JPS6331655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧縮比を機関の負荷に合せて変更制
御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。

〔従来の技術〕

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ツキングが発生する。

このため従来の圧縮比一定の内燃機関における
圧縮比は、高負荷域においてノツキングが発生し
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。

そして、このものは、燃焼室に連通する副シリ
ンダ内に嵌挿した副ピストンを、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ツドの先端を、
これと同一軸線上に設けた油圧シリンダ内のプラ
ンジヤに接当し、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
作動油を送り副ピストンを前進して圧縮比を高
め、吸気負圧が、ある値より小さい高負荷域のと
き油圧シリンダの作動油を放出し副ピストンを後
退して圧縮比を低くするものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、前記先行技術による圧縮比の変更制御
は、ある負荷値を境として圧縮比を高から低に又
は低から高に急変するON−OFF的な制御である
から、圧縮比を負荷に比例して滑らかに変更制御
することができず、この圧縮比の急変更において
機関のトルク変動が大きくなつてドライバービリ
テイが悪化するのである。

しかも、このように副シリンダ外の圧縮比可変
用の油圧シリンダを設けることは、構造が複雑に
なるばかりか、多気筒内燃機関の場合、前記圧縮
比可変用の油圧シリンダを、各気筒ごとに設けな
ければならないから、その取付けスペースの増大
により、内燃機関が著しく大型化すると共に、重
量も増加するのである。

本発明は、この問題を解消することに加えて、
内燃機関の減速時における燃料消費の節減を図る
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、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、前記副シ
リンダにおける副ピストンの背面に油圧室を形成
して、該油圧室に作動油の供給通路を接続する一
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、前記油圧室の作動油が流出す
るようにしたスピルポートを設け、且つ、前記ス
テムの突出端には、当該ステムの後退動によつて
スピルポートが閉じステムの前進動によつてスピ
ルポートが開くようにしたスピル体を、当該スピ
ル体によるスピルポートの開閉位置がステムの軸
方向に変位できるように相対移動自在に設け、該
スピル体を、機関の負荷に応じて移動作動するよ
うに機関の負荷に関連し、更に、該スピル体によ
るスピルポートの開閉位置を、機関の減速時にお
いて後退方向に変位するようにした手段を設けた
構成にしたものである。

〔発明の作用・効果〕

このような構成において、前記スピル体を、当
該スピル体によつてスピルポートを閉じるように
移動操作すると、スピルポートからの作動油の流
出が止まるか、減少することにより、副ピストン
は、油圧室内に供給される作動油によつて燃焼室
に向かつて前進動し、この前進動は、スピルポー
トからの作動油の流出量と油圧室への作動油の供
給量とが略等しくなる位置までスピルポートが開
いた時点で停止することになり、また、前記スピ
ル体を、当該スピル体によつて前記スピルポート
を大きく開くように移動作動すると、スピルポー
トからの作動油の流出量が増大することにより、
副ピストンは、燃焼室内の圧力にて燃焼室から後
退動し、この後退動は、スピルポートからの作動
油の流出量と油圧室への作動油の供給量とが略等
しくなる位置までスピルポートが閉じると停止す
ることになるから、前記スピル体の移動操作によ
つて、副ピストンを前進又は後退動することがで
きる。

従つて、このスピル体を、機関の負荷に応じて
移動作動するように機関の負荷に関連することに
より、圧縮比を、機関の負荷に応じて無段階的に
変更制御することができるのである。

このように本発明によると、圧縮比を、機関の
負荷に応じて変更制御することが、無段階的に滑
らかにできるから、圧縮比の変更制御に伴うドラ
イバービリテイーの悪化を確実に低減することが
できる一方、副ピストンの発明における油圧室へ
の作動油の給排にて副ピストンを前後動すること
により、前記先行技術のように副ピストン外に圧
縮比可変用の油圧シリンダを設ける必要がなく、
構造を簡単化できると共に、内燃機関を小型・軽
量化できるのである。

また、前記スピル体は、機関の減速時において
後退し、このスピル体の後退によりこれに追従し
て副ピストンが後退することになつて、燃焼室の
内容積が増大する。

機関の減速時における燃焼室の内容積の増大
は、燃焼室内における圧力が、吸気行程に際して
真空側に著しく大きくなることを防止できて、延
いては、機関の減速時において燃焼室内の圧力が
真空側に著しく大きくなることで混合気の吸入量
が増大することを防止できるから、減速における
燃料消費の節減を図ることができて、機関におけ
る燃料消費量を低減できるのである。また、場合
によつては、一般の内燃機関に設けられている減
速時におけるフユーエルカツト手段を省略するこ
とができるのである。

〔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はシリンダブロツク、２はシリ
ンダヘツド、３はシリンダブロツク１のシリンダ
ボア４内を往復摺動するピストン、５は前記シリ
ンダヘツド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
リンダヘツド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。

符号７は、前記シリンダヘツド２に穿設した副
シリンダで、該副シリンダ７は下側が燃焼室５に
上側がシリンダヘツド２の上面に各々開口し、該
副シリンダ７のシリンダヘツ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。

符号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の方向に前進すると燃焼室５の内容積が
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の内容
積が増大して圧縮比が低くなるようになつてお
り、且つ、この副ピストン９はばね１０にて後退
方向に付勢され、副ピストン９の背面（燃焼室５
に対して裏側の面）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が連結され、該
ステム１１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、副ピストン９の背面と蓋板
８との間に油圧室１２を形成し、該油圧室１２
に、図示しない油圧源からの作動油を逆止弁１３
付き作動油供給通路１４を介して連続的に供給す
る。

また、前記ステム１１には、油圧室１２に連通
する通路１５を備え、且つ、ステム１１が前記蓋
板８より外方に突出する部分には、前記油圧室１
２内の作動油をシリンダヘツド上室に流出させる
ためのスピルポート１６を穿設する。

符号１７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１７を前
記ステム１１に回転自在及び摺動自在に被嵌し
て、該スピルリング１７を燃焼室５の方向に前進
移動するとき当該スピルリング１７によつてスピ
ルポート１６が閉じ、スピルリング１７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１６が開くように構成する。

また、符号１８は、シリンダヘツド上室に中途
部を軸１９にて揺動自在に枢着して設けたレバー
で、該レバー１８の一端を前記スピルリング１７
に係合する一方、レバー１８の他端に、制御回路
２０によつて作動するアクチエータ２１を連結
し、制御回路２０に、機関の負荷検出器２２から
の信号を入力させ、機関の負荷の増加に比例して
前記スピルリング１７をアクチエータ２１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２０は、機関の減速（エン
ジンブレーキ）検出手段２３からの信号を入力と
して、機関の減速時において、前記スピルリンク
１７をアクチエータ２１により、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した手
段を備えている。。

この構成において、スピルリング１７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１６の閉に
よつて当該スピルポート１６からの作動油の流出
が止まり作動油供給通路１４から絶えず作動油が
供給されている油圧室１２の圧力が上昇するか
ら、副ピストン９は、燃焼室５に向つて前進し、
この前進が、スピルポート１６の開の所まで進行
すると、スピルポート１６から作動油が流出を始
め、この流出量と油圧室１２への作動油の供給量
と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１７を、二点鎖線の位置か
ら実線の位置へと後退方向に移動すると、スピル
ポート１６が全開となり当該スピルポート１６か
らの作動油の流出量が増加し、油圧室１２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１０によつて燃焼室５から離れ
るように後退し、この後退が、スピルポート１６
がスピルリング１７にて閉じる所まで進行する
と、スピルポート１６からの流出量が減少し、そ
の流出量が油圧室１２への供給量とバランスした
時点で、副ピストン９の後退動が停止することに
なつて、スピルリング１７の移動により、副ピス
トン９の位置を任意に変更でき、ひいては圧縮比
を任意に変更できるのである。

この場合、スピルリング１７を、レバー１８及
びアクチエータ２１、更には制御回路２０を介し
て機関の負荷の増大に伴つ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
加に伴つて次第に低くなるように無段階的に滑ら
かに自動的に変更制御できるのである。

なお、スピルリング１７を、機関の負荷に関連
することに加えて、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ツトル弁を
急閉しての減速時には、制御回路２０は負荷検出
器２２からの信号に優先してスピルリング１７を
アクチエータ２１にて大きく後退移動し、燃焼室
５の内容積が増大するから、機関の減速時におい
て燃焼室５内の圧力が真空側に著しく大きくなる
ことを防止できるのである。

この場合、機関の減送検出手段２３としては、
スロツトル弁以降の吸気管負圧の変化によつても
良いが、スロツトル弁の開度と機関の回転数とを
同時に検出して、スロツトル弁弁が閉で且つ回転
数が機関のアイドリング時の回転数より少し高い
回転数のときをもつ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ると、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１６が
閉じる一方、油圧室１２内の圧力が瞬間的に高く
なつて逆止弁１３が閉じて、油圧室１２内の作動
油は当該油圧室１２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に対する大きな爆
発力を支受するのであり、この場合においてスピ
ルポート１６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上昇が、クツシヨ
ンとなつて燃焼室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、前記の実施例において油圧室１２に絶え
ず供給する作動油として、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ツク変速装置に
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１７にした場合を示したが、第
３図に示すようにステム１１ａを中空軸に形成
し、該ステム１１ａ内にスピル体としての他の実
施例であるスピル棒１７ａを摺動自在に嵌挿し、
該スピル棒１７ａを機関の負荷に関連するアクチ
エータにて摺動作動してスピルポート１６ａを開
閉するように構成しても良いのであり、更にま
た、前記各実施例は、スピル体のステムに対する
相対移動によるスピルポートの開閉位置の変位
を、スピル体のステムに対する軸方向の摺動によ
つて行う場合であつたが、スピル体のステムに対
する相対移動によるスピルポートの開閉位置の変
位は、ステムに対する軸方向の摺動に代えて、以
下に述べるようにスピル体の回転によつても行う
ことができる。

すなわち、第４図及び第５図は、この場合の実
施例を示し、スピル体の他の実施例として外周に
歯車２５を有するスピルリング１７ｂを使用し、
これをステム１１ｂに回転自在及び摺動自在に被
嵌する一方、ステム１１ｂにおけるスピルポート
をステム１１ｂの軸線に対して傾斜する傾斜状の
スピルポート１６ｂに形成し、前記歯車式のスピ
ルリング１７ｂを図示しない軸受けにてシリンダ
ヘツド２に対して軸支し、このスピルリング１７
ｂに、ステム１１ｂが前後摺動したときの傾斜状
スピルポート１６ｂに合致するようにした一つの
逃がしポート２４を穿設すると共に、このスピル
リング１７ａを外周の歯車２５にステム１１ｂと
直角方向に配設したラツク杆２６を噛合し、該ラ
ツク杆２６を機関の負荷に関連するアクチエータ
２１にて長手方向に摺動してスピルリング１７ｂ
を回転作動し、ステム１１ｂの傾斜状スピルポー
ト１６ｂに対して逃がしポート２４をまたは
位置へとずらせることによつて、スピルリング１
７ｂによるスピルポート１６ｂの開閉位置を、ス
テム１１ｂの軸方向に沿つて変位するように構成
したものである（なお、この場合、ステム１１ｂ
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１７ｂを回転する機構として
は、実施例のラツクとピニオンに限らず、他の手
段を用いても良い）。

【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
図、第３図及び第４図はスピル体とスピルポート
との別例図、第５図は第４図の平面図である。 １……シリンダブロツク、２……シリンダヘツ
ド、５……燃焼室、６……点火栓、７……副シリ
ンダ、９……副ピストン、１２……油圧室、１
１，１１ａ，１１ｂ……ステム、１４……作動油
供給通路、１６，１６ａ，１６ｂ……スピルポー
ト、１７，１７ａ，１７ｂ……スピル体、２１…
…アクチエータ、２０……制御回路、２２……負
荷検出器、２３……減速検出手段。

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、前記副シリンダにおける副
   ピストンの背面に油圧室を形成して、該油圧室に
   作動油の供給通路を接続する一方、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、前記油圧室の作動油が流出するようにしたス
   ピルポートを設け、且つ、前記ステムの突出端に
   は、当該ステムの後退動によつてスピルポートが
   閉じステムの前進動によつてスピルポートが開く
   ようにしたスピル体を、当該スピル体によるスピ
   ルポートの開閉位置がステムの軸方向に変位でき
   るように相対移動自在に設け、該スピル体を、機
   関の負荷に応じて移動作動するように機関の負荷
   に関連し、更に、該スピル体によるスピルポート
   の開閉位置を、機関の減速時において後退方向に
   変位するようにした手段を設けたことを特徴とす
   る圧縮比可変式内燃機関。