JP2003343297A

JP2003343297A - エンジン

Info

Publication number: JP2003343297A
Application number: JP2003050641A
Authority: JP
Inventors: Sei Watanabe; 生渡邉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2003-12-03
Also published as: DE60316372D1; KR20030076415A; BR0300724A; AU2003201327B2; US6820586B2; EP1347159B1; CA2422663A1; MXPA03002422A; US20030230257A1; BR0300724B1; CN1445445A; AU2003201327A1; EP1347159A3; CN2700581Y; ES2294210T3; DE60316372T2; TW583382B; CA2422663C; TW200305681A; KR100474424B1

Abstract

(57)【要約】【課題】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したエンジンにおいて、吸排
気上死点および圧縮上死点を同一とする。【解決手段】ピストンピン６３の高さＸを表す式に基づ
いて吸排気上死点および圧縮上死点が一致するように、
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、クランクシャフトの軸線から回転軸８１，８２の軸
線までのｙ軸方向長さL5、クランクシャフトの軸線から
回転軸８１，８２の軸線までのｘ軸方向長さL6、クラン
クシャフト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、第１および第２アーム６６，６７のなす
角度α、クランクシャフトの軸線およびクランクピン６
５間の長さR 、回転軸８１，８２の軸線および可動偏心
軸６１の軸線を結ぶ直線の長さRp、ならびに角度θが
「０」であるときの角度θp をそれぞれ設定する。

Description

【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他端
がクランクシャフトにクランクピンを介して連結される
第１アームと、一端が前記第１アームの他端に一体に連
結される第２アームと、該第２アームの他端に一端が回
動可能に連結されるコントロールロッドと、前記クラン
クシャフトから１／２の減速比で減速された動力が伝達
される回転軸の偏心位置に設けられて前記コントロール
ロッドの他端に連結される可動偏心軸とを備え、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エンジンに関する。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】

【特許文献１】米国特許第４５１７９３１号明細書

【特許文献２】特開平９−２２８８５３号公報

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
ものでは、吸排気上死点および圧縮上死点の位置が異な
るのが一般的である。しかるに吸排気上死点が圧縮上死
点よりも高い場合には、吸気弁および排気弁とピストン
頂部との干渉が生じる可能性があり、またその干渉を回
避して吸排気上死点をより低く設定したときには圧縮上
死点がさらに低くなり、エンジンの圧縮比向上が望め
ず、高熱効率運転が困難となる。一方、圧縮上死点が吸
排気上死点よりも高い場合には、吸排気上死点において
ピストン高さが低いためにピストンによる掃気が不充分
となり、シリンダ内に多くの既燃ガスが滞留することに
よって全負荷時の出力低下や、軽負荷時の燃焼不安定化
を引き起こす可能性がある。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、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した上で、吸排気上死点お
よび圧縮上死点を同一とすることによって上記課題を解
決するようにした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、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他端がクランクシャフトに
クランクピンを介して連結される第１アームと、一端が
前記第１アームの他端に一体に連結される第２アーム
と、該第２アーム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と、前記クランクシャフトから１／
２の減速比で減速された動力が伝達される回転軸の偏心
位置に設けられて前記コントロールロッドの他端に連結
される可動偏心軸とを備え、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
エンジンにおいて、コンロッドの長さをL4、第１アーム
の長さをL2、第２アームの長さをL1、コントロールロッ
ドの長さをL3、クランクシャフトの軸線から回転軸の軸
線までのｙ軸方向長さをL5、クランクシャフトの軸線か
ら回転軸の軸線までのｘ軸方向長さをL6、コンロッドの
シリンダ軸線に対する角度をφ4 、第１および第２アー
ムのなす角度をα、シリンダ軸線に沿ってクランクシャ
フトの軸線を通るｘ軸ならびにｘ軸に直交してクランク
シャフトの軸線を通るｙ軸で構成されるｘｙ平面内で第
２アームが前記ｙ軸となす角度をφ1 、コントロールロ
ッドが前記ｙ軸となす角度をφ3 、クランクシャフトの
軸線およびクランクピンを結ぶ直線が前記ｘ軸となす角
度をθ、前記回転軸の軸線および前記可動偏心軸の軸線
を結ぶ直線が前記ｘ軸となす角度をθp 、角度θが
「０」であるときの角度θp の値をγ、クランクシャフ
トの軸線およびクランクピン間の長さをR 、前記回転軸
の軸線および前記可動偏心軸の軸線を結ぶ直線の長さを
Rp、クランクシャフトの回転角速度をω、クランクシャ
フトに対する可動偏心軸の回転数比ηおよび回転方向を
η＝＋０．５またはη＝−０．５としたときに、

【０００７】

【数２】から吸排気上死点および圧縮上死点でのクランク角度θ
をそれぞれ求め、両クランク角度θでのピストンピンの
高さＸを表す次式 X ＝L4・cos φ4 ＋L2・sin(α＋φ1)＋R ・cos θ に基づいて吸排気上死点および圧縮上死点が一致するよ
うに、第２アームの長さL1、第１アームの長さL2、コン
トロールロッドの長さL3、コンロッドの長さL4、クラン
クシャフトの軸線から回転軸の軸線までのｙ軸方向長さ
L5、クランクシャフトの軸線から回転軸の軸線までのｘ
軸方向長さL6、クランクシャフトの軸線からのシリンダ
軸線のｙ軸方向のオフセット量δ、第１および第２アー
ムのなす角度α、クランクシャフトの軸線およびクラン
クピン間の長さR 、前記回転軸の軸線および前記可動偏
心軸の軸線を結ぶ直線の長さRp、ならびに角度θが
「０」であるときの角度θp をそれぞれ設定することを
第１の特徴とする。

【０００８】このような第１の特徴の構成による作用に
ついて、ピストンピン、コンロッド、クランクシャフ
ト、クランクピン、第１アーム、第２アーム、コントロ
ールロッド、可動偏心軸および回転軸の配置を簡単に示
す図５を参照しながら説明すると、可動偏心軸の座標
（Xpiv，Ypiv）を定めると、｛X ＝L4・cos φ4 ＋L2・
sin(α＋φ1)＋R ・cos θ｝で得られるピストンピンの
ｘ軸方向位置を微分することで、ピストンピンの移動速
度（dX/dt)が得られ、dX/d＝０とした方程式は、θに関
して−２π＜θ＜２πの範囲で４つの解を持つものであ
る。これらの４つの解を４サイクルエンジンの動作に照
応させて、圧縮上死点、吸排気上死点、膨張後の下死点
および吸気後の下死点をそれぞれ与えるクランク角を得
るととともに、それらのクランク角を用いて得た圧縮上
死点でのピストンピンのｘ軸方向位置をXctdc とし、吸
排気上死点でのピストンピンのｘ軸方向位置をXotdc と
し、膨張後の下死点でのピストンピンのｘ軸方向位置を
Xebdc とし、吸気後の下死点でのピストンピンのｘ軸方
向位置をXibdc としたときに、圧縮行程でのストローク
Scomp ならびに膨張行程でのストロークSexpは、（Scom
p ＝Xctdc −Xibdc ），（Sexp＝Xotdc −Xebdc ）でそ
れぞれ表され、Scomp ＜Sexpを満足するとともに、Xctd
c ＝Xotdc を満足するように、第２アームの長さL1、第
１アームの長さL2、コントロールロッドの長さL3、コン
ロッドの長さL4、クランクシャフトの軸線から回転軸の
軸線までのｙ軸方向長さL5、クランクシャフトの軸線か
ら回転軸の軸線までのｘ軸方向長さL6、クランクシャフ
トの軸線からのシリンダ軸線のｙ軸方向のオフセット量
δ、第１および第２アームのなす角度α、クランクシャ
フトの軸線およびクランクピン間の長さR 、前記回転軸
の軸線および前記可動偏心軸の軸線を結ぶ直線の長さR
p、ならびに角度θが「０」であるときの角度θp をそ
れぞれ設定することにより、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した上
で、吸排気上死点および圧縮上死点を同一とすることが
できる。この結果、吸気弁および排気弁とピストン頂部
との干渉が生じることがないようにし、エンジンの圧縮
比向上を図って高熱効率の運転が可能となり、またピス
トンによる充分な掃気を可能とし、全負荷時の出力低下
および軽負荷時の燃焼不安定化が生じないようにするこ
とができる。

【０００９】また本発明は、上記第１の特徴の構成に加
えて、前記コンロッドおよび第１アームの連結点が膨張
行程で描く軌跡に接して前記ｘ軸と平行な接線のうち前
記ｘ軸に最も近い接線と、前記ｘ軸との間の範囲に、前
記ピストンピンの移動軌跡が入るように設定されること
を第２の特徴とし、かかる構成によれば、ピストンのフ
リクションを低減することができるとともにピストンス
ラップ音を抑制することができる。すなわちピストンが
膨張行程に在るときにはピストンに大きな荷重が作用す
るのであるが、その際、大きな荷重によってピストンの
姿勢変化が大きくなると、フリクションが増大するとと
もにピストンスラップ音が大きくなる。しかるに上述の
ようなピストンピンの移動軌跡の設定によれば、膨張行
程でピストンが大きな荷重を受けるにもかかわらず、膨
張行程でコンロッドが常に一側に傾斜するようにしてピ
ストンの姿勢変化を抑制してピストンのフリクションを
低減することができるとともにピストンスラップ音の発
生を抑制することができる。

【００１０】本発明は、上記第１または第２の特徴の構
成に加えて、膨張行程でのクランク角度範囲が吸気行程
でのクランク角度範囲よりも大きく、かつ排気行程のク
ランク角度範囲が圧縮行程でのクランク角度範囲よりも
大きく設定されることを第３の特徴とし、かかる構成に
よれば、ピストン加速度が大きくなることによる慣性振
動の悪化を回避することができる。すなわちピストン下
降時には膨張行程の方が吸気行程よりもストロークが大
きく、またピストン上昇時には排気行程の方が圧縮行程
よりもストロークが大きくなるのであるが、１８０度の
クランク角度で上死点および下死点が交代するような設
定では、ストロークの大きな膨張および排気行程のピス
トンの速度がストロークの小さな吸気および圧縮行程よ
りも速くなり、その速度差が大きいことによってピスト
ンの加速度が大きくなり、慣性振動の悪化を招く。しか
るに、上述のように、ストロークの大きな膨張および排
気行程のクランク角度範囲をストロークの小さな吸気お
よび圧縮行程のクランク角度範囲よりも大きくすること
により、各行程でのピストンの速度を平滑化して、吸気
および膨張後の下死点でのピストン加速度の変化、なら
びに圧縮および排気後の上死点でのピストン加速度の変
化を抑制し、慣性振動が悪化することを回避することが
できる。

【００１１】本発明は、上記第３の特徴の構成に加え
て、膨張および排気行程でのクランク角度範囲がそれぞ
れ１８０度を超える値に設定されることを第４の特徴と
し、かかる構成によれば、吸気、圧縮、膨張および排気
の各行程でのピストンの速度をより一層平滑化し、吸気
および膨張後の下死点でのピストン加速度の変化、なら
びに圧縮および排気後の上死点でのピストン加速度の変
化をより効果的に抑制し、慣性振動の悪化をより効果的
に回避することができる。

【００１２】さらに本発明は、上記第４の特徴の構成に
加えて、前記クランクシャフトの軸線からｙ軸およびｘ
軸方向にそれぞれ長さL5，L6だけ前記ｘｙ平面内で離隔
した位置に軸線を配置した前記回転軸に、該回転軸の軸
線から半径Rpだけずれて可動偏心軸が設けられ、前記ク
ランクシャフトの軸線および前記クランクピン間の長さ
R を１．０としたときに、第２アームの長さL1が１．７
〜４．５、第１アームの長さL2が０．６〜５．２、コン
トロールロッドの長さL3が４．３〜６．９、前記クラン
クシャフトの軸線および前記回転軸間のｙ軸方向の長さ
L5が２．３〜４．０、前記クランクシャフトの軸線およ
び前記回転軸間のｘ軸方向の長さL6が０．００〜３．３
５、前記半径Rpが０．２５〜１．８０に設定されるとと
もに、前記第１および第２アームのなす角度αが１０５
〜１８０度に設定されることを第５の特徴とし、かかる
構成によれば、上記第４の特徴の構成を得ることが可能
であり、それにより慣性振動の悪化をより効果的に回避
することができる。

【００１３】

【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。

【００１４】図１〜図７は本発明の第１実施例を示すも
のであり、図１はエンジンの一部切欠き正面図、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はリンク機構の配置を簡単に示す図、図６はリ
ンク機構の作動状態を順次示す図、図７はクランク角に
応じたピストンピンの位置変化を示す図である。

【００１５】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２３
ａ…，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２２
ａで各種作業機のエンジンベッドに据え付けられる。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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５
２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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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
支承される可動偏心軸６１とが、リンク機構６２を介し
て連結される。

【００２４】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６
４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可動偏心軸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。

【００２５】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。

【００２６】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、
サブロッド６８の一端側の二股部７１に挿入されたコン
ロッド６４の他端部に圧入されたコンロッドピン７５の
両端部が前記一端側の二股部７１に回動可能に嵌合され
る。

【００２７】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７
２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。

【００２８】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。

【００２９】円筒状である可動偏心軸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におけるサイドカ
バー２６に取付けられた支持部材８３で回転自在に支承
され、回転軸８２は、前記クランクケース２２における
ケース本体２５に取付けられた支持部材８４に回転自在
に支承される。

【００３０】回転軸８１には、被動スプロケット８５が
固定されており、この被動スプロケット８５に対応する
位置でクランクシャフト２７には駆動スプロケット８６
が固定され、駆動スプロケット８６および被動スプロケ
ット８５には無端状のチェーン８７が巻き掛けられる。
これにより回転軸８１，８２には、クランクシャフト２
７から１／２の減速比で減速された回転動力が伝達され
ることになり、両回転８１，８２間に設けられる可動偏
心軸６１は、クランクシャフト２７が２回転する毎に両
回転軸８１，８２の軸線まわりに１回転することにな
る。

【００３１】このように可動偏心軸６１を回転駆動する
ことにより、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するものであり、そ
のためのリンク機構６２の寸法関係について、図５を参
照しながら次に説明する。

【００３２】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、クランクシャフト２７の
軸線から回転軸８１，８２の軸線までのｙ軸方向長さL
5、クランクシャフト２７の軸線から回転軸８１，８２
の軸線までのｘ軸方向長さL6、コンロッド６４のシリン
ダ軸線Ｃに対する角度をφ4 、第１および第２アーム６
６，６７のなす角度をα、第２アーム６７がｙ軸となす
角度をφ1 、コントロールロッド６９が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ｘ軸となす角度をθ、回転軸８１，
８２の軸線および可動偏心軸６１の軸線を結ぶ直線がｘ
軸となす角度をθp 、角度θが「０」であるときの角度
θpの値をγ、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 、回転軸８１，８２の軸線お
よび可動偏心軸６１の軸線を結ぶ直線の長さをRp、クラ
ンクシャフト２７の回転角速度をω、クランクシャフト
２７に対する可動偏心軸６１の回転数比ηおよび回転方
向をη＝＋０．５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。

【００３３】

【数３】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。

【００３４】

【数４】上記式（２）においてdX/dt ＝０とした方程式は、θに
関して−２π＜θ＜２πの範囲で４つの解を持つもので
ある。これらの４つの解を４サイクルエンジンの動作に
照応させて、圧縮上死点、吸排気上死点、膨張後の下死
点および吸気後の下死点をそれぞれ与えるクランク角を
得るととともに、それらのクランク角を用いて得た圧縮
上死点でのピストンピンのｘ軸方向位置をXctdc とし、
吸排気上死点でのピストンピン６３のｘ軸方向位置をXo
tdc とし、膨張後の下死点でのピストンピン６３のｘ軸
方向位置をXebdc とし、吸気後の下死点でのピストンピ
ン６３のｘ軸方向位置をXibdc としたときに、圧縮行程
でのストロークScomp ならびに膨張行程でのストローク
Sexpは、（Scomp ＝Xctdc −Xibdc ），（Sexp＝Xotdc
−Xebdc ）でそれぞれ表され、Scomp ＜Sexpを満足する
とともに、Xctdc ＝Xotdc 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の軸線から回転軸８１，８２の軸線ま
でのｙ軸方向長さL5、クランクシャフト２７の軸線から
回転軸８１，８２の軸線までのｘ軸方向長さL6、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、第１および第２アーム６６，６７の
なす角度α、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R 、回転軸８１，８２の軸線および
可動偏心軸６１の軸線を結ぶ直線の長さRp、ならびに角
度θが「０」であるときの角度θp をそれぞれ設定す
る。

【００３５】このような設定によると、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
とした上で、吸排気上死点および圧縮上死点を同一とす
ることができる。

【００３６】すなわちリンク機構６２は、エンジンの吸
気、圧縮、膨張および排気行程において図６で示すよう
に作動するものであり、このようなリンク機構６２の作
動により、ピストンピン６３のｘ軸方向の位置Ｘは、図
７で示すように変化する。すなわち吸気行程でのストロ
ークSintおよび圧縮行程でのストロークScomp は等しく
（Sint＝Scomp ）、また膨張行程でのストロークSexpお
よび排気行程でのストロークSexhは等しく（Sexp＝Sex
h）、しかも膨張行程でのストロークSexp（＝Sexh）
が、圧縮行程でのストロークScomp （＝Sint）よりも大
となっている。これにより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
向上することができる。

【００３７】さらに吸排気上死点でのピストンピン６３
のｘ軸方向位置Xotdc と、圧縮上死点でのピストンピン
のｘ軸方向位置Xctdc も一致することになる。

【００３８】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可動
偏心軸６１が、クランクシャフト２７から１／２の減速
比で減速された動力が伝達される回転軸８１，８２の偏
心位置に設けられるようにし、膨張行程でのピストン３
８のストロークを圧縮行程でのストロークよりも大とし
たエンジンにおいて、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
から回転軸８１，８２の軸線までのｙ軸方向長さL5、ク
ランクシャフト２７の軸線から回転軸８１，８２の軸線
までのｘ軸方向長さL6、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、第１
および第２アーム６６，６７のなす角度α、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R 、
回転軸８１，８２の軸線および可動偏心軸６１の軸線を
結ぶ直線の長さRp、ならびに角度θが「０」であるとき
の角度θp をそれぞれ適宜設定することで、吸排気上死
点および圧縮上死点が一致するようにしている。

【００３９】したがって吸気弁４３および排気弁４４と
ピストン３８の頂部との干渉が生じることがないように
し、エンジンの圧縮比向上を図って高熱効率の運転が可
能となり、またピストン３８による充分な掃気を可能と
し、全負荷時の出力低下および軽負荷時の燃焼不安定化
が生じないようにすることができる。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】図８は本発明の第２実施例を示すものであ
り、上記第１実施例に対応する部分には同一の参照符号
を付す。

【００４４】カムシャフト５４に固定された被動ギヤ５
３に噛合するようにしてクランクシャフト２７に設けら
れた駆動ギヤ５２には、回転軸８１に固定された被動ギ
ヤ９０が噛合されており、回転軸８１，８２には、クラ
ンクシャフト２７から１／２の減速比で減速された回転
動力が駆動ギヤ５２および被動ギヤ９０を介して伝達さ
れることになり、両回転８１，８２間に設けられる可動
偏心軸６１は、クランクシャフト２７が２回転する毎に
両回転軸８１，８２の軸線まわりに１回転することにな
る。

【００４５】しかも上記第１実施例の可動偏心軸６１の
回転方向とは逆方向に可動偏心軸６１は回転することに
なり、この第２実施例では、可動偏心軸６１の回転数比
ηおよび回転方向をη＝−０．５となる。

【００４６】この第２実施例においても、第２アーム６
７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の軸線から回転軸８１，８２の軸線までの
ｙ軸方向長さL5、クランクシャフト２７の軸線から回転
軸８１，８２の軸線までのｘ軸方向長さL6、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、第１および第２アーム６６，６７のなす
角度α、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R 、回転軸８１，８２の軸線および可動
偏心軸６１の軸線を結ぶ直線の長さRp、ならびに角度θ
が「０」であるときの角度θp をそれぞれ適宜設定する
ことで、吸排気上死点および圧縮上死点を一致させるよ
うにすることで、上記第１実施例と同様の効果を奏する
ことができる。

【００４７】ところで、ピストン３８が膨張行程に在る
ときには、燃焼室４０での燃焼によってピストン３８に
大きな荷重が作用するのであるが、その際、大きな荷重
によってピストン３８の姿勢変化が大きくなると、フリ
クションが増大するとともにピストンスラップ音が大き
くなる。そこで次の第３実施例では、そのような不具合
の発生を防止し得るようにした構成について説明する。

【００４８】フリクションおよびピストンスラップ音の
抑制のためには、コンロッド６４および第１アーム６６
の連結点すなわちコンロッドピン７５の中心が膨張行程
で描く軌跡に接してｘ軸と平行な接線のうちｘ軸に最も
近い接線と、ｘ軸との間の範囲に、ピストンピン６３の
移動軌跡が入るように設定される。

【００４９】すなわち膨張および排気行程では、図９で
示すように、リンク機構６２は、ピストン３８が上死点
にある状態（実線で示す状態）と、ピストン３８が下死
点にある状態（破線で示す状態）との間で作動すること
になり、前記コンロッドピン７５の中心は、膨張行程で
は細実線で示す軌跡９５₁を描き、次の排気行程では細
実線で示す軌跡９５₂を描き、全体として無端状に連な
る軌跡９５となる。而して前記膨張行程での軌跡９５₁
に接してｘ軸と平行な一対の接線のうちｘ軸に最も近い
接線９６と、ｘ軸との間の範囲に、ピストンピン６３の
移動軌跡が入るように設定される。

【００５０】このようなピストンピン６３の移動軌跡の
設定によれば、ピストン３８のフリクションを低減する
ことができるとともにピストンスラップ音を抑制するこ
とができる。すなわちピストン３８が膨張行程に在ると
きにはピストン３８に大きな荷重が作用するのである
が、その際、大きな荷重によってピストン３８の姿勢変
化が大きくなると、フリクションが増大するとともにピ
ストンスラップ音が大きくなる。しかるに上述のような
ピストンピン６３の移動軌跡の設定によれば、膨張行程
でピストン３８が大きな荷重を受けるにもかかわらず、
膨張行程でコンロッド６４が常に一側に傾斜するように
してピストン３８の姿勢変化を抑制することができ、そ
の結果、ピストン３８のフリクションを低減することが
できるとともにピストンスラップ音の発生を抑制するこ
とができる。

【００５１】ところで、上述のように、ピストン３８の
下降時には膨張行程のストロークを吸気行程のストロー
クよりも大とし、ピストン３８の上昇時には排気行程の
ストロークを圧縮行程のストロークよりも大としたエン
ジンにあっては、一般的なエンジンのように１８０度の
クランク角毎にピストン３８の上死点および下死点が後
退するような設定にすると、ストロークの大きな膨張お
よび排気行程でのピストン３８の往復速度が、ストロー
クの小さな吸気および圧縮行程でのピストン３８の往復
速度よりも大きくなり、その速度差が大きいことに起因
して、上死点および下死点でのピストン加速度の変化が
大きくなり、慣性振動の悪化を招く可能性がある。而し
て、上述のリンク機構６２を用いたエンジンでは、吸
気、圧縮、膨張および排気の各行程でのクランク角度範
囲を１８０度以外の値に設定することも可能である。

【００５２】たとえば、膨張行程の上死点では図１０の
実線で示す状態となり、また下死点では図１０の破線で
示す状態となるようにリンク機構６２を設定したとき
に、吸気、圧縮、膨張および排気の各行程でのクランク
角度範囲は、図１１で示すようになり、吸気行程のクラ
ンク角度範囲（＝１７９．８度）が膨張行程のクランク
角度範囲（＝１５３．５度）よりも大きく、また圧縮行
程のクランク角度範囲（＝１９７．７度）は排気行程の
クランク角度範囲（＝１８９．１度）よりも大きくな
り、その際のピストン３８の加速度は図１２で示すよう
に変化する。

【００５３】この際、膨張および排気行程でのピストン
３８のストロークを５６ｍｍ、吸気および圧縮行程での
ピストン３８のストロークを３７ｍｍ、膨張／圧縮行程
容積比を１．５としたときに、図１２において、最大の
加速度（上死点向きの最大の加速度）は膨張行程から排
気行程に移行する直前の＋６４４０m/sec²であり、また
最小の加速度（下死点向きの最大の加速度）は膨張行程
の中間での−４００９m/sec²であり、（最大加速度の絶
対値）および（最小加速度の絶対値）がともに大きい。

【００５４】すなわち吸気行程のクランク角度範囲を膨
張行程のクランク角度範囲よりも大きくし、また圧縮行
程のクランク角度範囲を排気行程のクランク角度範囲よ
りも大きくしたのでは、ピストン３８の加速度が小さく
ならず、したがって慣性振動の悪化を防止することがで
きない。

【００５５】そこで本発明の第４実施例では、膨張行程
のクランク角度範囲が吸気行程のクランク角度範囲より
も大きく、かつ排気行程のクランク角度範囲が圧縮行程
のクランク角度よりも大きく設定される。

【００５６】すなわち、膨張行程の上死点では図１３の
実線で示す状態となり、また下死点では図１３の破線で
示す状態となるようにリンク機構６２を設定したとき
に、吸気、圧縮、膨張および排気の各行程でのクランク
角度範囲は、図１４で示すようになり、膨張行程のクラ
ンク角度範囲（＝１９５．１度）が吸気行程のクランク
角度範囲（＝１８９．９度）よりも大きく、また排気行
程のクランク角度範囲（＝１６９．７度）が圧縮行程の
クランク角度範囲（＝１６５．３度）よりも大きくな
り、その際のピストン３８の加速度は図１５で示すよう
に変化する。

【００５７】この際、膨張および排気行程でのピストン
３８のストローク、吸気および圧縮行程でのピストン３
８のストローク、膨張／圧縮行程容積比を、図１０〜１
２で示した例と同一としたときに、図１５において、最
大の加速度（上死点向きの最大の加速度）は膨張行程か
ら排気行程に移行する際の＋３３７７m/sec²であり、ま
た最小の加速度（下死点向きの最大の加速度）は排気行
程から吸気行程に移行する直前での−２９０９m/sec²で
あり、（最大加速度の絶対値）および（最小加速度の絶
対値）を図１０〜図１２で示した例よりも大幅に低減可
能となる。

【００５８】すなわちストロークの大きな膨張および排
気行程のクランク角度範囲をストロークの小さな吸気お
よび圧縮行程のクランク角度範囲よりも大きくすること
により、各行程でのピストン３８の速度を平滑化して、
吸気および膨張後の下死点でのピストン３８の加速度の
変化、ならびに圧縮および排気後の上死点でのピストン
３８の加速度の変化を抑制し、慣性振動が悪化すること
を回避することができる。

【００５９】また本発明の第５実施例では、リンク機構
６２が、膨張行程の上死点では図１６の実線で示す状態
となり、また下死点では図１６の破線で示す状態となる
ように設定される。これにより、吸気、圧縮、膨張およ
び排気の各行程でのクランク角度範囲は、図１７で示す
ようになり、膨張行程のクランク角度範囲（＝１７８．
２度）が吸気行程のクランク角度範囲（＝１７７．７
度）よりも大きく、また排気行程のクランク角度範囲
（＝１８５．３度）が圧縮行程のクランク角度範囲（＝
１７８．８度）よりも大きくなり、その際のピストン３
８の加速度は図１８で示すように変化する。

【００６０】この際、膨張および排気行程でのピストン
３８のストローク、吸気および圧縮行程でのピストン３
８のストローク、膨張／圧縮行程容積比を、図１０〜１
２で示した例および上記第４実施例と同一としたとき
に、図１８において、最大の加速度（上死点向きの最大
の加速度）は膨張行程から排気行程に移行する際の＋３
７９８m/sec²であり、また最小の加速度（下死点向きの
最大の加速度）は排気行程から吸気行程に移行する直前
での−２２１２m/sec²であり、（最大加速度の絶対値）
および（最小加速度の絶対値）を図１０〜図１２で示し
た例よりも大幅に低減可能となる。

【００６１】この第５実施例によっても上記第４実施例
と同様に、慣性振動の悪化を防止することができる。

【００６２】ところが、上記第４および第５実施例で
は、ピストン３８の加速度を小さくすることができるも
のの、最大の加速度（上死点向きの最大の加速度）と、
最小の加速度（下死点向きの最大の加速度）とがアンバ
ランスである。すなわち第４実施例では（最大加速度の
絶対値）／（最小加速度の絶対値）が１．１６であり、
また第５実施例では（最大加速度の絶対値）／（最小加
速度の絶対値）が１．７２であり、慣性振動の悪化をよ
り確実に防止するためには、（最大加速度の絶対値）／
（最小加速度の絶対値）を「１」に近い値とすることが
望ましい。

【００６３】而して上記第４および第５実施例におい
て、（最大加速度の絶対値）／（最小加速度の絶対値）
が「１」よりも大きくなったのは、第４実施例では膨張
行程のクランク角度範囲が１８０度を超える１９５．１
度であるのに対し、排気行程のクランク角度範囲が１８
０度未満の１６９．７度であり、また第５実施例では排
気行程のクランク角度範囲が１８０度を超える１８５．
３度であるのに対し、膨張行程のクランク角度範囲が１
８０度未満の１７８．２度であることによるものである
と思料される。

【００６４】そこで、本発明の第６実施例では、膨張行
程のクランク角度範囲が吸気行程のクランク角度範囲よ
りも大きく、かつ排気行程のクランク角度範囲が圧縮行
程のクランク角度よりも大きく設定されるのに加えて、
膨張および排気行程でのクランク角度範囲がそれぞれ１
８０度を超える値に設定される。

【００６５】すなわちリンク機構６２は、膨張行程の上
死点ではたとえば図１９の実線で示す状態となり、また
下死点ではたとえば図１９の破線で示す状態となるよう
に設定され、これにより、吸気、圧縮、膨張および排気
の各行程でのクランク角度範囲は、図２０で示すように
なり、膨張行程のクランク角度範囲（＝１９１．２度）
が吸気行程のクランク角度範囲（＝１６８．２度）より
も大きく、また排気行程のクランク角度範囲（＝１９
０．２度）が圧縮行程のクランク角度範囲（＝１７０．
４度）よりも大きくなり、その際のピストン３８の加速
度は図２１で示すように変化する。

【００６６】この第６実施例によれば、吸気、圧縮、膨
張および排気の各行程でのピストン３８の速度をより一
層平滑化し、吸気および膨張後の下死点でのピストン３
８の加速度の変化、ならびに圧縮および排気後の上死点
でのピストン３８の加速度の変化をより効果的に抑制
し、慣性振動の悪化をより効果的に回避することができ
る。

【００６７】すなわち膨張および排気行程でのピストン
３８のストローク、吸気および圧縮行程でのピストン３
８のストローク、膨張／圧縮行程容積比を、図１０〜１
２で示した例、上記第４実施例および上記第５実施例と
同一としたときに、図２１において、最大の加速度（上
死点向きの最大の加速度）は膨張行程から排気行程に移
行する直前の＋２４６７m/sec²であり、また最小の加速
度（下死点向きの最大の加速度）は排気行程から吸気行
程に移行する直前での−２４７１m/sec²であり、（最大
加速度の絶対値）／（最小加速度の絶対値）≒１．０と
することができる。

【００６８】ところで、膨張行程のクランク角度範囲が
吸気行程のクランク角度範囲よりも大きく、かつ排気行
程のクランク角度範囲が圧縮行程のクランク角度よりも
大きくなるのに加えて、膨張および排気行程でのクラン
ク角度範囲がそれぞれ１８０度を超える値となるように
するにあたって、リンク機構６２における各部の寸法は
次のように設定される。

【００６９】図２２において、支軸６１が、クランクシ
ャフト２７の軸線からｙ軸およびｘ軸方向にそれぞれ長
さL5，L6だけｘｙ平面内で離隔した位置を中心として半
径Rpの円形軌跡を描いて変位するものとし、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R を
１．０としたときに、第２アーム６７の長さL1が１．７
〜４．５、第１アーム６６の長さL2が０．６〜５．２、
コントロールロッド６９の長さL3が４．３〜６．９、前
記長さL5が２．３〜４．０、前記長さL6が０．００〜
３．３５、前記半径Rpが０．２５〜１．８０に設定され
るとともに、第１および第２アーム６６，６７のなす角
度αが１０５〜１８０度に設定される。

【００７０】このようにリンク機構６２の各部寸法を定
めることで、上記第６実施例で説明したように、慣性振
動の悪化をより効果的に回避することができる。

【００７１】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。

【００７２】たとえば上記各実施例では、支軸６１を回
動駆動するためにスプロケット８５，８６およびチェー
ン８７を用いたが、コグベルト等を用いてもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明によれ
ば、吸排気上死点および圧縮上死点が一致するようにし
て、吸気弁および排気弁とピストン頂部との干渉が生じ
ることがないようにし、エンジンの圧縮比向上を図って
高熱効率の運転が可能となり、またピストンによる充分
な掃気を可能とし、全負荷時の出力低下および軽負荷時
の燃焼不安定化が生じないようにすることができる。

【００７４】また請求項２記載の発明によれば、ピスト
ンのフリクションを低減することができるとともにピス
トンスラップ音を抑制することができる。

【００７５】請求項３記載の発明によれば、ピストン加
速度が大きくなることによる慣性振動の悪化を回避する
ことができる。

【００７６】請求項４記載の発明によれば、吸気、圧
縮、膨張および排気の各行程でのピストンの速度をより
一層平滑化し、慣性振動の悪化をより効果的に回避する
ことができる。

【００７７】さらに請求項５記載の発明の構成によれ
ば、上記請求項４記載の発明の構成を得ることが可能で
あり、それにより慣性振動の悪化をより効果的に回避す
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一部切欠き正面図であ
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】リンク機構の配置を簡単に示す図である。

【図６】リンク機構の作動状態を順次示す図である。

【図７】クランク角に応じたピストンピンの位置変化を
示す図である。

【図８】第２実施例のエンジンの要部断面図である。

【図９】第３実施例のリンク機構の膨張および排気行程
での状態を示す図である。

【図１０】吸気および圧縮行程のクランク角度範囲を膨
張および排気行程のクランク角度範囲よりも大きくした
ときのリンク機構の膨張および排気行程での状態を示す
図である。

【図１１】図１０のリンク機構による各行程でのピスト
ン位置を示す図である。

【図１２】図１０のリンク機構による各行程でのピスト
ンの加速度変化を示す図である。

【図１３】第４実施例のリンク機構の膨張および排気行
程での状態を示す図である。

【図１４】図１３のリンク機構による各行程でのピスト
ン位置を示す図である。

【図１５】図１３のリンク機構による各行程でのピスト
ンの加速度変化を示す図である。

【図１６】第５実施例のリンク機構の膨張および排気行
程での状態を示す図である。

【図１７】図１６のリンク機構による各行程でのピスト
ン位置を示す図である。

【図１８】図１６のリンク機構による各行程でのピスト
ンの加速度変化を示す図である。

【図１９】第６実施例のリンク機構の膨張および排気行
程での状態を示す図である。

【図２０】図１９のリンク機構による各行程でのピスト
ン位置を示す図である。

【図２１】図１９のリンク機構による各行程でのピスト
ンの加速度変化を示す図である。

【図２２】各部寸法を説明するためにリンク機構の配置
を簡単に示す図である。

【符号の説明】

２７・・・クランクシャフト３８・・・ピストン６１・・・可動偏心軸６３・・・ピストンピン６４・・・コンロッド６５・・・クランクピン６６・・・第１アーム６７・・・第２アーム６９・・・コントロールロッド８１，８２・・・回転軸９５₁・・・軌跡９６・・・接線Ｃ・・・シリンダ軸線

Claims

【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
に一端が回動可能に連結されるコントロールロッド（６
９）と、前記クランクシャフト（２７）から１／２の減
速比で減速された動力が伝達される回転軸（８１，８
２）の偏心位置に設けられて前記コントロールロッド
（６９）の他端に連結される可動偏心軸（６１）とを備
え、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エンジンにおい
て、コンロッド（６４）の長さをL4、第１アーム（６
６）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、クランクシャフト
（２７）の軸線から回転軸（８１，８２）の軸線までの
ｙ軸方向長さをL5、クランクシャフト（２７）の軸線か
ら回転軸（８１，８２）の軸線までのｘ軸方向長さをL
6、コンロッド（６４）のシリンダ軸線（Ｃ）に対する
角度をφ4 、第１および第２アーム（６６，６７）のな
す角度をα、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軸ならびにｘ軸に直交して
クランクシャフト（２７）の軸線を通るｙ軸で構成され
るｘｙ平面内で第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、前記回転軸（８１，８２）の軸線および前記可動
偏心軸（６１）の軸線を結ぶ直線が前記ｘ軸となす角度
をθp 、角度θが「０」であるときの角度θp の値を
γ、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 、前記回転軸（８１，８２）の
軸線および前記可動偏心軸（６１）の軸線を結ぶ直線の
長さをRp、クランクシャフト（２７）の回転角速度を
ω、クランクシャフト（２７）に対する可動偏心軸（６
１）の回転数比ηおよび回転方向をη＝＋０．５または
η＝−０．５としたときに、【数１】から吸排気上死点および圧縮上死点でのクランク角度θ
をそれぞれ求め、両クランク角度θでのピストンピン
（６３）の高さＸを表す次式 X ＝L4・cos φ4 ＋L2・sin(α＋φ1)＋R ・cos θ に基づいて吸排気上死点および圧縮上死点が一致するよ
うに、第２アーム（６７）の長さL1、第１アーム（６
６）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（２
７）の軸線から回転軸（８１，８２）の軸線までのｙ軸
方向長さL5、クランクシャフト（２７）の軸線から回転
軸（８１，８２）の軸線までのｘ軸方向長さL6、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、第１および第２アーム（６
６，６７）のなす角度α、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R 、前記回転
軸（８１，８２）の軸線および前記可動偏心軸（６１）
の軸線を結ぶ直線の長さRp、ならびに角度θが「０」で
あるときの角度θp をそれぞれ設定することを特徴とす
るエンジン。
【請求項２】前記コンロッド（６４）および第１アー
ム（６６）の連結点が膨張行程で描く軌跡（９５₁）に
接して前記ｘ軸と平行な接線のうち前記ｘ軸に最も近い
接線（９６）と、前記ｘ軸との間の範囲に、前記ピスト
ンピン（６３）の移動軌跡が入るように設定されること
を特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】膨張行程でのクランク角度範囲が吸気行
程でのクランク角度範囲よりも大きく、かつ排気行程の
クランク角度範囲が圧縮行程でのクランク角度範囲より
も大きく設定されることを特徴とする請求項１または２
記載のエンジン。
【請求項４】膨張および排気行程でのクランク角度範
囲がそれぞれ１８０度を超える値に設定されることを特
徴とする請求項３記載のエンジン。
【請求項５】前記クランクシャフト（２７）の軸線か
らｙ軸およびｘ軸方向にそれぞれ長さL5，L6だけ前記ｘ
ｙ平面内で離隔した位置に軸線を配置した前記回転軸
（８１，８２）に、該回転軸（８１，８２）の軸線から
半径Rpだけずれて可動偏心軸（６１）が設けられ、前記
クランクシャフト（２７）の軸線および前記クランクピ
ン（６５）間の長さR を１．０としたときに、第２アー
ム（６７）の長さL1が１．７〜４．５、第１アーム（６
６）の長さL2が０．６〜５．２、コントロールロッド
（６９）の長さL3が４．３〜６．９、前記クランクシャ
フト（２７）の軸線および前記回転軸（８１，８２）間
のｙ軸方向の長さL5が２．３〜４．０、前記クランクシ
ャフト（２７）の軸線および前記回転軸（８１，８２）
間のｘ軸方向の長さL6が０．００〜３．３５、前記半径
Rpが０．２５〜１．８０に設定されるとともに、前記第
１および第２アーム（６６，６７）のなす角度αが１０
５〜１８０度に設定されることを特徴とする請求項４記
載のエンジン。