JPS5941635A - 圧縮比可変式内燃機関 - 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、圧縮比を機関の負荷等の運転状態に合せて変
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。

内燃機関において出力を向上し、燃費を低減するには圧
縮比を高めれば良いが、圧縮比を高めると高負荷域にお
いてノッキングが発生する。　このため従来の圧縮比一
定の内燃機関では、圧縮比を高負荷域においてノッキン
グが発生しない値に設定しなければならないから、低負
荷域において十分な出力を出すことができないと共に、
燃費を十分に低減することができない。

そこで先行技術としての特開昭５６−８８９２６号公報
は、圧縮比を低負荷域では高く、高負荷域では低くする
ことを提案しているが、このものは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１前後動することに
より圧縮比を変更するに際して、前記副ピストンから副
シリンダ外に突出したロッドの先端を、これと同一軸線
上に設けた油圧シリンダ内のプランジャに接当し、機関
における吸気負圧がある値より大きい低負荷域のとき、
前記油圧シリンダに油圧を送って圧縮比を高め、吸気負
圧がある値より小さい高負荷域のとき油圧シリンダの油
圧を放出して圧縮比を低下するものであるから、その圧
縮比の制御は、ある負荷値を境として圧縮比が高から低
に又は低から高に急変する０Ｎ−ＯＦＦｒＩりな制御で
あって、圧縮比を負荷に比例して滑らかに制御すること
ができず、この圧縮比の急変時において機関のトルク変
動が大きくなってドライバービリティ−が悪化するので
ある。

これに対し本発明者達は、先願の特許出願（特願昭５７
−４８２９５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（幾関の負荷に応じて前後
摺動するにあたり、前記副ピストンの背面室を油圧室と
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設け、
該ステムには、前記油圧室内の作動油を逃がすようにし
たスピルポー１・を穿設し、且つステムの突出部には、
そのスピルポートを当該スピルポートからの流出量を調
節するように開閉すると共に、その開閉位ｉｉ＜７をス
テムの軸方向に沿って変位するように作動するスピル体
を設け、該スピル体を機関の負荷の変化に応じて作動す
るように関連することにより圧縮比の自動制御が機関の
負荷の変化に応じて無段階的に滑らかにできるようにし
た発明を提案しｔこ。

本発明は、前記した先願発明において、機関のθ＆速（
エンジンブレーキ）時に際して、圧縮比を最も低く保持
することにより、機関の減速時における燃料消費量を低
減するものである。　すなわち、前記した先願発明にお
いては、機関の減速時には負荷が低いことによって副ピ
ストンがＩ＆　モ前進１ノで、圧縮比が最高になるが、
しかし、機関の減速時において圧縮比が高いと、燃焼室
の容積がが小さいことによってピストン下降時における
燃焼室内の圧力が真空側に大きくなるから、吸入混合気
量が増加し、従って燃料消費量が増加することになる。

そこで本発明は、前記した先願発明におけるスピル体を
、機関の減速時に後退移動することにより、圧縮比を低
くして、機関の減速時における燃料消費量の低減を図っ
たものである。

以Ｆ本発明を実施例の図面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）のシリンダポア（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
ない吸気ボート及び排気ポートが開口している。

（７）は１）１１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（２）は下側が燃焼室（５）
に、上側がシリンダヘッド（２）の」−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）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
るようになっており、且つこの副ピストン（９）はばね
ＯＩ′ｊｌにて後退方向に付勢され、副ピストン（９）
の背面（燃焼室（５）に対して裏側の而）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（１１）
が一体的に設けられ、該ステム０］）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）・
ン（９）の背面と蓋板（８）との間に油圧室θのを形成
ｔノ、該油圧室０２に油圧源からの作動油を逆止弁（鵡
付きポー１−　（１４）を介して連続的に供給する。

また、前記ステム０１）には油圧室０のに連通ずる通路
００を備え、目、つステム０１）が蓋板（８）より外方
に突出する部分には、前記油圧室０２内の作動油をシリ
ンダヘッド上室に流出させるためのスピルボートＯｅを
穿設する。

θ″Ｉ）はスピル体の一つの実施例である所のスピルリ
ングを示し、該スピルリングＱカを前記ステム０１）に
摺動自在に被嵌して、該スピルリング（＋７１を燃焼６
一 室（５）の方向に１ｉｉｌ進移動するとき当該スピルリ
ンク（＋７７によってスピルポー１・００が閉じ、スピ
ルリング面を燃焼室（５）から離れる方向に後退移動す
るときスピルポート（］Ｑが聞くように構成する。　ま
た、０８）はシリンダヘッド上室に中途部を軸０！１１
にて揺動自在に枢着して設けたレバーで、該レバー（１
８）の一端を１１１１記スピルリング（］７１に係合す
る一方、レバー０８）の他端に、制御回路（イ）に、よ
って作動するアクチェータ（２］）を連結し、制御回路
翰に機関の負荷検出器（イ）からの信シＪを人力させ、
機関の負荷の増加に比例して前記スピルリング（１７）
をアクチェータｉ２］）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（イ）は、機関の減速（エンジンブ
レーキ）検出手段（ハ）からの信号を人力として機関の
減速時に、前記ステアリングθカをアクチェータＱ］）
によｌ〕、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。

この構成にわいて、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、スピルポートＯＱの閉によって当該スピルポー１
・００からの作動油の流出が止まり逆山弁０■付きポー
１−　（１４）から絶えず作動油が供給されている油圧
室θカの圧力が」−昇オろから、副ピストン（９）は燃
焼室（５）に向って１１ｆ１進し、この前進がスピルポ
ートＯＱの開の所まで進行すると、スピルポー１・θ０
から作動油が流出を始め、この流出量と油圧室０功への
供給量とがバランスした時点で、副ピストン（０）の＋
３ｉｉ進が停由する。　またスピルリング（１７１を二
点鎖線の位置から実線の位置への後退方向に移動オろと
スピルポー１・（ｌ・が全開になれスピルポー１・から
の流出量が増加し油圧室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Ｏ
Ｏによって燃焼室から離Ｊするように後退し、この後退
がスピルポート０＠がスピルリング（＋７）ｌこて閉じ
る所まで進行すると、スピルポート０６）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）の後退勤が停止することになって、ス
ピルリング（１７１の移動によって副ビス）・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ｔ）、この場合スピルリング０乃をレバー
０８）及びアクチェータＣ０更には制御回路（イ）を介
して機関の負荷の増大に伴っ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って
次第に低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。　この場合、圧縮比の負荷への関連に加え
て機関の回転数にも関連して、圧縮比を回転数の増加に
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
のである。

そして、機関の運転中において、スロワＩ・ル弁を急閉
しての減速時には、制御回路（イ）は負荷検出器（イ）
からの信号に優先してスピルリング（１７１をアクチェ
ータ１２］）にて大きく後退移動するから、減速時にお
ける圧縮比は最も低い状態になって、燃焼室（５）内の
圧力が真空側に著しく大きくなることを防止できる。

この場合、機関の減速検出手段（イ）としては、スロッ
トル弁以降の吸気管負圧の変化によっても良いが、スロ
ットル弁の開度と機関の回転数とを同時に検出して、ス
ロットル弁が閉で目、つ回転数が９一 機関のアイドリング時の回転数より少し高い回転数のと
きをもって機関の減速時と判断するようにしても良いの
である。

また、機関の爆発行程において、副ピストン（９）が大
きな爆発力を受けろと、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ＯＱが閉じる一方、
油圧室（１の内の圧力が瞬間的に高くなって逆止弁（１
東が閉じて、油圧室θの内の作動油は当該油圧室０２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オるのであり、こ
の場合においてスピルポートＯＱ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」１昇がク
ションとなって燃焼室（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、前記実施例において油圧室θカに絶えず供給する
作動油としては、機関における潤滑油、又は自動車のパ
ワーステアリング機構における作動若しくは自動車のオ
ートマチック変速装置における作動油を用いることがで
き、前記実施例はスピー１ト ル体の一つの実施例としてスピルリング（１７１にした
場合を示したが、第３図に示すようにステム（ｌｌａ）
を中空軸に形成し、該ステム（１１）Ｉ）内にスピル）
仝（１７ａ　）を摺動自在に嵌挿し、藷スピル炸（ｌｌ
ａ）を機関の負荷に関連するアクチェータにて摺動して
スピルポー１−　（１６ａ）を開閉するように構成して
も良いのであり、また、第４図及び第５図に示すよにス
テム（１１１）　）におけろスピルポー１・をステム（
１１ｂ）の軸線に対し−で傾斜する傾斜状スピルポー１
・（１６ｂ）に形成する一方、ステム（ｌｌｂ）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（１７ｂ）を図示しな
い軸受けにてシリンダヘッド（２）に対して軸支し、こ
のスピルリンク（１７ｂ）にはステム（ｌｌｂ）が前後
摺動したときその傾斜状スピルポート（１６ｂ）に合致
するようにした一つの逃しポートに）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（１１１））と直角方向に配設したラック杆翰を噛合
し、該ラック杆（ハ）を機関の負荷に関連するアクチェ
ータ０１）にて長手方向に摺動してスピルリング（１７
ｂ）を回転操作して、ステム（ｌｌｂ）の傾斜状スピル
ポート（１６１〕）に対して逃しポート（財）を（１）
位置又は（ＩＤ位置へとずらせることで圧縮比を自動制
御するように構成しても良いのである（この場合、ステ
ム（ｌｌｂ）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（１７１））を回転する）幾
描としては、実施例のラックとピニオンに限らす他の手
段を月４いても良い）。

以上実施例について説明したが本発明は、燃焼室に連通
オ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腟油圧室に作動油
を供給する一方、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力向に設け、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１・を穿設し、且つステムの突出端には
、そのスピルポートを当該スピルポートからの流出咀を
調節するように開閉すると−ｊ（、に、その開閉１＼ｒ
置をステムの軸方向に沿つ変位するように作動するスピ
ル体を設け、該スピル体を、機関の負荷に応じで作動す
るように構成すると共に、該スピル体によるスピルポー
１・の開閉位置を１機関の減速時にわいて後退方向に変
位するように構成して成るもので、これより圧縮比を機
関の負荷に応じて無段階的に滑らかＬこ自動制御・でき
るから、圧縮比を自動可変にした嚇合の急激なｌ・ルク
変動がなく従ってドライバービ１）ティーを悪化させな
いのであり、しかも本発明は副シリンダ内における副ピ
ストンの背面を油圧室とし、これに作動油を送って副ピ
ストンを前後動するもので１頭圧した先行技術のように
副シリンダの外方に油圧シリンダを別版に設ける必要が
ないから、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」一本発明は、機関の減速時には圧縮比が低くなっ
て燃焼室の圧力が真空側に著しく太くなることを防止で
きるから、機関の減速時に燃焼室の圧力が真空側に著し
く大きくなることで、吸入混合気里が増大することを回
避できて、燃料消費はを低減できるのであり、場合によ
っては機関の減速時にわけるフューエルカット手段を省
略できる１３− 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■−■視断面断面図３図及び
第４図はスピル体とスピルポー１・との別例図、第５図
は第４図の平面図である。 （１）・・・シリンダブロック、（２）・・・シリンダ
ヘッド、（５）・・・燃焼室％（６）・・・点火栓、（
７）・・・副シリン夛、（９）・・・副ピストン、０ノ
・・・油圧室、　（］］）　（ｌｌａ）（ｌｌｂ）・・
・ステム（］ｆＣ（１６ａ）（１６ｂ）・；＜ピルポー
１−　、　（＋７）　（１７ａ）（１７ｂ）−・・スピ
ル体、０υ・・・アクチェータ、（イ）・・・制御回路
、（ハ）・・・負荷検出器、（ハ）・・・減速検出手段
。 １４−

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を供給する一方、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Ａｉｌ記油圧油
   圧室動油が流出するようにしたスピルポートを穿設し、
   且つステムの突出端には、そのスピルボートを当該スピ
   ルポートからの流出量を調節するように開閉すると共に
   、その開閉位置をステムの軸方向に沿って変位するよう
   に作動するスピル体を設け、該スピル体を、機関の負荷
   に応じて作動するように構成すると共に該スピル体によ
   るスピルボートの開閉位置を、機関の減速時において後
   退方向に変位するように構成したことを特徴とする圧縮
   比可変式内燃機関。