(57)【要約】【課題】一端がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドと、一端がコンロッドの他端に回動可能に連結されるとともにクランクシャフトにクランクピンを介して連結されるサブアームと、コンロッドの連結位置とはずれた位置でサブアームに一端が連結されるコントロールロッドとを備え、該コントロールロッドの他端の支持位置をクランクシャフトの軸線に直交する平面内で変位させることを可能としたストローク可変エンジンにおいて、エンジン低負荷の状態で燃費の低減を図ることを重視しつつ、エンジン負荷の高低にかかわらず燃費の低減を図るようにする。【解決手段】エンジン負荷が高いときに膨張行程でのピストン３８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とする状態と、エンジン負荷が低いときに圧縮比を一定とする状態とを、切換手段８８で切換える。【選択図】        図２
2004183644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がピストンピン（６３）を介してピストン（３８）に連結されるコンロッド（６４）と、一端がコンロッド（６４）の他端に回動可能に連結されるとともにクランクシャフト（２７）にクランクピン（６５）を介して連結されるサブアーム（６８）と、前記コンロッド（６４）の連結位置とはずれた位置で前記サブアーム（６８）に一端が連結されるコントロールロッド（６９）とを備え、該コントロールロッド（６９）の他端の支持位置を前記クランクシャフト（２７）の軸線に直交する平面内で変位させることを可能としたストローク可変エンジンにおいて、エンジン負荷が高いときに膨張行程での前記ピストン（３８）のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とする状態と、エンジン負荷が低いときに圧縮比を一定とする状態とを切換可能な切換手段（８８，１３３）を含むことを特徴とするストローク可変エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一端がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドと、一端がコンロッドの他端に回動可能に連結されるとともにクランクシャフトにクランクピンを介して連結されるサブアームと、前記コンロッドの連結位置とはずれた位置で前記サブアームに一端が連結されるコントロールロッドとを備え、該コントロールロッドの他端の支持位置を前記クランクシャフトの軸線に直交する平面内で変位させることを可能としたストローク可変エンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、かかるエンジンは、たとえば特許文献１および特許文献２等で既に知られており、膨張行程でのピストンのストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とすることで、同じ吸入混合気量でより大きな膨張仕事を行なわせるようにして、サイクル熱効率を向上させるようにしている。
【特許文献１】特開平９−２２８８５８号公報
【特許文献２】米国特許第４５１７９３１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記従来のものでは、エンジン負荷にかかわらず、膨張行程でのピストンのストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とすることにより、サイクル熱効率を向上させるようにしているが、エンジン負荷が低いときには、燃費の低減を図ることをより重視した運転を行なうことが望ましい。
【０００４】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、エンジン低負荷の状態での燃費の低減を図ることを重視しつつ、エンジン負荷の高低にかかわらず燃費の低減を図り得るようにしたストローク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】
上記目的を達成するために、本発明は、一端がピストンピンを介してピストンに連結されるコンロッドと、一端がコンロッドの他端に回動可能に連結されるとともにクランクシャフトにクランクピンを介して連結されるサブアームと、前記コンロッドの連結位置とはずれた位置で前記サブアームに一端が連結されるコントロールロッドとを備え、該コントロールロッドの他端の支持位置を前記クランクシャフトの軸線に直交する平面内で変位させることを可能としたストローク可変エンジンにおいて、エンジン負荷が高いときに膨張行程での前記ピストンのストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とする状態と、エンジン負荷が低いときに圧縮比を一定とする状態とを切換可能な切換手段を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このような発明の構成によれば、エンジン負荷が高いときには高膨張比とし、エンジン負荷が低いときには圧縮比を一定とすることにより、エンジン低負荷の状態では燃費を一層低減することを可能としつつエンジン負荷にかかわらず燃費の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【０００８】
図１〜図１１は本発明の第１実施例を示すものであり、図１はエンジンの正面図、図２は図１の２−２線断面図、図３は図２の３−３線断面図、図４は図３の４−４線断面図、図５は図２の要部拡大図、図６は図５の６−６線拡大断面図、図７は図５の７−７線拡大断面図、図８は図５の８−８線断面図、図９はエンジン低負荷状態での図１の９−９線に沿う一部切欠き平面図、図１０はエンジン高負荷状態での図９に対応した図、図１１はエンジン負荷および燃費低減量の関係を示すグラフである。
【０００９】
先ず図１〜図３において、このエンジンは、たとえば作業機等に用いられる空冷の単気筒エンジンであり、エンジン本体２１は、クランクケース２２と、該クランクケース２２の一側面からやや上向きに傾斜して突出するシリンダブロック２３と、該シリンダブロック２３の頭部に接合されるシリンダヘッド２４とで構成され、シリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４の外側面には多数の空冷用フィン２３ａ…，２４ａ…が設けられている。またクランクケース２２は、該クランクケース２２の下面の据え付け面２２ａで各種作業機のエンジンベッドに据え付けられる。
【００１０】
クランクケース２２は、シリンダブロック２３と一体に鋳造成形されるケース本体２５と、そのケース本体２５の開放端に結合されるサイドカバー２６とから成るものである。クランクシャフト２７の一端部２７ａはサイドカバー２６から突出され、クランクシャフト２７の一端部２７ａおよびサイドカバー２６間にボールベアリング２８およびオイルシール３０が介装される。またクランクシャフト２７の他端部２７ｂはケース本体２５から突出され、クランクシャフト２７の他端部２７ｂおよびケース本体２５間にボールベアリング２９およびオイルシール３１が介装される。
【００１１】
ケース本体２５の外方でクランクシャフト２７の他端部２７ｂにはフライホイール３２が固着されており、このフライホイール３２には、エンジン本体２１の各部に冷却風を供給するための冷却ファン３３が固着され、冷却ファン３３の外側にリコイルスタータ３４が配設される。
【００１２】
シリンダブロック２３には、ピストン３８を摺動自在に嵌合せしめるシリンダボア３９が形成されており、ピストン３８の頂部を臨ませる燃焼室４０がシリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４間に形成される。
【００１３】
シリンダヘッド２４には、燃焼室４０に通じ得る吸気ポート４１および排気ポート４２が形成されるとともに、吸気ポート４１および燃焼室４０間を開閉する吸気弁４３、ならびに排気ポート４２および燃焼室４０間を開閉する排気弁４４が開閉作動可能に配設される。また燃焼室４０に電極を臨ませる点火プラグ４５がシリンダヘッド２４に螺着される。
【００１４】
シリンダヘッド２４の上部には気化器３５が接続されており、該気化器３５が備える吸気路４６の下流端が吸気ポート４１に連通される。また吸気路４６の上流端に連なる吸気管４７が気化器３５に接続され、該吸気管４７は図示しないエアクリーナに接続される。シリンダヘッド２４の上部には排気ポート４２に通じる排気管４８が接続されており、この排気管４８は排気マフラー４９に接続される。さらにクランクケース２２の上方には、該クランクケース２２で支持されるようにして燃料タンク５０が配置される。
【００１５】
クランクケース２２におけるサイドカバー２６寄りの部分でクランクシャフト２７には、第１駆動ギヤ５１と、第１駆動ギヤ５１の１／２の外径を有するようにして第１駆動ギヤ５１と一体の第２駆動ギヤ５２とが固設されており、第１駆動ギヤ５１に噛合する第１被動ギヤ５３が、クランクシャフト２７と平行な軸線を有してクランクケース２２に回転自在に支承されるカムシャフト５４に固着される。而してカムシャフト５４には、相互に噛合した第１駆動ギヤ５１および第１被動ギヤ５３により１／２の減速比でクランクシャフト２７からの回転動力が伝達される。
【００１６】
カムシャフト５４には、吸気弁４３および排気弁４４にそれぞれ対応した吸気カム５５および排気カム５６が設けられており、吸気カム５５にはシリンダブロック２３で作動可能に支承された従動駒５７が摺接される。一方、シリンダブロック２３およびシリンダヘッド２４には、従動駒５７の上部を下部に突出させた作動室５８が形成されており、該作動室５８内に配置されるプッシュロッド５９の下端が前記従動駒５７に当接される。一方、シリンダヘッド２４には、閉弁方向にばね付勢された吸気弁４３の上端に一端を当接させたロッカアーム６０が揺動可能に支承されており、このロッカアーム６０の他端に前記プッシュロッド５９の上端が当接される。而して吸気カム５５の回転に応じてプッシュロッド５９が軸方向に作動し、それに応じたロッカアーム６０の揺動によって吸気弁４３が開閉作動することになる。
【００１７】
排気カム５６および排気弁４４間にも、上記吸気カム５５および吸気弁４３間と同様の機構が介装されており、排気カム５６の回転に応じて排気弁４４が開閉作動する。
【００１８】
図４を併せて参照して、ピストン３８と、クランクシャフト２７と、シリンダ軸線Ｃを通りクランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で変位することを可能としてエンジン本体２１のクランクケース２２に支承される偏心軸６１とが、リンク機構６２を介して連結される。
【００１９】
このリンク機構６２は、一端がピストンピン６３を介してピストン３８に連結されるコンロッド６４と、クランクシャフト２７にクランクピン６５を介して連結されるとともに前記コンロッド６４の他端に回動可能に連結されるサブロッド６８と、前記コンロッド６４の連結位置からずれた位置でサブロッド６８に一端が回動可能に連結されるコントロールロッド６９とから成り、コントロールロッド６９の他端が、前記クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で支持位置を変位させることを可能として前記偏心軸６１で回動可能に支持される。
【００２０】
図５を併せて参照して、サブロッド６８は、クランクピン６５の半周に摺接する半円状の第１軸受部７０を中間部に有するものであり、このサブロッド６８の両端部には、コンロッド６４の他端部およびコントロールロッド６９の一端部をそれぞれ相互間に挟む一対の二股部７１，７２が一体に設けられる。またクランクピン６５における残余の半周には、クランクキャップ７３が備える半円状の第２軸受部７４が摺接するものであり、このクランクキャップ７３はサブロッド６８に締結される。
【００２１】
コンロッド６４の他端部は、円筒状のコンロッドピン７５を介してサブロッド６８の一端部に回動可能に連結されるものであり、コンロッド６４の他端部に圧入されたコンロッドピン７５の両端部がサブロッド６８の一端側の二股部７１に回動可能に嵌合される。
【００２２】
またコントロールロッド６９の一端は円筒状のサブロッドピン７６を介してサブロッド６８の他端部に回動可能に連結されるものであり、サブロッド６８の他端側の二股部７２に挿入されたコントロールロッド６９の一端部を相対回動可能に貫通するサブロッドピン７６の両端部が、前記他端側の二股部７２に隙間ばめにて嵌合される。しかも前記他端側の二股部７２にはサブロッドピン７６の両端に当接して該サブロッドピン７６の二股部７２からの離脱を阻止するための一対のクリップ７７，７７が装着される。
【００２３】
さらに各二股部７１，７２には、クランクシャフト２７の両側に一対ずつ配置されるボルト７８，７８…によってクランクキャップ７３が締結されるものであり、コンロッドピン７５およびサブロッドピン７６は、それらのボルト７８，７８…の軸線延長上に配置される。
【００２４】
円筒状である偏心軸６１は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有してエンジン本体２１のクランクケース２２に回動可能に支承される回転軸８１の偏心位置に一体に設けられる。回転軸８１の一端部は、クランクケース２２におけるサイドカバー２６にボールベアリング８３を介して回転可能に支承され、また回転軸８１の他端部はクランクケース２２におけるケース本体２５にボールベアリング８４を介して回転可能に支承される。
【００２５】
回転軸８１には、第１駆動ギヤ５１と同径に形成されて第１駆動ギヤ５１に噛合する第２被動ギヤ８５が相対回転可能に支承されるとともに、第２駆動ギヤ５２の２倍の外径を有して第２駆動ギヤ５２に噛合する第３被動ギヤ８６が一方向クラッチ８７を介して装着される。而して一方向クラッチ８７は、第３被動ギヤ８６側から回転軸８１への回転動力の伝達を許容するが回転軸８１側から第３被動ギヤ８６への回転動力の伝達を不能とするものである。
【００２６】
クランクシャフト２７から第２駆動ギヤ５２、第３被動ギヤ８６および一方向クラッチ８７を介して回転軸８１に動力を伝達する状態すなわち回転軸８１にクランクシャフト２７から１／２の減速比で回転動力を伝達する状態と、クランクシャフト２７から第１駆動ギヤ５１および第２被動ギヤ８５を介して回転軸８１に動力を伝達する状態すなわち回転軸８１にクランクシャフト２７から等速で回転動力を伝達する状態とは切換手段８８によって切換えられるものであり、この切換手段８８は、エンジン負荷が高いときに膨張行程でのピストン３８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とするためにクランクシャフト２７から１／２の減速比で回転動力を回転軸８１に伝達する状態と、エンジン負荷が低いときに圧縮比を一定とすべくクランクシャフト２７から等速で回転動力を回転軸８１に伝達する状態とを、エンジン負荷に応じて切換える。
【００２７】
図６を併せて参照して、切換手段８８は、第２および第３被動ギヤ８５，８６の一方に択一的に係合するようにして前記回転軸８１に軸方向のスライドを可能とするとともに軸線まわりの相対回転を不能として支承されるラチェットスライダ８９と、軸方向のスライドを可能とするとともに軸線まわりの相対回転を不能として前記回転軸８１に支承されるシフタ９０と、該シフタ９０の軸方向移動を前記ラチェットスライダ８９に伝達するようにして回転軸８１に軸方向摺動可能に嵌合される伝動軸９１と、回転軸８１と直交する軸線まわりの回動を可能としてクランクケース２２のケース本体２５に支承される回動軸９２と、該回動軸９２に固定されて前記シフタ９０を抱持するシフトフォーク９３と、前記回動軸９２に連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ９４とを備える。
【００２８】
図７および図８において、ラチェットスライダ８９は、第２および第３被動ギヤ８５，８６間で回転軸８１にスプライン結合されるものであり、該ラチェットスライダ８９の第２被動ギヤ８５に対向する面には第１係合突部９５が一体に突設され、ラチェットスライダ８９の第３被動ギヤ８６に対向する面には第２係合突部９６が一体に突設される。
【００２９】
一方、第２被動ギヤ８５には、クランクシャフト２７からの回転動力の伝達によって第２被動ギヤ８５が矢印９７で示す回転方向に回転するのに応じて、第２被動ギヤ８５側にスライドしたラチェットスライダ８９の第１係合突部９５に係合する第１係止部９８が一体に設けられる。また第３被動ギヤ８６には、クランクシャフト２７からの回転動力の伝達によって第３被動ギヤ８６が矢印９７で示す回転方向に回転するのに応じて、第３被動ギヤ８６側にスライドしたラチェットスライダ８９の第２係合突部９６に係合する第２係止部９９が一体に設けられる。
【００３０】
すなわちラチェットスライダ８９が、第２被動ギヤ８５側にスライドしたときには、第１駆動ギヤ５１、第２被動ギヤ８５およびラチエットスライダ８９を介してクランクシャフト２７からの回転動力が回転軸８１に等速で伝達されることになり、この際、第３被動ギヤ８６は一方向クラッチ８７の働きにより空転する。またラチェットスライダ８９が、第３被動ギヤ８６側にスライドしたときには、第２駆動ギヤ５２、第３被動ギヤ８６およびラチエットスライダ８９を介してクランクシャフト２７からの回転動力が回転軸８１に１／２の減速比で減速して伝達されることになり、この際、第２被動ギヤ８５は空転する。
【００３１】
シフタ９０は、第２被動ギヤ８５を前記ラチェットスライダ８９との間に挟む位置で回転軸８１にスプライン結合されるものであり、このシフタ９０の外周には環状溝１００が設けられる。
【００３２】
回転軸８１には、その一端から前記シフタ９０に対応する位置まで同軸に延びる摺動孔１０１が設けられており、伝動軸９１は該摺動孔１０１に摺動可能に嵌合される。また伝動軸９１およびシフタ９０は、回転軸８１の一直径線に沿う軸線を有する連結ピン１０２で連結されており、シフタ９０の軸方向スライドに応じて伝動軸９１は摺動孔１０１内を軸方向に摺動する。しかも回転軸８１には、シフタ９０および伝動軸９１の軸方向スライドに応じた前記連結ピン１０２の移動を許容するための長孔１０３が、連結ピン１０２を挿通させるようにして設けられる。さらに伝動軸９１およびラチェットスライダ８９は、回転軸８１の一直径線に沿う軸線を有する連結ピン１０４で連結されており、伝動軸９１の軸方向移動に応じてラチェットスライダ８９は軸方向にスライドする。しかも回転軸８１には、伝動軸９１およびラチェットスライダ８９の軸方向スライドに応じた前記連結ピン１０４の移動を許容するための長孔１０５が、連結ピン１０４を挿通させるようにして設けられる。
【００３３】
クランクケース２２のケース本体２５には、有底円筒状の軸支持部１０８と、円筒状の軸支持部１０９とが、回転軸８１の軸線と直交する同一軸線上で相互に間隔をあけて対向するように一体に設けられており、一端を軸支持部１０８側に配置した回動軸９２が両軸支持部１０８，１０９で回動可能に支承され、回動軸９２の他端部は軸支持部１０９から外方に突出される。
【００３４】
シフトフォーク９３は、前記両軸支持部１０８，１０９間で回動軸９２にピン１１０で固定されており、シフタ９０の環状溝１００に係合する。したがって回動軸９２とともにシフトフォーク９３が回動することで、シフタ９０が回転軸８１の軸方向にスライドし、それによりラチェットスライダ８９の第２および第３被動ギヤ８５，８６への択一的な係合が切換えられることになる。
【００３５】
図９を併せて参照して、アクチュエータ９４は、クランクケース２２におけるケース本体２５の上部に締結された支持板１１１に取付けられるケーシング１１２と、該ケーシング１１２内を負圧室１１３および大気圧室１１４に仕切るようにしてケーシング１１２に支持されるダイヤフラム１１５と、負圧室１１３の容積を増大する方向でばね力を発揮してケーシング１１２およびダイヤフラム１１５間に縮設されるばね１１６と、ダイヤフラム１１５の中央部に連結される作動ロッド１１７とを備える。
【００３６】
ケーシング１１２は、支持板１１１に取付けられる椀状の第１ケース半体１１８と、該ケース半体１１８にかしめ結合される椀状の第２ケース半体１１９とから成り、ダイヤフラム１１５の周縁部は両ケース半体１１８，１１９の開口端部間に挟持される。また負圧室１１３はダイヤフラム１１５および第２ケース半体１１９間に形成され、この負圧室１１３にばね１１６が収容される。
【００３７】
大気圧室１１４は、ダイヤフラム１１５および第１ケース半体１１８間に形成されるものであり、第１ケース半体１１８の中央部に設けられた透孔１２０を貫通して大気圧室１１４に突入される作動ロッド１１７の一端部がダイヤフラム１１５の中央部に連結され、透孔１２０の内周および作動ロッド１１７の外周間の間隙を介して大気圧室１１４が外部に連通する。
【００３８】
ケーシング１１２における第２ケース半体１１９には負圧室１１３に通じる導管１２１が接続され、この導管１２１は気化器３５の吸気路４６の下流端に接続される。すなわちアクチュエータ９４の負圧室１１３には吸気路４６の吸気負圧が導入されることになる。
【００３９】
アクチュエータ９４が備える作動ロッド１１７の他端は、回動軸９２と平行な軸線まわりに回動可能として支持板１１１に支承される駆動アーム１２２に連結される。またクランクケース２２から突出した回動軸９２の他端には被動アーム１２３が固定されており、駆動アーム１２２および被動アーム１２３が連結ロッド１２４を介して連結される。また被動アーム１１４および支持板１１１間には被動アーム１２３を図９の時計方向に回動付勢するばね１２５が設けられる。
【００４０】
ところで、エンジンが低負荷運転状態であって負圧室１１３の負圧が高い状態では、図９で示すように、ダイヤフラム１１５は戻しばね１１６およびばね１２５のばね力に抗して負圧室１１３の容積を減少させるように撓んでおり、作動ロッド１１７が収縮作動している。この状態で回動軸９２およびシフトフォーク９３の回動位置は、第２被動ギヤ８５の第１係止部９８にラチェットスライダ８９の第１係合突部９５を当接、係合させる位置にある。
【００４１】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１１３の負圧が低くなると、、図１０で示すように、ダイヤフラム１１５は戻しばね１１６およびばね１２５のばね力によって負圧室１１３の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１１７は伸張作動する。これにより回動軸９２およびシフトフォーク９３は、第３被動ギヤ８６の第２係止部９９にラチェットスライダ８９の第２係合突部９６を当接、係合させる位置に回動することになる。
【００４２】
このようにアクチュエータ９４によってシフトフォーク９３を回動することで、エンジンの低負荷運転時には、クランクシャフト２７の回転動力が等速で回転軸８１に伝達され、またエンジンの高負荷運転時にはクランクシャフト２７の回転動力が１／２に減速されて回転軸８１に伝達されることになる。
【００４３】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、エンジンの高負荷運転時には、偏心軸６１が回転軸８１の軸線まわりにクランクシャフト２７の１／２の回転数で回転することになり、リンク機構６２におけるコントロールロッド６９の他端位置を、膨張行程および圧縮行程では前記回転軸８１の軸線まわりに１８０度変位させるようにして、エンジン負荷が高いときには膨張行程でのピストン３８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とすることができる。
【００４４】
一方、エンジンの低負荷運転時には、偏心軸６１が回転軸８１の軸線まわりにクランクシャフト２７と等速で回転するので、エンジン負荷が低いときにはピストン３８のストロークを一定とし、圧縮比を一定とすることができる。
【００４５】
ここで、エンジン負荷にかかわらず、膨張行程でのピストンのストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とするようにした高膨張比の運転を行うと、図１１の鎖線で示すように、エンジン負荷にかかわらず燃費の低減量を比較的大きくすることができるのであるが、本発明に従ってエンジン負荷が低いときに圧縮比を一定とすると、図１１の実線で示すように、エンジン負荷の低い状態で燃費を一層低減することができ、エンジン高負荷の状態で燃費の低減を図りつつ、エンジン低負荷では燃費をより一層低減することが可能となる。
【００４６】
図１２〜図２３は本発明の第２実施例を示すものであり、図１２はエンジンの正面図、図１３は図１２の１３−１３線断面図、図１４は図１３の１４−１４線断面図、図１５は図１３の１５−１５線断面図、図１６は図１３の要部拡大図、図１７は図１６の１７−１７線拡大断面図、図１８はエンジン高負荷状態での図１６の１８−１８線拡大断面図、図１９はエンジン高負荷状態での図１６の１９−１９線拡大断面図、図２０はエンジン低負荷状態での図１８に対応した断面図、図２１はエンジン低負荷状態での図１９に対応した断面図、図２２はエンジン低負荷状態での図１２の２２−２２線に沿う一部切欠き平面図、図２３はエンジン高負荷状態での図２２に対応した図である。
【００４７】
なお、図１２〜図２３を参照して本発明の第２実施例について説明するにあたり、図１〜図１１の第１実施例に対応する部分には同一の参照符号を付して図示するのみとして、詳細な説明を省略する。
【００４８】
図１２〜図１６において、エンジン本体２１′が備えるクランクケース２２′は、シリンダブロック２３と一体に鋳造成形されるケース本体２５′と、そのケース本体２５′の開放端に結合されるサイドカバー２６とから成る。クランクケース２２′におけるサイドカバー２６寄りの部分でクランクシャフト２７には、カムシャフト５４に固着される第１被動ギヤ５３に噛合する第３駆動ギヤ１３１が固設されており、カムシャフト５４には、相互に噛合した第３駆動ギヤ１３１および第１被動ギヤ５３により１／２の減速比でクランクシャフト２７からの回転動力が伝達される。
【００４９】
ピストン３８およびクランクシャフト２７はリンク機構６２を介して連結されるものであり、このリンク機構６２は、一端がピストンピン６３を介してピストン３８に連結されるコンロッド６４と、クランクシャフト２７にクランクピン６５を介して連結されるとともに前記コンロッド６４の他端に回動可能に連結されるサブロッド６８と、前記コンロッド６４の連結位置からずれた位置でサブロッド６８に一端が回動可能に連結されるコントロールロッド６９とから成り、コントロールロッド６９の他端は、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で変位することを可能とした支持位置で回動可能に支承される。
【００５０】
クランクシャフト２７と平行な軸線を有してエンジン本体２１′のクランクケース２２′にボールベアリング８３，８４を介して回転可能に支承される回転軸８１′の偏心位置に偏心軸６１′が一体に設けられ、この偏心軸６１′が前記コントロールロッド６９の他端部を相対回転可能に貫通する。
【００５１】
回転軸８１′には、第３駆動ギヤ１３１の２倍の外径を有して第３駆動ギヤ１３１に噛合する第４被動ギヤ１３２が相対回転不能に装着されており、回転軸８１′は、エンジンの作動中にはクランクシャフト２７の回転動力が１／２の減速比で減速されて常時伝達される。
【００５２】
前記リンク機構６２におけるコントロールロッド６９の他端部の支持中心は、前記回転軸８１′の軸線に直交する平面内で回転軸８１′の軸線すなわち回転中心からずれた状態と、前記回転軸８１′の軸線すなわち回転中心に一致させる状態とに切換手段１３３によって切換えられるものであり、該切換手段１３３は、エンジン負荷が高いときに膨張行程でのピストン３８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とするためにコントロールロッド６９の他端部の支持中心を前記回転軸８１′の回転中心からずらせる状態と、エンジン負荷が低いときに圧縮比を一定とすべくコントロールロッド６９の他端部の支持中心を前記回転軸８１′の回転中心に一致させる状態とを、エンジン負荷に応じて切換える。
【００５３】
図１７を併せて参照して、切換手段１３３は、偏心軸６１′に対して偏心した外周を有して偏心軸６１′を囲繞する偏心スリーブ１３４と、該偏心スリーブ１３４および偏心軸６１′間に介装される一方向クラッチ１３５と、前記偏心スリーブ１３４の回転位相を相互に異ならせた２箇所に択一的に係合することを可能として前記回転軸８１′に軸方向のスライドを可能とするとともに軸線まわりの相対回転を不能として支承されるラチェットスライダ１３６と、該ラチェットスライダ１３６に相対回転不能に連結されて偏心スリーブ１３４を囲繞するシフタ１３７と、回転軸８１′と直交する軸線まわりの回動を可能としてクランクケース２２′のケース本体２５′に支承される回動軸９２′と、該回動軸９２′に固定されるとともに前記シフタ１３７に連結されるシフトフォーク１３８と、前記回動軸９２′に連結されるダイヤフラム式のアクチュエータ９４とを備え、リンク機構６２におけるコントロールロッド６９の他端および偏心スリーブ１３４間には一方向クラッチ１３９が介装される。
【００５４】
一方向クラッチ１３９は、シリンダボア３９内をピストン３８が摺動するのに応じてコントロールロッド６９の他端が偏心スリーブ１３４のまわりに回動する際に、回転軸８１′の回転方向１４０とは反対側への回動力をコントロールロッド６９から偏心スリーブ１３４に伝達するものの、前記回転方向１４０とは同一側への回動力をコントロールロッド６９から偏心スリーブ１３４に伝達することはなく、また前記回転軸８１′から偏心スリーブ１３４に回転動力を伝達することもない。
【００５５】
偏心スリーブ１３４には、偏心軸６１′と同軸にしてラチェットスライダ１３６側に延びる円筒部１３４ａが一体に設けられており、この円筒部１３４ａおよび偏心軸６１′間に一方向クラッチ１３５が介装される。
【００５６】
ところで、コントロールロッド６９には、エンジンの運転サイクルに応じてコントロールロッド６９を圧縮する方向の荷重ならびにコントロールロッド６９を引っ張る方向の荷重が交互に作用するものであり、回転軸８１′の偏心位置に偏心スリーブ１３４があるときに該偏心スリーブ１３４にも前記コントロールロッド６９から一側に向けての回転力ならびに他側に向けての回転力が交互に作用する。しかるに偏心スリーブ１３４および偏心軸６１′間に一方向クラッチ１３５が介装されていることにより、偏心スリーブ１３４は、コントロールロッド６９側からの力の作用によっては、回転軸８１′の回転方向１４０とは反対側だけに回動可能である。
【００５７】
前記偏心スリーブ１３４における円筒部１３４ａのラチェットスライダ１３６側の端部には、その周方向１箇所で半径方向外方に張りだす第３係合突部１４１が一体に設けられる。
【００５８】
一方、ラチェットスライダ１３６は、偏心スリーブ１３４の前記円筒部１３４ａおよび第４被動ギヤ１３２間で回転軸８１′にスプライン結合されるものであり、該ラチェットスライダ１３６の前記円筒部１３４ａに対向する面には、第３係合突部１４１に択一的に当接、係合し得る第３および第４係止部１４２，１４３が一体に突設される。
【００５９】
図１８において、第３係止部１４２は、第４被動ギヤ１３２側にスライドしたラチェットスライダ１３６がクランクシャフト２７からの回転動力の伝達によって回転方向１４０に回転するのに応じて第３係合突部１４１に係合すべく、ラチェットスライダ１３６の外周側に設けられる。
【００６０】
このように第３係止部１４２が第３係合突部１４１に係合した状態で、回転軸８１′の回転中心Ｃ１、偏心軸６１′の中心Ｃ２および偏心スリーブ１３４の中心すなわちコントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３は、図１９で示す相対位置にあり、回転軸８１′の回転中心Ｃ１および偏心軸６１′の中心Ｃ２間の距離をＢとしたときに、回転軸８１′の回転中心Ｃ１およびコントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３間の距離ＡはＡ＝Ｂ×２となるように設定される。
【００６１】
図２０において、第４係止部１４３は、偏心スリーブ１３４側にスライドしたラチェットスライダ１３６がクランクシャフト２７からの回転動力の伝達によって回転方向１４０に回転するのに応じて第３係合突部１４１に係合すべく、ラチェットスライダ１３６の内周側に設けられる。
【００６２】
このように第４係止部１４３が第３係合突部１４１に係合した状態で、回転軸８１′の回転中心Ｃ１、偏心軸６１′の中心Ｃ２および偏心スリーブ１３４の中心すなわちコントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３は、図２１で示す相対位置にあり、回転軸８１′の回転中心Ｃ１とコントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３とは同一位置となる。すなわち第３および第４係止部１４２，１４３は回転位相を１８０度異ならせた位置でラチェットスライダ１３６に設けられている。
【００６３】
クランクケース２２′のケース本体２５′には、有底円筒状の軸支持部１４４と、円筒状の軸支持部１４５とが、回転軸８１′の軸線と直交する同一軸線上で相互に間隔をあけて対向するように一体に設けられており、一端を軸支持部１４４側に配置した回動軸９２′が両軸支持部１４４，１４５で回動可能に支承され、回動軸９２′の他端部は軸支持部１４５から外方に突出される。
【００６４】
シフトフォーク１３８は、前記両軸支持部１４４，１４５間で回動軸９２′にピン１４６で固定されており、シフタ１３７の外周に設けられた環状溝１４７に係合する一対の係合ピン１４８，１４８がシフトフォーク１３８に植設される。したがって回動軸９２′とともにシフトフォーク１３８が回動することで、シフタ１３７が回転軸８１′の軸方向にスライドし、それによりラチェットスライダ１３６の第３および第４係止部１４２，１４３への第３係合突部１４１の択一的な係合が切換えられることになる。
【００６５】
図２２を併せて参照して、アクチュエータ９４が備える作動ロッド１１７は、回動軸９２′と平行な軸線まわりに回動可能として支持板１１１に支承される駆動アーム１２２に連結される。またクランクケース２２′から突出した回動軸９２′の他端には被動アーム１２３が固定されており、駆動アーム１２２および被動アーム１２３が連結ロッド１２４を介して連結される。また被動アーム１２３および支持板１１１間には、被動アーム１２３を図２２の時計方向に回動付勢するばね１２５が設けられる。
【００６６】
ところで、エンジンが低負荷運転状態であって負圧室１１３の負圧が高い状態では、図２２で示すように、ダイヤフラム１１５は戻しばね１１６およびばね１２５のばね力に抗して負圧室１１３の容積を減少させるように撓んでおり、作動ロッド１１７が収縮作動している。この状態で回動軸９２′およびシフトフォーク１３８は、第４係止部１４３に第３係合突部１４１を係合させるようにラチェットスライダ１３６を偏心スリーブ１３４側に近接させる回動位置にある。
【００６７】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１１３の負圧が低くなると、、図２３で示すように、ダイヤフラム１１５は戻しばね１１６およびばね１２５のばね力によって負圧室１１３の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１１７は伸張作動する。これにより回動軸９２′およびシフトフォーク１３８は、第３係止部１４３に第３係合突部１４１を係合させるようにラチェットスライダ１３６を第４被動ギヤ１３２側に近接させた回動位置にある。
【００６８】
このようにアクチュエータ９４によってシフトフォーク１３８を回動することで、エンジンの低負荷運転時には、コントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３を回転軸８１′の軸線すなわち回転中心Ｃ１に一致させた状態でクランクシャフト２７の回転動力が１／２に減速されて回転軸８１′に伝達され、またエンジンの高負荷運転時には、コントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３を回転軸８１′の軸線すなわち回転中心Ｃ１からずらせた状態でクランクシャフト２７の回転動力が１／２に減速されて回転軸８１′に伝達されることになる。
【００６９】
次にこの第２実施例の作用について説明すると、エンジンの高負荷運転時には、コントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３を回転軸８１′の軸線すなわち回転中心Ｃ１からずらせた状態で偏心軸６１′が回転軸８１′の軸線まわりにクランクシャフト２７の１／２の回転数で回転することになり、リンク機構６２におけるコントロールロッド６９の他端位置を、膨張行程および圧縮行程では前記回転軸８１′の軸線まわりに１８０度変位させるようにして、エンジン負荷が高いときに膨張行程でのピストン３８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とした高膨張比とすることができる。
【００７０】
一方、エンジンの低負荷運転時には、コントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３を回転軸８１′の軸線すなわち回転中心Ｃ１に一致させた状態で偏心軸６１′が回転軸８１′の軸線まわりにクランクシャフト２７の１／２の回転数で回転するので、エンジン負荷が低いときには、一定の高圧縮比とすることができる。
【００７１】
このようにエンジン低負荷では圧縮比を一定とした運転とし、エンジン高負荷では高膨張比の運転を行うようにして、エンジン高負荷の状態で燃費の低減を図りつつ、エンジン低負荷では燃費をより一層低減することが可能となる。
【００７２】
上記第２実施例では、第３および第４係止部１４２，１４３が回転位相を１８０度異ならせた位置でラチェットスライダ１３６に設けられていたが、エンジン低負荷運転状態では、コントロールロッド６９の他端の支持中心Ｃ３を回転軸８１′の軸線すなわち回転中心Ｃ１に一致させるようにしつつ、第３および第４係止部１４２，１４３の回転位相の差を１８０度未満に設定するようにしてもよい。
【００７３】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１実施例のエンジンの正面図である。
【図２】図１の２−２線断面図である。
【図３】図２の３−３線断面図である。
【図４】図３の４−４線断面図である。
【図５】図２の要部拡大図である。
【図６】図５の６−６線拡大断面図である。
【図７】図５の７−７線拡大断面図である。
【図８】図５の８−８線断面図である。
【図９】エンジン低負荷状態での図１の９−９線に沿う一部切欠き平面図である。
【図１０】エンジン高負荷状態での図９に対応した図である。
【図１１】エンジン負荷および燃費低減量の関係を示すグラフである。
【図１２】第２実施例のエンジンの正面図である。
【図１３】図１２の１３−１３線断面図である。
【図１４】図１３の１４−１４線断面図である。
【図１５】図１３の１５−１５線断面図である。
【図１６】図１３の要部拡大図である。
【図１７】図１６の１７−１７線拡大断面図である。
【図１８】エンジン高負荷状態での図１６の１８−１８線拡大断面図である。
【図１９】エンジン高負荷状態での図１６の１９−１９線拡大断面図である。
【図２０】エンジン低負荷状態での図１８に対応した断面図である。
【図２１】エンジン低負荷状態での図１９に対応した断面図である。
【図２２】エンジン低負荷状態での図１２の２２−２２線に沿う一部切欠き平面図である。
【図２３】エンジン高負荷状態での図２２に対応した図である。
【符号の説明】
【００７５】
２７・・・クランクシャフト
３８・・・ピストン
６３・・・ピストンピン
６４・・・コンロッド
６５・・・クランクピン
６８・・・サブアーム
６９・・・コントロールロッド
８８，１３３・・・切換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004183644.tif 000006
【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】
2004183644.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2004183644.tif 000014
【図１３】
2004183644.tif 000015
【図１４】
2004183644.tif 000016
【図１５】
2004183644.tif 000017
【図１６】
2004183644.tif 000018
【図１７】
2004183644.tif 000019
【図１８】
2004183644.tif 000020
【図１９】
2004183644.tif 000021
【図２０】
2004183644.tif 000022
【図２１】
2004183644.tif 000023
【図２２】
2004183644.tif 000024
【図２３】
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