JPS62258128A - 内燃機関における圧縮比可変装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の運転中においてその圧縮比を、内
燃機関の運転状態に応じて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。

（従来の技術〕 本件出願人は、先の特許出願（特願昭５８−１７５８７
１号）に基づく特開昭６０−６７７２９号公報において
、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中空状ステ
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
トを穿設し、このステムの突出端には、当該ステムの後
退動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、当該スピル体を内燃機関における負荷に応じて後
退動するようにした手段を設けて成る圧縮比可変装置を
提案した。

すなわち、この圧縮比可変装置は、機関の負荷の減少に
よってスピル体が前進動するとスピルポートが全閉とな
り油圧室の圧力が上昇し、この油圧室の圧力上昇で副ピ
ストンをスピルポートがスピル体に対して略半開となる
位置まで燃焼室に向って前進動することによって圧縮比
を高（し、機関の負荷の増大に応してスピル体が後退動
するとスピルポートが全開となって油圧室内の圧力が下
降し、この圧力の下降に伴ってＤＩピストンを燃焼室内
の圧力にてスピルポートがスピル体に対して略半開とな
る位置まで燃焼室から離れるように後退動することによ
って圧縮比を低くするものである。

そして、このものにおいて、機関の負荷の減少に対して
圧縮比を高くすること、つまり副ピストンの前進動の応
答性は、油圧室に対する作動油の供給量に比例する一方
、負荷の増大に対して圧縮比を下げること、つまり副ピ
ストンの後退動の応答性はスピルポートからの作動油の
流出量に比例することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記形式の圧縮比可変装置は、油圧室における
作動油の流出を、只一つのスピルポートから行うように
していて、当該スピルポートからの作動油の流出量の増
大には限界値が存在するから、機関の負荷の減少に対し
て圧縮比を高くすること、つまり副ピストンの前進動の
応答性を向上するために、油圧室に対する作動油の供給
量を増大すると、機関の負荷の増大に対して圧縮比を下
げることの応答性が低下することになる点に問題がある
。

すなわち、機関を急速に加速する場合において、副ピス
トンの後退動つまり圧縮比を下げることに応答遅れが存
在することにより、機関の負荷の増大に伴って圧縮比が
下がるまでの間に、圧縮比が前記の応答遅れのためにそ
の時の負荷にノッキング限界の圧縮比よりも高い値にな
ってノッキングが発生することになるから、機関の加速
性が低下するばかりか、加速のフィーリングが悪化する
ことになり、特にこの傾向は、機関の加速が急であれば
ある程増大するし、また、低負荷域から最高負荷域へ一
挙に加速するに際して顕著に表れるのである。

さりとて、機関の加速に際して圧縮比を下げることの応
答遅れを少なくするためには、油圧室への作動油の供給
量を少なくすれば良いと考えられるが、かくすると、負
荷の減少に対して圧縮比を高くすることの応答性が低下
することになる。

本発明は、この問題つまり機関の急加速に対して圧縮比
低減の応答遅れが発生することを解消することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

このため本発明は、前記形式の圧縮比可変装置において
、その油圧室に連通ずるように設けた中空状の加速用ス
テムに、前記ステムにおけるスピルポートと同様に油圧
室内の作動油が流出するようにした第２のスピルポート
を穿設し、且つ前記加速用ステムに、その第２スピルポ
ートを開閉するための加速用スピル体を相対動自在に設
け、該加速用スピル体を前記ステムにおけるスピル体の
動きに、当該スピル体が急速に後退動するときにおいて
成る時間だけ第２スピルポートを開＜如＜作動するよう
に関連した構成にしたものである。

〔発明の作用・効果〕

このように構成すると、機関の急加速に際しての負荷の
増大に伴ってステムにおけるスピル体が急速に後退動し
て、ステムにおけるスピルポートが全開になると同時に
、前記スピル体の急速な後退動に連動して加速用ステム
における加速用スピル体も後退動して、加速用ステムに
おける第２スピルポートも開（ことになり、油圧室内に
おける作動油の流出が、スピルポート及び第２スピルポ
ートの両方から行なわれ、油圧室内の圧力が、スピルポ
ートのみから作動油の流出を行う場合よりも急速に低下
するから、油圧室に対する作動油の供給量を少なくする
ことなく、副ピストンの後退動、延いては圧縮比の下げ
作動を急速に行うことができるのである。

一方、前記加速用ステムにおける加速用スピル体は、ス
テムにおけるスピル体に、当該スピル体を急速に後退動
したときにおいて第２スピルポートを開くように関連し
たもので、前記第２のスピルポートは、前記のように機
関の急加速を行なわない限り加速用スピル体によって閉
塞されたま−の状態に保持されているので、この第２の
スピルポートの存在によって、機関の負荷減少に対する
副ピストンの前進動つまり圧縮比を高くすることの応答
性が低下するとはないのである。また、加速用ステムに
おける加速用スピル体は、ステムにおけるスピル体が急
速に後退動するときにおける成る時間だけ前記第２スピ
ルポートを開くもので、この時間が経過すると第２スピ
ルポートは閉じて、副ピストンの後退動は、ステムにお
けるスピル体の後退に追従することになり、換言すると
、前記加速用スピル体による副ピストンの後退動の応答
性の向上は、機関の加速当初においてのみ行なわれるか
ら、第２スピルポートが長い時間にわたって開くことに
よる副ピストンの後退し過ぎ、つまり、副ピストンが、
スピル体に対応する位置以上に後退し過ぎることを防止
できるのである。

従って本発明によると、機関の負荷減少に対して圧縮比
を高くすることの応答性を低下することなく、機関の加
速に際して副ピストンを後退して圧縮比を下げることの
応答性を向上することができるから、機関の加速時にお
いてノンキングが発生することを確実に防止できるので
あり、しかも、前記機関の加速に際して副ピストンの後
退し過ぎがなく圧縮比が下がり過ぎることを防止できる
から、前記機関の加速に際して前記のようにノンキング
を防止できることと相俟って、機関の加速性と加速のフ
ィーリングとをより向上できる効果を有する。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面（第１図）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は該シリンダ
ブロック１の上面に締結したシリンダヘッド、３は前記
シリンダブロック１におけるシリンダボア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す。

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、前記シリンダへラド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、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の外周にはシール用のピストンリング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５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５の容
積が増大して圧縮比が低くなるようになっており、前記
副ピストン９にはこれを後退方向に付勢するためのばね
２１が設けられている。

前記副ピストン９の背面と蓋板８との間に油圧室ＩＯ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
つの実施例であるところの逆止弁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、咳ステム１３を
、前記蓋板８を摺動自在に雷通して副シリンダ７外に突
出する。このステム１３は・その内部に軸方向に延びる
通路１４を備えた中空状で、該通路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ポート１７を設ける。

前記ステム１３の副シリンダ７外への突出端には、リン
グ状のスピル体１８を摺動自在に被嵌して、ステム１３
が後退動するときそのスピルポート１７がスピル体１８
の下面における開閉用端面１９によって閉じ、ステム１
３が前進動するときスピルポート１７がスピル体１８の
開閉用端面１９から開くように構成する一方、前記スピ
ル体１８をこれに係合したレバー２０の回動にて、機関
の負荷に応じてステム１３の軸方向に移動させる。

すなわち、前記レバー２０の他端には、機関の負荷に関
連するアクチェータ２２を連結して、前記スピル体１８
を、該アクチェータ２２により機関における負荷の減少
に比例して前進動じ、機関における負荷の増大に比例し
て後退動するように構成する。

一方、前記蓋板８には、前記油圧室１０内に連通ずる加
速用ステム２３を、前記ステム１３と平行に接続し、該
加速用ステム２３には、前記ステムにおけるスピルポー
ト１７と同様に油圧室１０内の作動油をシリンダヘッド
上室に放出するための第２のスピルポート２４を設ける
。更に、この加速用ステム２３には、当該加速用ステム
２３の軸方向への移動より前記第２スピルポート２４を
開閉するための加速用スピル体２５を相対動自在に被嵌
し、該加速用スピル体２５をレバー２６の回動によって
移動する。

そして、このレバー２６の他端に連結したアクチェータ
２７を、前記スピル体１８用レバー２０に対して設けた
センサー２８からの信号を入力とする制御回路２９に関
連し、スピル体１８用レバー２０が上向き回動するとき
、つまりスピル体１８が後退動するときで、且つ、その
速度が成る値よりも早いときにおいて、前記アクチェー
タ２７の作動によって加速用スピル体２５を第２スピル
ポート２４が開くように後退動し、その構成る時間を経
過すれば、前記アクチェータ２７が元の位置に戻り、加
速用スピル体２５にて第２スピルポート２４を閉じるよ
うに構成する。

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。

このときスピル体１８を第１図に矢印（Ａ）で示すよう
に前進方向に移動すると、スピルポート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５側に押す力が、燃焼室の圧
力及びばね２１によって副ピストン９を燃焼室５から後
退させる方向に押す力より強（なるから、副ピストン９
はばね２１に抗して燃焼室５に向って前進し、スピル体
１８における開閉用端面１９よりスピルポー）１７が開
く位置まで前進すると、油圧室１０内の作動油はスピル
ポート１７から流出を始め、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、つまり油圧室１０内の
油圧によって副ピストン９を燃焼室５側に押す力と、燃
焼室５内の圧力とばね２１力とで副ピストン９を燃焼室
５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、スピル体１８を第１図に矢印（Ｂ）で示すように
後退方向に移動すると、スピルポート１７の開度が太き
（なり、スピルポート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の圧力及びばね２１力によって燃焼室５から離れる
ように後退し、これに伴ってスピルポート１７がスピル
体１８の開閉用端面１９にて閉じる位置まで後退すると
、このスピルポート１７からの流出量と油圧室１０内へ
の作動油とがバランスした時点で、副ピストン９の後退
動が停止することになるのである。

そして、前記スピル体１７は、機関の負荷に関連するア
クチェータ２１により、機関における負荷の減少に比例
して前進動じ、機関における負荷の増大に比例して後退
動するように構成されているから、圧縮比を、機関の負
荷の減少に対しては高く、負荷の増大に対しては低くな
るよう自動的に変更されることになる。

この場合において、加速用ステム２３における加速用ス
ピル体２５は、スピル体１８の前進動つまり機関の負荷
を減少することに応じて、第２スピルポート２４を開く
ように作動することはなく、また、機関をスロットル弁
の開によって加速する場合であっても、その加速が緩や
かに行なわれるときには、前記加速用スピル体２５は、
第２スピルポート２４を開くように後退動することはな
いが、機関の加速をスロットル弁の急開によって急速に
行う場合には、ステム１３におけるスピルポート１７が
開くと同時に、前記加速用ステム２３における加速用ス
ピル体２５が、これに対するレバー２６に連結したアク
チェータ２７の作動ニよって後退動して、第２スピルポ
ート２４を開くから、油圧室１０内における作動油の流
出は、スピルポート１７及び第２スピルポート２２の両
方から行なわれ、油圧室１０内の圧力はスピルポート１
７のみから作動油の流出を行う場合よりも急速に低下す
ることになる。その結果、機関の急加速時における副ピ
ストン９の後退動、延いては圧縮比を下げることの応答
性を向上できるのである。

そして、機関の急加速から成る時間を経過すれば、レバ
ー２６に連結したアクチェータ２７が元の状態に戻るこ
とによって、第２スピルポート２４が、加速用スピル体
２５にて閉塞されることにより・副ピストン９が最終的
に後退する位置は、ステム１３におけるスピル体１８に
対応する位置に保持でき、副ピストン９がスピル体１８
に対応する位置以上に後退することを低減できるのであ
る。

第２図は、前記第２スピルポート２４及び加速用スピル
体２５を備えた加速用ステム２３を、第１図のように油
圧室１０を形成する蓋板８に接続することに代えて、ス
テム１３の上端に対して一体的に接続連結したもので、
この場合においても、前記第１図の場合と同様に、該加
速用ステム２３における加速用スピル体２５をステム１
３におけるスピル体１８の動きに、センサー２８、制御
回路２９、アクチェータ２７及びレバー２６を介して、
当該スピル体１８が急速に後退動するときにおいて成る
時間だけ第２スピルポート２４を開く如く作動するよう
に関連すれば良いのである。

なお、前記加速用スピル体２５を、ステム１３における
スピル体１８に前記のように関連させるに際しては、機
械的な連動機構によって関連するようにしても良い。

第３図〜第６図はこの場合の実施例を示すもので、ステ
ム１３の上端に対して一体的に連接した加速用ステム２
３における加速用スピル体２５を、シリンダヘッド２等
に設けたストッパー３０に引張ばね３１に押圧付勢する
一方、ステム１３上のスピル体１８には、内部に作動油
等の流体を封入したダンパー３２を係着し、該タンパ−
３２内において通孔３３付きピストン３３によって８成
される両ダンパー室３４．３５のうち一方のダンパー室
３４内にピストン３３を上回きに付勢するばね３６を設
け、ピストン３３に連結したピストン杆３７の上端に長
溝３８を設けて、該長溝３８に、前記加速用ステム２３
上の加速用スピル体２５から突出したピン３９を係合し
たものである。

圧縮比が高い負荷域においては、第３図に示すように加
速用スピル体２５は第２スピルポート２４を閉じている
が、この負荷域からの急加速に際して、スピル体１８が
矢印（Ｂ）方向に後退動く上昇動）すると、そのときの
後退速度が早いために、加速用ステム２３における加速
用スピル体２５は、その間におけるダンパー３２に拘わ
らず、第４図に示すようにスピル体１８と略一体的に引
張ばね３１に抗して後退動して、第２スピルポート２４
を全開にする。勿論、ステム１３におけるスピルポート
１７も全開となる。

この第２スピルポート２４及びスピルポート１７の全開
により、機関の急加速に対する副ピストン９の後退動の
応答性を向上できる一方、前記加速用スピル体２５は、
前記のように一旦後退動したあとは、引張ばね３１力に
て、一方のダンパー室３４内の流体がピストン３３にお
ける通孔３３ａより他方のダンパー室３５に流れるにつ
れて前進動（下降動）して、第５図に示すように第２ス
ピルポート２４を閉塞するから、副ピストン９が、ステ
ム１３におけるスピル体１８に対応する位置以上に後退
するのを防止することができる。そして、ステム１３に
おけるスピル体１８が、負荷の低減に関連して第６図に
示すように前進動（下降動）すると、ダンパー３２内の
ピストン３３が、一方のダンパー室３４内のばね３６に
て押し上げられて、前記第３図の状態に戻るのである。

つまり、加速用スピル体２５を、ステム１３におけるス
ピル体１８の動きに関連して、当該スピル体１８が急速
に後退動するときにおいて成る時間だけ第２スピルポー
ト２４を開くように作動することができるのであり、こ
の機械的な連動機構は、第１図の実施例に対しても適用
できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は第１の実施例に
おける機関要部の縦断正面図、第２図は第２の実施例に
おける機関要部の縦断正面図、第３図はスピル体と加速
用スピル体との連動機構の実施例を示す図、第４図、第
５図及び第６図は第３図に示す連動機構の作動状態を示
す図である。 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、１１・・・・作
動油供給通路、１２・・・・逆止弁、１３・・・・ステ
ム、１７・・・・スピルポート、１８・・・・スピル体
、１９・・・・開閉用端面、２０・・・・レバー、２１
・・・・ばね・２２・・・・アクチェータ、２３・・・
・加速用ステム、２４・・・・第２のスピルポート、２
５・・・・加速用スピル体、２６・・・・レバー、２７
・・・・アクチェータ、２８・・・・センサー、２９・
・・・制御回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、燃焼室に連通す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中空
   状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
   ルポートを穿設し、このステムの突出端には、当該ステ
   ムの後退動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、当該スピル体を内燃機関における負荷に応
   じて後退動するようにした手段を設けて成る圧縮比可変
   装置において、前記油圧室に連通するように設けた中空
   状の加速用ステムに、前記ステムにおけるスピルポート
   と同様に油圧室内の作動油が流出するようにした第２の
   スピルポートを穿設し、且つ前記加速用ステムに、その
   第２スピルポートを開閉するための加速用スピル体を相
   対動自在に設け、該加速用スピル体を前記ステムにおけ
   るスピル体の動きに、当該スピル体が急速に後退動する
   ときにおいて或る時間だけ第２スピルポートを開く如く
   作動するように関連したことを特徴とする内燃機関にお
   ける圧縮比可変装置。