CN1396378A

CN1396378A - 内燃机

Info

Publication number: CN1396378A
Application number: CN02124855A
Authority: CN
Inventors: 久保田良; 田中宏幸; 饭嶌智司; 菊池一纪; 铃木正刚
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2003-02-12
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP2003083101A; ES2214100A1; JP4119151B2; ES2214100B2; CN1213219C

Abstract

本发明的内燃机，其目的在于，提高内燃机混合气燃烧时的等容度，提高热效率，同时实现气缸轴线方向尺寸的小型化。连接活塞14和曲轴20的连接机构29，由第1连接杆22、第2连接杆24和联杆臂26构成，该第1连接杆22的两端枢支在活塞销21和中间销23上；该第2连接杆24的两端枢支在中间销23和曲柄销25上；该联杆臂26的两端枢支在中间销23和位于曲轴20下方的固定部27上。当活塞14位于上死点时，第1连接杆22约沿着气缸13的轴线L2，同时第2连接杆24约直交于上述轴线L2。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及把可自由滑动地嵌合在气缸内的活塞，通过连接机构连接在曲轴上的内燃机。

背景技术

日本特开2000-55164号公报和特开平7-11971号公报揭示的内燃机中，把曲轴的轴线配置在气缸的轴线上；把连接活塞和曲轴的连接杆分割为活塞侧的第1连接杆和曲轴侧的第2连接杆，并用中间销枢支，用联杆臂连接该中间销和固定部。

上述特开2000-55164号公报记载的内燃机，当活塞位于上死点和下死点的中间位置时，活塞侧的第1连接杆位于气缸的轴线上，以减少活塞与气缸间的侧压，谋求降低磨耗。

上述特开平7-11971号公报记载的内燃机，是以柴油内燃机为前提的，随着曲轴的旋转，以短的时间间隔产生2次的活塞上死点，在最初的上死点，进行燃料的先导喷射，在第2次上死点，进行燃料的主喷射。

为了提高内燃机混合气燃烧时的等容度，提高热效率，另外，为了谋求提高进气效率和降低抽吸损失，在膨胀行程中希望活塞从上死点慢慢下降。另一方面，为了促进燃烧室内混合气的搅拌，缩短燃烧时间，并且降低压缩时的热损失，在压缩行程中希望活塞快速上升。

但是，上述现有的内燃机，由于曲轴的轴线配置在气缸轴线上，所以，膨胀行程和进气行程的曲柄角变化、以及压缩行程及排气行程的曲柄角变化都是180°，难以满足上述的两个要求。

另外，上述现有的内燃机，由于连接活塞和曲轴的第1、第2连接杆，大约串联地配置在气缸轴线上，所以，导致内燃机的气缸轴线方向尺寸大型化。

本发明是鉴于上述问题作出的，其目的是谋求提高内燃机的混合气燃烧时的等容度、提高热效率，同时缩小气缸的轴线方向尺寸。

为了实现上述目的，权利要求1记载的内燃机，通过连接机构把可自由滑动地嵌合在气缸内的活塞连接在曲轴上，其特征在于，前述连接机构使活塞的上升时间比下降时间短地构成。

根据上述构造，由于借助把活塞连接在曲轴上的连接机构，使活塞的上升时间比下降时间短，所以，在膨胀行程中，相对于曲柄角增加量的活塞的移动量(燃烧室容积的增加量)减小，混合气燃烧时的等容度增高，内燃机的热效率提高。而且，由于进气行程的期间比通常的内燃机的180°长、进气的流速降低，可以谋求提高进气效率，降低抽吸损失、实现进气阀的小型化。另外，由于压缩行程的期间比通常的内燃机的180°短，可促进燃烧室内混合气的搅拌，缩短燃烧时间，同时降低压缩时的热损失。

权利要求2记载的内燃机，是在权利要求1的基础上，其特征在于，上述连接机构由第1连接杆、第2连接杆和联杆臂构成；该第1连接杆的一端枢支在活塞销上，另一端备有中间销；该第2连接杆的一端枢支在中间销上，另一端枢支在曲柄销上；该联杆臂的一端枢支在中间销上，另一端枢支在固定部上；当活塞位于上死点时，在第1连接杆大约沿着气缸的轴线的同时，第2连接杆大约直交于气缸的轴线，并且，枢支着联杆臂另一端的固定部位于曲轴的下方。

根据上述构造，由于第2连接杆被配置在相对于气缸的轴线的直交方向上，所以，与把第1、第2连接杆两者都沿着气缸轴线配置的现有内燃机相比，可减小前述轴线方向的内燃机尺寸。另外，与通常的内燃机相比，膨胀行程初期的第1连接杆的摆动角变小，而且，在膨胀行程初期，由于活塞的下降速度减小，所以，可降低活塞与气缸间的摩擦损失。另外，由于第1连接杆只在气缸轴线的一侧摆动，所以，可降低活塞的敲缸音。

权利要求3记载的内燃机，是在权利要求2的基础上，其特征在于，当活塞位于上死点时，曲轴的轴线位于一条直线的上方，该条直线通过中间销的轴线与气缸的轴线直交。

根据上述构造，当活塞位于上死点时，由于曲轴的轴线位于一条直线的上方，该条直线通过中间销的轴线与气缸的轴线直交，所以，在活塞从上死点下降的膨胀行程初期，对第2连接杆产生张拉荷载，这在强度上对第2连接杆有利，可实现小型化。

权利要求4记载的内燃机，通过连接机构把可自由滑动地嵌合在气缸内的活塞连接在曲轴上，与活塞的往复动相应地，开闭驱动进气阀和排气阀，其特征在于，上述连接机构使活塞的上升时间比下降时间短地构成，并且，排气阀的实际开口面积设定为比进气阀的实际开口面积大。

根据上述构造，由于借助把活塞连接在曲轴上的连接机构，活塞的上升时间比下降时间短，所以，在膨胀行程，相对于曲柄角增加量的活塞移动量(燃烧室的容积增加量)减小，混合气燃烧时的等容度增高，内燃机的热效率提高。而且，由于进气行程的期间比通常的内燃机的180°长，进气的流速降低可谋求，进气效率提高、降低抽吸损失和实现进气阀的小型化。另外，由于压缩行程的期间比通常的内燃机的180°短，所以，可促进燃烧室内混合气的搅拌，缩短燃烧时间，同时可降低压缩时的热损失。另外，由于排气阀的实际开口面积设定为比进气阀的实际开口面积大，所以，为了使活塞的上升时间比下降时间短，在排气行程开始时的活塞的动作即使比现有的快，也能将排气从燃烧室顺利地排出，可最大限度地抑制排气损失。

权利要求5记载的内燃机，通过连接机构，把可自由滑动地嵌合在气缸内的活塞连接在曲轴上，与活塞的上下动相应地，开闭驱动进气阀和排气阀，其特征在于，把区分出燃烧室的气缸头配置在活塞与曲轴之间，并且，排气阀的实际开口面积设定为比进气阀的实际开口面积大。

根据上述构造，在内燃机中，由于把区分出燃烧室的气缸头配置在活塞与曲轴之间，所以，与燃烧室挟着活塞并配置在曲轴相反侧的现有内燃机相比，可抑制相对于以活塞上死点为基准的曲柄角增加量的燃烧室容积的增加量，这样，可提高混合气燃烧时的等容度，提高热效率。而且，在膨胀行程中，由于张拉荷载作用在连接杆上，所以，与作用着压缩荷载的现有内燃机相比，不必担心压曲，可降低连接杆的强度，减轻重量。另外，在下死点附近的活塞的移动速度虽然比现有内燃机快，但是由于排气阀的实际开口面积比进气阀的实际开口面积大，所以，可将排气从燃烧室顺利排出，可最大限度地抑制排气损失。

附图说明

图1是第1实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。

图2是上述内燃机的纵剖面图(活塞位于下死点的状态)。

图3是图1的3-3线剖面图。

图4是表示内燃机的曲柄角与活塞行程关系的曲线图。

图5是第1实施例的变形例，是与图3对应的图。

图6是第2实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。

图7是第3实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。

图8是第4实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。

图9是第4实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于下死点的状态)。

图10是说明在上死点时，第2连接杆伸展时的中间销位置变化的图。

图11是说明在上死点时，第2连接杆伸展、联杆臂收缩时的中间销位置变化的图。

图12是第5实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。

图13是第5实施例之内燃机的纵剖面图(活塞位于下死点的状态)。

图14是图12的14-14线视图。

图15是内燃机作用的说明图。

图16是表示曲柄角θ与活塞变位x的关系的曲线。

具体实施形态

下面，参照附图所示实施例，说明本发明的实施形态。

图1～图4表示本发明的第1实施例。图1是内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。图2是内燃机的纵剖面图(活塞位于下死点的状态)。图3是图1的3-3线视图。图4是表示曲柄角与活塞行程关系的曲线图。在本说明书中，把内燃机E的活塞14的上死点方向和下死点方向，分别定义为上方和下方。

如图1所示，4循环内燃机E备有气缸体11和气缸头12。气缸13设在气缸体内11内，活塞14可自由滑动地嵌合在气缸13内。在气缸头12上，设有面临活塞14的上面的燃烧室15、与燃烧室15相连的进气口16、与燃烧室15相连的排气口17、开闭进气阀孔的进气阀18、开闭排气阀孔的排气阀19。

曲轴20的轴线L1，配置在气缸13的轴线L2的一侧方。第1连接杆22的一端枢支在活塞销21上，朝下方延伸。第2连接杆24的一端。通过中间销23枢支在第1连接杆22的另一端上。从中间销23朝一侧方延伸的第2连接杆24的另一端枢支在曲柄销25上。联杆臂26的一端枢支在中间销上23上，另一端通过支点销28枢支在位于曲轴20下方的固定部27上。

当活塞14位于上死点时，第1连接杆22的轴线L3(即连接活塞21的轴线L4和中间销23的轴线L5的线段)，大约与气缸13的轴线L2一致。第2连接杆24的轴线L6(即连接中间销23的轴线L5和曲柄销25的轴线L7的线段)，大约与第1连接杆22的轴线L3直交。联杆臂26的轴线L8(即连接中间销23的轴线L5和支点销28的轴线L9的线段)，相对于第1连接杆22的轴线L3朝图中右下方倾斜。

上述第1连接杆22、第2连接杆24和联杆臂26，构成本发明的连接机构29。

曲轴20的旋转方向设定为：在活塞14从上死点朝下死点下降期间，曲柄销25上升后下降的方向。

如图3所示，进气阀18的直径D1和排气阀19的直径D2的关系，与现有的内燃机相反，使排气阀19的直径D2大于进气阀18的直径D1，也就是说，使排气阀19的周长大于进气阀18的周长，这样，使排气阀19的实际开口面积大于进气阀18的实际开口面积。本实施例中，进气阀18和排气阀19配置在燃烧室15的直径线上，2个点火塞30、31挟着上述直径线地配置。

为了使排气阀19的实际开口面积大于进气阀18的实际开口面积，也可以如图5所示的变形例那样，例如对于一个进气阀18，配置2个排气阀19、19，使2个排气阀19的周长之和大于1个进气阀18的周长。该变形例中，在燃烧室15的直径线的一侧配置进气阀18的同时，在另一侧配置2个排气阀19、19，在上述直径线上，配置2个点火塞30、31。

图2表示活塞14位于下死点的状态。活塞14在上死点与下死点之间移动时，第1连接杆22下端的中间销23的轴线L5，被联杆臂26约束，在以支点销28的轴线L9为中心的圆弧A上移动。这期间，中间销23的轴线L5不越出到气缸13的轴线L2的右侧。

在活塞14从上死点移动到下死点期间，曲轴20旋转216°；在活塞14从下死点移动到上死点期间，曲轴20旋转144°。也就是说，本实施例的内燃机E，其膨胀行程和进气行程的期间(曲柄角)，比压缩行程和排气行程的期间(曲柄角)长。

图4表示曲柄角与活塞行程的关系。其中的双点划线表示现有的内燃机的特性，该现有的内燃机中，曲轴的轴线配置在气缸轴线上，用一根连接杆将活塞销与曲柄销连接。上述双点划线的特性与正弦曲线类似，其滞后侧(压缩行程和排气行程)和前进侧(膨胀行程和进气行程)以上死点为中心对称。而实线表示的本实施例的特性，如上所述，由于其膨胀行程和进气行程的期间，比压缩行程和排气行程的期间长，所以，滞后侧和前进侧不以上死点为中心对称。

基于上述特性，本实施例的内燃机E比现有的内燃机能发挥以下的效果。①为了提高内燃烧机E的热效率，希望提高混合气燃烧时的等容度，为此，在膨胀行程，活塞14从上死点下降时，相对于曲柄角增加量的燃烧室15的容积增加量越小，上述等容度越高，越提高热效率。从图4曲线的膨胀行程部分可知，实线所示的本实施例内燃机E，其活塞14从上死点向下的变位，比双点划线所示现有内燃机的活塞的向下变位小，因此，膨胀行程中的等容度增高，提高热效率。②从图4曲线的进气行程部分可知，实线所示的本实施例内燃机E，其进气行程的期间是216°，比现有例的180°长，所以，进气的流速降低，可谋求提高进气效率，降低抽吸损失以及实现进气阀18的小型化。③从图4曲线的压缩行程部分可知，实线所示的本实施例内燃机E，其压缩行程的期间是144°，比现有例的180°短，所以，可促进燃烧室15内的混合气的搅拌，缩短燃烧时间，同时可降低压缩时的热损失(冷却损失)。

本实施例的内燃机E，借助其连接机构29的构造，可发挥以下的效果。④由于第2连接杆24被配置在相对于气缸13的轴线L2的直交方向上，所以，与把第1连接杆22及第2连接杆24两者都沿着气缸13的轴线L2配置时相比，可使气缸13的轴线L2方向的内燃机E尺寸小型化。⑤与备有单一连接杆的通常内燃机相比，尤其是在燃烧室15的压力高的状态(即膨胀行程初期)下的第1连接杆22的摆动角度大幅度减小，而且，由于在燃烧室15的压力高的膨胀行程初期，活塞14的下降速度小，所以，可降低因活塞14的侧压造成的摩擦损失。⑥由于第1连接杆22只在气缸13的轴线L2的一侧摆动，所以，可降低活塞14碰撞气缸13的敲缸音。

通常，现有的内燃机，其排气阀的实际开口面积设定为比进气阀的实际开口面积小。其原因之一是，由于排气是高温，阻塞界限马赫数高。其原因之二是，由于与上死点侧相比，下死点侧的活塞动作迟缓，所以，排气的排出在时间上有富余。

如图4所示，本实施例的内燃烧机E，由于其排气行程的期间比现有内燃机短，在下死点附近的活塞14的动作快，所以，排气损失有可能增加。尤其是，通常排气阀在下死点跟前位置打开，如果为了有效地利用膨胀行程，使打开排气阀的时间推迟到下死点附近时的情况下，排气的顺利排出受到阻碍，排气损失更加增加。但是，本实施例中，由于把排气阀19的实际开口面积设定为比进气阀18的实际开口面积大，所以，打开排气阀的时间尽可能地接近下死点附近，可有效利用膨胀行程，使排气顺利排出，最大限度地抑制排气损失的增加。

上述第1实施例中，当活塞14位于上死点时，第2连接杆24是沿着直交于气缸13的轴线L2的方向延伸。在图6所示的第2实施例中，第2连接杆24的轴线L6，相对于直交于气缸13的轴线L2的方向，稍稍朝斜上方延伸。在图7所示的第3实施例中，第2连接杆24的轴线L6，相对于直交于气缸13的轴线L2的方向，稍稍朝斜下方延伸。

更具体地说，在图6的第2实施例中，当活塞14位于上死点时，设气缸13的轴线L2上的中间销23的轴线L5的位置为Q，设从曲轴20的轴线L1到气缸13的轴线L2的垂线终点为S时，S在Q的上侧。另一方面在图7所示的第1实施例中，S在Q的下侧。

图6和图7的实施例中，当活塞14位于上死点时，由于第1连接杆22和第2连接杆24几乎呈直角配置，所以，可直接达到上述第1实施例的作用效果。但是，严格地说，由于S和Q的上下关系，在膨胀行程，活塞14从图示的上死点下降时，在图6所示的第2实施例中，在第2连接杆24上作用着张拉荷载，而在图7所示的第3实施例中，在第2连接杆24上，作用着只一瞬间的压缩荷载。因此，从第2连接杆24的强度上的观点考虑，不受到压缩荷载的第2实施例(见图6)的配置是有利的，通过采用第2实施例的配置，可以有助于使第2连接杆24小型化减轻重量。

下面，参照图8至图11，说明本发明的第4实施例。

第4实施例的构造与图6所示第2实施例的构造类似，但是，曲轴20的轴线L1和支点销28的轴线L9，比第2实施例中的稍高。当活塞14位于上死点时，，第2连接杆24的靠曲轴20的轴线L1的一侧，比中间销23的轴线L5高，另外，联杆臂26的靠支点销28的轴线L9的一侧，比中间销23的轴线L5低。

根据该第4实施例，除了具有上述第1及第2实施例的效果外，还具有以下特别的效果。

即，在活塞14位于上死点的膨胀行程初期，燃烧室15中混合气爆发产生的荷载，通过活塞14传递到第2连接杆22，朝下的爆发荷载F作用在第1连接杆22下端的中间销23上。上述爆发荷载F，被分解为将第2连接杆24往左下方向张拉的张拉荷载F1和把联杆臂26朝右下方向压缩的压缩荷载F2，借助上述张拉荷载F1，第2连接杆24被张拉ΔL1，借助上述压缩荷载F2，联杆臂26被压缩ΔL2。由于第2连接杆24和联杆臂26与水平线的夹角小，所以，第2连接杆24的张拉荷载F1和联杆臂26的压缩荷载F2相对于爆发荷载F被扩大。

在图10中，假设第2连接杆24被张拉ΔL1、而联杆臂26的长度不变，则第1连接杆22下端的中间销23的位置降低ΔL′。实际上，如图11所示，第2连接杆24只被拉伸ΔL1，并且，由于联杆臂26只被压缩ΔL2，所以，第1连接杆22下端的中间销23的位置，只降低比上述ΔL′更大的ΔL。

这样，在膨胀行程初期，当中间销23的位置只降低ΔL时，活塞14的位置也只降低ΔL，相应地燃烧室15的容积增加这一部分，压缩比减小。由于爆发荷载F越大ΔL的值越大，所以，内燃机E的负荷越大，压缩比的减小率越大，其结果是，在部分负荷时的大运转区域，可实现高压缩比引起的高热效率运转，可减少燃料的消耗量，同时在高负荷时可降低压缩比，防止敲缸。而且，这种可变压缩比控制不需要特别的促动器或控制装置，只要采用第1连接杆22、第2连接杆24和联杆臂26的配置就可以实现，所以，造价极低。

另外，第1连接杆22本身也被爆发荷载F压缩，其长度被压缩，虽然相应地活塞14的位置下降这一部分，压缩比减小，但是，随着第2连接杆24和联杆臂26的伸缩的压缩比的减小比上述压缩比的减小大得多。其原因是，随着上下方向配置着的第1连接杆22的收缩的活塞14的下降距离，就是上述收缩量，随着大致水平方向配置着的第2连接杆24和联杆臂26的伸缩的活塞14的下降距离，是上述伸缩量扩大后的量。

图12至图16表示本发明的第5实施例。图12是内燃机的纵剖面图(活塞位于上死点的状态)。图13是内燃机的纵剖面图(活塞位于下死点的状态)。图14是图12的14-14线视图。图15是内燃机的作用的说明图。图16是表示曲柄角θ与活塞变位x关系的曲线。

如图12至图15所示，备有内燃机E的两轮摩托车用的动力单位P的外轮廓，由变速箱体111、固结在变速箱体111前面的气缸头112、固结在气缸头112前面的气缸体113、固结在气缸体113前面的罩114构成。气缸115支承在气缸体113的内部，活塞116可自由滑动地嵌合在气缸115内。从该活塞116上朝前方一体地突出脚部116a、116a，在该脚部116a、116a的前端，支承着活塞销117。在气缸115的前端形成U字形的缺口115a、当活塞116位于图12所示的上死点时，该缺口115a避免活塞116与活塞销117的干扰。

支承在气缸头112和变速箱体111的对接面上的曲轴119，备有一对曲柄销119a、119a，一对连接杆121、121的大端部通过滚珠轴承120、120支承在这些曲柄销119a、119a上，该一对连接杆121、121通过气缸头112的开口112a、112a和气缸体113的开口(图未示)，与活塞销117的两端连接。

与活塞116的顶面相向地，在气缸头112上形成燃烧室122，从该燃烧室122向上方延伸的进气口123和向下方延伸的排气口124，由呈V字状配置的进气阀125和排气阀126分别开闭。从图14可知，排气阀126的实际开口面积设定为比进气阀125的实际开口面积大。在燃烧室120安装着不与进气阀125及排气阀126干扰的点火塞108。

在变速箱体111上支承着进气摇臂轴130和排气摇臂轴131，可自由摆动地支承在进气摇臂轴130上的进气摇臂132，与固定在凸轮轴128上的进气凸轮133及进气阀125的轴杆端对接。L字形的从动排气摇臂134的中间部可自由摆动地支承在排气摇臂轴131上，该从动排气摇臂134的一端部与排气阀126的轴杆端对接，另一端部与连接杆135的一端连接。相对于上述进气摇臂132独立的驱动排气摇臂136，可自由摆动地支承在进气摇臂轴130上，固定在凸轮轴128上的排气凸轮137，在与该驱动排气摇臂136相接的同时，上述连接杆135的另一端与驱动排气摇臂136连接。

凸轮轴128的旋转，通过进气凸轮133和进气摇臂132传递到进气阀125，曲轴119每旋转2次，将进气阀125打开一次。另外，凸轮轴128旋转，通过排气凸轮137、驱动排气摇臂136、连接杆135和从动排气摇臂134，传递到排气阀126，曲轴119每旋转2次，将排气阀126打开一次。

下面，说明第5实施例的作用。

图15模式地表示本实施例的内燃机E，备有气缸115、可自由滑动地嵌合在气缸115内的活塞116、结合在气缸115上的气缸头112、形成在面临着活塞116的气缸头112上面的燃烧室122、曲轴119、将活塞116连接在曲轴119上的连接杆121、121。气缸头112配置在被活塞116和曲轴119挟住的位置。

图15(A)表示活塞116位于上死点的状态，这时的曲柄角θ是0°。图15(C)表示活塞116位于下死点的状态，这时的曲柄角θ是180°。图15(B)表示活塞116位于上死点与下死点的中点的状态，这时的曲柄角θ不是90°，是比90°大的角度θb。其原因是，在上死点和下死点时，连接杆121、121位于气缸轴线L上，而在上述中点时，连接杆121、121相对于气缸轴线L倾斜一个角度φ。

图16中，用虚线表示以上述内燃机E的以上死点为基准的曲柄角θ、与以上死点为基准的活塞116的变位x的关系。这里，活塞116的上死点与下死点间的行程是60mm。如图15(B)所示，当活塞116位于上死点与下死点的中点(变位为-30mm的点)时，曲柄角θ是比90°大的角度θb。对此在实线所示的余弦曲线中，当活塞116位于上死点与下死点的中点时，曲柄角θ为90°。

这样，本实施例的内燃机E中，表示曲柄角θ与活塞116的变位x的关系的线(见虚线)，位于实线所示的余弦曲线上侧。这意味着在膨胀行程中活塞从上死点下降时，相对于曲柄角θ增加量的活塞116的变位x的增加量比余弦曲线的特性小。

为了提高内燃机E的热效率，希望提高混合气燃烧时的等容度，为此，在膨胀行程活塞116从上死点下降时，相对于曲柄角θ增加量的燃烧室122的容积增加量越小，上述等容度越高，越提高热效率。从图16曲线上的曲柄角θ从0°到180°的膨胀行程部分可知，虚线表示的本实施例内燃机E的活塞116从上死点的变位x，比双点划线表示的现有内燃机的活塞变位x小，因此，膨胀行程中的等容度提高，热效率提高。

另外，本实施例的内燃机E中，由于表示曲柄角θ与活塞116的变位x的关系的线(见虚线)，位于实线表示的余弦曲线上侧，所以，在排气行程中，活塞从下死点上升时，相对于曲柄角θ增加量的活塞116的变位x的增加量，比余弦曲线特性大，单位时间的排气排出量，比现有内燃机增加。但是，由于把排气阀126的实际开口面积设定得比进气阀125的实际开口面积大，所以，可将排气气体从燃烧室122顺利排出，可将排气损失抑制在最小限度。

另外，在对连接杆121、121施加最大荷载的膨胀行程中，由于活塞116朝着远离曲轴119的方向移动，所以，在连接杆121、121上，作用着与现有内燃机E相反的张拉荷载。这样，由于对连接杆121、121施加张拉荷载，与施加压缩荷载时相比，强度上有利，这样，可将连接杆121、121做得比较细，可实现轻量化。

另外，由于把连接杆121、121分割成2根，使其通过活塞116的两侧与曲轴119的轴方向两端侧连接，所以，可防止对活塞116施加偏荷载，提高磨耗耐久性。而且，由于在活塞116上朝远离曲轴119的方向突出脚部116a、116a，在该脚部116a、116a的前端设置活塞销117，所以，连接杆121、121的全长比现有内燃机E的长。结果，连接杆121、121相对于气缸轴线L的摆动角φ小，活塞116受到的侧推力减少，可提高对于磨耗的耐久性。

上面，详细说明了本发明的实施例，但在不脱离本发明要点的前提下，可对本发明作各种设计变更。

例如，在实施例中，例举了4冲程内燃机E，但本发明也适用于2冲程的内燃机。

如上所述，根据权利要求1记载的发明，由于借助把活塞连接在曲轴上的连接机构，使活塞的上升时间比下降时间短，所以，在膨胀行程中，相对于曲柄角增加量的活塞的移动量(燃烧室容积的增加量)减小，混合气燃烧时的等容度增高，内燃机的热效率提高。而且，由于进气行程的期间比通常内燃机的180°长，所以，进气流速降低，提高进气效率，降低抽吸损失，可实现进气阀的小型化。另外，由于压缩行程的期间比通常内燃机的180°短，所以，可促进燃烧室内混合气的搅拌，缩短燃烧时间，同时降低压缩时的热损失。

根据权利要求2记载的发明，由于第2连接杆配置在相对于气缸的轴线的直交方向，所以，与把第1、第2连接杆两者都沿着气缸轴线配置的现有内燃机相比，可减小轴线方向的内燃机尺寸，实现小型化。另外，与通常的内燃机相比，膨胀行程初期的第1连接杆的摆动角度小，而且，在膨胀行程初期，由于活塞的下降速度减小，所以，可降低活塞与气缸间的摩擦损失。另外，由于第1连接杆只在气缸轴线的一侧摆动，所以，可降低活塞的敲缸音。

根据权利要求3记载的发明，当活塞位于上死点时，由于曲轴的轴线位于一条直线的上方，该条直线通过中间销的轴线与气缸的轴线直交，所以，在活塞从上死点下降的膨胀行程初期，对第2连接杆产生张拉荷载，这在强度上对第2连接杆有利，可实现小型化。

根据权利要求4记载的发明，由于借助把活塞连接在曲轴上的连接机构，使活塞的上升时间比下降时间短，所以，在膨胀行程，相对于曲柄角增加量的活塞移动量(燃烧室的容积增加量)减小，混合气燃烧时的等容度增高，内燃机的热效率提高。而且，由于进气行程的期间比通常内燃机的180°长，所以，进气流速降低，进气效率提高，可降低抽吸损失和实现进气阀的小型化。另外，由于压缩行程的期间比通常内燃机的180°短，所以，可促进燃烧室内混合气的搅拌，缩短燃烧时间，同时可降低压缩时的热损失。另外，由于排气阀的实际开口面积设定为比进气阀的实际开口面积大，所以，为了使活塞的上升时间比下降时间短，在排气行程开始时的活塞的动作即使比现有的快，也能将排气从燃烧室顺利地排出，可将排气损失抑制在最小限度。

根据权利要求5记载的发明，在内燃机中，由于把区分出燃烧室的气缸头配置在活塞与曲轴之间，所以，与燃烧室挟着活塞并配置在曲轴相反侧的现有内燃机相比，可更小地抑制相对于以活塞上死点为基准的曲柄角增加量的燃烧室容积的增加量，这样，可提高混合气燃烧时的等容度，提高热效率。而且，在膨胀行程中，由于在连接杆上施加张拉荷载，所以，与施加着压缩荷载的现有内燃机相比，不必担心压曲，可降低连接杆的强度、减轻重量。另外，在下死点附近的活塞的移动速度虽然比现有内燃机快，但是由于排气阀的实际开口面积设定为比进气阀的实际开口面积大，所以，可将排气从燃烧室顺利排出，可将排气损失抑制在最小限度。

Claims

1.一种内燃机，通过连接机构(29)把可自由滑动地嵌合在气缸(13)内的活塞(14)连接在曲轴(20)上，其特征在于，前述连接机构(29)使活塞(14)的上升时间比下降时间短地构成。

2.如权利要求1所述的内燃机，其特征在于，前述连接机构(29)由第1连接杆(22)、第2连接杆(24)和联杆臂(26)构成；该第1连接杆(22)的一端枢支在活塞销(21)上，另一端备有中间销(23)；该第2连接杆(24)的一端枢支在中间销(23)上，另一端枢支在曲柄销(25)上；该联杆臂(26)的一端枢支在中间销(23)上，另一端枢支在固定部(27)上；当活塞(14)位于上死点时，在第1连接杆(22)大约沿着气缸(13)的轴线(L2)的同时，第2连接杆(24)大约直交于气缸(13)的轴线(L2)，并且，枢支着联杆臂(26)另一端的固定部(27)位于曲轴(20)的下方。

3.如权利要求2所述的内燃机，其特征在于，当活塞(14)位于上死点时，曲轴(20)的轴线(L1)位于一条直线的上方，该条直线通过中间销(23)的轴线(L5)与气缸(13)的轴线(L2)直交。

4.一种内燃机，通过连接机构(29)把可自由滑动地嵌合在气缸(13)内的活塞(14)连接在曲轴(20)上，与活塞(14)的往复动相应地开闭驱动进气阀(18)和排气阀(19)，其特征在于，前述连接机构(29)使活塞(14)的上升时间比下降时间短地构成，并且，排气阀(19)的实际开口面积设定为比进气阀(18)的实际开口面积大。

5.一种内燃机，通过连接机构(121)把可自由滑动地嵌合在气缸(115)内的活塞(116)连接在曲轴(119)上，与活塞(116)的上下动相应地开闭驱动进气阀(125)和排气阀(126)，其特征在于，把区分出燃烧室(122)的气缸头(112)配置在活塞(116)与曲轴(119)之间，并且，排气阀(126)的实际开口面积设定为比进气阀(125)的实际开口面积大。