(57)【要約】【課題】残留燃焼ガスの熱損失を抑え、さらに、残留燃焼ガスによる内燃機関の内部への摩擦発生を抑えることができる復リンク式の内燃機関を提供する。【解決手段】復リンク式の内燃機関１０は、クランク軸１６の回転をピボット軸２４に伝達可能な動力伝達構造３０を備えている。動力伝達構造３０は、クランク軸１６にサンギア６５が設けられた遊星歯車機構３１と、遊星歯車機構３１のリングギア７２に設けられた駆動ギア７３と、駆動ギア７３に噛合されてピボット軸２４に設けられた従動ギア３２と、調整機構３３とを備えている。調整機構３３でキャリア６８の回転方向を切り替えることにより、駆動ギア７３に対する従動ギア３２の噛合位相を調整可能にできる。【選択図】図３
2014034927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸に連結リンクが揺動自在に設けられ、連結リンクの一端部がコンロッドを介してピストンに連結され、前記連結リンクの他端部がスイングロッドを介してピボット軸に連結され、前記ピボット軸に前記クランク軸の回転を伝達可能な動力伝達構造を備えた復リンク式の内燃機関において、
前記動力伝達構造は、
前記クランク軸にサンギアが設けられた遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構のリングギアに設けられた駆動ギアと、
前記駆動ギアに噛合され、前記ピボット軸に設けられた従動ギアと、
前記遊星歯車機構のキャリアが回転する方向を切り替えることにより、前記駆動ギアに対する前記従動ギアの噛合位相を調整可能な調整機構と、
を備えたことを特徴とする復リンク式の内燃機関。
【請求項２】
前記調整機構で前記噛合位相を調整することにより、
前記内燃機関の始動運転中に、圧縮行程におけるピストンの圧縮上死点に対して排気行程におけるピストンの排気上死点を同位置に設定し、
前記内燃機関の定常運転中に、圧縮行程におけるピストンの圧縮上死点を前記始動運転中の圧縮上死点に対して燃焼室側の位置で、かつ、排気行程におけるピストンの排気上死点を前記定常運転中の圧縮上死点に対して前記燃焼室に対して反対側の位置に設定する、
ことを特徴とする請求項１記載の復リンク式の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランク軸に連結リンクが設けられ、連結リンクがコンロッドを介してピストンに連結されるとともにスイングロッドを介してピボット軸に連結された復リンク式の内燃機関復リンク式の内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のなかには、燃焼室内の圧縮比を高めることにより、燃焼室に供給された混合気をピストンで圧縮させて自発的に着火（自着火）させる予混合圧縮自着火式のものがある。
この内燃機関によれば、混合気を高圧縮させて自着火させることにより、燃焼室の複数箇所で混合気を着火させて均一に燃焼させることができる（例えば、特許文献１参照。）。燃焼室内の圧縮比を高めることにより、点火プラグ（スパークプラグ）を用いることなく、混合気を高圧縮させて自着火させることができる。
しかし、この内燃機関は、点火プラグを用いないで混合気を自着火させるために、自着火時期を安定させることが難しい。
【０００３】
混合気の自着火時期を安定させる手段として、排気行程において排気バルブおよび吸気バルブの両方を閉じた負のオーバラップ状態を確保し、燃焼ガスの一部を燃焼室に残留させ、残留させた燃焼ガスの熱エネルギを混合気の燃焼に利用する方法が知られている。
すなわち、燃焼室に供給された混合気に残留燃焼ガスを混合させる内部ＥＧＲ（Exhaust-Gas-Recirculation）機構を採用することにより、圧縮行程において残留燃焼ガスの熱エネルギを利用して混合気の自着火時期を安定させることができる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
しかし、この内燃機関は、排気行程において燃焼ガスの一部を燃焼室に残留させた状態でピストンが上死点に到達する。よって、ピストンが上死点に到達するまで、残留燃焼ガスがピストンで圧縮されるため、残留燃焼ガスの温度が上昇してシリンダの壁部より高くなる。このため、シリンダの壁部からの熱損失が増加して熱損失が増加し、残留燃焼ガスの温度が低下することが考えられる。
【０００５】
さらに、排気行程において、ピストンが上死点に到達する間に、残留燃焼ガスをピストンで圧縮することにより、残留燃焼ガスからピストンに応力（負荷）が発生する。
このため、発生した応力がピストンを経て内燃機関の内部（特に、摺動部）に伝えられ、内燃機関の内部に摩擦（フリクション）が発生することが考えられる。
【０００６】
ところで、内燃機関として、排気行程から吸気行程におけるピストンの上死点（排気上死点）を、圧縮行程から膨張行程におけるピストンの上死点（膨張上死点）と異ならせるように構成した復リンク式の内燃機関が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６９０９７号公報
【特許文献２】特開２００５−２０１１２７号公報
【特許文献３】特開２００７−２３９５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献３の内燃機関は、ピストンの排気上死点が膨張上死点より高く設定されている。
このため、燃焼室の残留燃焼ガスをピストンで、特許文献２の内燃機関より強く圧縮することになり、残留燃焼ガスの熱損失や、内燃機関の内部への摩擦発生を抑えることはできない。
【０００９】
本発明は、残留燃焼ガスの熱損失を抑え、さらに、残留燃焼ガスによる内燃機関の内部への摩擦発生を抑えることができる復リンク式の内燃機関を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る発明は、クランク軸に連結リンクが揺動自在に設けられ、連結リンクの一端部がコンロッドを介してピストンに連結され、前記連結リンクの他端部がスイングロッドを介してピボット軸に連結され、前記ピボット軸に前記クランク軸の回転を伝達可能な動力伝達構造を備えた復リンク式の内燃機関において、前記動力伝達構造は、前記クランク軸にサンギアが設けられた遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のリングギアに設けられた駆動ギアと、前記駆動ギアに噛合され、前記ピボット軸に設けられた従動ギアと、前記遊星歯車機構のキャリアが回転する方向を切り替えることにより、前記駆動ギアに対する前記従動ギアの噛合位相を調整可能な調整機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記調整機構で前記噛合位相を調整することにより、前記内燃機関の始動運転中に、圧縮行程におけるピストンの圧縮上死点に対して排気行程におけるピストンの排気上死点を同位置に設定し、前記内燃機関の定常運転中に、圧縮行程におけるピストンの圧縮上死点を前記始動運転中の圧縮上死点に対して燃焼室側の位置で、かつ、排気行程におけるピストンの排気上死点を前記定常運転中の圧縮上死点に対して前記燃焼室に対して反対側の位置に設定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明では、遊星歯車機構（キャリア）の回転方向を調整機構で切り替えることにより、駆動ギアに対する従動ギアの噛合位相を調整することができる。
よって、圧縮行程におけるピストンの上死点（圧縮上死点）に対して、排気行程におけるピストンの上死点（排気上死点）を、燃焼室に対して反対側の位置（すなわち、低位置）に設定できる。
【００１３】
ピストンの排気上死点を低位置に設定することにより、排気行程において燃焼室に残留させた燃焼ガス（残留燃焼ガス）をピストンで圧縮しないようにできる。よって、残留燃焼ガスの圧縮による温度上昇を抑えることができる。
これにより、残留燃焼ガスとシリンダの壁部との温度差を小さく保ち、シリンダ（壁部）からの熱損失を抑えることができるので混合気を安定させて自着火できる。
【００１４】
さらに、排気行程において残留燃焼ガスをピストンで圧縮しないようにできるので、残留燃焼ガスからピストンに負荷（応力）が発生しないようにできる。
これにより、ピストンに生じた応力で、内燃機関の内部に摩擦（フリクション）が発生することを抑えることができる。
このように、混合気を安定させて自着火でき、かつ、内燃機関の内部に摩擦が発生することを抑制できるので内燃機関の運転効率を高めることができる。
【００１５】
請求項２に係る発明では、内燃機関の始動運転中に、圧縮行程におけるピストンの圧縮上死点に対して排気行程におけるピストンの排気上死点を同位置に設定した。
これにより、圧縮行程において、点火プラグ（スパークプラグ）で混合気を着火することにより混合気を安定させて着火できる。
このように、混合気を安定させて自着火できるので、始動運転中の運転効率を高めることができる。
【００１６】
一方、内燃機関の定常運転中に、排気行程におけるピストンの排気上死点を定常運転中の圧縮上死点に対して低位置（燃焼室に対して反対側の位置）に設定した。よって、排気行程において燃焼室に残留させた燃焼ガス（残留燃焼ガス）をピストンで圧縮しないようにでき、残留燃焼ガスが圧縮により温度上昇することを抑制できる。
これにより、残留燃焼ガスとシリンダの壁部との温度差を小さく保つことが可能になり、シリンダ（壁部）からの熱損失を抑制できるので混合気を安定させて自着火できる。
【００１７】
さらに、排気行程において残留燃焼ガスをピストンで圧縮しないようにできるので、残留燃焼ガスからピストンに負荷（応力）が発生しないようにできる。
これにより、ピストンに生じた応力で、内燃機関の内部に摩擦（フリクション）が発生することを抑えることができる。
このように、混合気を安定させて自着火でき、かつ、内燃機関の内部に摩擦が発生することを抑制できるので、定常運転中の運転効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る復リンク式の内燃機関を示す断面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】本発明に係る復リンク式の内燃機関を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る動力伝達構造を示す断面図である。
【図５】本発明に係る復リンク式の内燃機関を示す分解斜視図である。
【図６】本発明に係る動力伝達構造を説明する図である。
【図７】（ａ）は本発明に係る復リンク式の内燃機関の火花着火運転、予混合圧縮自着火運転について説明する図、（ｂ）は火花着火運転、予混合圧縮自着火運転について説明するグラフである。
【図８】本発明に係る復リンク式の内燃機関を火花着火運転状態に調整する例を説明する図である。
【図９】本発明に係る復リンク式の内燃機関を火花着火運転する例を説明する図である。
【図１０】本発明に係る復リンク式の内燃機関を予混合圧縮自着火運転状態に調整する例を説明する図である。
【図１１】本発明に係る復リンク式の内燃機関を予混合圧縮自着火運転する例を説明するグラフである。
【図１２】本発明に係る復リンク式の内燃機関を予混合圧縮自着火運転する例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
【実施例】
【００２０】
実施例に係る復リンク式の内燃機関１０について説明する。
実施例においては、復リンク式の内燃機関として、ガス（都市ガスやＬＰガスなど）を燃料とする４サイクルの単気筒ＯＨＶ型のエンジンを例示する。この復リンク式の内燃機関は、発電機、農業機械、コージェネレーション装置の駆動源として使用される汎用エンジンである。
【００２１】
図１に示すように、復リンク式の内燃機関１０は、エンジンケース１１に設けられたクランク軸１６と、クランク軸１６およびピストン１８を連結するリンク機構２０と、リンク機構２０の回転を調整してピストン１８の上死点を可変可能な動力伝達構造３０とを備えている。
【００２２】
さらに、復リンク式の内燃機関１０は、シリンダヘッド１４の内部に収容された吸気バルブ３７および排気バルブ３８と、吸気バルブ３７および排気バルブ３８を作動する動弁機構４０（図２参照）と、シリンダヘッド１４の内部に収容された点火プラグ（スパークプラグ）４６（図２参照）とを備えている。
クランク軸１６は、エンジンケース１１から突出された端部１６ａにカバー４７が設けられている。カバー４７の外部に冷却用のファン４８が設けられ、カバー４７の内部に発電機４９が収容されている。
【００２３】
復リンク式の内燃機関１０は、運転状態に応じて火花着火運転（ＳＩ（Spark Ignition）運転）と、予混合圧縮自着火運転とに切替可能に構成されている。
火花着火運転とは、燃焼室１５の混合気を点火プラグ４６（図２参照）で燃焼させる運転をいう。予混合圧縮自着火運転とは、混合気をピストン１８で圧縮させて自発的に着火（自着火）させる運転をいう。
具体的には、例えば、火花着火運転は内燃機関  が始動運転中に選択され、予混合圧縮自着火運転は内燃機関  が定常運転中に選択される。
【００２４】
混合気は、吸気流路５１の上流側に設けられたミキサ５３でガスと空気とが混合されることにより生成される。ミキサ５３で生成された混合気は、吸気バルブ３７が開状態のとき、吸気流路５１を経て燃焼室１５に供給される。
【００２５】
図２に示すように、動弁機構４０は、ピボット軸２４に設けられた第１吸気カム４１および第２吸気カムと、ピボット軸２４に設けられた第１排気カム４２および第２排気カムと、第１、第２の吸気カム４１の一方に選択的に摺接される吸気リフタ４３と、第１、第２の排気カム４２の一方に選択的に摺接される排気リフタとを備える。
【００２６】
さらに、動弁機構４０は、吸気リフタ４３に吸気プッシュロッド４４を介して連結される吸気ロッカアーム４５と、排気リフタに排気プッシュロッドを介して連結される排気ロッカアームとを備えている。
吸気ロッカアーム４５を作動することにより吸気バルブ３７の開状態、閉状態を切り替えることができる。また、排気ロッカアームを作動することにより排気バルブ３８（図２参照）の開状態、閉状態を切り替えることができる。
【００２７】
第１吸気カム４１および第２吸気カムをピボット軸２４の軸方向に移動することにより、第１吸気カム４１および第２吸気カムのいずれか一方を選択して吸気リフタ４３に摺接させることができる。
また、第１排気カム４２および第２排気カムをピボット軸２４の軸方向に移動することにより、第１排気カム４２および第２排気カムのいずれか一方を選択して排気リフタに摺接させることができる。
【００２８】
この動弁機構４０によれば、始動運転中に、第１吸気カム４１を吸気リフタ４３に摺接させ、第１排気カム４２を排気リフタに摺接させることにより、火花着火運転に対応させて吸気バルブ３７および排気バルブ３８の開状態、閉状態を切り替えることができる。
一方、定常運転中に、第２吸気カムを吸気リフタに摺接させ、第２排気カムを排気リフタに摺接させることにより、予混合圧縮自着火運転に対応させて吸気バルブ３７および排気バルブ３８の開状態、閉状態を切り替えることができる。
【００２９】
ここで、予混合圧縮自着火運転において、排気バルブ３８の閉弁時期が進角され、かつ吸気バルブ３７の開弁時期が遅角されるように設定されている。
よって、排気行程後半から吸気行程前半において吸気バルブ３７および排気バルブ３８の両方を閉弁させる、いわゆる負のオーバラップ状態を維持できる。
【００３０】
負のオーバラップ状態を維持することにより、燃焼ガスの一部を燃焼室１５に残留させることができる。燃焼ガスの一部を燃焼室１５に残留させることにより、残留させた燃焼ガス（以下、残留燃焼ガスという）の熱エネルギをつぎの燃焼に利用することができる。
すなわち、燃焼室１５に供給された混合気に燃焼室１５の残留燃焼ガスを混合させる内部ＥＧＲ（Exhaust-Gas-Recirculation）機構を採用することにより、残留燃焼ガスの熱エネルギを利用して混合気の自着火時期を安定させることができる。
【００３１】
一方、火花着火運転において、混合気は点火プラグ４６で燃焼される。よって、混合気を燃焼させる際に燃焼ガスの熱エネルギを利用する必要がない。
そこで、火花着火運転中には、排気バルブ３８の閉弁時期が排気行程の上死点付近に設定し、吸気バルブ３７の開弁時期が吸気行程の上死点付近に設定されている。
これにより、燃焼ガスを燃焼室１５に残留させることなく、燃焼室１５から排気することができる。
【００３２】
さらに、動弁機構４０の第１、第２の吸気カム４１や第１、第２の排気カム４２がピボット軸２４に設けられている。よって、第１、第２の吸気カム４１や第１、第２の排気カム４２を支持するカムシャフトをピボット軸２４で兼用できる。
これにより、カムシャフトを個別に設ける必要がないので部品点数を減らすことができ、復リンク式の内燃機関１０のコンパクト化が図れる。
【００３３】
以下、復リンク式の内燃機関１０のリンク機構２０および動力伝達構造３０（図３参照）について詳しく説明する。
図１に示すように、エンジンケース１１は、クランク軸１６、リンク機構２０および動力伝達構造３０が収容されたクランクケース１２と、クランクケース１２の内部に連通されたシリンダ１３ａを有するシリンダブロック１３とを備えている。
シリンダ１３ａは傾斜角θ（図２参照）の傾斜状態に配置されている。このシリンダ１３ａにピストン１８が矢印方向に摺動自在に収容されている。
【００３４】
クランク軸１６は、クランクケース１２に両軸部１６ｂ，１６ｃが回転自在に支持された軸本体５５と、軸本体５５の長手方向中央に設けられたクランクピン５６とを備えている。クランクピン５６は、軸本体５５に対して偏心した位置で、軸本体５５に対して平行に設けられている。
ピストン１８は、シリンダブロック１３のシリンダ１３ａに同軸上に収容され、シリンダ１３ａの軸方向に沿って矢印方向に摺動自在に配置されている。
【００３５】
図２、図３に示すように、リンク機構２０は、クランク軸１６のクランクピン５６に揺動自在に設けられた連結リンク（トリゴナルリンク）２１と、連結リンク２１の一端部２１ｂをピストン１８に連結するコンロッド（コネクチングロッド）２２と、連結リンク２１の他端部２１ｃをピボット軸２４に連結するスイングロッド２３と、クランクケース１２に回転自在に支持されたピボット軸（エキセントリックシャフト）２４とを備えている。
【００３６】
連結リンク２１は、クランクピン５６に回動自在に設けられた中央部２１ａと、中央部２１ａの一方側に設けられた一端部２１ｂと、中央部２１ａの他方側に設けられた他端部２１ｃとを有する。
【００３７】
連結リンク２１の一端部２１ｂにコンロッド２２の基端部２２ａが連結ピン６１を介して回動自在に連結されている。コンロッド２２の先端部２２ｂがピストン１８にピストンピン６２を介して回動自在に設けられている。
連結リンク２１の他端部２１ｃにスイングロッド２３の基端部２３ａが連結ピン６３を介して回動自在に連結されている。スイングロッド２３の先端部２３ｂがピボット軸２４のピボットピン２６に回転自在に連結されている。
【００３８】
図４に示すように、ピボット軸２４は、クランクケース１２に回転自在に支持された軸本体２５と、軸本体２５の長手方向中央に設けられたピボットピン２６とを備えている。ピボットピン２６は、軸本体２５に対して偏心した位置で、軸本体２５に対して平行に設けられている。
【００３９】
図３、図４に示すように、動力伝達構造３０は、クランク軸１６の軸本体５５にサンギア６５が設けられた遊星歯車機構３１と、遊星歯車機構３１のリングギア７２に噛合された従動ギア３２と、遊星歯車機構３１のキャリア６８を静止状態または回転状態に切替可能な調整機構３３とを備えている。
【００４０】
遊星歯車機構３１は、クランク軸１６の軸本体５５に同軸上に設けられたサンギア６５と、サンギア６５の外周に配置されてサンギア６５に噛合する複数のプラネタリギア６６と、複数のプラネタリギア６６をプラネタリピン６７を介して回転自在に支持するキャリア６８と、複数のプラネタリギア６６に噛合するリングギア部７１とを備えている。
【００４１】
図５、図６に示すように、キャリア６８は、中央が開口された円板状に形成され、複数のプラネタリギア６６を回転自在に支持する複数のプラネタリピン６７と、外周に形成された調整ギア６９とを有する。
調整ギア６９に調整機構３３の調整ギア６９が噛合されている。
この状態で、調整機構３３の電動モータ３４を停止することにより、調整ギア６９（すなわち、キャリア６８）を停止状態に保持できる。
一方、調整機構３３の電動モータ３４を駆動することにより、調整ギア６９（すなわち、キャリア６８）を回転状態に保持できる。
【００４２】
リングギア部７１は、略筒状に形成され、内周壁に形成されたリングギア７２と、外周壁に形成された駆動ギア７３とを有する。
リングギア７２が複数のプラネタリギア６６に噛合され、駆動ギア７３が従動ギア３２に噛合されている。
従動ギア３２はピボット軸２４の軸本体２５に設けられている（図４も参照）。
【００４３】
調整機構３３は、クランクケース１２に設けられた電動モータ３４と、電動モータ３４の駆動軸３５に同軸上に設けられた駆動ピニオン３６とを備えている。駆動ピニオン３６は、調整ギア６９に噛合されている。
この調整機構３３は、電動モータ３４を停止することにより駆動ピニオン３６が静止状態に保たれる。また、調整機構３３は、電動モータ３４を駆動することにより駆動ピニオン３６が回転される。
駆動ピニオン３６が静止状態に保たれることにより、キャリア６８が静止状態に保たれる。一方、駆動ピニオン３６が回転することにより、キャリア６８が矢印Ａ１方向、矢印Ａ２方向の回転状態に保たれる。
【００４４】
つぎに、動力伝達構造３０の動作を図６に基づいて説明する。
図６に示すように、調整機構３３の電動モータ３４を停止することによりキャリア６８が静止状態に保たれる。キャリア６８が静止状態に保たれることにより、複数のプラネタリピン６７が静止状態に保たれる。
この状態で、ピストン１８が矢印Ｂ方向（図３参照）に摺動することによりクランク軸１６が矢印Ｃ方向に回転する。
【００４５】
クランク軸１６が回転することにより、サンギア６５が矢印Ｃ方向に回転する。サンギア６５が回転することにより、複数のプラネタリギア６６が公転しない状態で矢印Ｄ方向に回転数Ｎ１で自転する。
複数のプラネタリギア６６が自転することにより、リングギア７２（すなわち、リングギア部７１）がクランク軸１６を中心にして矢印Ｅ方向に回転する。
【００４６】
リングギア部７１が回転することにより、リングギア部７１の駆動ギア７３がクランク軸１６を中心にして矢印Ｅ方向に回転する。駆動ギア７３が回転することにより、従動ギア３２が矢印Ｆ方向に回転する。
従動ギア３２が回転することにより、ピボット軸２４が回転数Ｎ２で矢印Ｆ方向に回転する。
すなわち、動力伝達構造３０によれば、キャリア６８を静止させた状態で、クランク軸１６を矢印Ｃ方向に回転することにより、ピボット軸２４を回転数Ｎ２で矢印Ｆ方向に回転させることができる。
【００４７】
この状態から、調整機構３３の電動モータ３４を駆動して駆動ピニオン３６でキャリア６８を矢印Ａ１方向に回転する。キャリア６８が回転することにより、複数のプラネタリギア６６が矢印Ａ１方向に公転する。すなわち、複数のプラネタリギア６６は、矢印Ａ１方向に公転するとともに回転数Ｎ３で矢印Ｄ方向に自転する。
複数のプラネタリギア６６を矢印Ａ１方向に公転させることにより、複数のプラネタリギア６６の回転数Ｎ３を回転数Ｎ１より小さく調整できる。
【００４８】
複数のプラネタリギア６６が回転数Ｎ３で自転することにより、リングギア７２、駆動ギア７３および従動ギア３２を介してピボット軸２４が回転数Ｎ４で矢印Ｆ方向に回転する。ピボット軸２４の回転数Ｎ４は、回転数Ｎ２より小さく調整できる。
すなわち、動力伝達構造３０によれば、キャリア６８を矢印Ａ１方向に回転することにより、ピボット軸２４を回転数Ｎ２より小さい回転数Ｎ４で矢印Ｆ方向に回転させることができる。
【００４９】
一方、調整機構３３の電動モータ３４を駆動して駆動ピニオン３６でキャリア６８を矢印Ａ２方向に回転することにより、複数のプラネタリギア６６が矢印Ａ２方向に公転する。すなわち、複数のプラネタリギア６６は、矢印Ａ２方向に公転するとともに回転数Ｎ５で矢印Ｄ方向に自転する。
複数のプラネタリギア６６を矢印Ａ２方向に公転させることにより、複数のプラネタリギア６６の回転数Ｎ５を回転数Ｎ１より大きく調整できる。
【００５０】
複数のプラネタリギア６６が回転数Ｎ５で自転することにより、リングギア７２、駆動ギア７３および従動ギア３２を介してピボット軸２４が回転数Ｎ６で矢印Ｆ方向に回転する。ピボット軸２４の回転数Ｎ６は、回転数Ｎ２より大きく調整できる。
すなわち、動力伝達構造３０によれば、キャリア６８を矢印Ａ２方向に回転することにより、ピボット軸２４を回転数Ｎ２より大きい回転数Ｎ６で矢印Ｆ方向に回転させることができる。
【００５１】
以上説明したように、遊星歯車機構３１（キャリア６８）の回転方向を調整機構３３で矢印Ａ１方向や矢印Ａ２方向に切り替えることにより、従動ギア３２の回転数を任意に調整できる。
よって、ピボット軸２４に設けられた第１、第２の吸気カム４１や第１、第２の排気カム４２の回転を調整することができる。
さらに、キャリア６８の回転数を変えることにより、駆動ギア７３に対する従動ギア３２の噛合位相γを任意に調整することができる。
【００５２】
ついで、リンク機構２０の動作を図３に基づいて説明する。
図３に示すように、クランク軸１６を矢印Ｃ方向に回転することにより、クランクピン５６が軸本体５５を軸にして矢印Ｃ方向に回転（公転）する。軸本体５５が回転することにより、軸本体５５とともに連結リンク２１が矢印Ｃ方向に回転（公転）する。
【００５３】
さらに、ピボット軸２４が動力伝達構造３０で矢印Ｆ方向に回転する。ピボット軸２４が矢印Ｆ方向に回転することにより、ピボットピン２６が軸本体２５を軸にして矢印Ｆ方向に回転（公転）する。
ピボットピン２６が回転することにより、ピボットピン２６とともにとともにスイングロッド２３の先端部２３ｂが矢印Ｆ方向に回転（公転）する
【００５４】
スイングロッド２３の先端部２３ｂが公転することにより、スイングロッド２３の基端部２３ａとともに連結リンク２１の他端部２１ｃが矢印Ｇ方向に移動する。連結リンク２１の他端部２１ｃが移動することにより、連結リンク２１がクランクピン５６を軸にして矢印Ｈ方向に揺動する。
【００５５】
連結リンク２１が揺動することにより、連結リンク２１の一端部２１ｂが矢印Ｉ方向に移動する。連結リンク２１の一端部２１ｂが移動することにより、コンロッド２２の基端部２２ａが矢印Ｉ方向に移動する。コンロッド２２の基端部２２ａを移動することにより、ピストン１８の上死点を変える（調整する）ことができる。
この状態で、遊星歯車機構３１（キャリア６８）の回転方向を矢印Ａ１方向や矢印Ａ２方向に切り替えて、駆動ギア７３に対する従動ギア３２の噛合位相γを調整できる。
【００５６】
つぎに、噛合位相γを調整することにより始動運転（すなわち、火花着火運転）、定常運転（すなわち、予混合圧縮自着火運転）に切り替え、さらに定常運転においてピストン１８の上死点を変える例を図３、図７に基づいて説明する。
【００５７】
図７（ｂ）は本発明に係る復リンク式の内燃機関の噛合位相γと上死点高さ、下死点高さとの関係を説明するグラフである。Ｇ１は吸気行程の下死点、Ｇ２は圧縮行程の上死点、Ｇ３は膨張行程の下死点、Ｇ４は排気行程の上死点を示す。
また、縦軸は下死点高さおよび上死点高さを示し、横軸は噛合位相γを示す。
噛合位相γとは、クランク軸１６の軸本体５５側の駆動ギア７３に対してピボット軸２４側の従動ギア３２が噛み合う位相をいう。
【００５８】
ここで、図３に示すように、復リンク式の内燃機関１０は、一例として、動力伝達構造３０のキャリア６８が矢印Ａ１方向への回転状態において、噛合位相がγ１（図７（ｂ）参照）となるようにリンク機構２０のリンク比や動力伝達構造３０のギア比が設定されている。
噛合位相をγ１とすることにより、始動運転（火花着火運転）を選択することができる。
【００５９】
図７に示すように、噛合位相γをγ１とすることにより、吸気行程における下死点（吸気下死点）がＰ１になる。
また、圧縮行程や排気行程におけるピストン１８の上死点（圧縮上死点、排気上死点）が同一位置Ｐ２になる。
さらに、膨張行程における下死点（膨張下死点）がＰ３になる。
【００６０】
加えて、図３に示すように、復リンク式の内燃機関１０は、キャリア６８が矢印Ａ２の回転状態において、噛合位相がγ２となるようにリンク機構２０のリンク比や動力伝達構造３０のギア比が設定されている。
噛合位相をγ２とすることにより、定常運転（予混合圧縮自着火運転）を選択することができる。
【００６１】
図７に示すように、噛合位相をγ２とすることにより、吸気行程や膨張行程（吸気下死点、膨張下死点）が同一位置Ｐ４になる。
また、圧縮行程におけるピストン１８の上死点（圧縮上死点）が位置Ｐ５、排気行程におけるピストン１８の上死点（排気上死点）が位置Ｐ６になる。
以上説明したように、復リンク式の内燃機関１０によれば、定常運転（予混合圧縮自着火運転）において、圧縮上死点Ｐ５に対して排気上死点Ｐ６を燃焼室１５に対して反対側の位置（具体的には、低位置）に設定できる。
すなわち、復リンク式の内燃機関１０によれば、定常運転において、動力伝達構造３０で噛合位相γを調整することによりピストン１８の上死点の位置を変えることができる。
【００６２】
つぎに、復リンク式の内燃機関１０を運転する例を図８〜図１２に基づいて説明する。
なお、図９、図１２においてはピストン１８の上死点、下死点位置の理解を容易にするためにシリンダ１３ａを鉛直に配置した状態で説明する。
【００６３】
まず、復リンク式の内燃機関１０を始動運転（すなわち、火花着火運転）する例を図８、図９に基づいて説明する。
図８に示すように、復リンク式の内燃機関１０の運転中に調整機構３３の駆動ピニオン３６を回転することにより、動力伝達構造３０のキャリア６８を矢印Ａ１の如く回転する。
よって、駆動ギア７３に対する従動ギア３２の噛合位相γがγ１（図７（ｂ）参照）になる。これにより、復リンク式の内燃機関１０が始動運転（火花着火運転）に切り替わる。
【００６４】
図９（ａ）に示すように、吸気行程において、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転する。
吸気バルブ３７が開状態、排気バルブ３８が閉状態に切り替えられ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って矢印Ｌの如く吸気下死点Ｐ１まで下降する。
吸気バルブ３７が開状態に保たれることにより燃焼室１５に混合気が矢印Ｍの如く供給される。
【００６５】
図９（ｂ）に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転することにより吸気行程から圧縮行程に移行する。
圧縮行程において、吸気バルブ３７が閉状態、排気バルブ３８が閉状態に切り替えられ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って吸気下死点Ｐ１から矢印Ｎの如く圧縮上死点Ｐ２まで上昇する。
ピストン１８が圧縮上死点Ｐ２付近まで上昇したとき、点火プラグ４６で燃焼室１５の混合気が点火（燃焼）される。
【００６６】
図９（ｃ）に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転することにより圧縮行程から膨張行程に移行する。
膨張行程において、吸気バルブ３７が閉状態、排気バルブ３８が閉状態に保たれ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って圧縮上死点Ｐ２から矢印Ｏの如く膨張下死点Ｐ３まで下降する。膨張下死点Ｐ３は吸気下死点Ｐ１より下方に位置する。
【００６７】
図９（ｄ）に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転することにより膨張行程から排気行程に移行する。
排気行程において、吸気バルブ３７が閉状態、排気バルブ３８が開状態に保たれ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って膨張下死点Ｐ１から矢印Ｐの如く排気上死点Ｐ２に上昇する。
排気バルブ３８が開状態に保たれることにより燃焼室１５の燃焼ガスが矢印Ｑの如く排出される。排気上死点Ｐ２は圧縮上死点Ｐ２と同位置である。
【００６８】
以上説明したように、始動運転（火花着火運転）においては、混合気を点火プラグ４６で燃焼させるので、混合気を燃焼させる際に燃焼ガスの熱エネルギを利用しなくても混合気を安定させて着火できる。
このように、混合気を安定させて自着火できるので、始動運転中の運転効率を高めることができる。
【００６９】
ここで、火花着火運転中には、例えば、排気行程において排気バルブ３８の閉弁時期は、ピストン１８が排気上死点Ｐ２付近に到達したときに設定されている。
さらに、吸気行程において吸気バルブ３７の開弁時期は、ピストン１８が排気上死点Ｐ２に到達する直前に設定されている。
加えて、排気上死点Ｐ２は圧縮上死点Ｐ２に対して同位置に設定される。
これにより、燃焼ガスを燃焼室１５に残留させることなく、燃焼室１５から排気することができる。
【００７０】
つぎに、復リンク式の内燃機関１０を定常運転（すなわち、予混合圧縮自着火運転）する例を図１０〜図１２に基づいて説明する。
図１０は復リンク式の内燃機関１０の予混合圧縮自着火運転の状態を説明するグラフである。縦軸はピストン１８の位置を示し、横軸はクランク角を示す。
【００７１】
図１０に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く回転した状態で、駆動ピニオン３６を反転させることにより、キャリア６８が矢印Ａ２の如く回転する。
よって、駆動ギア７３に対する従動ギア３２の噛合位相γがγ２（図７（ｂ）参照）になる。これにより、復リンク式の内燃機関１０が定常運転（予混合圧縮自着火運転）に切り替わる。
【００７２】
図１１、図１２（ａ）に示すように、吸気行程において、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転する。
吸気バルブ３７が開状態、排気バルブ３８が閉状態に切り替えられ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って矢印Ｒの如く吸気下死点Ｐ４まで下降する。
【００７３】
ここで、予混合圧縮自着火運転においては、吸気バルブ３７の開弁時期Ｔ１が遅角される。遅角された吸気バルブ３７が開状態に保たれることにより燃焼室１５に混合気が矢印Ｓの如く供給される。
【００７４】
図１１、図１２（ｂ）に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転することにより吸気行程から圧縮行程に移行する。
圧縮行程において、吸気バルブ３７が閉状態、排気バルブ３８が閉状態に切り替えられ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って吸気下死点Ｐ３から矢印Ｔの如く圧縮上死点Ｐ５まで上昇する。
【００７５】
予混合圧縮自着火運転の圧縮上死点Ｐ５は、火花着火運転の圧縮上死点Ｐ２より高位置（燃焼室１５側の位置）に設定されている。
ピストン１８が圧縮上死点Ｐ５まで上昇してピストン１８で混合気を高圧縮比で圧縮することにより混合気が自発的に着火（自着火）する。
【００７６】
図１１、図１２（ｃ）に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転することにより圧縮行程から膨張行程に移行する。
膨張行程において、吸気バルブ３７が閉状態、排気バルブ３８が閉状態に保たれ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って圧縮上死点Ｐ５から矢印Ｕの如く膨張下死点Ｐ４まで下降する。
膨張下死点Ｐ４は吸気下死点Ｐ４と同位置である。
【００７７】
図１１、図１２（ｄ）に示すように、クランク軸１６が矢印Ｊの如く継続して回転するとともに、ピボット軸２４が矢印Ｋの如く継続して回転することにより膨張行程から排気行程に移行する。
排気行程において、吸気バルブ３７が閉状態、排気バルブ３８が開状態に保たれ、ピストン１８がシリンダ１３ａに沿って膨張下死点Ｐ３から矢印Ｖの如く排気上死点Ｐ６に上昇する。
排気バルブ３８が開状態に保たれることにより燃焼室１５の燃焼ガスが矢印Ｗの如く排出される。
【００７８】
ここで、予混合圧縮自着火運転においては、排気バルブ３８の閉弁時期Ｔ２が進角される。さらに、吸気行程において、吸気バルブ３７の開弁時期Ｔ１が遅角される。
よって、排気行程後半から吸気行程前半において吸気バルブ３７および排気バルブ３８の両方が閉弁される、いわゆる負のオーバラップ状態を期間ＨＯＶにおいて確保できる。
また、予混合圧縮自着火運転においては、排気行程におけるピストン１８の排気上死点Ｐ６が、圧縮行程におけるピストン１８の圧縮上死点Ｐ５に対して低位置（燃焼室１５に対して反対側の位置）に設定される。
【００７９】
このように、負のオーバラップ状態を期間ＨＯＶにおいて確保し、かつ、ピストン１８の排気上死点Ｐ６を低位置に設定することにより、圧縮上死点Ｐ５および排気上死点Ｐ６間の残留空間Ｖに燃焼ガスの一部が残留燃焼ガスとして残留される。
さらに、排気上死点Ｐ６を圧縮上死点Ｐ５に対して低位置に設定することにより、排気行程において残留燃焼ガスをピストン１８で圧縮しないようにできる。よって、残留燃焼ガスからピストン１８に負荷（応力）が発生しないようにできる。
これにより、ピストン１８に生じた応力で、復リンク式の内燃機関１０の内部（特に、摺動部）に摩擦（フリクション）が発生することを抑えることができる。
【００８０】
加えて、排気行程において燃焼室１５の残留燃焼ガスをピストン１８で圧縮しないようにできるので、残留燃焼ガスが温度上昇することを抑制できる。
よって、残留燃焼ガスとシリンダ１３ａの壁部との温度差を小さく保つことが可能になり、シリンダ１３ａ（壁部）からの熱損失を抑えることができる。これにより、燃焼室１５の残留燃焼ガスの熱エネルギを混合気の自着火（燃焼）に好適に利用できる。
【００８１】
加えて、予混合圧縮自着火運転中の圧縮上死点Ｐ５は、火花着火運転中の圧縮上死点Ｐ２（図９参照）に対して高位置（燃焼室１５側の位置）に設定されている。
このように、残留燃焼ガスの熱エネルギを利用し、かつ、予混合圧縮自着火運転中の圧縮上死点Ｐ５を高位置に設定することにより混合気を安定させて自着火できる。すなわち、混合気の自着火時期を安定させることができる。
【００８２】
以上説明したように、混合気の自着火時期を安定させることができ、かつ、復リンク式の内燃機関１０の内部（摺動部）に摩擦が発生することを抑制できるので、予混合圧縮自着火運転中（すなわち、定常運転中）の運転効率を高めることができる。
【００８３】
なお、本発明に係る復リンク式の内燃機関は、前述した実施例に限定されるものではなく適宜変更、改良などが可能である。
例えば、前記実施例で示した復リンク式の内燃機関１０、クランク軸１６、ピストン１８、連結リンク２１、コンロッド２２、スイングロッド２３、ピボット軸２４、動力伝達構造３０、遊星歯車機構３１、従動ギア３２、調整機構３３、サンギア６５、キャリア６８、リングギア７２および駆動ギア７３などの形状や構成は例示したものに限定するものではなく適宜変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、クランク軸に連結リンクを設け、連結リンクにピストンを連結するとともにピボット軸を連結する復リンク式の内燃機関復リンク式の内燃機関への適用に好適である。
【符号の説明】
【００８５】
１０…復リンク式の内燃機関、１６…クランク軸、１８…ピストン、２１…連結リンク、２１ｂ…連結リンクの一端部、２１ｃ…連結リンクの他端部、２２…コンロッド、２３…スイングロッド、２４…ピボット軸、３０…動力伝達構造、３１…遊星歯車機構、３２…従動ギア、３３…調整機構、６５…サンギア、６８…キャリア、７２…リングギア、７３…駆動ギア、Ｐ２…圧縮上死点および排気上死点、Ｐ４…圧縮上死点、Ｐ５…排気上死点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014034927.tif 000008
【図７】
2014034927.tif 000009
【図８】
2014034927.tif 000010
【図９】
2014034927.tif 000011
【図１０】
2014034927.tif 000012
【図１１】
2014034927.tif 000013
【図１２】
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