JP2003020953A - Internal combustion engine - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase a thermal efficiency by reducing the size of an internal combustion engine in the axial direction of a cylinder and increasing the degree of constant volume of the air-fuel mixture of the internal combustion engine during combustion. SOLUTION: A piston 16 slidably fitted to a cylinder 14 is connected, through a first connecting rod 19, to an auxiliary piston 17 slidably fitted to an auxiliary cylinder 15 on the same axis as the cylinder 14. An intermediate pin 18 fitted into the auxiliary piston 17 is connected to right and left crankshaft halves 24 and 28 through two second connecting rods 30 and 32. The right and left crankshaft halves 24 and 28 are disposed on the radial outside of the cylinder 14 in the sliding range of the piston 16 on the cylinder 14. Thus the increased amount of volume of a combustion chamber 42 relative to the increased amount of a crank angle on the piston 16 top dead center basis can be suppressed, and the thermal efficiency can be increased by increasing the degree of constant volume of the air-fuel mixture during combustion.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダに摺動自
在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介して
クランクシャフトに連接した内燃機関に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine in which a piston slidably fitted in a cylinder is connected to a crankshaft via a connecting rod.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図７には従来の一般的な４サイクル単気
筒内燃機関が模式的に示される。2. Description of the Related Art FIG. 7 schematically shows a conventional general 4-cycle single cylinder internal combustion engine.

【０００３】この内燃機関Ｅは、シリンダ０１と、シリ
ンダ０１に摺動自在に嵌合するピストン０２と、シリン
ダ０１に結合されたシリンダヘッド０３と、シリンダ０
１に臨むシリンダヘッド０３の下面に形成された燃焼室
０４と、クランクシャフト０５と、ピストン０２をクラ
ンクシャフト０５に連接するコネクティングロッド０６
とを備える。そしてピストン０２はシリンダヘッド０３
とクランクシャフト０５とに挟まれた位置に配置され
る。This internal combustion engine E includes a cylinder 01, a piston 02 slidably fitted in the cylinder 01, a cylinder head 03 connected to the cylinder 01, and a cylinder 0.
1, a combustion chamber 04 formed on the lower surface of the cylinder head 03, a crankshaft 05, and a connecting rod 06 that connects the piston 02 to the crankshaft 05.
With. And the piston 02 is the cylinder head 03
And the crankshaft 05.

【０００４】図７（Ａ）はピストン０２が上死点にある
状態を示しており、このときのクランク角θは０°であ
る。図７（Ｃ）はピストン０２が下死点にある状態を示
しており、このときのクランク角θは１８０°である。
図７（Ｂ）はピストン０２が上死点および下死点の中点
にある状態を示しており、このときのクランク角θは９
０°にならず、９０°よりも小さい角度θａとなる。そ
の理由は、上死点および下死点ではコネクティングロッ
ド０６がシリンダ０１の軸線Ｌ１上にあるのに対し、前
記中点ではシリンダ０１の軸線Ｌ１に対してコネクティ
ングロッド０６が角度φだけ傾斜するからである。FIG. 7A shows a state in which the piston 02 is at the top dead center, and the crank angle θ at this time is 0 °. FIG. 7C shows a state in which the piston 02 is at the bottom dead center, and the crank angle θ at this time is 180 °.
FIG. 7B shows a state in which the piston 02 is located at the midpoint between the top dead center and the bottom dead center, and the crank angle θ at this time is 9
The angle θa does not become 0 °, but becomes smaller than 90 °. The reason is that the connecting rod 06 is located on the axis L1 of the cylinder 01 at the top dead center and the bottom dead center, whereas the connecting rod 06 is inclined by the angle φ with respect to the axis L1 of the cylinder 01 at the midpoint. Is.

【０００５】図６には上記内燃機関Ｅの上死点を基準と
したクランク角θと、上死点を基準としたピストン０２
の変位ｘとの関係が鎖線で示される。ここでピストン０
２の上死点および下死点間のストロークは２Ｒ（Ｒはク
ランク半径）である。図７（Ｂ）で説明したように、ピ
ストン０２が上死点および下死点の中央の中点（ピスト
ン０２の変位ｘがＲの点）にあるとき、クランク角θは
９０°よりも小さい角度θａとなる。それに対して実線
で示す正弦カーブ（ｘ＝Ｒｓｉｎ（θ−９０°）＋Ｒ）
では、ピストン０２が上死点および下死点の中点にある
とき、クランク角θは９０°となる。FIG. 6 shows a crank angle θ based on the top dead center of the internal combustion engine E and a piston 02 based on the top dead center.
The relationship with the displacement x of is indicated by the chain line. Piston 0 here
The stroke between the top dead center and the bottom dead center of 2 is 2R (R is the crank radius). As described with reference to FIG. 7B, when the piston 02 is at the center midpoint between the top dead center and the bottom dead center (the displacement x of the piston 02 is the point R), the crank angle θ is smaller than 90 °. The angle is θa. On the other hand, a sine curve shown by a solid line (x = Rsin (θ−90 °) + R)
Then, when the piston 02 is at the midpoint between the top dead center and the bottom dead center, the crank angle θ is 90 °.

【０００６】このように、従来の内燃機関Ｅでは、クラ
ンク角θに対するピストン０２の変位ｘの関係を示すラ
イン（鎖線参照）が、実線で示す正弦カーブよりも上側
に位置していることが分かる。このことは、膨張行程の
初期においてピストン０２が上死点から下降するとき、
クランク角θの増加量に対するピストン０２の変位ｘの
増加量が正弦カーブの特性に比べて大きいことを意味し
ている。As described above, in the conventional internal combustion engine E, the line indicating the relationship between the displacement x of the piston 02 and the crank angle θ (see the chain line) is located above the sine curve indicated by the solid line. . This means that when the piston 02 descends from the top dead center at the beginning of the expansion stroke,
This means that the increase amount of the displacement x of the piston 02 with respect to the increase amount of the crank angle θ is larger than the sine curve characteristic.

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示す
従来の内燃機関Ｅは、クランクシャフト０５がシリンダ
０１の軸線Ｌ１方向の下方に配置されているため、エン
ジンＥが軸線Ｌ１方向に大型化するだけでなく、マスが
軸線Ｌ１方向に分散するという課題があった。By the way, in the conventional internal combustion engine E shown in FIG. 7, since the crankshaft 05 is arranged below the cylinder 01 in the direction of the axis L1, the size of the engine E is increased in the direction of the axis L1. In addition to this, there was a problem that the mass was dispersed in the direction of the axis L1.

【０００８】また内燃機関Ｅの熱効率を高めるには、混
合気の燃焼時の等容度を高めることが望ましい。即ち、
ピストン０２の上死点近傍で混合気の燃焼が開始してピ
ストン０２が下降すると、ピストン０２の上方の燃焼室
０４の容積が増加するが、そのときのクランク角θの増
加量に対する燃焼室０４の容積の増加量が小さいほど前
記等容度が高められて熱効率が向上する。しかしながら
図７に示す従来の内燃機関Ｅでは、上死点からのクラン
ク角θの増加量に対する燃焼室０４の容積の増加量が大
きくなって等容度が低下するため、内燃機関Ｅの熱効率
を高める上で不利であった。Further, in order to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine E, it is desirable to increase the equal volume of the air-fuel mixture during combustion. That is,
When the combustion of the air-fuel mixture starts near the top dead center of the piston 02 and the piston 02 descends, the volume of the combustion chamber 04 above the piston 02 increases, but the combustion chamber 04 with respect to the increase amount of the crank angle θ at that time. The smaller the increase in volume, the higher the isovolume and the higher the thermal efficiency. However, in the conventional internal combustion engine E shown in FIG. 7, the amount of increase in the volume of the combustion chamber 04 with respect to the amount of increase in the crank angle θ from the top dead center becomes large and the isovolume decreases, so the thermal efficiency of the internal combustion engine E is reduced. It was disadvantageous in raising it.

【０００９】本発明は前述の事情に鑑みてなされたもの
で、内燃機関のシリンダの軸線方向の寸法を小型化する
とともに、内燃機関の混合気の燃焼時の等容度を高めて
熱効率を高めることを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and reduces the axial dimension of the cylinder of the internal combustion engine, and also increases the isochoricity of the air-fuel mixture during combustion to improve thermal efficiency. The purpose is to

【００１０】[0010]

【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に記載された発明によれば、シリンダに摺
動自在に嵌合するピストンをコネクティングロッドを介
してクランクシャフトに連接した内燃機関において、シ
リンダのピストン摺動範囲の半径方向外側にクランクシ
ャフトを配置したことを特徴とする内燃機関が提案され
る。In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1, a piston slidably fitted in a cylinder is connected to a crankshaft through a connecting rod. In the internal combustion engine, there is proposed an internal combustion engine characterized in that a crankshaft is arranged radially outside a piston sliding range of a cylinder.

【００１１】上記構成によれば、シリンダのピストン摺
動範囲の半径方向外側にクランクシャフトを配置したの
で、シリンダの軸線上であってピストン摺動範囲外にク
ランクシャフトを設けた従来の内燃機関に比べて、内燃
機関のシリンダの軸線方向の寸法を小型化するとともに
マスの集中化を図ることができる。According to the above construction, since the crankshaft is arranged radially outside the piston sliding range of the cylinder, the conventional internal combustion engine having the crankshaft on the axis of the cylinder but outside the piston sliding range can be used. In comparison, the axial dimension of the cylinder of the internal combustion engine can be reduced and the mass can be concentrated.

【００１２】また請求項２に記載された発明によれば、
請求項１の構成に加えて、コネクティングロッドは、ピ
ストンに一端を連結された第１コネクティングロッド
と、クランクシャフトに一端を連結された第２コネクテ
ィングロッドとからなり、第１コネクティングロッドの
他端および第２コネクティングロッドの他端をシリンダ
の軸線方向に移動する中間ピンを介して相互に連結した
ことを特徴とする内燃機関が提案される。According to the invention described in claim 2,
In addition to the structure of claim 1, the connecting rod comprises a first connecting rod whose one end is connected to the piston, and a second connecting rod whose one end is connected to the crankshaft, and the other end of the first connecting rod and the second connecting rod. An internal combustion engine is proposed in which the other ends of the second connecting rods are connected to each other via an intermediate pin that moves in the axial direction of the cylinder.

【００１３】上記構成によれば、コネクティングロッド
を、ピストン側に一端を連結した第１コネクティングロ
ッドとクランクシャフト側に一端を連結した第２コネク
ティングロッドに分割し、両コネクティングロッドの他
端をシリンダの軸線方向に移動する中間ピンを介して相
互に連結したので、シリンダの軸線上であってピストン
摺動範囲外にクランクシャフトを設けた従来の内燃機関
に比べて、ピストンの上死点を基準としたクランク角の
増加量に対する燃焼室の容積の増加量を小さく抑えるこ
とができ、これにより混合気の燃焼時の等容度を高めて
熱効率を高めることができる。According to the above construction, the connecting rod is divided into a first connecting rod having one end connected to the piston side and a second connecting rod having one end connected to the crankshaft side, and the other ends of both connecting rods are connected to the cylinder. Since they are connected to each other via an intermediate pin that moves in the axial direction, the top dead center of the piston is used as a reference compared to the conventional internal combustion engine in which the crankshaft is provided outside the piston sliding range on the cylinder axis. The amount of increase in the volume of the combustion chamber with respect to the amount of increase in the crank angle can be suppressed to a small value, whereby the equal volume at the time of combustion of the air-fuel mixture can be increased and the thermal efficiency can be increased.

【００１４】また請求項３に記載された発明によれば、
請求項２の構成に加えて、クランクシャフトはシリンダ
を挟んで２分割された一対のクランクシャフト半体から
なり、各々のクランクシャフト半体を中間ピンの両端に
それぞれ第２コネクティングロッドを介して連結したこ
とを特徴とする内燃機関が提案される。According to the invention described in claim 3,
In addition to the structure according to claim 2, the crankshaft is composed of a pair of crankshaft halves divided into two with a cylinder in between, and each crankshaft half is connected to both ends of the intermediate pin through second connecting rods. An internal combustion engine characterized by the above is proposed.

【００１５】上記構成によれば、シリンダを挟んで２分
割された一対のクランクシャフト半体を中間ピンの両端
にそれぞれ第２コネクティングロッドを介して連結した
ので、クランクシャフトがシリンダと干渉するのを回避
しながら、ピストンおよび第１、第２コネクティングロ
ッドの偏荷重が加わるのを回避して異常摩耗の発生を防
止することができる。According to the above construction, since a pair of crankshaft halves divided into two with the cylinder in between are connected to both ends of the intermediate pin via the second connecting rods respectively, the crankshaft does not interfere with the cylinder. While avoiding it, it is possible to avoid applying an unbalanced load on the piston and the first and second connecting rods and prevent the occurrence of abnormal wear.

【００１６】また請求項４に記載された発明によれば、
請求項１〜請求項３の何れか１項の構成に加えて、クラ
ンクシャフトにより駆動されるバランサー軸に設けたバ
ランサーウエイトをシリンダの周囲に配置したことを特
徴とする内燃機関が提案される。According to the invention described in claim 4,
In addition to the configuration according to any one of claims 1 to 3, there is proposed an internal combustion engine characterized in that a balancer weight provided on a balancer shaft driven by a crankshaft is arranged around a cylinder.

【００１７】上記構成によれば、クランクシャフトに連
動して回転するバランサー軸に設けたバランサーウエイ
トをシリンダの周囲に配置したので、バランサーウエイ
トのマスをシリンダの周囲に集中して振動低減効果を高
めることができる。According to the above construction, the balancer weight provided on the balancer shaft that rotates in conjunction with the crankshaft is arranged around the cylinder. Therefore, the mass of the balancer weight is concentrated around the cylinder to enhance the vibration reducing effect. be able to.

【００１８】尚、実施例の第１コネクティングロッド１
９および第２コネクティングロッド３０，３２は本発明
のコネクティングロッドに対応し、実施例の左右のクラ
ンクシャフト半体２４，２８は本発明のクランクシャフ
トに対応する。Incidentally, the first connecting rod 1 of the embodiment.
The ninth and second connecting rods 30 and 32 correspond to the connecting rod of the present invention, and the left and right crankshaft halves 24 and 28 of the embodiment correspond to the crankshaft of the present invention.

【００１９】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、添
付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below based on the embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.

【００２０】図１〜図６は本発明の一実施例を示すもの
で、図１は自動二輪車用の内燃機関の水平断面図、図２
は図１の２−２線断面図、図３は図１の３−３線断面
図、図４は図２の４−４線断面図、図５は本発明の内燃
機関の作用の説明図、図６はクランク角θとピストン変
位ｘとの関係を示すグラフである。1 to 6 show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a horizontal sectional view of an internal combustion engine for a motorcycle, and FIG.
2 is a sectional view taken along the line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view taken along the line 3-3 of FIG. 1, FIG. 4 is a sectional view taken along the line 4-4 of FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view of the operation of the internal combustion engine of the present invention. 6 is a graph showing the relationship between the crank angle θ and the piston displacement x.

【００２１】図１〜図４に示すように、自動二輪車用の
４サイクル単気筒エンジンＥは、左右に２分割された左
エンジンブロック１１および右エンジンブロック１２を
備えており、左右のエンジンブロック１１，１２間にシ
リンダブロック１３が挟持される。シリンダブロック１
３は、共通の軸線Ｌ１上に配置されたシリンダ１４およ
び補助シリンダ１５を備えており、シリンダ１４にはピ
ストン１６が摺動自在に嵌合するとともに、補助シリン
ダ１５には補助ピストン１７が摺動自在に嵌合する。As shown in FIGS. 1 to 4, a four-cycle single-cylinder engine E for a motorcycle includes a left engine block 11 and a right engine block 12 which are divided into left and right parts. , 12, a cylinder block 13 is sandwiched. Cylinder block 1
3 includes a cylinder 14 and an auxiliary cylinder 15 arranged on a common axis L1, a piston 16 is slidably fitted in the cylinder 14, and an auxiliary piston 17 is slid in the auxiliary cylinder 15. Fit freely.

【００２２】補助ピストン１７の概略円筒状の本体部１
７ａの内部には一対の腕部１７ｂ，１７ｂを介して環状
の支持部１７ｃが設けられており、本体部１７ａを貫通
する２個の貫通孔１７ｄ，１７ｄと前記支持部１７ｃと
に中間ピン１８が嵌合する。中間ピン１８の両端は、補
助シリンダ１５に軸線Ｌ１方向に形成した一対のスリッ
ト１５ａ，１５ａに摺動自在に嵌合する。軸線Ｌ１方向
に延びる第１コネクティングロッド１９の上端がピスト
ンピン２０を介してピストン１６に連結され、第１コネ
クティングロッド１９の二股になった下端部が補助ピス
トン１７の内部において中間ピン１８に連結される。従
って、ピストン１６および補助ピストン１７は第１コネ
クティングロッド１９を介して一体に移動し、第１コネ
クティングロッド１９は揺動することなく常時軸線Ｌ１
上に位置している。A substantially cylindrical body portion 1 of the auxiliary piston 17.
An annular support portion 17c is provided in the inside of 7a via a pair of arm portions 17b and 17b, and an intermediate pin 18 is provided between the two through holes 17d and 17d penetrating the main body portion 17a and the support portion 17c. Fit together. Both ends of the intermediate pin 18 are slidably fitted into a pair of slits 15a, 15a formed in the auxiliary cylinder 15 in the direction of the axis L1. The upper end of the first connecting rod 19 extending in the direction of the axis L1 is connected to the piston 16 via the piston pin 20, and the bifurcated lower end of the first connecting rod 19 is connected to the intermediate pin 18 inside the auxiliary piston 17. It Therefore, the piston 16 and the auxiliary piston 17 move integrally via the first connecting rod 19, and the first connecting rod 19 does not swing and always has the axis L1.
Located on top.

【００２３】左エンジンブロック１１と、その左側面に
結合される左カバー２１とに、２個のボールベアリング
２２，２３を介して左クランクシャフト半体２４が回転
自在に支持されるとともに、右エンジンブロック１２
と、その右側面に結合される右カバー２５とに、２個の
ボールベアリング２６，２７を介して右クランクシャフ
ト半体２８が回転自在に支持される。勿論、左クランク
シャフト半体２４および右クランクシャフト半体２８は
共通の軸線Ｌ２（図１参照）上に位置している。左クラ
ンクシャフト半体２４に設けたクランクピン２９と前記
中間ピン１８の左端とが第２コネクティングロッド３０
で連結され、同様に右クランクシャフト半体２８に設け
たクランクピン３１と前記中間ピン１８の右端とが第２
コネクティングロッド３２で連結される。The left crank block half 24 is rotatably supported by the left engine block 11 and the left cover 21 connected to the left side surface of the left engine block via two ball bearings 22 and 23. Block 12
The right crankshaft half 28 is rotatably supported by the right cover 25 connected to the right side surface of the crankcase 2 through two ball bearings 26 and 27. Of course, the left crankshaft half 24 and the right crankshaft half 28 are located on the common axis L2 (see FIG. 1). The crank pin 29 provided on the left crankshaft half 24 and the left end of the intermediate pin 18 form a second connecting rod 30.
And the right end of the intermediate pin 18 and the crank pin 31 provided on the right crankshaft half 28 are also connected to each other.
It is connected by a connecting rod 32.

【００２４】左エンジンブロック１１および右エンジン
ブロック１２に結合されたシリンダヘッド４１には、ピ
ストン１６の頂面に臨む燃焼室４２と、燃焼室４２から
延びる吸気ポート４３および排気ポート４４と、吸気ポ
ート４３を開閉する吸気弁４５と、排気ポート４４を開
閉する排気弁４６とが設けられる。吸気ポート４３に
は、燃料噴射弁４７を備えた吸気管４８が接続され、ま
た燃焼室４２には点火プラグ４９が設けられる。The cylinder head 41 connected to the left engine block 11 and the right engine block 12 has a combustion chamber 42 facing the top surface of the piston 16, an intake port 43 and an exhaust port 44 extending from the combustion chamber 42, and an intake port. An intake valve 45 that opens and closes 43, and an exhaust valve 46 that opens and closes the exhaust port 44 are provided. An intake pipe 48 having a fuel injection valve 47 is connected to the intake port 43, and a spark plug 49 is provided in the combustion chamber 42.

【００２５】シリンダヘッド４１とヘッドカバー５０と
に囲まれた動弁室５１にはカムシャフト５２が支持され
ており、このカムシャフト５２に設けた従動スプロケッ
ト５３は、左クランクシャフト半体２４に設けた駆動ス
プロケット５４にタイミングチェーン５５を介して接続
される。シリンダヘッド４１に設けた吸気ロッカーアー
ムシャフト５６に吸気ロッカーアーム５７の中間部が枢
支されており、この吸気ロッカーアーム５７の一端はカ
ムシャフト５２に設けた吸気カム５８に当接し、他端が
吸気弁４５のステムエンドに当接する。またシリンダヘ
ッド４１に設けた排気ロッカーアームシャフト５９に排
気ロッカーアーム６０の中間部が枢支されており、この
排気ロッカーアーム６０の一端はカムシャフト５２に設
けた排気カム６１に当接し、他端が排気弁４６のステム
エンドに当接する。A camshaft 52 is supported in a valve operating chamber 51 surrounded by a cylinder head 41 and a head cover 50, and a driven sprocket 53 provided on the camshaft 52 is provided on the left crankshaft half 24. It is connected to the drive sprocket 54 via a timing chain 55. An intermediate portion of an intake rocker arm 57 is pivotally supported on an intake rocker arm shaft 56 provided on the cylinder head 41. One end of this intake rocker arm 57 abuts an intake cam 58 provided on a cam shaft 52, and the other end It contacts the stem end of the intake valve 45. An intermediate portion of an exhaust rocker arm 60 is pivotally supported on an exhaust rocker arm shaft 59 provided on the cylinder head 41. One end of the exhaust rocker arm 60 abuts on an exhaust cam 61 provided on a cam shaft 52 and the other end. Contacts the stem end of the exhaust valve 46.

【００２６】左エンジンブロック１１および左カバー２
１には一対のボールベアリング６２，６３を介してバラ
ンサー軸６４が支持されるとともに、ボールベアリング
６５，６６を介して出力軸６７が支持される。左クラン
クシャフト半体２４に設けた第１ギヤ６８がバランサー
軸６４に設けた第２ギヤ６９に噛合し、バランサー軸６
４に設けた第３ギヤ７０が出力軸６７に設けた第４ギヤ
７１に噛合する。そしてバランサー軸６４の内端、つま
りシリンダ１４に隣接する位置に扇状のバランサーウエ
イト７２（図１および図３参照）が設けられる。第１ギ
ヤ６８および第２ギヤ６９は同一歯数であるため、バラ
ンサー軸６４は左クランクシャフト半体２４と同速度で
回転する。左カバー２１から突出する出力軸６７は、例
えばベルト式無段変速機の入力軸に接続される。Left engine block 11 and left cover 2
1, the balancer shaft 64 is supported via a pair of ball bearings 62 and 63, and the output shaft 67 is supported via ball bearings 65 and 66. The first gear 68 provided on the left crankshaft half 24 meshes with the second gear 69 provided on the balancer shaft 64, and the balancer shaft 6
The third gear 70 provided on the No. 4 meshes with the fourth gear 71 provided on the output shaft 67. A fan-shaped balancer weight 72 (see FIGS. 1 and 3) is provided at the inner end of the balancer shaft 64, that is, at a position adjacent to the cylinder 14. Since the first gear 68 and the second gear 69 have the same number of teeth, the balancer shaft 64 rotates at the same speed as the left crankshaft half 24. The output shaft 67 protruding from the left cover 21 is connected to, for example, an input shaft of a belt type continuously variable transmission.

【００２７】右エンジンブロック１２および右カバー２
５には一対のボールベアリング７３，７４を介してバラ
ンサー軸７５が支持されており、右クランクシャフト半
体２８に設けた第５ギヤ７６がバランサー軸７５に設け
た第６ギヤ７７に噛合する。そしてバランサー軸７５の
内端、つまりシリンダ１４に隣接する位置に扇状のバラ
ンサーウエイト７８（図１および図２参照）が設けられ
る。第５ギヤ７６および第６ギヤ７７は同一歯数である
ため、バランサー軸７５は右クランクシャフト半体２８
と同速度で回転する。右クランクシャフト半体２８に
は、その回転数を検出するためのパルサー７９に対向す
る速度検出用ギヤ８０が設けられる。Right engine block 12 and right cover 2
A balancer shaft 75 is supported on the bearing 5 through a pair of ball bearings 73 and 74, and a fifth gear 76 provided on the right crankshaft half body 28 meshes with a sixth gear 77 provided on the balancer shaft 75. A fan-shaped balancer weight 78 (see FIGS. 1 and 2) is provided at the inner end of the balancer shaft 75, that is, at a position adjacent to the cylinder 14. Since the fifth gear 76 and the sixth gear 77 have the same number of teeth, the balancer shaft 75 has the right crankshaft half 28.
Rotates at the same speed as. The right crankshaft half body 28 is provided with a speed detection gear 80 facing the pulsar 79 for detecting the number of rotations thereof.

【００２８】図２から明らかなように、上記構成のエン
ジンＥは、右エンジンブロック１２に設けた取付部１２
ａがエンジンハンガー８１，８２を介して車体フレーム
８３に支持される。As is apparent from FIG. 2, the engine E having the above-described structure has the mounting portion 12 provided on the right engine block 12.
a is supported by the vehicle body frame 83 via the engine hangers 81 and 82.

【００２９】次に、上記構成を備えた本発明の実施例の
作用について説明する。Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above structure will be described.

【００３０】図５は本実施例の内燃機関Ｅを模式的に示
したもので、図７に示す従来の内燃機関に対応するもの
である。FIG. 5 schematically shows the internal combustion engine E of this embodiment, and corresponds to the conventional internal combustion engine shown in FIG.

【００３１】本実施例の内燃機関Ｅは、シリンダ１４
と、シリンダ１４に摺動自在に嵌合するピストン１６
と、シリンダ１４と同軸の補助シリンダ１５に摺動自在
に嵌合する補助ピストン１７と、ピストン１６および補
助ピストン１７を一体化する第１コネクティングロッド
１９と、シリンダヘッド４１にピストン１６に臨むよう
に形成された燃焼室４２と、左右のクランクシャフト半
体２４，２８と、補助ピストン１７を中間ピン１８を介
して左右のクランクシャフト半体２４，２８に連結する
２本の第２コネクティングロッド３０，３２とを備え
る。そして左右のクランクシャフト半体２４，２８は、
ピストン１６の半径方向外側に配置される。The internal combustion engine E of this embodiment has a cylinder 14
And a piston 16 slidably fitted in the cylinder 14.
An auxiliary piston 17 slidably fitted to an auxiliary cylinder 15 coaxial with the cylinder 14, a first connecting rod 19 integrating the piston 16 and the auxiliary piston 17, and a cylinder head 41 facing the piston 16. The formed combustion chamber 42, the left and right crankshaft halves 24, 28, and the two second connecting rods 30, which connect the auxiliary piston 17 to the left and right crankshaft halves 24, 28 via the intermediate pin 18, And 32. And the left and right crankshaft halves 24, 28 are
The piston 16 is arranged radially outside.

【００３２】図５（Ａ）はピストン１６が上死点にある
状態を示しており、このときのクランク角θは０°であ
る。図５（Ｃ）はピストン１６が下死点にある状態を示
しており、このときのクランク角θは１８０°である。
図５（Ｂ）はピストン１６が上死点および下死点の中点
にある状態を示しており、このときのクランク角θは９
０°にならず、９０°よりも大きい角度θｂとなる。そ
の理由は、上死点および下死点では第２コネクティング
ロッド３０，３２がシリンダ１４の軸線Ｌ１上にあるの
に対し、前記中点ではシリンダ１４の軸線Ｌ１に対して
第２コネクティングロッド３０，３２が角度φだけ傾斜
するからである。尚、第１コネクティングロッド１９
は、ピストン１６および補助ピストン１７を一体化する
だけであり、常に軸線Ｌ１上にあって揺動することはな
い。FIG. 5A shows a state in which the piston 16 is at the top dead center, and the crank angle θ at this time is 0 °. FIG. 5C shows the piston 16 at the bottom dead center, and the crank angle θ at this time is 180 °.
FIG. 5B shows a state in which the piston 16 is located at the midpoint between the top dead center and the bottom dead center, and the crank angle θ at this time is 9 degrees.
The angle θb does not become 0 °, but becomes larger than 90 °. The reason is that, at the top dead center and the bottom dead center, the second connecting rods 30 and 32 are on the axis L1 of the cylinder 14, while at the midpoint, the second connecting rods 30 and 32 are on the axis L1 of the cylinder 14. This is because 32 is inclined by the angle φ. The first connecting rod 19
Only integrates the piston 16 and the auxiliary piston 17, and is always on the axis L1 and does not swing.

【００３３】図６には上記内燃機関Ｅの上死点を基準と
したクランク角θと、上死点を基準としたピストン１６
の変位ｘとの関係が破線で示される。ここでピストン１
６の上死点および下死点間のストロークは２Ｒ（Ｒはク
ランク半径）である。図５（Ｂ）で説明したように、ピ
ストン１６が上死点および下死点の中点（変位がＲの
点）にあるとき、クランク角θは９０°よりも大きい角
度θｂとなる。それに対して実線で示す正弦カーブで
は、ピストン１６が上死点および下死点の中点にあると
き、クランク角θは９０°となる。FIG. 6 shows the crank angle θ based on the top dead center of the internal combustion engine E and the piston 16 based on the top dead center.
The relationship with the displacement x of is indicated by a broken line. Piston 1 here
The stroke between the top dead center and the bottom dead center of 6 is 2R (R is the crank radius). As described with reference to FIG. 5B, when the piston 16 is at the middle point of the top dead center and the bottom dead center (the point where the displacement is R), the crank angle θ becomes an angle θb larger than 90 °. On the other hand, in the sine curve shown by the solid line, the crank angle θ is 90 ° when the piston 16 is at the midpoint between the top dead center and the bottom dead center.

【００３４】このように、本実施例の内燃機関Ｅでは、
クランク角θに対するピストン１６の変位ｘの関係を示
すライン（破線参照）が、実線で示す正弦カーブよりも
下側に位置しており、ｘ＜Ｒｓｉｎ（θ−９０°）＋Ｒ
が成立することが分かる。このことは、膨張行程におい
てピストンが上死点から下降するとき、クランク角θの
増加量に対するピストン１６の変位ｘの増加量が正弦カ
ーブの特性に比べて小さいことを意味している。As described above, in the internal combustion engine E of this embodiment,
The line showing the relationship of the displacement x of the piston 16 with respect to the crank angle θ (see the broken line) is located below the sine curve shown by the solid line, and x <Rsin (θ−90 °) + R
It can be seen that This means that when the piston descends from the top dead center in the expansion stroke, the increase amount of the displacement x of the piston 16 with respect to the increase amount of the crank angle θ is smaller than the sine curve characteristic.

【００３５】前述したように、内燃機関Ｅの熱効率を高
めるには混合気の燃焼時の等容度を高めることが望まし
く、そのためには膨張行程で上死点からピストン１６が
下降するときに、クランク角θの増加量に対する燃焼室
４２の容積の増加量が小さいほど前記等容度が高められ
て熱効率が向上する。図６のグラフのクランク角θが０
°から１８０°までの膨張行程部分から明らかなよう
に、破線で示す本実施例の内燃機関Ｅの上死点からのピ
ストン１６の変位ｘは、鎖線で示す従来の内燃機関Ｅの
ピストン０２の変位ｘに比べて小さくなっており、従っ
て膨張行程における等容度が高められて熱効率が向上す
る。As described above, in order to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine E, it is desirable to increase the equal volume of the air-fuel mixture at the time of combustion, and for that purpose, when the piston 16 descends from the top dead center in the expansion stroke, The smaller the increase amount of the volume of the combustion chamber 42 with respect to the increase amount of the crank angle θ, the higher the equal volume is and the thermal efficiency is improved. The crank angle θ in the graph of FIG. 6 is 0.
As is clear from the expansion stroke portion from ° to 180 °, the displacement x of the piston 16 from the top dead center of the internal combustion engine E of the present embodiment shown by the broken line is the piston 02 of the conventional internal combustion engine E shown by the chain line. The displacement is smaller than the displacement x, so that the isovolume in the expansion stroke is increased and the thermal efficiency is improved.

【００３６】また第１、第２コネクティングロッド１
９，３０，３２に最も大きな荷重が加わる膨張行程にお
いて、補助ピストン１７は左右のクランクシャフト半体
２４，２８から遠ざかる方向に移動するため、第２コネ
クティングロッド３０，３２には従来の内燃機関Ｅとは
逆の引張荷重が作用する。このように第２コネクティン
グロッド３０，３２に引張荷重が加わることにより、圧
縮荷重が加わる場合に比べて強度上有利になり、これに
より第２コネクティングロッド３０，３２を細くして軽
量化を図ることができる。The first and second connecting rods 1
In the expansion stroke in which the largest load is applied to 9, 30, 32, the auxiliary piston 17 moves in the direction away from the left and right crankshaft halves 24, 28, so that the second connecting rod 30, 32 does not have the conventional internal combustion engine E. The opposite tensile load is applied. Thus, the tensile load is applied to the second connecting rods 30 and 32, which is advantageous in strength as compared with the case where a compressive load is applied. As a result, the second connecting rods 30 and 32 can be made thinner and lighter. You can

【００３７】またシリンダ１４のピストン１６が摺動す
る範囲の半径方向外側に左右のクランクシャフト半体２
４，２８を配置したので、ピストン摺動範囲の外側にク
ランクシャフトを配置した従来の内燃機関Ｅに比べて、
内燃機関Ｅのシリンダ１４の軸線Ｌ１方向の寸法を小型
化するとともにマスの集中化を図ることができる。Further, the left and right crankshaft halves 2 are radially outward of the sliding range of the piston 16 of the cylinder 14.
Since 4, 28 are arranged, compared with the conventional internal combustion engine E in which the crankshaft is arranged outside the piston sliding range,
The size of the cylinder 14 of the internal combustion engine E in the direction of the axis L1 can be reduced and the mass can be concentrated.

【００３８】またクランクシャフトを左右のクランクシ
ャフト半体２４，２８に２分割してシリンダ１４の両側
に配置しても、シリンダ１４の両側に配置した２本の第
２コネクティングロッド３０，３２をそれぞれ左右のク
ランクシャフト半体２４，２８に連結することで、左右
のクランクシャフト半体２４，２８がシリンダ１４と干
渉するのを回避しながら、補助ピストン１７、ピストン
１６および第１、第２コネクティングロッド１９，３
０，３２に偏荷重が作用しないようにして異常摩耗の発
生を防止することができる。Even if the crankshaft is divided into the left and right crankshaft halves 24 and 28 and arranged on both sides of the cylinder 14, the two second connecting rods 30 and 32 arranged on both sides of the cylinder 14 are respectively provided. By connecting the left and right crankshaft halves 24, 28 with each other, avoiding the interference of the left and right crankshaft halves 24, 28 with the cylinder 14, the auxiliary piston 17, the piston 16 and the first and second connecting rods. 19,3
It is possible to prevent the occurrence of abnormal wear by preventing an unbalanced load from acting on 0 and 32.

【００３９】また左右のクランクシャフト半体２４，２
８に連動して回転するバランサーウエイト７２，７８を
シリンダ１４の周囲に配置したので、バランサーウエイ
ト７２，７８のマスをシリンダ１４の周囲に集中して振
動低減効果を高めることができる。The left and right crankshaft halves 24, 2
Since the balancer weights 72 and 78 that rotate in tandem with 8 are arranged around the cylinder 14, the mass of the balancer weights 72 and 78 can be concentrated around the cylinder 14 to enhance the vibration reducing effect.

【００４０】以上、本発明の実施例を詳述したが、本発
明はその要旨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。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.

【００４１】例えば、実施例では自動二輪車用の内燃機
関Ｅを例示したが、本発明は多気筒を含む他の任意の用
途の内燃機関に対して適用することができる。For example, although the internal combustion engine E for a motorcycle is illustrated in the embodiment, the present invention can be applied to an internal combustion engine for any other purpose including multiple cylinders.

【００４２】また実施例のエンジンＥはシリンダ１４の
両側に左右のクランクシャフト半体２４，２８を備えて
いるが、左右のクランクシャフト半体２４，２８の何れ
か一方だけを備えるものであっても良い。The engine E of the embodiment is provided with the left and right crankshaft halves 24, 28 on both sides of the cylinder 14, but is provided with only one of the left and right crankshaft halves 24, 28. Is also good.

【００４３】また実施例では４サイクルの内燃機関Ｅを
例示したが、発明は頭上弁方式の２サイクルの内燃機関
に対しても適用することができる。Although the embodiment has exemplified the 4-cycle internal combustion engine E, the present invention can also be applied to an overhead valve type 2-cycle internal combustion engine.

【００４４】[0044]

【発明の効果】以上のように請求項１に記載された発明
によれば、シリンダのピストン摺動範囲の半径方向外側
にクランクシャフトを配置したので、シリンダの軸線上
であってピストン摺動範囲外にクランクシャフトを設け
た従来の内燃機関に比べて、内燃機関のシリンダの軸線
方向の寸法を小型化するとともにマスの集中化を図るこ
とができる。As described above, according to the invention described in claim 1, since the crankshaft is arranged radially outside the piston sliding range of the cylinder, the piston sliding range is on the cylinder axis. As compared with a conventional internal combustion engine having an external crankshaft, it is possible to reduce the axial dimension of the cylinder of the internal combustion engine and to concentrate the mass.

【００４５】また請求項２に記載された発明によれば、
コネクティングロッドを、ピストン側に一端を連結した
第１コネクティングロッドとクランクシャフト側に一端
を連結した第２コネクティングロッドに分割し、両コネ
クティングロッドの他端をシリンダの軸線方向に移動す
る中間ピンを介して相互に連結したので、シリンダの軸
線上であってピストン摺動範囲外にクランクシャフトを
設けた従来の内燃機関に比べて、ピストンの上死点を基
準としたクランク角の増加量に対する燃焼室の容積の増
加量を小さく抑えることができ、これにより混合気の燃
焼時の等容度を高めて熱効率を高めることができる。According to the invention described in claim 2,
The connecting rod is divided into a first connecting rod whose one end is connected to the piston side and a second connecting rod whose one end is connected to the crankshaft side, and the other ends of both connecting rods are connected via an intermediate pin that moves in the axial direction of the cylinder. Therefore, compared with the conventional internal combustion engine in which the crankshaft is provided outside the piston sliding range on the cylinder axis, the combustion chamber with respect to the increase in crank angle based on the top dead center of the piston The amount of increase in the volume can be suppressed to a small level, which makes it possible to increase the equal volume at the time of combustion of the air-fuel mixture and improve the thermal efficiency.

【００４６】また請求項３に記載された発明によれば、
シリンダを挟んで２分割された一対のクランクシャフト
半体を中間ピンの両端にそれぞれ第２コネクティングロ
ッドを介して連結したので、クランクシャフトがシリン
ダと干渉するのを回避しながら、ピストンおよび第１、
第２コネクティングロッドの偏荷重が加わるのを回避し
て異常摩耗の発生を防止することができる。According to the invention described in claim 3,
Since a pair of crankshaft halves divided into two with the cylinder in between are connected to both ends of the intermediate pin via the second connecting rods, respectively, while avoiding the crankshaft from interfering with the cylinder, the piston and the first,
It is possible to prevent an unbalanced load from being applied to the second connecting rod and prevent abnormal wear from occurring.

【００４７】また請求項４に記載された発明によれば、
クランクシャフトに連動して回転するバランサー軸に設
けたバランサーウエイトをシリンダの周囲に配置したの
で、バランサーウエイトのマスをシリンダの周囲に集中
して振動低減効果を高めることができる。According to the invention described in claim 4,
Since the balancer weight provided on the balancer shaft that rotates in conjunction with the crankshaft is arranged around the cylinder, the mass of the balancer weight can be concentrated around the cylinder to enhance the vibration reduction effect.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】自動二輪車用の内燃機関の水平断面図FIG. 1 is a horizontal sectional view of an internal combustion engine for a motorcycle.

【図２】図１の２−２線断面図FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【図３】図１の３−３線断面図FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 of FIG.

【図４】図２の４−４線断面図FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG.

【図５】本発明の内燃機関の作用の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of the operation of the internal combustion engine of the present invention.

【図６】クランク角θとピストン変位ｘとの関係を示す
グラフFIG. 6 is a graph showing the relationship between crank angle θ and piston displacement x.

【図７】従来の内燃機関の作用の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation of a conventional internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１４ シリンダ １６ ピストン １８ 中間ピン １９ 第１コネクティングロッド（コネクティン
グロッド） ２４ 左クランクシャフト半体（クランクシャフ
ト） ２８ 右クランクシャフト半体（クランクシャフ
ト） ３０ 第２コネクティングロッド（コネクティン
グロッド） ３２ 第２コネクティングロッド（コネクティン
グロッド） ６４ バランサー軸 ７２ バランサーウエイト ７５ バランサー軸 ７８ バランサーウエイト Ｌ１ シリンダの軸線14 Cylinder 16 Piston 18 Intermediate Pin 19 1st Connecting Rod (Connecting Rod) 24 Left Crankshaft Half (Crankshaft) 28 Right Crankshaft Half (Crankshaft) 30 2nd Connecting Rod (Connecting Rod) 32 2nd Connecting Rod (Connecting rod) 64 Balancer shaft 72 Balancer weight 75 Balancer shaft 78 Balancer weight L1 Cylinder axis

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 シリンダ（１４）に摺動自在に嵌合する
ピストン（１６）をコネクティングロッド（１９，３
０，３２）を介してクランクシャフト（２４，２８）に
連接した内燃機関において、 シリンダ（１４）のピストン（１６）摺動範囲の半径方
向外側にクランクシャフト（２４，２８）を配置したこ
とを特徴とする内燃機関。1. A piston (16) slidably fitted in a cylinder (14) is connected to a connecting rod (19, 3).
In the internal combustion engine that is connected to the crankshaft (24, 28) via the crankshaft (24, 28), the crankshaft (24, 28) is arranged outside the piston (16) sliding range of the cylinder (14) in the radial direction. Characterized internal combustion engine. 【請求項２】 コネクティングロッド（１９，３０，３
２）は、ピストン（１６）に一端を連結された第１コネ
クティングロッド（１９）と、クランクシャフト（２
４，２８）に一端を連結された第２コネクティングロッ
ド（３０，３２）とからなり、第１コネクティングロッ
ド（１９）の他端および第２コネクティングロッド（３
０，３２）の他端をシリンダ（１４）の軸線（Ｌ１）方
向に移動する中間ピン（１８）を介して相互に連結した
ことを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。2. A connecting rod (19, 30, 3)
2) includes a first connecting rod (19) having one end connected to a piston (16), and a crankshaft (2).
4, 28) and a second connecting rod (30, 32) having one end connected to the other end of the first connecting rod (19) and the second connecting rod (3).
2. The internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the other ends of (0, 32) are connected to each other via an intermediate pin (18) that moves in the direction of the axis (L1) of the cylinder (14). 【請求項３】 クランクシャフト（２４，２８）はシリ
ンダ（１４）を挟んで２分割された一対のクランクシャ
フト半体（２４，２８）からなり、各々のクランクシャ
フト半体（２４，２８）を中間ピン（１８）の両端にそ
れぞれ第２コネクティングロッド（３０，３２）を介し
て連結したことを特徴とする、請求項２に記載の内燃機
関。3. The crankshaft (24, 28) is composed of a pair of crankshaft halves (24, 28) divided into two with a cylinder (14) sandwiched between them. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that it is connected to both ends of the intermediate pin (18) via second connecting rods (30, 32) respectively. 【請求項４】 クランクシャフト（２４，２８）により
駆動されるバランサー軸（６４，７５）に設けたバラン
サーウエイト（７２，７８）をシリンダ（１４）の周囲
に配置したことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何
れか１項に記載の内燃機関。4. A balancer weight (72, 78) provided on a balancer shaft (64, 75) driven by a crankshaft (24, 28) is arranged around the cylinder (14). The internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3.