JPH0116979B2 - - Google Patents
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- JPH0116979B2 JPH0116979B2 JP57151945A JP15194582A JPH0116979B2 JP H0116979 B2 JPH0116979 B2 JP H0116979B2 JP 57151945 A JP57151945 A JP 57151945A JP 15194582 A JP15194582 A JP 15194582A JP H0116979 B2 JPH0116979 B2 JP H0116979B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spill
- stem
- sub
- piston
- port
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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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
Landscapes
- 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、圧縮比を、機関の負荷等の運転状態
に合せて、応答性良く変更するようにした圧縮比
可変式の内燃機関に関するものである。
に合せて、応答性良く変更するようにした圧縮比
可変式の内燃機関に関するものである。
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。
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。
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。
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。
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、アクチエータを介して内燃機関における
負液に応じて前後移動することにより、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、以下に述べるよ
うな問題点を有する。
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、アクチエータを介して内燃機関における
負液に応じて前後移動することにより、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、以下に述べるよ
うな問題点を有する。
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な力を必
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アクチエータを大型に
しなければならないのである。
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な力を必
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アクチエータを大型に
しなければならないのである。
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。
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。
更に、その先行技術における副ピストンは、油
圧室への作動油の供給によつて前進動し、焼燃室
の圧力によつて後退するものであつて、内燃機関
の運転停止によつて、燃焼室の圧力が下がると、
副ピストンは、機関の運転停止の直前に負荷に対
応した位置に止まつた状態になり、従つて、内燃
機関の運転を、低負荷を経て停止したときには、
副ピストンは燃焼室に前進した位置に止まり、次
に、内燃機関を始動するときには、高い圧縮比の
状態から始動することになるから、始動に際して
のクランキングトルクが増大し、始動が困難にな
ると共に、始動モータを大型にしなければなら
ず、且つ、点火栓における要求電圧を高くしなけ
ればならないのであつた。
圧室への作動油の供給によつて前進動し、焼燃室
の圧力によつて後退するものであつて、内燃機関
の運転停止によつて、燃焼室の圧力が下がると、
副ピストンは、機関の運転停止の直前に負荷に対
応した位置に止まつた状態になり、従つて、内燃
機関の運転を、低負荷を経て停止したときには、
副ピストンは燃焼室に前進した位置に止まり、次
に、内燃機関を始動するときには、高い圧縮比の
状態から始動することになるから、始動に際して
のクランキングトルクが増大し、始動が困難にな
ると共に、始動モータを大型にしなければなら
ず、且つ、点火栓における要求電圧を高くしなけ
ればならないのであつた。
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、副シリンダと副ピストンのとの摺動部、前記
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。
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、副シリンダと副ピストンのとの摺動部、前記
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。
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、この前
進動により油圧室内に作動油が流入するから、内
燃機関の負荷の増大に追従して副ピストンの後退
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に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。
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、この前
進動により油圧室内に作動油が流入するから、内
燃機関の負荷の増大に追従して副ピストンの後退
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に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。
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
あり、また、他の発明は、前記に加えて、内燃機
関の減速時における燃焼消費量の低減を図るもの
である。
式の内燃機関を提供することを目的とするもので
あり、また、他の発明は、前記に加えて、内燃機
関の減速時における燃焼消費量の低減を図るもの
である。
この目的を達成するため第1の発明は、シリン
ダヘツドに、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、作動油供給ポート
を備えた油圧室を形成すると共に、副シリンダの
軸方向に延びるステムを連結し、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、前記油圧室の作動油が流出するよ
うにしたスピルポートを穿設し、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、前記副ピストンには、当該副ピ
ストンを後退方向に付勢するばね手段を設け、前
記スピル体を、内燃機関に、当該内燃機関におけ
る負荷が大きくなると前記スピル体によるスピル
ポートの開閉位置が負荷に比例して後退移動し、
内燃機関における回転数がアイドリング時の回転
数より低いとき前記スピル体によるスピルポート
の開閉位置が大きく後退移動するようにアクチエ
ータを介して関連する構成にした。
ダヘツドに、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、作動油供給ポート
を備えた油圧室を形成すると共に、副シリンダの
軸方向に延びるステムを連結し、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、前記油圧室の作動油が流出するよ
うにしたスピルポートを穿設し、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、前記副ピストンには、当該副ピ
ストンを後退方向に付勢するばね手段を設け、前
記スピル体を、内燃機関に、当該内燃機関におけ
る負荷が大きくなると前記スピル体によるスピル
ポートの開閉位置が負荷に比例して後退移動し、
内燃機関における回転数がアイドリング時の回転
数より低いとき前記スピル体によるスピルポート
の開閉位置が大きく後退移動するようにアクチエ
ータを介して関連する構成にした。
また、第2の発明は、前記第1の発明の総ての
構成に、スピル体を、内燃機関に、当該内燃機関
における減速のとき前記スピル体によるスピルポ
ートの開閉位置を大きく後退移動するように関連
する構成を付加した。
構成に、スピル体を、内燃機関に、当該内燃機関
における減速のとき前記スピル体によるスピルポ
ートの開閉位置を大きく後退移動するように関連
する構成を付加した。
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。
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。
従つて、前記ステムを、内燃機関に、当該内燃
機関における負荷が大きくなると前記スピル体に
よるスピルポートの開閉位置が負荷に比例して後
退移動するようにアクチエータを介して関連した
ことにより、圧縮比を、内燃機関に負荷の変化に
応じて、自動的に変更制御できるのである。
機関における負荷が大きくなると前記スピル体に
よるスピルポートの開閉位置が負荷に比例して後
退移動するようにアクチエータを介して関連した
ことにより、圧縮比を、内燃機関に負荷の変化に
応じて、自動的に変更制御できるのである。
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
後移動するためのアクチエータを小型・軽量化で
きる。
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
後移動するためのアクチエータを小型・軽量化で
きる。
しかも、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。
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。
更に、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、前記ばね手段は、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、負荷の増大に追従して副ピストンを後退動す
ることの応答性を向上でき、その結果、負荷の増
大に追従して圧縮比低への制御が遅れることによ
るノツキングの発生を確実に防止できるのであ
る。
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、前記ばね手段は、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、負荷の増大に追従して副ピストンを後退動す
ることの応答性を向上でき、その結果、負荷の増
大に追従して圧縮比低への制御が遅れることによ
るノツキングの発生を確実に防止できるのであ
る。
そして、本発明は、副ピストンにこれを後退方
向に付勢するばね手段を設けることに加えて、ス
ピル体を、内燃機関に、内燃機関における回転数
がアイドリング時の回転数より低いとき前記スピ
ル体によるスピルポートの開閉位置が大きく後退
移動するようにアクチエータを介して関連したこ
とにより、内燃機関の運転を停止すると、スピル
体によるスピルポートの開閉位置が大きく後退し
てスピルポートが全開になるから、副ピストンは
ばね手段によつて、油圧室内の作動をスピルポー
トから流出しつつ大きく後退動し、圧縮比が自動
的に低い状態になり、次に、内燃機関を始動する
ときには、内燃機関の回転数がアイドル回転に至
るまでの間、圧縮比を低い状態に維持できるか
ら、内燃機関を始動するときのクランキングトル
クを低減できて、始動性を向上できると共に、始
動モータの小型・軽量化を図ることができ、且
つ、点火栓における要求電圧を低くできるのであ
る。
向に付勢するばね手段を設けることに加えて、ス
ピル体を、内燃機関に、内燃機関における回転数
がアイドリング時の回転数より低いとき前記スピ
ル体によるスピルポートの開閉位置が大きく後退
移動するようにアクチエータを介して関連したこ
とにより、内燃機関の運転を停止すると、スピル
体によるスピルポートの開閉位置が大きく後退し
てスピルポートが全開になるから、副ピストンは
ばね手段によつて、油圧室内の作動をスピルポー
トから流出しつつ大きく後退動し、圧縮比が自動
的に低い状態になり、次に、内燃機関を始動する
ときには、内燃機関の回転数がアイドル回転に至
るまでの間、圧縮比を低い状態に維持できるか
ら、内燃機関を始動するときのクランキングトル
クを低減できて、始動性を向上できると共に、始
動モータの小型・軽量化を図ることができ、且
つ、点火栓における要求電圧を低くできるのであ
る。
一方、内燃機関の減速時には、負荷の低下によ
つて副ピストンが最も前進して、高圧縮比の状態
になることにより、吸気負圧が真空側に大きくな
るから、吸入混合気量が増大する。それに対し
て、第2の発明のように構成すると、内燃機関の
減速に際して、副ピストンを、スピル体によるス
ピルポートの開閉位置の後退移動によるスピルポ
ートの全開とばね手段とによつて、大きく、且
つ、迅速に後退でき、換言すると、圧縮比を負荷
に優先して迅速に低くすることができて、吸気負
圧を下げることができるから、吸気負圧が大きく
なることに伴い、吸入混合気量が多くなつて燃料
消費量が増加することを確実に防止できるのであ
る。
つて副ピストンが最も前進して、高圧縮比の状態
になることにより、吸気負圧が真空側に大きくな
るから、吸入混合気量が増大する。それに対し
て、第2の発明のように構成すると、内燃機関の
減速に際して、副ピストンを、スピル体によるス
ピルポートの開閉位置の後退移動によるスピルポ
ートの全開とばね手段とによつて、大きく、且
つ、迅速に後退でき、換言すると、圧縮比を負荷
に優先して迅速に低くすることができて、吸気負
圧を下げることができるから、吸気負圧が大きく
なることに伴い、吸入混合気量が多くなつて燃料
消費量が増加することを確実に防止できるのであ
る。
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の下面を球
形又は多球形状に凹ませて形成した燃焼室を各々
示し、該燃焼室5には、その略中心位置に点火栓
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。
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の下面を球
形又は多球形状に凹ませて形成した燃焼室を各々
示し、該燃焼室5には、その略中心位置に点火栓
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。
符号7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7は、下側が燃焼室5
に上側がシリンダヘツド2の上室に各々開口し、
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。
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ツド2の上室に各々開口し、
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。
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′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は、これに被嵌したばね1
0にて後退方向に付勢され、また、この副ピスト
ン9には、当該副ピストン9が燃焼室5に向つて
最大に前進したときシリンダヘツド2側にこれ以
上前進しないように接当するようにした段部11
を設けて、副ピストン9の前進による最高圧縮比
の位置を規定するように構成する。なお、この場
合、副ピストン9の燃焼室5にのぞむ頂面12
は、燃焼室5の球面状内壁面13における曲率と
同じ曲率にした球面状に凹み形成され、且つ、該
凹形球面状頂面12は、副ピストン9が前記段部
11の規定による最高圧縮比の位置まで前進した
ときにおいて、燃焼室5の内壁面13に対して段
差なしに連続するように構成されている。
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′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は、これに被嵌したばね1
0にて後退方向に付勢され、また、この副ピスト
ン9には、当該副ピストン9が燃焼室5に向つて
最大に前進したときシリンダヘツド2側にこれ以
上前進しないように接当するようにした段部11
を設けて、副ピストン9の前進による最高圧縮比
の位置を規定するように構成する。なお、この場
合、副ピストン9の燃焼室5にのぞむ頂面12
は、燃焼室5の球面状内壁面13における曲率と
同じ曲率にした球面状に凹み形成され、且つ、該
凹形球面状頂面12は、副ピストン9が前記段部
11の規定による最高圧縮比の位置まで前進した
ときにおいて、燃焼室5の内壁面13に対して段
差なしに連続するように構成されている。
前記副ピストン9の背面には、当該副ピストン
9の中心から軸方向に延びるステム14が一体的
に設けられ、該ステム14を前記蓋板8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9の背面と蓋板8との間に油圧
室15を形成し、該油圧室15に、油圧源からの
作動油を逆止弁16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1
5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。
9の中心から軸方向に延びるステム14が一体的
に設けられ、該ステム14を前記蓋板8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9の背面と蓋板8との間に油圧
室15を形成し、該油圧室15に、油圧源からの
作動油を逆止弁16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1
5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。
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に摺動自在に被嵌して、該スピルリング
20を、燃焼室5の方向に前進移動するとき当該
スピルリング20によつてスピルポート19が閉
じ、スピルリング20を燃焼室5から離れる方向
に後退移動するときスピルポート19が開くよう
に構成する。また、符号21は、前記シリンダヘ
ツド上室に中途部を軸23に揺動自在に枢着して
設けたレバーで、該レバー21の一端を前記スピ
ルリング19に係合する一方、レバー21の他端
に、制御回路24によつて作動するアクチエータ
22を連結し、制御回路24に、機関の負荷検出
器25からの信号を入力させ、機関の負荷の増加
に比例して前記スピルリング20をアクチエータ
22にて後退方向に移動させるように構成する。
更に、前記制御回路24は、機関の回転数検出器
26及び吸入空気量調節用スロツトル弁の開度検
出器27からの信号を入力とし、機関のスタート
スイツチONで、且つ、機関の回転数がアイドリ
ング時の回転数より低いある回転数に達しないと
き、前記スピルリング20をアクチエータ22に
より大きく後退移動し、スロツトル弁の開度がア
イドル位置で、且つ、回転数がアイドル時の回転
数のとき前記スピルリング20をアクチエータ2
2により大きく前進移動し、そして、スロツトル
弁の開度がアイドル位置で、且つ、回転数がアイ
ドル時の回転数より高いある回転数以上のとき、
前記スピルリング20をアクチエータ22により
前記負荷による制御に優先して大きく後退移動す
るように構成して成るものである。
ピルリングを示し、該スピルリング20を前記ス
テム14に摺動自在に被嵌して、該スピルリング
20を、燃焼室5の方向に前進移動するとき当該
スピルリング20によつてスピルポート19が閉
じ、スピルリング20を燃焼室5から離れる方向
に後退移動するときスピルポート19が開くよう
に構成する。また、符号21は、前記シリンダヘ
ツド上室に中途部を軸23に揺動自在に枢着して
設けたレバーで、該レバー21の一端を前記スピ
ルリング19に係合する一方、レバー21の他端
に、制御回路24によつて作動するアクチエータ
22を連結し、制御回路24に、機関の負荷検出
器25からの信号を入力させ、機関の負荷の増加
に比例して前記スピルリング20をアクチエータ
22にて後退方向に移動させるように構成する。
更に、前記制御回路24は、機関の回転数検出器
26及び吸入空気量調節用スロツトル弁の開度検
出器27からの信号を入力とし、機関のスタート
スイツチONで、且つ、機関の回転数がアイドリ
ング時の回転数より低いある回転数に達しないと
き、前記スピルリング20をアクチエータ22に
より大きく後退移動し、スロツトル弁の開度がア
イドル位置で、且つ、回転数がアイドル時の回転
数のとき前記スピルリング20をアクチエータ2
2により大きく前進移動し、そして、スロツトル
弁の開度がアイドル位置で、且つ、回転数がアイ
ドル時の回転数より高いある回転数以上のとき、
前記スピルリング20をアクチエータ22により
前記負荷による制御に優先して大きく後退移動す
るように構成して成るものである。
この構成において、スピルリング20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。
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すると、スピルポ
ート19が全開となり、スピルポートからの流出
量が増加し、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、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の後退動が停止する
ことになつて、スピルリング20の移動によつて
副ピストン9の位置を任意に変更でき、ひいては
圧縮比を任意に変更できるのであり、この場合ス
ピルリング20をレバー21及びアクチエータ2
2、更には、制御回路24を介して機関の負荷
に、当該負荷の増大に伴つて後退移動するように
関連したことにより、圧縮比は、機関の負荷の増
加に伴つて次第に低くなり、機関の負荷の低下に
伴つて次第に高くなるように無段階的に滑らかに
自動制御できるのである。
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。
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すると、スピルポ
ート19が全開となり、スピルポートからの流出
量が増加し、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、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の後退動が停止する
ことになつて、スピルリング20の移動によつて
副ピストン9の位置を任意に変更でき、ひいては
圧縮比を任意に変更できるのであり、この場合ス
ピルリング20をレバー21及びアクチエータ2
2、更には、制御回路24を介して機関の負荷
に、当該負荷の増大に伴つて後退移動するように
関連したことにより、圧縮比は、機関の負荷の増
加に伴つて次第に低くなり、機関の負荷の低下に
伴つて次第に高くなるように無段階的に滑らかに
自動制御できるのである。
また、機関におけるノツキングは、大気圧又は
吸入空気の温度が低くなるにつれて、吸入空気の
湿度が高くなるにつれてノツキングが発生し難く
なるように、大気圧、吸入空気の温度及び湿度が
低い程ノツキングが発生し難いというように機関
の温度にも関連するから、前記制御回路24に、
大気圧・吸入空気の温度及び湿度等の吸気状態検
出器28からの信号、及び機関温度検出器29か
らの信号を入力させ、前記した機関の負荷に関連
しての自動制御による圧縮比の値を、吸気の温度
及び湿度等の吸気の状態及び機関の温度に応じて
適宜修正するようにすることもできるのである。
吸入空気の温度が低くなるにつれて、吸入空気の
湿度が高くなるにつれてノツキングが発生し難く
なるように、大気圧、吸入空気の温度及び湿度が
低い程ノツキングが発生し難いというように機関
の温度にも関連するから、前記制御回路24に、
大気圧・吸入空気の温度及び湿度等の吸気状態検
出器28からの信号、及び機関温度検出器29か
らの信号を入力させ、前記した機関の負荷に関連
しての自動制御による圧縮比の値を、吸気の温度
及び湿度等の吸気の状態及び機関の温度に応じて
適宜修正するようにすることもできるのである。
次に、機関の始動に際して、機関の回転数がア
イドル時の回転数より低いある回転数に達するま
での間、スピルリング20は最も後退した位置に
あり、従つて、副ピストン9もばね10により最
も後退した位置にあつて、最低の圧縮比に保持さ
れるから、高い圧縮比で始動するときに比べ、点
火栓における要求電圧を低くすることができると
共に、機関の始動に際してクランク軸を回転する
いわゆるクランキング時において、クランク軸の
回転トルクを低減することができるのである。
イドル時の回転数より低いある回転数に達するま
での間、スピルリング20は最も後退した位置に
あり、従つて、副ピストン9もばね10により最
も後退した位置にあつて、最低の圧縮比に保持さ
れるから、高い圧縮比で始動するときに比べ、点
火栓における要求電圧を低くすることができると
共に、機関の始動に際してクランク軸を回転する
いわゆるクランキング時において、クランク軸の
回転トルクを低減することができるのである。
また、機関のスロツトル弁がアイドル位置で、
回転数がアイドル時の回転数のときのアイドリン
グ運転時には、スピルリング20は最も前進した
位置になり、従つて、副ピストン9も最も前進し
た位置にあつて、最高圧縮比に保持されるから、
アイドリング時の着火燃焼は圧縮比が高いことに
よる温度の上昇によつて著しく良くなり、アイド
リング運転が安定することになると共に、その分
だけ回転数を低く設定することができ、その上、
排気ガス中における未燃焼性有害成分が少なくな
るのであり、このアイドリング時における最高圧
縮比の状態において、副ピストン9の頂面12を
燃焼室5の球面状内壁面13に段差なしに連続す
るように球面状に凹み形成しておけば、燃焼室5
内における混合気の流れはきわめてスムースにな
つて死角を生じないからより効果的である。
回転数がアイドル時の回転数のときのアイドリン
グ運転時には、スピルリング20は最も前進した
位置になり、従つて、副ピストン9も最も前進し
た位置にあつて、最高圧縮比に保持されるから、
アイドリング時の着火燃焼は圧縮比が高いことに
よる温度の上昇によつて著しく良くなり、アイド
リング運転が安定することになると共に、その分
だけ回転数を低く設定することができ、その上、
排気ガス中における未燃焼性有害成分が少なくな
るのであり、このアイドリング時における最高圧
縮比の状態において、副ピストン9の頂面12を
燃焼室5の球面状内壁面13に段差なしに連続す
るように球面状に凹み形成しておけば、燃焼室5
内における混合気の流れはきわめてスムースにな
つて死角を生じないからより効果的である。
一方、機関の運転中において、スロツトル弁を
アイドル位置まで急閉する減速のとき、前記スピ
ルリング20が大きく後退移動し、従つて、副ピ
ストン9もばね10によつて迅速に大きく後退し
て圧縮比が低くなる。
アイドル位置まで急閉する減速のとき、前記スピ
ルリング20が大きく後退移動し、従つて、副ピ
ストン9もばね10によつて迅速に大きく後退し
て圧縮比が低くなる。
この場合、圧縮比を負荷に関連した場合、機関
の減速時には、燃焼室の容積が最小になることで
吸気行程時における燃焼室の圧力が真空側に大き
くなつて吸入混合気量が増加するが、本発明で
は、機関の減速時には、前記のように圧縮比が負
荷に優先して低くなつて、燃焼室5の容積が増大
されるから、吸気行程のときに燃焼室5の圧力が
真空側に著しく大きくなることを防止できて、吸
入混合気量を低減できるのである。
の減速時には、燃焼室の容積が最小になることで
吸気行程時における燃焼室の圧力が真空側に大き
くなつて吸入混合気量が増加するが、本発明で
は、機関の減速時には、前記のように圧縮比が負
荷に優先して低くなつて、燃焼室5の容積が増大
されるから、吸気行程のときに燃焼室5の圧力が
真空側に著しく大きくなることを防止できて、吸
入混合気量を低減できるのである。
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、これ
により副ピストン9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、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9に対する衝撃を吸収・緩和するのである。
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、これ
により副ピストン9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、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9に対する衝撃を吸収・緩和するのである。
なお、前記の実施例において油圧室15に供給
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、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
17にした場合を示したが、第3図及び第4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の
スピルポート19aに形成する一方、ステム14
a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20aには、ステム
14aが前後摺動したとき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しポート3
0を穿設すると共に、このスピルリング20aを
外周の歯車31にステム14aを直角方向に配設
したラツク杆32を噛合し、該ラツク杆32を機
関の負荷に関連するアクチエータ24にて長手方
向に摺動してスピルリング20aを回転操作し
て、ステム14aの傾斜状スピルポート19aに
対して逃しポート30を、位置又は位置へと
ずらせることにより、圧縮比を自動制御するよう
に構成しても良いのである(この場合、ステム1
4a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)。
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、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
17にした場合を示したが、第3図及び第4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の
スピルポート19aに形成する一方、ステム14
a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20aには、ステム
14aが前後摺動したとき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しポート3
0を穿設すると共に、このスピルリング20aを
外周の歯車31にステム14aを直角方向に配設
したラツク杆32を噛合し、該ラツク杆32を機
関の負荷に関連するアクチエータ24にて長手方
向に摺動してスピルリング20aを回転操作し
て、ステム14aの傾斜状スピルポート19aに
対して逃しポート30を、位置又は位置へと
ずらせることにより、圧縮比を自動制御するよう
に構成しても良いのである(この場合、ステム1
4a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)。
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−視断面
図、第3図はスピル体とスピルポートの別例図、
第4図は第3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、6……点火栓、7……副シリ
ンダ、9……副ピストン、10……ばね、15…
…油圧室、14,14a……ステム、19,19
a……スピルポート、20,20a……スピル
体、22……アクチエータ、24……制御回路、
25……負荷検出器、27……スロツトル弁開度
検出器、26……回転数検出器。
部の縦断正面図、第2図は第1図の−視断面
図、第3図はスピル体とスピルポートの別例図、
第4図は第3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、6……点火栓、7……副シリ
ンダ、9……副ピストン、10……ばね、15…
…油圧室、14,14a……ステム、19,19
a……スピルポート、20,20a……スピル
体、22……アクチエータ、24……制御回路、
25……負荷検出器、27……スロツトル弁開度
検出器、26……回転数検出器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 シリンダヘツドに、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、作動油供
給ポートを備えた油圧室を形成すると共に、副シ
リンダの軸方向に延びるステムを連結し、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、前記油圧室の作動油が流
出するようにしたスピルポートを穿設し、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、前記副ピストンには、当
該副ピストンを後退方向に付勢するばね手段を設
け、前記スピル体を、内燃機関に、当該内燃機関
における負荷が大きくなると前記スピル体による
スピルポートの開閉位置が負荷に比例して後退移
動し、内燃機関における回転数がアイドリング時
の回転数より低いとき前記スピル体によるスピル
ポートの開閉位置が大きく後退移動するようにア
クチエータを介して関連したことを特徴とする圧
縮比可変式内燃機関。 2 シリンダヘツドに、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、作動油供
給ポートを備えた油圧室を形成すると共に、副シ
リンダの軸方向に延びるステムを連結し、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、前記油圧室の作動油が流
出するようにしたスピルポートを穿設し、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、前記副ピストンには、当
該副ピストンを後退方向に付勢するばね手段を設
け、前記スピル体を、内燃機関に、当該内燃機関
における負荷が大きくなると前記スピル体による
スピルポートの開閉位置が負荷に比例して後退移
動し、内燃機関における回転数がアイドリング時
の回転数より低いとき、及び内燃機関の減速のと
き前記スピル体によるスピルポートの開閉位置が
大きく後退移動するようにアクチエータを介して
関連したことを特徴とする圧縮比可変式内燃機
関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15194582A JPS5941632A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 圧縮比可変式内燃機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15194582A JPS5941632A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 圧縮比可変式内燃機関 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5941632A JPS5941632A (ja) | 1984-03-07 |
| JPH0116979B2 true JPH0116979B2 (ja) | 1989-03-28 |
Family
ID=15529636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15194582A Granted JPS5941632A (ja) | 1982-08-31 | 1982-08-31 | 圧縮比可変式内燃機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5941632A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008163916A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-17 | Shigeru Yamamoto | 同爆無振動エンジン |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5151622A (ja) * | 1974-11-01 | 1976-05-07 | Setsuo Shimada | Nainenkikan |
| JPS5293814A (en) * | 1976-01-31 | 1977-08-06 | Tadashige Chiyuuma | Variable compression ratio diesel engine |
| JPS5314308A (en) * | 1976-07-23 | 1978-02-08 | Aisin Seiki | Sewing machine motor control device for controlling home position stopping of sewing machine |
| JPS53131323A (en) * | 1977-04-21 | 1978-11-16 | Kubota Ltd | Compression-ratio variable device for internal combuston engine with supercharger |
| FR2397530A1 (fr) * | 1977-07-11 | 1979-02-09 | Peugeot | Moteur a explosion a rapport volumetrique variable |
| JPS5933888Y2 (ja) * | 1979-04-12 | 1984-09-20 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の吸気加熱装置 |
-
1982
- 1982-08-31 JP JP15194582A patent/JPS5941632A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5941632A (ja) | 1984-03-07 |
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