(57)【要約】【課題】吸気マニホールド内の圧力変化に応じてシリンダヘッドを作動させ、燃焼室容積の増減を制御することにより、構造が簡単で作製容易、軽量、且つ信頼性が大きい可変圧縮比内燃機関を提供する。【解決手段】本願可変圧縮比内燃機関１は、凹部１６を有する筒体１５を備えるシリンダヘッド１０とシリンダブロック２０からなり、シリンダヘッド１０は支軸２４に枢着される。雄螺子５２を備えるタイボルト５１をこの雄螺子に螺合する雌螺子を有するピニオンギヤ５０を回転させることにより上下動させて、シリンダヘッドを支軸の中心２４ｂを支点として回動させる。この回動により燃焼室３０の容積が増減して圧縮比が変化する。ピニオンギヤ５０の回転量は吸気マニホールド６１の圧力を感知してピニオンラック５７を介してサーボモータ等で制御される。また、シリンダヘッドはバネ１４により上向きに付勢され、燃焼室の容積を可及的に増大させる。【選択図】図１
2012251450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する筒体を備えるシリンダヘッドの作動により圧縮比を変化させる可変圧縮比内燃機関において、
上記シリンダヘッドは、上記シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられたバネ、油圧シリンダ及びエアシリンダから選ばれる少なくとも一つにより上向きに付勢され、
上記シリンダヘッドは、上記シリンダヘッドの備える軸孔と上記シリンダブロックの備える軸孔とに挿通された支軸に枢着され、上記シリンダヘッドは、上記支軸の中心を支点として回動自在であり、
上記シリンダヘッド及び上記シリンダブロックに連通して穿設されたタイボルト孔内に上端部に雄螺子を備えるタイボルトを挿入し、上記タイボルトは上記シリンダブロックの下面で供回り防止部材に固着され、
上記タイボルトは、上記シリンダブロックの下端部と上記供回り防止部材の間に凸面座金及び凹面座金を設け、上記シリンダブロックの下端部と上記凸面座金の上端部、及び上記凸面座金の凸面と上記凹面座金の凹面は密着して摺動可能であり、
上記シリンダヘッドの上面において、上記シリンダヘッドを上記タイボルトの雄螺子に螺合する雌螺子を備える回転子で締め付けて上記シリンダヘッドの下面と上記シリンダブロックの上面との間に間隙を設け、
上記回転子を回転することにより上記シリンダヘッドを回動させ、上記回転子の回転量は吸気マニホールドの圧力とアクセルの踏込み量により制御されることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
上記供回り防止部材は連結バー及び２面幅ガイド装置から選ばれるいずれか一方である請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項３】
上記シリンダヘッドと上記シリンダブロックの間に弾性体からなる蛇腹筒状の防塵カバーを備え、上記防塵カバーの両端のうちの１端は固定バネにより上記シリンダヘッドに固定され、他の１端は上記固定バネにより上記シリンダブロックに固定され、
上記防塵カバー内の気体は上記シリンダヘッドのカバー内に解放されている請求項１又は請求項２に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項４】
上記支軸は、クランク形状であって上記クランク形状の支軸の両端部は上記シリンダブロックが備える軸孔に取付けられ、上記支軸の中央部は上記シリンダヘッドの備える軸孔に取付けられた請求項１乃至請求項３のいずれか1項に記載する可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
更に、複数のアイドラとシリンダヘッド中心調整器を備え、上記複数のアイドラのうちのすくなくとも１個は上記シリンダブロックに配設され、
上記シリンダヘッド中心調整器は垂直保持部材と水平保持部材とからなり、上記垂直保持部材の中心線はシリンダの中心線に一致し、且つ上記水平保持部材を貫通して上記シリンダブロックに配設され、
上記水平保持部材は両端が凸面をなし、受け部の備える凹面と接して摺動し、中心線は上記シリンダの中心線と直角であり、且つ受け部を介して上記シリンダヘッドに配設され、
上記垂直保持部材の中心線と上記水平保持部材の中心線の交点は上記シリンダの中心線上にある請求項４に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項６】
凹部を有する筒体を備えるシリンダヘッドの作動により圧縮比を変化させる可変圧縮比内燃機関において、
上記シリンダヘッドは、上記シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられた複数のバネ、油圧シリンダ及びエアシリンダから選ばれる少なくとも一つにより上向きに付勢され、
上記シリンダヘッド及び上記シリンダブロックに連通して穿設されたタイボルト孔内に上端部に雄螺子を備えるタイボルトを挿入し、上記タイボルトは上記シリンダブロックの下面で供回り防止部材に固着し、
上記シリンダヘッドの上面において、上記シリンダヘッドを上記タイボルトの雄螺子に螺合する雌螺子を備える回転子で締め付け、
上記回転子を回転することにより上記シリンダヘッドを上下動させ、上記回転子の回転量は吸気マニホールドの圧力とアクセルの踏込み量により制御されることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項７】
上記シリンダヘッドと上記シリンダブロックの間に弾性体からなる蛇腹筒状の防塵カバーを備え、上記防塵カバーの両端のうちの１端は固定バネにより上記シリンダヘッドに固定され、他の１端は上記固定バネにより上記シリンダブロックに固定され、
上記防塵カバー内の気体は上記シリンダヘッドのカバー内に解放されている請求項６に記載の可変圧縮比内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は可変圧縮比内燃機関に関する。詳しくは凹部を有する筒体を備えるシリンダヘッドを作動させることにより圧縮比を変化可能とする可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関がより高い熱効率を発揮して、同じ量の混合気からより大きな運動エネルギーを取り出すためには、圧縮比が高い方が有利である。圧縮比が高ければ高いほど、排気量と投入熱量が同じでもピストンを押し下げる圧力が大きくなるためである。しかし、高い圧縮比を持つガソリンエンジンは、ノッキングを起こしやすくなる。これがあまりにも酷くなると異常燃焼を起こすことにより、最終的にはピストン溶損などのエンジン破損に至る。
【０００３】
このノッキングを防ぐために、点火時期を遅らせることも行われたが、点火時期を遅らせると混合気の膨張エネルギーの損失が大きくなり出力及びトルクの低下が避けられない。しかし、実際にはノッキングが起こりやすいのは高負荷、高トルクの運転時であり、負荷が大きくない運転時にはノッキングは起こらないので可能な限り高い圧縮比にすることが望ましい。圧縮比を可変制御することにより性能向上を図る可変圧縮比内燃機関の発明が種々開示されている。  しかし、これらの従来技術の可変圧縮比内燃機関は構造が複雑であり、重く、大きく、信頼性に欠ける等の欠点があり、汎用内燃機関となるに至っていない。
【０００４】
例えば、下記文献に種々の可変圧縮比内燃機関が開示されている。公開特許公報昭５２−１２５９２７にはエンジンの駆動ピストンの上に対向ピストンを設けて燃焼室容積を増減させて圧縮比を変化させる内燃機関が公開されている。しかし、この可変圧縮比内燃機関は、開示事項の詳細性に欠けて実施困難である。
【０００５】
又、特開２００３−２０６７７１にはシリンダブロックがカム機構を用いて作動し、燃焼室容積を増減させて圧縮比を変化させる内燃機関が公開されている。しかし、この発明は重いシリンダブロックを作動させるため、作動機構に大きな負荷がかかる上に、エンジン自体が重く、大きくなるおそれがある。
【０００６】
更には、特開２００１−３１７３８３号広報にはクランク軸とコンロッドを直接つなぐことなく、リンクを介してつなぎ燃焼室容積を増減させて圧縮比を変化させる内燃機関が公開されている。しかし、このリンク機構は複雑であり、エンジンが大きくなり且つリンク機構の振動及び騒音が大きくなることが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】公開特許公報昭５２−１２５９２７号
【特許文献２】特開２００３−２０６７７１号
【特許文献３】特開２００１−３１７３８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
可変圧縮比内燃機関は、燃焼効率を高めて燃費の向上を図るものであるため圧縮比の制御に大きなエネルギーを必要とするのであれば意味の無いエンジンとなる。
本願発明は吸気マニホールド内の圧力変化に応じてシリンダヘッドを作動させ、燃焼室容積の増減を制御することにより、構造が簡単で作製容易、軽量、且つ信頼性が大きい可変圧縮比内燃機関を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は吸気マニホールドの圧力変化を感知してシリンダヘッドを作動させて、燃焼室容積を制御して圧縮比を変化させる。このシリンダヘッドは、凹部を有する筒体を備え、この筒体とピストンで燃焼室を構成する。このシリンダヘッドは、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられたバネ、油圧シリンダ及びエアシリンダから選ばれる少なくとも一つ（以下「バネ等」ともいう。）を用いて上向きに付勢されている。このシリンダヘッドは、シリンダヘッドの備える軸孔とシリンダブロックの備える軸孔とに挿通された支軸に枢着され、シリンダヘッドは、支軸の中心を支点として回動自在とされている。
【００１０】
このシリンダヘッド及びシリンダブロックに連通して穿設されたタイボルト孔内に上端部に雄螺子を備えるタイボルトを挿入し、上記タイボルトはシリンダブロックの下面で供回り防止部材に固着する。この供回り防止部材は他のタイボルトと連結して供回りを防止する連結バー又は２面幅ガイド装置を使用する。
【００１１】
このシリンダヘッドの上面において、上記シリンダヘッドを上記タイボルトの雄螺子に螺合する雌螺子を備える回転子で締め付けて上記シリンダヘッドの下面と上記シリンダブロックの上面のあいだに間隙を設け（通常はシリンダヘッドとシリンダブロックを平行にして中心線を挟んで間隙を設け、）、回転子を右回り又は左回りに回転させ、このシリンダヘッドを上向き又は下向きに、回動させる。このシリンダヘッドの回動によりシリンダヘッドの備える筒体とピストンとの距離が変化して燃焼室が増減する。この回転子の回転量はアクセルの踏込み量と吸気マニホールの圧力を感知するセンサを用いてサーボモータ等を使用して制御する。
【００１２】
このシリンダヘッドは上述の支軸の中心を支点として回動するためシリンダヘッドはシリンダブロックに対して横ズレをする。この横ズレを少なくするために上述の支軸をクランク形状に偏心させて、シリンダブロックの軸孔にこの偏心支軸の両端部を取付け、中央部をシリンダヘッドの軸孔に取付ける。
【００１３】
タイボルトはシリンダヘッドと垂直に取付けられるため、シリンダブロックの下面で固着された連結バーはタイボルトの動きにしたがって移動する。この移動をスムーズにするために凸面座金と凹面座金とを設け、凸面座金の凸面と凹面座金の凹面を摺動させて上述のタイボルトの移動をスムーズに安定して行わせる。
【００１４】
シリンダヘッドとシリンダブロックの間から、塵芥が侵入してシリンダ壁を損傷するおそれがある。これを防止するために弾性体からなる蛇腹状の防塵カバーを設ける。この防塵カバーの両端のうちの１端は固定バネによりシリンダヘッドに固定され、他の１端はシリンダブロックに固定する。この防塵カバー内の気体はシリンダヘッドカバー内に開放されている。
【００１５】
シリンダヘッドが移動することによりカムシャフトスプロケットが動くため、タイミングチェーンは緩みと引張りを繰り返す。テンショナを設けて常にタイミングチェーンの張りを適正に保持しているがシリンダヘッドの上下動に伴い各シャフトの回転ズレが起こる。このため、バルブの開閉に微妙にタイミングのずれが起こりうる。このずれを調整するために、アイドラの少なくとも１個をシリンダブロックの支軸近傍に配設する。
【００１６】
また、シリンダヘッド中心調整器を設け、このシリンダヘッド中心調整器の水平保持部材はシリンダブロックの横軸と常に平行を保ち、垂直保持部材は水平保持部材の貫通孔に密接して挿入され、この貫通孔の内を上下にシリンダ中心線にそって摺動する。この垂直保持部材の中心線と横軸保持部材の中心線の交点は常にシリンダの中心線上に存在する。
【００１７】
他の本願発明の可変圧縮比内燃機関は、凹部を有する筒体を備えるシリンダヘッドの作動により圧縮比を変化させる。このシリンダヘッドは、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられた複数のバネ、油圧シリンダ及びエアシリンダから選ばれる少なくとも一つ（以下「バネ等」ともいう。）により上向きに付勢されている。
上記シリンダヘッド及び上記シリンダブロックに連通して穿設されたタイボルト孔内に上端部に雄螺子を備えるタイボルトを挿入し、上記タイボルトはシリンダブロックの下面で供回り防止部材に固着し、上記シリンダヘッドの上面において、上記シリンダヘッドを上記タイボルトの雄螺子に螺合する雌螺子を備える回転子で締め付ける。上記回転子を回転することにより上記シリンダヘッドを上下動させて燃焼室の増減を行う。この回転子の回転量は吸気マニホールドの圧力とアクセルの踏込み量により制御される。また、防塵カバーについては上述のものがそのまま使用できる。
【発明の効果】
【００１８】
本願発明の可変圧縮比内燃機関は、構造が簡単で作製が容易であり、且つ圧縮比を変化させるために使用する（シリンダヘッドを回動させる）動力が小さく、燃料消費が少なく経済的である。
【００１９】
シリンダヘッドを回動させる支軸にクランク形状の偏心軸を使用した場合は、シリンダヘッドの横軸偏量が小さくなるため気密性とシリンダ壁の耐久性に優れる。
【００２０】
タイボルトが、上記シリンダブロックの下面に凸面座金及び凹面座金を備え、凸面座金の凸面と凹面座金の凹面は摺動自在である場合は、タイボルトの動きがスムーズであり安定する。このため、タイボルトの損傷が少なく騒音の発生も抑えられる。
【００２１】
シリンダヘッドとシリンダブロックの間に弾性体からなる蛇腹筒状の防塵カバーを備えている場合は、シリンダ壁とシリンダヘッドの間に塵等が入り込まないためシリンダ壁の耐久性に優れる、また、この防塵カバーの両端のうちの１端は固定バネによりシリンダヘッドに固定され、他の１端はシリンダブロックに固定されている場合は、構造が簡単であり、確実に固定されるため取り扱いが容易である。また、防塵カバー内の気体は上記シリンダヘッドのカバー内に解放されている。このシリンダヘッドのカバー内のオイルミストを防塵カバーの呼吸作用により防塵カバー内に取入れるため、オーリング及び金属リングの潤滑油として使用できる。
【００２２】
更に、複数のアイドラとシリンダヘッド中心調整器を備え、これら複数のアイドラのうちのすくなくとも１個はシリンダブロックに配設され、上述の支点近傍に配設する場合は、バルブタイミングの変動を少なくし、バルブタイミングを安定化させることができる。
更にまた、シリンダヘッド中心調整器の垂直保持部材の中心線と水平保持部材中心線の交点が、シリンダの中心線上に存在する場合は、巻回されたタイミングチェーンの安定した張りが保たれてバルブタイミングを安定化させることができる。また、シリンダヘッド筒体の中心軸とシリンダの中心軸の同一性を保つことができる。
【００２３】
他の本願発明の内燃機関は、シリンダヘッドの動きは上下動であり、構造が簡単で製作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本願可変圧縮比内燃機関の１部を端面で表す正面図である。
【図２】シリンダヘッドの動きとタイボルトの関係を示す説明図である。
【図３】タイボルト分解組立て説明図である。
【図４】タイボルトの作動方法を示した説明図である。
【図５】偏心支軸を用いたときの本願可変圧縮比内燃機関の１部を端面で表す正面図である。
【図６】偏心支軸の説明図である。
【図７】防塵カバーを説明する拡大図である。
【図８】タイミングチェーンの回卷説明図である。
【図９】他の態様の本願可変圧縮比内燃機関の１部を端面で表す正面図である。
【図１０】他の態様の本願可変圧縮比内燃機関のタイボルトの作動方法を説明する模式平面図である。
【図１１】２面幅ガイド装置の説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を図に基づいて詳細に説明する。これらの図中の記号（または番号）は、共通する部材の場合は省略している。また、図中において部材が明瞭である場合も省略している。これらの図は本願発明を説明するために模式的に描かれたものであり、本願発明がこれらの図に拘束されるものではない。
【００２６】
本願発明の可変圧縮比内燃機関１（以下単に「本内燃機関」ともいう。）は、構造が簡単で作製容易、軽量、且つ信頼性が大きい。可変圧縮比内燃機関は熱効率を高めて燃費の向上を図るものである。圧縮比を制御するために大きなエネルギー（例えば動力源としての石油エネルギー、設計・組立て等に要する人的エネルギー）を必要としたのでは可変圧縮比内燃機関の存在する意義はないといえる。本内燃機関１はこれらの問題点を解決するものであって、圧縮比の制御を少ないエネルギーで行う。
【００２７】
図１は本内燃機関１を切断して一部を端面で表している正面図である。この図に示すように、このシリンダヘッド１０は凹部１６を有する筒体１５を備える。この凹部１６とシリンダ内のピストン４０で構成される空間が燃焼室３０である。この凹部１６の形状は特に制限されることなく従来技術の形状をそのまま適用できる。
【００２８】
この筒体１５はオーリング２１及び金属リング２２を備え、シリンダ壁との間を密封している。このオーリング２１の材質は耐油性、耐熱性のゴム又は樹脂等である。またこの金属リング２２はピストンリングに使用されるものと同じである。この金属リング２２はピストンリングと同様に厳密な密封はしない。図１中のオーリング２１及び金属リング２２の取付け拡大図に示すようにオーリング２１の逃げ代２８及び金属リング２２の逃げ代２９は適宜設けることが好ましい。以下においてオーリング２１及び金属リング２２の取付けにおいては上述の逃げ代がそのまま適用される。
【００２９】
このオーリング２１及び金属リング２２の使用数及び形状は特に制限されない。必要に応じて適宜の数を使用することができる。この金属リング２２は合い口が切ってあり、バネ性がある。このため、筒体１５の中心線がシリンダの中心線に対して角度をなす場合、或いは、筒体１５の中心線がシリンダの中心線と一致しない場合にもこの筒体１５はシリンダ内を支障なく往復動できる。
【００３０】
この図においては、このシリンダヘッド１０には、支軸取付け部材１１がボルト等により装着される。この支軸取付け部材１１には支軸２４を取付けるための軸孔１１ａが設けられている。この支軸取付け部材１１は省略してシリンダヘッド１０の一体として軸孔１１ａを設けることもできる。
【００３１】
シリンダブロック２０にも同様に支軸取付け部材２３が装着されている。この支軸取付け部材２３には支軸２４を取付けるための軸孔２３ａが設けられている。この支軸取付け部材２３は省略して、シリンダブロック２０の一体として軸孔２３ａを設けることもできる。
【００３２】
支軸取付け部材１１の軸孔１１ａ及び支軸取付け部材２３の軸孔２３ａがこの支軸２４に枢着されて、シリンダヘッド１０はこの支軸２４の中心２４ｂ（以下「軸孔２３ａに枢着された支軸の中心を２４ａ」、「軸孔１１ａに枢着された支軸の中心を２４ｂ」という。支軸が直心軸の場合は２４ａと２４ｂは一致する。）を支点として回動する。シリンダヘッド１０は、シリンダヘッド１０とシリンダブロック２０との間に設けられたバネ１４により上向きに付勢されている。このバネ１４を用いない場合は、油圧シリンダ（図示しない）又はエアシリンダ（図示しない）を用いる。バネ１４と油圧シリンダ又はエアシリンダを組合わせて用いることもできる。
【００３３】
シリンダヘッド１０及びシリンダブロック２０に連通して穿設されたタイボルト孔１０ｂ、２０ｂ内に上端部に雄螺子５２を備えるタイボルト５１を挿入し、上記タイボルト５１はシリンダブロック２０の下面で供回り防止部材（図１においては連結バー５５Ａ）に固着される。
この供回り防止部材の構造は限定されないが、連結バー５５Ａ又は２面幅ガイド装置が好ましく使用される。
図３は供回り防止部材として連結バー５５Ａを用いた場合の分解組立て図である。この固着は図３に示すセレション５１ｂを連結バー５５Ａのセレション５５ａに嵌めあいで固着することができる。この連結バー５５Ａは他のタイボルト（多気筒のエンジンである場合は図１０に示されるように一連のシリンダが備えるタイボルト）のセレションに嵌めあいで固着されタイボルトの供回りを防ぐ。単気筒エンジンのように他のタイボルトが存在しない場合は後述する２面幅ガイド装置を使用する。この２面幅ガイド装置は２面幅ガイド９０と回り止め板５５Ｂとから構成される。
【００３４】
図１１は供回り防止部材として２面幅ガイド装置を用いた場合の供回り防止の説明図である。後述する凸面座金５３、凹面座金５４及び上述の連結バー５５Ａの備えるセレション５５ａはこの２面幅ガイド装置を構成する回り止め板５５Ｂを使用するときにそのまま適用される。図１１（ａ）は、２面幅ガイド装置を説明するための正面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に係るＡ−Ａ切断断面図である。回り止め板５５Ｂは上述のセレションにタイボルト５１が嵌挿される。この回り止め板５５Ｂは２面幅ガイド９０に密接して配設され、２面幅ガイド９０の接触面９０ａは回り止め板５５Ｂの接触面５５ｂと摺動可能である。これらの図は回転子が回転してもタイボルト５１は２面幅ガイド９０及び回り止め板５５Ｂにより供回りが防止されることを示す。
【００３５】
このシリンダヘッド１０の上面において、シリンダヘッド１０をタイボルト５１の雄螺子５２に螺合する雌螺子５０ａを備える回転子５０で締め付けて上記シリンダヘッド１０の下面と上記シリンダブロック２０の上面とを所望の間隙とする。この間隙は所望の圧縮比との関係で調整される。支軸２４の中心２４ｂを通るシリンダヘッッド１０の横軸（図中においては略水平）は上述の金属リング２２の近傍をとおる。
【００３６】
図２はシリンダヘッド１０の動きとタイボルト５１の関係を示す説明図である。このタイボルト５１はシリンダヘッド１０に穿設されたタイボルト孔１０ｂにメタル５６を嵌挿してこのメタル５６と摺動するため、このタイボルト５１はシリンダヘッドの横軸と常に直角となる。支軸の中心２４ｂを支点としてシリンダブロック２０の横軸Ｘ１に対して角度θ度だけ上向きに回動したとき、タイボルト５１の中心線Ｙ１は垂直線Ｙに対してθ度傾斜する(図２（ａ）を参照)。また、支軸の中心２４ｂを支点としてシリンダブロック２０の横軸Ｘ１に対して角度θ度だけ下向けに回動したとき、タイボルト５１の中心線Ｙ２は垂直線Ｙに対してθ度傾斜する(図２（ｂ）を参照)。このため、シリンダブロック２０に穿設したタイボルト孔２０ｂはタイボルト５１の傾きを制限しないように充分な直径をとる。
【００３７】
シリンダブロック２０の下面に始末をしない場合はシリンダブロック２０の下面に損傷をおよぼすおそれがある。本内燃機関１は図２に示されるようにタイボルト５１の末端処理として、シリンダブロックの下端部に凸面座金５３及び凹面座金５４を設けて、凸面座金５３の凸面５３ａと凹面座金５４の凹面５４ａは密着して摺動可能とする。また、凸面座金５３の上面５３ｂもシリンダブロック２０の下面２０ａと摺動自在とする。
【００３８】
このシリンダヘッド１０とシリンダブロック２０はタイボルト５１で連結されている。タイボルト５１は上端に雄螺子５２を備えている。この雄螺子５２に螺合する雌螺子５０ａを備える回転子５０を右廻り又は左回りに回転させることにより、タイボルト５１はシリンダヘッド１０の貫通孔に設けられたメタルに案内されてシリンダヘッド１０の横軸に対して上下自在に移動する。
【００３９】
回転子５０はピニオンギヤ等を用いて、ピニオンラック５７を移動させて回転させる。この１図には回転子５０としてピニオンギヤが描かれているが、これに限定されるものではない。このピニオンラック５７はピニオンギヤラックガイド５８でガイドされ、ピニオンギヤを備えたサーボモータＭを用いて移動させる。このサーボモータＭは必要に応じて減速機により回転を減速される(図４(１)参照)。また、他の回転子の例としては図４（２）に挙げるようにリンク機構とアクチュエータを示す。アクチュエータＡを用いて回転子５０を回転させシリンダヘッド１０を上下動させる。
【００４０】
この回転子５０の回転量は吸気マニホールド６１に取付けられた圧力センサによりマイコンを介してサーボモータＭの回転を制御する。即ち、吸気マニホールド６１の圧力によりシリンダヘッド１０の回動量を制御して、燃焼室３０の容積を制御する。負荷の軽いときは圧縮比を大きくして熱効率を上げる。一方、負荷が大きくアクセルを踏込んだときは吸気マニホールド６１の圧力が急激に変化する。アクセル踏込み量増加を感知したセンサはサーボモータＭに回転を指示して燃焼室３０の容積を大きくした後に吸気制御弁を開いてノッキング等の燃焼異状を防止する。
【００４１】
シリンダヘッド１０とシリンダブロック２０の間にはバネ１４等が付設され、このバネ１４等はシリンダヘッド１０を常に上向きに付勢している。このバネ１４等の作用によりエンジンの負荷が大きくなったときには可及的に燃焼室容積を大きくすることができ、ノッキング等の燃料の異状燃焼を防止する。
【００４２】
図３はタイボルト５１の分解・組み立て図である。連結バー５５Ａの貫通孔にはタイボルト５１のセレション５１ｂ部を嵌挿してタイボルト５１の供回りを防ぐ。この連結バー５５Ａは他のタイボルト（多気筒エンジンでは気筒ごとに少なくとも１個のタイボルトを備える。）と連結して用いられる。上述の連結バー５５Ａに設けられる貫通孔にはタイボルト５１のセレション５１ｂと嵌合い可能なセレション５５ａを設けることもできる。図中の現合シム５９は複数の回転子の高さを正確に調整するためのものである。
【００４３】
上記支軸２４は、クランク形状の偏心軸であることが好ましい。図５は偏心軸を用いた時の内燃機関の１部を端面で表す図である。クランク形状とは図６の（ａ）に示す形状をいう。上述したシリンダヘッド１０の筒体１５に使用する金属リング２２は合い口が切ってあり、バネ性があり、筒体１５の中心線がシリンダの中心線に対して角度がある場合、或いは筒体１５の中心線がシリンダの中心線と一致しない場合にもこの筒体１５はシリンダ内を支障なく往復動できるが、シリンダヘッド１０の傾斜角θが大きいとシリンダ壁に負担をかけ、損傷を与えやすい。クランク形状の偏心支軸を使用するとシリンダヘッド１０の横軸方向への偏心が小さくなりシリンダヘッド１０はよりスムーズに無理なく回動する。
【００４４】
図６（ａ）示すようにこの偏心支軸の両端部はシリンダブロック２０（装着された支軸取付け部材２３）の備える軸孔２３ａに取付けられ、この偏心支軸の中央部はシリンダヘッド１０（に装着された支軸取付け部材１１の備える）軸孔１１ａに取付けられる。図６の(ｂ)に示すように偏心支軸の両端部の中心２４ａ(シリンダブロックに取付けた支軸の中心)は不動であるが、軸孔１１ａに取付けられた偏心支軸の中央部の中心２４ｂは、シリンダヘッドの回動にともなって移動する。このため、シリンダヘッド１０の横軸方向の偏心は小さくなりシリンダ壁に負担をかけることなく、損傷を与える恐れは少なくなる。上述の図５に示すように支軸の中心２４ｂを通るシリンダヘッッド１０の横軸（図中においては略水平）は上述の金属リング２２の近傍をとおる。
【００４５】
本内燃機関１はシリンダヘッド１０とシリンダブロック２０との間に間隙があるため、外部から塵芥が侵入してシリンダ壁を損傷するおそれがある。この塵芥の侵入を防止するために防塵カバー１２を取付けることが好ましい。
図７はこの防塵カバー１２の取付け説明図である。この防塵カバー１２の材質はゴム、樹脂又はエラストマ等の弾性体からなり、蛇腹のある筒状である。この防塵カバー１２の両端のうちの１端は固定バネ１３によりシリンダヘッド１０に押圧して固定され、他の１端はシリンダブロック２０に押圧して固定される。
【００４６】
更に、この防塵カバー１２内からシリンダヘッドのカバーない（図示せず）と貫通穴１９を設けることが必要である。シリンダヘッド１０の筒体１５が備える金属メタル２２は合い口が切ってあるため、少量の気体がこの防塵カバー１２内に侵入する。この防塵カバー１２の内圧を高めないためである。この気体は回収して再度燃焼室に送り込むことができる。貫通孔１９は防塵カバー１２の呼吸気孔であり、シリンダカバー内のオイルミストの吸込みがあるため、こオイルミストをシリンダ壁と金属リング２２及びオーリング２１との潤滑に供するができる。
【００４７】
図８はタイミングチェーン７０の回巻説明図である。このタイミングチェーン７０は複
数のアイドラを備える。図８に示すようにこれらの複数のアイドラの少なくとも一つは、
シリンダブロック２０（に装着された支軸取付け部材２３）に配設される。この好まし
くは他のアイドラの少なくとも１個は、シリンダヘッド１０に配設される。
【００４８】
タイミングチェーン７０は、カムタイミングスプロケット７１、クランクタイミングス
プロケット７４、テンショナスプロケット７２、アイドラスプロケット７５、７６を介
して掛けられる。このテンショナスプロケット７２は、テンショナ７３によりタイミン
グチェーン７０の緩みを防止して適正な張力を保持する。
【００４９】
本内燃機関１は、カムタイミングスプロケット７１が上下動するために、タイミングスプロケット７１が回転しタイミングが狂うおそれがあるため、常にタイミングを適正に保持しないとバルブタイミングに狂いが生じる。タイミングチェーン７０の張力の適正はテンショナ７３で図っているが、バルブタイミングは微妙であり正確性が要求される。カムタイミングスプロケット７１の上下動に関せず適正なタイミングを保つために、アイドラ７６は引っ張り側（図中の矢印は引っ張り方向を示す）のタイミングチェーン７０の中心線ができるだけ支軸２４の中心２４ｂを通るようにし、且つ中心２４ｂ近傍に敷設する。好ましくはカムタイミングスプロケット７１とスプロケット７６の共通の接線７７がスプロケット７６と接する接点近傍に中心２４ｂを配設する。バルブタイミングの変動を少なくして安定化を図るためである。
【００５０】
シリンダヘッド中心調整器８０は後述するようにシリンダヘッド１０の横軸とシリンダの縦中心線の交点を常にシリンダの縦中心線上に位置せしめる効果を有する。
シリンダヘッド中心調整器８０は垂直保持部材８１と水平保持部材８２とからなり、水平保持部材８２に貫通孔を穿設し、この貫通孔に垂直保持部材８１が密接挿入される。この垂直保持部材８１の中心線Ｔ１はシリンダの中心線と一致する。この垂直保持部材８１は水平保持部材８２の貫通孔に接して中心線Ｔ１に沿って上下動をする。シリンダヘッド１０の横軸が水平のとき、水平保持部材８２の中心線Ｔ２上には、支軸２４の中心点２４ｂがある。また、この水平保持部材８２は両端が凸面８３をなし、受け部８４の備える凹面８５と接して摺動する。
【００５１】
垂直保持部材８１はボルト８７でシリンダブロック２０に固着され、垂直保持部材８１の中心線Ｔ１は常にシリンダの中心線と一致する（図中においては略垂直）。水平保持部材８２は受け部８４を介してボルト８６でシリンダヘッド１０に定着される。シリンダヘッド１０が傾斜したとき（シリンダヘッド１０の上下動により、２４ｂが左右に動く。中心線Ｔ１は水平を維持したまま傾斜する。このとき、受け部８４は水平部材８２の凸面を摺動して傾斜する。）でも、中心線Ｔ２は上記シリンダの中心線と直角であり、上記垂直保持部材の中心線と上記水平保持部材の中心線の交点は上記シリンダの中心線上にある。
【００５２】
図９は、他の態様の本願可変圧縮比内燃機関１００（以下「本内燃機関１００」ともいう。）の１部を端面で表す正面図である。本内燃機関１００のシリンダヘッド１１０は凹部１１６を有する筒体１１５を備える。この凹部１１６とピストン１４０で燃焼室１３０を構成し、シリンダヘッド１１０の上下作動により燃焼室１３０の容積を増減させて圧縮比を変化させる。
【００５３】
シリンダヘッド１１０は、シリンダヘッド１１０とシリンダブロック１２０との間に設けられた複数のバネ１１４により上向きに付勢される。このバネ１１４を用いない場合は、油圧シリンダ（図示しない）、又はエアシリンダ（図示しない）を用いる。バネ１１４と油圧シリンダ又はエアシリンダを組合わせて用いることもできる。シリンダヘッド１１０はシリンダブロック１２０を連結するタイボルト１５１を備える。このタイボルト１５１は、雄螺子１５２を有し、この雄螺子１５２に螺合する雌螺子を有する回転子１５０を回転させることにシリンダヘッド１１０を上下自在に作動される。この回転子の回転は、吸気マニホールドの圧力により制御され、燃焼室１３０の容積を増減させて圧縮比を変化させる。タイボルト１５１は供回り防止部材１５５により供回りが防止されている。
【００５４】
図１０は本願発明の可変圧縮比内燃機関１００の模式平面図である。図１０においては回転子としてピニオンギヤ１５０を使用し、サーボモータＭのピニオンギヤを回転させてピニオンラック１５７を所望の方向に作動させ回転子（ピニオンギヤ１５０）を回転させてシリンダヘッド１１０を上下動させる。このピニオンラック１５７はピニオンラックガイド１５８で案内されている。この図１０ではピニオンギヤ１５０、ピニオンラック１５７、サーボモータＭを使用してシリンダヘッド１１０を作動させているが、図４（２）に示すようにアクチュエータＡを使用して腕木式リンク機構等を用いることもできる。また、サーボモータＭは必要に応じて減速機付きのものを使用する。この回転子１５０の回転量は吸気マニホールドに取付けられた圧力センサによりマイコンを介してサーボモータＭの回転を制御する。即ち、吸気マニホールドの圧力によりシリンダヘッド１１０の上下量を制御して、燃焼室１３０の容積を制御する。負荷の軽いときは圧縮比を大きくして熱効率を上げる。一方、負荷が大きくアクセルを踏込んだときは吸気マニホールドの圧力が急激に変化する。アクセル踏込み量増加を感知したセンサはサーボモータＭに回転を指示して燃焼室１３０の容積を大きくした後に吸気制御弁を開いてノッキング等の燃焼異状を防止する。防塵カバー１１２は、固定スプリング１１３、この防塵カバー１１２内からシリンダヘッドカバー内と貫通孔１９を設ける等は上述の内燃機関１のものがそのまま適用される。
【００５５】
本内燃機関１００は上述の本内燃機関１に比較して、シリンダヘッド１１０の上下動に使用する動力の負荷は大きい。しかし、構造は簡単であり作製が容易である。また、従来技術のように重量の大きいシリンダブロックを作動させるのではなく、軽量のシリンダヘッド１１０を作動させて圧縮比を変化させるのであるから、圧縮比を可変させるための動力負荷は小さい。
【符号の説明】
【００５６】
１        可変圧縮比内燃機関
１０      シリンダヘッド
１０ｂ    タイボルト孔
１１      支軸取付け部材
１２      防塵カバー
１３      固定バネ
１４      バネ
１５      筒体
１６      凹部
２０      シリンダブロック
２０ｂ    タイボルト孔
２１      オーリング
２２      金属リング
２３      支軸取付け部材
２４      支軸
３０      燃焼室
４０      ピストン
４１      ピストンリング
５０      回転子
５１      タイボルト
５１ｂ    セレション
５２      タイボルトの螺子
５３      凸面座金
５４      凹面座金
５５Ａ    連結バー
５５Ｂ    回り止め板
５６      メタル
５７      ピニオンラック
５８      ピニオンラックガイド
５９      現合シム
６０      吸気管
６１      吸気マニホールド
７０      タイミングチェーン
７１      カムシャフトスプロケット
７２      テンショナスプロケット
７３      テンショナ
７４      クランクシャフトスプロケット
７５      アイドラ
７６      アイドラ
７７      接線
９０      ２面幅ガイド
１００    可変圧縮比内燃機関
１１０    シリンダヘッド
１１４    バネ
１２０    シリンダブロック
１３０    燃焼室
１４０    ピストン
１５１    タイボルト
【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】
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