JP2003013764A - 内燃機関のピストン−クランク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排気上死点近傍でのピストン２２と吸排気弁
の干渉を回避しつつ、高圧縮比化を図る。 【解決手段】 ピストン２２のピストンピン１に連結す
るアッパーリンク３と、クランクシャフト９のクランク
ピン２に連結するロアリンク４とを互いに連結する。ロ
アリンク４にリンク３，４の自由度を規制する規制リン
ク５の一端を連結する。この規制リンク５の他端を、回
転シャフト６の偏心軸部７に揺動中心５ｃまわりに回転
可能に外嵌する。回転シャフト６の回転角速度を、クラ
ンクシャフト９の回転角速度の１／２に設定する。排気
上死点におけるピストン位置を、圧縮上死点におけるピ
ストン位置よりも低く設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動車等におけ
る４サイクル−レシプロ式の内燃機関に適用されるピス
トン−クランク装置に関する。

【０００２】なお、本明細書においては、ピストンの上
死点に向かう側を上側又は高い側、ピストンの下死点に
向かう側を下側又は低い側としている。

【０００３】

【従来の技術】レシプロ式内燃機関の分野において、機
関圧縮比を変更可能とするために、ピストンとクランク
シャフトとを複数のリンクで連携した複リンク式のピス
トン−クランク装置が、例えば特開２０００−７３８０
４号公報に開示されている。図１０を参照して簡単に説
明すると、クランクシャフト１０１のクランクピン１０
２には、ロアリンク（浮動レバー）１０３が回転可能に
取り付けられている。このロアリンク１０３にはアッパ
ーリンク（第１のコネクティングロッド）１０６の一端
が第１連結ピン１１０を介して回転可能に連結され、こ
のアッパーリンク１０６の他端は、ピストン１０４のピ
ストンピン１０５に回転可能に連結されている。また、
ロアリンク１０３には、このロアリンク１０３の自由度
を規制する規制リンク（第２のコネクティングロッド）
１０７の一端が第２連結ピン１１１を介して回転可能に
連結されており、この規制リンク１０７の他端は、制御
軸１０８の偏心ピン（偏心軸）１０９に回転可能に取り
付けられている。従って、機関運転状態に応じて制御軸
１０８を回動することにより、規制リンク１０７による
ロアリンク１０３の運動拘束条件が変化して、ピストン
ストロークが変化し、機関圧縮比が変更される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の複リ
ンク式のピストン−クランク装置にあっては、一般的な
コンロッドを用いた単リンク式のピストン−クランク装
置と同様、設計上の幾何学的なピストン位置（すなわ
ち、各リンクの弾性変形やリンク間クリアランス分のが
たつき等に起因するピストン位置の変動がないと仮定し
た場合のピストン位置）が、排気上死点と圧縮上死点と
で互いに同一である。すなわち、クランクシャフトの回
転位相に対するリンク姿勢が一義的に規定されているた
め、吸気−圧縮行程に対応するピストンストローク特性
と、膨張−排気行程に対応するピストンストローク特性
とが同じとなり、例えば排気上死点と圧縮上死点とでピ
ストン位置を積極的に異ならせることはできない。

【０００５】また、現実的には、上述した各リンクの弾
性変形やリンク間クリアランス分のがたつき等により、
排気上死点と圧縮上死点とでピストン位置が不用意にず
れる傾向にある。すなわち、排気上死点においては、ピ
ストンに下向きの圧縮圧力がほとんど作用せず、ピスト
ン自身の上向き慣性力が優勢であるため、この上向き慣
性力により、各リンクの弾性変形やリンク間クリアラン
スのがたつきの分、ピストン位置が上記幾何学的ピスト
ン位置よりも高くなる傾向にある。一方、圧縮上死点に
おいては、ピストンに下向きの圧縮圧力が作用し、これ
がピストン自身による上向き慣性力よりも優勢となる
と、下向きの圧縮圧力が支配的となる。この場合、各リ
ンクの弾性変形やリンク間クリアランスのがたつきの
分、ピストン位置が上記幾何学的ピストン位置よりも低
くなる傾向にある。

【０００６】つまり、排気上死点におけるピストン位置
が、常に圧縮上死点におけるピストン位置よりも高くな
り易い傾向にある。このことから、従来のレシプロ式内
燃機関のピストン−クランク装置では、排気上死点の近
傍でバルブオーバーラップが付与されているような場合
に、吸気弁又は排気弁（以下、適宜に吸排気弁と呼ぶ）
とピストン冠面とが干渉する危険性が高まってしまう。
このような干渉を確実に回避するために、各リンクの弾
性変形やリンク間クリアランスのがたつき等を考慮し
て、ピストン上死点位置（圧縮上死点位置）を予め低く
設定しなければならない。これにより、機関圧縮比を十
分に高められず、機関運転効率を十分に向上できない。

【０００７】この発明は、このような課題に着目してな
されたもので、比較的簡素な構造で、排気上死点と圧縮
上死点とでピストン位置を積極的に異ならせることがで
きる新規なピストン−クランク装置を提供することを一
つの目的としている。より具体的には、排気上死点にお
けるピストン位置を、圧縮上死点におけるピストン位置
よりも低くすることができるピストン−クランク装置を
提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るピストン−
クランク装置は、４サイクル−レシプロ式の内燃機関に
適用され、ピストンのピストンピンとクランクシャフト
のクランクピンとを複数のリンクで連携した複リンク式
となっている。

【０００９】そして、第１の発明は、上記複数のリンク
の自由度を規制する規制リンクを有し、この規制リンク
の一端が上記複数のリンクの一つに回転可能に連結され
るとともに、規制リンクの他端が揺動中心まわりに揺動
可能に支持され、かつ、排気上死点におけるピストン位
置が、圧縮上死点におけるピストン位置よりも低くなる
ように、機関本体に対する上記揺動中心の支持位置を、
クランクシャフトの回転に連動して変更する支持位置変
更手段を有することを特徴としている。

【００１０】このように、排気上死点におけるピストン
位置を、圧縮上死点におけるピストン位置よりも低くす
ることにより、排気上死点近傍での吸排気弁とピストン
との干渉を確実に回避しつつ、圧縮上死点のピストン位
置を高くして圧縮比を十分に高めることができ、機関運
転効率の向上を図ることができる。

【００１１】典型的には第２の発明のように、上記支持
位置変更手段が、クランクシャフトに連動して回転する
回転シャフトと、この回転シャフトに偏心して設けら
れ、上記規制リンクの他端を回転可能に支持する偏心部
と、を有し、上記回転シャフトの回転角速度が、上記ク
ランクシャフトの回転角速度の１／２に設定されてい
る。

【００１２】第３の発明は、上記複数のリンクの自由度
を規制する規制リンクを有し、この規制リンクの一端が
上記複数のリンクの一つに回転可能に連結されるととも
に、規制リンクの他端が揺動中心まわりに揺動可能に支
持され、かつ、機関本体に対する上記揺動中心の支持位
置を変更する支持位置変更手段を有し、この支持位置変
更手段が、クランクシャフトから伝達される動力により
回転する回転シャフトと、この回転シャフトに偏心して
設けられ、上記規制リンクの他端を回転可能に支持する
偏心部と、を有し、上記回転シャフトの回転角速度が、
上記クランクシャフトの回転角速度の１／２に設定され
ていることを特徴としている。

【００１３】これら第２又は第３の発明によれば、回転
シャフトが回転すると、偏心部を介して規制リンクの揺
動中心の支持位置が変化する。そして、クランクシャフ
トが２回転する１回のサイクル中に回転シャフトが１回
転するように設定されているため、各サイクル単位で、
規制リンクの揺動中心の支持位置が変化する。この結
果、各サイクルにおける吸気−圧縮行程と膨張−排気行
程とでリンク姿勢を異ならせることができ、ひいては、
上述したように排気上死点のピストン位置を圧縮上死点
のピストン位置よりも低く設定することができる。つま
り、複リンク式のピストン−クランク装置に、偏心部を
有する回転シャフト及び規制リンクを適用した機械的か
つ簡素な構成で、ピストンストローク特性を適正化する
ことが可能となる。

【００１４】より好ましくは、機関圧縮比を変更するよ
うに、上記クランクシャフトの回転位相に対する上記回
転シャフトの回転位相を変更する回転位相変更手段を有
している。つまり、クランクシャフトの回転位相に対し
て回転シャフトの回転位相を変更すると、偏心部を介し
て規制リンクの揺動中心の支持位置が変化して、複数の
リンクの姿勢が変化し、機関圧縮比が変更される。この
ように、ピストンストローク特性の適正化に用いられる
回転シャフトの回転位相を変更するという比較的簡素な
構成で、機関圧縮比を機関運転状態に応じて調整，制御
することが可能となる。

【００１５】しかしながら、このようにピストン特性の
適正化に用いられる回転シャフトの回転位相を変更して
機関圧縮比を変更する場合、当然のことながら、機関圧
縮比の変更に伴って、そのピストンストローク特性も変
化する。この場合、少なくとも最高圧縮比の設定状態
で、上述したように排気上死点におけるピストン位置
が、圧縮上死点におけるピストン位置よりも低くなるよ
うに設定される。なお、このような回転位相変更手段が
用いられない場合には、排気上死点におけるピストン位
置が、常に圧縮上死点におけるピストン位置よりも低く
なるように設定される。

【００１６】また、好ましくは、上記回転位相変更手段
による最高圧縮比の設定状態で、かつ、圧縮上死点のと
き、すなわち最も高圧縮比化が要求される条件のとき
に、ピストン位置が全運転領域の中で最も高くなるよう
に設定される。

【００１７】上記複数のリンクは、少なくとも２つのリ
ンクを備えており、これらリンクの一方又は双方に規制
リンクが連結される。好適な一例として、複数のリンク
が、ピストンピンに回転可能に連結されるアッパーリン
クと、このアッパーリンクに回転可能に連結されるとと
もに、クランクピンに回転可能に連結されるロアリンク
と、により構成され、このロアリンクに上記規制リンク
の一端が回転可能に連結される。このようにアッパーリ
ンクとロアリンクとを互いに連結し、ロアリンクに規制
リンクを連結することによって、規制リンクや回転シャ
フトを比較的スペースに余裕のあるシリンダ下方側に配
置することができ、レイアウト的に有利となる。

【００１８】更に好ましくは、プッシュロッド型頭上弁
式の内燃機関に適用され、上記回転シャフトに、プッシ
ュロッドを作動させる駆動カムが各気筒毎に設けられ、
回転シャフトの回転に応じて駆動カムがプッシュロッド
を作動させることにより、吸気弁又は排気弁が作動する
ように設定される。この場合、上記の回転シャフトが、
吸排気弁の駆動用のカムシャフトとしての機能を兼用す
ることとなり、更なる構成の簡素化を図ることができ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上のように、本発明では、複リンク式
のピストン−クランク装置に偏心部を備えた回転シャフ
ト及び規制リンクを適用するという機械的かつ比較的簡
素な構成で、ピストンストローク特性を適正化でき、例
えば排気上死点におけるピストン位置を圧縮上死点にお
けるピストン位置よりも低くすることができる。

【００２０】また、このように排気上死点におけるピス
トン位置を圧縮上死点におけるピストン位置よりも低く
することにより、ピストン冠面と吸排気弁との干渉を確
実に回避しつつ、機関圧縮比を十分に高めて、機関運転
効率を向上することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２
は、この発明に係るピストン−クランク装置を、４サイ
クル−レシプロ式の内燃機関に適用した第１実施形態を
示している。

【００２２】機関本体の一部を構成するシリンダブロッ
ク２０には複数のシリンダ２１が気筒列に沿って間欠的
に形成されており、各シリンダ２１内にはピストン２２
が昇降可能に配設されている。各ピストン２２のピスト
ンピン１とクランクシャフト９のクランクピン２とは、
複数のリンク、具体的にはアッパーリンク３及びロアリ
ンク４により機械的に連携されている。アッパーリンク
３の一端はピストンピン１に回転可能に連結され、ロア
リンク４はクランクピン２に回転可能に連結され、アッ
パーリンク３の他端とロアリンク４とは第１連結ピン２
４を介して互いに回転可能に連結されている。なお、符
号９ａはクランクシャフト９のカウンターウエイトであ
る。

【００２３】ロアリンク４には、規制リンク５の一端５
ａが第２連結ピン２５を介して回転可能に連結されてい
る。この規制リンク５の他端５ｂは、リンク３，４に対
して相対的に静止したシリンダブロック２０側に、揺動
中心５ｃまわりに揺動可能に支持されている。なお、ロ
アリンク４に対するクランクピン２，第１連結ピン２
４，及び第２連結ピン２５の３つの連結位置は、同一直
線上に配置されておらず、略三角形状をなすように配置
されている。

【００２４】ここで本実施形態では、機関本体としての
シリンダブロック２０に対する規制リンク５の揺動中心
５ｃを、クランクシャフト９の回転に連動して変更する
ことができる（支持位置変更手段）。詳述すると、クラ
ンクシャフト９に連動して回転する回転シャフト６が設
けられる。この回転シャフト６は、気筒列方向に延在
し、複数のジャーナル部８で軸受ブラケット２６を介し
てシリンダブロック２０側に回転可能に支持されてい
る。この回転シャフト６には、回転シャフト６自身の回
転中心６ａであるジャーナル部８の軸心に対して偏心す
る円筒形又は円柱形の偏心軸部（偏心部）７が各気筒毎
に固定又は一体形成されており、各偏心軸部７の外周面
に、規制リンク５の他端５ｂが回転可能に外嵌してい
る。つまり、規制リンク５の他端５ｂが偏心軸部７に回
転可能に支持されており、この偏心軸部７の軸心が、機
関本体に対する規制リンク５の揺動中心５ｃとなる。

【００２５】また、クランクシャフト９から回転シャフ
ト６へ回転動力を伝達する動力伝達機構として、クラン
クシャフト９の一端に固定された駆動ギア１０Ａと、回
転シャフト６の一端に固定された従動ギア１０Ｂと、こ
れら駆動ギア１０Ａ及び従動ギア１０Ｂの双方に噛合す
る中間ギア１０Ｃと、を有するギア列１０が用いられて
いる。

【００２６】そして、回転シャフト６の回転角速度が、
クランクシャフト９の回転角速度の１／２つまり半分と
なるように設定されている。すなわち、クランクシャフ
ト９から回転シャフト６へ伝達される回転運動の減速比
が２分の１に設定されている。具体的には、従動ギア１
０Ｂの歯車径（歯数）が駆動ギア１０Ａの歯車径（歯
数）の２倍に設定されている。言い換えると、回転シャ
フト６が、吸排気弁を駆動するカムシャフト（駆動軸）
と同じ回転速度に設定されている。つまり、図３及び図
４にも示すように、機関の１回のサイクル中に回転シャ
フト６が１回転するように設定されている。

【００２７】従って、クランクシャフト９に連動して回
転シャフト６が回転すると、各サイクル単位で、偏心軸
部７を介して規制リンク５の揺動中心５ｃの支持位置が
移動するため、１サイクル中の２回のピストン往復運動
のピストンストローク特性が互いに異なるものとなる。
つまり、図３〜５にも示すように、吸気−圧縮行程と膨
張−排気行程とでピストンストローク特性が互いに異な
るものとなる。

【００２８】また、従動ギア１０Ｂから回転シャフト６
への回転動力伝達経路には、クランクシャフト９の回転
位相に対する回転シャフト６の回転位相を変更する回転
位相変更機構１１が設けられている。この回転位相変更
機構１１は、例えばクランクシャフトの回転位相に対す
るカムシャフトの位相を変更するヘリカルギアやベーン
を用いた周知のバルブタイミング調整機構（ＶＴＣ）の
構造を応用することができ、油圧又は電磁ソレノイド等
により駆動される。

【００２９】この回転位相変更機構１１により、機関運
転状態に応じてクランクシャフト９の回転位相に対する
回転シャフト６の回転位相を変更することにより、偏心
軸部７を介して規制リンク５の揺動中心５ｃの支持位置
が変化して、リンク３，４の姿勢が変化し、機関圧縮比
が変更される。

【００３０】この回転位相変更機構１１による高圧縮比
（最高圧縮比）の設定状態及び低圧縮比（最低圧縮比）
の設定状態における上，下死点時のリンク姿勢を図３，
図４に示し、両設定状態におけるピストンストローク特
性を図５に示している。これら図３〜図５にも示すよう
に、回転位相変更機構１１による最高圧縮比の設定状態
で、かつ、圧縮上死点のときに、ピストン２２及びピス
トンピン１が、排気上死点よりも高い位置（燃焼室側へ
上昇した位置、図３，図４の上側の位置）、更に言え
ば、全運転状態の中で最も高い位置となるように、各リ
ンクの寸法や形状、及びクランクシャフト９の回転位相
に対する回転シャフト６の回転位相等が予め設定されて
いる。言い換えると、少なくとも最高圧縮比の設定状態
では、排気上死点におけるピストン位置が圧縮上死点時
に比して低くなるように設定されている。

【００３１】先ず、低速運転時に多用される高圧縮比の
設定状態について、図３及び図５を参照して詳述する。
この高圧縮比の設定状態では、規制リンク５の中心線
（揺動中心５ｃとロアリンク４との連結中心とを結ぶ
線）５ｄと、回転シャフト６の中心６ａと規制リンク５
の揺動中心５ｃとを結ぶ偏心線７ａと、のなす角度が、
圧縮上死点及び排気上死点のときに略０°又は１８０°
となり、吸気下死点及び膨張下死点のときに略９０°と
なるように設定されている。これにより、吸気下死点と
膨張下死点とでロアリンク４の回転位相がほぼ等しいの
に対し、排気上死点と圧縮上死点とでロアリンク４の回
転位相が大きく異なり、両者のピストン位置が大きく異
なるものとなる。そして、圧縮上死点のときにピストン
位置が相対的に高くなるように、アッパーリンク３とロ
アリンク４との連結中心である第１連結ピン２４が、ピ
ストンピン１を通るシリンダ中心線Ｌに対し、圧縮上死
点のときに排気上死点のときよりも近くなるように設定
されている。

【００３２】この高圧縮比の設定状態における排気上死
点では、一般的に、ピストンに下向きの圧縮圧力がほと
んど作用せず、かつピストン自身による上向き慣性力が
優勢であり、各リンクの弾性変形やリンク間クリアラン
スのがたつき等の分、ピストン位置が設計上の幾何学的
ピストン位置よりも上昇する傾向にあるが、本実施形態
によれば、排気上死点におけるピストン位置が相対的に
低く抑制されるため、オーバーラップの付与等により吸
排気弁が完全に閉じきっていない状況でピストン冠面と
干渉するような事態を確実に回避できる。さらに、排気
上死点のピストン位置が低く抑制されるため、燃焼ガス
を完全に排出させずに所定量の内部ＥＧＲを得ることが
でき、機関運転効率を向上させることができる。

【００３３】一方、この高圧縮比の設定状態における圧
縮上死点では、ピストンに下向きの圧縮圧力が作用し、
これがピストン自身による上向き慣性力よりも優勢とな
ると、各リンクの弾性変形及びリンク間クリアランスの
がたつき等の分、ピストン位置は設計上の幾何学的ピス
トン位置よりも下降し、圧縮比が低下する傾向にある
が、本実施形態によれば、圧縮上死点におけるピストン
位置が相対的に高く設定されているため、十分に高いピ
ストン位置を確保できる。この結果、圧縮比を十分に高
めることができ、機関運転効率の向上を図れる。

【００３４】更に、図３に示すように、ピストン位置が
最も高くなる最高圧縮比の圧縮上死点において、規制リ
ンク５の中心線５ｄと偏心線７ａとが略同一直線上に配
置され、かつ、規制リンク５の揺動中心５ｃが回転シャ
フト６の中心６ａよりもロアリンク４等から遠い側に配
置されているため、燃焼圧力が大きくなる高圧縮比状態
における回転シャフト６の変動トルクが抑制されるとい
う利点もある。

【００３５】次に、図４及び図５を参照して、高速運転
時に多用される低圧縮比の設定状態について説明する。
この低圧縮比の設定状態では、内燃機関の出力向上を図
るため、排気行程で燃焼ガスを十分に排出した方が良い
ので、高圧縮比の設定状態に比べて圧縮上死点における
ピストン位置を低くするとともに、排気上死点における
ピストン位置を相対的に高く設定している。つまり、排
気上死点のピストン位置が圧縮上死点に比してほぼ同等
又は少し大きくなるように設定されている。より具体的
には、図３に示す最高圧縮比の設定状態に対し、回転シ
ャフト６の回転位相を略９０°変化させている。これに
より、最高圧縮比の設定状態の場合とは逆に、２つの上
死点におけるピストン位置の差が相対的に小さく、２つ
の下死点におけるピストン位置の差が相対的に大きくな
っている。

【００３６】また、図５にも示すように、この低圧縮比
の設定状態では、高圧縮比の設定状態に比して、排気上
死点におけるピストン位置が相対的に高く設定されてい
る。このため、高圧縮比の設定状態に比して、排気行程
での燃焼ガスの排出を十分に行うことができる。

【００３７】更に、この低圧縮比の設定状態での排気上
死点における幾何学的ピストン位置は、ピストン冠面と
の干渉を確実に回避するために、高圧縮比の設定状態で
の圧縮上死点における幾何学的ピストン位置よりも低く
設定されている。しかしながら、低圧縮比の設定状態で
の排気上死点では、高速運転により上向きピストン慣性
力が増加するため、各リンクの弾性変形やリンク間クリ
アランスのがたつき等に起因する現実的なピストン位置
の上昇量が増加する傾向にあり、排気行程における燃焼
ガスの排出性は十分に向上する。

【００３８】以下に説明する第２及び第３実施形態で
は、上述した第１実施形態と異なる部分について主に説
明し、同じ部分には同一参照符号を付して重複する説明
を適宜省略する。

【００３９】図６及び図７は第２実施形態を示してい
る。この第２実施形態では、クランクシャフト９から回
転シャフト６への回転動力伝達機構が、クランクシャフ
ト９の一端に固定される駆動プーリ１２Ａと、回転シャ
フト６の一端に固定される従動プーリ１２Ｂと、両プー
リ１２Ａ，１２Ｂに架け渡されるプーリベルト１３と、
を有している。そして、クランクシャフト９に対する回
転シャフト６の回転速度が１／２となるように、従動プ
ーリ１２Ｂの半径が駆動プーリ１２Ａの半径の２倍に設
定されている。

【００４０】また、回転シャフト６と従動プーリ１２Ｂ
との間の動力伝達経路に回転位相変更機構１１が設けら
れており、この回転位相変更機構１１によりクランクシ
ャフト９に対する回転シャフト６の位相を変更すること
により、機関圧縮比を変更することができる。回転位相
変更機構１１は、上記第１実施形態と同様、ヘリカルギ
ア式やベーン式のものが用いられ、油圧や電磁ソレノイ
ド等を用いて駆動制御される。

【００４１】このようなプーリ１２Ａ，１２Ｂを用いた
第２実施形態では、第１実施形態のようなギア列１０を
用いたものに比して、回転シャフト６の配置の自由度が
向上する。特に、クランクシャフト９の回転方向と回転
シャフト６の回転方向とを一致させる場合、第１実施形
態のようなギア式では中間ギア１０Ｃが必要となるた
め、本実施形態のようなプーリ式が有利である。

【００４２】図８及び図９は第３実施形態を示してい
る。この第３実施形態では、内燃機関がプッシュロッド
型の頭上弁式（オーバーヘッドバルブ式）となってい
る。そして、回転シャフト６に、規制リンク５を揺動支
持する上記の偏心軸部７に加えて、駆動カム１４が各気
筒毎に固定又は一体形成されている。回転シャフト６が
回転すると、各駆動カム１４と接するプッシュロッド１
５が、ロッカーアーム１６の一端を押し、このロッカー
アーム１６の他端により吸排気弁（吸気弁又は排気弁）
１７が押し下げられる。すなわち、回転シャフト６が、
吸排気弁１７のカムシャフトとしても機能している。

【００４３】このような第３実施形態では、回転シャフ
ト６が吸排気弁１７のカムシャフトとしての機能を兼用
しているため、構成が簡素化される。また、圧縮比を変
更するために、回転位相変更機構１１を駆動し、クラン
クシャフト９に対する回転シャフト６の回転位相を変更
すると、これと連動して駆動カムの回転位相が変化し、
吸排気弁の開時期、閉時期も変化する。つまり、回転シ
ャフト６の回転位相を変更することにより、機関圧縮比
と吸排気弁のバルブタイミングの双方を変更することが
でき、更なる運転性能の向上を図ることも可能となる。

【００４４】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変
形，変更を含むものである。例えば、回転位相変更機構
１１を用いずに、排気上死点のピストン位置を常に圧縮
上死点のピストン位置よりも低くするように構成しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係るピストン−クラン
ク装置を適用した内燃機関の断面対応図。

【図２】図１の内燃機関の側面対応図。

【図３】高圧縮比の設定状態における上，下死点のリン
ク姿勢を示す断面対応図。

【図４】低圧縮比の設定状態における上，下死点のリン
ク姿勢を示す断面対応図。

【図５】高圧縮比及び低圧縮比の設定状態におけるピス
トンストローク特性を示す特性図。

【図６】本発明の第２実施形態に係るピストン−クラン
ク装置を適用した内燃機関の断面対応図。

【図７】図６の内燃機関の側面対応図。

【図８】本発明の第３実施形態に係るピストン−クラン
ク装置を適用した内燃機関の断面対応図。

【図９】図８の内燃機関の側面対応図。

【図１０】従来例に係る複リンク式のピストン−クラン
ク装置を示す断面対応図。

【符号の説明】

１…ピストンピン ２…クランクピン ３…アッパーリンク ４…ロアリンク ５…規制リンク ５ｃ…揺動中心 ６…回転シャフト ７…偏心軸部（偏心部） ９…クランクシャフト １１…回転位相変更機構（回転位相変更手段） １４…駆動カム １５…プッシュロッド

フロントページの続き (72)発明者 牛嶋 研史 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 日吉 亮介 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AA02 AA12 AA13 DD04 DD06 DG01 EA11 EA27 FA01 FA11 HA12Z

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ４サイクル−レシプロ式の内燃機関に適
   用され、ピストンのピストンピンとクランクシャフトの
   クランクピンとを複数のリンクで連携した複リンク式の
   ピストン−クランク装置において、 上記複数のリンクの自由度を規制する規制リンクを有
   し、この規制リンクの一端が上記複数のリンクの一つに
   回転可能に連結されるとともに、規制リンクの他端が揺
   動中心まわりに揺動可能に支持され、 かつ、排気上死点におけるピストン位置が、圧縮上死点
   におけるピストン位置よりも低くなるように、機関本体
   に対する上記揺動中心の支持位置を、クランクシャフト
   の回転に連動して変更する支持位置変更手段を有するこ
   とを特徴とする内燃機関のピストン−クランク装置。
2. 【請求項２】 上記支持位置変更手段が、クランクシャ
   フトに連動して回転する回転シャフトと、この回転シャ
   フトに偏心して設けられ、上記規制リンクの他端を回転
   可能に支持する偏心部と、を有し、 上記回転シャフトの回転角速度が、上記クランクシャフ
   トの回転角速度の１／２に設定されていることを特徴と
   する内燃機関のピストン−クランク装置。
3. 【請求項３】 ４サイクル−レシプロ式の内燃機関に適
   用され、ピストンのピストンピンとクランクシャフトの
   クランクピンとを複数のリンクで連携した複リンク式の
   ピストン−クランク装置において、 上記複数のリンクの自由度を規制する規制リンクを有
   し、この規制リンクの一端が上記複数のリンクの一つに
   回転可能に連結されるとともに、規制リンクの他端が揺
   動中心まわりに揺動可能に支持され、 かつ、機関本体に対する上記揺動中心の支持位置を変更
   する支持位置変更手段を有し、この支持位置変更手段
   が、クランクシャフトから伝達される動力により回転す
   る回転シャフトと、この回転シャフトに偏心して設けら
   れ、上記規制リンクの他端を回転可能に支持する偏心部
   と、を有し、 上記回転シャフトの回転角速度が、上記クランクシャフ
   トの回転角速度の１／２に設定されていることを特徴と
   する内燃機関のピストン−クランク装置。
4. 【請求項４】 機関圧縮比を変更するように、上記クラ
   ンクシャフトの回転位相に対する上記回転シャフトの回
   転位相を変更する回転位相変更手段を有することを特徴
   とする請求項２又は３に記載の内燃機関のピストン−ク
   ランク装置。
5. 【請求項５】 上記回転位相変更手段による最高圧縮比
   の設定状態で、かつ、圧縮上死点のときに、ピストン位
   置が最も高くなるように設定されていることを特徴とす
   る請求項４に記載の内燃機関のピストン−クランク装
   置。
6. 【請求項６】 上記複数のリンクが、ピストンピンに回
   転可能に連結されるアッパーリンクと、このアッパーリ
   ンクに回転可能に連結されるとともに、クランクピンに
   回転可能に連結されるロアリンクと、により構成され、 このロアリンクに上記規制リンクの一端が回転可能に連
   結されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか
   に記載の内燃機関のピストン−クランク装置。
7. 【請求項７】 プッシュロッド型頭上弁式の内燃機関に
   適用されるピストン−クランク装置であって、 上記回転シャフトに、プッシュロッドを作動させる駆動
   カムが各気筒毎に設けられ、回転シャフトの回転に応じ
   て駆動カムがプッシュロッドを作動させることにより、
   吸気弁又は排気弁が作動するように設定されていること
   を特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の内燃機関
   のピストン−クランク装置。