(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端部がピストンピン（６３）を介してピストン（３８）に連結されるコンロッド（６４）の他端部が、クランクシャフト（２７）のクランクピン（６５）半周に摺接する半円状の第１軸受部（７０）を中間部に有するサブロッド（６８）の一端部に回動可能に連結され、該サブロッド（６８）の他端部にコントロールロッド（６９）の一端部が回動可能に連結され、前記クランクピン（６５）の残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部（７４）を有するクランクキャップ（７３）が、前記サブロッド（６８）に締結される圧縮比可変エンジンにおいて、
前記コンロッド（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ようにして前記サブロッド（６８）に一体に設けられる一対の二股部（７１，７２）に前記クランクキャップ（７３）が締結され、前記コンロッド（６４）の他端部に圧入されるコンロッドピン（７５）の両端部が一方の二股部（７１）に回動可能に嵌合され、前記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）の両端部が他方の二股部（７２）に隙間ばめにて嵌合され、前記コンロッドピン（７５）および前記サブロッドピン（７６）が、前記クランクキャップ（７３）を前記サブロッド（６８）に締結するためのボルト（７８）の軸線延長上にそれぞれ配置されることを特徴とする、圧縮比可変エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一端部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の他端部が、クランクシャフトのクランクピン半周に摺接する半円状の第１軸受部を中間部に有するサブロッドの一端部に回動可能に連結され、該サブロッドの他端部にコントロールロッドの一端部が回動可能に連結され、前記クランクピンの残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部を有するクランクキャップが、前記サブロッドに締結される圧縮比可変エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、かかる圧縮比可変エンジンは、たとえば特開２０００−７３８０４号公報等で既に知られており、一端部がサブロッドに連結されるコントロールロッドの他端部を変位せしめることにより、エンジンの運転状態に応じて圧縮比を変化させるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような圧縮比可変エンジンでは、エンジンの燃焼による圧縮力、クランクシャフトの回転による曲げ、ならびにコントロールロッドの動作に伴う引張力等がサブロッドに作用しており、サブロッドのクランクシャフトへの取付剛性を高くしておくことが望まれる。
【０００４】
しかるに上記従来のものでは、クランクキャップの締結部から離隔した位置でサブロッドに一対の二股部が設けられており、それらの二股部にコンロッドの他端部およびコントロールロッドの一端部が連結されている。このため、サブロッドと、コンロッドおよびコントロールロッドとの連結部の剛性が高いとは言えず、クランクピンの軸方向に振れ（フレッティング）が生じる可能性がある。しかも相互に連結されてリンク機構を構成するコンロッド、サブロッドおよびコントロールロッドは高い精度で組み立てられねばならず、エンジンへの組付時には、ピストンから駆動手段まで組立てた状態で組付けるのが望ましいのであるが、そのような組付けを行なうようにすると、クランクケースまわりが肥大化してしまう。
【０００５】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、サブロッドのクランクシャフトへの取付剛性を高するとともに、クランクケースの肥大化を回避しつつ、ピストン、コンロッド、サブロッドおよびコントロールロッドをエンジンに精度よく組付け得るようにした圧縮比可変エンジンを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、一端部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の他端部が、クランクシャフトのクランクピン半周に摺接する半円状の第１軸受部を中間部に有するサブロッドの一端部に回動可能に連結され、該サブロッドの他端部にコントロールロッドの一端部が回動可能に連結され、前記クランクピンの残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部を有するクランクキャップが、前記サブロッドに締結される圧縮比可変エンジンにおいて、前記コンロッドの他端部およびコントロールロッドの一端部をそれぞれ相互間に挟むようにして前記サブロッドに一体に設けられる一対の二股部に前記クランクキャップが締結され、前記コンロッドの他端部に圧入されるコンロッドピンの両端部が一方の二股部に回動可能に嵌合され、前記コントロールロッドの一端部を相対回動可能に貫通するサブロッドピンの両端部が他方の二股部に隙間ばめにて嵌合され、前記コンロッドピンおよび前記サブロッドピンが、前記クランクキャップを前記サブロッドに締結するためのボルトの軸線延長上にそれぞれ配置されることを特徴とする。
【０００７】
このような請求項１記載の発明の構成によれば、サブロッドの両端部に一体に設けられる二股部に、クランクキャップが締結されるとともに、コンロッドの他端部およびコントロールロッドの一端部がそれぞれ回動可能に連結されるので、サブロッドのクランクピンへの取付け剛性を高めることができる。しかもコンロッド側に比べて荷重負担の少ないコントロールロッド側では、コントロールロッドの一端部を相対回動可能に貫通するサブロッドピンの両端部が二股部に隙間ばめにて嵌合されるので、ピストンからサブロッドまでと、コントロールロッドとを分離してエンジンに組み込んだ後で、サブロッドおよびコントロールロッドを連結するようにして、組付け精度を高めつつ組付け作業を容易とすることができ、この結果、エンジンの肥大化を回避することができる。
【０００８】
さらにコンロッドピンおよびサブロッドピンが、クランクキャップをサブロッドに締結するためのボルトの軸線延長上に配置されるので、サブロッドおよびクランクキャップをコンパクトに構成することができ、それによりサブロッドおよびクランクキャップの重量を軽減して、動力損失をも抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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。
【００１０】
図１〜図１０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はエンジンの縦断面図であって図３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は軽負荷状態での図１の５−５線拡大断面図、図６は高負荷状態での図５に対応した断面図、図７はリンク機構の配置を簡単に示す図、図８はリンク機構の作動状態を順次示す図、図９は支軸の位相、排気量および圧縮比の関係を示す図、図１０は図示平均有効圧力および図示燃料消費率の関係を示す図である。
【００１１】
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とで構成されるものであり、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。
【００１２】
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り、ケース本体２５およびサイドカバー２６に、クランクシャフト２７の両端部がボールベアリング２８，２９およびオイルシール３０，３１を介して回転自在に支承される。またクランクシャフト２７の一端部は出力軸部２７ａとしてサイドカバー２６から突出されており、クランクシャフト２７の他端部は補機取付け軸部２７ｂとしてケース本体２５から突出される。しかも補機取付け軸部２７ｂには、フライホイール３２が固定されており、このフライホイール３２の外面には、エンジン本体２１の各部や気化器３４に冷却風を供給するための冷却ファン３５がねじ部材３６で固着され、冷却ファン３６の外側にリコイル式エンジンスタータ３７が配設される。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
シリンダヘッド２４の上部には気化器３４が接続されており、該気化器３４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３４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から突出したブラケット５０で支持されるようにして燃料タンク５１が配置される。
【００１６】
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には駆動ギヤ５２が一体に形成されており、この駆動ギヤ５２に噛合する被動ギヤ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、相互に噛合した駆動ギヤ５２および被動ギヤ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。
【００１７】
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排気弁４４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。
【００１８】
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。
【００１９】
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に支承される支軸６１とが、リンク機構６２を介して連結される。
【００２０】
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、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他端がクランクシャフト２７のクランクピン６５に連結される第１アーム６６と、一端が前記第１アーム６６の他端に一体に連結される第２アーム６７と、該第２アーム６７の他端に一端部が回動可能に連結されるとともに他端部が前記支軸６１に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、第１および第２アーム６６，６７は、サブロッド６８として一体に形成される。
【００２１】
サブロッド６８は、クランクシャフト２７のクランクピン６５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。またクランクシャフト２７のクランクピン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。
【００２２】
コンロッド６４の他端部は、コンロッドピン７５を介してサブロッド６８の一端部すなわち第１アーム６６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。
【００２３】
またコントロールロッド６９の一端部は円筒状のサブロッドピン７６を介してサブロッド６８の他端部すなわち第２アーム６７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。
【００２４】
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。
【００２５】
図５をさらに併せて参照して、円筒状である支軸６１は、クランクシャフト２７と平行な軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸８１，８２の偏心位置間に設けられる。しかも回転軸８１は、クランクケース２２におけるケース本体２５の上部に一体に設けられた支持部８３に一方向クラッチ８５を介して支承され、回転軸８２は、前記ケース本体２５に取付けられた支持部材８４に一方向クラッチ８６を介して支承される。
【００２６】
ところで、支軸６１に他端部が連結された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８１，８２の偏心位置間に支軸６１が設けられているので、回転軸８１，８２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。しかるに回転軸８１，８２と、支持部８３および支持部材８４との間に一方向クラッチ８５，８６が介装されていることにより、回転軸８１，８２は矢印８０で示す一方向にのみ回転可能である。
【００２７】
クランクケース２２のサイドカバー２６を回転自在に貫通して外部に突出した回転軸８１の一端には係止部材８７が固定され、該係止部材８７は、半径方向外方に突出した規制突部８８を周方向１箇所に有して円盤状に形成される。
【００２８】
一方、クランクケース２２におけるサイドカバー２６の外面には、前記係止部材８７の一部を挿入せしめる開口部８９を有する支持板９０と、該支持板９０から外方に突出する一対のブラケット９１，９１とが締結されており、両ブラケット９１，９１に、回転軸８１の軸線と直交する軸線を有して前記係止部材８７の外方位置に配置される軸部材９２の両端部が固定的に支持される。
【００２９】
前記軸部材９２には、前記係止部材８７の規制突部８８に係合可能な一対の係合部９３ａ，９３ｂをその位相がたとえば１６７度ずれた位置に備えるロッカ部材９３が揺動可能に支承されるものであり、軸部材９２の軸線に沿うロッカ部材９３の位置を定めるために、両ブラケット９１，９１およびロッカ部材９３間には軸部材９２を囲繞する円筒状のスペーサ９４，９５が介装される。またロッカ部材９３および支持板９０間には、ロッカ部材９３が備える両係合部９３ａ，９３ｂのうち９３ａを係止部材８７の規制突部８８に係合させる方向にロッカ部材９３を回動付勢する戻しばね１０７が設けられる。
【００３０】
ロッカ部材９３にはダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。このアクチュエータ９７は、前記支持板９０に設けられたブラケット９６に取付けられるケーシング９８と、該ケーシング９８内を負圧室１０２および大気圧室１０３に仕切るようにしてケーシング９８に支持されるダイヤフラム９９と、負圧室１０２の容積を増大する方向でばね力を発揮してケーシング９８およびダイヤフラム９９間に縮設されるばね１００と、ダイヤフラム９９の中央部に連結される作動ロッド１０１とを備える。
【００３１】
ケーシング９８は、ブラケット９６に取付けられる椀状の第１ケース半体１０４と、該ケース半体１０４にかしめ結合される椀状の第２ケース半体１０５とから成り、ダイヤフラム９９の周縁部は両ケース半体１０４，１０５の開口端部間に挟持される。また負圧室１０２はダイヤフラム９９および第２ケース半体１０５間に形成され、この負圧室１０２にばね１００が収容される。
【００３２】
大気圧室１０３は、ダイヤフラム９９および第１ケース半体１０４間に形成されるものであり、第２ケース半体１０４の中央部に設けられた透孔１０６を貫通して大気圧室１０３に突入される作動ロッド１０１の一端部がダイヤフラム９９の中央部に連結され、透孔１０６の内周および作動ロッド１０１の外周間の間隙を介して大気圧室１０３が外部に連通する。
【００３３】
ケーシング９８における第２ケース半体１０５には負圧室１０２に通じる導管１０８が接続される。一方、アクチュエータ９７に隣接した位置で前記ブラケット９６にはサージタンク１０９が支持されており、このサージタンク１０９に前記導管１０８が接続される。またサージタンク１０９に連なる導管１１０は気化器３４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９７の負圧室１０２には吸気路４６の吸気負圧が導入されることになり、サージタンク１０９は前記吸気負圧の脈動を減衰する働きをする。
【００３４】
アクチュエータ９７が備える作動ロッド１０１の他端は連結ロッド１１１を介してロッカ部材９３に連結されており、エンジンが軽負荷運転状態であって負圧室１０２の負圧が高い状態では、図５で示すように、ダイヤフラム９９は戻しばね１０７およびばね１００のばね力に抗して負圧室１０２の容積を減少させるように撓んでおり、作動ロッド１０１が収縮作動している。この状態でロッカ部材９３の回動位置は、両係合部９３ａ，９３ｂのうち９３ｂを係止部材８７の規制突部８８に係合させる位置にある。
【００３５】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、、図６で示すように、ダイヤフラム９９は戻しばね１０７およびばね１００のばね力によって負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これによりロッカ部材９３は、両係合部９３ａ，９３ｂのうち９３ａを係止部材８７の規制突部８８に係合させる位置に回動することになる。
【００３６】
このようにロッカ部材９３を回動することで、エンジンの運転中には一方向への回転力が作用している回転軸８１，８２は、一方の回転軸８１とともに回転する係止部材８７の規制突部８８に係合部９３ａ，９３ｂのいずれかを係合させた位置で回転を規制されることになり、その回転軸８１，８２がたとえば１６７度位相が異なる２つの位置で回転停止することにより、回転軸８１，８２の軸線から偏心した位置にある支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比が変化することになる。
【００３７】
しかもリンク機構６２は圧縮比だけでなくピストン３８のストロークをも変化させ得るように構成されるものであり、そのためのリンク機構６２の寸法関係について、図７を参照しながら次に説明する。
【００３８】
ここで、シリンダ軸線Ｃに沿ってクランクシャフト２７の軸線を通るｘ軸と、ｘ軸に直交してクランクシャフト２７の軸線を通るｙ軸とで構成されるｘｙ平面内において、コンロッド６４の長さをL4、第１アーム６６の長さをL2、第２アーム６７の長さをL1、コントロールロッド６９の長さをL3、コンロッド６４が前記ｘ軸となす角度をφ4 、第１および第２アーム６６，６７のなす角度をα、第２アーム６７が前記ｙ軸となす角度をφ1 、コントロールロッド６９が前記ｙ軸となす角度をφ3 、クランクシャフト２７の軸線およびクランクピン６５を結ぶ直線が前記ｘ軸となす角度をθ、クランクシャフト２７の軸線およびクランクピン６５間の長さをR 、支軸のｘｙ座標をXpiv，Ypiv、クランクシャフトの回転角速度をω、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量をδとしたときに、ピストンピン６３の高さＸは、
X ＝L4・cos φ4 ＋L2・sin(α＋φ1)＋R ・cos θ…（１）
である。
【００３９】
【数１】
0004025562.tif 000002
【００４０】
ここで、ピストンピン６３のｘ軸方向速度は、上記式（１）を微分することにより、次の（２）式で表される。
【００４１】
【数２】
0004025562.tif 000003
【００４２】
上記式（２）においてdX/d＝０とした方程式は、θに関して０＜θ＜２πの範囲で２つの解を持つものである。これらの解を４サイクルエンジンの動作に照応させて、ピストンピン６３を上死点とするクランク角をθpivtdcとし、ピストンピン６３を下死点とするクランク角をθpivbdcとしたときに、各クランク角θpivtdc，θpivbdcにおけるピストンピン６３の位置は、上記式（１）にθpivtdc，θpivbdcを与えることにより得られる。この際、上死点のピストンピン６３のｘ軸方向の位置をXpivtdc とし、下死点のピストンピン６３のｘ軸方向の位置をXpivbdc としたときには、ピストンピン６３のストロークSpivは（Xpivtdc −Xpivbdc ）で得られる。
【００４３】
ここで、シリンダボア３９の内径をB としたときの排気量Vhpiv は｛Vhpiv ＝Spiv・(B2/4)・π｝であり、また上死点における燃焼室容積をVapiv とすると、圧縮比εpiv は｛εpiv ＝1 ＋（Vhpiv /Vapiv）｝となる。
【００４４】
このようにして支軸６１が任意の第１の位置にあるときの排気量Vhpiv0および圧縮比εpiv0と、支軸６１が第１の位置から第２の位置に変位したときの排気量Vhpiv1、圧縮比εpiv1とをそれぞれ求め、
εpiv1＜εpiv0である場合にはVhpiv1＞Vhpiv0
εpiv1＞εpiv0である場合にはVhpiv1＜Vhpiv0
の関係を満足するように第２アーム６７の長さL1、第１アーム６６の長さL2、コントロールロッド６９の長さL3、コンロッド６４の長さL4、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量δ、ならびに第１および第２アーム６６，６７のなす角度αを設定する。
【００４５】
このような設定によると、図８で示すように、支軸の６１の位相変化に応じて排気量Vhpiv および圧縮比εpiv の値が逆方向に変化するようになり、大排気量のときには低圧縮比の運転とし、小排気量のときには高圧縮比の運転とすることができる。
【００４６】
すなわちリンク機構６２は、支軸６１がエンジンの軽負荷状態に対応する位置にあるときには図９（ａ）で示すように作動し、支軸６１がエンジンの高負荷状態に対応する位置にあるときには図９（ｂ）で示すように作動するものであり、エンジンの軽負荷状態でのピストンピン６３のストロークSpivよりもエンジンの高負荷状態のピストンピン６３のストロークSpivのほうが大きくなる。しかもエンジンの軽負荷状態での圧縮比は高負荷状態での圧縮比よりも大きくなるので、軽負荷時には低排気量、高圧縮比の運転となり、また高負荷時には大排気量、低圧縮比の運転となる。
【００４７】
次にこの第１実施例の作用について説明すると、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他端がクランクシャフト２７にクランクピン６５を介して連結される第１アーム６６と、一端が第１アーム６６の他端に一体に連結されてサブロッド６８を協働して構成する第２アーム６７と、第２アーム６７の他端に一端が回動可能に連結されるコントロールロッド６９とでリンク機構６２を構成し、コントロールロッド６９の他端部を支承する支軸６１をエンジンの運転状態に応じて変位させるようにして圧縮比を可変とした上で、第２アーム６７の長さL1、第１アーム６６の長さL2、コントロールロッド６９の長さL3、コンロッド６４の長さL4、クランクシャフト２７の軸線からのシリンダ軸線Ｃのｙ軸方向のオフセット量δ、ならびに第１および第２アーム６６，６７のなす角度αをそれぞれ適宜設定することで、ピストンピン６３のストロークをも可変とし、大排気量のときには低圧縮比の運転とし、小排気量のときには高圧縮比の運転とするようにした。
【００４８】
したがってエンジンの軽負荷時には小排気量、高圧縮比の運転とすることで高熱効率化を図り、図１０の実線で示すように破線で示す従来のものに比べて図示燃料消費率を低下させ、燃費の低減を図ることが可能となる。また高負荷時には大排気量、低圧縮比とすることで爆発荷重および筒内圧力が過度に上昇しないようにして騒音および強度の問題が生じるのを回避することができる。
【００４９】
また第１および第２アーム６６，６７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を有するサブロッド６８を協働して構成するものであり、該サブロッド６８の一端部にコンロッド６４が回動可能に連結され、サブロッド６８の他端部にコントロールロッド６９の一端部が回動可能に連結されるのであるが、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ようにしてサブロッド６８に一体に設けられる一対の二股部７１，７２に、クランクピン６５の残余の半周に摺接する半円状の第２軸受部７４を有するクランクキャップ７３が締結される。これによりサブロッド６８のクランクピン６５への取付け剛性を高めることができる。
【００５０】
またコンロッド６４の他端部に圧入されたコンロッドピン７５の両端部が一方の二股部７１に回動可能に嵌合され、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の両端部が他方の二股部７２に隙間ばめにて嵌合されるので、ピストン３８からサブロッド６８までと、コントロールロッド６９とを分離してエンジンに組み込んだ後で、サブロッド６８およびコントロールロッド６９を連結するようにして、組付け精度を高めつつ組付け作業を容易とすることができ、この結果、エンジンの肥大化を回避することができる。
【００５１】
しかもコンロッドピン７５およびサブロッドピン７６が、クランクキャップ７３をサブロッド６８に締結するためのボルト７８の軸線延長上に配置されるので、サブロッド６８およびクランクキャップ７３をコンパクトに構成することができ、それによりサブロッド６８およびクランクキャップ７３の重量を軽減して、動力損失をも抑制することができる。
【００５２】
またエンジン本体２１におけるクランクケース２２のケース本体２５に一体に設けられる支持部８３ならびに前記ケース本体２５に取付けられる支持部材８４に、一対の回転軸８１，８２が一方向クラッチ８５，８６を介して支承され、両回転軸８１，８２の偏心位置間に支軸６１が設けられている。しかも支軸６１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ので、回転軸８１，８２には、該回転軸８１，８２を一方向に回転せしめる荷重ならびに他方向に回転せしめる荷重が交互に作用することになる。しかるに前記一方向クラッチ８５，８６の働きにより、回転軸８１，８２は一方向だけに回転可能である。
【００５３】
しかも周方向１箇所に規制突部８８を有する係止部材８７がエンジン本体２１におけるサイドカバー２６から突出した回転軸８１の一端に固定され、回転軸８１と直交する軸線を有してエンジン本体２１に固定される軸部材９２に、係止部材８７の前記規制突部８８に係合可能として位相をたとえば１６７度ずらせた一対の係合部９３ａ，９３ｂを有するロッカ部材９３が揺動可能に支承され、該ロッカ部材９３は両係合部９３ａ，９３ｂの一方を規制突部８８に係合させる方向に戻しばね１０７によりばね付勢されている。
【００５４】
一方、気化器３４内の吸気路４６に通じる負圧室１０２ならびに大気に開放した大気圧室１０３に両面を臨ませるダイヤフラム９９の周縁部がケーシング９８に挟持されて成るダイヤフラム式のアクチュエータ９７がエンジン本体２１に支持されており、このアクチュエータ９７が、負圧室１０２の負圧増大に応じてロッカ部材９３を前記ばね付勢方向とは逆方向に回動駆動するようにしてロッカ部材９３に連結されている。
【００５５】
すなわちエンジンの負荷によってアクチュエータ９７を作動せしめることで、回転軸８１，８２すなわち支軸６１をたとえば１６７度位相の異なる２箇所に変位保持することができ、支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部を高圧縮比に対応する位置と低圧縮比に対応する位置との間で変位駆動することが可能となる。しかもダイヤフラム式のアクチュエータ９７を用いることにより、エンジンの肥大化および構成の複雑化を回避しつつエンジンの動力損失が生じることを極力抑えて、コントロールロッド６９を変位駆動することが可能となる。
【００５６】
図１１および図１２は本発明の第２実施例を示すものであり、ロッカ部材９３の両係合部９３ａ，９３ｂには、係止部材８７（図５，図６参照）の周方向に並ぶ複数の段部１１２ａ…，１１２ｂ…が、係止部材８７の回動に応じて各段部１１２ａ…，１１２ｂ…を係止部材８７の規制突部８８（図５，図６参照）に順次係合させるようにして形成されている。
【００５７】
この第２実施例によれば、各段部１１２ａ…，１１２ｂ…に規制突部８８を係合させることによって、係止部材８７の周方向位置を段階的に変化させることができ、圧縮比をより細分化して変化させることができる。
【００５８】
図１３〜図１８は本発明の第３実施例を示すものであり、図１３はエンジンの要部正面図、図１４はエンジン軽負荷状態での図１３の１４−１４線断面図、図１５は図１４の１５ー１５線断面図、図１６は図１５の１６−１６線断面図、図１７はエンジン高負荷状態での図１５に対応した断面図、図１８は図１７の１８−１８線断面図である。
【００５９】
先ず図１３および図１４において、コントロールロッド６９の他端部に回動可能に連結される支軸６１の両端部は、クランクシャフト２７に直交する平面に沿う軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸１１３，１１４の偏心軸部１１３ａ，１１４ａ間に設けられるものであり、両回転軸１１３，１１４は一方向クラッチ８５，８６を介してクランクケース２２に回動可能に支承される。
【００６０】
しかも一方の回転軸１１３の偏心軸部１１３ａにおける周方向１箇所には、半径方向外方に突出する規制突部１１５が一体に設けられる。
【００６１】
前記両回転軸１１３，１１４の軸線と直交する軸部材１１６がクランクケース２２におけるケース本体２５を回動可能に貫通してクランクケース２２内に突入されており、該軸部材１１６の一端はクランクケース２２に設けられた支持部１１７で回動可能に支承される。
【００６２】
またクランクケース２２から突出した軸部材１１６の他端にはレバー１１８が固定されており、このレバー１１８に、ダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。
【００６３】
前記クランクケース２２の側壁内面および支持部１１７間で軸部材１１６には、該軸部材１１６を囲繞するロッカ部材１１９が固定されており、このロッカ部材１１９には、前記規制突部１１５に係合可能として位相をたとえば１６７度ずらせた一対の係合部１１９ａ，１１９ｂが設けられる。またロッカ部材１１９およびクランクケース２２間には、ロッカ部材１１９が備える両係合部１１９ａ，１１９ｂのうち１１９ａを規制突部１１５に係合させる方向にロッカ部材１１９を回動付勢する戻しばね１２０が設けられる。
【００６４】
エンジンが軽負荷運転状態であってアクチュエータ９７における負圧室１０２の負圧が高い状態では、作動ロッド１０１が縮小作動している。この状態でロッカ部材１１９の回動位置は、図１５および図１６で示すように、両係合部１１９ａ，１１９ｂのうち１１９ｂを規制突部１１５に係合させる位置にある。
【００６５】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、、ダイヤフラム９９は負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これによりロッカ部材１１９は、図１７および図１８で示すように、両係合部１１９ａ，１１９ｂのうち１１９ａを規制突部１１５に係合させる位置に回動することになる。
【００６６】
このようにロッカ部材１１９を回動することで、支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比およびストロークが変化することになる。
【００６７】
この第３実施例によっても、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００６８】
図１９〜図２４は本発明の第４実施例を示すものであり、図１９はエンジンの要部正面図、図２０は図１９の２０−２０線断面図、図２１はエンジン軽負荷状態での図２０の２１−２１線断面図、図２２はエンジン軽負荷状態での図２０の２２−２２線断面図、図２３はエンジン高負荷状態での図２１に対応した断面図、図２４はエンジン高負荷状態での図２２に対応した断面図である。
【００６９】
先ず図１９および図２０において、コントロールロッド６９の他端部に回動可能に連結される支軸６１の両端部は、クランクシャフト２７に直交する平面に沿う軸線を有して同軸に配置される一対の回転軸１１３，１１４の偏心軸部１１３ａ，１１４ａ間に設けられるものであり、両回転軸１１３，１１４は一方向クラッチ８５，８６を介してクランクケース２２に回動可能に支承される。
【００７０】
しかも回転軸１１３はクランクケース２２に設けられた支持部１２１を貫通しており、この回転軸１１３の一端には、周方向１箇所で半径方向外方に突出する規制突部８８を有する円盤状の係止部材８７が固定される。
【００７１】
また前記両回転軸１１３，１１４の軸線と直交する軸部材１１６がクランクケース２２におけるサイドカバー２６を回動可能に貫通してクランクケース２２内に突入されており、該軸部材１１６の一端はクランクケース２２に設けられた支持部１１７′で回動可能に支承される。
【００７２】
またクランクケース２２から突出した軸部材１１６の他端にはレバー１１８が固定されており、このレバー１１８に、ダイヤフラム式のアクチュエータ９７が連結される。
【００７３】
前記クランクケース２２の側壁内面および支持部１１７間で軸部材１１６には、ロッカ部材１２１が固定されており、このロッカ部材１２１には、前記規制突部８８に係合可能として位相をたとえば１６７度ずらせた一対の係合部１２１ａ，１２１ｂが設けられる。またロッカ部材１２１およびクランクケース２２間には、ロッカ部材１２１が備える両係合部１２１ａ，１２１ｂのうち１２１ａを規制突部８８に係合させる方向にロッカ部材１２１を回動付勢する戻しばね１２２が設けられる。
【００７４】
エンジンが軽負荷運転状態であってアクチュエータ９７における負圧室１０２の負圧が高い状態では、作動ロッド１０１が縮小作動している。この状態でロッカ部材１２１の回動位置は、図２１および図２２で示すように、両係合部１２１ａ，１２１ｂのうち１２１ｂを規制突部８８に係合させる位置にある。
【００７５】
一方、エンジンが高負荷運転状態となって負圧室１０２の負圧が低くなると、、ダイヤフラム９９は負圧室１０２の容積を増大させるように撓み、作動ロッド１０１は伸張作動する。これによりロッカ部材１２１は、図２３および図２４で示すように、両係合部１２１ａ，１２１ｂのうち１２１ａを規制突部８８に係合させる位置に回動することになる。
【００７６】
このようにロッカ部材１２１を回動することで、支軸６１すなわちコントロールロッド６９の他端部が、クランクシャフト２７の軸線に直交する平面内で２つの位置間を変位することになり、それによりエンジンの圧縮比およびストロークが変化することになる。
【００７７】
この第４実施例によっても、上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。
【００７８】
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。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の発明によれば、サブロッドのクランクピンへの取付け剛性を高めることができ、ピストンからサブロッドまでと、コントロールロッドとを分離してエンジンに組み込んだ後で、サブロッドおよびコントロールロッドを連結するようにして、組付け精度を高めつつ組付け作業を容易とすることができ、エンジンの肥大化を回避することができる。
【００８０】
また特にコンロッドピンおよびサブロッドピンが、クランクキャップをサブロッドに締結するためのボルトの軸線延長上にそれぞれ配置されるので、サブロッドおよびクランクキャップをコンパクトに構成することができ、それによりサブロッドおよびクランクキャップの重量を軽減して、動力損失をも抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のエンジンの正面図である。
【図２】エンジンの縦断面図であって図３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】軽負荷状態での図１の５−５線拡大断面図である。
【図６】高負荷状態での図５に対応した断面図である。
【図７】リンク機構の配置を簡単に示す図である。
【図８】リンク機構の作動状態を順次示す図である。
【図９】支軸の位相、排気量および圧縮比の関係を示す図である。
【図１０】図示平均有効圧力および図示燃料消費率の関係を示す図である。
【図１１】第２実施例の係止部材の正面図である。
【図１２】図１１の１２矢視図である。
【図１３】第３実施例のエンジンの要部正面図である。
【図１４】エンジン軽負荷状態での図１３の１４−１４線断面図である。
【図１５】図１４の１５ー１５線断面図である。
【図１６】図１５の１６−１６線断面図である。
【図１７】エンジン高負荷状態での図１５に対応した断面図である。
【図１８】図１７の１８−１８線断面図である。
【図１９】第４実施例のエンジンの要部正面図である。
【図２０】図１９の２０−２０線断面図である。
【図２１】エンジン軽負荷状態での図２０の２１−２１線断面図である。
【図２２】エンジン軽負荷状態での図２０の２２−２２線断面図である。
【図２３】エンジン高負荷状態での図２１に対応した断面図である。
【図２４】エンジン高負荷状態での図２２に対応した断面図である。
【符号の説明】
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・・・サブロッド
６９・・・コントロールロッド
７０・・・第１軸受部
７１，７２・・・二股部
７３・・・クランクキャップ
７４・・・第２軸受部
７５・・・コンロッドピン
７６・・・サブロッドピン
７８・・・ボルト
【図１】
0004025562.tif 000004
【図２】
0004025562.tif 000005
【図３】
0004025562.tif 000006
【図４】
0004025562.tif 000007
【図５】
0004025562.tif 000008
【図６】
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【図７】
0004025562.tif 000010
【図８】
0004025562.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0004025562.tif 000013
【図１１】
0004025562.tif 000014
【図１２】
0004025562.tif 000015
【図１３】
0004025562.tif 000016
【図１４】
0004025562.tif 000017
【図１５】
0004025562.tif 000018
【図１６】
0004025562.tif 000019
【図１７】
0004025562.tif 000020
【図１８】
0004025562.tif 000021
【図１９】
0004025562.tif 000022
【図２０】
0004025562.tif 000023
【図２１】
0004025562.tif 000024
【図２２】
0004025562.tif 000025
【図２３】
0004025562.tif 000026
【図２４】
0004025562.tif 000027