of hydraulic oil from the sliding part. This is extremely difficult, and the cost required for this mechanical processing increases considerably, and maintenance and inspection to maintain a good sliding condition between the hollow stem and the control rod is difficult.

その上、この先行技術の圧縮比可変装置は、低
負荷時において副ピストンを、最も前進動したと
き、該副ピストンの先端頂面と、燃焼室の内壁面
との位置関係については全く考慮されておらず、
低負荷時では、燃焼室内における混合気の燃焼状
態は元々悪いにも拘わらず、副ピストンを最も前
進動したとき当該副ピストンの先端頂面が、燃焼
室の内壁面より凹んだ形態になつているから、低
負荷時における燃焼状態は益々悪化することにな
り、ノツキングの発生が増大すると共に、排気ガ
ス中の有害成分が増大するのであつた。
Furthermore, this prior art variable compression ratio device does not take into account the positional relationship between the top surface of the tip of the sub-piston and the inner wall surface of the combustion chamber when the sub-piston is moved most forward under low load conditions. Not yet,
When the load is low, even though the combustion state of the air-fuel mixture in the combustion chamber is originally poor, when the sub-piston is moved forward the most, the top surface of the tip of the sub-piston is recessed from the inner wall surface of the combustion chamber. As a result, the combustion condition at low loads becomes increasingly worse, the occurrence of knocking increases, and the amount of harmful components in the exhaust gas increases.

更にまた、先行技術のものは、燃焼室の圧力が
吸気行程に際して負圧(大気圧以下)になつたと
き、油圧室内に常時供給されている作動油の油圧
と燃焼室との間に大きい圧力差が発生して、副ピ
ストンが燃焼室に向つて前進動し、次の圧縮行程
において燃焼室の圧力が高くなつたとき元の位置
まで後退動すると云うように、一サイクルごとに
一回往復運動を繰り返すので、副ピストンと副シ
リンダとの摺動部、及びステムと制御棒との摺動
部における摩耗が大きくて、耐久性が低いのであ
る。
Furthermore, in the prior art, when the pressure in the combustion chamber becomes negative pressure (below atmospheric pressure) during the intake stroke, a large pressure is created between the hydraulic pressure of the hydraulic oil that is constantly supplied in the hydraulic chamber and the combustion chamber. When a difference occurs, the secondary piston moves forward toward the combustion chamber, and when the pressure in the combustion chamber increases in the next compression stroke, it moves back to its original position. Since the movement is repeated, the sliding parts between the auxiliary piston and the auxiliary cylinder, and the sliding parts between the stem and the control rod are subject to large wear, resulting in low durability.

加えて、先行技術のものは、副ピストンの前進
動は、当該副ピストンの背面における油圧室から
の作動油の流出を止めて行うために、制御棒の前
進操作によつて副ピストンを前進動するときの応
答性は良い反面、副ピストンは、吸気行程におい
て前記のように燃焼室に向つて前進動することに
より、この前進動により油圧室内に作動油が流入
するから、制御棒の後退操作によつて油圧室内に
おける作動油の流出量を増大して副ピストンを後
退する場合において、副ピストンの後退動が吸気
行程のときに前進動する分だけ遅れることにな
り、換言すると、制御棒の後退操作に対する副ピ
ストン後退動の応答性が、副ピストンの前進動の
場合よりも大幅に低くなると共に、圧縮比を高く
する場合における圧縮比が、前記制御棒の位置に
対応する値よりも高くなる傾向を呈するのであつ
た。
In addition, in the prior art, the forward movement of the secondary piston is achieved by stopping the flow of hydraulic oil from the hydraulic chamber at the rear surface of the secondary piston, by moving the secondary piston forward by forward operation of the control rod. On the other hand, the secondary piston moves forward toward the combustion chamber during the intake stroke, and this forward movement causes hydraulic fluid to flow into the hydraulic chamber, making it difficult to operate the control rods backward. When the sub-piston is moved backward by increasing the amount of hydraulic oil flowing out in the hydraulic chamber, the backward movement of the sub-piston is delayed by the amount of forward movement during the intake stroke.In other words, the control rod The responsiveness of the backward movement of the secondary piston to the backward movement is significantly lower than that of the forward movement of the secondary piston, and the compression ratio when increasing the compression ratio is higher than the value corresponding to the position of the control rod. This was the case.

本発明は、これらの問題を解消した圧縮比可変
装置を提供することを目的とするものである。
An object of the present invention is to provide a variable compression ratio device that eliminates these problems.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この目的を達成するため本発明は、シリンダヘ
ツドに、内壁面を球面状に形成した燃焼室に開口
する副シリンダを設け、該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
油圧室を形成して、該油圧室に作動油の供給用の
ポートを接続し、前記副ピストンに、当該副ピス
トンを後退方向に付勢するばね手段を設ける一
方、前記副ピストンの背面に、前記副シリンダの
軸方向に延びるステムを連結して、該ステムの先
端を、前記シリンダヘツド上室に突出し、該ステ
ムの突出端には、前記油圧室内の作動油を流出す
るようにしたスピルポートを設け、且つ、前記ス
テムの突出端における外周には、当該ステムの後
退動によつてスピルポートが閉じステムの前進動
によつてスピルポートが開くようにしたスピル体
を、当該スピル体によるスピルポートの開閉位置
がステムの軸方向に変位できるように相対移動自
在に設け、更に、前記副ピストンには、前記スピ
ル体によるスピルポートの開閉位置を最も燃焼室
に近い位置にしたときにおける前記副ピストンの
前進動を、当該副ピストンの先端頂面が燃焼室の
内壁面に略一致する位置に規制するための規制手
段を設ける一方、副ピストンの先端頂面を燃焼室
の内壁面に略連続する球形状に凹み形成する構成
にした。
In order to achieve this object, the present invention provides a cylinder head with a sub-cylinder opening into a combustion chamber whose inner wall surface is formed into a spherical shape, a sub-piston is slidably inserted into the sub-cylinder, and the sub-piston is slidably inserted into the sub-cylinder. A hydraulic chamber is formed on the back surface of the sub-piston, a port for supplying hydraulic oil is connected to the hydraulic chamber, and the sub-piston is provided with spring means for biasing the sub-piston in the backward direction. A stem extending in the axial direction of the auxiliary cylinder is connected to the rear surface, and the tip of the stem projects into the upper chamber of the cylinder head, and the protruding end of the stem is configured to allow hydraulic oil in the hydraulic chamber to flow out. A spill port is provided on the outer periphery of the protruding end of the stem, and a spill body is provided on the outer periphery of the protruding end of the stem so that the spill port is closed by the backward movement of the stem and opened by the forward movement of the stem. The auxiliary piston is provided so that the opening/closing position of the spill port by the body can be moved in the axial direction of the stem, and further, the secondary piston is provided with an opening/closing position of the spill port by the spill body at a position closest to the combustion chamber. A regulating means is provided for regulating the forward movement of the sub-piston to a position where the top surface of the tip of the sub-piston substantially coincides with the inner wall surface of the combustion chamber, and the top surface of the tip of the sub-piston is aligned with the inner wall surface of the combustion chamber. The structure is such that a concavity is formed in a substantially continuous spherical shape.

〔発明の作用・効果〕[Action/effect of the invention]

このような構成において、前記スピル体を、当
該スピル体によつてスピルポートを閉じるように
移動作動すると、スピルポートからの作動油の流
出が止まるか、減少することにより、副ピストン
は、油圧室内に供給される作動油によつて燃焼室
に向かつて前進動し、この前進動は、スピルポー
トからの作動油の流出量が油圧室への作動油の供
給量とが略等しくなる位置までスピルポートが開
いた時点で停止することになり、また、前記スピ
ル体を、当該スピル体によつて前記スピルポート
を大きく開くように移動作動すると、スピルポー
トからの作動油の流出量が増大することにより、
副ピストンは、燃焼室内の圧力及びばね手段にて
燃焼室から後退動し、この後退動は、スピルポー
トからの作動油の流出量と油圧室への作動油の供
給量とが略等しくなる位置までスピルポートが閉
じると停止することになるから、前記スピル体の
移動作動によつて、副ピストンを前進又は後退動
することができる。
In such a configuration, when the spill body is moved to close the spill port, the flow of hydraulic oil from the spill port is stopped or reduced, and the sub-piston is moved into the hydraulic chamber. The hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber moves forward toward the combustion chamber, and this forward movement causes the spill to reach a position where the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port is approximately equal to the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber. It will stop when the port opens, and if the spill body is moved to open the spill port widely, the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port will increase. According to
The auxiliary piston moves backward from the combustion chamber due to the pressure within the combustion chamber and the spring means, and this backward movement occurs at a position where the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port and the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber are approximately equal. Since it will stop when the spill port is closed to the extent that the spill port is closed, the sub piston can be moved forward or backward by moving the spill body.

この場合において、本発明は、前記のように、
ステムにおけるスピルポートを開閉するためのス
ピル体を、ステムの外周に対して相対移動自在に
被嵌したことにより、このスピル体の前後移動操
作には、前記先行技術のように、油圧室内におけ
る作動油の油圧が当該スピル体の前後移動操作を
妨げるように作用することがないから、スピル体
を油圧室に作動油の油圧とは無関係に軽い力で前
後移動操作できて、スピル体を前後移動操作する
ための機構の小型化を図ることができる。
In this case, the present invention, as described above,
Since the spill body for opening and closing the spill port in the stem is fitted so as to be movable relative to the outer periphery of the stem, the operation of moving the spill body back and forth requires the operation in the hydraulic chamber as in the prior art. Since the hydraulic pressure of the oil does not act to prevent the spill body from moving back and forth, the spill body can be moved back and forth in the hydraulic chamber with a light force regardless of the hydraulic pressure of the hydraulic oil, and the spill body can be moved back and forth. The mechanism for operation can be made smaller.

しかも、本発明は、前記ステムを、シリンダヘ
ツド上室に突出し、この突出端に、スピルポート
及びスピル体を設けたことにより、ステムとスピ
ル体との摺動部分を、スピルポートをスピル体に
て完全に閉じるようにするための高精度の機械的
加工が、前記先行技術の場合よりも遥かに容易に
できるから、機械的加工に要するコストを低減で
きると共に、加工精度の向上を図ることができる
のであり、その上、ステムとスピル体との良好な
摺動状態を維持するための保守・点検が至極容易
にできるのである。
Moreover, in the present invention, the stem protrudes into the upper chamber of the cylinder head, and a spill port and a spill body are provided at the protruding end, so that the sliding portion between the stem and the spill body is changed from the spill port to the spill body. High-precision mechanical processing for completely closing can be performed much more easily than in the case of the prior art, so the cost required for mechanical processing can be reduced and processing accuracy can be improved. Furthermore, maintenance and inspection to maintain a good sliding condition between the stem and the spill body can be performed extremely easily.

その上、本発明は、前記副ピストンに対して、
当該副ピストンを後退方向に付勢するばね手段を
設けたことにより、吸気行程において燃焼室と油
圧室との間に大きい圧力差が発生した場合に、こ
の圧力差のために副ピストンが前進動するときの
距離を、前記ばね手段によつて小さくすることが
できるから、副ピストンと副シリンダとの摺動
部、及びステムとスピル体との摺動部の摩耗、延
いては、これらの耐久性を、構造の複雑化及び大
型化並びに重量の増大を招来することなく、向上
できるのである。
Moreover, the present invention provides for the secondary piston,
By providing a spring means that biases the secondary piston in the backward direction, when a large pressure difference occurs between the combustion chamber and the hydraulic chamber during the intake stroke, the secondary piston moves forward due to this pressure difference. Since the distance when the auxiliary piston and the auxiliary cylinder move can be reduced by the spring means, wear of the sliding parts between the auxiliary piston and the auxiliary cylinder, and the sliding parts between the stem and the spill body, as well as the durability of these parts, can be reduced. The performance can be improved without complicating the structure, increasing the size, or increasing the weight.

更に、副ピストンに対して設けたばね手段は、
前記のように、吸気行程において副ピストンが前
進動するときの距離を小さくして、この前進動に
際して油圧室内に流入する作動油の量を少なくす
ると共に、副ピストンの後退動を加速するから、
スピル体の後退操作によつて油圧室内における作
動油のスピルポートからの流出量を増大して副ピ
ストンを後退する場合において、副ピストンの後
退動が遅れることを低減でき、換言すると、スピ
ル体の後退操作に対する副ピストン後退動の応答
性を、前記スピル体を軽い力で前後移動できるこ
とと相俟つて、著しく向上できると共に、圧縮比
を高くする場合における圧縮比が、前記スピル体
の位置に対応した値よりも高くなる傾向を確実に
低減できるのである。
Furthermore, the spring means provided for the secondary piston is
As mentioned above, by reducing the distance that the sub-piston moves forward during the intake stroke, the amount of hydraulic oil that flows into the hydraulic chamber during this forward movement is reduced, and the backward movement of the sub-piston is accelerated.
When retracting the secondary piston by increasing the amount of hydraulic oil flowing out from the spill port in the hydraulic chamber by retracting the spill body, the delay in the backward movement of the secondary piston can be reduced. Combined with the fact that the spill body can be moved back and forth with a light force, the responsiveness of the sub piston's backward movement to the backward operation can be significantly improved, and the compression ratio when increasing the compression ratio corresponds to the position of the spill body. This can reliably reduce the tendency for the value to be higher than the specified value.

そして、本発明は、副ピストンに、前記スピル
体によるスピルポートの開閉位置を最も燃焼室に
近い位置にしたときにおける前記副ピストンの前
進動を、当該副ピストンの先端頂面が燃焼室の内
壁面に略一致する位置に規制するための規制手段
を設ける一方、副ピストンの先端頂面を燃焼室の
内壁面に略連続する球形状に凹み形成したことに
より、低負荷時における燃焼室の形状を、略完全
な球形状にすることができるから、燃焼室に対し
て圧縮比可変用の副ピストンを設けたものであり
ながら、圧縮比を最も高くした低負荷時において
燃焼状態が悪化することを回避でき、圧縮比可変
用の副ピストンのためにノツキングが多発するこ
と、及び排気ガスが悪化することを確実に防止で
きるのである。
Further, the present invention allows the forward movement of the secondary piston to be caused by the forward movement of the secondary piston when the opening/closing position of the spill port by the spill body is set to the position closest to the combustion chamber. While a regulating means is provided to regulate the position to approximately coincide with the wall surface, the top surface of the tip of the sub-piston is recessed into a spherical shape that is substantially continuous with the inner wall surface of the combustion chamber, thereby improving the shape of the combustion chamber at low loads. can be made into a nearly perfect spherical shape, so even though the combustion chamber is provided with an auxiliary piston for varying the compression ratio, the combustion condition deteriorates at low loads when the compression ratio is at its highest. This makes it possible to reliably prevent frequent knocking and deterioration of exhaust gas due to the auxiliary piston for varying the compression ratio.

〔実施例〕〔Example〕

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はシリンダブロツク、符号
2はシリンダヘツド、符号3は前記シリンダブロ
ツク1のシリンダボア4内を往復摺動するピスト
ン、符号5は前記シリンダヘツド2の下面を凹ま
せて形成した略球形の燃焼室を各々示し、該燃焼
室5には、その略中心位置にシリンダヘツド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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, reference numeral 1 is a cylinder block, reference numeral 2 is a cylinder head, reference numeral 3 is a piston that reciprocates within the cylinder bore 4 of the cylinder block 1, and reference numeral 5 is the cylinder. Each shows a roughly spherical combustion chamber formed by recessing the lower surface of the head 2, and the combustion chamber 5 has an ignition plug 6 screwed onto the cylinder head 2 at approximately the center thereof, and an intake port (not shown) and Exhaust port is open.

符号7は、前記シリンダヘツド2に穿設した副
シリンダを示し、該副シリンダ7は、下側が燃焼
室5に上側がシリンダヘツド2の上面におけるシ
リンダヘツド上室に各々開口し、該副シリンダ7
のシリンダヘツ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。
Reference numeral 7 indicates a sub-cylinder bored in the cylinder head 2. The sub-cylinder 7 opens into the combustion chamber 5 on the lower side and into the upper chamber of the cylinder head on the upper surface of the cylinder head 2 on the upper side.
A cover plate 8 is provided at the opening to the upper chamber of the cylinder head to close the opening.

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
縮比が高くなり、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つており、この副ピス
トン9には、都会副ピストン9を後退方向に付勢
するためのばね10が設けられており、また、こ
の副ピストン9には、当該副ピストン9が燃焼室
に向つて最大に前進してその先端頂面12が燃焼
室5の内壁面13に略一致したときこれ以上前進
しないように接当する規制段部11を設ける一
方、副ピストン9の先端頂面12を、燃焼室5の
球状壁面13における曲率と同じ曲率にした球面
状に凹み形成する。
Reference numeral 9 denotes a sub-piston that is slidably inserted into the sub-cylinder 7, and the sub-piston 9 is inserted into the combustion chamber 5.
When the secondary piston 9 moves forward in the direction of , the volume of the combustion chamber 5 decreases and the compression ratio becomes high, and when the sub piston 9 moves backward away from the combustion chamber 5, the volume of the combustion chamber 5 increases and the compression ratio becomes low. The secondary piston 9 is provided with a spring 10 for urging the secondary piston 9 in the backward direction, and the secondary piston 9 is provided with a spring 10 for urging the secondary piston 9 toward the combustion chamber. A regulating stepped portion 11 is provided which comes into contact with the piston so that it does not advance any further when the tip top surface 12 of the sub-piston 9 reaches its maximum level and substantially coincides with the inner wall surface 13 of the combustion chamber 5. A recess is formed in a spherical shape having the same curvature as the curvature of the spherical wall surface 13 of the combustion chamber 5.

前記副ピストン9の背面(燃焼室5に対して裏
側の面)には、当該副ピストン9の中心から軸方
向に延びるステム14が連結され、該ステム14
を、前記蓋板8を摺動自在に貫通してシリンダヘ
ツド上室に突出する一方、副ピストン9の背面と
蓋板8との間に油圧室15を形成し、該油圧室1
5に、図示しない油圧源からの作動油を逆止弁1
6付きポート17を介して供給する。また、前記
ステム14には、油圧室15に連通する通路18
を備え、且つ、ステム14が蓋板8より外方に突
出する部分には、前記油圧室15内の作動油をシ
リンダヘツド上室に流出させるためのスピルポー
ト19を穿設する。
A stem 14 extending in the axial direction from the center of the sub-piston 9 is connected to the back surface of the sub-piston 9 (the surface on the back side with respect to the combustion chamber 5).
is slidably penetrated through the cover plate 8 and protrudes into the upper chamber of the cylinder head, while a hydraulic chamber 15 is formed between the back surface of the sub-piston 9 and the cover plate 8, and the hydraulic chamber 1
5, the hydraulic oil from the hydraulic source (not shown) is supplied to the check valve 1.
6 through port 17. The stem 14 also includes a passage 18 that communicates with the hydraulic chamber 15.
In addition, a spill port 19 is provided in a portion where the stem 14 projects outward from the cover plate 8 for allowing the hydraulic oil in the hydraulic chamber 15 to flow out to the upper chamber of the cylinder head.

そして、符号20は、スピル体の一つの実施例
であるスピルリングを示し、該スピルリング20
を前記ステム14のシリンダヘツド上室の突出端
に摺動自在に被嵌して、ステム14の後退動のと
き、そのスピルポート19がスピルリング20に
よつて閉じ、ステム14の前進動のときそのスピ
ルポート19が開くように構成する一方、前記ス
ピルリング20を、これに先端を係合したレバー
21の回動にてステム14の軸方向に移動調節す
るように構成する。
The reference numeral 20 indicates a spill ring which is one embodiment of the spill body, and the spill ring 20
is slidably fitted into the protruding end of the upper chamber of the cylinder head of the stem 14, so that when the stem 14 moves backward, the spill port 19 is closed by the spill ring 20, and when the stem 14 moves forward, the spill port 19 is closed by the spill ring 20. While the spill port 19 is configured to open, the spill ring 20 is configured to be moved in the axial direction of the stem 14 by rotation of a lever 21 whose tip end is engaged with the spill ring 20.

この構成において、スピルリング20を、第1
図に二点鎖線で示すように、燃焼室5の方向、つ
まり、スピルポート19を閉じる方向に移動操作
すれば、スピルポート19の閉によつて当該スピ
ルポート19からの作動油の流出が止まり、逆止
弁16付きポート17から作動油が供給されてい
る油圧室15の圧力が上昇するから、副ピストン
9は燃焼室5に向つて前進し、この前進がスピル
ポート19の開のところまで進行すると、スピル
ポート19からの作動油が流出を始め、この流出
量と油圧室15への供給量とがバランスした時点
で副ピストン9の前進が停止する。
In this configuration, the spill ring 20 is
As shown by the two-dot chain line in the figure, if the movement is performed in the direction of the combustion chamber 5, that is, in the direction of closing the spill port 19, the flow of hydraulic oil from the spill port 19 will be stopped by closing the spill port 19. As the pressure in the hydraulic chamber 15 to which hydraulic oil is supplied from the port 17 with the check valve 16 increases, the auxiliary piston 9 moves forward toward the combustion chamber 5, and this movement continues until the spill port 19 opens. As the hydraulic oil advances, the hydraulic oil starts flowing out from the spill port 19, and when the amount of this outflow and the amount of supply to the hydraulic chamber 15 are balanced, the advance of the sub piston 9 is stopped.

また、スピルリング20を、二点鎖線の位置か
ら実線の位置へと後退方向に移動操作すると、ス
ピルポート19が全開になり流出量が増加して油
圧室15の圧力が低下するから、副ピストン9
は、燃焼室5の圧力及びばね10によつて燃焼室
5から離れるように後退し、この後退がスピルポ
ート19がスピルリング20にて閉じるところま
で進行すると、スピルポート19からの流出量が
減少し、この流出量が供給量とバランスした時点
で、副ピストン9の後退動が停止することにな
り、スピルリング20の移動操作によつて、副ピ
ストン9を、無段階的に前後移動することができ
る。
Furthermore, when the spill ring 20 is moved in the backward direction from the position indicated by the two-dot chain line to the position indicated by the solid line, the spill port 19 is fully opened, the outflow amount increases, and the pressure in the hydraulic chamber 15 decreases. 9
is retreated away from the combustion chamber 5 due to the pressure of the combustion chamber 5 and the spring 10, and when this retreat progresses to the point where the spill port 19 is closed by the spill ring 20, the amount of outflow from the spill port 19 decreases. However, when this outflow amount is balanced with the supply amount, the backward movement of the sub-piston 9 is stopped, and by moving the spill ring 20, the sub-piston 9 can be moved back and forth in a stepless manner. Can be done.

従つて、前記スピルリング20に係合するレバ
ー21の他端に、機関の負荷に関連するアクチエ
ータ22を連結し、該アクチエータ22によりス
ピルリング20を、機関の負荷の増加に比例して
二点鎖線の位置から後退動するようにすれば、圧
縮比を機関の負荷の増加につれて次第に低く、負
荷の減少につれて次第に高く低負荷域において最
高圧縮比になるように自動制御することができ、
この負荷への関連に加えて圧縮比を機関の回転数
の増加につれて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、また、前記アクチエー
タ22を、機関に設けたノツキングセンサーに関
連し、圧縮比を、ノツキングがないとき高く、ノ
ツキングが発生するとこれに応じて低くするよう
に自動制御することもできる。
Therefore, an actuator 22 related to the engine load is connected to the other end of the lever 21 that engages with the spill ring 20, and the actuator 22 moves the spill ring 20 at two points in proportion to the increase in engine load. By moving backward from the position indicated by the chain line, the compression ratio can be automatically controlled so that it gradually decreases as the engine load increases, gradually increases as the load decreases, and reaches the highest compression ratio in the low load range.
In addition to being related to this load, the compression ratio can also be automatically controlled so as to gradually increase as the engine speed increases, and the actuator 22 can also be related to a knocking sensor provided in the engine, The compression ratio can also be automatically controlled so that it is high when there is no knocking and is lowered accordingly when knocking occurs.

また、機関の爆発行程において、副ピストン9
が大きな爆発力を受けると、この爆発力にて当該
副ピストン9が若干後退してスピルポート19が
閉じる一方、油圧室15内の圧力が瞬間的に高く
なつて逆止弁16が閉じて、油圧室15の作動油
は当該油圧室15内に閉じ込められた状態になる
から、副ピストンは以後後退することなく副ピス
トンに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ポート19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
よる副ピストン9に対する衝撃を吸収・緩和する
のである。
In addition, during the engine's explosion stroke, the secondary piston 9
When the piston receives a large explosive force, this explosive force causes the secondary piston 9 to retreat slightly and close the spill port 19, while the pressure inside the hydraulic chamber 15 momentarily increases and the check valve 16 closes. Since the hydraulic fluid in the hydraulic chamber 15 is confined within the hydraulic chamber 15, the sub-piston receives a large explosive force against the sub-piston without retreating.
In this case, the outflow of the hydraulic oil until the spill port 19 closes and the subsequent rise in pressure of the hydraulic oil absorbs and alleviates the impact on the sub-piston 9 due to explosive combustion of the air-fuel mixture within the combustion chamber 5. .

そして、低負荷時には、前記スピルリング20
を、二点鎖線で示すように、燃焼室5に最も近い
位置に位置するが、これにより、副ピストン9が
前進動して当該副ピストン9に設けた規制段部1
1の接当により、副ピストン9の前進が止まつた
とき、当該副ピストン9における球面状の先端頂
面12が、第3図に示すように、燃焼室5におけ
る球面状の内壁面13に略一致し、低負荷時にお
ける燃焼室5の形状を、略完全な球形状に維持す
ることができて、燃焼室内の流れが隅々まできわ
めてスムースになるから、副ピストン9のため
に、低負荷時における燃焼が悪化することを回避
できるのである。
When the load is low, the spill ring 20
is located at the position closest to the combustion chamber 5, as shown by the two-dot chain line, and as a result, the sub-piston 9 moves forward and the regulating step 1 provided on the sub-piston 9 moves forward.
1, when the forward movement of the sub-piston 9 is stopped, the spherical tip top surface 12 of the sub-piston 9 approximately touches the spherical inner wall surface 13 of the combustion chamber 5, as shown in FIG. As a result, the shape of the combustion chamber 5 can be maintained in a nearly perfect spherical shape at low loads, and the flow within the combustion chamber is extremely smooth to every corner. It is possible to avoid deterioration of combustion at times.

また、副ピストン9の頂面12を球面状に凹み
形成したことにより、副ピストン9が最高圧縮比
の位置から後退した状態において、副シリンダ7
内の流れが、副ピストン9の頂面12を平面又は
凸面にした場合よりも円滑になつて、残留ガスの
溜りが少なくなるから、排ガス中におけるHC等
の未燃成分の増加を防止できるのである。
Furthermore, by forming the top surface 12 of the sub-piston 9 into a spherical concave shape, when the sub-piston 9 is retracted from the position of the highest compression ratio, the sub-cylinder 7
The internal flow becomes smoother than when the top surface 12 of the sub-piston 9 is made flat or convex, and there is less residual gas accumulation, which prevents an increase in unburned components such as HC in the exhaust gas. be.

なお、前記油圧室15に供給する作動油として
は、機関における潤滑油を用いたり、自動車のパ
ワーステアリング機構又はオートマチツク変速装
置における作動油を用いたりすることもできる。
The hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber 15 may be lubricating oil in an engine, or hydraulic oil in an automobile's power steering mechanism or automatic transmission.

また、前記実施例は、スピル体の一つの実施例
としてスピルリング20にした場合を示したが、
第4図及び第5図に示すようにステム14aにお
けるスピルポートをステム14aの軸線に対して
傾斜する傾斜状スピルポート19aに形成する一
方、ステム14aの外周には歯車式のスピルリン
グ20aを回転及び摺動自在に被嵌して、該スピ
ルリング20aを図示しない軸受けにてシリンダ
ヘツド2に対して軸支し、このスピルリング20
aには、ステム14aが前後摺動したときその傾
斜状スピルポート19aに合致するようにした一
つの逃がしポート33を穿設すると共に、このス
ピルリング20a外周の歯にステム14aと直角
方向に配設したラツク杆34を噛合し、該ラツク
杆34をアクエータ22にて長手方向に往復動す
ることによつてスピルリンク20aを回転操作し
て、ステム14aの傾斜状スピルポート19aに
対して逃がしポート33を、位置又は位置へ
とずらせることによつて、スピルポート19aの
開閉位置をステム14aの軸方向に沿つて変位す
るように構成することもできるのであり、(この
ときステム14aは、摺動自在、回転不能に保持
され、また、ここにおけるスピルリング20aを
回転する機構としては、実施例のラツクとピニオ
ンに限らず他の手段を用いても良い)、また、ス
テム14aに設けた傾斜状スピルポート19a
と、スピルリング20aに設けた逃がしポート3
3とを設ける位置をそれぞれ逆にし、すなわち、
ステム14aに逃がしポート33を設けて、この
逃がしポート33ををスピルポートにする一方、
スピルリング20aに傾斜状スピルポート19a
を設けることにより、前記スピルリング20aの
回転にてスピルポートの開閉位置を、ステムの軸
方向に変位するように構成しても良いのである
(この場合、ステム14a又はスピルリング20
aに設けられるポート形状は、必要に応じて第4
図に二点鎖線に示すような形状にすることができ
る)。
Further, in the above embodiment, a spill ring 20 was used as an embodiment of the spill body, but
As shown in FIGS. 4 and 5, the spill port in the stem 14a is formed into an inclined spill port 19a that is inclined with respect to the axis of the stem 14a, and a gear-type spill ring 20a is rotated around the outer periphery of the stem 14a. and is slidably fitted to support the spill ring 20a with respect to the cylinder head 2 with a bearing (not shown).
A is provided with one relief port 33 that matches the inclined spill port 19a when the stem 14a slides back and forth. By engaging the provided rack rods 34 and reciprocating the rack rods 34 in the longitudinal direction by the actuator 22, the spill link 20a is rotated, and a relief port is opened with respect to the inclined spill port 19a of the stem 14a. 33, the opening/closing position of the spill port 19a can be displaced along the axial direction of the stem 14a (at this time, the stem 14a is not slidable). The mechanism for rotating the spill ring 20a is not limited to the rack and pinion of the embodiment, but other means may also be used), and the slant provided on the stem 14a shaped spill port 19a
and relief port 3 provided in the spill ring 20a.
The positions of 3 and 3 are reversed, that is,
An escape port 33 is provided in the stem 14a, and this escape port 33 is used as a spill port, while
Inclined spill port 19a on spill ring 20a
By providing this, the opening/closing position of the spill port may be displaced in the axial direction of the stem by rotation of the spill ring 20a (in this case, the stem 14a or the spill ring 20
The shape of the port provided in a can be adjusted as needed.
(It can be shaped as shown in the two-dot chain line in the figure).

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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−視断面図、第3図は第1の実施例に
おいて圧縮比を最高にしたときの断面図、第4図
はスピルポートとスピル体との別の実施例図、第
5図は第4図の平面図である。 1……シリンダブロツク、2……シリンダヘツ
ド、5……燃焼室、7……副シリンダ、9……副
ピストン、10……ばね、15……油圧室、1
4,14a……ステム、19,19a……スピル
ポート、20,20a……スピル体、11……規
制段部、13……燃焼室の内壁面、12……副ピ
ストンの先端頂面。
The drawings show embodiments of the present invention; FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of the main engine parts showing the first embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken from the side of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view when the compression ratio is maximized in the example, FIG. 4 is a view of another embodiment of a spill port and a spill body, and FIG. 5 is a plan view of FIG. 4. 1... Cylinder block, 2... Cylinder head, 5... Combustion chamber, 7... Sub cylinder, 9... Sub piston, 10... Spring, 15... Hydraulic chamber, 1
4, 14a... Stem, 19, 19a... Spill port, 20, 20a... Spill body, 11... Regulation step, 13... Inner wall surface of the combustion chamber, 12... Tip top surface of sub-piston.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シリンダヘツドに、内壁面を球面状に形成し
た燃焼室に開口する副シリンダを設け、該副シリ
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て、該油圧室に作
動油の供給用のポートを接続し、前記副ピストン
に、当該副ピストンを後退方向に付勢するばね手
段を設ける一方、前記副ピストンの背面に、前記
副シリンダの軸方向に延びるステムを連結して、
該ステムの先端を、前記シリンダヘツド上室に突
出し、該ステムの突出端には、前記油圧室内の作
動油を流出するようにしたスピルポートを設け、
且つ、前記ステムの突出端における外周には、当
該ステムの後退動によつてスピルポートが閉じス
テムの前進動によつてスピルポートが開くように
したスピル体を、当該スピル体によるスピルポー
トの開閉位置がステムの軸方向に変位できるよう
に相対移動自在に被嵌し、更に、前記副ピストン
には、前記スピル体によるスピルポートの開閉位
置を最も燃焼室に近い位置にしたときにおける前
記副ピストンの前進動を、当該副ピストンの先端
頂面が燃焼室の内壁面に略一致する位置に規制す
るための規制手段を設ける一方、副ピストンの先
端頂面を燃焼室の内壁面に略連続する球形状に凹
み形成したことを特徴とする内燃機関における圧
縮比の可変装置。
1. A sub-cylinder having a spherical inner wall and opening into a combustion chamber is provided in the cylinder head, a sub-piston is slidably inserted into the sub-cylinder, and a hydraulic chamber is formed on the back surface of the sub-piston. , a port for supplying hydraulic oil is connected to the hydraulic chamber, a spring means is provided on the sub-piston for biasing the sub-piston in the backward direction, and a spring means is provided on the back surface of the sub-piston in the axial direction of the sub-cylinder. By connecting the stems extending to
The tip of the stem projects into the upper chamber of the cylinder head, and the protruding end of the stem is provided with a spill port that allows hydraulic oil in the hydraulic chamber to flow out.
Further, on the outer periphery of the protruding end of the stem, a spill body is provided so that the spill port is closed by the backward movement of the stem and opened by the forward movement of the stem, and the spill port is opened and closed by the spill body. The secondary piston is fitted into the secondary piston so as to be relatively movable so that its position can be displaced in the axial direction of the stem. A regulating means is provided for regulating the forward movement of the sub-piston to a position where the top surface of the tip of the sub-piston substantially coincides with the inner wall surface of the combustion chamber, and the top surface of the tip of the sub-piston is substantially continuous with the inner wall surface of the combustion chamber. A compression ratio variable device for an internal combustion engine, characterized by having a spherical concavity.
JP6611482A 1982-04-19 1982-04-19 Apparatus for varying compression ratio of internal- combustion engine Granted JPS58183835A (en)

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