(57)【要約】【課題】圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる可変圧縮比エンジンを提供すること。【解決手段】運転時に回転するクランクシャフト２７を内設するクランクケース２３に対してシリンダブロック２２を相対移動させることにより圧縮比の変更が可能な可変圧縮比エンジン１において、シリンダブロック２２には、シリンダブロック２２に制振力を作用させるバランサ１１０が設けられており、バランサ１１０は、シリンダブロック２２をクランクケース２３に相対移動させる場合には、シリンダブロック２２と一体となって移動可能に設けられている。【選択図】図１
2011106432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転時に回転するクランクシャフトを内設するクランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより圧縮比の変更が可能な可変圧縮比エンジンにおいて、
前記シリンダブロックには、前記シリンダブロックに制振力を作用させるバランサが設けられており、
前記バランサは、前記シリンダブロックを前記クランクケースに相対移動させる場合には、前記シリンダブロックと一体となって移動可能に設けられていることを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【請求項２】
前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトから見た場合に異なる方向に向けて設けられる第１気筒群と第２気筒群とを有しており、
前記バランサは、前記第１気筒群と前記第２気筒群との間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項３】
運転時に回転するクランクシャフトを内設するクランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより圧縮比の変更が可能な可変圧縮比エンジンにおいて、
前記クランクケースには、前記クランクケースに制振力を作用させるバランサが設けられていることを特徴とする可変圧縮比エンジン。
【請求項４】
前記可変圧縮比エンジンはＶ型エンジンであり、
前記バランサは、前記クランクシャフトの回転とは逆方向に２倍の速度で回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【請求項５】
前記可変圧縮比エンジンは直列エンジンであると共に、前記バランサは２つ備えられており、
前記２つのバランサは、互いに反対方向に前記クランクシャフトの回転の２倍の速度で回転することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の可変圧縮比エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室で燃料と空気との混合気を燃焼させることにより動力を発生させる内燃機関であるエンジンは、運転を行う際に、より大きな動力を発生させるために、燃焼をさせるガスの圧縮を行っている。また、このように燃焼をさせるガスの圧縮を行う場合、エンジンの運転時における回転数や要求動力等により、適切な圧縮比が異なるため、従来のエンジンでは、運転中に圧縮比を変化させることができるものがある。また、エンジンは、運転中に燃料が燃焼し、シリンダ内でピストンが往復するため、振動が発生する。このため、従来のエンジンの中には、運転時における振動を抑制するためにバランサを備えているものがある。これらのように、エンジンには、運転時における性能を確保するために、様々な技術が用いられているが、従来のエンジンでは、これらを組み合わせて使用しているものがある。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のエンジンの振動除去装置では、コネクティングロッドとクランクシャフトとを直接接続せず、多リンクによって接続することにより、ピストンのストロークを可変にし、圧縮比の変更を可能にしている。また、このエンジンの振動除去装置では、エンジンの運転時にピストンの往復運動に伴って発生する振動を低減するために、それぞれバランサウェイトを支持し、相互に逆方向に回転する一対のバランサシャフトを有する二次バランサ装置を備えている。その際に、二次バランサ装置を設けた場合は、エンジンの運転時に振動をする方向が、コネクティングロッドとクランクシャフトとを直接接続している場合における振動の方向と異なる場合があるため、このエンジンの振動除去装置では、二次バランサ装置で発生する加振力の方向を、多リンクでコネクティングロッドとクランクシャフトとを接続している場合に発生する振動の方向に傾斜させている。これにより、エンジンの運転中に、より適切な圧縮比にすると共に、運転時における振動を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１８３６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のエンジンの振動除去装置では、ピストンのストロークを変更することにより、圧縮比を変更可能に設けられているため、圧縮比を変更する際に慣性力が変化し、これに起因して振動が発生する場合がある。このように、振動の発生を抑制しつつ圧縮比を変更するのは、困難なものとなっていた。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる可変圧縮比エンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る可変圧縮比エンジンは、運転時に回転するクランクシャフトを内設するクランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより圧縮比の変更が可能な可変圧縮比エンジンにおいて、前記シリンダブロックには、前記シリンダブロックに制振力を作用させるバランサが設けられており、前記バランサは、前記シリンダブロックを前記クランクケースに相対移動させる場合には、前記シリンダブロックと一体となって移動可能に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、上記可変圧縮比エンジンにおいて、前記シリンダブロックは、前記クランクシャフトから見た場合に異なる方向に向けて設けられる第１気筒群と第２気筒群とを有しており、前記バランサは、前記第１気筒群と前記第２気筒群との間に配設されていることが好ましい。
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る可変圧縮比エンジンは、運転時に回転するクランクシャフトを内設するクランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより圧縮比の変更が可能な可変圧縮比エンジンにおいて、前記クランクケースには、前記クランクケースに制振力を作用させるバランサが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、上記可変圧縮比エンジンにおいて、前記可変圧縮比エンジンはＶ型エンジンであり、前記バランサは、前記クランクシャフトの回転とは逆方向に２倍の速度で回転することが好ましい。
【００１１】
また、上記可変圧縮比エンジンにおいて、前記可変圧縮比エンジンは直列エンジンであると共に、前記バランサは２つ備えられており、前記２つのバランサは、互いに反対方向に前記クランクシャフトの回転の２倍の速度で回転することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る可変圧縮比エンジンは、クランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより圧縮比の変更を行い、シリンダブロックには、シリンダブロックをクランクケースに相対移動させる場合にシリンダブロックと一体となって移動可能なバランサを設けるので、クランクケースに対するシリンダブロックの移動状態に関わらず、バランサによって振動の低減を図ることができ、圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。
【図２】図２は、圧縮比可変機構の説明図であり、シリンダブロックに設けられる軸受の説明図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図４は、圧縮比可変機構の説明図であり、クランクケースに設けられる軸受の詳細図である。
【図５】図５は、図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】図６は、圧縮比可変機構の説明図であり、カム軸の説明図である。
【図７】図７は、圧縮比可変機構を組み立てた状態を示す図である。
【図８】図８は、図７のＣ−Ｃ矢視図である。
【図９】図９は、図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】図１０は、中継チェーン及びカムチェーンの取り回しの状態を示す概略図である。
【図１１−１】図１１−１は、圧縮比を変更する際におけるカム軸とシリンダブロックとクランクケースとの動きについての説明図である。
【図１１−２】図１１−２は、圧縮比を変更する際におけるカム軸とシリンダブロックとクランクケースとの動きについての説明図である。
【図１１−３】図１１−３は、圧縮比を変更する際におけるカム軸とシリンダブロックとクランクケースとの動きについての説明図である。
【図１２−１】図１２−１は、第１気筒の燃焼時におけるバランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図である。
【図１２−２】図１２−２は、第２気筒の燃焼時におけるバランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図である。
【図１２−３】図１２−３は、第３気筒の燃焼時におけるバランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図である。
【図１２−４】図１２−４は、第４気筒の燃焼時におけるバランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図である。
【図１２−５】図１２−５は、第５気筒の燃焼時におけるバランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図である。
【図１２−６】図１２−６は、第６気筒の燃焼時におけるバランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図である。
【図１３】図１３は、実施形態の変形例に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。
【図１４】図１４は、実施形態の変形例に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。
【図１５】図１５は、図１４のＥ−Ｅ断面図である。
【図１６】図１６は、中継チェーン及びカムチェーンの取り回しの状態を示す概略図である。
【図１７】図１７は、実施形態の変形例に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る可変圧縮比エンジンの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１５】
〔実施形態〕
図１は、本発明の実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。なお、以下の説明中におけるシリンダブロックとクランクケースとは、一般的に用いられるシリンダブロックとクランクケースのみを示すものではなく、後述する圧縮比可変機構によって相対移動が可能な２つの部位として分けた場合に、気筒が位置する側をシリンダブロックと呼び、クランクシャフトが設けられている側をクランクケースと呼ぶものとして説明をする。
【００１６】
図１に示すエンジン１は、本発明に係る可変圧縮比エンジンの実施形態として設けられており、このエンジン１は、複数の気筒１０を有している。各気筒１０は、内部に燃焼室５０が形成されたシリンダヘッド２１及びシリンダブロック２２により設けられている。また、シリンダブロック２２におけるシリンダヘッド２１側の反対側には、クランクケース２３が配設されている。このうち、シリンダブロック２２の内部には、気筒１０内を往復運動可能に設けられたピストン２５が内設されており、当該エンジン１の運転時におけるピストン２５の下死点方向には、エンジン１で発生する動力の出力軸として設けられるクランクシャフト２７が配設されている。このクランクシャフト２７は、クランクケース２３内に設けられており、ピストン２５の往復運動の方向と直交する方向に回転軸を有し、この回転軸を中心に回転可能に形成されている。このように設けられるピストン２５とクランクシャフト２７とは、コネクティングロッド２６によって接続されている。これにより、クランクシャフト２７はピストン２５の往復運動に伴って回転運動が可能になっている。
【００１７】
また、シリンダブロック２２は、クランクシャフト２７から見た場合に異なる方向に向けて設けられる第１気筒群である第１バンク６と、第２気筒群である第２バンク７と、を有している。つまり、複数の気筒１０は、クランクシャフト２７から見て気筒１０が２方向に向けて形成されており、このように２方向に向けて形成された複数の気筒１０のうち、同一方向に向けて設けられた３つの気筒１０同士が１つの組みとなって１つの気筒群を形成している。この気筒群が２つ設けられて、第１バンク６と第２バンク７とになっている。
【００１８】
詳しくは、第１バンク６には、第１気筒１１と第３気筒１３と第５気筒１５とが設けられており、第２バンク７には、第２気筒１２と第４気筒１４と第６気筒１６とが設けられている（図９参照）。これらの各気筒１０は、第１気筒１１、第３気筒１３、第５気筒１５は、第１バンク６においてクランクシャフト２７の軸方向における一方の端部側から反対側の端部側に向けて順番に並んで配設されており、第２気筒１２、第４気筒１４、第６気筒１６は、第２バンク７において、第１バンク６の第１気筒１１が配設されている側の端部側から反対側の端部側に向けて順番に並んで配設されている。
【００１９】
また、第１バンク６に設けられる気筒１０と第２バンク７に設けられる気筒１０とでは、クランクシャフト２７の軸方向における位置がずれて配設されており、第２気筒１２よりも第１気筒１１の方がクランクシャフト２７の端部側に位置するように配設されている。このため、各気筒１０は、第１バンク６に設けられる気筒１０と第２バンク７に設けられる気筒１０とを合わせて見ると、クランクシャフト２７の軸方向における一方の端部側から反対側に向かって、第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３、第４気筒１４、第５気筒１５、第６気筒１６の順番で設けられている。
【００２０】
このように、異なる方向に設けられた第１バンク６と第２バンク７との２つのバンクを有する当該エンジン１は、いわゆるＶ型エンジンとなっており、第１バンク６、第２バンク７共に、３つの気筒１０により構成されているため、本実施形態に係るエンジン１は、６気筒のエンジン１となっている。また、Ｖ型エンジンとなって設けられる本実施形態に係るエンジン１は、第１バンク６と第２バンク７との間の角度が６０°となって形成されている。また、このように設けられるシリンダブロック２２とクランクケース２３とは、互いに固定はされておらず、クランクシャフト２７の軸方向に直交する方向に、相対的に移動可能になっている。
【００２１】
また、シリンダヘッド２１は、シリンダブロック２２の、当該シリンダブロック２２におけるピストン２５が上死点に向かう方向側の端部に、ガスケット（図示省略）を介して固定されている。また、シリンダヘッド２１には、吸気通路（図示省略）と燃焼室５０との開閉が可能な吸気バルブ５５と、排気通路（図示省略）と燃焼室５０との開閉が可能な排気バルブ５６とが設けられている。これらの吸気バルブ５５と排気バルブ５６とは、複数設けられる気筒１０のそれぞれの気筒１０に配設されている。
【００２２】
シリンダヘッド２１に設けられる吸気バルブ５５及び排気バルブ５６は、吸気バルブ５５や排気バルブ５６における燃焼室５０側の反対側に設けられたカム６０によって往復運動が可能になっている。詳しくは、このカム６０は、クランクシャフト２７の回転に連動して回転するカムシャフト６１に設けられており、カムシャフト６１の回転に伴い、カム６０も回動し、このカム６０が回動することにより、吸気バルブ５５や排気バルブ５６は往復運動が可能になっている。また、カムシャフト６１は、第１バンク６の吸気バルブ５５用、第１バンク６の排気バルブ５６用、第２バンク７の吸気バルブ５５用、第２バンク７の排気バルブ５６用の４本が設けられており、全てのカムシャフト６１には、それぞれのカムシャフト６１と一体となって回転可能なスプロケットであるカムスプロケット６５が設けられている。このように、４本のカムシャフト６１に設けられる４つのカムスプロケット６５は、カムシャフト６１の軸方向における位置が、全て同じ位置となって配設されている。
【００２３】
図２〜図８は、圧縮比可変機構の説明図であり、図２は、シリンダブロックに設けられる軸受の説明図、図３は、図２のＡ−Ａ矢視図、図４は、クランクケースに設けられる軸受の詳細図、図５は、図４のＢ−Ｂ矢視図、図６は、圧縮比可変機構が有するカム軸の説明図、図７は、圧縮比可変機構を組み立てた状態を示す図、図８は、図７のＣ−Ｃ矢視図である。本実施形態に係るエンジン１には、圧縮比を変更することができる圧縮比可変機構８０が設けられている。この圧縮比可変機構８０は、当該圧縮比可変機構８０の動力源として設けられるモータ１００と、モータ１００で発生した動力をシリンダブロック２２やクランクケース２３側に伝達するウォームギア９８及びウォームホイール９６と、モータ１００で発生した動力を用いて圧縮比の変更を行うカム軸９０、シリンダブロック側軸受８１、クランクケース側軸受８５と、により構成されている。このうち、モータ１００は、エンジン１を搭載する車両の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）（図示省略）によって制御可能になっている。
【００２４】
圧縮比可変機構８０について詳細に説明すると、シリンダブロック２２には、クランクシャフト２７の軸方向に沿って形成される両外壁面に、クランクシャフト２７の軸方向に沿った方向に並んで複数配設されるシリンダブロック側軸受８１が設けられている（図３）。このシリンダブロック側軸受８１は、全て略直方体の形状で形成されており、各シリンダブリック側軸受８１には、クランクシャフト２７の軸方向に沿う方向にあけられた穴である軸受穴８２が形成されている。
【００２５】
また、クランクケース２３には、クランクシャフト２７の軸方向に沿って形成される両外壁面に、シリンダブロック側軸受８１と同様にクランクシャフト２７の軸方向に沿った方向に並んで複数配設されるクランクケース側軸受８５が設けられている（図５）。このクランクケース側軸受８５は、全て略直方体の形状で形成されており、各クランクケース側軸受８５には、クランクシャフトの軸方向に沿う方向にあけられた穴である軸受穴８６が形成されている。
【００２６】
これらのように設けられるシリンダブロック側軸受８１とクランクケース側軸受８５とは、共に隣り合うシリンダブロック側軸受８１同士、及びクランクケース側軸受８５同士が離間しており、シリンダブロック２２とクランクケース２３とが組み合わされた場合には、シリンダブロック側軸受８１とクランクケース側軸受８５とが、クランクシャフト２７の軸方向に沿った方向に交互に配設されるように設けられている。
【００２７】
また、圧縮比可変機構８０が有するカム軸９０（図６）は、シリンダブロック側軸受８１やクランクケース側軸受８５に形成される軸受穴８２、８６に挿通可能に形成されており、この軸受穴８２、８６に挿通した際に、軸受穴８２、８６で支持するカムが設けられている。このように設けられるカムは、シリンダブロック側軸受８１により支持されるカムであるシリンダブロック側カム９１と、クランクケース側軸受８５により支持されるカムであるクランクケース側カム９２と、が設けられている。これらのシリンダブロック側カム９１とクランクケース側カム９２とは、共に軸方向がカム軸９０の軸方向と一致する向きとなる略円柱形の形状で形成されており、その軸心がカム軸９０の軸心とはずれて形成されている。このうち、シリンダブロック側カム９１は、カム軸９０と一体となって回転可能に設けられており、クランクケース側カム９２は、カム軸９０に対して回転可能に設けられている。
【００２８】
また、カム軸９０には、略円板状の形状で形成されると共に周囲にギアが形成されたウォームホイール９６が取り付け可能に設けられており、ウォームホイール９６は、カム軸９０の一方の軸端に、取付ボルト９５により取り付けられる。このように、ウォームホイール９６がカム軸９０に取り付けられた場合におけるウォームホイール９６の中心と、シリンダブロック側カム９１の中心とは一致しており、クランクケース側カム９２の中心は、ウォームホイール９６の中心に対して偏心している。
【００２９】
各部がこのように設けられる圧縮比可変機構８０は、シリンダブロック２２とクランクケース２３を組み合わせた際に、クランクシャフト２７の軸方向に沿った方向に交互に配設されるシリンダブロック側軸受８１とクランクケース側軸受８５との双方の軸受穴８２、８６に、カム軸９０を挿通する。その際に、カム軸９０のシリンダブロック側カム９１はシリンダブロック側軸受８１で支持し、クランクケース側カム９２はクランクケース側軸受８５で支持する。また、シリンダブロック側軸受８１やクランクケース側軸受８５は、クランクシャフト２７の軸方向に沿った方向に複数形成されるシリンダブロック２２やクランクケース２３の両外壁面に形成されるため、各外壁面に１つずつ、計２つのカム軸９０が、シリンダブロック側軸受８１やクランクケース側軸受８５により支持される。
【００３０】
また、モータ１００で発生した動力が出力されるモータ軸１０１には、ウォームホイール９６と同数の２つのウォームギア９８が、モータ軸１０１と一体となって回転可能に取り付けられている。この２つのウォームギア９８は、歯の螺旋の方向が、互いに反対方向になって設けられている。モータ軸１０１は、カム軸９０の軸方向におけるウォームホイール９６が配設されている位置に設けられており、２つのウォームギア９８は、それぞれウォームホイール９６と噛み合って設けられている。このように、ウォームギア９８が設けられるモータ軸１０１は、モータ１００に接続されており、モータ１００が動力を発生した際に、モータ１００の動力によって回転可能になっている。
【００３１】
図９は、図１のＤ−Ｄ断面図である。また、クランクシャフト２７は、第１クランクジャーナル３１、第２クランクジャーナル３２、第３クランクジャーナル３３、第４クランクジャーナル３４の４箇所で、ジャーナル軸受（図示省略）によって回転可能に支持されている。また、本実施形態に係るエンジン１は、６気筒のエンジン１になっているが、各気筒１０に設けられるピストン２５とクランクシャフト２７とを接続するコネクティングロッド２６は、クランクシャフト２７において、当該クランクシャフト２７の回転軸から、径方向における所定の距離だけ離れた位置に設けられるクランクピンに接続されている。このクランクピンは、気筒１０ごとに設けられていると共に、各気筒１０のコネクティングロッド２６は、それぞれの気筒１０に対応したクランクピンに接続されている。つまり、第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３、第４気筒１４、第５気筒１５、第６気筒１６の各コネクティングロッド２６は、順番に第１クランクピン４１、第２クランクピン４２、第３クランクピン４３、第４クランクピン４４、第５クランクピン４５、第６クランクピン４６に接続されている。
【００３２】
また、シリンダブロック２２には、第１バンク６と第２バンク７との間にバランサ１１０が配設されている。このバランサ１１０は、第１バランサ１１１と第２バランサ１１２との２つが配設されており、第１バランサ１１１が第１バンク６側に配設され、第２バランサ１１２が第２バンク７側に配設されている。これらのように配設されるバランサ１１０は、クランクシャフト２７と平行な向きとなって設けられる回転軸に、当該回転軸と一体となって回転するバランスウェイト１１３が設けられた状態で形成されている。
【００３３】
また、このバランサ１１０には、両端部のうちの一方の端部付近に、共にバランサスプロケット１１５が設けられている。このように２つのバランサ１１０に設けられる２つのバランサスプロケット１１５は、バランサ１１０の軸方向における位置がほぼ同じ位置に配設されており、さらに、２つのバランサスプロケット１１５は、カムスプロケット６５の軸方向における位置と同じ位置に配設されている。
【００３４】
また、バランサ１１０に設けられるバランスウェイト１１３は、１つのバランサ１１０につき２つずつ設けられており、バランサ１１０の軸方向におけるバランサスプロケット１１５側の端部寄りの部分と、反対側の端部寄りの部分に配設されている。このバランスウェイト１１３は、第１バランサ１１１と第２バランサ１１２との双方で同様な形態で設けられており、バランサ１１０を軸方向に見た場合における外周の約１／２の範囲、即ち、約１８０°の範囲の円周上に設けられている。また、バランスウェイト１１３は、１つのバランサ１１０につき２つずつ設けられているが、２つのバランスウェイト１１３は、バランサ１１０の軸方向において離間し、且つ、バランサ１１０を軸方向に見た場合における位置が、１８０°ずれて配設されている。また、バランサ１１０を軸方向に見た場合における、２本のバランサ１１０に設けられるバランスウェイト１１３の、バランサ１１０の周方向における位置は、ほぼ同じ位置に配設されている。
【００３５】
図１０は、中継チェーン及びカムチェーンの取り回しの状態を示す概略図である。このように配設されるバランサ１１０は、クランクシャフト２７の回転に連動して回転可能に設けられている。詳しくは、クランクシャフト２７には、クランクシャフト２７の軸方向において、エンジン１の運転時に発生した動力を出力する側の端部の反対側の端部に、クランクシャフトスプロケット７０が設けられている。このクランクシャフトスプロケット７０は、軸方向における位置が、カムスプロケット６５やバランサスプロケット１１５とは異なる位置に配設されている。
【００３６】
また、本実施形態に係るエンジン１には、クランクシャフトスプロケット７０の近傍に、クランクシャフト２７と平行な向きで配設される回転軸である中継軸７１が設けられている。この中継軸７１は、後述するように圧縮比可変機構８０によって移動可能なシリンダブロック２２の移動方向における位置が、クランクシャフト２７が配設されている位置とほぼ同じ位置となってシリンダブロック２２に設けられており、また、中継軸７１には、当該中継軸７１と一体となって回転可能なスプロケットが２つ設けられている。
【００３７】
中継軸７１に設けられる２つのスプロケットのうち、一方のスプロケットは、中継軸７１やクランクシャフト２７の軸方向における位置がクランクシャフトスプロケット７０と同じ位置になって配設されるクランク側中継スプロケット７２となっている。また、中継軸７１に設けられる２つのスプロケットのうち、他方のスプロケットは、中継軸７１等の軸方向における位置が、カムスプロケット６５やバランサスプロケット１１５と同じ位置になって配設されるカム側中継スプロケット７３となっている。
【００３８】
つまり、複数の種類が設けられるスプロケットは、クランクシャフトスプロケット７０とクランク側中継スプロケット７２とが、軸方向において同じ位置に配設されており、カム側中継スプロケット７３、カムスプロケット６５、及びバランサスプロケット１１５が、軸方向において同じ位置に配設されている。また、これらのスプロケットは、歯数が、クランクシャフトスプロケット７０、クランク側中継スプロケット７２、カム側中継スプロケット７３が同数になっており、カムスプロケット６５は、歯数がクランクシャフトスプロケット７０の歯数の２倍になっており、バランサスプロケット１１５は、歯数がクランクシャフトスプロケット７０の歯数の１／２になっている。
【００３９】
また、これらのスプロケットは、２つの組みになってチェーンによって接続されており、クランクシャフトスプロケット７０とクランク側中継スプロケット７２とが、中継チェーン７５によって接続され、カム側中継スプロケット７３、カムスプロケット６５、及びバランサスプロケット１１５が、カムチェーン６６によって接続されている。
【００４０】
これらのようにチェーンによって接続されるスプロケットの回転方向は、クランクシャフトスプロケット７０とクランク側中継スプロケット７２とが同じ回転方向になっており、カム側中継スプロケット７３とカムスプロケット６５とが同じ回転方向になっており、バランサスプロケット１１５の回転方向は、カム側中継スプロケット７３の回転方向の反対方向になっている。
【００４１】
ここで、カム側中継スプロケット７３は、クランク側中継スプロケット７２と共に中継軸７１と一体となって回転可能になっているので、カムスプロケット６５は、クランクシャフトスプロケット７０と回転方向が同じ方向になっており、バランサスプロケット１１５は、クランクシャフトスプロケット７０とは回転方向が反対方向になっている。つまり、バランサ１１０は、回転方向がクランクシャフト２７の回転方向の逆方向になっている。
【００４２】
これらのバランサ１１０、及びクランクシャフト２７の回転をバランサ１１０に伝達する中継軸７１やカムチェーン６６、中継チェーン７５は、エンジン１の運転時に発生する振動を抑制するバランサ装置１０５として設けられており、バランサ装置１０５のうち、バランサ１１０以外のものは、バランサ１１０を駆動するバランサ駆動手段として設けられている。このバランサ装置１０５は、圧縮比可変機構８０によってクランクケース２３に対して移動可能なシリンダブロック２２側に設けられており、シリンダブロック２２がクランクケース２３に対して相対移動する場合には、バランサ装置１０５は、シリンダブロック２２と一体となって移動可能になっている。
【００４３】
この実施形態に係るエンジン１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。なお、図１に記載されている矢印は、それぞれエンジン１の運転時における各回転軸の回転方向を示している。本実施形態に係るエンジン１の運転中は、ピストン２５がシリンダブロック２２内で往復運動を繰り返すことにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を１つのサイクルとしてこのサイクルを繰り返す。ピストン２５の往復運動は、コネクティングロッド２６によってクランクシャフト２７に伝達され、コネクティングロッド２６とクランクシャフト２７との作用により往復運動が回転運動に変換され、クランクシャフト２７が回転することにより、エンジン１で発生した動力を出力する。
【００４４】
また、クランクシャフト２７が回転すると、クランクシャフト２７と一体となってクランクシャフトスプロケット７０も回転し、この回転が中継チェーン７５によってクランク側中継スプロケット７２に伝達されることにより、中継軸７１も回転する。中継軸７１が回転すると、中継軸７１と一体となってカム側中継スプロケット７３も回転し、この回転がカムチェーン６６によってカムスプロケット６５やバランサスプロケット１１５に伝達されることにより、カムシャフト６１やバランサ１１０が回転する。
【００４５】
このようにカムシャフト６１が回転をした場合、カムシャフト６１の回転に伴ってカム６０も回転をする。これにより吸気バルブ５５や排気バルブ５６は往復運動をし、吸気通路や排気通路と燃焼室５０との連通と遮断とが繰り返されることにより、エンジン１は連続して運転することができる。また、エンジン１の運転中は、圧縮比可変機構８０のモータ１００をＥＣＵで制御することにより、エンジン１の運転状態に応じて圧縮比を変更する。
【００４６】
図１１−１〜図１１−３は、圧縮比を変更する際におけるカム軸とシリンダブロックとクランクケースとの動きについての説明図である。圧縮比可変機構８０のモータ１００を制御することによって圧縮比を変更する場合、モータ１００の回転がウォームギア９８を介してウォームホイール９６に伝達され、カム軸９０が回動することにより、シリンダブロック２２とクランクケース２３とが相対的に移動し、圧縮比が変化する。
【００４７】
このように圧縮比を変更する際の圧縮比可変機構８０の動きを詳しく説明すると、相対的に移動可能なシリンダブロック２２とクランクケース２３とが、互いに近付いた状態の位置関係の場合は、図１１−１に示すように、カム軸９０の軸方向に見た場合におけるシリンダブロック側カム９１の中心であるシリンダブロック側カム中心９１ｃと、クランクケース側カム９２の中心であるクランクケース側カム中心９２ｃとが一致し、カム軸９０の中心であるカム軸中心９０ｃが、シリンダブロック側カム中心９１ｃ等から外側方向、つまりクランクシャフト２７から離れる方向にずれた位置になる状態に、カム軸９０は回動する。
【００４８】
この状態でモータ１００を駆動し、モータ軸１０１を回動させると、ウォームギア９８からウォームホイール９６にモータ１００で発生した動力が伝達され、ウォームホイール９６がカム軸９０と共に回動する。ここで、２つのウォームギア９８は、歯の螺旋の方向が反対方向に形成されているため、ウォームギア９８とウォームホイール９６とを介してモータ１００の動力が伝達されるカム軸９０は、回動の方向が互いに反対方向になる。このため、例えば、１つのカム軸９０を外回りの方向、つまり、図１１−１〜図１１−３中に示す矢印の方向に回動させた場合には、シリンダブロック側カム中心９１ｃはウォームホイール９６の中心と一致しているため、図１１−２に示すように、図１１−１に示す位置から移動せず、ウォームホイール９６の中心に対して偏心しているカム軸中心９０ｃがカム軸９０の回動に伴って、ウォームホイール９６の回動方向に沿ってクランクケース２３側の方向、即ち、図中における下方に移動する。
【００４９】
また、クランクケース側カム９２は、カム軸９０とは軸心がずれていると共に、カム軸９０に対して回転可能に設けられており、また、シリンダブロック側カム９１が支持されているシリンダブロック側軸受８１とは異なる軸受であるクランクケース側軸受８５に支持されているため、カム軸９０が回動しながらカム軸中心９０ｃが移動した場合には、クランクケース側カム中心９２ｃは、図１１−１に示す位置から、クランクケース２３側の方向、即ち、図中における下方に移動し、シリンダブロック側カム中心９１ｃから離れる方向に移動する。つまり、クランクケース側カム９２は、クランクケース側軸受８５に支持されており、また、クランクケース側軸受８５は、２箇所のクランクケース側軸受８５の間隔の方向（図１１−２における左右方向）には移動しないため、クランクケース側カム９２はカム軸９０に対して回動しながらクランクケース２３側の方向に移動する。
【００５０】
これにより、クランクケース側軸受８５には、クランクケース側カム９２から、クランクケース２３側の方向への力が付与される。また、この場合は、反作用により、シリンダブロック側軸受８１には、シリンダブロック側カム９１からシリンダブロック２２側の方向への力が付与される。シリンダブロック２２とクランクケース２３とは、クランクシャフト２７の軸方向に直交する方向に相対的に移動可能に設けられているため、このような力が付与された場合には、シリンダブロック２２とクランクケース２３とは、クランクシャフト２７の軸方向に直交する方向に、相対的に離れる方向に移動する。
【００５１】
また、さらにモータ１００の動力によってウォームホイール９６を回動させ、カム軸９０を回動させた場合、カム軸９０は、図１１−３に示すようにカム軸中心９０ｃがさらに回動方向に移動しながら回動する。これにより、クランクケース側カム９２も、カム軸９０に対して相対的に回動をしながら、クランクケース側カム中心９２ｃがシリンダブロック側カム中心９１ｃから離れる方向に移動する。これにより、シリンダブロック２２とクランクケース２３とは、相対的に離れる方向にさらに移動する。これらのようにシリンダブロック２２とクランクケース２３とが離れる方向に移動した場合、ピストン２５と燃焼室５０との距離が離れるため、圧縮比が低下する。つまり、エンジン１の運転状態に応じて、このようにシリンダブロック２２或いはクランクケース２３を移動させ、シリンダブロック２２とクランクケース２３との相対的な位置関係を変化させることにより、圧縮比を変更する。
【００５２】
このように、圧縮比可変機構８０によってシリンダブロック２２をクランクケース２３に対して相対移動させる場合には、バランサ装置１０５は、シリンダブロック２２と共に移動する。詳しく説明すると、シリンダブロック２２をクランクケース２３に対して相対移動させる場合には、バランサ装置１０５のバランサ１１０と中継軸７１とカムチェーン６６がシリンダブロック２２と一体となって移動し、クランクシャフト２７は、クランクケース２３によって支持されているため、クランクシャフト２７はシリンダブロック２２と共には移動せず、クランクケース２３によって支持された状態が維持される。
【００５３】
ここで、クランクシャフト２７に設けられるクランクシャフトスプロケット７０と中継軸７１に設けられるクランク側中継スプロケット７２とは、中継チェーン７５によって接続されているが、中継軸７１は、シリンダブロック２２の移動方向における位置が、クランクシャフト２７が配設されている位置とほぼ同じ位置となってシリンダブロック２２に設けられている。このため、圧縮比可変機構８０によってシリンダブロック２２が移動した場合、中継軸７１は、クランクシャフト２７と中継軸７１との軸間距離に直交する方向に移動することになる。従って、圧縮比可変機構８０によってシリンダブロック２２が移動した場合でも、クランクシャフト２７と中継軸７１との軸間距離の変化は小さいため、クランクシャフトスプロケット７０とクランク側中継スプロケット７２とを中継チェーン７５によって接続した状態が維持される。
【００５４】
また、エンジン１を運転させている場合には、バランサ１１０も回転をするが、バランサ１１０は、中継チェーン７５、中継軸７１、カムチェーン６６を介してクランクシャフト２７の回転が伝達されるため、常にクランクシャフト２７の回転に同期している。また、バランサ１１０は、回転方向がクランクシャフト２７の回転方向の逆方向になっており、また、バランサスプロケット１１５は、歯数がクランクシャフトスプロケット７０の歯数の１／２になっている。このため、バランサ１１０は、クランクシャフト２７の回転方向の逆方向に、クランクシャフト２７の回転速度の２倍の回転速度で回転をする。これにより、エンジン１の運転時における不釣合いモーメントを打ち消す。
【００５５】
ここで、エンジン１の運転時には、燃焼室５０で燃料が燃焼することにより燃焼圧が発生し、この燃焼圧がピストン２５に伝達されてピストン２５をクランクシャフト２７の方向に押し下げることにより、クランクシャフト２７を回転させるが、この燃焼圧は、ピストン２５のみでなく、シリンダブロック２２にも伝達される。このため、シリンダブロック２２には燃焼圧によって、クランクケース２３から離れる方向への力が付与されるが、シリンダブロック２２は、クランクケース２３に対して移動可能に設けられている。
【００５６】
また、複数設けられる気筒１０は、異なるタイミングで燃焼室５０で燃料を燃焼させるため、シリンダブロック２２には、燃料が燃焼した気筒１０の近傍の部分に対して、シリンダブロック２２がクランクケース２３から離れる方向の力が付与される。つまり、例えば、第１気筒１１で燃料が燃焼した場合には、この燃焼時の燃焼圧により、シリンダブロック２２における第１気筒１１付近に、クランクケース２３から離れる方向の力が付与される。バランスウェイト１１３が設けられ、且つ、クランクシャフト２７の回転に同期して回転するバランサ１１０は、このようにシリンダブロック２２に付与される力をキャンセルする力が発生するように設けられている。
【００５７】
図１２−１〜図１２−６は、バランサによる不釣合い力のキャンセル力の説明図であり、図１２−１は、第１気筒の燃焼時の説明図、図１２−２は、第２気筒の燃焼時の説明図、図１２−３は、第３気筒の燃焼時の説明図、図１２−４は、第４気筒の燃焼時の説明図、図１２−５は、第５気筒の燃焼時の説明図、図１２−６は、第６気筒の燃焼時の説明図となっている。なお、図１２−１〜図１２−６は、バランサ１１０を第１気筒１１側から見た場合における説明図になっている。バランサ１１０は、燃焼圧によってシリンダブロック２２に付与される力をキャンセルする力である制振力を発生するが、この作用について詳しくすると、例えば、第１気筒１１で燃焼圧が発生した場合には、シリンダブロック２２は、第１気筒１１側がクランクケース２３から離れる方向の荷重を受ける。この場合は、図１２−１に示すように、燃焼圧によりシリンダブロック２２が受ける力の方向である燃焼圧方向は、クランクシャフト２７に対して、第１気筒１１が設けられている方向になる。
【００５８】
このように、第１気筒１１で発生する燃焼圧が、シリンダブロック２２の第１気筒１１側をクランクケース２３から離す方向の荷重として作用した場合、この燃焼圧は、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、シリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントとして作用する。つまり、第１気筒１１で発生した燃焼圧は、クランクシャフト２７の軸方向を長さ方向とした場合におけるシリンダブロック２２の長さ方向における中央付近を支点として、シリンダブロック２２の第１気筒１１側をクランクケース２３から離す方向のモーメントとして作用する。
【００５９】
これに対して、バランサ１１０の長さ方向における第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の位置は、第１気筒１１での燃焼時には、バランサ１１０の回転中心に対して、クランクシャフト２７から見た場合における第１気筒１１の形成方向の反対方向に位置するように設けられている。つまり、バランスウェイト１１３は、バランサ１１０を軸方向に見た場合における外周の約１８０°の範囲に設けられているが、第１気筒１１での燃焼時における第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の位置は、バランスウェイト１１３が設けられている範囲の中央付近の位置が、バランサ１１０の回転中心に対して、クランクシャフト２７から見た場合における第１気筒１１の形成方向の反対方向に位置するように設けられている。
【００６０】
バランスウェイト１１３は、このように設けられているが、エンジン１の運転時には、バランサ１１０はクランクシャフト２７の回転速度の２倍の回転速度で回転をしている。このため、バランサ１１０には、バランサ１１０の回転中心からバランスウェイト１１３が設けられている方向への慣性力が発生する。従って、第１気筒１１での燃焼時における第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の慣性力の方向は、第１気筒１１での燃焼時における燃焼圧方向の反対方向になり、燃焼圧方向からの位相差が１８０°になるため、バランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を打ち消す力として働く。即ち、バランサ１１０で発生する慣性力は、シリンダブロック２２に対して制振力として作用する。このため、第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、第１気筒１１での燃焼時に発生するシリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントを打ち消す力として作用する。
【００６１】
次に、第２気筒１２での燃焼時におけるバランサ１１０の作用について説明すると、第２気筒１２は、第２バンク７に設けられている。このため、第２気筒１２での燃焼時における燃焼圧の方向は、図１２−２に示すように、第１バンク６と第２バンク７との中間部分、或いは第１バランサ１１１と第２バランサ１１２との中間部分とクランクシャフト２７の回転中心とを結んだ線を中心とする線対称となる方向になる。
【００６２】
これに対し、第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の位置は、第２気筒１２での燃焼時には、第２バンク７から第１バンク６の方向へ位相差が１２０°となる位置が中心となる位置になる。つまり、第２気筒１２での燃焼時におけるこのバランスウェイト１１３による慣性力の方向は、第２気筒１２での燃焼時における燃焼圧方向からの位相差が１２０°となる方向になる。このため、第２気筒１２での燃焼時は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力をバランスウェイト１１３の慣性力によって打ち消す力が、燃焼圧方向と慣性力方向との位相差が１８０°の場合よりも小さくなっている。
【００６３】
ここで、第２気筒１２は、第１気筒１１よりも、シリンダブロック２２の長さ方向における中央寄りの部分に位置している。このため、第１気筒１１と第２気筒１２とで燃焼圧の大きさが同じ場合でも、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントの大きさは、第１気筒１１の燃焼圧によるモーメントよりも、第２気筒１２の燃焼圧によるモーメントの方が小さくなる。第２気筒１２での燃焼時は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を、バランスウェイト１１３の慣性力によって打ち消す力が、燃焼圧方向と慣性力方向との位相差が１８０°の場合よりも小さくなるが、第２気筒１２での燃焼時には、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントも、第１気筒１１での燃焼時よりも小さくなる。このため、第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によって作用するモーメントを、適切に打ち消す力として作用する。
【００６４】
次に、第３気筒１３での燃焼時におけるバランサ１１０の作用について説明すると、第３気筒１３は第１気筒１１と同様に第１バンク６に設けられているため、第３気筒１３での燃焼時における燃焼圧の方向は、図１２−３に示すように、第１気筒１１での燃焼時における燃焼圧の方向と同じ方向になる。
【００６５】
これに対し、第３気筒１３での燃焼時における第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の位置は、第１バンク６から第２バンク７の方向へ位相差が６０°となる位置が中心となる位置になる。つまり、第３気筒１３での燃焼時におけるこのバランスウェイト１１３による慣性力の方向は、第３気筒１３での燃焼時における燃焼圧方向からの位相差が６０°となる方向になる。このため、第３気筒１３での燃焼時は、第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を打ち消す力としては作用し難くなっている。
【００６６】
ここで、第３気筒１３は、シリンダブロック２２の長さ方向における中央付近、即ち、シリンダブロック２２の重心付近に位置している。このため、第３気筒１３での燃焼時は、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、第１気筒１１での燃焼時や第２気筒１２での燃焼時と比較して、大幅に小さくなる。
【００６７】
第３気筒１３での燃焼時は、第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を打ち消す力としては作用し難くなっているが、第３気筒１３での燃焼時には、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、大幅に小さくなる。このため、第３気筒１３での燃焼時は、バランスウェイト１１３の慣性力がモーメントを打ち消す力として作用しなくても、シリンダブロック２２をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、あまり発生しない。
【００６８】
次に、第４気筒１４での燃焼時におけるバランサ１１０の作用について説明するが、第４気筒１４での燃焼時は、当該第４気筒１４での燃焼時の力に影響するバランスウェイト１１３が、第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３での燃焼時の力に影響するバランスウェイト１１３とは異なっている。つまり、バランサ１１０には、１つのバランサ１１０につき、１８０°ずれた状態で第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３と第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３との２つのバランスウェイト１１３が設けられているが、第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３での燃焼時には、これらの気筒１０に近い、第１気筒１１寄りのバランスウェイト１１３の作用による影響が大きくなるのに対し、第４気筒１４、第５気筒１５、第６気筒１６での燃焼時には、これらの気筒１０に近い、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の作用による影響が大きくなる。このため、第４気筒１４での燃焼時には、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の作用による影響が大きくなる。
【００６９】
また、第１気筒１１、第２気筒１２、第３気筒１３は、シリンダブロック２２の重心よりも、シリンダブロック２２の長さ方向における第１気筒１１側の端部側に位置しているため、これらの気筒１０での燃焼時における燃焼圧は、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、シリンダブロック２２の第１気筒１１側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントとして作用するが、第４気筒１４、第５気筒１５、第６気筒１６は、シリンダブロック２２の重心よりも、シリンダブロック２２の長さ方向における第６気筒１６側の端部側に位置している。このため、これらの気筒１０での燃焼時における燃焼圧は、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、シリンダブロック２２の第６気筒１６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントとして作用する。
【００７０】
これらのように、第４気筒１４、第５気筒１５、第６気筒１６での燃焼時における燃焼圧は、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、シリンダブロック２２の第６気筒１６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントとして作用するが、このうち、第４気筒１４は、第２気筒１２と同様に第２バンク７に設けられている。このため、第４気筒１４での燃焼時における燃焼圧の方向は、図１２−４に示すように、第２気筒１２での燃焼時における燃焼圧の方向と同じ方向になる。
【００７１】
この第４気筒１４での燃焼時における燃焼圧の方向に対し、第４気筒１４での燃焼時における第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の位置は、第２バンク７から第１バンク６の方向へ位相差が６０°となる位置が中心となる位置になる。つまり、第４気筒１４での燃焼時におけるこのバランスウェイト１１３による慣性力の方向は、第４気筒１４での燃焼時における燃焼圧方向からの位相差が６０°となる方向になる。このため、第４気筒１４での燃焼時は、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を打ち消す力としては作用し難くなっている。
【００７２】
ここで、第４気筒１４は、シリンダブロック２２の長さ方向における中央付近に位置している。このため、第４気筒１４での燃焼時は、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第６気筒１６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、第４気筒１４よりも第６気筒１６側の端部の方向に位置する気筒１０での燃焼時と比較して、大幅に小さくなる。
【００７３】
第４気筒１４での燃焼時は、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を打ち消す力としては作用し難くなっているが、第４気筒１４での燃焼時には、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第６気筒６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、大幅に小さくなる。このため、第４気筒１４での燃焼時は、バランスウェイト１１３の慣性力がモーメントを打ち消す力として作用しなくても、シリンダブロック２２をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、あまり発生しない。
【００７４】
次に、第５気筒１５での燃焼時におけるバランサ１１０の作用について説明すると、第５気筒１５は第１気筒１１と同様に第１バンク６に設けられているため、第５気筒１５での燃焼時における燃焼圧の方向は、図１２−５に示すように、第１気筒１１での燃焼時における燃焼圧の方向と同じ方向になる。
【００７５】
これに対し、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の位置は、第５気筒１５での燃焼時には、第１バンク６から第２バンク７の方向へ位相差が１２０°となる位置が中心となる位置になる。つまり、第５気筒１５での燃焼時におけるこのバランスウェイト１１３による慣性力の方向は、第５気筒１５での燃焼時における燃焼圧方向からの位相差が１２０°となる方向になる。このため、第５気筒１５での燃焼時は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力をバランスウェイト１１３の慣性力によって打ち消す力が、燃焼圧方向と慣性力方向との位相差が１８０°の場合よりも小さくなっている。
【００７６】
ここで、第５気筒１５は、シリンダブロック２２の長さ方向における端部寄りに位置する第６気筒１６よりも、シリンダブロック２２の重心寄りの部分に位置している。このため、第１気筒１１での燃焼時と第２気筒１２での燃焼時との関係と同様に、シリンダブロック２２の重心付近を支点として、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第６気筒１６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントの大きさは、第６気筒１６の燃焼圧によるモーメントよりも、第５気筒１５の燃焼圧によるモーメントの方が小さくなる。第５気筒１５での燃焼時は、燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を、バランスウェイト１１３の慣性力によって打ち消す力が、燃焼圧方向と慣性力方向との位相差が１８０°の場合よりも小さくなるが、第５気筒１５での燃焼時には、燃焼圧によって作用するシリンダブロック２２の第６気筒１６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントも、第６気筒１６での燃焼時よりも小さくなる。このため、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の慣性力は、燃焼圧によって作用するモーメントを、適切に打ち消す力として作用する。
【００７７】
次に、第６気筒１６での燃焼時におけるバランサ１１０の作用について説明すると、第６気筒１６は第２気筒１２と同様に第２バンク７に設けられているため、第６気筒１６での燃焼時における燃焼圧の方向は、図１２−６に示すように、第２気筒１２での燃焼時における燃焼圧の方向と同じ方向になる。
【００７８】
これに対し、第６気筒１６寄りのバランスウェイト１１３の位置は、第６気筒１６での燃焼時には、バランスウェイト１１３が設けられている円周方向における範囲の中央付近の位置が、バランサ１１０の回転中心に対して、クランクシャフト２７から見た場合における第６気筒１６の形成方向の反対方向に位置するように設けられている。このため、第６気筒１６での燃焼時におけるこのバランスウェイト１１３による慣性力の方向は、第６気筒１６での燃焼時における燃焼圧方向からの位相差が１８０°となる方向になる。従って、このバランスウェイト１１３の慣性力は、第６気筒１６での燃焼時の燃焼圧によってシリンダブロック２２が受ける力を打ち消す力として働き、第６気筒１６での燃焼時に発生するシリンダブロック２２の第６気筒１６側の端部をクランクケース２３から離す方向のモーメントを打ち消す力として作用する。
【００７９】
以上のエンジン１は、シリンダブロック２２をクランクケース２３に対して移動可能にすることにより、各気筒１０のピストン２５とシリンダヘッド２１との距離を変更することができるので、圧縮比を変更することができる。また、このシリンダブロック２２に、当該シリンダブロック２２と一体となって移動可能なバランサ１１０を設けている。このため、エンジン１の運転時には、クランクケース２３に対するシリンダブロック２２の移動状態に関わらず、バランサ１１０によって振動の低減を図ることができる。この結果、圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる。
【００８０】
また、エンジン１は第１バンク６と第２バンク７とを有しており、バランサ１１０を、この第１バンク６と第２バンク７との間に配設しているので、いずれのバンクで発生した振動も、バランサ１１０によって、より適切に抑制することができる。この結果、圧縮比の変更と振動の抑制とを、より確実に両立することができる。
【００８１】
また、このように第１バンク６と第２バンク７との間にバランサ１１０を配設することにより、通常は空間となっている部分を効率的に利用することができ、バランサ１１０を設けることによるエンジン１の大型化を抑制できる。この結果、エンジン１の大型化を招くことなく、圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる。
【００８２】
また、バランサ１１０は２つ備えられており、エンジン１の運転時は、２つのバランサ１１０はクランクシャフト２７の回転とは逆方向に２倍の速度で回転する。このため、各気筒１０で燃料を燃焼させる際に発生する振動を、圧縮比の調節状態に関わらず抑制することができる。この結果、圧縮比の変更を可能にしつつ、より確実に振動を抑制することができる。
【００８３】
〔変形例〕
図１３は、実施形態の変形例に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。なお、実施形態に係るエンジン１は、第１バンクと第２バンクとを有するＶ型エンジンとなっていたが、本発明に係る可変圧縮比エンジンはＶ型エンジン以外の形態でもよい。例えば、図１３に示すように、本発明に係る可変圧縮比エンジンは、直列のエンジン１２０でもよい。この場合、シリンダブロック２２は、実施形態に係るエンジン１と同様にモータ１００で発生する動力によってクランクシャフト２７に対して相対的に移動可能になっており、この相対移動により、圧縮比を変更することができる。
【００８４】
また、バランサ装置１２５は、実施形態に係るエンジン１と同様に、第１バランサ１１１と第２バランサ１１２との２つのバランサ１１０が備えられている。この２つのバランサ１１０は、エンジン１２０をクランクシャフト２７の軸方向に見た場合における気筒の両側に設けられている。即ち、バランサ１１０は、２つのバランサ１１０の間に気筒が位置する状態で配設されている。
【００８５】
この変形例においても、シリンダブロック２２には、中継チェーン７５によってクランクシャフト２７に接続される中継軸７１が設けられており、バランサ１１０を回転させる動力は、中継軸７１とカムシャフト６１とを接続するカムチェーン６６によって、クランクシャフト２７からの動力がバランサ１１０に伝達可能に設けられている。その際に、この変形例では、バランサ１１０に動力を伝達することのできるカムチェーン６６の経路を得るためにテンションスプロケット１２２を設けており、このテンションスプロケット１２２によってカムチェーン６６に所定の張力を付与すると共に、バランサスプロケット１１５とカムチェーン６６とが、確実に接触することができるカムチェーン６６の経路を実現している。
【００８６】
このように設けられるバランサ１１０の回転速度は、実施形態に係るエンジン１に備えられるバランサ１１０と同様に、クランクシャフト２７の回転の２倍の速度で回転するが、回転方向が、上記実施形態に係るエンジン１とは異なっている。つまり、実施形態に係るエンジン１では、２つのバランサ１１０は、共にクランクシャフト２７の回転とは逆方向に回転をするように設けられているが、この変形例では、２つのバランサ１１０は、バランサ１１０同士が互いに反対方向に回転をするように設けられている。
【００８７】
このように、シリンダブロック２２が移動可能に設けられ、バランサ装置１２５が設けられる直列エンジンの一例として、直列４気筒のエンジン１２０の場合で作用を説明する。直列４気筒のエンジン１２０では、第１気筒と第４気筒は、シリンダブロック２２の長さ方向における端部寄りに位置しているので、これらの気筒での燃焼時には、燃焼圧によって発生する、シリンダブロック２２をクランクケース２３から離す方向のモーメントは大きくなる。
【００８８】
これに対し、第２気筒と第３気筒は、シリンダブロック２２の長さ方向における中央寄りに位置しているので、これらの気筒での燃焼時には、燃焼圧によって発生する、シリンダブロック２２をクランクケース２３から離す方向のモーメントは、比較的小さくなる。各気筒での燃焼時の力は、このような傾向にあるが、第１気筒及び第４気筒と、第２気筒及び第３気筒は、１８０°位相差があるので、上記実施形態に係るエンジン１に備えられるバランサ１１０と同様な形態のバランサ１１０を、クランクシャフト２７の２倍の回転速度で回転させることにより、シリンダブロック２２をクランクケース２３から離す方向のモーメントを、より適切に打ち消すことができる。
【００８９】
つまり、クランクシャフト２７の１回転ごとに２回、燃焼圧荷重によって、シリンダブロック２２がクランクケース２３から離れる方向の力が発生するが、バランサ１１０を回転させることにより、バランサ１１０のキャンセル力が発生するので、４気筒エンジンの不釣合い力のキャンセルのみでなく、シリンダブロック２２がクランクケース２３から離れる方向の力をも軽減することができる。この結果、比較的剛性が低い軽量な構造にしても、圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる。
【００９０】
図１４は、実施形態の変形例に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。図１５は、図１４のＥ−Ｅ断面図である。図１６は、中継チェーン及びカムチェーンの取り回しの状態を示す概略図である。また、実施形態に係るエンジン１は、バランサ１１０がシリンダブロック２２に設けられているが、バランサ１１０はシリンダブロック２２以外の部分に設けられていてもよい。例えば、図１４〜図１６に示すように、バランサ１１０はクランクケース２３側に設けられていてもよい。この変形例について詳しく説明をすると、上述した実施形態に係るエンジン１では、バランサ１１０はシリンダブロック２２に設けられているが、この変形例に係るエンジン１３０では、バランサ装置１３５が有するバランサ１１０は、クランクケース２３の下部に設けられるオイルパン１３３内に設けられている。
【００９１】
このようにオイルパン１３３内に設けられるバランサ１１０には、第１バランサ１１１には第１バランサギア１４１が設けられ、第２バランサ１１２には第２バランサギア１４２が設けられている。また、クランクシャフト２７には、クランクシャフトギア１３８が設けられており、クランクシャフトギア１３８は、第１バランサギア１４１と第２バランサギア１４２との双方に噛み合っている。また、第１バランサギア１４１と第２バランサギア１４２とは、同じ歯数になっており、クランクシャフトギア１３８は、第１バランサギア１４１や第２バランサギア１４２の歯数の２倍になっている。
【００９２】
第１バランサ１１１や第２バランサ１１２は、このようにオイルパン１３３内に設けられ、クランクシャフト２７とはギアによって接続されているため、カムチェーン６６とは接続されていないが、シリンダブロック２２には、このカムチェーン６６に所定の張力を付与すると共に、カムスプロケット６５とカムチェーン６６とが、確実に接触することができるように、テンションスプロケット１３２が設けられている。
【００９３】
このエンジン１３０の運転時は、クランクシャフトギア１３８と第１バランサギア１４１及び第２バランサギア１４２が噛み合うことにより、クランクシャフト２７の動力が伝達される第１バランサ１１１と第２バランサ１１２とは、共にクランクシャフト２７の回転とは逆方向に２倍の速度で回転をする。
【００９４】
これにより、第１バランサ１１１と第２バランサ１１２とは、ピストン２５の往復運動によって発生する不釣合い力が直接作用するクランクシャフト２７を直接支持しているクランクケース２３に共に支持されて制振力を発生するため、圧縮比を変更するためにシリンダブロック２２をクランクケース２３から相対的に移動する場合でも、安定して往復運動部品の慣性力により不釣合い力をキャンセルすることができる。この結果、より確実に圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる。
【００９５】
また、第１バランサ１１１と第２バランサ１１２とを設ける際に、オイルパン１３３内に設けるため、通常は空間となっている部分を効率的に利用することができ、バランサ１１０を設けることによるエンジン１３０の大型化を抑制できる。この結果、エンジン１３０の大型化を招くことなく、圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる。
【００９６】
図１７は、実施形態の変形例に係る可変圧縮比エンジンの概略図である。また、オイルパン１３３内にバランサ１１０を設ける場合は、図１７に示すように、エンジン１５０は直列エンジンであってもよい。エンジン１５０が直列エンジンの場合には、２つのバランサ１１０は上記変形例（図１３参照）と同様に互い反対回転になるのが好ましいため、この場合は、例えば、図１７に示すように、第２バランサ１１２にバランサスプロケット１５６を設け、このバランサスプロケット１５６とクランクシャフトスプロケット７０とを、バランサチェーン１５５で接続する。つまり、クランクシャフト２７には、バランサチェーン１５５用と中継チェーン７５用との２つのスプロケットを設け、バランサチェーン１５５は、このうちの１つのスプロケットに掛け回す。また、この場合、バランサスプロケット１５６は、歯数をクランクシャフトスプロケット７０の歯数の１／２にする。
【００９７】
また、第１バランサ１１１には第１バランサギア１６１を設け、第２バランサ１１２には第２バランサギア１６２を設け、これらのギアを噛み合わせる。これらの第１バランサギア１６１と第２バランサギア１６２とは、歯数を同数にする。
【００９８】
このエンジン１５０の運転時は、バランサチェーン１５５によって、クランクシャフト２７の動力が伝達される第２バランサ１１２は、回転速度がクランクシャフト２７の回転速度の２倍になる。また、第２バランサギア１６２と第１バランサギア１６１とを介して、第２バランサ１１２の回転が伝達される第１バランサ１１１は、第２バランサ１１２の回転速度と同じ回転速度で、第２バランサ１１２の逆方向に回転をする。このため、第２バランサ１１２のみでなく、第１バランサ１１１も、回転速度がクランクシャフト２７の回転速度の２倍になる。
【００９９】
これらのように回転をする第１バランサ１１１と第２バランサ１１２とを設けることにより、第１バランサ１１１と第２バランサ１１２とは、ピストン２５の往復運動によって発生する不釣合い力が直接作用するクランクシャフト２７を直接支持しているクランクケース２３に共に支持されて制振力を発生するため、圧縮比を変更するためにシリンダブロック２２をクランクケース２３から相対的に移動する場合でも、安定して往復運動部品の慣性力により不釣合い力をキャンセルすることができる。この結果、より確実に圧縮比の変更と振動の抑制とを両立することができる。
【０１００】
また、上述した説明では、エンジンはＶ型６気筒エンジン、または直列４気筒エンジンで説明したが、エンジンの形態はこれら以外のものでもよい。また、バランサは、全て２つ設けられるものとして説明したが、バランサは２つ以外の数で設けられていてもよく、例えば、特にＶ型６気筒エンジンのように同じ方向に回転させる場合には１つであってもよい。また、バランサの回転方向や駆動方法は、上述したもの以外でもよい。バランサは、エンジンの運転時における振動を抑制する目的で装着されるものであるから、エンジン１の気筒数や気筒配列、さらには点火順序によって最適になるような形態であるのが好ましい。
【０１０１】
同様に、圧縮比可変機構も、上述した形態以外のものでもよい。圧縮比可変機構は、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることにより、圧縮比を変更することができるものであれば、上述した機構以外のものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
以上のように、本発明に係る可変圧縮比エンジンは、エンジンの運転性能を向上させる場合に有用であり、特に、運転性能を向上させつつ、制振性も考慮する場合に適している。
【符号の説明】
【０１０３】
１、１２０、１３０、１５０  エンジン
６  第１バンク
７  第２バンク
１０  気筒
２１  シリンダヘッド
２２  シリンダブロック
２３  クランクケース
２７  クランクシャフト
６６  カムチェーン
７０  クランクシャフトスプロケット
７１  中継軸
７２  クランク側中継スプロケット
７３  カム側中継スプロケット
７５  中継チェーン
８０  圧縮比可変機構
８１  シリンダブロック側軸受
８５  クランクケース側軸受
９０  カム軸
９６  ウォームホイール
９８  ウォームギア
１００  モータ
１０５、１２５、１３５  バランサ装置
１１０  バランサ
１１１  第１バランサ
１１２  第２バランサ
１１３  バランスウェイト
１１５  バランサスプロケット
１３３  オイルパン
１３８  クランクシャフトギア
１４１、１６１  第１バランサギア
１４２、１６２  第２バランサギア
１５５  バランサチェーン
１５６  バランサスプロケット
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１−１】
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【図１１−２】
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【図１１−３】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１２−４】
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【図１２−５】
2011106432.tif 000020
【図１２−６】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011106432.tif 000024
【図１６】
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【図１７】
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