(57)【要約】【課題】構造がシンプルで動力損失が殆どない圧縮比可変式内燃機関を提供する。【解決手段】クランク軸４は、軸受けユニット１１に回転自在に保持されている。軸受けユニット１１は、クランク軸４の各ジャーナル５に対応した単位軸受部１３と、隣り合った単位軸受部１３を連結するビーム１４とを有しており、各単位軸受部１３は、受け部１２に設けたガイド部２０にスライド自在に嵌まっている。少なくとも１つの単位軸受部１３にねじ軸２３が螺合しており、電動モータ２２でねじ軸２３を回転させることにより、軸受けユニット１１が左右スライドする。すると、クランクピン７の上死点の位置がシリンダボア軸線方向に変化して、圧縮比が変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダボアに摺動自在に配置されたピストンと、前記ピストンの往復動を回転運動に変換するクランク軸とを有しており、
前記クランク軸は、複数本のジャーナルと少なくとも１本のクランクピンとを有していて、前記クランクピンとピストンピンとがコンロッドによって連結されており、
かつ、前記クランク軸は、可動軸受装置により、クランク軸線方向から見て前記シリンダボアの軸心と交差した左右方向に移動可能になっている構成であって、
前記可動軸受装置は、前記クランク軸を回転自在に保持する軸受けユニットと、前記軸受けユニットを前記左右方向にスライド可能に支持する固定式の受け部と、前記軸受けユニットを移動させるアクチュエータとを有している、
圧縮比可変式内燃機関。
【請求項２】
前記クランク軸の軸心の移動が、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心によって左右に二分される領域のうち前記クランクピンが上昇する領域において行われるように設定されている、
請求項１に記載した圧縮比可変式内燃機関。
【請求項３】
前記軸受けユニットは、各ジャーナルに対応した複数の単位軸受部と、前記単位軸受部を連結するビームとを有しており、
前記各単位軸受部は、前記受け部に形成された上向き開口コ字形のガイド部にスライド可能に嵌まっており、前記複数の単位軸受部のうち少なくとも１つに、前記アクチュエータによって回転駆動されるねじ軸が、前記ガイド部の内部に位置した状態で回転自在で摺動不能に螺合している、
請求項１又は２に記載した圧縮比可変式内燃機関。
【請求項４】
前記軸受けユニットは、前記左右方向に移動するとシリンダヘッドとの間隔が変化するように、移動方向が前記シリンダボアの軸心と直交した線に対して傾斜している、
請求項１〜３のうちのいずれかに記載した圧縮比可変式内燃機関。
【請求項５】
機関温度が予め設定した温度よりも低い状態では、前記クランク軸の軸心の移動が、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心によって左右に二分される領域のうち前記クランクピンが下降する領域において行われるように設定されている、
請求項１〜４のうちのいずれかに記載した圧縮比可変式内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、圧縮比可変式内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、圧縮比は出力やノッキング等と密接に関連しており、従来から、圧縮比を可変式とする技術は多々提案されている。その例として特許文献１には、リンク機構を使用してクランクピンに対するコンロッドの連結位置を変更することにより、圧縮比を変更する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６３６５７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、幾つかの問題が挙げられる。例えば、可変機構が著しく複雑で可動部分が多いため、高速回転に対応できるか否かは疑問である。また、コンロッドを支持するリンク機構を維持することに抵抗がかかるため、内燃機関の動力損失（メカロス）も大きいと推測される。
【０００５】
また、特許文献１では、ロアリンクやコントロールリンクを含むリンク機構とクランクピンとがクランク軸の軸心周りに一緒に回動するため、リンク機構の回動を許容するためには、それらリンク機構はクランクピンの外側に露出しておらねばならず、すると、１気筒又は２気筒の内燃機関にしか適用できないと推測される。従って、汎用性に欠けているといわざるを得ない。
【０００６】
また、特許文献１では、クランク軸の前後両側においてロアリンクが回動するため、クランク軸の両端を露出させることができず、従って、クランク軸の出力を取り出す構造が複雑化するという問題も懸念される。
【０００７】
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は、
「シリンダボアを有するシリンダブロックと、前記シリンダボアに摺動自在に配置されたピストンと、前記ピストンの往復動を回転運動に変換するクランク軸とを有しており、
前記クランク軸は、複数本のジャーナルと少なくとも１本のクランクピンとを有していて、前記クランクピンとピストンピンとがコンロッドによって連結されており、
かつ、前記クランク軸は、可動軸受装置により、クランク軸線方向から見て前記シリンダボアの軸心と交差した左右方向に移動可能になっている」
という基本構成になっている。
【０００９】
そして、請求項１の発明は、上記基本構成において、
「前記可動軸受装置は、前記クランク軸を回転自在に保持する軸受けユニットと、前記軸受けユニットを前記左右方向にスライド可能に支持する固定式の受け部と、前記軸受けユニットを移動させるアクチュエータとを有している」
という構成が付加されている。
【００１０】
本願発明は、様々に展開することができる。その例を請求項２〜５で挙げている。このうち請求項２の発明は、請求項１において、
「前記クランク軸の軸心の移動が、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心によって左右に二分される領域のうち前記クランクピンが上昇する領域において行われるように設定されている」
という構成になっている。
【００１１】
さて、ピストンの往復動をクランク軸の鑑定に変換するレシプロ機関では、膨張行程においてコンロッドが傾斜していることにより、ピストンがシリンダボアの側面に押される。従って、ピストンとシリンダボアとは、膨張行程において互いに押圧力が作用する側面が存在しており、この押圧力が作用する側面をスラスト面と呼んで、これと反対側の面を反スラスト面と呼んでいる。
【００１２】
そして、ピストン及びシリンダボアのスラスト面は、膨張行程においてシリンダボア軸心を挟んでクランクピンと反対側に位置した側面であるため、クランクピンが上昇する領域は、スラスト側面が位置している領域と同じであり、従って、請求項２で特定している領域をスラスト領域と呼んで、これと反対側の領域を反スラスト領域と呼ぶことができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２において、
「前記軸受けユニットは、各ジャーナルに対応した複数の単位軸受部と、前記単位軸受け部を連結するビームとを有しており、
前記各単位軸受部は、前記受け部に形成された上向き開口コ字形のガイド部にスライド可能に嵌まっており、前記複数の単位軸受部のうち少なくとも１つに、前記アクチュエータによって回転駆動されるねじ軸が、前記ガイド部の内部に位置した状態で回転自在で摺動不能に螺合している」
という構成になっている。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のうちのいずれかにおいて、
「前記軸受けユニットは、前記左右方向に移動するとシリンダヘッドとの間隔が変化するように、移動方向が前記シリンダボアの軸心と直交した線に対して傾斜している」
という構成になっている。
【００１５】
この場合、軸受けユニットの移動方向を傾斜させる手段としては、軸受けユニットと受け部との摺動面を傾斜させたらよい。従って、受け部を全体的に傾斜させてもよいし、受け部のうち軸受けユニットが載っている上面のみを傾斜させてもよい。
という構成になっている。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１〜４のうちのいずれかにおいて、
「機関温度が予め設定した温度よりも低い状態では、前記クランク軸の軸心の移動が、クランク軸線方向から見てシリンダボア軸心によって左右に二分される領域のうち前記クランクピンが下降する領域において行われるように設定されている」
という構成になっている。
【００１７】
クランクピンが下降する領域は膨張行程においてピストンが下降する領域であり、請求項２の項において述べたように、請求項５で特定している領域は反スラスト領域と呼ぶことができる。
【発明の効果】
【００１８】
(1).請求項１の効果
本願発明において、軸受けユニットが左右方向に移動すると、コンロッドも左右方向に移動するため、ピストンは上下動する。従って、ピストンの上死点の位置が変化して、圧縮比が変化する。
【００１９】
そして、本願発明は、クランク軸が回転自在に保持された軸受けユニットを移動させるものであるため、可動軸受装置には、内燃機関の運転状態において動く部材は存在しておらず、内燃機関の基本的な可動部材はピストンとクランク軸とコンロッドのみである。すなわち、内燃機関の基本的な動きは、通常のままである。
【００２０】
従って、高速回転に対応できると共に、圧縮比を可変とすることに伴う回転抵抗の増大はない。また、気筒数に関係なく適用できるため、汎用性も高い。また、クランク軸の両端は露出させておくことができるため、出力の取り出しも問題なく行える。この面でも、汎用性が高い。
【００２１】
また、本願発明では、燃料の爆発による押圧力はクランク軸を介して受け部で支持されるため、アクチュエータのような移動調節部材に大きな力が作用することはない。従って、高い耐久性を確保できると共に、圧縮比の変更の制御精度も高めることができる。
【００２２】
なお、本願発明ではクランク軸が移動するが、補機駆動用のクランクプーリやミッション（変速機）の位置を固定式とする場合は、クランク軸の回転をクランクプーリ及びミッションに伝達する伝動機構が必要である。この伝動機構としては、例えば、クラッチのような摩擦を使用した伝動機構やトルクコンバータなどを採用できる。
【００２３】
(2).請求項２の効果
さて、クランク軸がシリンダボアの軸心と直交した方向に移動する場合、クランク軸の軸心がシリンダボアの軸心と交差しているときに圧縮比は最も高くて、クランク軸の軸心がシリンダボアの軸心から回転方向の前後両側に（クランク軸の軸心方向から見て左右両側に）離れるに従って、圧縮比は低下していく。
【００２４】
そして、クランク軸の軸心がシリンダボアの軸心から回転方向の前後両側に（クランク軸の軸心方向から見て左右両側に）離れている状態でのピストンとコンロッドとクランク軸との関係を見ると、ピストンが上死点にある状態（クランクアーム軸線とコンロッド軸線とがクランク軸心より上にあり重なる状態）と、ピストンが下死点にある状態（クランクアーム軸線とコンロッド軸線とがクランク軸心より下にあり重なる状態）とでは、コンロッドの軸線が平行にはなっていない。
【００２５】
つまり、ピストンが上死点にあるときにクランク軸の軸心がスラスト領域にあると、上死点におけるコンロッドの傾きが下死点におけるコンロッドの傾きよりも小さくなり、その結果、上死点から下死点に至る回転角度が、下死点から上死点に至る回転角度よりも大きくなる。一方で上死点から下死点までのピストン行程距離は一定のため、吸気行程と膨張行程との時間（ピストン下降行程の時間）が長くなるのであり、これにより、吸気量を増大して出力を向上させることができると共に、等容度を１に近づけることができて燃料の爆発によるエネルギをクランク軸の回転トルクに効率よく変換できる。
【００２６】
そこで、一般には、クランク軸の軸心をスラスト領域にずらしているが、単にスラスト領域にずらしただけでは、ノッキング対策としては点火時期の調節しか採用できないため、ノッキングの回避策が限られるという問題がある。
【００２７】
これに対して本願請求項２の構成を採用すると、クランク軸をシリンダボア軸心から離れる方向に移動させることによって圧縮比を速やかに低下できるため、ノッキング回避を的確に実現できる（点火時期を遅らせる制御と組み合わせると、更に有益である。）。
【００２８】
この場合、いずれかの気筒が膨張行程のときに軸受けユニットを移動させると、圧縮比を急速に低下できてノッキング対策として有益である。膨張行程では、クランク軸の回転が軸受けユニットをスライドさせるように作用するため、膨張行程において軸受けユニットを移動させると、軸受けユニットの移動調節を軽い力で速やかに行える。そのため、膨張行程の時間が長い請求項２の構成では、速やかに圧縮比を低下させることができる。
【００２９】
(3).請求項３の効果
軸受けユニットを受け部によってスライド自在に保持するガイド手段は様々な構造を採用できるが、請求項３のように、単位軸受部をコ字形のガイド部でガイドする構成を採用すると、単位軸受部には必ずしも特別の加工を施す必要がないため、コスト抑制に貢献できる。また、ガイド部がコ字形であることにより、受け部の剛性を高めつつ、単位軸受部を安定した状態に保持できる。
【００３０】
また、軸受けユニットを移動させるねじ軸はガイド部の内部に格納されているため、可動軸受装置をコンパクト化できる。なお、ねじ軸にはクランク室に充満したオイルが飛散するため、軸受けユニットの移動調節をスムースに行うことができる。更に、ねじ軸の両端は受け部に連結されているため、ねじ軸は、軸受けユニットが上向きに離反することを防止するストッパーとしても機能している。この面でも、軸受けユニットを安定的に保持できる。
【００３１】
(4).請求項４の効果
請求項４の構成を採用すると、軸受けユニットは左右方向に移動しつつ上下方向にも移動するため、軸受けユニットの左右方向の単位移動量に対する圧縮比の変化の程度を変えることができる。この場合、傾斜方向や傾斜角度の大きさによって、圧縮比の変化について様々なパターンを実現できる。従って、きめ細かい制御が可能になる。
【００３２】
(5).請求項５の効果
さて、請求項２の効果の項で説明したように、一般に、内燃機関ではクランク軸の軸心はスラスト領域にずらして配置しているため、膨張行程の初期において、コンロッドの傾斜姿勢が変化する。そして、このコンロッドの傾斜姿勢の変化に伴ってピストンの姿勢も変化するため、ピストンの姿勢変化に伴って、ピストンでシリンダボアの内面が打たれて異音（打音）が発生することがある。
【００３３】
そして、機関が冷えている状態では、ピストンの熱収縮量が大きくてピストンとシリンダボアとの間の隙間が増大しているため、冷間始動後の暖機運転時に打音の発生が顕著に現れやすい。
【００３４】
この点、本願請求項５の構成を採用すると、膨張行程においてコンロッドの傾斜の向きは一定であるため、コンロッドの傾斜方向が変化することによるピストンの姿勢変化も生じない。従って、ピストンとシリンダボアとの隙間が増大する冷間始動後の暖機運転状態であっても、ピストンによる打音の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態を示す図で、（Ａ）は縦断正面図、（Ｂ）はオフセット量と圧縮比との関係を示すグラフである。
【図２】第１実施形態の分離断面図である。
【図３】（Ａ）は図１（Ａ）のIIIA-IIIA 視一部模式化断面図、（Ｂ）はクランクキャップの締結構造を示す縦断側面図、（Ｃ）は軸受けユニットの上部ガイド部の別例図である。
【図４】クランク軸のオフセット態様を示す図である。
【図５】クランク軸を反スラスト側にオフセットした場合の作用を示す図である。
【図６】クランク軸の移動方向を傾斜させた第２実施形態の縦断正面図である。
【図７】クランク軸の移動方向を図６とは逆向きに傾斜させた第３実施形態の縦断正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下では、方向を特定するため前後・左右の文言を使用するが、この方向は、請求項１からも理解できるように、クランク軸心方向を前後方向として、クランク軸心及びシリンダボア軸心と直交した方向を左右方向としている。前後方向の前と後ろについては、タイミングチェーンを配置している側が前で、ミッションを配置している側が後ろである。
【００３７】
(1).第１実施形態（基本実施形態）の構造
まず、第１実施形態の構造を図１〜３に基づいて説明する。内燃機関は、複数のシリンダボア１が形成されたシリンダブロック２と、各シリンダボア１に摺動自在に嵌め入れられたピストン３と、ピストン３の往復動を回転運動に変換するクランク軸４とを有している。
【００３８】
クランク軸４は、その回転軸を構成する複数のジャーナル５と、隣り合ったジャーナル５に一対のクランクアーム６にて連結されたクランクピン７とを備えており、クランクピン７とピストン３とはコンロッド８によって連結されている。敢えて述べるまでもないが、コンロッド８の上端は、ピストンピン９を介してピストン３に連結されている。なお本願では、クランクピンの中心とクランクジャーナルの中心とを結ぶ線をクランクアーム軸線、ピストンピンの中心とクランクピンの中心とを結ぶ線をコンロッド軸線としている。
【００３９】
クランク軸４は、可動軸受装置を構成する可動式の軸受けユニット１１に回転自在に保持されており、軸受けユニット１１は、可動軸受装置を構成する固定式の受け部１２により、左右方向にスライド可能に支持されている。軸受けユニット１１は、各ジャーナル５に対応した板状の単位軸受部１３と、隣り合った単位軸受部１３を連結する左右一対ずつのビーム１４とを有している。各単位軸受部１３は、ジャーナル５の下半分を支持しており、単位軸受部１３に、ジャーナル５の上半分を覆うクランクキャップ１５が重ね固定されている。
【００４０】
図１（Ａ）から理解できるように、ビーム１４は前後に長い形態であり、クランクアーム６（或いはカウンタウエイト）の最大回転軌跡１６の外側に配置されている。また、図３（Ｂ）に示すように、クランクキャップ１５は、左右一対のソケットボルト１７で単位軸受部１３に固定されているが、ソケットボルト１７の頭は、クランクキャップ１５に形成した座繰り穴１８の中に入り込んでいる。
【００４１】
受け部１２は、各単位軸受部１３を左右スライド自在に保持する上向き開口コ字形で左右長手のガイド部（レール部）２０の群と、隣り合ったガイド部２０を連結する前後長手の左右周枠部２１とを有しており、各ガイド部２０の溝内に、各単位軸受部１３の下部が左右スライド自在に嵌まっている。ガイド部２０は、シリンダボア軸心Ｏと直交した姿勢になっている。なお、左右周枠部２１の間に中間枠部を設けてもよい。ガイド部２０には、オイルを逃がすドレン穴（図示せず）を空けている。
【００４２】
受け部１２は、オイルパンの上端に一体に形成してもよいし、オイルパンとは別部材に製造して、シリンダブロック２の下面とオイルパンの上面との間に挟み込んでもよい。本実施形態では、後者の構造を採用している。なお、受け部１２には、オイルの踊り上がりを防止するバッフルプレートの機能を保持させることが可能である。
【００４３】
本実施形態では、可動軸受装置を構成するアクチュエータとして電動モータ（ステップモータ）２２を採用しており、電動モータ２２の駆動軸にねじ軸２３を連結し、ねじ軸２３を、ガイド部２０の溝内において単位軸受部１３の下部に螺合している。従って、ねじ軸２３の正逆回転によって軸受けユニット１１が全体として左右スライドする。受け部１２には、電動モータ２２を格納する中空状のホルダー部１２ａを形成している。
【００４４】
ねじ軸２３には、単位軸受部１３を挟んだ両側において緩衝用のばね２４が嵌め込まれている。一対のばね２４で単位軸受部１３を押すことにより、単位軸受部１３のガタ付きを防止して安定性を確保している。
【００４５】
単位軸受部１３とガイド部２０とは複数存在しているが、各ガイド部２０にそれぞれ電動モータ２２及びねじ軸２３を配置することも可能であるし、前後中間部に位置した１か所のガイド部２０のみに電動モータ２２とねじ軸２３を配置することも可能である。或いは、前後両端部等の２か所に電動モータ２２とねじ軸２３を配置したり、前後２か所と前後中間部との３か所に電動モータ２２とねじ軸２３を配置したりすることも可能である。ねじ軸２３が螺合しない単位軸受部１３がある場合は、その単位軸受部１３にはガイド軸を挿通しておくのが好ましい。
【００４６】
各クランクキャップ１５には、ねじ軸２３と平行なガイド軸２５が挿通されており、各単位軸受部１３とクランクキャップ１５は、ガイド軸２５によって安定的に保持されている。ガイド軸２５の左右両端部は、ブッシュ（図示せず）を介してシリンダブロック２に固定されている。図３（Ｂ）のとおり、ソケットボルト１７の頭は、ガイド軸２５の下方に配置されている。
【００４７】
クランクキャップ１５のガイド手段としては、図３（Ｃ）に示すように、シリンダブロック２に形成された隔壁２ａに左右長手のガイドレール２６を固定して、クランクキャップ１５の上面に形成したガイド溝２７をガイドレール２６に嵌め込むことも可能である。ガイド軸２５を使用すると隔壁２ａは不要であるため、クランク室内の換気性を向上できる利点がある。
【００４８】
図３（Ａ）に示すように、シリンダブロック２のうちクランク軸４の最前部ジャーナル５よりも手前の部位にフロント軸受け部２８が形成されており、このフロント軸受け部２８に、補機駆動用のフロント軸２９が回転自在に保持されている。クランク軸４からフロント軸２９への動力伝達は、クラッチに類似した摩擦板を使用したり、トルクコンバータを使用したり、位置可変歯車を有する歯車機構を使用したりすることができる。ミッションへの動力伝達も同様である。
【００４９】
(2).制御態様
既述のとおり、電動モータ２２によってねじ軸２３を回転させることにより、圧縮比を変更することができるが、クランク軸４はシリンダボア軸心Ｏと直交した左右方向に移動するので、圧縮比は、図１（Ｂ）に示すように、クランク軸４の中心がシリンダボア軸心Ｏと交わっているときに最も高くて、クランク軸４がシリンダボア軸心Ｏから左右方向に遠ざかるに従って、圧縮比は低くなる。
【００５０】
さて、膨張行程におけるクランク軸４及びクランクピン７とピストン３とコンロッド８の姿勢を見ると、ピストン３が上死点のときにクランク軸４がシリンダボア軸心Ｏの手前にあるか後ろにあるかで、クランク軸４に作用に力が相違している。
【００５１】
すなわち、図１（Ａ）に実線で示すように、ピストン３が上死点に位置しているときに、クランク軸４及びクランクピン７の中心がクランク軸４の回転方向３１に向かってシリンダボア軸心Ｏよりも手前に位置している状態では、コンロッド８は回転方向３１に向かって前傾しており、クランク軸４が回転するに連れて前傾角度は小さくなり、コンロッド８がシリンダボア軸心Ｏと平行になってから、コンロッド８は、回転方向３１に向かって後傾した姿勢になる。
【００５２】
従って、クランク軸４の中心が回転方向３１に向かって手前に位置している状態では、膨張行程において、コンロッド８がシリンダボア軸心Ｏと平行な姿勢になるまでは、ピストン３がシリンダボア１の反スラスト側面（図１Ａの右側面）を押す。
【００５３】
そして、膨張行程において、コンロッド８がシリンダボア軸心Ｏと平行な姿勢を越えて後傾姿勢になると、ピストン３の下向き力は、クランク軸４を回転させるモーメントとして作用しつつ、さらにピストンがシリンダボア１のスラスト側面（図１Ａの左側面）を押すように作用する。
【００５４】
このように、ピストン３が上死点のときにクランク軸４及びクランクピン７がシリンダボア軸心Ｏの手前に位置するか後ろに位置するかにより、膨張行程の初期においてシリンダボア側面に作用する外力の向きが相違する。
【００５５】
そこで、クランク軸４を移動調節して圧縮比を変更するにおいては、図４（Ａ）に示すように、スラスト領域においてのみクランク軸４を移動させて圧縮比を変更する態様と、図４（Ｂ）に示すように、反スラスト領域においてのみクランク軸４を移動させて圧縮比を変更する態様と、図３（Ｃ）に示すように、スラスト領域と反スラスト領域との両方に跨がった状態で圧縮比を変更する態様とが存在し得る。但し、これらの制御態様は運転状態によって選択可能という意味であり、内燃機関として何れかの態様しか採用できないように設定されているという訳ではない。
【００５６】
そして、図４（Ａ）のように、スラスト領域においてのみ圧縮比を変更する態様は、例えば、シリンダヘッドやピストン３が過剰昇温してノッキングが発生しそうな運転状況のときに採用すると有益である。
【００５７】
すなわち、ノッキングが発生しそうな状態になると、圧縮比を迅速に低下させることが有効であるが、通常は、内燃機関では、ピストン３が上死点のときにクランク軸４をスラスト領域に位置させているため、クランク軸４をシリンダボア軸心Ｏから遠ざかる方向に速やかに移行させることにより、点火プラグのスパーク前に混合気に着火することを防止して、ノッキングを停止又は防止できる。
【００５８】
また、スラスト領域においてクランク軸４をシリンダボア軸心Ｏから遠ざかる方向に移動させると、吸気行程時間も長くなるため、吸気量を増大させて熱効率の向上に貢献できるし、膨張行程も長くなるため、等容度を１に近づけて熱効率の向上に貢献できる。
【００５９】
クランク軸４の軸心がスラスト領域にあると、クランクピン７が上死点位置にあるときのコンロッド軸線と、下死点にあるときのコンロッド軸線とのなす角はθ１となるため、ピストン３が上死点から下死点に至る回転角度は１８０＋θ１となり、ピストン３が下死点から上死点に至る回転角度よりも大きくなる。従って、吸気行程と膨張行程とは１８０度よりもθ１だけ長くなる。このため、吸気量を大きくして出力を向上させることができると共に、等容度を１に近づけることができてピストン３の運動エネルギをクランク軸４の回転トルクに有効変換できる。これにより、熱効率を向上できる。従って、クランク軸５の移動をスラスト領域で行うと、熱効率を向上できると云える。
【００６０】
さて、図５（Ｂ）に示すように、ピストン３が上死点にあるときにクランク軸４及びクランクピン７がスラスト領域にあると、既述のとおり、膨張行程の初期において、コンロッド８が回転方向３１に向かって前傾姿勢から後傾姿勢に移行することになり、このため、ピストン３も前傾姿勢から後傾姿勢に変化しており、このピストン３の姿勢変化によって打音が発生することがある。
【００６１】
この点については、図４（Ｂ）のように、クランク軸４及びクランクピン７の中心を予め反スラスト領域に移行させておいて、反スラスト領域において圧縮比を変更する制御を採用すると、膨張行程においてコンロッド８は後傾姿勢のままであるため、ピストン３の姿勢変化はなく、従って、打音の発生を防止できる。
【００６２】
このように、暖機運転時の打音発生防止のためにクランク軸４を反スラスト領域において移動させて圧縮比を変更する場合、その移動量（オフセット量）は、シリンダボア軸心Ｏを基準にして、０〜５ｍｍ程度でよいと云える。なお、水冷式内燃機関の場合、冷却水温度を検出する温度センサを設け、冷却水温度が所定以下のときには機関温度が予め設定した温度よりも低い状態（暖機運転中）と判断すればよい。
【００６３】
他方、打音防止とは関係なく、反スラスト領域においてクランク軸４を大きく移動させて圧縮比を変更することも可能である。例えば、図１（Ｂ）に表示するように、クランク軸４をシリンダボア軸心Ｏから８ｍｍ離してオフセットした状態での圧縮比約１４をベース圧縮比として、オフセット量を２〜１４ｍｍの範囲で移動させることにより、圧縮比を約１４．５〜１３の範囲で変更できる。
【００６４】
例えば、高速走行時のように高速回転低負荷領域では圧縮比を高くして、上り坂走行時のような低速回転高負荷領域では圧縮比を低くするというように、内燃機関の回転数や負荷に応じて、適切な運転状態を実現することができる。その結果、熱効率と燃費の向上に貢献できる。
【００６５】
図４（Ｃ）のように、クランク軸４をスラスト領域と反スラスト領域との広い範囲で移動調節することは、運転状態を考慮して随時採用できる。スラスト領域と反スラスト領域とのいずれにおいても同じ圧縮比を設定できるが、クランク軸４及びクランクピン７がスラスト領域にあると、燃料の爆発によるエネルギをクランク軸の回転トルクに効率よく変換できて、好適な運転状態を実現することができる。
【００６６】
軸受けユニット１１を移動させるタイミングであるが、電動モータ２２の負荷の低減や軸受けユニット１１の移動のスムース性を考慮すると、いずれかのシリンダボア１が膨張行程中に行うのが好ましいと云えるが、短時間で繰り返される膨張行程中のみに電動モータ２２を動作させることも困難であるため、行程に関係なく連続して行えばよい。
【００６７】
(3).他の実施形態
図６，７では、請求項４を具体化している。すなわち、両実施形態では、クランク軸心方向から見て、受け部１２のガイド部２０をシリンダボア軸心Ｏと直交した線に対して傾斜させたものであり、ガイド軸２５も傾斜している。
【００６８】
具体的には、図６の実施形態では、スラスト側が低くて反スラスト側が高くなるように傾斜しており、図７の実施形態では、反スラスト側が低くてスラスト側が高くなるように傾斜している。このように、受け部１２を傾斜させると、傾斜角度θ２の取り方により、圧縮比の変化の度合いを変えることができる。
【００６９】
シリンダボア１の軸心と直交した線がクランクピン７と交わる線を基準線として、このときの圧縮比の変化の程度を基準変化率とすると、図６では、クランク軸４の中心がスラスト領域にある状態では、クランクピン７は基準線よりも上方に位置しているため、傾斜角度θ２が基準変化率よりも小さい場合は、クランク軸４がシリンダボア軸心Ｏから遠ざかると、圧縮比は、基準変化率よりも小さな割合で低下していき、傾斜角度θ２が基準変化率よりも大きい場合は、クランク軸４がシリンダボア軸心Ｏから遠ざかると、圧縮比は、シリンダボア軸心Ｏから遠ざかるに従って増大していく。
【００７０】
他方、図７では、クランク軸４の中心がスラスト領域にある状態では、クランクピン７は基準線よりも下方に位置しているため、クランク軸４がシリンダボア軸心Ｏから遠ざかると、圧縮比は、基準変化率よりも大きな割合で低下していく。
【００７１】
また、図７の場合、クランク軸４の中心が反スラスト領域にある状態では、傾斜角度θ２が基準変化率よりも小さい場合は、圧縮比は、クランク軸４の中心がシリンダボア軸心Ｏから遠ざかるに従って小さくなるが、その変化率は基準変化率よりも小さくなり、傾斜角度θ２が基準変化率よりも大きい場合は、圧縮比は、クランク軸４の中心がシリンダボア軸心Ｏから遠ざかるに従って大きくなる。
【００７２】
逆に、図６においてクランク軸４の中心が反スラスト領域にある状態では、クランクピン７の中心は基準線の下に位置しているため、圧縮比は、クランク軸４の中心がシリンダボア軸心Ｏから遠ざかるに従って増大していき、増大の程度は傾斜角度θ２に比例する。
【００７３】
図７の場合、クランク軸４の中心が反スラスト領域にある状態では、受け部１２の傾斜角度θ２が基準変化率と同じであると、圧縮比を変化させずに、クランク軸４及びクランクピン７をスライドさせることができる。
【００７４】
他方、図６の場合は、クランク軸４の中心がスラスト領域にある状態では、受け部１２の傾斜角度θ２を基準変化率と同じに設定すると、圧縮比は変化させずに、クランク軸４及びクランクピン７をスライドさせることができる。
【００７５】
以上、本願発明の実施形態を説明したが、本願発明は他にも様々に具体化できる。例えば、単位軸受部と受け部とのガイド手段としては、凸形の蟻溝を使用してもよい。アクチュエータとしては、油圧シリンダを使用することも可能である。
【００７６】
また、クランク軸はミッションと直結することも可能である。この場合は、ミッションもクランク軸と一緒に移動するが、車輪への動力伝達は自在継手やスプライン嵌合などを使用して行えるので、ミッションが移動しても車輪への動力伝達機能を損なうことはない。さらに、クランク軸やミッションは車体に対して移動せず、シリンダブロックが車体と相対移動する構成にすることも考えられる。この場合、シリンダブロックと車体との間にある弾性体のエンジンマウントにてクランク軸のスライド移動に伴うシリンダブロックの動きを許容すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本願発明は、内燃機関に具体化できる。従って、産業上利用できる。
【符号の説明】
【００７８】
１  シリンダボア
２  シリンダブロック
３  ピストン
４  クランク軸
５  ジャーナル
６  クランクアーム
７  クランクピン
８  コンロッド
１１  可動軸受装置を構成する軸受けユニット
１２  可動軸受装置を構成する受け部
１３  単位軸受部
１４  ビーム
１５  クランクキャップ
２０  ガイド部
２１  周枠部
２２  可動軸受装置を構成するアクチュエータの一例としての電動モータ
２３  ねじ軸
２４  緩衝用のばね
２５  ガイド軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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