(57)【要約】【課題】  高負荷運転時においてノッキングの発生を抑制するとともに低負荷運転時において燃費を向上すること。【解決手段】  この内燃機関においては、高負荷運転時のクランク軸３５の回転中心Ｐと低負荷運転時の同回転中心Ｐとが、ピストン３２とコネクティングロッド３３との連結点Ａを通りシリンダ３１の軸線に平行な基準線ＣＬに対して線対称の位置関係となるように、同基準線ＣＬと同回転中心Ｐとの距離である所謂「オフセット量ofs」が変更される。これにより、上死点からその上死点の次に到来する下死点までピストン３２が移動する期間に相当するクランク軸の回転角度θ１は、高負荷運転時に１８０度より小さくなる一方、低負荷運転時に１８０度より大きくなる。この結果、燃焼ガスが膨張するときの燃焼室３６の体積は高負荷運転時に急激に増大し、低負荷運転時に緩やかに増大する。【選択図】  図４
2006009593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、前記シリンダ内において往復運動するピストンと、クランク軸と、前記ピストンと前記クランク軸とを連結し同ピストンの前記シリンダ内における往復運動を同クランク軸の回転運動に変換するためのコネクティングロッドとを備え、
高負荷運転領域及び同高負荷運転領域よりも低負荷側の領域である低負荷運転領域において前記シリンダ及び前記ピストンにより構成される燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関であって、
前記ピストンと前記コネクティングロッドとの連結点を通り前記シリンダの軸線に平行な基準線からの前記クランク軸の回転中心までの距離であるオフセット量を指示信号に応じて変更するオフセット量変更機構と、
前記内燃機関の負荷が前記高負荷運転領域にあるときは、前記ピストンが圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第１クランク軸回転角度が、同ピストンが同下死点から同下死点の次に到来する上死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第２クランク軸回転角度より小さくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生し、且つ、前記内燃機関の負荷が前記低負荷運転領域にあるときは、前記第１クランク軸回転角度が前記第２クランク軸回転角度より大きくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生するオフセット量制御手段と、
を備えた内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に混合気を形成し同混合気を点火プラグが発生する火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関においては、火炎は点火された位置から伝播し、これにより、同混合気の燃焼が進行する。このとき、混合気が燃焼して生成される燃焼ガスの圧力により、火炎が到達していない領域の混合気が過度に圧縮されると、同領域の混合気が自己着火することがある。火花点火運転を行う内燃機関において、混合気が自己着火により燃焼すると、燃焼室内の圧力である筒内圧力が急激に上昇しノッキングが発生する。
【０００３】
この問題に対処するため、従来の内燃機関は、ノッキングが検出されると点火時期を遅角させるようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。これによれば、燃焼が進行することにより火炎が到達していない領域の混合気が圧縮される際に、既に燃焼室体積は増大しているので筒内圧力が過大とならない。また、ピストンは更に下降するので、燃焼室体積の急激な増大が燃焼による筒内圧力の上昇を一層抑制する。その結果、ノッキングの発生が抑制され得る。
【特許文献１】特公平５−５９２７３号公報
【０００４】
しかしながら、点火時期を遅角させると、等容度が大幅に低下するために熱効率が低下して燃費が悪化してしまうという問題がある。
従って、本発明の目的の一つは、火花点火運転を行う内燃機関においてクランク軸のオフセット量を適切に設定することにより、圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点までの時間を短くして（圧縮上死点後から次に到来する下死点までの燃焼室体積増大速度を大きくして）、等容度を大幅に低下させることなくノッキングの発生を抑制することができる内燃機関を提供することにある。
【発明の開示】
【０００５】
本発明による内燃機関は、シリンダと、前記シリンダ内において往復運動するピストンと、クランク軸と、前記ピストンと前記クランク軸とを連結し同ピストンの前記シリンダ内における往復運動を同クランク軸の回転運動に変換するためのコネクティングロッドとを備え、高負荷運転領域及び同高負荷運転領域よりも低負荷側の領域である低負荷運転領域において前記シリンダ及び前記ピストンにより構成される燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる火花点火運転を行う内燃機関である。
【０００６】
更に、この内燃機関は、
前記ピストンと前記コネクティングロッドとの連結点を通り前記シリンダの軸線に平行な基準線からの前記クランク軸の回転中心までの距離であるオフセット量を指示信号に応じて変更するオフセット量変更機構と、
前記内燃機関の負荷が前記高負荷運転領域にあるときは、前記ピストンが圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第１クランク軸回転角度が、同ピストンが同下死点から同下死点の次に到来する上死点まで移動する期間に対応した前記クランク軸の回転角度である第２クランク軸回転角度より小さくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生し、且つ、前記内燃機関の負荷が前記低負荷運転領域にあるときは、前記第１クランク軸回転角度が前記第２クランク軸回転角度より大きくなるように前記オフセット量を設定するための前記指示信号を発生するオフセット量制御手段と、
を備えている。
【０００７】
これによれば、前記高負荷運転領域において運転がなされているとき、混合気の燃焼によりピストンが圧縮上死点から同圧縮上死点の次に到来する下死点まで移動する期間に対応したクランク軸の回転角度（第１クランク軸回転角度）は、同ピストンが同下死点から同下死点の次に到来する上死点（４サイクル内燃機関であれば排気上死点、２サイクル内燃機関であれば次の圧縮上死点）まで移動する期間に対応したクランク軸の回転角度（第２クランク軸回転角度）より小さくなる。これにより、クランク軸がある一定の回転角速度にて回転している場合、クランク軸が第１クランク軸回転角度だけ回転するのに要する時間は、クランク軸が第２クランク軸回転角度だけ回転するのに要する時間より短くなる。
【０００８】
従って、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積（筒内体積）は急激に増大することになる。その結果、前記高負荷運転領域において、火炎が到達していない領域の混合気に加えられる圧力が過大になることが抑制されるのでノッキングの発生が抑制される。また、ノッキング回避を目的として点火時期を大きく遅角させる必要がないので、等容度が大幅に低下して燃費が悪化することを防止することができる。
【０００９】
一方、前記低負荷運転領域において運転がなされているときは、混合気中の燃料の量が少ないので筒内圧力が高負荷運転時よりも低く、ノッキングは発生しにくい。従って、前記低負荷運転領域においてはノッキングの回避を目的としてオフセット量が設定される必要はなく、上記構成のように等容度を向上するためにオフセット量が設定される。即ち、前記低負荷運転領域において運転がなされているとき、前記第１クランク軸回転角度が前記第２クランク軸回転角度より大きくなる。従って、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積は緩やかに増大することになる。その結果、前記低負荷運転領域において、等容度を高めることができるので燃費を良好にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による内燃機関の実施形態について説明する。この内燃機関は、燃焼室内に混合気を形成し同混合気を火花により点火して燃焼させる４サイクル火花点火運転を行い得る多気筒（本例では、直列４気筒）且つピストン往復動型内燃機関（レシプロエンジン）である。４サイクルの内燃機関とは、クランク角が７２０度経過する毎に、膨張行程、排気行程、吸気行程及び圧縮行程を繰り返す内燃機関をいう。
【００１１】
図１に示したように、この内燃機関１０は、シリンダヘッド２０と、シリンダブロック３０と、クランクケース４０とを含んでいる。シリンダヘッド２０は、シリンダブロック３０の上に固定されている。シリンダブロック３０は、クランクケース４０の上に配置されている。
【００１２】
シリンダヘッド２０は、図１の１−１線に沿った平面にて内燃機関１０を切断した断面図である図２に示したように、吸気ポート２１、吸気ポート２１を開閉する吸気弁２２、吸気弁２２を駆動する吸気弁駆動機構２２ａ、排気ポート２３、排気ポート２３を開閉する排気弁２４、排気弁２４を駆動する排気弁駆動機構２４ａ、点火プラグ２５、点火プラグ２５に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ２６及びガソリン燃料を噴射するインジェクタ２７を備えている。なお、図２は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００１３】
吸気弁駆動機構２２ａ及び排気弁駆動機構２４ａは、駆動信号に応答して、吸気弁２２及び排気弁２４をそれぞれ開閉するようになっている。吸気ポート２１、吸気弁２２及び吸気弁駆動機構２２ａからなる組は、一つの気筒に２組備えられている。また、排気ポート２３、排気弁２４及び排気弁駆動機構２４ａからなる組も、一つの気筒に２組備えられている。
【００１４】
シリンダブロック３０は、中心軸を有する円筒形のシリンダ３１を形成するとともに、シリンダ３１内にピストン３２を収容している。ピストン３２は、コネクティングロッド３３の小端部にピストンピン３４により連結されている。これにより、ピストン３２は、コネクティングロッド３３と相対回転可能となっている。コネクティングロッド３３の大端部はクランク軸３５のピン部に相対回転可能に連結されている。これにより、ピストン３２とクランク軸３５とは、ピストン３２のシリンダ３１内における往復動がクランク軸３５の回転運動に変換されるように連結されている。
【００１５】
シリンダ３１のボア壁面、ピストン３２の頂面（上面）及びシリンダヘッド２０の下面は、吸気弁２２及び排気弁２４とともに燃焼室３６を形成している。燃焼室３６には、インジェクタ２７の噴射口が露呈している。このインジェクタ２７により燃焼室３６内に燃料が直接噴射され、燃焼室３６内に燃料と空気とを含む混合気が形成される。更に、燃焼室３６には点火プラグ２５の先端部が露呈している。この点火プラグ２５が発生する火花により燃焼室３６に形成された混合気の点火が行われる。
【００１６】
クランクケース４０は、クランク軸３５を回転可能に支持且つ収容している。クランクケース４０の幅（直列配置された複数のシリンダ３１の中心軸を含む平面に直交する方向の長さ）は、図２に示したように、シリンダブロック３０の幅よりも大きくなっている。クランクケース４０の上部とシリンダブロック３０の外面との間に形成される開口は伸縮部材４１により閉じられている。
【００１７】
更に、クランクケース４０は、図１及び図１の２−２線に沿った平面にて内燃機関１０を切断した断面図である図３に示したように、電動モータ４２と駆動軸４３とを備えている。電動モータ４２は、クランクケース４０の一つの側壁外面に固定されている。駆動軸４３は、クランクケース４０に対して回転可能に支持されている。駆動軸４３の軸線は、内燃機関１０の幅方向に沿って延びている。駆動軸４３は、電動モータ４２により回転させられるようになっている。
【００１８】
一方、シリンダブロック３０は、図３に示したように、クランク軸３５の軸線方向の略中央部においてクランクケース４０内に（即ち、下方に）突出する突出部３０ａを有している。突出部３０ａは貫通孔３０ａ１を有している。貫通孔３０ａ１は、内燃機関１０の幅方向（直列配置された複数のシリンダ３１の中心軸を含む平面に直交する方向）に延びて突出部３０ａを貫通している。駆動軸４３はその貫通孔３０ａ１内を貫通している。駆動軸４３と突出部３０ａとの間には、駆動軸４３の回転運動を突出部３０ａ（従って、シリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０）の内燃機関１０の幅方向への直線運動に変換する変換機構としての周知のボールねじ機構（例えば、特開２００２−３２７８２５号を参照。）が組み込まれている。
【００１９】
即ち、駆動軸４３は、外周部に螺旋状のネジ溝が形成されていて、ボールねじ機構のねじ軸として機能する。また、突出部３０ａの貫通孔３０ａ１の内周部にはねじ溝が形成されていて、この部分はボールねじ機構のナットとして機能する。駆動軸４３と突出部３０ａの貫通孔３０ａ１との間には、ボールを保持するボール保持器（図示省略）が介装されていて、ボール保持器により複数のボールが収容されている。このボールは、駆動軸４３のねじ溝と突出部３０ａの貫通孔３０ａ１のねじ溝との間に転動自在に嵌合している。
【００２０】
更に、図１に示したように、上述したシリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０は、クランク軸３５の軸方向両端部に一対の被支持部２８及び３７をそれぞれ備えている。また、クランクケース４０は、クランク軸３５の軸方向両端部に一対の支持基体４４を備えている。各支持基体４４の下部はクランクケース４０のクランク軸３５の軸方向両端部の上部に固定されている。各支持基体４４の上部は、一対のレール部４４ａ，４４ｂを備えている。レール部４４ａ，４４ｂは、内燃機関１０の幅方向に延びている。各支持基体４４は、レール部４４ａ，４４ｂにて被支持部２８及び３７をそれぞれ摺動可能に支持している。
【００２１】
以上の構成により、駆動軸４３が電動モータ４２により回転せしめられると、シリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０はクランクケース４０（クランク軸３５の回転中心Ｐ）に対して内燃機関１０の幅方向へ移動するようになっている（図２及び図３の矢印を参照。）。この結果、内燃機関１０は、ピストン３２とコネクティングロッド３３との連結点Ａ（即ち、ピストンピン３４の中心）を通りシリンダ３１の軸線（中心軸線）に平行な基準線ＣＬ（ピストンピン３４の中心がピストン３２及びシリンダ３１の中心を通るとき、基準線ＣＬはシリンダ３１の中心軸線と一致する。）からクランク軸３５の回転中心Ｐまでの距離である所謂「オフセット量ofs」が、図４に示した第１オフセット量ofs1及び図５に示した第２オフセット量ofs2の何れか一方となっている状態にて運転されるようになっている。
【００２２】
この第１オフセット量ofs1は「０」ではなく、その絶対値と第２オフセット量ofs2の絶対値とは等しい。換言すると、オフセット量ofsが第１オフセット量ofs1であるときのクランク軸の回転中心Ｐと、オフセット量ofsが第２オフセット量ofs2であるときのクランク軸の回転中心Ｐと、は基準線ＣＬに対して線対称の位置関係にある。なお、図４及び図５は、図２に示した内燃機関のシリンダ３１、ピストン３２、コネクティングロッド３３及びクランク軸３５の連結状態を模式的に示した図である。また、図２乃至図５は、内燃機関１０を同一の方向から見た図である。従って、クランク軸３５の回転方向はこれらの何れの図においても時計まわりの方向である。
【００２３】
ここで、オフセット量ofsと燃焼室３６の体積の単位時間あたりの変化量（体積増大速度）との関係について述べる。以下の説明のため、ピストン３２が上死点ＴＤＣ（例えば、圧縮上死点）から下死点ＢＤＣ（例えば、前記圧縮上死点の次に到来する下死点）まで移動する期間（区間）に対応したクランク軸３５の回転角度を第１クランク軸回転角度θ１と定義する。また、ピストン３２が下死点ＢＤＣ（例えば、前記圧縮上死点の次に到来する下死点）から、同下死点ＢＤＣの次に到来する上死点まで移動する期間（区間）に対応したクランク軸３５の回転角度を第２クランク軸回転角度θ２と定義する。即ち、θ２は３６０度からθ１を減じた角度である（θ２＝３６０度−θ１）。
【００２４】
いま、図４に示したように、オフセット量ofsが第１オフセット量ofs1であるとき、第１クランク軸回転角度θ１（＝θ１ofs1）は１８０度より小さく、第２クランク軸回転角度θ２（＝θ２ofs1）は１８０度より大きい。従って、この場合、第１クランク軸回転角度θ１は第２クランク軸回転角度θ２より小さくなる（θ１＜１８０度＜θ２）。なお、オフセット量ofsの大きさにかかわらず、コネクティングロッド３３とクランク軸３５との連結点が点Ａ及び点Ｐを結ぶ直線上に位置したとき、ピストン３２は上死点及び下死点の位置に移動する。
【００２５】
これに対し、図５に示したように、オフセット量ofsが第２オフセット量ofs2であるとき、第１クランク軸回転角度θ１（＝θ１ofs2）は１８０度より大きく、第２クランク軸回転角度θ２（＝θ２ofs2）は１８０度より小さい。従って、この場合、第１クランク軸回転角度θ１は第２クランク軸回転角度θ２より大きくなる（θ２＜１８０度＜θ１）。
【００２６】
更に、これらから明らかなように、オフセット量ofsが第１オフセット量ofs1であるときの第１クランク軸回転角度θ１（＝θ１ofs1）は、オフセット量ofsが第２オフセット量ofs2であるときの第１クランク軸回転角度θ１（＝θ１ofs2）よりも小さい。従って、クランク軸３５がある回転角速度ωで回転している場合、オフセット量ofsが第１オフセット量ofs1であるときの方が、オフセット量ofsが第２オフセット量ofs2であるときよりも、ピストン３２は短時間内に上死点ＴＤＣから下死点ＢＤＣに移動する。換言すると、上死点ＴＤＣからその上死点ＴＤＣの次に到来する下死点ＢＤＣに移動する際の燃焼室３６の体積増大速度は、オフセット量ofsが第１オフセット量ofs1であるとき相対的に大きくなり（燃焼室体積が急激に増大し）、一方、オフセット量ofsが第２オフセット量ofs2であるとき相対的に小さくなる（燃焼室体積が緩やかに増大する。）。
【００２７】
次に、電気ブロック図である図６を参照しながら、内燃機関１０を制御する電気制御装置５０について説明する。なお、電気制御装置５０は内燃機関１０の一部である内燃機関制御部を構成すると捉えることもできる。
【００２８】
この電気制御装置５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びインターフェース等（何れも図示省略）を含むマイクロコンピュータである。電気制御装置５０には、図示しないアクセルペダルの操作量Accpを検出するアクセルペダル操作量センサ５１と、クランク軸３５の回転速度からエンジン回転速度ＮＥを検出するエンジン回転速度センサ５２とが接続されている。電気制御装置５０は、これらのセンサから各検出信号を入力するようになっている。更に、電気制御装置５０は、各気筒の吸気弁駆動機構２２ａ、排気弁駆動機構２４ａ、イグナイタ２６及びインジェクタ２７、並びに、一つの電動モータ４２と接続されていて、これらに駆動信号を送出するようになっている。
【００２９】
次に、上記のように構成された内燃機関の作動について説明する。電気制御装置５０のＣＰＵは、図７にフローチャートにより示した制御ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。
【００３０】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵはステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、現時点の負荷（この例では、アクセルペダル操作量Accp）及び現時点のエンジン回転速度ＮＥと、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥと目標トルクTqtgtとの関係を規定するテーブルMapTqtgtとに基づいて目標トルクTqtgt（＝MapTqtgt(Accp，ＮＥ)）を決定する。
【００３１】
次に、ＣＰＵはステップ７１０に進み、同ステップ７１０内に示した運転領域判定マップと、上記決定された目標トルクTqtgt及び現時点のエンジン回転速度ＮＥと、に基づいて内燃機関の負荷が高負荷運転領域にあるか、低負荷運転領域にあるかを決定する。そして、ＣＰＵはステップ７１５に進んで、内燃機関の負荷が高負荷運転領域にあるか否かを判定する。
【００３２】
いま、内燃機関の負荷が高負荷運転領域にあると仮定して説明を続ける。この場合、ＣＰＵはステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、電動モータ４２に駆動信号を送出することにより、上記オフセット量ofsが上記第１オフセット量ofs1となるように、シリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０をクランクケース４０に対して内燃機関１０の幅方向（図２及び図３における左方向）に移動させる。この結果、シリンダ３１（従って、ピストンピン３４の中心Ａ）とクランク軸３５（クランク軸３５の回転中心Ｐ）とが図４に示したような関係となる。なお、ステップ７２０を実行する時点において、オフセット量ofsが第１オフセット量ofs1となっていれば、ＣＰＵは電動モータ４２に駆動信号を送出しない。
【００３３】
次に、ＣＰＵはステップ７２５に進み、４サイクル火花点火運転を行うように、各気筒の吸気弁駆動機構２２ａ、排気弁駆動機構２４ａ、イグナイタ２６及びインジェクタ２７に所定のタイミングにて所定の駆動信号を送出し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００３４】
ここで、ステップ７２５におけるＣＰＵの作動をある特定の気筒に着目して具体的に述べると、ＣＰＵは、その気筒のクランク角が圧縮上死点ＴＤＣ１近傍の所定クランク角になったときその気筒のイグナイタ２６に駆動（点火）信号を送出し、燃焼室３６内に形成された混合気を点火する。これにより火花点火による燃焼に伴うガスの膨張が始まる。次いで、ＣＰＵは、その気筒のクランク角が膨張下死点（圧縮上死点ＴＤＣ１に続く下死点）ＢＤＣ１近傍の所定クランク角になったとき、排気弁駆動機構２４ａに駆動信号を送出してその気筒の排気弁２４を開弁させる。これにより、排気が開始する。次いで、ＣＰＵは、その気筒のクランク角が排気上死点（膨張下死点ＢＤＣ１に続く上死点）ＴＤＣ２近傍のクランク角になったとき、吸気弁駆動機構２２ａに駆動信号を送出してその気筒の吸気弁２２を開弁させる。これにより、吸気が開始する。
【００３５】
次いで、ＣＰＵは排気弁駆動機構２４ａに駆動信号を送出してその気筒の排気弁２４を閉弁させ、その後、その気筒のインジェクタ２７に駆動信号を送出して燃料噴射を行う。これにより、燃焼室３６内に混合気が形成され始める。そして、ＣＰＵは吸気下死点（排気上死点ＴＤＣ２に続く下死点）ＢＤＣ２近傍のクランク角になったとき、吸気弁駆動機構２２ａに駆動信号を送出してその気筒の吸気弁２２を閉弁させる。これにより、吸気が終了し、その後、混合気は圧縮され、圧縮上死点ＴＤＣ１近傍のクランク角にて上述したように点火されることにより、火花点火による燃焼が開始する。なお、これらの吸気弁開弁タイミング、吸気弁閉弁タイミング、排気弁開弁タイミング、排気弁閉弁タイミング、燃料噴射量、燃料噴射開始時期及び点火時期等は、目標トルクTqtgtとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて決定される。本例では、目標空燃比は一定となるように燃料噴射量が決定される。
【００３６】
このように、高負荷運転領域において４サイクル火花点火運転がなされているとき、オフセット量ofsは第１オフセット量ofs1に設定される。従って、ピストン３２は、上死点（圧縮上死点）ＴＤＣからこの上死点に続く下死点ＢＤＣまで相対的に短時間内に移動する。換言すると、燃焼室３６の体積は上死点ＴＤＣ後から急激に増大する。このため、火炎が到達していない領域の混合気に加えられる圧力が大きくなる傾向にある高負荷運転領域における同圧力が過大とならないので、ノッキングの発生が抑制される。
【００３７】
次に、内燃機関の負荷が低負荷運転領域にあると仮定して説明を続ける。この場合、ＣＰＵは図７のステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７３０に進み、電動モータ４２に駆動信号を送出することにより、上記オフセット量ofsが上記第２オフセット量ofs2となるように、シリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０をクランクケース４０に対して内燃機関１０の幅方向（図２及び図３における右方向）に移動させる。この結果、シリンダ３１（従って、ピストンピン３４の中心Ａ）とクランク軸３５（クランク軸３５の回転中心Ｐ）とが図５に示したような関係となる。なお、ステップ７３０を実行する時点において、オフセット量ofsが第２オフセット量ofs2となっていれば、ＣＰＵは電動モータ４２に駆動信号を送出しない。
【００３８】
その後、ＣＰＵはステップ７２５に進んで上述したように４サイクル火花点火運転のための制御を行い、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００３９】
このように、低負荷運転領域において４サイクル火花点火運転がなされているとき、オフセット量ofsは第２オフセット量ofs2に設定されている。従って、ピストン３２は、上死点（圧縮上死点）ＴＤＣからこの上死点に続く下死点ＢＤＣまで相対的に長い時間をかけて移動する。換言すると、燃焼室３６の体積は圧縮上死点ＴＤＣ１後から比較的緩やかに増大する。このため、等容度を高い値とすることができるので、低負荷運転時の燃費を向上することができる。また、低負荷運転時であるから、燃焼室３６の体積が緩やかに増大してもノッキングは発生しない。
【００４０】
以上、説明したように、実施形態の内燃機関によれば、高負荷運転領域において４サイクル火花点火運転がなされているとき、第１クランク軸回転角度θ１が第２クランク軸回転角度θ２より小さくなる。従って、前述したように、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積は急激に増大するので、火炎が到達していない領域の混合気に加えられる圧力が過大になることが抑制される。これにより、ノッキングの発生が抑制される。また、ノッキング回避を目的として点火時期を大きく遅角させる必要がないので、等容度が大幅に低下して燃費が悪化することを防止することができる。
【００４１】
更に、低負荷運転領域において４サイクル火花点火運転がなされているとき、第１クランク軸回転角度θ１が第２クランク軸回転角度θ２より大きくなる。従って、混合気の燃焼によって生成された燃焼ガスが膨張するとき、燃焼室体積は緩やかに増大することになる。その結果、低負荷運転領域において、等容度を高めることができるので燃費を良好にすることができる。このように、内燃機関１０は、高負荷運転領域においてノッキングの発生を抑制するとともに、低負荷運転領域における等容度を高くすることができるので、結果として広い運転領域において静粛かつ燃費が良好な内燃機関となっている。
【００４２】
なお、上記実施形態において、電動モータ４２と、シリンダブロック３０の突出部３０ａ（貫通孔３０ａ１）及び駆動軸４３に設けられたボールねじ機構、被支持部２８，３７並びに支持基体４４等は、オフセット量を電気制御装置５０からの指示信号（電動モータ４２の駆動信号）に応じて変更するオフセット量変更機構を構成している。また、図７のステップ７０５乃至ステップ７１５は運転領域（運転状態）判定手段に、ステップ７２０及びステップ７３０はオフセット量制御手段に、ステップ７２５は火花点火運転実行手段にそれぞれ相当している。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態における火花点火運転は４サイクル運転であったが、２サイクル運転を行う内燃機関にも本発明を適用することができる。また、上記実施形態は更にノッキングの発生を検出するノックセンサを備えるとともに、同ノックセンサによりノッキングを検出したときは上記オフセット量ofsが上記第１オフセット量ofs1となるように上記オフセット量変更機構を制御してもよい。更に、上記オフセット量ofsが上記第１オフセット量ofs1となっている場合であって、ノックセンサによりノッキングを検出したときは、補助的に点火時期を遅角させてもよい。
【００４４】
加えて、吸気弁２２及び排気弁２４はクランク軸３５によりベルトを介して駆動されるインテークカムシャフト及びエキゾーストカムシャフトによりそれぞれ開閉駆動されてもよい。また、上記オフセット量変更機構は、電動モータ４２及びボールねじ機構により構成されていたが、例えば、油圧発生源（油圧ポンプ）、油圧調整手段及び油圧シリンダ等により構成され、油圧等によってシリンダヘッド２０及びシリンダブロック３０を内燃機関１０の幅方向に移動させるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の側面図である。
【図２】図１の１−１線に沿った平面にて内燃機関を切断した断面図である。
【図３】図１の２−２線に沿った平面にて内燃機関を切断した断面図である。
【図４】図２に示した内燃機関のシリンダ、ピストン、コネクティングロッド及びクランク軸の連結状態（位置関係）を模式的に示した図である。
【図５】図２に示した内燃機関のシリンダ、ピストン、コネクティングロッド及びクランク軸の連結状態（位置関係）を模式的に示した図である。
【図６】図１に示した内燃機関を制御する制御装置の電気ブロック図である。
【図７】図６に示した電気制御装置のＣＰＵが実行するルーチンである。
【符号の説明】
【００４６】
１０…内燃機関、２０…シリンダヘッド、２８，３７…被支持部、２１…吸気ポート、２２…吸気弁、２２ａ…吸気弁駆動機構、２３…排気ポート、２４…排気弁、２４ａ…排気弁駆動機構、２５…点火プラグ、２６…イグナイタ、２７…インジェクタ、３０…シリンダブロック、３０ａ…突出部、３０ａ１…貫通孔、３１…シリンダ、３２…ピストン、３３…コネクティングロッド、３４…ピストンピン、３５…クランク軸、３６…燃焼室、４０…クランクケース、４１…伸縮部材、４２…電動モータ、４３…駆動軸、４４ａ，４４ｂ…レール部、４４…支持基体、５０…電気制御装置、５１…アクセルペダル操作量センサ、５２…エンジン回転速度センサ、ofs…オフセット量、ofs1…第１オフセット量、ofs2…第２オフセット量、Ａ…ピストンとコネクティングロッドとの連結点、Ｐ…クランク軸回転中心。
【図１】
2006009593.tif 000003
【図２】
2006009593.tif 000004
【図３】
2006009593.tif 000005
【図４】
2006009593.tif 000006
【図５】
2006009593.tif 000007
【図６】
2006009593.tif 000008
【図７】
2006009593.tif 000009