JP2019157762A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの気筒内に２つのピストンを配置して圧縮比を変更可能とし、熱効率を向上させることができる内燃機関を提供する【解決手段】 円筒状の空洞１１ａが穿設された大ピストン１１と、空洞１１ａに摺動可能に設けられた小ピストン１２と、小コンロッド１４の動きをクランクアーム１５に伝達するための伝達部材１６と、伝達部材１６の動きを規制する第１及び第２規制部材２１，２２と、第１及び第２規制部材２１，２２の、伝達部材１６に対する相対位置を移動させる規制部材駆動機構３０とを備える。大ピストン１１の動きが大コンロッド１３、伝達部材１６、及び小コンロッド１４を介して小ピストン１２に伝達される。小ピストン１２の上死点位置は、第１及び第２規制部材２１，２２の位置を変更することによって変更可能である。【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮比を変更可能な内燃機関に関し、特に１つの気筒内に２つのピストンを備える内燃機関に関する。

特許文献１には、１つの気筒内に大ピストンと小ピストンとを備え、膨張行程における燃焼室容積の変化特性を変更可能とした内燃機関が示されている。具体的には、大ピストンの内側に円筒状の空洞が設けられ、その空洞内を摺動可能に小ピストンが配置される。大ピストンに回転自在に連結されるコンロッドの小端部において揺動可能なカムが設けられ、大ピストンの上下運動によって、カムが左右に揺動し、小ピストンが空洞内を上下に駆動される。

上記内燃機関では、小ピストンの動きによって、膨張行程の前半で燃焼室容積の増加率を低下させ、後半で燃焼室容積の増加率を高める動作が行われる。これによって、膨張行程の後半における後燃えによる緩慢な熱発生を有効な仕事に変換し、熱効率を向上させる効果が得られる。

特開昭６０−２１６０５３号公報

上記従来の内燃機関は、膨張行程における燃焼室容積の増加率を変更するものであり、圧縮比を変更可能なものではない。したがって、圧縮比を変更可能として熱効率を向上させる上で改善の余地があった。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、１つの気筒内に２つのピストンを配置して圧縮比を変更可能とし、熱効率を向上させることができる内燃機関を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、気筒（３）内に配置され、円筒状の空洞（１１ａ）が穿設された大ピストン（１１）と、前記空洞（１１ａ）に摺動可能に設けられた小ピストン（１２）と、前記気筒（３）を構成するシリンダブロック（２）及びシリンダヘッドと、クランク軸（５０）とを備え、前記シリンダブロック（２）及びシリンダヘッドの内壁、前記大ピストン（１１）の頂面、及び小ピストン（１２）の頂面によって燃焼室が画成される内燃機関であって、前記大ピストン（１１）と、前記クランク軸（５０）に固定されたクランクアーム（１５）とを回転自在に連結する大コンロッド（１３）と、小端部（１４ａ）において前記小ピストン（１２）と回転自在に連結される小コンロッド（１４）と、前記小コンロッド（１４）の動きを前記クランクアーム（１５）に伝達するための伝達部材（１６）と、該伝達部材（１６）の動きを規制する規制部材（２１，２２）と、前記規制部材（２１，２２）の、前記伝達部材（１６）に対する相対位置を移動させる規制部材駆動機構（３０）とを備え、前記伝達部材（１６）は、前記小コンロッド（１４）の大端部（１４ｂ）と回転自在に連結される小コンロッド連結部（４１）と、前記大コンロッド（１３）の大端部（１３ｂ）と前記クランクアーム（１５）との連結部に回転自在に連結されるクランクアーム連結部（４２）と、前記燃焼室内で発生する燃焼によって前記小ピストン（１２）に加わる駆動力を前記クランクアーム（１５）と一体に設けられたカウンタウエイト部（１７）に伝達する駆動力伝達部（１６ｃ）とを備え、前記規制部材（２１，２２）の前記相対位置を調整することによって、前記伝達部材（１６）の動きを規制し、前記大コンロッド（１３）の動きに対応した前記伝達部材（１６）の動きを変化させ、前記小ピストン（１２）の上死点位置を変更可能に構成されていることを特徴とする内燃機関を提供する。

この構成によれば、大ピストンの下死点から上死点に向かう動きが大コンロッド、伝達部材、及び小コンロッドを介して小ピストンに伝達され、小ピストンも下死点から上死点に向かって移動する。このとき小ピストンの上死点位置は、規制部材の相対位置に依存して変更可能であり、上死点位置が最も高い（大ピストンのピストン頂面位置に近い）状態とすることで圧縮比を最大とし、上死点位置が最も低い状態とすることで圧縮比を最小とすることができる。圧縮比を高めることによって、熱効率を向上させることが可能となる。また規制部材の相対位置調整は、内燃機関の運転中に行うことが可能であり、内燃機関の運転状態に応じて圧縮比を変更することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関において、前記カウンタウエイト部（１７）は、前記駆動力伝達部（１６ｃ）とスプラグ（１８ａ）を介して係合する駆動力被伝達部（１８）を備え、前記燃焼室内における燃焼によって前記小ピストン（１２）に駆動力が印加されたときに、前記伝達部材（１６）を介して前記カウンタウエイト部（１７）へ前記駆動力が伝達されることを特徴とする。

この構成によれば、燃焼によって小ピストンに加わる駆動力が、伝達部材の駆動力伝達部及びカウンタウエイト部の駆動力被伝達部を介してクランク軸の駆動トルクに変換され、大ピストンが上死点に達する前から内燃機関の駆動トルクを発生させることが可能となる。またスプラグを用いることによって駆動力伝達部から駆動力被伝達部へ向かう方向のみの駆動力伝達を行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の内燃機関において、前記規制部材（２１，２２）は、前記伝達部材（１６）と接触する第１部材（２１）と、前記規制部材駆動機構（３０）に連結された第２部材（２２）とによって構成され、前記第１部材（２１）と第２部材（２２）と間にスプリング（２３）が介装されていることを特徴とする。

この構成によれば、伝達部材が規制部材によって動きが規制される際に、先ず第１部材に接触し、スプリングの緩衝作用を受けつつ第１部材によって伝達部材の動きが規制され、さらに第１部材が第２部材と一体化して伝達部材の動きが規制される。したがって、伝達部材が規制部材による規制が開始されるときの衝撃を緩和することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関において、前記伝達部材（１６）を前記クランクアーム連結部（４２）において前記大コンロッド（１３）の大端部（１３ｂ）と回転不能とし、前記小ピストン（１２）を下死点に保持するロック機構（４４，７２，７３，７４，７５等）を備えることを特徴とする。

この構成によれば、高速運転中あるいは高出力運転中においてロック機構を作動させることによって、小ピストンを下死点に保持することが可能となり、不要な揺動あるいは振動の発生を防止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関において、前記小ピストン（１２）が上死点に到達したときに発生する衝撃、及び前記小ピストン（１２）が下死点に到達したときに発生する衝撃を緩和するための緩衝部材（４５，４６）を備えることを特徴とする。
この構成によれば、小ピストンが上死点に到達したときに発生する衝撃、及び下死点に到達したときに発生する衝撃を緩和することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関において、前記大コンロッド（１３）は、大端部（１３ｂ）から小端部（１３ａ）に向かって第１及び第２枝部（１３１，１３２）に分岐し、前記第１及び第２枝部のそれぞれの小端部（１３１ａ，１３２ａ）において前記大ピストン（１１）と回転自在に連結され、前記小コンロッド（１４）は、前記第１及び第２枝部（１３１，１３２）の間を通って前記小ピストン（１２）と連結されることを特徴とする。
この構成によれば、構成の複雑化を抑制しつつ小ピストン及び小コンロッドを組み込むことが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関の要部の構成を示す部分断面図である。 図１に示す要部の側面を示す部分断面図である。 図１に示す伝達部材（１６）を説明するための図である。 図１に示す規制部材（２１，２２）と伝達部材（１６）との関係をより具体的に説明するための図である。 伝達部材（１６）のロック機構を説明するための図である。 内燃機関（１）の動作を説明するための図である。 クランク角度（ＣＡ）と、駆動トルク（ＴＲＱ）との関係（燃焼行程開始上死点前に点火を行った場合）を示す図である。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１及び２は本発明の一実施形態にかかる内燃機関の要部の構成を示す部分断面図であり、図２は図１に示す構成を右側からみた側面を示す。内燃機関１は、シリンダブロック２内に形成された気筒３を備えており、気筒３内には円筒状の空洞１１ａが穿設された大ピストン１１と、空洞１１ａ内に摺動可能に設けられた小ピストン１２とを備えている。内燃機関１は、さらに大ピストン１１とクランクアーム１５とを回転自在に連結する大コンロッド１３と、小端部１４ａにおいて小ピストン１２と回転自在に連結される小コンロッド１４と、小コンロッド１４の動きをクランクアーム１５に伝達するための伝達部材１６と、伝達部材１６の動きを規制する第１及び第２規制部材２１，２２とを備えている。なお、図１及び２には、大ピストン１１が上死点に位置する状態が示されている。

図１に示す大ピストン１１及び小ピストン１２の上方には、シリンダヘッドの内壁（吸気弁及び排気弁の弁体を含む）によって燃焼室（図示せず）が画成されており、燃焼室内における混合気の燃焼によって、大ピストン１１及び小ピストン１２に対して下方へ向かう駆動力が印加され、その駆動力は大コンロッド１３、小コンロッド１４、及び伝達部材１６によって、クランクアーム１５に伝達され、クランク軸５０を回転駆動する駆動トルクに変換される。

図２に示されるように、大コンロッド１３は、大端部１３ｂから小端部１３ａに向かって第１枝部１３１及び第２枝部１３２とに分岐し、第１及び第２枝部１３１，１３２のそれぞれの小端部１３１ａ，１３２ａにおいて大ピストン１１と回転自在に連結され、小コンロッド１４は、第１及び第２枝部１３１，１３２の間を通り、小端部１４ａにおいて小ピストン１２と連結されている。

図３は伝達部材１６を説明するための図である。同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の左側からみた側面図である。
伝達部材１６は第１及び第２構成部材１６ａ，１６ｂを結合させて構成されており、第１構成部材１６ａは、小コンロッド１４の大端部１４ｂと回転自在に連結される小コンロッド連結部４１と、クランクアーム１５に回転自在に連結されるクランクアーム連結部４２と、第１規制部材２１に転動接触する規制軸５１を回転自在に保持する規制軸支持部４３と、後述するロック機構の一部を構成するロック孔４４とを備え、第２構成部材１６ｂも同様に構成されている。ただし、第２構成部材１６ｂには、ロック孔４４が設けられておらず、緩衝部材に相当する第１及び第２スプリング４５，４６及びこれらのスプリング４５，４６を保持する保持部材４５ａ，４６ａが装着されている。第１及び第２構成部材１６ａ，１６ｂは、駆動力伝達機構２０を構成する駆動力伝達部１６ｃの部分で結合されて伝達部材１６が構成され、第１及び第２構成部材１６ａ，１６ｂの規制軸支持部４３に規制軸５１が回転自在に支持されている。

駆動力伝達機構２０は、伝達部材１６に設けられた駆動力伝達部１６ｃと、カウンタウエイト部１７にリテーナ（図示せず）によって保持された複数のスプラグ１８ａを備え、駆動力伝達部１６ｃから駆動力が伝達される駆動力被伝達部１８とによって構成される。駆動力伝達機構２０によって、燃焼室内で発生する燃焼によって小ピストン１２に加わる駆動力がクランクアーム１５と一体に設けられたカウンタウエイト部１７に伝達される。ただし、駆動力伝達機構２０は、スプラグクラッチと同様に一方向クラッチとしての機能を有し、燃焼室における燃焼によって小ピストン１２に駆動力が印加されたときに、駆動力伝達部１６ｃと駆動力被伝達部１８とがロック状態となってカウンタウエイト部１７へ駆動力が伝達され、伝達部材１６がカウンタウエイト部１７と相対的に逆方向に回転するときは、駆動力伝達機構２０のロック状態が解除され、駆動力の伝達が行われないように構成されている。

図４は、伝達部材１６の動きが第１規制部材２１によって規制される状態を説明するために図であり、同図（ａ）は第１及び第２規制部材２１，２２、及び規制部材駆動機構３０を示し、同図（ｂ）は同図（ａ）の上方向からみた第１規制部材２１と、伝達機構１６の第１及び第２構成部材１６ａ，１６ｂとを示す。

第１及び第２規制部材２１，２２は、ケーシング４に固定された支持部２４に回転自在に支持されており、両規制部材２１，２２の間には両規制部材２１，２２の相対角度を拡大する方向に付勢するスプリング２３が介装されている。スプリング２３は、伝達機構１６の規制軸５１が第１規制部材２１に転動接触する際の衝撃を緩和する緩衝部材としての機能を有する。

第２規制部材２２はロッド連結部２２ａを備え、ロッド連結部２２ａには規制部材駆動機構３０を構成するリンクロッド３１が回転自在に連結されている。規制部材駆動機構３０は、リンクロッド３１と、駆動ロッド３３と、リンクロッド３１及び駆動ロッド３３を回転自在に連結する連結部材３２と、駆動ロッド３３を矢印ＭＶで示す方向に駆動するアクチュエータ３４とを備えており、アクチュエータ３４はケーシング４に固定されている。

アクチュエータ３４を駆動することによって、駆動ロッド３３が矢印ＭＶで示す方向に移動（突出または後退）し、第１及び第２規制部材２１，２２の位置が伝達部材１６に近づいたり、伝達部材１６から遠ざかったりする。駆動ロッド３３の突出量を最大とすることによって圧縮比が最大となり、駆動ロッド３３の突出量を最小とすることによって圧縮比が最小となる。図１には突出量を最大とした状態が示されている。

規制軸５１は、第１及び第２構成部材１６ａ，１６ｂの規制軸支持部４３に回転自在に支持されており、第１規制部材２１は伝達機構１６の規制軸５１と転動接触し、伝達機構１６の動きを規制する。第１規制部材２１は、支持部２４を中心として回動し、図４（ａ）に示すように第２規制部材２２に当接する位置まで到達可能である。なお、伝達部材１６の規制軸５１が第１規制部材２１から離れた状態は、後述する図６（ｄ）などに示されている。

図５は、伝達部材１６のロック機構を説明するための図であり、同図（ａ）はロック機構が作動した状態を示す図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）の矢印Ａの方向からみた側面図である。

大コンロッド１３には、大端部１３ｂから小端部１３ａと反対方向に突出する凸部７２が設けられており、凸部７２には筒状のロックピン収容孔７３が穿設されている。ロックピン収容孔７３には、ロックピン７４及びリターンスプリング７５が設けられている。リターンスプリング７５は、ロックピン７４が突出した状態から元の位置に戻る方向へロックピン７４を付勢するように装着されている。

ロックピン収容孔７３には、クランク軸５０及びクランクアーム１５内に設けられた潤滑油路８０から分岐した分岐油路８０ａが接続されており、ロック機構を作動させるときは通常の油圧ＰＮより高いロック油圧ＰＬが供給される。ロック油圧ＰＬが供給されると、小ピストン１２が下死点に達したときに、図５（ｂ）に示すようにロックピン７４が突出して、伝達部材１６に設けられたロック孔４４に突入する。その結果、伝達部材１６が大コンロッド１３に連結されるクランクアーム連結部４２において回転不能となる。

ロックピン収容孔７３内の油圧が通常油圧ＰＮであるときは、リターンスプリング７５の付勢力によってロックピン７４がロックピン収容孔７３内に収容された状態、すなわちロック機構が作動していない状態となる。本実施形態では、伝達部材１６のロック孔４４，大コンロッド１３の凸部７２，ロックピン収容孔７３，ロックピン７４，リターンスプリング７５，分岐油路８０ａ，及び潤滑油路８０によって、ロック機構が構成される。内燃機関１の高速運転中あるいは高出力運転中においてロック機構を作動させることが望ましく、これによって、不要な揺動あるいは振動の発生を防止することができる。

図６は、内燃機関１の動作を説明するための図であり、同図（ａ）〜（ｄ）は、規制部材駆動機構３０の駆動ロッド３３の突出量を最大とした状態（高圧縮比運転状態）に対応し、同図（ｅ）〜（ｈ）は駆動ロッド３３の突出量を最小とした状態（低圧縮比運転状態）に対応する。また同図（ａ）及び（ｅ）は、大ピストン１１が下死点から上昇を開始して、伝達部材１６が第１規制部材２１に接触し始める時期に対応し、同図（ｂ）及び（ｆ）は、大ピストン１１がさらに上昇して伝達部材１６の駆動力伝達部１６ｃが駆動力被伝達部１８と接触し始める時期に対応し、同図（ｃ）及び（ｇ）は大ピストン１１が上死点近傍に位置し、小ピストン１２に駆動力が印加されて伝達部材１６の駆動力伝達部１６ｃと駆動力被伝達部１８とがロック状態となり、駆動力がカウンタウエイト部１７に伝達されている時期に対応し、同図（ｄ）及び（ｈ）は、大ピストン１１が上死点から下降して、駆動力伝達部１６ｃが駆動力被伝達部１８から離れる時期に対応する。

なお、図６は動作を説明するための図であり、構成要素はすべて実線で示されている。そのため、図６に示された各図は、図１の記載とは必ずしも一致していないが、図６（ｃ）が図１に対応する動作状態（大ピストン１１が上死点に位置する状態）を示している。

高圧縮比運転状態では、図６（ａ）に示すように、伝達機構１６の規制軸５１が第１規制部材２１に転動接触すると、小ピストン１２が上昇を開始する。その後大ピストン１１の上昇に伴って、同図（ｂ）（ｃ）に示すように小ピストン１２が上昇する。同図（ｄ）に示す状態では、伝達機構１６が規制部材１８から完全に離れている。同図（ｃ）に示す時期の少し前に燃焼室内の混合気の点火が行われ、小ピストン１２を下方に押圧する駆動力が発生するがこのとき駆動力伝達機構２０がロック状態となって、カウンタウエイト部１７に駆動トルクが伝達される。大ピストン１１が上死点に達する直前付近では、大ピストン１１による駆動トルクはほとんど発生しないが、小ピストン１２によって大ピストン１１が上死点に達する前から駆動トルクを発生することができる。

また図６（ｅ）〜（ｈ）に示す低圧縮比運転状態では、伝達機構１６が第１規制部材２１に接触し始める時期が遅れ、また離れ始める時期が早くなるため、小ピストン１２の上死点位置は、同図（ｇ）を同図（ｃ）と対比すれば明らかなように、高圧縮比運転状態に比べて低下し、圧縮比が低下する。

図７は、クランク角度ＣＡと、駆動トルクＴＲＱとの関係（燃焼行程開始上死点前に点火を行った場合）を示す図であり、この図に示すＴＤＣは、燃焼行程開始上死点である。この図において、破線Ｌ１は圧縮比が一定の通常内燃機関に対応し、細い実線Ｌ２が従来の可変圧縮比内燃機関に対応し、太い実線Ｌ３が本実施形態の内燃機関１に対応する。従来の可変圧縮比内燃機関の駆動トルク特性は、駆動トルクＴＲＱが最大となるクランク角度ＣＡＭＸ以降は、太い実線Ｌ３と同一である。

この図に示すように内燃機関１によれば、小ピストン１２によって大ピストン１１が発生するトルクとは別のトルクを発生することができるので、大ピストン１１が上死点に到達する直前の角度期間ＲＴＰにおいて、正の駆動トルクを発生することが可能となる。また、大ピストン１１によって駆動トルクが発生するときには、燃焼室内における燃焼が十分に進んでいるため、従来の構成より大きな駆動トルクを発生することができる。

このように本実施形態では、規制部材駆動機構３０の駆動ロッド３３の突出量を変化させることによって、圧縮比を変更することができる。

以上のように本実施形態では、大ピストン１１の下死点から上死点に向かう動きが大コンロッド１３、伝達部材１６、及び小コンロッド１４を介して小ピストン１２に伝達され、小ピストン１２も下死点から上死点に向かって移動する。このとき小ピストン１２の上死点位置は、駆動ロッド３３の突出量に依存して変更可能であり、上死点位置が最も高い（大ピストン１１のピストン頂面位置に近い）状態とすることで圧縮比を最大とし、上死点位置が最も低い状態とすることで圧縮比を最小とすることができる。圧縮比を高めることによって、熱効率を向上させることが可能となる。また駆動ロッド３３の突出量の調整は、内燃機関１の運転中に行うことが可能であり、内燃機関１の運転状態に応じて圧縮比を変更することができる。

また規制部材駆動機構３０によって駆動ロッド３３を直線的に前進（突出）または後退させることによって、第１規制部材２１が伝達機構１６の規制軸５１と接触するタイミングを変化させ、伝達部材１６がクランクアーム１５と逆方向に回転を開始する時期を変化させて、小ピストン１２の上死点位置を変更することができる。

また駆動力伝達機構２０は、燃焼室内における燃焼によって小ピストン１２に駆動力が印加されたときに、カウンタウエイト部１７へ駆動力を伝達する一方向クラッチとしての機能するので、燃焼によって小ピストン１２に加わる駆動力が、駆動力伝達機構２０及びカウンタウエイト部１７を介してクランク軸５０の駆動トルクに変換され、大ピストン１１が上死点に達する前から内燃機関１の駆動トルクを発生させることが可能となる。

また伝達部材１６が第１及び第２規制部材２１，２２によって動きが規制される際に、先ず第１規制部材２１に接触し、スプリング２３の緩衝作用を受けつつ第１規制部材２１によって伝達部材１６の動きが規制され、さらに第１規制部材２１が第２規制部材２２と一体化して伝達部材１６の動きが規制される。したがって、伝達部材１６が規制部材２１，２２による規制が開始されるときの衝撃を緩和することができる。

また伝達部材１６をクランクアーム連結部４２において相対回転不能とし、小ピストン１２を下死点に保持するロック機構（ロックピン７４等によって構成される）を備えるので、内燃機関１の高速運転中あるいは高出力運転中においてロック機構を作動させることによって、小ピストン１２を下死点に保持することが可能となり、不要な揺動あるいは振動の発生を防止することができる。

また伝達部材１６に緩衝部材としてのスプリング４５，４６を設けたので、小ピストン１２が上死点に到達したときに発生する衝撃、及び小ピストン１２が下死点に到達したときに発生する衝撃を緩和することができる。

また大コンロッド１３は、大端部１３ｂから小端部１３ａに向かって第１及び第２枝部１３１，１３２に分岐し、第１及び第２枝部１３１，１３２のそれぞれにおいて大ピストン１１と回転自在に連結され、小コンロッド１４は、第１及び第２枝部１３１，１３２の間を通って小ピストン１２と連結される構成としたので、構成の複雑化を抑制しつつ小ピストン１２及び小コンロッド１４を組み込むことが可能となる。

また内燃機関運転中の一時的な停止であるアイドリングストップを行う際に、内燃機関の停止ピストン位置を上死点後９０度付近に制御することによって、内燃機関の再始動時にスタータモータを使用することなく内燃機関を始動させる技術（「スタータレス再始動方法」という）が知られている。本実施形態の内燃機関１にそのスタータレス再始動方法を適用する場合においては、大ピストン１１が上死点に位置するときに、大ピストン１１内の空洞１１ａと小ピストン１２の頂面によって画成される小燃焼室内に燃料噴射を行うように構成することが望ましい。これによって、噴射した燃料を確実に着火させて、迅速な再始動を実現することができる。

さらに、アイドリングストップの開始時においては、第１規制部材２１の突出量を最大とすることが望ましい。これによって、圧縮比が高くなって再始動時により強力な起動力が得られ、寒冷時等の再始動困難な環境下での再始動をより確実に行うことができる。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック
３ 気筒
１１ 大ピストン
１２ 小ピストン
１３ 大コンロッド
１４ 小コンロッド
１５ クランクアーム
１６ 伝達部材
１６ｃ 駆動力伝達部
１７ カウンタウエイト部
１８ 駆動力被伝達部
２０ 駆動力伝達機構
２１ 第１規制部材（第１部材）
２２ 第２規制部材（第２部材）
３０ 規制部材駆動機構

Claims (6)

1. 気筒内に配置され、円筒状の空洞が穿設された大ピストンと、前記空洞に摺動可能に設けられた小ピストンと、前記気筒を構成するシリンダブロック及びシリンダヘッドと、クランク軸とを備え、前記シリンダブロック及びシリンダヘッドの内壁、前記大ピストンの頂面、及び小ピストンの頂面によって燃焼室が画成される内燃機関であって、
   前記大ピストンと、前記クランク軸に固定されたクランクアームとを回転自在に連結する大コンロッドと、
   小端部において前記小ピストンと回転自在に連結される小コンロッドと、
   前記小コンロッドの動きを前記クランクアームに伝達するための伝達部材と、
   該伝達部材の動きを規制する規制部材と、
   前記規制部材の、前記伝達部材に対する相対位置を移動させる規制部材駆動機構とを備え、
   前記伝達部材は、前記小コンロッドの大端部と回転自在に連結される小コンロッド連結部と、前記大コンロッドの大端部と前記クランクアームとの連結部に回転自在に連結されるクランクアーム連結部と、前記燃焼室内で発生する燃焼によって前記小ピストンに加わる駆動力を前記クランクアームと一体に設けられたカウンタウエイト部に伝達する駆動力伝達部とを備え、
   前記規制部材の前記相対位置を調整することによって、前記伝達部材の動きを規制し、前記大コンロッドの動きに対応した前記伝達部材の動きを変化させ、前記小ピストンの上死点位置を変更可能に構成されていることを特徴とする内燃機関。
2. 前記カウンタウエイト部は、前記駆動力伝達部とスプラグを介して係合する駆動力被伝達部を備え、
   前記燃焼室内における燃焼によって前記小ピストンに駆動力が印加されたときに、前記伝達部材を介して前記カウンタウエイト部へ前記駆動力が伝達されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記規制部材は、前記伝達部材と接触する第１部材と、前記規制部材駆動機構に連結された第２部材とによって構成され、前記第１部材と第２部材と間にスプリングが介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関。
4. 前記伝達部材を前記クランクアーム連結部において前記大コンロッドの大端部と回転不能とし、前記小ピストンを下死点に保持するロック機構を備えることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の内燃機関。
5. 前記小ピストンが上死点に到達したときに発生する衝撃、及び前記小ピストンが下死点に到達したときに発生する衝撃を緩和するための緩衝部材を備えることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の内燃機関。
6. 前記大コンロッドは、大端部から小端部に向かって第１及び第２枝部に分岐し、前記第１及び第２枝部のそれぞれの小端部において前記大ピストンと回転自在に連結され、前記小コンロッドは、前記第１及び第２枝部の間を通って前記小ピストンと連結されることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の内燃機関。

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