JPH0826792B2 - 内燃機関の圧縮比可変装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関の圧縮比可変装置の改良に関す
る。

従来の技術 この種従来における内燃機関の圧縮比可変装置として
は、例えば第４図に示すようなものが知られている（実
開昭58−25637号公報参照）。概略を説明すれば、コネ
クティングロッド１に連結されたピストンピン２に、イ
ンナピストン３が固定されていると共に、該インナピス
トン３の外側には軸方向へ摺動可能なアウタピストン４
が配置されている。また、アウタピストン４とインナピ
ストン３の上部との間には上部液室５が、アウタピスト
ン４の下部内周に螺着された円環部７とインナピストン
３との間には、下部液室８が夫々形成されており、各液
室5,8には、油圧回路９の途中に配置され油圧切替弁10
や各スプリング11a,12aによって閉方向に付勢された逆
止弁11,12を介して圧油が供給され、互いの容積変化に
伴ってアウタピストン４を上下に移動させるようになっ
ている。更に、上記油圧切替弁10は、機関の運転条件を
検知するセンサ13,13やその信号から加圧手段14に命令
を出す制御回路15などによって制御されている。

そして、機関低負荷時あるいは低回転時などにおいて
圧縮比を高める場合は、加圧手段14の加圧を強め、オイ
ルパン16内の圧油が油通路9a→9b→9cに達し、ここでス
プリング11a圧に抗して逆止弁11を押し上げて上部液室
５内に流入する一方、圧油が油通路9bを介して切替弁10
をスプリング10aに抗して、右方向へ押圧する。したが
って、油通路9bが閉塞され、下部液室８内の圧油は油通
路9e,9fを通って外部へ流出するため、上部液室５内の
圧油量の増加に伴ってアウタピストン４が上方に持ち上
げられ圧縮比が高められる。

一方、機関高負荷時あるいは高回転時などで圧縮比を
下げる場合は、加圧手段14の加圧力を弱め油通路9b,9c
内の油圧を低下させ、スプリング11aの付勢力によって
逆止弁11が油通路9cを閉じ、切替弁10は左方向に移動し
て油通路9fを閉じ、油通路9d,9eが接続される。したが
って上部液室５内の圧油の略全部が、逆止弁12によって
逆流することなく下部液室８に流入し、アウタピストン
４が下がり低圧縮比状態を得るようになっている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の圧縮比可変装置にあって
は、上記のように低圧縮比状態時では、油通路9cが逆止
弁11によって閉塞され、また油通路9dも逆止弁12によっ
て閉塞されているため、上部液室５内の圧油の出入が完
全に遮断されており、したがって上部液室５内に残留し
た圧油が機関回転時の燃焼熱などに晒されて劣化するば
かりか、タール化してインナピストン３上面やアウタピ
ストン４の冠部下面などに粘着あるいは固着してしま
う。この結果、アウタピストン４の摺動が困難になり、
円滑な圧縮比可変制御作用が得られないといった問題が
ある。

問題点を解決するための手段 この発明は、上記従来の圧縮比可変装置の問題点に鑑
み案出されたもので、インナピストンの外周に摺動可能
に被嵌したアウタピストンと、このアウタピストンとイ
ンナピストンとの間に形成された上部液室と、この上部
液室に機関の運転状態に応じて圧油を供給する加圧手段
と、この加圧手段と上記上部液室とを連通し、かつ内部
に夫々逆止弁を有する複数の供給通路と、上記上部液室
と外部とを連通する排出通路と、上記アウタピストンの
冠部下面とインナピストンの上面との間に形成されて上
記各供給通路と排出通路とを連通する通路溝とを備え、
更に上記複数の供給通路のうち少なくとも１つの供給通
路を、上記加圧手段と上部液室とを常時連通する位置に
形成したことを特徴としている。

作用 上記構成のこの発明によれば、機関の運転状態に応じ
て高圧縮比あるいは低圧縮比を得るには、加圧手段から
複数の供給通路を介して上部液室への圧油の供給や、排
出通路を介して上部液室の圧油の排出によってアウタピ
ストンのインナピストンに対する上下方向への摺動が行
われる。そして、上部液室内の圧油が排出された低圧縮
比状態においては、圧油が常時連通の供給通路から通路
溝内に流入し、排出通路から外部へ排出されるため、ピ
ストン冠部が常に効果的に冷却されると共に圧油の劣化
が防止される。

実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図はこの発明の第１実施例を示し、図中21はピス
トンの外殻を形成し、かつ下部内周に円環部22が螺着さ
れたアウタピストン、23はコネクティングロッド24に連
結されたピストンピンであって、このピストンピン23
は、内部に図中右側が小径な円筒状の作動液室25と、該
作動液室25内を左右に摺動する後述の切替弁たるスプー
ル弁26が設けられていると共に、両端部には、中央に通
孔27a,28aを有する円環状のストッパ27,28が固定されて
いる。また、図中29はこのピストンピン23にボス部30,3
0を介して固定されたインナピストンであって、このイ
ンナピストン29の外側には、アウタピストン21が夫々の
内外周面21a,29aを摺接しつつ軸方向に摺動可能に配置
されている。また、このアウタピストン21の上方移動に
伴い該アウタピストン21の冠部下面21bとインナピスト
ン29の上面29bとの間に上部液室31が形成される一方、
下方移動に伴いアウタピストン21の側面と該アウタピス
トン21の最大上方移動を規制する上記円環部22の上面と
インナピストン29の下面との間に円環状の下部液室32が
形成されており、この各液室31,32に油圧回路33を介し
て圧油が供給・排出されて容積が変化し、アウタピスト
ン21を上下動させるようになっている。

上記油圧回路33は、コネクティングロッド24の内部軸
方向に形成されて上記作動液室25と連通する主通路34
と、ピストンピン23とインナピストン29に上下方向に沿
って貫通形成されて、圧油を作動液室25から上部液室31
に供給する供給通路たる第１油通路35と、該第１油通路
35から図中左側位置に略平行に貫通形成されて作動液室
25から上部液室31内に上記スプール弁26の移動に関係な
く圧油を供給する供給通路たる第２油通路36と、該第２
油通路36と対向した位置に貫通形成され作動液室25から
下部液室32に圧油を供給する第３油通路37と、第１油通
路35の図中右側近傍位置に平行に貫通形成されて上部液
室31から作動液室25と通孔28a及びアウタピストン21側
部の排出口21cを介して外部に圧油を排出する排出通路
たる第４油通路38とから構成されている。

更に、上記第１油通路35と第２油通路36の内部には、
作動液室25から上部液室31方向へのみ圧油の流通を許容
する逆止弁39,40が夫々設けられている。また、第３油
通路37の内部にも、作動液室23から下部液室32方向への
み圧油の流通を許容する逆止弁41が設けられている。こ
の各逆止弁39,40,41は主として前後の油圧によって開閉
作動するチェックボール42a…と、切欠路を有する円環
状の通路構成部42b…と、チェックボール42aを閉方向に
付勢する比較的ばね圧の小さなリターンスプリング42c
…とから構成されている。

更にまた、上記インナピストン29の上面29bには、第
２図にも示すように上記第２油通路36の上端開口36aと
上記第４油通路38の上端開口38aとを連通する略円環状
の通路溝50が形成されている。この通路溝50は、第２油
通路36と第４油通路38の各上端開口36a,38a付近が内側
に向かって幅広く形成されており、第４油通路38側は、
第１油通路35の上端開口35aまで幅広く形成されてい
る。

更に、上記スプール弁26は、軸部26aの図中左端部に
断面略コ字形の第１スライド弁体26bが形成されている
と共に、図中右端部には、第１スライド弁体26bよりも
小径な円柱状の第２スライド弁体26cが形成されてお
り、上記第１スライド弁体26bとストッパ27との間に装
着されたスプリング43によって図中右方向へ付勢されて
いる。すなわち、作動液室25内に大きな油圧が作用しな
い場合は、スプリング43のばね力によって第１油通路35
を開く位置に付勢され、大きな油圧が作用するとスプリ
ング43のばね力に抗して左側に移動して第１油通路35を
閉じ、第3,第４油通路37,38を開くように切替え作動す
るようになっている。そして、第２油通路36は、スプー
ル弁26の左右移動に拘わらず作動液室25と上部液室31と
を常時連通している。尚、円環部22とインナピストン29
との間には、シール部材等が存在せず、したがって下部
液室32内に供給された圧油は、摺動部位から僅かにリー
クするようになっている。

また、上記主通路34に供給される圧油は、機関のオイ
ルパン44から加圧手段たる一般のオイルポンプ45によっ
て圧送される。また、オイルポンプ45で送出される圧油
の圧力は、リリーフ通路46に配設された圧力調整弁47に
よって制御されるようになっており、この圧力調整弁47
は、エンジン回転及びスロットル開度センサ（図示せ
ず）等からの出力信号を入力して機関運転状態を検出す
る制御回路48によって開閉制御されている。

以下、この実施例の作用について説明する。まず、機
関始動時や低負荷時などにおいて高圧縮比を得る場合
は、制御回路48からの信号を受けた圧力調整弁47の開度
が大きくなり、低圧力の圧油が、第３図に示すように主
通路34から作動液室25に送られ、ここから第１油通路35
と第２油通路36及びこの油圧で開かれた逆止弁39,40を
経て上部液室31に供給される。そして、この時点ではス
プール弁26の各スライド弁体26b,26cが第3,第４油通路3
7,38を閉塞しているため、第1,第２油通路35,36の両方
からの大量の圧油供給によって上部液室31の容積が速や
かに増大し、これに伴いアウタピストン21が速やかに上
昇して高圧縮比状態となる。尚、圧縮あるいは膨張行程
時に、アウタピストン21に圧縮圧あるいは燃焼圧力が作
用しても、逆止弁39,40によって圧油の逆流が防止さ
れ、僅かにアウタピストン21とインナピストン29との摺
動部位からリークするにすぎない。これも、排気行程時
にアウタピストン21が慣性力で上昇した際、第１油通路
35及び第２油通路36から上部液室31内に補給されるた
め、高圧縮比状態が維持される。また、上記上部液室31
へ圧油を供給する際に、油圧によってスプール弁26を作
動させる必要がないので、オイルポンプ45の負荷が小さ
くて済むことは云うまでもない。

一方、高負荷時などに低圧縮比を得る場合は、制御回
路48からの信号を受けた圧力調整弁47の開度が小さくな
り、高圧力の圧油が主通路34から作動液室25に送られ、
この圧油によって第１図に示すようにスプール弁26が図
中左方向に移動して第3,第４油通路37,38を開き、同時
に第１油通路35を閉塞する。したがってアウタピストン
21が燃焼圧力を受けた際に、上部液室31内の圧油は、第
４油通路38から外部へ速やかに排出され、そして第３油
通路37を通って逆止弁41を開きながら下部液室32内に供
給される。したがって、とりわけ第４油通路38からの圧
油の排出作用により上部液室31の容積が速やかに減少し
アウタピストン21が下降して低圧縮比状態が応答性よく
確保できる。

また、この低圧縮比状態において下部液室32内の圧油
によって、排気行程時のアウタピストン21の上方慣性力
によってインナピストン29と円環部22との干渉が防止さ
れる。

更に、この低圧縮比状態において、作動液室25の圧油
が、常時第２油通路36から通路溝50に流入し、この通路
溝50内の流通しつつそのまま第４油通路38から排出さ
れ、これによってアウタピストン21の冠部下面21bとイ
ンナピストン29の上面29bとの間を速やかに循環する。
このため、ピストン冠部が効果的に冷却されると共に、
圧油の劣化が防止される。また、ここで排気行程時にお
いては、アウタピストン21が僅かに上昇すると通路溝50
内の圧油が上部液室31の全体に拡散されて隅々まで行き
渡るため、ピストン冠部に対する冷却効果が一層大きく
なる。次いで膨張行程時などにアウタピストン21の冠部
下面21bで上部液室31内の圧油が押圧されて再び通路溝5
0内に集合して第４油通路38から排出される。

発明の効果 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の圧縮比可変装置によれば、アウタピストンの冠部下
面とインナピストンの上面との間に、圧油の供給通路と
排出通路とを連通する通路溝を形成し、低圧縮比状態に
おいて、上記通路溝により上部液室へ圧油を積極的に循
環させることができるため、圧油の劣化を防止できると
共に、ピストンの冠部を効果的に冷却することができ
る。

しかも、上部液室には、高，低圧縮比の可変状態に拘
わらずいずれかの供給通路を介して油が常時供給される
ため、一時的にも油が加熱されてコーキングなどに至る
ことがない。

また、斯る冷却効果によってノッキングを十分に抑制
することができ、したがって圧縮比を可及的に高くする
ことが可能となり可変圧縮比制御による高圧縮比化と相
俟って機関始動性や出力の向上が図れる。

更に、この発明は、高圧縮比を得るに際し、複数の供
給通路によって上部液室に油を供給するため、供給量の
可及的な増加により高圧縮比状態への移行応答性が極め
て良好となり運転の変化に速やかに対応できる。

また、通路溝によって上部液室内の圧油を効率よく排
出できるので、高圧縮比から低圧縮比化への応答性が極
めて良好となると共に、ピストン冠部の軽量化が図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す全体構成図、第２
図はこの実施例に供されるインナピストンの平面図、第
３図はこの実施例の高圧縮比状態を示す断面図、第４図
は従来の圧縮比可変装置を示す全体構成図である。 21……アウタピストン、21b……冠部下面、29……イン
ナピストン、29b……上面、31……上部液室、35……第
１油通路（供給通路）、36……第２油通路（供給通
路）、38……第４油通路（排出通路）、39,40……逆止
弁、45……オイルポンプ（加圧手段）、50……通路溝。

フロントページの続き (72)発明者 近藤 武久 神奈川県厚木市恩名1370番地 厚木自動車 部品株式会社内 (72)発明者 原 誠之助 神奈川県厚木市恩名1370番地 厚木自動車 部品株式会社内 (72)発明者 菅 聖治 神奈川県厚木市恩名1370番地 厚木自動車 部品株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−186926（ＪＰ，Ａ) 特公 昭48−8047（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】インナピストンの外周に摺動可能に被嵌し
   たアウタピストンと、このアウタピストンとインナピス
   トンとの間に形成された上部液室と、この上部液室に機
   関の運転状態に応じて圧油を供給する加圧手段と、この
   加圧手段と上記上部液室とを連通し、かつ内部に夫々逆
   止弁を有する複数の供給通路と、上記上部液室と外部と
   を連通する排出通路と、上記アウタピストンの冠部下面
   とインナピストンの上面との間に形成されて上記各供給
   通路と排出通路とを連通する通路溝とを備え、更に上記
   複数の供給通路のうち少なくとも１つの供給通路を、上
   記加圧手段と上部液室とを常時連通する位置に形成した
   ことを特徴とする内燃機関の圧縮比可変装置。