JPS58197442A - 多気筒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、圧縮比を機関の運転状態に合せて変更するよ
うにした圧縮比可変式の多気筒内燃機関に関するもので
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、圧縮比を高めれば良いが、圧縮比を高めると高負荷
域において）・ソ＋ンタが発生する。このため従来の圧
縮比一定の内燃機関では、圧縮比を高負荷域においてノ
ツ士ジ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のであった。

そこで先行技術としての特開昭５６−８８９２６号公報
は、圧縮比を機関の運転状態に合せて自動的に変更し、
すなわち、低回転・低負荷域では圧縮比を高く、低回転
・高負荷域では圧縮比を低くし、また高回転域では圧縮
比を高くすることを提案している。

ところがこの先行技術におけるものは、燃焼室に連通す
る副シリ、：／り内に嵌挿した副ごストシを、副シリ：
７り内で前後摺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シタ外に突出した０ツ
ドの先端を、これと同一軸線上に設けた油圧シリ−Ｊり
内のプランジヤに接当する一方、油圧シリ、７り内に油
圧を送ってづランジセを油圧シリ、：７夕から突出する
ことにより副ピストンを燃焼室に向って前進して圧縮比
を高め、油圧シリ−、Ｉり内の油圧を放出することによ
り副ピストンを燃焼室から後退して圧縮比を低下するも
のである。そしてこの場合、吸気負圧がある値より大き
い低負荷域で且つ回転数がある値より、高い高回転域の
とき、前記油圧シリ？７りへの油圧回路中に設けた制御
弁が油圧シリ：７タに油田を送るように切換わって圧縮
比を高め、吸気負圧がある値より小さい高負荷域で且つ
回転数がある値より低い低回転域のとき、ｉｊｌ記制御
弁が油圧シリンダの油圧を放出するように、切換？て圧
縮比を低下するもので、その圧縮比の制御は、ある負荷
値及びある回転数を境として圧縮比が高から低に又は低
から高に急変するＯ　Ｎ　−ＯＦＦ的な制御であって、
圧縮比を負荷及び／又は回転比に比例して滑らかに制御
することができなりから、この圧縮比の急変によって機
関のトルク変動が発生してドライバしりテイリーが著し
く低下するのである。

本発明は、多気筒機関における各気筒にその燃焼室に連
通する副シリ−Ｊりを各々設け、該各側シリシタに副ピ
ストンを各々嵌挿し、該各側ヒストンを機関の負荷及び
／又は回転′＃、に応じて前後摺動することにより、圧
縮比を機関の運転、つまり負荷又は負荷及び回転数に応
じて自動制御するにおいて、前記圧縮比の自動制御が機
関の負荷又は負荷及び回転数に比例して無股階的ＶＣ滑
らかにできて、ドライバヒリテイリーの悪化を生じない
ようにすれると共に、複数の気筒における圧縮比の変更
か一つのアク予エータによってできるようにしたもので
あって、目？Ｊ記各側ヒストシの背面室を油圧室として
、、、これに作動油を連続的に各々供給するーノノ、前
記各副ピストンには副シリンダ外に突出するようにステ
ムを各々設け、該各ステ乙には、前７油圧室内の作動油
が流出するようにしたスじルボートを各々９２し、且つ
各ステムの突出部には、そのスピルボートを当該スピル
ホートからの流出量を調節するように開閉すると共に、
その開閉位置をステムの軸方向に沿って変位するようし
で作動するスピル体を各々設け、該各スじル体を機関の
運転条件つまり負荷又は負荷及び回転数に、当該運転条
件の変化に応じて各スピル体が一斉しで作動するように
一つのアク子エータを介して関連させるように構成した
ものである。

以ド本発明の一例を２気筒内燃機関に適用した場合の実
施例について説明すると、図において（１）は第１気筒
（Ａ、〕及び第２気筒（Ａ、）を−列状に有するシリ′
Ｊりづロック、（２）は該シリンダブ０゛ツク（１）の
上面に締結したシリ、７タヘツドを各々示し、該シリー
Ｊタヘ・リド璽２）には各気筒（Ａ、）（Ａ、）箇所に
燃焼室（４）を凹み形成すると共に当該燃焼室（４）内
にのぞむ点火栓（５）を備え、且つ燃焼室（４）に開口
する吸気ボート反び排気ポート〔図示せず〕が開口して
いる。

す７５記シリシタへ・リド（２）Ｋは各気筒（Ａ、）（
Ａ、）箇所ごとに副シリ、７り（６）が、当該副シリン
ダ（６）の下側が燃焼室（４）に上側がシリ：７クヘ・
リド（２）の上面におけるシリシタヘッド上室に各々開
口するように穿設されシリシタへ・リド（２）の上面に
は副シリンダ（６）の上側を塞ぐ蓋板（７）が設けられ
ている。

曲記各側シリンタ（６）内には外周にピストンリシジ（
９）を備えた副ヒスト−Ｊ（８）を摺動自在に嵌挿して
、該副ごスト−Ｊ（８）を燃焼室（４）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、副ヒス
）：ｙｆ８）を燃焼室（４）から離れる方向に後退させ
ると燃・焼室の容積が増大して圧縮比が低くなるように
構成され、これら各副ヒスト′Ｊ（８）ばばね（Ｉｎ＋
にて後退力向（で付勢されてＡる。また、各副ピストン
（８）の背面部（燃焼室（５）Ｋ対して裏側の而）ＶＣ
は、当該側じストン（８）の中心から軸方＠に−ひるス
テム（１１）が一体内に各々設けられ、該各ステへ０１
１を前記蓋板（７）を摺動自任に貫通して外方に突出す
るー・方、各副ピストン（８）の背面と蓋板（７）との
間に油圧室（１りを各々形成し、該各油圧室ｏ２に、図
示しない油圧源からの作動油を逆止弁（１３）付きボー
ト（１４１を介して連続的に各々供給する。更に各ステ
ムｔｉｌｌ　Ｋは油圧室＋１２）　Ｖｃ連通する通路０
５１を各々備え、且つ各ステム（１１）が蓋板（７）よ
り外方に突出する部分には、前記油圧室（１２）内の作
動油をシリシタへ・リド上室Ｖｃｔｆ！、出するための
スじルポート囮を各々ｇ設する。

前記各ステム（Ｉｌｌの突出部ｖｃＨ、スピル体の一つ
の実施例であるスピルリーフグαηを摺動自任に被嵌し
て、ステム（１１）が後退勤するときそのスピルホード
１６１がスピルリシ／）０７１　Ｋよって閉じ、ステム
（１１）・が前進動するときそのスピルホー）　＋１６
＋がスピルリーフ（１ηから開くように構成する。

一方、シリーＪタヘッド（２）の上面には、各気筒（Ａ
１）（Ａ２）の列方向に延びる連動軸（１８）を、複数
の軸受（１９）を介して回転自任に設け、該連動軸＋１
８１　＋では各気筒（Ａ、）（Ａ２）箇所にフォーク状
レバー■の基端部前記各スピルリーフ（１ηの外周に設
けた環状溝効）Ｋ各々係合する一力、前記連動軸α□□
□に固着したアーム（２４）の先端にアクチェータの一
つの実施例であるタイセフラム機構（２５］を連結する
。このタイセフラム機構Ｃ０は、前記アーム（２４）の
先端にＤラド（２６）を介して連結するタイセフラム（
２７１を内蔵し、該タイセフラムＩ：）ｎＫて区画され
たタイセフラム室１２８）ＶＣは、前記アーム１２４＋
の先端を図において下方に押し下げる方向に付勢するば
ね（２９）を設けると共に、該タイセフラム室（２８）
を通路（３０）を介して機関の吸気マニホールド（図示
せず〕に接続して、吸気管負圧をタイセフラム室２８１
　Ｋ導入することにより、機関の負荷の減少に伴って吸
気管負圧が大きく（真空寄り）なるとこれに応じ前記各
スピルリーフ　’）　（１ηか−・斉にｉｔ１進摺動し
、機関の負荷の増大に伴って吸気管負圧が小さく〔大気
圧寄り）なるとこれに応じて各スヒシリング（１７１が
一斉に後退摺動するように構成して成るのである。

この構成において、スピルリーフ＋１７１を第２図に実
線で示す位置から二点鎖線で示す位置へと前進り向に移
動すると、スピルホード０６）の閉によって当該スじル
ボート（１６）からの作動油の流出が止まり、逆止弁（
１３１付きボート０４から絶えず作動油が供給されてい
る油圧室（１２１の圧力が上昇するから、副じストニア
（８）は燃焼室（４）に向って前進し、この１１１進が
スピルホード０６）の開の所まで進行すると、スピルホ
ード（１６）から作動油が流出を始め、この流出量と油
圧室（１２への供給量とがバラシスした時点で副ヒスト
ｙｆ８）の前進が停止する。また、スピルホードジ（］
７）を二点鎖線の位置から実線の位置への後退り向に移
動すると、スピルホード０６）が全開Ｋｆｘリスヒルポ
ートからの流出量が増加し油圧室（１りの圧力が低下す
るから、副ヒスト：、＋　＋８１は燃焼室（４）の圧力
及び／又はばね（１０）によって燃焼室から離れるよう
に後退し、この後退がスピルホ−１−＋１６１がスピル
リーフ（１ηにて閉じる所まで進行すると、スじルホー
ト（１６）からの流出量が減少し、その流出量が供給量
とバラシスした時点で、副ヒスト′Ｊ（８）の後退１ノ
が停止することになり、スピルリーフグＵηの移動によ
って副ヒストン（８）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り、この場合、合気
Ｉ　（Ａ１）（Ａ、）におけるスピルリーフジ（１７＋
をフォークしバー）２０＋　（２０＋、連動軸（１８１
及びアーム（２４）を介してアクチェータの一例である
タイセフラム機構（２５）に関連したことにより、機関
の負荷の低下に伴って吸気管負圧が次第に大きくなる（
真空寄りになる〕とタイセフラム機構（２５）にて各ス
ピルリーフグ（１ηが一斉に実線の位置から二点鎖線の
位置へと前進するから、各気筒（Ａｌ）（Ａ、）におけ
る圧縮比は機関の負荷の低下に伴って次第に高くなり、
また、機関の負荷の増加に伴って吸気管負圧が次第に小
さくなる〔大気圧寄りになる）と各スピルリーフタｆ１
７１が一斉に二点鎖線の位置から実線の位置へと後退す
るから、各気筒（Ａ、）（Ａ２）における圧縮比は機関
の負荷の増加に伴って次第に低くなるというように、各
気筒（Ａ、）ＣＡ、）における圧縮比を機関の負荷に応
じて同時に且つ無段階的に滑らかに自動制御できるので
ある。

このように、負荷に応じて圧縮比を自動制御することに
より、低負荷域において吸気管負圧が大きいことによる
実庫縮比の低Ｆが少なく熱効率が高くなるので、燃費率
が低減する。

ＱＩＪ　４Ｉ−１スヒルリ〜ツク１１ηを作動するアク
チェータとしてはＱｆＪ　ａ＋’、ダイセフラム式のも
のに限らず、電気式等の他の型のアクチェータを用して
も良いことは勿論であるが、第３図に示すようにスピル
リシグ作動用アク千エータ（２５ａ）　Ｋ対する制御回
路１３１）に、機関の負荷検出器（負荷の検出として吸
気管負圧を用いても良い）（３２及び回転検出器（３３
）からの信号を入力させ、各気筒（Ａ　ｔ　）（Ａ　２
　）におけるスピルリーＪジ１１７）を機関の負荷に対
しては前記と同様に負荷の増加に伴って一斉に後退勤し
て各気筒１’Ａ、）（Ａ２）［おける圧縮比を次第に低
くすると共に、各スピルリシグ（１ηを機関の回転数に
対しては回転数の増加に伴って一斉に前進動して各気筒
（Ａ、）（Ａ、）における圧縮比を次第に高くするよう
に制御すれば、低負荷域で吸気管負圧が大きいことによ
る実圧縮比の低ドを防止できると同時に、高回転域にお
いて、充填効率が減少することによる出力の低下を、圧
縮比の増加によ？で防止することができるのである。

このように一つのアクチェータによって各気筒（Ａ　Ｉ
　）　ＣＡ　ｔ　）におけるスピルリシジ（１７１を同
時に前後摺動に際して、各スピルリングα７）Ｋよって
スピルボ−ｌ−（１６１を開閉する位置に、各気筒（Ａ
１）（Ａ、）間において加工寸法誤差等によってずれが
あるときＫは、各スじルリングａ’ｈｖｃ係合する各フ
ォーク状レバー例を連動軸ｆ＋８１　Ｋ対して固着する
ための止めねじ伐１）を緩めて、スピルボート（１６１
の開閉位置を各気筒（ＡＩＸＡ２）の両方について同じ
位置に合せたのち、止めねじ［２１＋を締結するように
して調整すれば良いのであり、この調整手段としては、
フォーク状しバー彌）の先端にスピルリシジ（１ηの環
状溝力）に係合するように設けたヒシを、第４図及び第
５図に示すようπ偏芯ヒ′Ｊ（２２ａ）にし、この偏芯
ヒン〔２基）をこれに対する止めねしく２１ａ）を緩め
た状態で回して各気筒（Ａ１）（Ａ２）ｆｆおけるスピ
ルポート（１６）の開閉位置が同じ位置になるように合
せたのち、止めねじ（２１ａ）を締結するようにしたも
のに構成しても良いのである。

なお、前記油圧室（葱に連続的に供給する作動油として
は、機関における潤滑油を用いれば良いか、自動車のパ
ワーステアリジグ機構又はオートマチ・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
はスピル棒の−っの実施例としてスピルリシグ（１９に
した場合を示したが、第６図に示すように各気筒（Ａｘ
）（Ａｔ）における各ステム（ｌ　ｌａ）を中空軸に形
成してこれにスピルポート（１６ａ）を各々穿設し、該
各ステム（ｌｌａ）内にスピルポート（１６ａ）を開閉
するためのスピル棒（１７ａ）を摺動自在に各々嵌挿し
、該各スピル棒（１７ａ）を、萌配実旌例のフォーク状
しバー（２０）、連動軸（１８）及び？−ム（２４１（
！：からなる機構又はこれ以外の機構を介して一つのア
クチェータに関連して同時に摺＃Ｊ　＃〕作するように
構成しても良いのである。更に池の実施例としては、第
７図、第８図及び第９図に示すヨウニ、各％　ｆｔ１ｉ
ｊ（Ａ１）（Ａｘ）ノステム（１ｌｂ）　Ｋ　オＩｒｆ
るスピルポートをス、テムの軸線に対して傾斜する傾斜
状スピルポート（１６ｂ）Ｋ形成するーカ、各ステΔ（
ＩＲＩ）の外周には歯車式のスピルリシグ（１７ｂ）を
回転及び摺動自在に各々被嵌して、該各スピルリ−ＪＪ
ｊ（１７ｂ）を図示しない軸受にてシリーＪタヘッド（
２）に対して回転自在に軸支し、この各スピルリシジ（
１７ｂ）にはステム（ｌｌｂ）が前後摺動したときその
傾斜状スピルポート（１６Ｔ））に合致するようにした
一つの逃がしボート（３４）を各々穿設すると共に、こ
の各スピルリンＩ）（１７ｂ）の歯を、シリシタへｔリ
ド（２）の上面に各気筒（Ａ、）（Ａ２）の列方向Ｋｆ
ｆｉ’、設し念う・ツク杆（３均〔但しこのう１ツク杆
（３５１ｔ／′ｉ図示しない部材によりシリーＪタヘッ
ド（２）Ｋ当該ラック杆の長手方向π摺動自在に支持さ
れている）に各々噛合し、このう゛ツク杆０４）を機関
の負荷又は負荷及び回転数に関連するアクチェータ（２
５ｂ）に連結することにより、各気筒（Ａ、）（Ａ、）
におけるスピルリ：７り（１７ｂ）を、負荷の増加Ｑで
伴ってその逃がしボート（圓がｔＩ）から田）位置り向
に移動するように一斉に回転作動させるか、この負荷に
よる（Ｉ）から…）への回転作動に加えて回転数の増加
に伴って逃がしボート（圓が（口］位置から中位置方向
に移動するように一斉に回転作動させるように構成する
こともできるのである。この実施例の場合、各気筒（Ａ
、）（Ａ２）におけるステム（ｌ　ｌｂ）は摺動自在、
回転不能に保持され、各スピルリン′ｊＣ１７ｂ）をう
ｔツク杆（３υに代えてリシり機構等池の機構により一
斉に作動するように構成しても良く、また傾斜状スピル
ポートをスピルリシジ側に、逃がしポートをステム側に
設けても良く、更にステム又はスピルリシジに設けられ
る各ポートの形状は、必要に応じて第８図に二点鎖線に
示すように任意形状の組み合せが考えられる。

捷た、副ヒストｙの材質としては、主ピストンと同様ア
ルミ合金を用いても良いが、その一部若しくは全部をセ
ラ三・リフで構成しても良い。

この場合、燃焼室側の材質をセラミックにすると、セラ
三゛ツクは熱伝導性が低いため、燃焼室かげ、耐摩耗性
が高く、摩擦係数が低いので、摺動音の＠屑に必要な液
体〔潤滑／Ｉｌ）が少なくてもよいので、オイル下がり
の量も少なくなり、排ガスの悪化、オイル消費の増大が
防止できる。

以’）ｑ−実施例しでついて説明したが不発Ｆ３Ａは、
多気筒機関における各気筒πその燃焼室に連通する副シ
リ−Ｊりを各々設け、該合剤シリ：７りに副ピストンを
摺動自在に各々嵌挿し、該各側ピストシの背面を油圧室
としてこれに作動油を連続的に各々供給する一方、前記
各副シリシタには副シリ：７り外に突出するようにした
ステムを各々設け、該各ステムＫＶｉ、ｎｔｓ記油圧油
圧室内動油が流出するようにしたスピルポートを各々穿
設し、且つ各ステムの突出部には、そのスピルポートを
当該スピルポートからの流出量を調節するように開閉す
ると共に、その開閉位置をステムの軸方向に沿って変位
するように作動するスピル体を各々設け、該各スピル体
を機関の運転条件に、当該運転条件の変化に応じて各ス
ピル体が一斉に作動するように一つのアクチェータを介
して関連させて成るもので、こｈにより圧縮比を機関の
運転条件に応じて無段階的に滑らかに自動制御できるか
ら、圧縮比を可変（てした場合の急激なトルク変動がな
く、従ってドライバーピリティーを悪化することがない
のであり、しかも本発明は各気筒箇所の副シリシタ１月
における副ピストンの背面を油圧室とし、これＧて作動
油を送って副ピストンを前後動するようしてしたもので
、頭圧した先行技術のように各気筒に対して副シリ−Ｊ
り外方に油圧シリ′Ｊりを設ける必要がないから、機関
の小型・軽量化を図ることができる。

捷た、前記各気筒における圧縮比の可変に際して、各気
筒におけるスピル体を、各気筒ごとＶｃｅけたアクチェ
ータによって作動するこ２は、アクチェータを収付ける
ためのスペースが増大するばかりか、各気筒における圧
縮比に、当該各気筒πついての各アクチェータ間の設定
値及び制御°特性の誤差によってバラ付きが発生して、
機関の振動が増加する等の不具合を生じることになるが
、不発Ｆ３Ｊ４は、目ｆＪかのように各気筒におけるス
ピル体を一つのアクチェータによって作動するようにし
たがないばかりか、各気筒Ｋｉ縮比を、その間にバラ付
きを生じることなく、同じ圧縮比の下で自動制御できる
のである。

【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実旌例によ
る機関の平面図、第２図は第１図のロー〇視拡大断面図
、第３図は第２の実施例の回路図、第４図はフォーク状
レバーとスピルリ′Ｊジとの保合部の別個を示す図、第
５図は第４図のＶ−Ｖ視図、第６図はスピル体とスピル
ポートとの別の実施例図、第７図は第３の実施例による
機関の平面図、第８図は第７図の■−■視拡大断面図、
第９図は第８図のＩＸ　−ＩＩ視断面図である。 （Ａ、）（Ａ２）・・・気筒、（１）・・・シリシタブ
ロック、（２＋−°。 シリーＪタヘッド、（４）・・・燃焼室、＋６１−°°
副シリーＪり、＋８１　・・・副ヒスト：、Ｉ、ｆｉｌ
ｌ　（ｌｌａ）　（ｌｌｂ）　・”　ステＬ　、＋１２
１・・油圧室、＋１６１　（１６ａ）　（１６ｂ）−２
ヒルボート、（１７）　ＣＩ？ａ）Ｃ１７ｂ）・・・ス
ピル体、（１８１°°゛連動軸、瞥°°°う゛ツク杆、
（２５１Ｃ２５ａ）　（２５ｂ）　−？　’７　予ｘ　
−タ。 特許庁長官　名杉　１ｏ大　殿 ３６．エヶオ６□　　　　　　け°”り事件との関係　
　特許１１！［１人 任　所　　大訳府池田市ダイハツ町１番１号４、代　理
　人 ５、補正の対象　αΩ濤の発明の毛材〜のネ関６、補正
の内容

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、多気筒機関における各気筒にその燃焼室に連通
   ずる副シリンダを各々設け、該副シリシタに副ピストシ
   を摺動自在に各々嵌挿し、該各側ヒストシの背面を油圧
   室としてこれに作動油を連続的に各々供給する一方、前
   記各副シリニア’；ＩＫ（ｔｉ副シリ′Ｊり外に突出す
   るようにしたステムを各々設け、該各ステムには、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
   各々穿設し、且つ各　　′ステムの突出部には、そのス
   ピルボートを当該スピルボートからの流出量を調節する
   ように開閉すると共に、その開閉位置をステムの軸方向
   に沿って変位するように作動するスピル休を各々設け、
   該各スピル体を機関の運転条件に、当該運転条件の変化
   に応じて各スピル休が一斉に作動するように一つのアク
   チェータを介して関連したことを特徴とする圧縮比可変
   式多気筒内燃機関。