(57)【要約】【課題】内燃機関の圧縮比可変装置において，ピストンアウタの上向き慣性力が，燃焼室からの下向き荷重より過大になったときは，ピストンアウタの低圧縮比位置から高圧縮比位置への移動を禁止するようにして，カム機構の耐久性を確保する。【解決手段】ピストンアウタ５ｂの高圧縮比位置Ｈへの変位を許容すると共に，その高圧縮比位置Ｈを保持し得るカム機構１５1 と；ピストンアウタ５ｂの低圧縮比位置Ｌへの変位を許容すると共に，その低圧縮比位置Ｌを保持するロック機構１５2 と；これらカム機構１５1 及びロック機構１５2 の作動を圧縮比切換領域判定手段Ｍ１に従って制御する制御装置５０と；を備える，内燃機関の圧縮比可変装置において，制御装置５０を，これが圧縮比切換領域判定手段Ｍ１から高圧縮比領域Ｈａと判定しても，機関Ｅの所定の高回転且つ低負荷運転領域Ｐでは，前記カム機構１５1 の作動を禁止するように構成した。【選択図】      図１
2008038744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッド（７）にピストンピン（６）を介して連結されるピストンインナ（５ａ）と；ヘッド部（５ｂｈ）を機関（Ｅ）の燃焼室（４ａ）に臨ませながらピストンインナ（５ａ）の外周に軸方向摺動可能に嵌合し，慣性力により前記燃料室（４ａ）寄りの高圧縮比位置（Ｈ）と，それと反対側の低圧縮比位置（Ｌ）との間をピストンインナ（５ａ）に対して変位するピストンアウタ（５ｂ）と；ピストンインナ（５ａ）及びピストンアウタ（５ｂ）間に構成されて，ピストンアウタ（５ｂ）の高圧縮比位置（Ｈ）への変位を許容すると共に，ピストンアウタ（５ｂ）が高圧縮比位置（Ｈ）に変位したときその高圧縮比位置（Ｈ）を保持し得るカム機構（１５1 ）と；同じくピストンインナ（５ａ）及びピストンアウタ（５ｂ）間に構成されて，ピストンアウタ（５ｂ）の低圧縮比位置（Ｌ）への変位を許容すると共に，ピストンアウタ（５ｂ）が低圧縮比位置（Ｌ）へ変位したときその低圧縮比位置（Ｌ）を保持するロック機構（１５2 ）と；これらカム機構（１５1 ）及びロック機構（１５2 ）の作動を圧縮比切換領域判定手段（Ｍ１）に従って制御する制御装置（５０）と；を備える，内燃機関の圧縮比可変装置において，
前記制御装置（５０）を，これが圧縮比切換領域判定手段（Ｍ１）から高圧縮比領域（Ｈａ）と判定しても，機関（Ｅ）の所定の高回転且つ低負荷運転領域（Ｐ）では，前記カム機構（１５1 ）の作動を禁止するように構成したことを特徴とする，内燃機関の圧縮比可変装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の圧縮比可変装置において，
前記所定の高回転且つ低負荷運転領域（Ｐ）が，機関（Ｅ）の圧縮行程で，ピストンアウタ（５ｂ）の燃焼室（４ａ）側への慣性力（Ｆ１）が，燃焼室圧力によるピストンアウタ（５ｂ）への荷重（Ｆ２）以上に増大する運転領域（Ｐ）であることを特徴とする，内燃機関の圧縮比可変装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，コンロッドにピストンピンを介して連結されるピストンインナと；ヘッド部を機関の燃焼室に臨ませながらピストンインナの外周に軸方向摺動可能に嵌合し，慣性力により前記燃料室寄りの高圧縮比位置と，それと反対側の低圧縮比位置との間をピストンインナに対して変位するピストンアウタと；ピストンインナ及びピストンアウタ間に構成されて，ピストンアウタの高圧縮比位置への変位を許容すると共に，ピストンアウタが高圧縮比位置に変位したときその高圧縮比位置を保持し得るカム機構と；同じくピストンインナ及びピストンアウタ間に構成されて，ピストンアウタの低圧縮比位置への変位を許容すると共に，ピストンアウタが低圧縮比位置へ変位したときその低圧縮比位置を保持するロック機構と；これらカム機構及びロック機構の作動を圧縮比切換領域判定手段に従って制御する制御装置と；を備える，内燃機関の圧縮比可変装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
かゝる内燃機関の圧縮比可変装置は，特許文献１に開示されるように，既に知られている。
【特許文献１】特開２００５−５４６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かゝる内燃機関の圧縮比可変装置では，ピストンアウタを低圧縮比位置から高圧縮比位置へ切換制御する際には，アクチュエータによりカム機構を，ピストンアウタの高圧縮比位置側に付勢しながら，ピストンアウタがそれ自体の慣性力により高圧縮比位置に移動するのを待ち，ピストンアウタが高圧縮比位置に移動すれば，カム機構の作動によりピストンアウタは高圧縮比位置に保持される。この場合，ピストンアウタの高圧縮比位置への移動は，ピストンアウタの燃焼室側への慣性力（以下，上向き慣性力という。）が，燃焼室圧力によるピストンアウタへの荷重（以下，下向荷重という）よりも勝ったときに生じる。
【０００４】
しかしながら，カム機構がピストンアウタの低圧縮比位置から高圧縮比位置への移動を許容した場合，ピストンアウタの上向き慣性力が，燃焼室からの下向き荷重より過大になると，機関の圧縮行程終わりの上死点でもピストンアウタが高圧縮比位置へ移動することがあり，そうなると，カム機構がピストンアウタを高圧縮比位置に保持する作動を完了しないうちに，膨張行程に移ってしまい，燃焼室からの大なる下向き荷重がピストンアウタを介して，不完全作動状態のカム機構に加わることになり，その耐久性を損じることがある。
【０００５】
本発明は，かゝる事情に鑑みてなされたもので，ピストンアウタの上向き慣性力が，燃焼室からの下向き荷重より過大になったときは，ピストンアウタの低圧縮比位置から高圧縮比位置への移動を禁止するようにして，カム機構の耐久性を確保し得る，前記内燃機関の圧縮比可変装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために，本発明は，コンロッドにピストンピンを介して連結されるピストンインナと；ヘッド部を機関の燃焼室に臨ませながらピストンインナの外周に軸方向摺動可能に嵌合し，慣性力により前記燃料室寄りの高圧縮比位置と，それと反対側の低圧縮比位置との間をピストンインナに対して変位するピストンアウタと；ピストンインナ及びピストンアウタ間に構成されて，ピストンアウタの高圧縮比位置への変位を許容すると共に，ピストンアウタが高圧縮比位置に変位したときその高圧縮比位置を保持し得るカム機構と；同じくピストンインナ及びピストンアウタ間に構成されて，ピストンアウタの低圧縮比位置への変位を許容すると共に，ピストンアウタが低圧縮比位置へ変位したときその低圧縮比位置を保持するロック機構と；これらカム機構及びロック機構の作動を圧縮比切換領域判定手段に従って制御する制御装置と；を備える，内燃機関の圧縮比可変装置において，前記制御装置を，これが圧縮比切換領域判定手段から高圧縮比領域と判定しても，機関の所定の高回転且つ低負荷運転領域では，前記カム機構の作動を禁止するように構成したことを第１の特徴とする。
【０００７】
尚，前記カム機構及びロック機構は，後述する本発明の実施例中の第１カム機構１５1 及び第２カム機構１５2 にそれぞれ対応し，また圧縮比切換領域判定手段は圧縮比切換領域判定マップＭ１に対応し，前記制御装置は電子制御ユニット５０に対応する。
【０００８】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記所定の高回転且つ低負荷運転領域が，機関の圧縮行程で，ピストンアウタの燃焼室側への慣性力が，燃焼室圧力によるピストンアウタへの荷重以上に増大する運転領域であることを第２の特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の第１の特徴によれば，機関が低圧縮比状態から高圧縮比状態へ切り換わるべき運転状態にあっても，所定の高回転且つ低負荷状態であれば，カム機構の作動を禁止することで，ロック機構による低圧縮比状態が保持され，過大な上向き慣性力による高圧縮比位置への変位を拘束することができ，これにより特に圧縮行程終わりの上死点でピストンアウタが過大な上向き慣性力により高圧縮比位置へ変位することを拘束することができ，その結果，次に膨張行程に移っても，燃焼室圧力により荷重が特に不完全作動状態の第１カム機構に加わることを未然に回避して，第１カム機構の耐久性を確保することができる。
【００１０】
本発明の第２の特徴によれば，圧縮行程終わりの上死点でピストンアウタが過大な上向き慣性力により高圧縮比位置へ変位することを確実に拘束することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の一実施例に基づいて以下に説明する。      
【００１２】
図１は本発明の圧縮比可変装置を備える内燃機関の要部縦断正面図，図２は図１の２−２線拡大断面図で低圧縮比状態を示す。図３は高圧縮比状態を示す，図２との対応図，図４は図２の４−４断面図，図５は図３の５−５線拡大断面図，図６は図２の６−６線断面図，図７は図３の７−７線断面図，図８は高圧縮比状態から低圧縮比状態への切り換え作用説明図，図９は低圧縮比状態から高圧縮比状態への切り換え作用図，図１０は圧縮比切換領域マップを示す線図，図１１は高圧縮比への切換禁止領域マップを示す線図，図１２は電子制御ユニットの制御プログラミングの実行手順を示すフローチャートである。
【００１３】
先ず，図１〜図９により内燃機関Ｅの圧縮比可変装置の基本構成について説明する。
【００１４】
図１〜図３において，内燃機関Ｅにおいて，クランクケース３にベアリング８，８′を介して支承されるクランク軸９には，シリンダブロック２のシリンダボア２ａ内を昇降するピストン５にコンロッド７を介してピストン５が連接される。このピストン５は，ピストンピン６を介してコンロッド７の小端部７ａに連結されるピストンインナ５ａと，このピストンインナ５ａの外周面に摺動可能に嵌合していて，ピストンインナ５ａ上で所定の低圧縮比位置Ｌ（図２参照）と高圧縮比位置Ｈ（図３参照）との間を移動し得るピストンアウタ５ｂとからなっており，そのピストンアウタ５ｂが，その外周に装着された複数のピストンリング１０ａ〜１０ｃを介してシリンダボア２ａの内周面に摺動自在に嵌合すると共に，ヘッド部５ｂｈをシリンダヘッド４の燃焼室４ａに臨ませている。
【００１５】
ピストンインナ及びアウタ５ａ，５ｂの摺動嵌合面には，ピストン５の軸方向に延びて互いに係合する複数のスプライン歯１１ａ及びスプライン溝１１ｂがそれぞれ形成され，ピストンインナ及びアウタ５ａ，５ｂは，それらの軸線周りに相対回転できないようになっている。またピストンインナ５ａ及びピストンアウタ５ｂの軸方向相対移動を規制する止環１８が，ピストンインナ５ａを挟んでヘッド部５ｂｈと反対でピストンアウタ５ｂの内周面に係止される。
【００１６】
ピストンインナ５ａとヘッド部５ｂｈとの間には，それらの間の第１軸方向間隔Ｓ1 を制御する第１カム機構１５1 が介裝され，またピストンインナ５ａ及び止環１８間には，それらの間の第２軸方向間隔Ｓ2 を制御する第２カム機構１５2 が介裝される。これら第１及び第２カム機構１５1 ，１５2 により前記第１及び第２軸方向間隔Ｓ1 ，Ｓ2 を互いに反対に増減させることによって，ピストンアウタ５ｂは，ピストンインナ５ａに対してピストンピン寄りの低圧縮比位置Ｌと，燃焼室４ａ寄りの高圧縮比位置Ｈとに交互に保持される。
【００１７】
図２，図３及び図６に示すように，第１カム機構１５1 は，ピストンアウタ５ｂのヘッド部５ｂｈ内壁に形成される上部の第１固定カム１６1 と，ピストンインナ５ａの上面に一体に突設された枢軸部１２に回動可能に嵌合しつゝピストンインナ５ａの上面に支承される下部の第１回転カム板１７1 とからなっている。
【００１８】
第１回転カム板１７1 は，その軸線周りに設定される第１及び第２回転位置Ａ，Ｂ間を回転し得るもので，その往復回転により第１固定カム１６1 と協働して，前記第１軸方向間隔Ｓ1 を増減させ得る。具体的には，第１固定カム１６1 は，周方向に並ぶ複数のカム山１６1 ，１６1 …で構成され，第１回転カム板１７1 には，同じく周方向に並ぶ複数のカム山１７1 ，１７1 …が一体に形成される。
【００１９】
而して，第１回転カム板１７1 が第１回転位置Ａにあるときは，この第１回転カム板１７1 の隣接するカム山１７1 ，１７1 間の谷に上部の第１固定カム１６1 のカム山１６1 が出入り可能であり（図６の（ａ），（ｂ）参照），その結果，ピストンアウタ５ｂの低圧縮比位置Ｌ又は高圧縮比位置Ｈへの移行が許容される。そして上下のカム山１６1 ａ，１７1 ａが噛み合えば，第１カム機構１５1 は軸方向収縮状態となって前記第１軸方向間隔Ｓ1 を減少させることになる。
【００２０】
また第１回転カム板１７1 が第２回転位置Ｂにあるときは，第１回転カム板１７1 及び第１固定カム１６1 のカム山１６1 ａ，１７1 ａ同士が平坦な頂面を衝合させる（図６の（ａ）参照）ことで，第１カム機構１５1 は軸方向拡張状態となって，前記第１軸方向間隔Ｓ1 を増加させ，ピストンアウタ５ｂを高圧縮比位置Ｈに保持することになる。
【００２１】
ピストンインナ５ａ及び第１回転カム板１７1 間には，第１回転カム板１７1 を第１回転位置Ａ及び第２回転位置Ｂへ交互に回転させる第１アクチュエータ２０1 が設けられる。
【００２２】
第１アクチュエータ２０1 は図２及び図４に示すような構成を有する。即ち，ピストンインナ５ａには，ピストンピン６を挟んでそれと平行に延びる一対の有底のシリンダ孔２１1 ，２１1 と，各シリンダ孔２１1 の中間部の上壁を貫通する長孔２９1 ，２９1 とが設けられ，第１回転カム板１７1 の下面に一体的に突設されて，その直径線上に並ぶ一対の受圧ピン２８1 ，２８1 が上記長孔２９1 ，２９1 を通してシリンダ孔２１1 ，２１1 に臨ませてある。長孔２９1 ，２９1 は，受圧ピン２８1 ，２８1 が第１回転カム板１７1 と共に第１回転位置Ａ及び第２回転位置Ｂ間を移動することを妨げないようになっている。
【００２３】
各シリンダ孔２１1 には，対応する受圧ピン２８1 を挟んで作動プランジャ２３1 及び有底円筒状の戻しプランジャ２４1 が摺動可能に嵌装される。その際，作動プランジャ２３1 ，２３1 同士及び戻しプランジャ２４1 ，２４1 同士は，それぞれピストン５の軸線に関して点対称に配置される。
【００２４】
各シリンダ孔２１1 内には，作動プランジャ２３1 の内端が臨む第１油圧室２５1 が画成され，該室２５1 に油圧を供給すると，その油圧を受けて作動プランジャ２３1 が受圧ピン２８1 を介して第１回転カム板１７1 を第２回転位置Ｂへ回転するようになっている。
【００２５】
また各シリンダ孔２１1 の開放側端部には，円筒状のばね保持筒３５1 が止環３６1 を介して係止され，このばね保持筒３５1 と前記戻しプランジャ２４1 との間に，その戻しプランジャ２４1 を受圧ピン２８1 側に付勢する戻しばね２７1 が縮設される。
【００２６】
而して，第１回転カム板１７1 の第１回転位置Ａは，各シリンダ孔２１1 の底面に当接する作動プランジャ２３1 の先端に受圧ピン２８1 が当接することにより規定され，第１回転カム板１７1 の第２回転位置Ｂは，受圧ピン２８1 に押された戻しプランジャ２４1 がばね保持筒３５1 の先端に当接することにより規定される。
【００２７】
また図２，図３及び図６に示すように，第２カム機構１５2 は，ピストンインナ５ａの下端壁に形成される上部の第２固定カム１６2 と，前記止環１８上でピストンアウタ５ｂの内周面に回転可能に嵌合する下部の第２回転カム板１７2 とからなっている，ピストンアウタ５ｂの内周には，第２回転カム板１７2 の上面に当接する環状の肩部１９が形成されており，この肩部１９と前記止環１８とで第２回転カム板１７2 は回転可能に挟持され，ピストンアウタ５ｂに対して軸方向の移動が阻止される。
【００２８】
第２回転カム板１７2 は，その軸線周りに設定される第３回転位置Ｃ及び第４回転位置Ｄ間を回転し得るもので，その往復回転により第２固定カム１６2 と協働して，前記第２軸方向間隔Ｓ2 を増減させるようになっている。具体的には，第２固定カム１６2 は，周方向に並ぶ複数のカム山１６2 ａ，１６2 ａ…で構成され，第２回転カム板１７2 には，同じく周方向に並ぶ複数のカム山１７2 ａ，１７2 ａ…が一体に形成される。
【００２９】
第２回転カム板１７2 の第３及び第４回転位置Ｃ，Ｄ間の回転角度は，前記第１回転カム板１７1 の第１及び第２回転位置Ａ，Ｂ間の回転角度と同一に設定される。また第２固定カム１６2 及び第２回転カム板１７2 のカム山１６2 ａ，１７2 ａの少なくとも有効高さは，前記第１固定カム１６1 及び第１回転カム板１７1 のカム山１６1 ａ，１７2 ａのそれと同一に設定される。
【００３０】
而して，第２回転カム板１７2 が第３回転位置Ｃにあるときは，第２回転カム板１７2 及び第２固定カム１６2 のカム山１６2 ａ，１７2 ａ同士が平坦な頂面を衝合させる（図６の（ｄ）参照）ことで，第２カム機構１５2 は軸方向拡張状態となって，前記第２軸方向間隔Ｓ2 を増加させ，ピストンアウタ５ｂを低圧縮比位置Ｌに保持する。
【００３１】
また第２回転カム板１７2 が第４回転位置Ｄにあるときは，この第２回転カム板１７2 の隣接するカム山１７2 ａ，１７2 ａ間の谷に第２固定カム１６2 のカム山１６2 ａが出入り可能であり（図６の（ａ），（ｃ）参照），その結果，ピストンアウタ５ｂの低圧縮比位置Ｌ又は高圧縮比位置Ｈへの移行が許容される。そして上下のカム山１６2 ａ，１７2 ａが噛み合えば，第２カム機構１５2 は軸方向収縮状態となって前記第２軸方向間隔Ｓ2 の減少をすることになる。
【００３２】
ピストンインナ５ａ及び第２回転カム板１７2 間には，第２回転カム板１７2 を第３回転位置Ｃ及び第４回転位置Ｄへ交互に回転させる第２アクチュエータ２０2 が設けられる。
【００３３】
第２アクチュエータ２０2 は図２及び図６に示すような構成を有する。即ち，ピストンインナ５ａには，ピストンピン６を挟んでそれと平行に延びる一対の有底のシリンダ孔２１2 ，２１2 と，各シリンダ孔２１2 の中間部の上壁を貫通する長孔２９2 ，２９2 とが設けられ，第２回転カム板１７2 の下面に一体的に突設されて，その直径線上に並ぶ一対の受圧ピン２８2 ，２８2 が上記長孔２９2 ，２９2 を通してシリンダ孔２１2 ，２１2 に臨ませてある。各長孔２９2 は，受圧ピン２８2 が第２回転カム板１７2 と共に第３回転位置Ｃ及び第４回転位置Ｄ間を移動することを妨げないようになっている。
【００３４】
各シリンダ孔２１2 には，対応する受圧ピン２８2 を挟んで作動プランジャ２３2 及び有底円筒状の戻しプランジャ２４2 が摺動可能に嵌装される。その際，作動プランジャ２３2 ，２３2 同士及び戻しプランジャ２４2 ，２４2 同士は，それぞれピストン５の軸線に関して点対称に配置される。
【００３５】
各シリンダ孔２１2 内には，作動プランジャ２３2 の内端が臨む第２油圧室２５2 が画成され，該室２５2 に油圧を供給すると，その油圧を受けて作動プランジャ２３2 が受圧ピン２８2 を介して第２回転カム板１７2 を第４回転位置Ｄへ回動するようになっている。
【００３６】
また各シリンダ孔２１2 の開放側端部には，円筒状のばね保持筒３５2 が止環３６2 を介して係止され，このばね保持筒３５2 と前記戻しプランジャ２４2 との間に，その戻しプランジャ２４2 を受圧ピン２８2 側に付勢する戻しばね２７2 が縮設される。こうして第２アクチュエータ２０2 は，前記第１アクチュエータ２０1 と対称的に構成される。
【００３７】
而して，第２回転カム板１７2 の第３回転位置Ｃは，各シリンダ孔２１2 ，２１2 の底面に当接する作動プランジャ２３2 ，２３2 の先端に受圧ピン２８2 ，２８2 が当接することにより規定され，第２回転カム板１７2 の第４回転位置Ｄは，受圧ピン２８2 に押された戻しプランジャ２４2 がばね保持筒３５2 の先端に当接することにより規定される。
【００３８】
以上において，第１回転カム板１７1 及び第１アクチュエータ２０1 ，並びに第２回転カム板１７2 及び第１アクチュエータ２０2 は，ピストンインナ５ａ及びピストンアウタ５ｂの慣性力の差や，ピストンアウタ５ｂがシリンダボア２ａの内面から受ける摩擦抵抗，ピストンアウタ５ｂが燃焼室４ａ側から受ける負圧，正圧等，ピストンインナ５ａ及びアウタ５ｂを互いに軸方向に離間させたり近接させようと作用する外力により，ピストンアウタ５ｂが低圧縮比位置Ｌ及び高圧縮比位置Ｈ間を移動することを許容する。
【００３９】
再び図１及び図２において，前記ピストンピン６と，その中空部に圧入されたスリーブ４０との間に筒状の油室４１が画成され，この油室４１を第１及び第２アクチュエータ２０1 ，２０2 の両油圧室２５1 ，２５2 に接続する第１及び第２分配油路４２1 ，４２2 がピストンピン６及びピストンインナ５ａに渡り設けられる。また油室４１は，ピストンピン６，コンロッド７及びクランク軸９に渡り設けられる油路４４に接続され，この油路４４は，電磁切換弁４５を介して油圧源たるオイルポンプ４６と，油溜め４７とに切換可能に接続される。オイルポンプ４６は電動モータ４８により駆動される。
［高圧縮比位置から低圧縮比位置への切り換え］
いま，図８の（ａ）に示すように，ピストンアウタ５ｂが高圧縮比位置Ｈに保持されているとする。したがって，第１カム機構１５1 では，上下のカム山１６1 ａ，１７1 ａが互いに頂面を対向させた軸方向拡張状態にあると共に，第２カム機構１５2 では上下のカム山１６2 ａ，１７2 ａを互いに噛み合わせた軸方向収縮状態にある。
【００４０】
この状態において，電磁切換弁４５を図１に示すように非通電状態，即ちオフ状態にして，油路４４を油溜め４７に開放すれば，第１及び第２アクチュエータ２０1 ，２０2 の油圧室２５1 ，２５2 は，何れも油室４１及び油路４４を通して油溜め４７に開放されるので，第１アクチュエータ２０1 では，戻しプランジャ２４1 が戻しばね２７1 の付勢力で受圧ピン２８1 を押圧して，第１回転カム板１７1 を第１回転位置Ａへ回転しようとし，第２アクチュエータ２０1 では，戻しプランジャ２４2 が戻しばね２７2 の付勢力で受圧ピン２８2 を押圧して，第２回転カム板１７2 を第３回転位置Ｃへ回転しようとする。
【００４１】
そこで，ピストン５が吸気行程に移ると，ピストンインナ５ａには，ピストンアウタ５ｂに先行して下向きの慣性力が作用するため，第１カム機構１５1 は，ピストンインナ５ａ及びピストンアウタ５ｂ間のスラスト荷重から解放される。したがって，先ず第１回転カム板１７1 が第１アクチュエータ２０1 の戻しばね２７1 の付勢力により受圧ピン２８1 を介して第１回転位置Ａへ素早く回転する。その結果，図８の（ｂ）に示すように，第１カム機構１５1 の上下のカム山１６1 ａ，１７1 ａは互いに半ピッチずらした噛み合い可能の配置となる。
【００４２】
次にピストン５が圧縮行程の後半に来ると，ピストンインナ５ａには，ピストンアウタ５ｂに先行して上向きの慣性力が作用するため，ピストンアウタ５ｂは，図８の（ｃ）のように，第１カム機構１５1 の上下のカム山１６1 ａ，１７1 ａを互いに噛み合せながら，即ち第１カム機構１５1 を軸方向に収縮させながら，ピストンインナ５ａに対して相対的に下降し，低圧縮比位置Ｌを占めることになる。
【００４３】
このようにピストンアウタ５ｂがピストンインナ５ａに対して相対的に下降すると，第２カム機構１５2 では，第２固定カム１６2 に対して第２回転カム板１７2 が下降することになり，それに伴ない上下のカム山１６2 ａ，１７2 ａが噛み合い状態から解放されるので，第２回転カム板１７2 は第２アクチュエータ２０2 の戻しばね２７2 の付勢力により受圧ピン２８2 を介して第３回転位置Ｃへ素早く回転する。その結果，図８の（ｄ）に示すように，第２カム機構１５2 の上下のカム山１６2 ａ，１７2 ａは互いに平坦な頂面を当接対向させる。このような第２カム機構１５2 の軸方向拡張作用により，第２軸方向間隔Ｓ2 は増加して，ピストンアウタ５ｂの低圧縮比位置Ｌを保持することになり，内燃機関Ｅは低圧縮比状態となる。
［低圧縮比位置から高圧縮比位置への切り換え］
次に，内燃機関Ｅの高速運転時，電磁切換弁４５を通電状態，即ちオン状態にして，油路４４をオイルポンプ４６に接続すると，オイルポンプ４６の吐出油圧が油路４４及び油室４１を通して全油圧室２５1 ，２５2 に供給されるので，第１アクチュエータ２０1 では，作動プランジャ２３1 が第１油圧室２５1 の油圧を受けて受圧ピン２８1 を介して第１回転カム板１７1 を第２回転Ｂに向かって回転しようとし，第２アクチュエータ２０2 では，作動プランジャ２３2 が第２油圧室２５2 の油圧を受けて受圧ピン２８2 を介して第２回転カム板１７2 を第４回転位置Ｄに向かって回転しようとする。
【００４４】
そこで，ピストン５が排気行程に移ると，ピストンインナ５ａがピストンアウタ５ｂに先行して上向きの慣性力を受けるため，ピストンインナ５ａ及び止環１８間に介装された第２カム機構１５2 がスラスト荷重から解放される。したがって，先ず第２回転カム板１７2 が第２アクチュエータ２０2 の作動プランジャ２３2 の油圧による押圧力により受圧ピン２８2 を介して第４回転位置Ｄへ素早く回転する。その結果，図９の（ｂ）に示すように，第２カム機構１５2 の上下のカム山１６2 ａ，１７2 ａは互いに半ピッチずらした噛み合い可能の配置となる。
【００４５】
次にピストン５が吸気行程の後半に来ると，ピストンインナ５ａには，ピストンアウタ５ｂに先行して下向きの慣性力が作用するため，ピストンアウタ５ｂは，図９の（ｃ）のように，第２カム機構１５2 の上下のカム山１６2 ａ，１７2 ａを互いに噛み合せながら，即ち第２カム機構１５1 を軸方向に収縮させながら，ピストンインナ５ａに対して相対的に上昇し，高圧縮比位置Ｈを占めることになる。
【００４６】
このようにピストンアウタ５ｂがピストンインナ５ａに対して相対的に上昇すると，第１カム機構１５1 では，第１回転カム板１７1 に対して第２固定カム１６1 が上昇することになり，それに伴ない上下のカム山１６1 ａ，１７1 ａが噛み合い状態から解放されるので，第１回転カム板１７1 は第１アクチュエータ２０1 の作動プランジャ２３1 の油圧による押圧力により受圧ピン２８2 を介して第２回転位置Ｂへ素早く回転する（図５参照）。その結果，図９の（ｄ）に示すように，第１カム機構１５1 の上下のカム山１６1 ａ，１７2 ａは互いに平坦な頂面を当接対向させる。このような第１カム機構１５1 の軸方向拡張作用により，第１軸方向間隔Ｓ1 は増加して，ピストンアウタ５ｂの高圧縮比位置Ｈを保持することになる。かくして，内燃機関Ｅは高圧縮比状態となる。上記圧縮比可変装置の構成は，特許文献１に開示されたものを踏襲している。
【００４７】
前記電磁切換弁４５には，図１に示すように，その作動を制御する電子制御ユニット５０が接続される。この電子制御ユニット５０には，機関回転数Ｎｅを検出する回転数センサ５１と，機関Ｅのスロットル弁の開度θを検出するスロットルセンサ５２の出力信号が少なくとも入力される。また電子制御ユニット５０には圧縮比切換領域マップＭ１（図１０）と，高圧縮比への切換禁止領域マップＭ２（図１１）とが設けられる。
【００４８】
圧縮比切換領域マップＭ１において，線Ａ１は機関Ｅの最大出力特性を，Ｌａは低圧縮比領域を，Ｈａは高圧縮比領域をそれぞれ示す。また高圧縮比への切換禁止領域マップＭ２において，線Ａ２は，圧縮行程で，ピストンアウタ５ｂの上向き慣性力Ｆ1 と燃焼室４ａからピストンアウタ５ｂに加えられる下向き荷重Ｆ２との釣り合うときを示す。そして前記高圧縮比領域Ｈａの境界線（点線）と線Ａ２とで囲まれる領域Ｐ，即ち機関Ｅの所定の高回転且つ低負荷運転領域Ｐは，圧縮行程でピストンアウタ５ｂの上向き慣性力Ｆ1 が強過ぎるため，第１，第２カム機構１５1 ，１５2 の，ピストンアウタ５ｂの高圧縮比側への切換作動を禁止する切換禁止領域Ｐである。
【００４９】
次に，電子制御ユニット５０の制御プログラミングの実行手順を図１２のフローチャートにより説明する。
【００５０】
先ず，ステップＳ１において，回転数センサ５１の出力信号から機関回転数Ｎｅを読み込み，機関回転数Ｎｅ及びスロットルセンサ５２の出力信号θから負荷Ｔｑを算出して読み込む。
【００５１】
ステップＳ２では，機関回転数Ｎｅ及び負荷Ｔｑに基づき圧縮比切換領域マップＭ１により圧縮比切換領域を判定し，ステップＳ３では，ステップＳ２での判定領域が低圧縮比領域であるか否かを判別し，ＹＥＳであれば（即ち，低圧縮比領域と判別すれば）ステップ４に進み，電磁切換弁４５をオフ状態にする。
【００５２】
ステップＳ３での判別がＮＯであれば（即ち，高圧縮比領域と判別すれば），ステップ５に進み，こゝでステップＳ２での判定領域が前回と変化しているか否かを判別し，ＮＯであれば，前回の高圧縮比状態を維持すべくステップ１に戻る。
【００５３】
ステップ５でＹＥＳと判別されゝば，ステップ６で機関回転数Ｎｅ及び負荷Ｔｑに基づきマップＭ２より高圧縮比への切換禁止領域Ｐを判定して，ステップ７に進む。
【００５４】
ステップ７では，高圧縮比への切換禁止領域Ｐにあるか否かを判別し，ＹＥＳであればステップ４に進み，電磁切換弁４５のオフ状態を維持して，ステップ１に戻る。
【００５５】
したがって，機関Ｅが低圧縮比状態から高圧縮比状態へ切り換わるべき運転状態にあっても，所定の高回転且つ低負荷状態であれば，電磁切換弁４５のオフ状態を維持することで，前回の低圧縮比状態が保持されることになり，圧縮行程終わりの上死点でピストンアウタ５ｂが過大な上向き慣性力Ｆ1 により高圧縮比位置Ｈへ変位することを拘束することができる。その結果，次に膨張行程に移っても，燃焼室圧力により荷重が特に不完全作動状態の第１カム機構１５1 に加わることを未然に回避して，第１カム機構１５1 の耐久性を確保することができる。
【００５６】
ステップ７でＮＯと判別すれば，ステップ８に進み，電磁切換弁４５をオン状態するので，前述のようにしてピストンアウタ５ｂは高圧縮比位置Ｈに変位して，第１及び第２カム機構１５1 ，１５2 により保持され，機関Ｅが高圧縮比運転状態となる。
【００５７】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば，第１，第２アクチュエータ２０1 ，２０2 がオイルポンプ４６から油圧を供給されたとき，ピストンインナ５ａを高圧縮比位置から低圧縮比位置へと駆動するように圧縮比可変装置を構成することもできる。またピストンアウタ５ｂを高圧縮比位置Ｈに保持するために，前記第２カム機構１５2 に代えてラッチ機構（例えば特開２００３−６５０９０号公報参照）を設けることもできる。
【００５８】
また高圧縮比への切換禁止領域マップＭ２の作成に当たり，ピストンアウタ５ｂに働く下向き荷重Ｆ２の算出の際は，燃焼室圧力に荷重の他に，ピストンアウタ５ｂの上向き動作に抵抗する第１カム機構１５1 の軸方向摺動摩擦力をも考慮する方が現実的である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の圧縮比可変装置を備える内燃機関の要部縦断正面図。
【図２】図１の２−２線拡大断面図で低圧縮比状態を示す。
【図３】高圧縮比状態を示す，図２との対応図。
【図４】図２の４−４断面図。
【図５】図３の５−５線拡大断面図。
【図６】図２の６−６線断面図。
【図７】図３の７−７線断面図。
【図８】高圧縮比状態から低圧縮比状態への切り換え作用説明図。
【図９】低圧縮比状態から高圧縮比状態への切り換え作用図。
【図１０】圧縮比切換領域マップを示す線図。
【図１１】高圧縮比への切換禁止領域マップを示す線図。
【図１２】電子制御ユニットの制御プログラミングの実行手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００６０】
Ｅ・・・・内燃機関
Ｌ・・・・ピストンアウタ低圧縮比位置
Ｈ・・・・ピストンアウタ高圧縮比位置
Ｌａ・・・低圧縮比領域
Ｈａ・・・高圧縮比領域
Ｆ１・・・ピストンアウタの上向き慣性力
Ｆ２・・・燃焼室圧力による，ピストンアウタへの下向き荷重
Ｍ１・・・圧縮比切換領域判定手段（圧縮比切換領域判定マップ）
Ｍ２・・・高圧縮比への切換禁止領域マップ
Ｐ・・・・高圧縮比への切換禁止領域
４ａ・・・燃焼室
５・・・・ピストン
５ａ・・・ピストンインナ
５ｂ・・・ピストンアウタ
５ｂh ・・ピストンヘッド部
７・・・・コンロッド
７５1 ・・カム機構（第１カム機構）
７５2 ・・ロック機構（第２カム機構）
５０・・・制御装置（電磁制御ユニット）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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