JPH0116975B2 - - Google Patents
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- JPH0116975B2 JPH0116975B2 JP57080528A JP8052882A JPH0116975B2 JP H0116975 B2 JPH0116975 B2 JP H0116975B2 JP 57080528 A JP57080528 A JP 57080528A JP 8052882 A JP8052882 A JP 8052882A JP H0116975 B2 JPH0116975 B2 JP H0116975B2
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- port
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- piston
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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
- F02D15/04—Varying compression ratio by alteration of volume of compression space without changing piston stroke
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B1/00—Engines characterised by fuel-air mixture compression
- F02B1/02—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
- F02B1/04—Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (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、圧縮比を、運転中において応答性良
く変更できるようにした内燃機関に関するもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an internal combustion engine whose compression ratio can be changed with good responsiveness during operation.
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式の内燃機
関は、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
御棒を、内燃機関における負荷に応じて前後移動
することによつて、前記スピルポートの開閉位置
をステムの軸方向に変位して、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、負荷に応じて自動的に変更制御できる利点を
有する反面に、以下に述べるような問題点を有す
る。 In this prior art variable compression ratio internal combustion engine, a hollow stem is integrally connected from the back of the auxiliary piston, and the hollow stem is provided with hydraulic oil in the hydraulic chamber to a portion inside the hydraulic chamber. A spill port is bored into the hollow stem, and a control rod having an oil passage communicating with the atmosphere is slidably inserted into the hollow stem. By moving the auxiliary piston back and forth in response to the load in the internal combustion engine, the opening and closing position of the spill port is displaced in the axial direction of the stem, and the sub piston is moved back and forth. Although it has the advantage of being able to automatically change and control according to the load, it has the following problems.
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によつてステムの
軸方向に変位するもので、制御棒の前後移動に
は、油圧室内の油圧がその前後移動を妨げるよう
に作用して、制御棒の前後移動には大きい力を必
要とするから、前記制御棒を内燃機関の負荷に応
じて前後移動するための作動機構が大型になるの
である。
That is, in the prior art, the opening/closing position of a spill port in a hollow stem is displaced in the axial direction of the stem by a control rod slidably inserted into the hollow stem, and the control rod is moved back and forth. In this case, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber acts to prevent the control rods from moving back and forth, and a large force is required to move the control rods back and forth. The operating mechanism becomes large.
しかも、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
ストが大幅に増大すると共に、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, the spill port, which is opened and closed by the control rod, is provided inside the hydraulic chamber. In other words, the sliding portion between the hollow stem and the control rod is located at the inner part of the hollow stem. Therefore, it is extremely difficult to mechanically finish 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. The cost required for this mechanical processing increases significantly, and the maintenance and maintenance required to maintain good sliding conditions between the hollow stem and control rod
Inspection was difficult.
その上、前記先行技術のものは、副ピストンの
前進動は油圧室の圧力により、副ピストンの後退
動は燃焼室の圧力により行うもので、副ピストン
は、燃焼室の圧力が吸気行程に際して負圧になる
と油圧室の圧力で前進し、爆発行程に際して高く
なると元の位置に後退すると云うように、一サイ
クル中に一回往復動を繰り返すことになるから、
副ピストンと副シリンダとの摺動部、及びステム
と制御棒との摺動部の摩耗が大きくて、耐久性が
低いのである。 Moreover, in the prior art, the forward movement of the sub-piston is performed by the pressure in the hydraulic chamber, and the backward movement of the sub-piston is performed by the pressure in the combustion chamber. When the pressure rises, it moves forward due to the pressure in the hydraulic chamber, and when the pressure rises during the explosion stroke, it retreats to its original position, so it repeats a reciprocating motion once in one cycle.
The sliding parts between the auxiliary piston and the auxiliary cylinder, and the sliding parts between the stem and the control rod suffer from a lot of wear, resulting in low durability.
加えて、副ピストンの前進動は、油圧室からの
作動油の流出を止めて行うので、内燃機関の負荷
の減少に追従し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
いて前記のように前進動することにより、内燃機
関の負荷の増大に追従して副ピストンを後退する
場合に、負荷の増大に追従しての副ピストンの後
退動が、吸気行程のとき前進動する分だけ遅れる
ことになり、換言すると、負荷の増大に対する圧
縮比低への応答性が低いから、ノツキングが発生
するのであつた。 In addition, since the forward movement of the secondary piston is performed by stopping the flow of hydraulic oil from the hydraulic chamber, the responsiveness when moving the secondary piston forward in response to a decrease in the load of the internal combustion engine is good; When the auxiliary piston moves backward in the intake stroke as described above to follow the increase in load on the internal combustion engine, the backward movement of the auxiliary piston in response to the increase in load occurs during the intake stroke. In other words, knocking occurs because the response to a low compression ratio in response to an increase in load is low.
一方、燃焼室に開口する副シリンダは、点火栓
による着火の影響を受け易いように点火栓に近い
部位に設ける必要がある一方、点火栓は、当該点
火栓による着火の影響が燃焼室の全域に及ぶよう
な部位に設けなければならないのであるが、前記
の先行技術では、シリンダヘツドに点火栓、吸気
ポート及び排気ポートに加えて圧縮比可変用の副
シリンダを設ける場合に、前記の関係を保つよう
な配列についての技術を全く開示していない。 On the other hand, the auxiliary cylinder that opens into the combustion chamber needs to be installed near the ignition plug so that it is easily affected by the ignition caused by the ignition plug. However, in the prior art described above, when a sub cylinder for variable compression ratio is provided in the cylinder head in addition to the spark plug, intake port, and exhaust port, the above relationship is not met. It does not disclose any techniques for preserving such sequences.
しかも、前記先行技術は、制御棒を移動作動す
るための作動機構を、シリンダヘツドにおける側
面に設ける構成にしているから、内燃機関の幅寸
法が増大し、延いては内燃機関の大型化を招来す
る点も問題であつた。 Moreover, in the prior art, the operating mechanism for moving and operating the control rods is provided on the side of the cylinder head, which increases the width of the internal combustion engine, leading to an increase in the size of the internal combustion engine. There was also a problem with the
本発明は、これらの問題を解消した圧縮比可変
式の内燃機関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 internal combustion engine that eliminates these problems.
この目的を達成するため本発明は、シリンダヘ
ツドに、点火栓、吸気弁付き吸気ポート、排気弁
付き排気ポート及び圧縮比可変用の副ピストンを
内臓した副シリンダを設けて成る内燃機関におい
て、前記点火栓を、シリンダボアの略中心部に配
設する一方、前記シリンダボアの中心を通つてク
ランク軸の平行の長手中心線を挟んで一方側に前
記吸気ポート及び排気ポートを、他方側に前記副
シリンダを各々配設し、前記副ピストンの背面
に、作動油供給ポートを備えた油圧室を形成し、
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
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
室内の作動油が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前
記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
記シリンダヘツド上室には、前記吸気弁及び排気
弁と前記ステムとの間の部位に、前記スピル体
を、内燃機関における負荷に応じて移動作動する
ための作動機構を設ける構成にした。
To achieve this object, the present invention provides an internal combustion engine in which the cylinder head is provided with an auxiliary cylinder having a spark plug, an intake port with an intake valve, an exhaust port with an exhaust valve, and an auxiliary piston for varying the compression ratio. An ignition plug is disposed approximately at the center of the cylinder bore, and the intake port and exhaust port are disposed on one side of the parallel longitudinal centerline of the crankshaft through the center of the cylinder bore, and the sub-cylinder is disposed on the other side. and forming a hydraulic chamber equipped with a hydraulic oil supply port on the back surface of the sub-piston,
The sub-piston is provided with a spring means for biasing the sub-piston in the backward direction, and a stem extending in the axial direction of the sub-cylinder is connected to the sub-piston so that the tip of the stem is placed above the cylinder head. A spill port is provided at the protruding end of the stem to allow the hydraulic oil in the hydraulic chamber to flow out, and a spill port is provided on the outer periphery of the protruding end of the stem to prevent spillage from occurring when the stem moves backward. A spill body in which the port is closed and the spill port is opened by the forward movement of the stem is fitted so as to be relatively movable so that the opening/closing position of the spill port by the spill body can be displaced in the axial direction of the stem, and An operating mechanism for moving and operating the spill body in accordance with the load in the internal combustion engine is provided in the upper chamber of the cylinder head at a portion between the intake valve, the exhaust valve, and the stem.
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
を、作動機構にて移動作動することにより、副ピ
ストンを前進又は後退動して、圧縮比を段階的に
変更できる。
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. It will stop when the spill port closes to the point where it stops. Therefore, by moving the spill body using the actuating mechanism, the auxiliary piston can be moved forward or backward, and the compression ratio can be changed stepwise.
従つて、前記スピル体に、内燃機関における負
荷に応じて移動作動するための作動機構を設けた
ことにより、圧縮比を、内燃機関における負荷に
応じて、自動的に変更制御できるのである。 Therefore, by providing the spill body with an operating mechanism for moving and operating it according to the load on the internal combustion engine, the compression ratio can be automatically changed and controlled according to the load on the internal combustion engine.
この場合において、本発明は、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
ムの外周に被嵌したことにより、このスピル体の
前後移動に油圧室の油圧が前後移動を妨げるよう
に作用することはなく、スピル体を軽い力で前後
移動できるから、当該スピル体を、負荷に応じて
前後移動するための作動機構を小型・軽量化でき
る。 In this case, the present invention has the spill body for opening and closing the spill port in the stem fitted onto the outer periphery of the stem, so that the hydraulic pressure in the hydraulic chamber acts to prevent the back and forth movement of the spill body. Since the spill body can be moved back and forth with a light force, the operating mechanism for moving the spill body back and forth in accordance with the load can be made smaller and lighter.
しかも、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。 Furthermore, by protruding the stem into the upper chamber of the cylinder head and providing a spill port and a spill body at this protruding end, the sliding portion between the stem and the spill body is completely closed by the spill port. Since high-precision mechanical processing to achieve this can be performed much more easily than in the case of the prior art, the cost required for mechanical processing can be reduced and the processing accuracy can be improved. Moreover, maintenance and inspection to maintain a good sliding condition between the stem and the spill body can be performed extremely easily.
その上、副ピストンに対してばね手段を設けた
ことにより、副ピストンが吸気行程において前進
動するときの距離を小さくできるから、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が低減して、耐久性を向上で
きるのであり、また、ばね手段は、吸気行程に際
して副ピストンが前進動する距離を小さくするこ
とに加えて、副ピストンの後退動を加速するか
ら、負荷の変化に追従して副ピストンを後退動す
るときの応答性を向上でき、その結果、負荷の変
化に追従して圧縮比低への制御が遅れることによ
りノツキングの発生を確実に防止できるのであ
る。 Furthermore, by providing a spring means for the sub-piston, the distance when the sub-piston moves forward during the intake stroke can be reduced, so that the sliding part between the sub-piston and the sub-cylinder and the stem and spill body can be reduced. This reduces wear on the sliding parts of the piston and improves its durability.In addition, the spring means not only reduces the distance that the secondary piston moves forward during the intake stroke, but also accelerates the backward movement of the secondary piston. This improves the responsiveness when moving the auxiliary piston backward in response to changes in load, and as a result, the control to lower the compression ratio in response to changes in load is delayed, ensuring that knocking does not occur. It can be prevented.
また、本発明は、点火栓を、シリンダボアの略
中心部に配設する一方、シリンダボアの中心を通
つてクランク軸の平行の長手中心線を挟んで一方
側に前記吸気ポート及び排気ポートを、他方側に
副シリンダを各々配設したことにより、点火栓
は、吸気ポート及び排気ポート並びに副シリンダ
の周囲を囲う燃焼室の全域に対して略中心の位置
する一方、副シリンダは、点火栓に最も近付けた
位置にすることができ、点火栓による着火の影響
を、燃焼室の全域及び副シリンダ内に強く及ぼす
ことができるから、圧縮比を可変にするための副
シリンダを燃焼室に開口するように設けたことに
よる燃焼性の悪化を、確実に防止できるのであ
る。 Further, in the present invention, the ignition plug is arranged approximately at the center of the cylinder bore, and the intake port and the exhaust port are arranged on one side across a longitudinal centerline parallel to the crankshaft through the center of the cylinder bore, and on the other side. By arranging the auxiliary cylinders on each side, the ignition plug is located approximately at the center of the entire combustion chamber surrounding the intake port, exhaust port, and auxiliary cylinder, while the auxiliary cylinder is positioned closest to the ignition plug. The ignition plug can be positioned close to the engine, and the ignition effect of the ignition plug can be strongly exerted over the entire area of the combustion chamber and inside the auxiliary cylinder. This makes it possible to reliably prevent deterioration in combustibility caused by the provision of
更にまた、シリンダボアの中心を通つてクラン
ク軸と平行の長手中心線を挟んで一方側に前記吸
気ポート及び排気ポートを、他方側に前記副シリ
ンダを各々配設したことにより、前記吸気ポート
の吸気弁及び排気ポートの排気弁に対する動弁機
構と、副ピストンに対するスピル体付きステムと
を、長手中心線を挟んで左右に振り分け的に、互
いに制約を受けることなく配設できるから、その
製造及び点検・修理の作業性を向上できるのであ
る。 Furthermore, by arranging the intake port and the exhaust port on one side and the sub-cylinder on the other side across a longitudinal centerline that passes through the center of the cylinder bore and is parallel to the crankshaft, the intake port of the intake port is arranged. The valve operating mechanism for the valve and the exhaust valve of the exhaust port, and the stem with a spill body for the sub-piston can be arranged to the left and right with the longitudinal center line in between, without being constrained by each other, making it easier to manufacture and inspect them.・It can improve the workability of repairs.
その上、本発明は、前記のように、シリンダボ
アの中心を通つてクランク軸と平行の長手中心線
を挟んで一方側に前記吸気ポート及び排気ポート
を、他方側に副シリンダを各々配設することに加
えて、前記スピル体に対する作動機構を、吸気弁
及び排気弁と、ステムとの間の部位に配設したこ
とにより、吸気弁及び排気弁とステムとの間の空
間を、ステムの作動機構を小型化できることと相
俟つて、この作動機構の設置に有効に利用できる
から、内燃機関における幅寸法の増大はなく、延
いては、内燃機関の大型化を防止できるのであ
る。 Furthermore, as described above, the present invention provides the intake port and the exhaust port on one side and the sub-cylinder on the other side of the longitudinal center line that passes through the center of the cylinder bore and is parallel to the crankshaft. In addition, by arranging the operating mechanism for the spill body in a region between the intake valve and exhaust valve and the stem, the space between the intake valve and exhaust valve and the stem can be used for the operation of the stem. Coupled with the fact that the mechanism can be made smaller, it can be effectively used for installing the operating mechanism, so there is no increase in the width dimension of the internal combustion engine, and as a result, it is possible to prevent the internal combustion engine from becoming larger.
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内を往復摺動する主ピス
トン、符号5は前記シリンダヘツド2の下面を凹
ませて形成した燃焼室、符号6は前記燃焼室5内
にのぞむ点火栓、符号7は前記シリンダヘツド2
の平面視においてシリンダボア4の中心8を通つ
てクランク軸(図示せず)と平行の長手中心線9
に対して平行な左側面10と前記燃焼室5とを連
通する吸気ポート、符号11は同じく前記長手中
心線9に対して平行な左側面10と前記燃焼室5
とを連通する排気ポートを各々示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, reference numeral 1 indicates a cylinder block, reference numeral 2 indicates a cylinder head, reference numeral 3 indicates a main piston that reciprocates within the cylinder bore 4 of the cylinder block 1, and reference numeral 5 indicates the cylinder head. A combustion chamber formed by recessing the lower surface of the cylinder head 2; reference numeral 6 denotes a spark plug that looks into the combustion chamber 5; reference numeral 7 indicates the cylinder head 2;
When viewed from above, a longitudinal centerline 9 passing through the center 8 of the cylinder bore 4 and parallel to the crankshaft (not shown)
An intake port 11 communicates between the left side surface 10 parallel to the longitudinal center line 9 and the combustion chamber 5;
Exhaust ports communicating with each other are shown.
前記点火栓6は、平面視においてシリンダボア
4における中心8の近傍に設けられ、前記吸気ポ
ート7の燃焼室5への開口部7a及び排気ポート
11の燃焼室5への開口部11aは、平面視にお
いて前記長手中心線9より左側の領域に配置さ
れ、且つ、これら両ボート7,11の燃焼室5へ
の開口部7a,11aには、各々吸気弁12と排
気弁13とが設けられている。 The spark plug 6 is provided near the center 8 of the cylinder bore 4 in plan view, and the opening 7a of the intake port 7 to the combustion chamber 5 and the opening 11a of the exhaust port 11 to the combustion chamber 5 are Intake valves 12 and exhaust valves 13 are disposed in a region to the left of the longitudinal centerline 9, and openings 7a and 11a of both boats 7 and 11 to the combustion chamber 5 are provided with intake valves 12 and exhaust valves 13, respectively. .
符号14は、前記シリンダヘツド2に穿設した
副シリンダで、該副シリンダ14は、前記シリン
ダヘツド2の平面視において前記長手中心線9よ
り右側の領域、つまり吸気ポート7の開口部7a
及び排気ポート11の開口部11aに対して長手
中心線9を挟んで反対側の領域に位置し、その下
側は燃焼室5に上側はシリンダヘツド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14のシリンダヘツド上室への開口部に
は、これを塞ぐ蓋板15が設けられている。 Reference numeral 14 denotes a sub-cylinder bored in the cylinder head 2, and the sub-cylinder 14 is located in a region on the right side of the longitudinal center line 9 in a plan view of the cylinder head 2, that is, in the opening 7a of the intake port 7.
and are located in an area opposite to the opening 11a of the exhaust port 11 across the longitudinal centerline 9, and open 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 15 is provided at the opening of the sub-cylinder 14 to the upper chamber of the cylinder head to close the opening.
符号16は、前記副シリンダ14内に摺動自在
に嵌挿した副ピストンで、該副ピストン16の外
周には、複数本のピストンリング17を設け、こ
の副ピストン16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16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、且つ、この副ピストン16
は、その外側に被嵌して設けたばね18にて後退
方向に付勢され、また、副ピストン16の背面
(燃焼室5に対して裏側の面)には、当該副ピス
トン16の中心から軸方向に延びるステム19が
一体的に設けられ、該ステム19の先端を、前記
蓋板15を摺動自在に貫通して前記シリンダヘツ
ド上室に突出する一方、副ピストン16の背面と
蓋板15との間に油圧室20を形成し、該油圧室
20に、図示しない油圧源からの作動油を逆止弁
21付きポート22を介して供給する。 Reference numeral 16 denotes a sub-piston that is slidably inserted into the sub-cylinder 14. A plurality of piston rings 17 are provided on the outer periphery of the sub-piston 16, and the sub-piston 16 extends in the direction of the combustion chamber 5. As the secondary piston 16 moves forward, the volume of the combustion chamber 5 decreases and the compression ratio increases, and as the sub piston 16 moves backward away from the combustion chamber 5, the volume of the combustion chamber 5 increases and the compression ratio decreases. Moreover, this sub-piston 16
is biased in the backward direction by a spring 18 fitted on the outside thereof, and there is a shaft on the back side of the sub-piston 16 (the surface on the back side with respect to the combustion chamber 5) from the center of the sub-piston 16. A stem 19 extending in the direction is integrally provided, and the tip of the stem 19 slidably penetrates the cover plate 15 and projects into the upper chamber of the cylinder head, while the rear side of the sub-piston 16 and the cover plate 15 A hydraulic chamber 20 is formed between the hydraulic chamber 20 and the hydraulic chamber 20, and hydraulic oil from a hydraulic source (not shown) is supplied to the hydraulic chamber 20 via a port 22 with a check valve 21.
更に、前記ステム19には、油圧室20に連通
する通路23を備え、且つ、ステム19が蓋板1
5よりシリンダヘツド上室に突出する部分には、
前記油圧室20内の作動油をシリンダヘツド上室
に流出するためのスピルポート24を穿設する。 Further, the stem 19 is provided with a passage 23 communicating with the hydraulic chamber 20, and the stem 19 is provided with a passage 23 communicating with the hydraulic chamber 20, and the stem 19
The part that protrudes into the upper chamber of the cylinder head from 5 has a
A spill port 24 is provided for draining the hydraulic oil in the hydraulic chamber 20 to the upper chamber of the cylinder head.
符号25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25を前記ス
テム19に摺動自在に被嵌して、ステム19の後
退動のときそのスピルポート24がスピルリング
25によつて閉じ、ステム19の前進動のときそ
のスピルポート24が開くように構成する。 Reference numeral 25 indicates a spill ring which is an embodiment of the spill body, and the spill ring 25 is slidably fitted onto the stem 19, so that when the stem 19 moves backward, the spill port 24 is connected to the spill ring. 25, and its spill port 24 is configured to open when the stem 19 moves forward.
一方、前記シリンダヘツド上室には、前記吸気
弁12及び排気弁13と、前記ステム19との間
の部位に、スピルリング25の作動機構の一つの
実施例であるところのレバー26を配設し、該レ
バー26の先端を、前記スピルリング25に係合
することにより、レバー26の回動にて、前記ス
ピルリング25をステム19の軸方向に移動調節
するように構成してなるものである。 On the other hand, in the upper chamber of the cylinder head, a lever 26, which is an embodiment of the operating mechanism of the spill ring 25, is disposed between the intake valve 12, the exhaust valve 13, and the stem 19. By engaging the tip of the lever 26 with the spill ring 25, rotation of the lever 26 adjusts the movement of the spill ring 25 in the axial direction of the stem 19. be.
この構成において、スピルリング25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24を閉じる方向に移動操作す
れば、スピルポート24の閉によつて当該スピル
ポート24からの作動油の流出が止まり、逆止弁
21付きポート22から作動油が供給されている
油圧室20の圧力が上昇するから、副ピストン1
6は、燃焼室5に向つて前進し、この前進がスピ
ルポート24の開のところまで進行すると、スピ
ルポート24から作動油が流出を始め、この流出
量と油圧室20への供給量とがバランスした時点
で副ピストン16の前進が停止する。また、スピ
ルリング25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2
4が全開になり流失量が増加し、油圧室20の圧
力が低下するから、副ピストン16は燃焼室5の
圧力及び/又はばね18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24
がスピルリング25にて閉じるところまで進行す
ると、スピルポート24からの流出量が減少し、
その流出量が供給量とバランスした時点で、副ピ
ストン16の後退動が停止することになり、スピ
ルリング25の移動操作によつて、副ピストン1
6を無段階的に前後移動することができる。 In this configuration, the spill ring 25 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 24, the flow of hydraulic oil from the spill port 24 will be stopped by closing the spill port 24. Since the pressure in the hydraulic chamber 20 to which hydraulic oil is supplied from the port 22 with the check valve 21 increases, the secondary piston 1
6 moves forward toward the combustion chamber 5, and when this forward movement progresses to the point where the spill port 24 opens, hydraulic oil starts flowing out from the spill port 24, and the amount of this outflow and the amount of supply to the hydraulic chamber 20 become equal. The forward movement of the sub piston 16 is stopped when the balance is achieved. Also, when the spill ring 25 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 2
4 is fully opened, the flow loss increases, and the pressure in the hydraulic chamber 20 decreases, so the sub piston 16 retreats away from the combustion chamber 5 due to the pressure in the combustion chamber 5 and/or the spring 18, and this retreat is spill port 24
When the flow progresses to the point where it closes at the spill ring 25, the amount of outflow from the spill port 24 decreases,
When the outflow amount is balanced with the supply amount, the backward movement of the sub piston 16 is stopped, and by moving the spill ring 25, the sub piston 1
6 can be moved back and forth steplessly.
従つて、前記スピルリング25に係合するレバ
ー26の他端に、機関の負荷に関連するアクチエ
ータ27を連結し、該アクチエータ27により、
機関の負荷の増加に比例してスピルリング25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、換言すれば負荷の減少に連
れて次第に高くなるように自動制御することがで
き、また、前記アクチエータ27を機関の回転数
にも関連して、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、更にまた、前記のアクチエータ27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には高く、ノツキングが
発生するとこれに応じて低くするように制御する
こともできるのである。 Therefore, an actuator 27 related to the engine load is connected to the other end of the lever 26 that engages with the spill ring 25, and the actuator 27
By moving the spill ring 25 backward in proportion to the increase in engine load, it is possible to automatically control the compression ratio so that it gradually decreases as the load increases, or in other words, gradually increases as the load decreases. Furthermore, the actuator 27 can be automatically controlled in relation to the engine rotational speed so that the compression ratio gradually increases as the rotational speed increases. In conjunction with the provided knocking sensor, it is also possible to control the compression ratio so that it is high when there is no knocking and lowered accordingly when knocking occurs.
そして、機関の爆発行程において、副ピストン
16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16が若干後退してスピルポート
24が閉じる一方、油圧室20内の圧力が瞬間的
に高くなつて逆止弁21が閉じて、油圧室20内
の作動油は、当該油圧室20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ン16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24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
昇がクツシヨンとなつて、燃焼室5内での混合気
の爆発燃焼による副ピストン16に対する衝撃を
吸収・緩和するのである。 When the secondary piston 16 receives a large explosive force during the engine's explosion stroke, this explosive force causes the secondary piston 16 to retreat slightly and close the spill port 24, while the pressure inside the hydraulic chamber 20 instantly decreases. When the pressure rises, the check valve 21 closes, and the hydraulic oil in the hydraulic chamber 20 becomes trapped within the hydraulic chamber 20, thereby bearing a large explosive force against the sub-piston 16. In this case, the outflow of the hydraulic oil until the spill port 24 closes and the subsequent increase in the pressure of the hydraulic oil act as a cushion, which absorbs the impact on the sub-piston 16 due to explosive combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber 5.・It's alleviation.
そして、シリンダヘツド2に、点火栓6、吸気
ポート7及び排気ポート11に加えて圧縮比可変
用の副シリンダ14を設けるにおいて、本発明
は、シリンダヘツド2の平面視においてシリンダ
ボア4の中心8の近傍に点火栓6を配設する一
方、長手中心線を挟んで片側に吸気ポート7の開
口部7a及び排気ポート11の開口部11aを、
他側に副シリンダ14を配設したことにより、点
火栓9は、両ポート7,11の開口部7a,11
a及び副シリンダ14を囲う燃焼室5の全域に対
して略中心に位置する一方、副シリンダ14を、
点火栓6に対して近付けることができるから、点
火栓6による着火の影響を、燃焼室5の全域及び
副シリンダ14内に強く及ぼすことができるので
あり、また、シリンダヘツド2の平面視におい
て、長手中心線9を挟む片側に吸気ポート7及び
排気ポート11を、他側に副シリンダ14とこれ
に嵌まる副ピストン16を配設したことにより、
前記吸気ポート7及び排気ポート11における
吸・排気弁12,13に対する動弁機構(図示せ
ず)と、副ピストン9に対するステム19及びス
ピルリング25とを、長手中心線9を挟んで左右
に振り分けて設けることができるのである。 In addition to the spark plug 6, the intake port 7, and the exhaust port 11, the cylinder head 2 is provided with an auxiliary cylinder 14 for varying the compression ratio. While the ignition plug 6 is arranged nearby, the opening 7a of the intake port 7 and the opening 11a of the exhaust port 11 are placed on one side across the longitudinal center line.
By disposing the auxiliary cylinder 14 on the other side, the ignition plug 9 can
a and the sub-cylinder 14, while being located approximately in the center of the entire area of the combustion chamber 5 surrounding the sub-cylinder 14.
Since it can be brought close to the ignition plug 6, the ignition effect of the ignition plug 6 can be strongly exerted over the entire area of the combustion chamber 5 and inside the auxiliary cylinder 14. Also, in a plan view of the cylinder head 2, By arranging the intake port 7 and the exhaust port 11 on one side of the longitudinal centerline 9, and the sub-cylinder 14 and the sub-piston 16 fitted therein on the other side,
The valve operating mechanism (not shown) for the intake/exhaust valves 12 and 13 in the intake port 7 and exhaust port 11, and the stem 19 and spill ring 25 for the sub-piston 9 are distributed to the left and right with the longitudinal centerline 9 in between. Therefore, it can be provided as follows.
なお、前記実施例において油圧室20に絶えず
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アリング機構における作動
油、若しくは自動車のオートマチツク変速装置に
おける作動油を用いることができる。 In the above embodiment, the hydraulic oil constantly supplied to the hydraulic chamber 20 may be lubricating oil in an engine, hydraulic oil in a power steering mechanism of an automobile, or hydraulic oil in an automatic transmission of an automobile.
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25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19
aにおけるスピルポートをステム19aの軸線に
対して傾斜する傾斜状スピルポート24aに形成
する一方、ステム19aの外周には、歯車式のス
ピルリング25aを回転自在、摺動自在に被嵌し
て、該スピルリング25aを図示しない軸受にて
シリンダヘツド2に対して軸支し、このスピルリ
ング25aには、ステム19aが前後摺動したと
き、その傾斜状スピルポート24aに合致するよ
うにした一つの逃がしポート28を穿設すると共
に、このスピルリング25a外周の歯にステム1
9aと直角方向に配設したラツク杆29を噛合
し、該ラツク杆29を、アクチエータ27にて長
手方向に往復動することによつてスピルリング2
5aを回転操作して、ステム19aの傾斜状スピ
ルポート24aに対して逃がしポート28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24aの開閉位置をステム1
9aの軸方向に沿つて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19a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25aを回転する機構としては、実施
例図のラツクとピニオンに限らず、他の手段を用
いても良いことは言うまでもない)。また、この
ステムに設けた傾斜状スピルポートと、スピルリ
ングに設けた逃がしポートとを、それぞれ逆にし
ても良いことは言うまでもなく、更にまた、副ピ
ストンの材質としては、主ピストンと同様アルミ
合金を用いても良いが、当該副ピストンの一部若
しくは全部をセラミツクで構成しても良い。 Further, in the above embodiment, a spill ring 25 was used as an embodiment of the spill body, but as shown in FIGS. 4 and 5, the stem 19
The spill port at a is formed as an inclined spill port 24a that is inclined with respect to the axis of the stem 19a, and a gear-type spill ring 25a is rotatably and slidably fitted on the outer periphery of the stem 19a. The spill ring 25a is pivotally supported on the cylinder head 2 by a bearing (not shown), and the spill ring 25a has one shaft that matches the inclined spill port 24a when the stem 19a slides back and forth. The escape port 28 is bored, and the stem 1 is attached to the teeth on the outer periphery of the spill ring 25a.
Spill ring 2
5a to open the escape port 28 relative to the inclined spill port 24a of the stem 19a.
By shifting the spill port 24a to the () position or () position, the opening/closing position of the spill port 24a can be adjusted to the stem 1.
The stem 19a may be configured to be displaced along the axial direction of the spill ring 9a (in this case, the stem 19a is held slidably but not rotatably, and the mechanism for rotating the spill ring 25a here is (It goes without saying that other means may be used, not limited to the rack and pinion shown in the example). In addition, it goes without saying that the inclined spill port provided on the stem and the relief port provided on the spill ring may be reversed. However, part or all of the sub-piston may be made of ceramic.
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−視底面
図、第3図は第1図の−視断面図、第4図は
スピル体とスピルポートとの別例図、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、4……シリンダボア、5……燃焼室、6……
点火栓、7……吸気ポート、8……シリンダボア
の中心、9……長手中心線、11……排気ポー
ト、12……吸気弁、13……排気弁、14……
副シリンダ、16……副ピストン、18……ステ
ム、20……油圧室、22……作動油供給ポー
ト、24,24a……スピルポート、25,25
a……スピル体、26……レバー、27……アク
チエータ。
The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a longitudinal sectional front view of the main parts of the engine, FIG. 2 is a bottom view of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view of FIG. This figure is another example of a spill body and a spill port, and FIG. 5 is a plan view of FIG. 4. 1... Cylinder block, 2... Cylinder head, 4... Cylinder bore, 5... Combustion chamber, 6...
Spark plug, 7... Intake port, 8... Center of cylinder bore, 9... Longitudinal center line, 11... Exhaust port, 12... Intake valve, 13... Exhaust valve, 14...
Sub cylinder, 16... Sub piston, 18... Stem, 20... Hydraulic chamber, 22... Hydraulic oil supply port, 24, 24a... Spill port, 25, 25
a... Spill body, 26... Lever, 27... Actuator.
Claims (1)
ポート、排気弁付き排気ポート及び圧縮比可変用
の副ピストンを内臓した副シリンダを設けて成る
内燃機関において、前記点火栓を、シリンダボア
の略中心部に配設する一方、前記シリンダボアの
中心を通つてクランク軸の平行の長手中心線を挟
んで一方側に前記吸気ポート及び排気ポートを、
他方側に前記副シリンダを各々配設し、前記副ピ
ストンの背面に、作動油供給ポートを備えた油圧
室を形成し、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が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
ル体による前記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、前記シリンダヘツド上室には、前記吸
気弁及び排気弁と前記ステムとの間の部位に、前
記スピル体を、内燃機関における負荷に応じて移
動作動するための作動機構を設けたことを特徴と
する圧縮比可変式内燃機関。1. In an internal combustion engine in which the cylinder head is provided with an ignition plug, an intake port with an intake valve, an exhaust port with an exhaust valve, and an auxiliary cylinder containing an auxiliary piston for variable compression ratio, the ignition plug is located approximately in the center of the cylinder bore. while the intake port and the exhaust port are arranged on one side across the parallel longitudinal centerline of the crankshaft through the center of the cylinder bore,
The sub-cylinders are each disposed on the other side, a hydraulic chamber having a hydraulic oil supply port is formed on the back surface of the sub-piston, and a spring means is provided in the sub-piston for biasing the sub-piston in a backward direction. On the other hand, a stem extending in the axial direction of the sub-cylinder is connected to the sub-piston, the tip of the stem projects into the upper chamber of the cylinder head, and the protruding end of the stem is connected to the hydraulic oil in the hydraulic chamber. A spill port 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 body is fitted so as to be relatively movable so that the opening/closing position of the spill port by the spill body can be displaced in the axial direction of the stem, and further, the intake valve, the exhaust valve, and the stem are fitted in the upper chamber of the cylinder head. A variable compression ratio internal combustion engine, characterized in that an operating mechanism for moving and operating the spill body in accordance with a load in the internal combustion engine is provided at a portion between.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052882A JPS58197421A (en) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | Variable compression ratio type internal-combustion engine |
| US06/476,548 US4516537A (en) | 1982-03-24 | 1983-03-18 | Variable compression system for internal combustion engines |
| DE19833310548 DE3310548A1 (en) | 1982-03-24 | 1983-03-23 | VARIABLE COMPRESSION SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
| FR8304853A FR2524070B1 (en) | 1982-03-24 | 1983-03-24 | COMPRESSION DRIVE SYSTEM FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8052882A JPS58197421A (en) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | Variable compression ratio type internal-combustion engine |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197421A JPS58197421A (en) | 1983-11-17 |
| JPH0116975B2 true JPH0116975B2 (en) | 1989-03-28 |
Family
ID=13720826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8052882A Granted JPS58197421A (en) | 1982-03-24 | 1982-05-12 | Variable compression ratio type internal-combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197421A (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2397530A1 (en) * | 1977-07-11 | 1979-02-09 | Peugeot | EXPLOSION MOTOR WITH VARIABLE VOLUMETRIC RATIO |
| JPS5552527U (en) * | 1978-10-05 | 1980-04-08 |
-
1982
- 1982-05-12 JP JP8052882A patent/JPS58197421A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58197421A (en) | 1983-11-17 |
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