JPS6067729A - 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
荷域等においてノッキングが発生する。このため先行技
術としての特開昭５６−８８９２６号公報は、圧縮比を
機関の回転数及び負荷に応じて変更することを、また、
実開昭５６−７９６３６号公報は、圧縮比をノッキング
に応じて変更することを各々提案している。

そして、前記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変更する
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ンドを介してこれと同一軸線上に
設けた油圧シリンダ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
は燃焼室内の著しい高い爆発圧力が作用するから、この
高い爆発圧力をロンドを介して油圧シリンダにて支持す
るためにはロンド及び油圧シリンダは相当頑丈なものに
構成しなけ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、その取り付はスペース
の増大により機関が大型になる等の問題があった。

これに対して本発明者達は、先願の特許出願（特願昭５
７−４８２９４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、。

機関の運転中において前後動するにあたり、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、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１・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に対して相対
動自在に設け、このスピル体の作動にて前記スピルボー
トの開閉位置を、ステムの軸方向に変位することにより
、副ピストンを前後動するように構成し、以て前記先行
技術において副シリンダ外に設けている油圧シリンダを
省略した可変装置を提案した。

本発明は、前記先願発明において、その副ピストンが燃
焼室の圧力の変化によって前後動するときのストローク
を可及的に小さくして、当該副ピストン及び副シリンダ
等の耐久性を向上したものである。

以下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の下面を凹ませで形成した燃焼室を各々
示し、前記燃焼室５にはその略中心位置にシリンダヘッ
ド２に甥着した点火栓６がのぞむと共に、図示しない吸
気ボート及び排気ボ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、
この副シリンダ７のシリンダヘッド上室への開口部には
１．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９ａ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っている。

前記副ピストン９の背面と蓋板８との間に油圧室１０を
形成し、該油圧室１０に、図示しない油圧源からの作動
油を作動油供給通路１１を介して供給するようになって
おり、この作動油供給通路１１中には、燃焼室５の圧力
が高くなるとき、換言すれば圧縮行程及び爆発行程にお
いて作動油供給通路１１を閉じるようにした制御弁の一
つの実施例である所の逆止弁１２が設けられている（こ
の制御弁としては、機関の回転に連動して機関の圧縮行
程及び爆発行程において作動油供給通路１１を閉じるよ
うにしたロータリ一式のものにしても良い）。

また、前記副ピストン９の背面には、副シリンダ７の軸
線と平行に延びるステム１３を連結し、該ステム１３を
、前記蓋板８を摺動自在に貫通して副シリンダ７外に突
出する、このステム１３にはその軸方向に延びる通孔１
４を備え、該通孔１４の一端は前記副ピストン９内の部
屋１５及び孔１６を介して前記油圧室１０に連通し、前
記ステム１３の副シリンダ７外への突出端には、前記油
圧室１０内の作動油をシリンダヘッド上室に放出するた
めのスピルボート１７を穿設する。

前記ステム１３の副シリンダ７外への突出端には、スピ
ル体の一つの実施例であるスピルリング１８を摺動自在
に被嵌して、ステム１３が後退勤するときそのスピルポ
ート１７がスピルリング１８の下面における開閉用端面
１９によって閉じ、ステム１３が前進動するときスピル
ボート１７がスピルリング１８の開閉用端面１９から開
（ように構成する一方、前記スピルリング１８をこれに
係合したレバー２０の回動にてステム１３の軸方向に移
動調節するように構成する。

そして、前記スピルボー）１７を丸形の孔にすることな
く、例えば矩形状の孔に形成して、該スピルボート１７
の内壁面のうちステム】３の後退勤時にスピルリング１
８の開閉用端面１９によって最後に閉じステム１３の前
進動時にスピルリング１８の開閉用端面１９によって最
初に開く部分の内壁面２１を、スピルリング１８におけ
る開閉用端面１９と略平行に構成してなるものである。

この構成において、作動油供給通路１１中の逆止弁１２
は油圧室１０の圧力ひいては燃焼室５の圧力が低いとき
において油圧源側の圧力によって開いて、油圧室１０に
作動油が供給される。このときスピルリング１８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、スピルボート１７の閉によって当該ス
ピルポート１７からの作動油の流出が止まり、吸気行程
や排気行程のように燃焼室５の圧力が低いときにおいて
作動油が供給されている油圧室１０の圧力によって、副
ピストン９を燃焼室側に押す力が、燃焼室の圧力によっ
て副ピストンを燃焼室から後退させる方向に押す力より
強くなるから、副ピストン９は燃焼室５に向って前進し
、この前進がスピルボート１７における開閉用端面１９
から開の所まで進行すると、スピルボート１７から作動
油が流出を始め、この流出量と油圧室１０への供給量と
がバランスした時点６、即ちこのとき油圧室内の油圧に
よって副ピストンを燃焼室に押す力と、燃焼室内の圧力
により副ピストンを燃焼室から後退する方向に押す力が
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１８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、スピルボート１７が全開
になり、スピルボート１７からの流出量が増加して、油
圧室１０の圧力が低下するから、副ピストン９は、燃焼
室５の圧力によって燃焼室から離れるように後退し、こ
の後退がスピルボート１７がスピルリング１８の開閉用
端面１９にて閉じる所まで進行すると、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
止することになり、スピルリング１８の移動調節によっ
て、゛副ピストン９の位置を任意に変更でき、ひいては
圧縮比を機関の運転中において任意に変更できるのであ
る。

一方、スピルリング１８を一定の位置にした状態におい
て、機関が排気行程等になって燃焼室５の圧力が低下す
ると、油圧室１０の油圧によって副ピストン９を前進方
向に押す力が、燃焼室５内の圧力によって副ピストン９
を後退方向に押す力より大きくなって、副ピストン９が
燃焼室に向って前進するが、この前進は、当該前進に伴
ってスピルボート１７がスピルリング１８における開閉
用端面１９から開き油圧室の圧力が低下した時点で停止
する。また、機関が爆発行程になって、副ピストン９に
大きな爆発圧力を受けると、この爆発圧力にて当該副ピ
ストン９が後退してスピルボート１７がスピルリング１
８の下端面１９にて閉じる一方、油圧室１０への作動油
供給通路１１中の逆止弁１２が閉じ、油圧室１０の作動
油は、当該油圧室１０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はこれ以降後退することなく
当該側ピズ訃ンに対する大きな爆発圧力を支受するので
あり、この場合においてスピルボート１７が閉じるまで
の間における作動油の流出及びその後の圧力上昇が、燃
焼室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。

前記のように副ピストン９は、機関の各行程によって燃
焼室の圧力が変化することにより前後動し、その前後動
のストロークが長い程、副ピストン９及び副シリンダ７
の摩耗が増大することになる。

そして、前記のように燃焼室の圧力が低下することによ
る副ピストンの前進ストロークは、当該副ピストンの前
進に伴ない、油圧室１０内の作動油が流出して油圧室１
０の圧力が降下する速度に関連し、この速度は油圧室１
０内からの作動油の流出量によって決り、流出量が多い
程副ピストンの前進ストロークは小さくなる。この場合
、スピルリング１８における下面の直線的な開閉用端面
１９に対して、スピルボート１７が第５図に示すように
丸形の孔であると、副ピストン９の前進に伴ってスピル
ボート１７が開閉用端面１９に対して最初に開くときの
形状が欠円状で１．開口面積が小さく、従って作動油が
流出を始めるときの流出量が少ないので、油圧室１０の
圧力が十分に低下するまでには可なりの前進ストローク
が必要になり、燃焼室の圧力の変化に伴う副ピストンの
前後ストロークが増大する。

これに対し本発明は、前記のように前記スピルボート１
７を丸形の孔にすることなく、例えば矩形状の孔に形成
して、該スピルボート１７の内壁面のうちステム１３の
後退勤時にスピルリング１８の開閉用端面１９によって
最後に閉じステム１３の前進動時にスピルリング１８の
開閉用端面１９によりて最初に開（部分の内壁面２１を
、スピルリング１８における開閉用端面１９と略平行に
構成したもので、この構成により、副ピストン９の前進
に伴ってスピルボート１７が開閉用端面１９に対して最
初に開くときの形状は、開閉用端面１９と、該開閉用端
面１９と略平行な内壁面２１とによって長い溝状になっ
て、油圧室１０の作動油が流出を始めるときの流出量が
、スピルボート１７を丸形の孔にした場合よりも多いか
ら、油圧室１０の圧力が十分に低下するまでの前進スト
ロークが短（なり、燃焼室の圧力の変化に伴う副ピスト
ンの前後ストロークを短縮できるのである。

なお、前記油圧室１０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グ機構
における作動油、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る、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１
８にした場合を示したが、第６図及び第７図に示すよう
にステム１３ａを中空軸に形成し、該ステム１３ａ内に
スピルｌ１１８ａを摺動自在に嵌挿し、このスピル体１
８ａの下面における開閉用端面１９ａによ、って、ステ
ム１３ａに穿設のスピルボート１７ａを開閉するように
しても良い。この場合においてもスピルボート１７ａの
内壁面のうちスピル体１８ａにおける開閉用端面１９ａ
によって最初に開く部分の内壁面２１ａは、スピル体１
８ａにおける開閉用端面１９ａと略平行であることは勿
論であり、更に前記開閉用端面１９．１９Ｂと内壁面２
１．２１ａとは、ステム１３．１３ａの軸線に対して直
角である必要はなく、ステム１３．１３ａの軸線に対し
て傾斜状にしても良いのであり、また、スピルボート１
７．１７ａは矩形孔に限らず梯形又は三角形若しくは多
角形等信の形状にしても良いことは言うまでもない。

以上の通り本発明は、前記した先願発明においてその副
ピストンが、燃焼室の圧力の変化によって前後動すると
きのストロークを縮小できるから、副ピストン及び該副
ピストンが嵌る副シリンダの摩耗を低減できて、その耐
久性を向上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ｎ−ｎ挽断面図、第３図は第
１図の要部拡大図、第４図は第３の側面図、第５図は本
発明に至る以前のスピルボートを示す図、第６図はスピ
ルボートとスピル体との別例図、第７図は第６図の側面
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、７・・・・副シリンダ、９・・
・・副ピストン、１０・・・・油圧室、１”１・・・・
作動油供給通路、１２・・・・逆止弁、１３・・・・ス
テム、１７．１７ａ・・・・スピルボート、１８．１８
ａ・・・・スピル体、１９．１９ａ＝・・開閉用端面、
２１．２１ａ・・・・内壁面。

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、該油圧室への作動油供給通路中に、油圧室に圧力上
   昇を生じるとき閉じるようにした制御弁を設ける一方、
   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
   トを穿設し、このステムの突出端には、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開閉用端面を有する
   スピル体を、ステムに対して相対動自在に設け、該スピ
   ル体に、当該スピル体の開閉用端面によるスピルボート
   の開閉位置をステムの軸方向に変位するようにした手段
   を設け、且つ、前記スピルボートの内壁面のうちステム
   の後退勤時にスピル体の開閉用端面によって最後に閉じ
   ステムの前進動時にスピル体の開閉用端面によって最初
   に開く部分の内壁面を、スピル体における開閉用端面と
   略平行に構成し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。