JPS6238836A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリンダヘッドに凹み形成した燃焼室に、圧
縮比可変用の副ピストンを内蔵した副シリンダを設けた
圧縮比可変式の内燃機関に関するものである。

〔従来の技術〕

内燃機関における燃焼室に、副ピストンを内蔵した副シ
リンダを設け、該副シリンダ内の副ピストンを燃焼室に
対して前後動することによって圧縮比を可変することは
特開昭５６−８８９２６号公報等によって良く知られて
いるが、このように燃焼室に副ピストンを内蔵した副シ
リンダを設けた場合、点火栓による着火の影響をどのよ
うにして副シリンダ内にまで及ぼすかが問題となる。

これに対して本発明者は、先の特許出願（特願昭５７−
８０５２８号）に基づく特開昭５８−１９７４２１号公
報において、内燃機関におけるシリンダヘッドの下面に
凹み形成した燃焼室を、機関の平面視においてシリンダ
ボアの略中心点を通る中心線の左右両側に前記中心線に
向かって斜め上向きに延びる傾斜状内壁面を有するペン
トルーフ型に形成し、該燃焼室における両傾斜状内壁面
のうち一方の傾斜状内壁面に吸気ポート及び排気ポート
を、他方の傾斜状内壁面に圧縮比可変用の副ピストンを
摺動自在に内蔵した副シリンダを各々配設し、且つ点火
栓を前記シリンダボアの中心近傍に配設することによっ
て、点火栓による着火の影響を、燃焼室の隅々及び副シ
リンダ内に及ぼすことができるようにした圧縮比可変式
内燃機関を提案した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように圧縮比可変用の副シリンダを有する燃焼室を
、左右側に傾斜状内壁面を備えたペントルーフ型に形成
した場合、シリンダボア内における主ピストンの頂面に
は、当該主ピストンの上死点での隙間容積を縮小するた
めに、燃焼室における両傾斜状内壁面に対応する部分に
傾斜面を形成した突出部を設ける必要がある。

しかし、このように主ピストンの頂面に、燃焼室におけ
る両傾斜状内壁面に対応する部分に傾斜面を形成した突
出部を設けると、当該主ピストンが上死点に達したとき
において、その頂面の突出部における内傾斜面と、燃焼
室における両傾斜状内壁面との間にスキッシュ流が発生
し、このスキッシュ流がシリンダボアの中心部近傍に設
けた点火栓に向かって噴出することになるから、点火栓
における火花を前記スキッシュ流によって吹き消し易く
なって、着火燃焼が不安定になるのである。

この場合、前記のスキッシュ流は、副ピストンを燃焼室
に向って前進することによって圧縮比を高くする程強く
なる一方、圧縮比は機関の低負荷域において高くするも
のであるから、前記スキッシュ流による火花の吹き消し
の現象は、機関の低負荷域において顕著に表われるので
あった。

本発明は、前記先願にかかる先行技術に記載された圧縮
比可変式内燃機関において、主ピストンの頂面の突出部
における内傾斜面と燃焼室における両傾斜状内壁面との
間に発生するスキッシュ流による火花の吹き消しを低減
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、主ピストン頂面の突出部における内
傾斜面と突出部の平坦上面との両連接角部のうち少なく
とも燃焼室における吸気ポート及び排気ポート側の連接
角部に、突出部の傾斜面と燃焼室の傾斜状内壁面との間
の隙間を前記点火栓に向かって拡大するようにしたヌス
ミ部を設けた構成にしたものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を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内を往復摺動する主ピ
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は、機関の平面視において前記シリンダボ
ア４の中心点６を通ってクランク軸（図示せず）に平行
に延びる長手中心線７の左右両側に、シリンダボア４の
軸線８に向って斜め上向きに延びる傾斜状内壁面９．１
０を備えたペントルーフ型で、且つ燃焼室５内には、平
面視においてシリンダボア４における中心点６の近傍の
部位においてシリンダヘッド２に螺着した点火栓１１が
のぞんでいる。

１２は吸気ポート、１３は排気ポート、１４は圧縮比可
変用の副シリンダを各々示し、この吸気ポート１２及び
排気ポート１３を前記燃焼室５における一方の傾斜状内
壁面９に、副シリンダ１４を燃焼室における他方の傾斜
状内壁面１０に各々配設し、吸気ポート１２及び排気ポ
ート１３の燃焼室５内への開口部には、吸気弁１５と排
気弁１６とが各々設けられている。

６一 前記主ピストン３の頂面には、上面を平坦面１７ａに形
成した突出部１７を備え、該突出部１７には、前記燃焼
室５における両側斜状内壁面９゜１０に対応する部分に
これら傾斜状内壁面９，１０に沿う傾斜面１８．１９が
形成されている。

一方前記副シリンダ１４のシリンダヘッド上室への開口
部には、これを塞ぐ蓋板２０が設けられている。２１は
前記副シリンダ１４内に摺動自在に嵌挿した副ピストン
で、該副ピストン２１の外周にはピストンリング２１ａ
を備え、この副ピストン２１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２１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、前記副ピストン２１には、これを後退方向に付
勢するばね２２が設けられ、また、この副ピストン２１
の背面には、中空室２３が凹み形成されている。

前記副ピストン２１の背面と蓋板２０との間に油圧室２
４を形成し、該油圧室２４に、図示しない油圧源からの
作動油を作動油供給通路２５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２５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２５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２６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２５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２１の背面にその中空室２３を塞
ぐように固着した通孔２７付きディスク２８には、副シ
リンダ１４の軸線と平行に延びるステム２９を一体的に
連結し、該ステム２９を、前記蓋板２０を摺動自在に貫
通して副シリンダ１４外に突出する、このステム２９は
、その内部に軸方向に延びる通孔３０を備えた中空状で
、該通孔３０の一端は前記副ピストン２１における中空
室２３内に開口し、前記ステム２９の副シリンダ１４外
への突出端には、前記油圧室２４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３１を穿設す
る。

更に、前記ステム２９の副シリンダ１４外への突出端に
は、リング状スピル体３２を摺動自在に被嵌して設け、
ステム２９が後退勤するときそのスピルポート３１がス
ピル体３２の下面における開閉用端面３３によって閉じ
、ステム１３が前進動するときスピルポート３１がスピ
ル体３２の開閉用端面３３から開くように構成する一方
、前記スピル体３２をこれに係合したレバー３４の回動
によりステム２９の軸方向に移動調節するように構成す
る。

そして、前記主ピストン３における頂面の突出部１７に
おける両傾斜面１８．１９と突出部１７の平坦上面１７
ａとの両連接角部３５，３６のうち少なくとも燃焼室５
における吸気ポート１２及び排気ポート１３側の連接角
部３５を、図に実線で示すように円弧面３５ａに形成す
るとか、或いは一点鎖線で示すように傾斜面３５ｂに形
成するとかすることによって、当該連結角部３５に、突
内部１７の傾斜面１８と燃焼室５の傾斜状内壁面９との
間の隙間を前記点火栓１１に向かって拡大するようにし
たヌスミ部３７を設けたものである。

この構成において、作動油供給通路２５中の逆止弁２６
は油圧室２４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２４内
に作動油が供給され、油圧室２４に入った作動油はスピ
ルポート３１から流出する。

このときスピル体３２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３１の閉によって当該スピルポート３１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２４の圧力によって、副ピストン２１を燃焼室５側
に押す力が、燃焼室５の圧力及びばね２２によって副ピ
ストン２１を燃焼室５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２１は燃焼室５に向って前進
し、この前進がスピルポート３１における開閉用端面３
３から開の所まで進行すると、スピルポート３１から作
動油が流出を始め、この流出量と油圧室２４への供給量
とがバランスした時点、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
とばね２２とにより副ピストン２１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２
１の前進が停止する。

また、スピル体３２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、スピルポート３１が全開にな
り、スピルポート３１からの流出量が増加して、油圧室
２４の圧力が低下するから、副ピストン２１は、燃焼室
５の圧力及びばね２２によって燃焼室５から離れるよう
に後退し、この後退がスピルポート３１がスピル体３２
の開閉用端面３３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２１の
後退勤が停止することになり、スピル体３２の移動調節
によって、副ピストン２１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。

従って、前記スピル体３２に係合したレバー３４の他端
に、機関の負荷に関連するアクチェータ３８を連結し、
該アクチェータ３８により、機関の負荷の増加に比例し
てスピル体３２を後退移動させるようにすれば、圧縮比
を機関の低負荷域では高（、負荷の増加に伴って次第に
低くなるように自動制御することができる。

一方、主ピストン３が圧縮行程において上死点に近付く
と、その頂面の突出部１７における両傾斜面１８．１９
と燃焼室５における両傾斜状内壁面９．１０との間にス
キッシュ流が各々発生し、この両スキッシュ流が点火栓
１１に向って噴出することになり、この場合、燃焼室５
における吸気ポート１２及び排気ポート１３付きの傾斜
状内壁面９とこれに対応する傾斜面１８との間に発生す
るスキッシュ流の方が、他方の傾斜状内壁面１０と傾斜
面１９との間で発生するスキッシュ流よりも強くなるか
ら、前記点火栓１１における火花は、燃焼室５における
吸気ポート１２及び排気ポート１３付きの傾斜状内壁面
９とこれに対応する傾斜面１８との間に発生するスキッ
シュ流によって吹き消されるおそれがある。

これに対して本発明は、前記のように主ピストン３にお
ける頂面の突出部１７における両傾斜面１８．１９と突
出部１７の平坦上面１７ａとの両連接角部３５，３６の
うち少なくとも燃焼室５における吸気ポート１２及び排
気ポート１３例の連接角部３５に、突出部１７の傾斜面
１８と燃焼室５の傾斜状内壁面９との間の隙間を前記点
火栓１１に向かって拡大するようにしたヌスミ部３７を
設けたもので、燃焼室５における吸気ポート１２及び排
気ポート１３付きの傾斜状内壁面９とこれに対応する傾
斜面１８との間に発生するスキッシュ流は、前記ヌスミ
部３７を通って点火栓１１に向って噴出するときにおい
て当該ヌスミ部３７において減速されることになるから
、スキッシュ流による火花の吹き消しのおそれを低減で
きるのであり、また、燃焼室５における副シリンダ１４
例の傾斜状内壁面１０と突出部１７における他方の傾斜
面１９との間で発生するスキッシュ流によって火花を吹
き消すおそれがある場合には、突出部１７の平坦上面１
７ａと他方の傾斜面１９との連接角部３６に対して前記
ヌスミ部３７と同様のヌスミ部を設ければ良いのである
。

〔発明の作用・効果〕

以上のとおり本発明によると、圧縮比可変用の副シリン
ダを備えた燃焼室において、点火栓の着火の影響を燃焼
室の隅々及び副シリンダ内に確実に及ぼすために、当該
燃焼室をペントルーフ型にし、該燃焼室における一方の
傾斜状内壁面に吸気ポート及び排気ポートを、他方の傾
斜状内壁面に前記副シリンダを各々配設し、且つ、点火
栓をシリンダボアの中心近傍に設けた場合に新たに発生
する問題点、つまり、スキッシュ流によって点火栓の火
花の吹き消しのおそれが増大することを、主ピストン頂
面の突出部における両傾斜面と突出部の平坦上面との両
連接角部のうち少なくとも燃焼室における吸気ポート及
び排気ポート側の連接角部に、突出部の傾斜面と燃焼室
の傾斜状内壁面との間の隙間を前記点火栓に向かって拡
大するようにしたヌスミ部を設けたことによって防止す
ることができるから、燃焼室内での燃焼を、点火栓の着
火の影響を燃焼室の隅々及び副シリンダ内に確実に及ぼ
すことができることと、点火栓にスキッシュ流による吹
き消しがないこととが相俟って、機関の全運転域で安定
化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図は機関要部の紺断
正面図、第２図は第１図のｎ−ｎ視底面である。 １・・・・シリンダブロック、２・・・・シリンダヘッ
ド、３・・・・主ピストン、４・・・・シリンダボア、
５・・・・燃焼室、６・・・・シリンダボア中心点、７
・・・・長手中心線、９，１０・・・・傾斜状内壁面、
１１・・・・点火栓、１２・・・・吸気ポート、１３・
・・・排気ポート、１４・・・・副シリンダ、１７・・
・・突出部、１７ａ・・・・平坦上面、１８．１９・・
・・傾斜面、２１・・・・副ピストン、３５．３６・・
・・連接角部、３７・・・・ヌスミ部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、内燃機関におけるシリンダヘッドの下面に凹み
   形成した燃焼室を、機関の平面視においてシリンダボア
   の略中心点を通る中心線の左右両側に前記中心線に向か
   って斜め上向きに延びる傾斜状内壁面を有するペントル
   ーフ型に形成し、該燃焼室における両傾斜状内壁面のう
   ち一方の傾斜状内壁面に吸気ポート及び排気ポートを、
   他方の傾斜状内壁面に圧縮比可変用の副ピストンを摺動
   自在に内蔵した副シリンダを各々配設し、且つ点火栓を
   前記シリンダボアの中心近傍に配設する一方、前記シリ
   ンダボア内における主ピストンの頂面に燃焼室内に向っ
   て突出する突出部を設け、該突出部には、前記燃焼室に
   おける両傾斜状内壁面に対応する部分にこれら傾斜状内
   壁面に沿う傾斜面を形成して成る圧縮比可変式内燃機関
   において、前記主ピストン頂面の突出部における両傾斜
   面と突出部の平坦上面との両連接角部のうち少なくとも
   燃焼室における吸気ポート及び排気ポート側の連接角部
   に、突出部の傾斜面と燃焼室の傾斜状内壁面との間の隙
   間を前記点火栓に向かって拡大するようにしたヌスミ部
   を設けたことを特徴とする圧縮比可変式内燃機関。