JPS5941631A - 内燃機関における圧縮比の可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の運転中においてその圧縮比を変更
できるようにした圧縮比の可変装置に関するものである
。

内燃機関において出力を向上し、燃費を低減するには圧
縮比を高めることが好ましいが、圧縮比を高めると高負
荷域においてノッキングが発生する。このため先行技術
として特開昭５６−８８９２６号公報は、圧縮比を機関
の回転数及び負荷に応じて可変にすることを、また、実
開昭５６−７９６８６号公報は、圧縮比をノッキングに
応じて可変する八 ことを各々提案している。

そして両先行技術における可変装置は、いずれも燃焼室
に連通ずる副シリンダ内に嵌挿した副ピストンを燃焼室
に対して前後動することにより圧縮比を可変するにおい
て、前記副ピストンを、当該副ピストンから副シリンダ
外に突出′したロッドを介して、これと同一軸線上に設
けた油圧シリンタに関連することにより、該油圧シリン
ダにて副ピストンを機関の負荷又はノッキングに応じて
前後動するものであるが、ここにおける副ピストンには
燃焼室内の著しく高い爆発力か作用するから、この高い
爆発力をロッドを介して油圧シリングにて支受するため
には油圧シリンダ及び４１１圧シリンダは相当頑丈なも
のに構成しなければならないことに加えて、この油圧シ
リンダを副シリンダ外に設けることは、その数例はスペ
ースの増大により機関が著しく大型になると共に機関の
重量が増大するのであり、特に実開昭５６−７９６３６
号公報のものは油圧シリングと油圧切換弁との間の油圧
回路中に、油圧シリンダに爆発力によって発生する油圧
が油圧切換弁に作用することを駆出する手段を備えてい
ないから、その油圧回１洛及び油圧切換弁をも高い爆発
力に耐えるものに構成しなければならず、また、特開昭
５６−８８９２６号公報のように、副シリンダから突出
したロッドを油圧シリングにおけるプランジャに接当さ
せることは、副ピストンに瞬間的に作用する爆発力のた
めにロッドかプランジャに叩き付けられ、この叩き付け
が各サイクルごとに行なわれるから、大きな振動及び騒
音を発生するばかりか、ロッドとプランジャとの接当部
の損傷が著しく耐久性が低いのである。

これに対し本発明者達は、先願の特許出願（特願昭５７
−４８２９４号）において、燃焼室に連通ずる副シリン
ダ内に嵌挿した副ピストンを機関の運転中（こおいて前
後動するにあたり、前記副ピストン背面室を油圧室とし
てこれに作動油を連続的に供給する一万、前記副ピスト
ンから副シリンダ外に突出するようにステムを副ピスト
ンの軸方向に設け、該ステムの突出端には前記油圧室内
の作動油が流出するようにしたスピルポートを穿設する
ト共ニ、当該ステムの後退勤によってスピルボートが閉
じステムの前進動によってスピルボートが開くようにし
たスピル体をステムの軸方向に摺動自在に又は軸回りに
回転自在に設け、且つ前記ステムの回転方向に沿うスピ
ルボーＩ・の開閉位置を、前記スピル体の摺動又は回転
操作によって変位することにより、副ビス）−ンを前後
動するように構成し、以って先行技術における副シリン
ダ外の油圧シリングを省略した可変装置を提案した。

とここがこの先願発明のものは、圧縮及び爆発行程時に
おける高い圧力が副ピストンに作用するとき、その背面
の油圧室内の作動油が高い圧力になって油圧源側に逆流
するのを阻止するために、油圧源から油圧室への作動油
供給通路中に逆止弁を設けたものであったが、この逆止
弁は油圧室の圧力が低くなる吸気及び排気行程時に油圧
源の圧力で開き、油圧室の圧縮及び爆発行程時に油圧室
の圧力が高くなることで閉じるように、機関の各サイク
ルごとに油圧室の圧力変化によって開閉を繰り返すもの
であるから、機関の回転数が早くなると、逆止弁の開閉
が回転数に追従できず、閉じたま＼の状態になって圧縮
及び爆発行程以外の行程中に油圧室に作動油を供給でき
ないという点に問題がある。

本発明は、前記した先願発明において、その副ピストン
の背面の油圧室への作動油供給通路中に、逆止弁を設け
ることに代えて、機関の回転に連動５− して、機関の圧縮及び爆発行程中は作動油供給通路を遮
断し、機関の吸気及び排気行程中は作動油供給通路を連
通ずるように開閉作動するようにした弁を設けることに
より、前記の問題を解消したものである。

以下本発明を実施例について説明すると、図において（
１）はシリンダブロック、（２）はシリンダヘッド、（
３）はシリンダブロック（１）のシリンダボア（４）内
を往復摺動するピストン、（５）は前記シリンダヘッド
（２）の下面を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シリンダヘッド（２
）に螺着した点火栓（６）がのぞむと共に、図示しない
吸気ポート及び排気ポートが開口している。

（７）は前記シリンダヘッド（２）に穿設した副シリン
ダで、該副シリンダ（７）は下側が燃焼室（５）に上側
がシリンダヘッド（２）の上面におけるシリンダヘッド
上室に各々開口し、該副シリンダ（７）のシリンダヘッ
ド上室への開口部にはこれを塞ぐ蓋板（８）が設けられ
ている。（９）は前記副シリンダ（７）内に摺動自在に
嵌挿した副ビス１−ンで、該副ピストン（９）の外周６
− にはビスＩ〜ンリング（りＹを備え、この副ピストン（
９）か燃焼室（５）の方向に酊工進すると燃焼室の容積
が減少して圧縮比が高くなり、副ビスｌ〜ン（９）か燃
焼室（５）から離れる方向に後退すると燃焼室の容積が
増大して圧縮比か低くなるようになっており、口、つこ
の副ピストン（９）ははね００にて後退方向に伺勢され
、また、副ピストン（９）の背面（燃焼室（５）に対し
て裏側の而）ｉこは、当該副ピストン（９）の中心から
軸方向に延びるステム（１１）か一体的に設けられ、該
ステム０１）を前記蓋板（８）を摺動自在に貫通して外
方に突出する一方、副ビスＩ・ン（９）の背面と蓋板（
８）との間に油圧室αつを形成し、該油圧室０のに、図
示しない油圧源からの作動油をシリンダヘッド（２）に
穿設した作動油供給通路（１３を介して連続的に供給し
、この作動油供給通路（＋３（１１’中には詳しくは後
述する回転弁０４）を設ける。更に前記ステム０１）に
は油圧室０のに連通ずる通路ＯＱを備え、且つステム０
］）が蓋板（８）より外方に突出する部分には、前記油
圧室θ［Ｆ］内の油圧をシリンダヘッド上室に放出する
ためのスピルボー＋−ａ・を穿設する。

０乃はスピル体の一つの実施例であるスピルリングｆ示
し、該スピルリンク（＋７）を前記ステム（１１）に摺
動自在に被嵌して、ステム（１，１）の後退勤のときそ
のスピルボー１〜（１０がスピルリング０７）によって
閉じ、ステムθ１）の前進動のときそのスピルボー１−
　（１＠が開くように構成する一方、前記スピルリング
０７）をこれに係合したレバーθ８）の回動にてステム
０１）の軸方向に移動調節するように構成する。

そして、自七記回転弁θ４）は、機関のクランク軸（図
示せず）に連動して、当該クランク軸の２回転当り１回
転するようにしたロータリー弁体θ９）を備え、作動油
供給通路０■Ｑ■′を、機関における圧縮行程の中途か
ら爆発行程の終了までの行程区間において遮断し、それ
以外の行程区間において連通ずるように構成して成るも
のである。

このように構成すると、副ピストン（９）の背面の油圧
室０２への作動油の供給は、燃焼室（５）内の圧力が高
くなる圧縮行程の中途から爆発行程の終了までの行程区
程においては行なわれず、それ以外の行程区間つまり、
燃焼室（５）の圧力が低い排気行程から吸気行程を経て
圧縮行程の中途までの行程区間において行なわれること
になる。そこでスピルリング０乃を第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
、スピルボー　ｌ−ＯＱの閉によって当該スピルボー１
−０６１からの作動油の流出が止まり、機関の排気行程
から吸気行程を経て圧縮行程の中途までの行程区間にお
いて作動油が供給されている油圧室αのの圧力が」−昇
することにより、副ピストン（９）は燃焼室（５）に向
って前進し、この前進かスピルボー１・ｑＯの開の所ま
で進行スると、スピルポートａ・から作動油が流出を始
め、この流出量と油圧室０の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０７）を二点鎖線の位置から実線の
位置への後退方向に移動すると、スピルボー１・０ｆ１
９が全開になり、スピルポートからの流出量が増加して
油圧室０の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／又はばねｑＯによって燃焼室
から離れるように後退し、この後退がスピルポート００
のスピルリング０７）による閉の所まで進９− 行すると、スピルボー＋−ａｔ’ｐからの流出量が減少
し、その流出風が供給量とバランスした時点で、副ビス
Ｉ・ン（９）の後退勤が停止することになって、スピル
リング０ηの移動操作による副ピストン（９）の位置変
更により、圧縮比を機関の運転中において任意に変更で
きるのである。

従ッテ、ｆＩｉｌ記スピルリング０力に係合するレバー
０８）の他端に機関の負荷に関連するアクチェータ（イ
）を連結し、該アクチェータ（イ）により、スピルリン
グ０′７）を機関の負荷の増加に比例して後退移動する
ようにすれば、圧縮比を負荷の増加につれて次第に低く
なるように自動制御することができ、また、前記アクチ
ェータ（ホ）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、前記のアクチェータ翰を
、機関に設けたノッキングセンサーに関連し、圧縮比を
ノッキングがないときは高く、ノッ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てきるので
ある。

そして、燃焼室（５）の圧力が高くなる圧縮行程の１０
− 中途から爆発行程の終了までの行程区間では、油圧室Ｑ
２への作動油供給通路（１３０■′は回転弁θ４）にて
遮断される一方、副ピストン（９）が燃焼室（５）内の
圧力によって若干後退してスピルボー１−〇ｅが閉じる
こと（こより、油圧室ｑのの作動油は当該油圧室θ力内
に閉じ込められた状態になるから、油圧室０の内の作動
油が油圧源側に逆流することなく、副ビス１ヘン（９）
に対して作用する大きな燃焼圧力を、油圧室θカ内に閉
じ込められた作動油によって支受することができるので
あり、この場合、スピルボー１−　（１ｆＳが閉じるま
での間における作動油の若干の流出、及び閉じ込め後に
おける作動油の圧力上昇が、燃焼室（５）内で瞬間的に
行なわれる爆発燃焼による副ビス１−ン（９）に対する
衝撃を、吸収＄緩和するのである。

なお、燃焼室（５）の圧力が高い圧縮行程の途中から爆
発行程終了までの区間において、油圧室０２への作動油
供給通路（１３（１３’を遮断する弁としては、前記実
施例の回転弁θ褐に限らず、機関の回転に関連するもの
であれば他の形式の弁にしても良いことは勿論であり、
また、油圧室０のに供給する作動油としては、機関にお
ける潤滑油、又は自動車のパワーステアリンク機構にお
ける作動油若しくは自動車のオー１〜マチツク変速装置
における作動油を用いることができ、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θカにした場合
を示したが、第４図に示すようにステム（Ｉｌａ）を中
空軸に形成し、該ステム（ｌｌａ）内にスピル体（ｔ７
ａ）を摺動自在ζこ嵌降し、該スピル体（１，７ａ）を
摺動操作することによって、スピルボー１−　（１６ａ
）の開閉位置をステム（ｌｌａ）の軸方向に沿って変位
するように構成しても良いのであり、また、第５図及び
第６図に示すようにステム（１，１ｂ）におけるスピル
ボートをステム（１１ｂ）の軸線に対して傾斜する傾斜
状スピルボー１−（１６ｂ）に形成する一方、ステム（
１１、ｂ）の外周には歯車式のスピルリング（１７ｂ　
）を回転及び摺動自在に被嵌して該スピルリング（１７
ｂ）を図示しない軸受けにてシリンタヘッド（２）に対
して軸支し、このスピルリング（１７ｂ）にはステム（
１１ｂ）が前後摺動したときその傾斜状スピルボー１−
　（１６ｂ）に合致するようにした一つの逃しボー１〜
Ｘ■１）を穿設すると共に、このスピルリング（１７ｂ
）外周の歯車（ハ）にステム（１１，ｂ）と直角方向に
配設したラック杆（イ）を噛合し、該ラック杆（イ）の
長平方向の摺動によってスピルリング（ｔ７ｂ）を回転
操作して、ステム（１，１ｂ）の傾斜状スピルボー１−
（１６ｂ）に対して逃しボー１−０１）を（１）位置又
は（１）位置へとずらせることで、スピルボート（１６
ｂ）の開閉位置をステム（１，１，ｂ）の軸方向に沿っ
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（１１ｂ）は摺動自在、回転不態に保持され、ま
た、ここにおけるスピルリング（１７ｂ）を回転する機
構としては、実施例のラックとピニオンに限らず他の手
段を用いても良い）。また、このステムに設けた傾斜状
スピルボートと、スピルリングに設けた逃しボートの設
ける位置を、それぞれ逆にしても良いことはいうまでも
なく、ステム及びスピルリングに設けるボートの形状は
、必要に応じて第５図に二点鎖線で示すような任意形状
の組み合せが考えられる。

１３− 以上実施例について説明したが本発明は、燃焼室に連通
ずる副シリンダ内に副ピストンを摺動自在に嵌挿し、該
副ピストンの背面に油圧室を形成して該油圧室に作動油
供給通路を接続する一方、前記副ピストンから副シリン
ダ外に突出するようにステムを副ピストンの軸方向に設
け、該ステムの突出端には前記油圧室内の作動油が流出
するようにしたスピルボー１・を穿設すると共に、当該
ステムの後退勤によってスピルボートが閉じステムの前
進動によってスピルボー１・が開くようにしたスピル体
をステムの軸方向に摺動自在に又は軸回りに回転自在に
設け、且つ前記ステムの軸方向に沿うスピルボートの開
閉位置を、前記スピル体の摺動又は回転操作によって変
位するように構成し、前記油圧室への作動油供給通路に
は、機関の回転に関連して燃焼室の圧力が高くなる行程
区間において当該作動油供給通路を遮断するようにした
弁を設けて成るもので、スピル体の摺動又は回転という
極く簡単な操作のみで、圧縮比を自在に変更することが
できる一方、圧縮比可変用の副ピスト１４− ンを、当該副ピストンに対する爆発衝撃を吸収・緩和１
．た状態の下で、所定の圧縮比の位置に保持てきるから
、圧縮比を副ピストンで可変にしたことによって機関の
振動及び騒音か増大することがなく、シかも、本発明は
、副ビスＩ〜ンの背面を油月室に形成して、これに作動
油を送って副ビスＩ・ンを前後動するもので、頭記した
両先行技術のように副シリンダの外方に油圧シリンタを
別に設けるものではないから、取付はスペースの増大か
殆んどなく、構造の簡略化と、機関の小型、軽量化を図
ることができるのである。

そのＬ本発明は、副シリンダ背面の油圧室への作動油供
給通路中に、機関の回転に関連して燃焼室の圧力が高い
行程区間において当該作動油供給通路を遮断する弁を設
けたことにより、この弁を逆止弁にした場合のように機
関の高回転域において当該逆止弁の開閉が不良になって
、油圧室への作動油の供給不能の事態を生じることなく
、高回転域においても油圧室に作動油を確実に供給でき
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は機関要部の縦断
正面図、第２図は第１図のＩｔ−ＩＩ視視向面図第３図
は第１図の■−■視断面断面図４図及び第５図はスピル
ボー１・とスピル体との別例図、第６図は第５図の平面
図である。 （１）・・・シリンタブロック、（２）・・・シリンタ
ヘッド、（５）・・燃焼室、（７）・・・副シリンダ、
（９）・・・副ピストン、（１・・・油圧室、（］］）
　（Ｌｌａ）（ｌｌｂ）−ステム、（Ｉｉ（１−６ａ）
（１６ｂ）・・・スピルポー１・、Ｑ７）　（１７ａ）
（１７ｂ　）　−スピル体、（１（１■′・・・作動油
供給通路、０４）・・・回転弁。 特許出願人　　タレ゛ハッ工業株式会社第Ｓ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃焼室に連通ずる副シリンダ内に副ピストンを
   摺動自在に嵌挿し、該副ピストンの背面に油圧室を形成
   して該油圧室に作動油供給通路を接続する一方、前記副
   ピストンから副シリンダ外に突出するようにステムを副
   ピストンの軸方向に設け、該ステムの突出端には前記油
   圧室内の作動油が流出するようにしたスピルポートを穿
   設すると共に、当該ステムの後退勤によってスピルポー
   トが閉じステムの前進動によってスピルポートが開くよ
   うにしたスピル体をステムの軸方向に摺動自在に又は軸
   回りに回転自在に設け、且つ前記ステムの軸方向に沿う
   スピルポートの開閉位置を、前記スピル体の摺動又は回
   転操作によって変位するように構成し、前記油圧室への
   作動油供給通路には、機関の回転に関連して燃焼室の圧
   力が高くなる行程区間において当該作動油供給通路を遮
   断するようにした弁を設け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。