(57)【要約】【課題】  リンク配置の自由度や自動車のエンジンルームへの搭載性の向上等を図ったカム位相制御装置とストローク特性可変エンジンを提供する。【解決手段】  エンジン１のクランクケース７には、クランクシャフト６の軸方向視において、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐやエキセントリックシャフト１３が位置しない側、すなわち、図中の左側にスタータ２１が設置されている。これにより、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐの軌跡や、コントロールリンク１２の長さ、エキセントリックシャフト１３の位置等を最適に設定できるようになり、エンジン性能の向上等が実現された。【選択図】      図１
2008069656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、当該クランクシャフトの軸心を通りかつシリンダ軸線と平行な直線を基準として、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点が位置しない側にスタータが設置されたことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【請求項２】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、当該クランクシャフトの軸心を通りかつシリンダ軸線と平行な直線を基準として、前記エキセントリックシャフトが位置しない側にスタータが設置されたことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【請求項３】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より上に前記エキセントリックシャフトが位置し、
前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の下方にスタータが設置されたことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【請求項４】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記エンジン本体の一端にトランスミッションが連結され、
前記トランスミッション側の気筒における前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点が、他の気筒における前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下方に位置し、
前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より上に前記エキセントリックシャフトが位置し、
前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記トランスミッション側の気筒における前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の上方にスタータが設置されたことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【請求項５】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下に前記エキセントリックシャフトが位置し、
前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の上方にスタータが設置されたことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【請求項６】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、
前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下に前記エキセントリックシャフトが位置し、
前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の上方にスタータが設置され、
前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点から前記クランクシャフトの軸心までの距離が、前記エキセントリックシャフトから前記クランクシャフトの軸心までの距離よりも常に小さいことを特徴とするストローク特性可変エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ストローク特性可変エンジンに係り、詳しくは、リンク配置の設計自由度や自動車のエンジンルームへの搭載性の向上等を図るための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトとロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンが公知となっている（特許文献１参照）。一方、エンジン本体の側方にはスタータが設置されており、始動時には、このスタータによってフライホイール（リングギヤ）が回転駆動される。
【特許文献１】特開２００３−３２２０３６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述したストローク特性可変エンジンでは、エキセントリックシャフトやコントロールリンクが存在する都合上、前記クランクシャフトの軸方向視において、エンジン本体（通常は、クランクケース）の一方の側壁が大きく張り出すことになる。そのため、スタータを不用意に配置した場合、リンク配置（エキセントリックシャフトやコントロールリンクの配置）の設計自由度が減少したり、自動車のエンジンルームへの搭載性が悪化したりする問題があった。
【０００４】
本発明は、上記状況に鑑みなされたものであり、リンク配置の自由度や自動車のエンジンルームへの搭載性の向上等を図ったカム位相制御装置とストローク特性可変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】
【０００５】
請求項１の発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、当該クランクシャフトの軸心を通りかつシリンダ軸線と平行な直線を基準として、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点が位置しない側にスタータが設置されたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２の発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、当該クランクシャフトの軸心を通りかつシリンダ軸線と平行な直線を基準として、前記エキセントリックシャフトが位置しない側にスタータが設置されたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３の発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より上方に前記エキセントリックシャフトが位置し、前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の下方にスタータが設置されたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４の発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記エンジン本体の一端にトランスミッションが連結され、前記トランスミッション側の気筒における前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点が、他の気筒における前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下方に位置し、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下方に前記エキセントリックシャフトが位置し、前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記トランスミッション側の気筒における前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の上方にスタータが設置されたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５の発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下に前記エキセントリックシャフトが位置し、前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の上方にスタータが設置されたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６の発明は、クランクシャフトのクランクピンに回転自在に軸支されたロアリンクと、前記ロアリンクとピストンとを連結するアッパリンクと、エンジン本体に支持されたエキセントリックシャフトと前記ロアリンクとを連結するコントロールリンクとを有し、前記エキセントリックシャフトを回動させることでピストンストロークを変化させるストローク特性可変エンジンであって、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点より下に前記エキセントリックシャフトが位置し、前記エンジン本体には、前記クランクシャフトの軸方向視において、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点の上方にスタータが設置され、前記ロアリンクと前記コントロールリンクとの連結点から前記クランクシャフトの軸心までの距離が、前記エキセントリックシャフトから前記クランクシャフトの軸心までの距離よりも常に小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１のストローク特性可変エンジンによれば、スタータによってロアリンクとコントロールリンクとの連結点の配置に制限が加えられず、最適なリンク配置が可能となる。また、請求項２のストローク特性可変エンジンによれば、スタータによってエキセントリックシャフトの配置に制限が加えられず、最適なリンク配置が可能となる。また、請求項３のストローク特性可変エンジンによれば、エンジン本体において、コントロールリンクやエキセントリックシャフトが設置されない側にスタータも存在しないため、該部のスペースが有効活用できるとともに、エンジンの搭載自由度等も向上する。また、請求項４のストローク特性可変エンジンによれば、スタータの設置部位を確保しつつ、気筒間でロアリンクとコントロールリンクとの連結点を変えることで振動の低減も実現される。また、請求項５のストローク特性可変エンジンによれば、エンジン本体において、コントロールリンクやエキセントリックシャフトが設置されない側にスタータも存在しないため、該部のスペースが有効活用できるとともに、エンジンの搭載自由度等も向上する。また、請求項６のストローク特性可変エンジンによれば、請求項５のストローク特性可変エンジンに較べて、スペースの有効活用が更に計ることができ、エンジンの搭載自由度等も更に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明のストローク特性可変エンジンを適用した可変圧縮比エンジンのいくつかの実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。なお、図１ではシリンダヘッドから上方の図示を省略しているが、シリンダヘッドに設けられる動弁機構や吸気系および排気系については、通常の４サイクルエンジンと何ら変わるところはない。
【００１４】
図１に示すように、エンジン１のシリンダ２に摺合したピストン３は、アッパリンク４およびロアリンク５とを介してクランクシャフト６に連結されている。クランクシャフト６は、基本的に通常の固定圧縮比エンジンと同様の構成であり、クランクケース（エンジン本体）７内に支持されたクランクジャーナル８（クランクシャフトの回転中心）から偏心したクランクピン９を備えている。クランクピン９にはシーソー式に揺動するロアリンク５の中間部が支持され、ロアリンク５の一端５ａにピストンピン１０に小端部４ａが連結されたアッパリンク４の大端部４ｂが連結されている。なお、クランクシャフト６には、主としてピストン運動の回転１次振動成分を低減するためのカウンタウェイトが設けられているが、これも通常のレシプロエンジンと同様なので省略する。
【００１５】
ロアリンク５の他端５ｂには、通常のエンジンにおけるピストンとクランクシャフトとを連結するコネクティングロッドと同一構成のコントロールリンク１２の小端部１２ａがピン結合されている。そしてコントロールリンク１２の大端部１２ｂは、クランクケース７に回動自在に支持されかつクランクシャフト６と平行に延設されたエキセントリックシャフト１３の偏心部１３ａに、２つ割りの軸受け孔１４をもって連結されている。本実施形態の場合、コントロールリンク１２やエキセントリックシャフト１３はクランクシャフト６の軸心を通りかつシリンダ軸線と平行な基準線Ｌの図中右側に位置しており、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐも当然に基準線Ｌの図中右側に位置している。
【００１６】
エキセントリックシャフト１３は、コントロールリンク１２の大端部１２ｂをクランクケース７内で所定範囲（本実施例においては約９０度）を移動可能に支持しており、アクチュエータ（図示せず）により駆動されることで、エンジン１の運転状態に応じてその回動角が連続的に変化させられ、かつ任意の角度で保持されるようになっている。
【００１７】
第１実施形態のエンジン１においては、エキセントリックシャフト１３を回動させることにより、コントロールリンク１２の大端部１２ｂの位置が、図１に示した水平方向内向きと垂直方向下向きとの間で変化し、クランクシャフト６の回転に伴うロアリンク５の揺動角度が変化する。このロアリンク５の揺動角度の変化に応じてシリンダ２内でのピストン３のストローク範囲、すなわち、ピストン３の上死点位置および下死点位置が連続的に変化することとなる。つまり、アッパリンク４、ロアリンク５、コントロールリンク１２、およびエキセントリックシャフト１３によってピストンストローク可変機構が構成され、これにより、圧縮比および排気量の少なくともいずれか一方を連続的に変化させるストローク特性可変機能がもたらされる。
【００１８】
エンジン１のクランクケース７には、クランクシャフト６の軸方向視において、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐやエキセントリックシャフト１３が位置しない側、すなわち、基準線Ｌの図中左側にスタータ２１が設置されている。これにより、第１実施形態では、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐの軌跡や、コントロールリンク１２の長さ、エキセントリックシャフト１３の位置等を最適に設定できるようになり、エンジン性能の向上等が実現された。
【００１９】
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。
図２に示すように、第２実施形態のエンジン１では、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐより上方にエキセントリックシャフト１３が位置しており、クランクケース７には、クランクシャフト６の軸方向視において、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐの下方にスタータ２１が設置されている。これにより、第２実施形態では、クランクケース７の片側における張り出しが小さく抑えられ、エンジン１を自動車のエンジンルームに傾斜配置すること等が容易になった。
【００２０】
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図であり、図４は第３実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す側面図である。
図３，図４に示すように、第３実施形態のエンジン１は、直列４気筒エンジンであり、後端部にトランスミッション３１が連結されている。本実施形態では、２次振動成分や４次振動成分を抑制すべく、第１，第４気筒のコントロールリンク１２が短く設定され、第２，第３気筒のコントロールリンク１２’（二点鎖線で示す）が長く設定されている。また、第１，第４気筒のアッパリンク４やロアリンク５も、両コントロールリンク１２，１２’に対応して、第２，第３気筒のアッパリンク４’やロアリンク５’（これらも二点鎖線で示す）とその長さや形状が異なっている。
【００２１】
第３実施形態では、コントロールリンク１２とロアリンク５との連結点Ｐがコントロールリンク１２’とロアリンク５’との連結点Ｐ’より下方に位置するため、第１，第４気筒側のクランクケース７の輪郭７１が第２，第３気筒側のクランクケース７の輪郭７１’より下方に位置している。スタータ２１は、トランスミッション３１側（すなわち、第４気筒側）に設置されるため、第２，第３気筒側におけるクランクケース７の輪郭７１’を避けた状態となる。
【００２２】
［第４実施形態］
図５は、本発明の第４実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。
図５に示すように、第４実施形態のエンジン１では、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐより下方にエキセントリックシャフト１３が位置しており、クランクケース７には、クランクシャフト６の軸方向視において、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐの上方にスタータ２１が設置されている。そして、第４実施形態では、ロアリンク５とコントロールリンク１２との連結点Ｐからクランクシャフト６の軸心までの距離Ｌ１が、エキセントリックシャフト１３の偏心部１３ａの軸心からクランクシャフト６の軸心までの距離Ｌ２よりも常に小さくなるように設定されているため、スタータ２１の位置を比較的低くすることができた。これらにより、第４実施形態では、クランクケース７の片側における張り出しが小さく抑えられ、エンジン１を自動車のエンジンルームに傾斜配置すること等が容易になった。
【００２３】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態や変形例に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態や変形例は本発明を直列エンジンに適用したものであるが、Ｖ型エンジン等にも当然に適用可能である。その他、ストローク特性可変機構の具体的構成等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。
【図２】第２実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。
【図３】第３実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。
【図４】第３実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す側面図である。
【図５】第４実施形態に係る可変圧縮比エンジンの概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１      エンジン
２      シリンダ
３      ピストン
４      アッパリンク
５      ロアリンク
６      クランクシャフト
７      クランクケース
１２    コントロールリンク
１３    エキセントリックシャフト
２１    スタータ
４１    トランスミッション
Ｐ      連結点
【図１】
2008069656.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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