JPS6123627Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は可変圧縮比内燃機関に関する。

内燃機関の低負荷域での燃焼効率を高める目的
で高圧縮化すると、低負荷域では目的通り燃費特
性を向上できる。反面高負荷域ではノツキングを
発生する。この対策として高圧縮比化する以前よ
りも点火進角を遅角せざるを得ない。その結果、
機関出力の低下および燃費特性の悪化をまねくこ
とになる。

一方、機関の圧縮比を機関の負荷状態または燃
焼室内圧力状態に応じて変える提案が従来からさ
れている。しかしこれらの従来から提案されれて
いる可変圧縮比機関では、例えば燃焼室内圧力に
よりばねを撓ませて燃焼室容積を変化させてい
る。このため低負荷時にも圧縮圧力がばねの設定
値を越えると燃焼室容積が変化し、高圧縮比とで
きない等の問題があり、十分実用し得ない。

本考案は低負荷時に従来にない高圧縮比で吸入
混合気を燃焼させ燃焼効率を高めて燃費特性の向
上をはかるとともに、ノツキングを発生し易い高
負荷時には従来機関と同程度の圧縮比に切替えノ
ツキング対策をとるようにした可変圧縮比内燃機
関を提供することを目的とする。

本考案はかかる目的を、内燃機関の燃焼室を第
三弁を介して副燃焼室に連通せしめ、該第三弁を
駆動するためのバルブ駆動機構が前記第三弁を機
関低負荷域では閉じたままとし、機関高負荷域で
は圧縮行程途中から排気行程後半まで開かせるよ
うに構成された可変圧縮比内燃機関により達成す
る。

以下添付図面を参照して本考案の実施例を説明
する。第１図において、シリンダブロツク１にシ
リンダボア１ａを穿設しピストン３を往復動可能
に密封嵌合している。燃焼室壁５ａおよび該燃焼
室壁５ａに連通する囲周された凹所からなる副燃
焼室５ｂをシリンダヘツド５に形成し、該シリン
ダヘツド５をシリンダブロツク１に載置固定して
いる。ピストン３の上面、シリンダボア１ａおよ
び燃焼室壁５ａにより囲周される空間として燃焼
室７が形成される。

シリンダヘツド５に穿設されかつ燃焼室７に開
口した吸気ポート５ｃからの混合気の流入を吸気
バルブ９により制御している。同様に第２図に示
すようにシリンダヘツド５に穿設されかつ燃焼室
７に開口した排気ポート５ｄへの概燃排気の流出
を排気バルブ１１により制御している。１３は点
火栓である。上記吸気バルブ９および排気バルブ
１１は従来構造の動弁機構により開閉されるがそ
の構造は当業者に自明につき説明を省略する。

上述の如く燃焼室７および副燃焼室５ｂは連通
しており、副燃焼室５ｂが燃焼室７に開口する部
位に第三弁１５を設けている。

この第３弁１５は燃焼室７側へ開くことができ
るものである。

第三弁１５の弁ロツド１５ａにバルブリテーナ
１７を止着し、該バルブリテーナ１７およびシリ
ンダヘツド５の上面間に弁ばね１９を装着して第
三弁を上向きに付勢し弁座２１に着座させる。こ
こに第三弁１５は耐熱性の高い材料で製作してい
る。油圧リフタ２３および弁ロツド１５ａ間にス
ウイングアーム２５を設け、該スウイングアーム
２５をカム２７に衝接して弁ロツド１５ａを押圧
するようにしている。

次に第三弁駆動用バルブタイミング機構を説明
する。機関のクランク軸（図示せず）の回転に同
期して回転するカム軸３１を設け、該カム軸３１
に前記カム２７を相対回転不能であるが軸方向移
動可能にリニアスライドベアリング３３（第４
図）を介して支持している。すなわち、カム軸３
１に軸方向の溝３１ａを穿ち該溝３１ａにスライ
ドベアリング３３のボール３３ａを嵌合し、該ボ
ール３３ａの周方向位置をリテーナ３３ｂにより
保持している。より詳しくは、４気筒内燃機関で
は第４図に示すようにカム軸３１に４組の溝を90
゜ずつずらせて等配的に形成している。従つて同
一形状に製作した４つのカム２７、すなわち１番
から４番気筒用のカム２７−１，２７−２，２７
−３，２７−４を第４図に示すように向きを変え
て装着するだけでよく、製作、組立が容易とな
る。

第三弁１５開閉用カム２７は第４図に示すよう
に低負荷用カム２７ａおよび高負荷用カム２７ｂ
を含んでいる。ここに低負荷用カム２７ａはベー
スサークルのみからなり、従つて低負荷用カム２
７ａがスウイングアーム２５に衝接している間は
第三弁１５は第５図に線Ａで示すように閉じ続け
る。一方高負荷用カム２７ｂは所定のリフトを有
し第５図に線Ｂで示すように第三弁を開弁する。
第３図に示すように、第三弁１５駆動用の低負荷
用および高負荷用の両カム２７ａ，２７ｂ間の揚
程部にばね鋼製の半円形ストツパ２７ｃを設ける
とともに高負荷用カム２７ｂの側面に円形の鍔２
７ｄを形成している。

カム軸３１に平行に設置したカム移動軸４１に
鍔２７ｄに係合したフオーク４３を遊嵌し、カム
移動軸４１に固着した板４５，４７およびフオー
ク４３間に連結ばね４９，５１を装着している。

しかしてカム移動軸４１を移動すると連結ばね
４９または５１が圧縮され移動エネルギが蓄積さ
れる。低負荷用カム２７ａおよび高負荷用カム２
７ｂの共通基礎円部がスウイングアーム２５に位
置すると蓄積された移動エネルギによつてカム２
７がカム軸３１に沿い高速で移動される。なおカ
ム２７ａ，２７ｂがストツパ２７ｃの位置にある
とカム２７の移動はストツパ２７ｃにより妨げら
れ、またカム２７ａ，２７ｂの揚程部がスウイン
グアーム２５に接触しているとその間に作用する
摩擦力によりカム２７の移動が妨げられる。

なお、本考案の第三弁駆動用可変バルブタイミ
ング機構は公知の他の態様としてもよい。

以上の構成により、機関が低負荷状態にあると
きには、ベースサークルのみからなる低負荷用カ
ム２７ａをスウイングアーム２５に衝接し第三弁
１５を閉じ続ける。これにより、機関は高圧縮比
で運転される。この場合の圧縮比を通常の圧縮比
より遥かに高く設定して燃焼効率を高め燃費特性
を向上することができる。次に機関が高負荷状態
になると低負荷用カム２７ａから高負荷用カム２
７ｂに切換え第三弁１５を開閉させる。この場合
に第三弁１５の開弁時期Ｖ_Tは圧縮行程の途中か
ら排気行程の後半までとする（第６図参照）。但
しその最適タイミングは燃焼改善効果およびノツ
キング抑止効果を考慮し実験により決めることが
できる。なお、第６図中Ｖ_I，Ｖ_Eは吸気バルブ９
および排気バルブ１１の開弁時期を示す。

第三弁５を上述のように開くことにより燃焼室
容積が主燃焼室７および副燃焼室５ｂの和に増
す。この際の機関の圧縮比を従来の機関の圧縮比
と同程度に設定することにより、ノツキング発生
のない健全な熱サイクルを描く。また第三弁１５
の開閉により前サイクルの燃焼ガスが副燃焼室５
ｂに頂留されこれが次サイクルに吸入混合気に入
る。このため、シリンダ内混合気中の既燃ガス割
合が増し、所謂内部EGR効果により、NO_Xの発
生が低減されかつ異常燃焼の発生が抑制される。
また第三弁を開閉し、弁座に着座することによつ
て燃焼による高温にさらされた第三弁を冷却する
効果も生じる。

また、第三弁のバルブタイミングの選定の仕方
によつては、副燃焼室内に貯留された既燃ガスが
混合気に混合する際に乱れを付与することがで
き、乱れにより燃焼が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例の断面正面図、第２図
は第１図のシリンダヘツドの底面図、第３図は第
１図の第三弁のバルブタイミング切替機構の平面
図、第４図は部分正面図、第５図は第三弁のバル
ブリフト線図、第６図は第１図に示す実施例のバ
ルブタイミング線図である。 ７……燃焼室、５ａ……副燃焼室、９……吸気
バルブ、１１…排気バルブ、１５……第三弁、２
７……カム、２７ａ……低負荷用カム、２７ｂ…
…高負荷用カム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の燃焼室を第三弁を介して副燃焼室に
   連通せしめ、該第三弁を駆動するためのバルブ駆
   動機構が前記第三弁を機関低負荷域では閉じたま
   まとし、機関高負荷域で圧縮行程途中から排気行
   程後半まで開かせるよう構成されたことを特徴と
   する可変圧縮比内燃機関。