(57)【要約】【課題】圧縮比の変更が可能な内燃機関において消費エネルギを低減する。【解決手段】内燃機関においては、機関本体１１におけるピストン１３の往復動に基づいて動力が取り出される。ピストン１３の上死点及び下死点は、クランク軸２４によって規定される。機関本体１１におけるクランク軸２４の上下位置は、同クランク軸２４を支持する回転変位体２７の変位に基づいて変更される。機関本体１１に対する回転変位体２７の変位は、クラッチ２８による接触保持によって禁止され得るようになっている。【選択図】      図１
2005207391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関本体におけるピストンの往復動に基づいて動力を取り出す内燃機関において、
前記ピストンの上死点及び下死点を規定する死点規定部材と、
前記機関本体における前記死点規定部材の上下位置を、同部材と一体となって変位することで変更可能な変位体と、
前記変位体を前記機関本体側に対して接触保持可能であり同接触保持によって前記変位体の変位を禁止するクラッチと
を備えることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記変位体は前記機関本体に対して回転変位可能に支持されており、前記死点規定部材は前記変位体において同変位体の回転変位中心に対して偏心した位置に支持されている
請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記クラッチは、噛み合い式のものとされている
請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記クラッチは、前記変位体において一方の回転方向への変位を禁止するとともに他方への変位を許容する状態と、前記一方の回転方向への変位を許容するとともに他方への変位を禁止する状態とを、外部からの操作に基づき切替可能なツーウェイクラッチである
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記クラッチは、前記変位体の回転変位範囲のうち前記死点規定部材の上下位置の保持に利用される実用範囲内において、前記死点規定部材の下方への位置変更のみ禁止すべく前記変位体の回転変位を一方向のみ禁止するワンウェイクラッチであり、前記変位体を前記方向と逆方向に回転変位させることで前記死点規定部材の上下方向の位置決めを行うアクチェータを備える
請求項３に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記クラッチは、前記変位体をピン結合によって保持するピン式のものとされている
請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記死点規定部材の位置変更を、前記ピストンの慣性力を利用して行うようにした
請求項１〜６のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記死点規定部材は、前記変位体において回転可能に支持されたクランク軸であり、同クランク軸のクランクピンにはリンク部材を介して前記ピストンが連結されている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記機関本体において回転可能に支持された出力軸と、一端部が前記ピストンに連結されたコンロッドと、同コンロッドの他端部及び前記出力軸に動力伝達可能に連結され前記機関本体での燃焼圧力による前記ピストンの下方への移動に伴い前記出力軸を支点として前記コンロッドとの連結側が下方へ揺動する揺動リンク部材と、前記ピストンを上昇させるべく前記出力軸を支点として前記揺動リンク部材を上方へ揺動させる上昇機構と、前記揺動リンク部材の揺動を前記出力軸に伝達する揺動伝達部と、同揺動伝達部により前記出力軸に伝達される前記揺動リンク部材の揺動を一方向に拘束する伝達方向拘束部とからなる、前記ピストンの往復動を前記出力軸の回転運動に変換する動力取り出し機構を備えてなる
請求項１〜８のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記変位体は前記機関本体に対して回転変位可能に支持されており、前記死点規定部材は前記変位体において同変位体の回転変位中心軸線に対して偏心した位置に回転可能に支持されたクランク軸であり、前記揺動リンク部材と前記コンロッドとの連結部と前記クランク軸のクランクピンとを連結するリンクロッドを備え、前記クランク軸の位置変更を、前記ピストンの慣性力を利用して行うようにするとともに、
前記変位体の回転変位中心軸線方向に見た状態で、同変位体における前記クランク軸の回転中心と前記回転変位中心とを通る仮想直線が前記ピストンの往復動方向に対して直交するとき、前記ピストンが上死点にある状態で前記クランク軸の回転中心、前記クランクピンの中心、前記揺動リンク部材と記コンロッドとの連結部中心、及び、前記コンロッドと前記ピストンとの連結部中心は、前記ピストンの収容されるシリンダの中心軸線上に配置される
請求項９に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関本体におけるピストンの往復動に基づいて動力を取り出す内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、こうした内燃機関において、圧縮比の変更を可能としたものが存在する。例えば、特許文献１に記載された技術においては、コンロッドを介してピストンと連結されたクランク軸の回転中心が上下方向（ピストンの往復動方向）に変位され得るようになっている。
【０００３】
クランク軸においてコンロッドと連結されるクランクピンの上下方向の位置は、同クランク軸の回転に伴って変動する。これによりクランクピンが最も上方に配置されたときのピストンの位置が上死点となり、同クランクピンが最も下方に配置されたときのピストンの位置が下死点となる。即ち、クランク軸はその回転によってピストンの上死点及び下死点を規定する機能を有している。
【０００４】
従って、こうしたクランク軸の回転中心が前述のように上下方向に変位されることで、機関本体に対してのピストンの上死点及び下死点が上下方向に移動されることとなり、その結果、圧縮比が変更されるようになる。特許文献１に記載の技術では、機関本体に回転可能に設けられた回転変位体において、同回転変位体の回転中心に対して偏心した位置にクランク軸が支持されている。そして、歯車機構を介して回転変位体に駆動連結された電動モータを回転駆動することにより、クランク軸の回転中心を機関本体に対して上下方向に変位させるようにしている。
【特許文献１】特開昭６３−２５３１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ピストンの往復動時においては、クランク軸、ひいてはこれを支持する回転変位体に対してピストンの慣性力が作用する。回転変位体に作用するこうした慣性力は、例えばピストンの運動方向が反転する瞬間、即ち上死点や下死点において特に大きなものとなる。従って、回転変位体の位相を一定に保持するためには、前記慣性力に起因して同回転変位体に生じる回転トルクに対抗し得るだけの駆動トルクを、前述の電動モータにおいて発生させることが必要となる。即ち、電動モータにおいては、こうした駆動トルクを生じ得るだけの容量が必要とされるとともに、そのトルク発生時には大量の消費電力が必要とされるという問題がある。
【０００６】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮比の変更が可能な内燃機関において消費エネルギを低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
先ず、請求項１に係る発明は、機関本体におけるピストンの往復動に基づいて動力を取り出す内燃機関において、前記ピストンの上死点及び下死点を規定する死点規定部材と、前記機関本体における前記死点規定部材の上下位置を、同部材と一体となって変位することで変更可能な変位体と、前記変位体を前記機関本体側に対して接触保持可能であり同接触保持によって前記変位体の変位を禁止するクラッチとを備えることをその要旨とする。
【０００８】
この発明によれば、死点規定部材の上下位置が変更されることで、上死点及び下死点の上下位置が変更され、その結果、内燃機関において圧縮比が変更されるようになる。そして本発明では、クラッチによって変位体が接触保持されることで、死点規定部材の上下位置が保持され得るようになる。なお、ここで言う「クラッチ」とは、変位体と機関本体との間の動力伝達の許容と禁止とを切替可能とする機構であり、前述の接触保持によって変位体の変位が禁止された状態は、機関本体から見れば、クラッチによる前記動力伝達がなされた状態（即ちクラッチが接続された状態）によって実現されるものである。
【０００９】
従って、例えば、ピストンの上下死点を規定するクランク軸（死点規定部材）の上下位置を、電動モータの駆動力によってのみ保持するようにした従来態様に比較して、少なくとも死点規定部材の上下位置の保持に耐え得るように電動モータを大容量化する必要がなくなる。ひいては、こうした電動モータによる消費エネルギを低減することができる。
【００１０】
また、例えば、摩擦式クラッチを用いた場合等、クラッチにおいて変位体の変位の禁止及び許容のいずれか一方に関してのみ外部からのエネルギ供給を要する場合には、変位の許容に関してのみエネルギ供給が必要となるようにこのクラッチを構成することで、変位の禁止、即ち死点規定部材の上下位置の保持を行うためのエネルギ消費を回避できる。
【００１１】
なお、本発明のクラッチのタイプとしては、例えば、噛み合い式や摩擦式等、変位体が機関本体に対して接触保持された状態と非保持状態（機関本体に対する変位体の変位が可能な状態）との切替が可能な構造を有したものが挙げられる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記変位体は前記機関本体に対して回転変位可能に支持されており、前記死点規定部材は前記変位体において同変位体の回転変位中心に対して偏心した位置に支持されていることをその要旨とする。
【００１３】
この発明によれば、死点規定部材の上下位置は変位体の回転変位に応じて変更されることとなる。従って、クラッチを用いて変位体の回転変位を禁止することで死点規定部材の上下位置を保持することができるようになる。
【００１４】
前述したようなクラッチの具体的な態様としては、請求項３に記載の発明によるように、請求項２に記載の発明において、前記クラッチは、噛み合い式のものとされている、といった構成を採用することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記クラッチは、前記変位体において一方の回転方向への変位を禁止するとともに他方への変位を許容する状態と、前記一方の回転方向への変位を許容するとともに他方への変位を禁止する状態とを、外部からの操作に基づき切替可能なツーウェイクラッチであることをその要旨とする。
【００１６】
この発明によれば、許容される変位体の回転変位の方向が片方に限定されていないため、例えば、変位体を１８０度以下の角度範囲内で往復動させることで、死点規定部材の上下位置を最上位置と最下位置との間で自在に変更することができる。即ち、変位体を１８０度よりも大きく回転させる必要がなくなる。従って、例えば、許容される変位体の回転変位の方向が片方に限定される等、死点規定部材の上下位置を変更するにあたって変位体を１８０度よりも大きく回転させる必要のある態様に比較して、死点規定部材の上下位置変更をより小さな回転変位量（角度）で行うことができ、同変更に要する時間の短縮が容易になる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記クラッチは、前記変位体の回転変位範囲のうち前記死点規定部材の上下位置の保持に利用される実用範囲内において、前記死点規定部材の下方への位置変更のみ禁止すべく前記変位体の回転変位を一方向のみ禁止するワンウェイクラッチであり、前記変位体を前記方向と逆方向に回転変位させることで前記死点規定部材の上下方向の位置決めを行うアクチェータを備えることをその要旨とする。
【００１８】
燃焼圧力によるピストンの下方への移動時（往動時）には、上方への移動時（復動時）よりもピストンの慣性力が比較的大きくなりがちである。本発明では、こうした比較的大きな慣性力がワンウェイクラッチによって受け止められることとなる。従って、例えばこうした往動時のピストンの慣性力を電動モータの駆動力によってのみ受け止めるようにした従来態様と比較して、電動モータの大容量化の抑制、ひいては省エネルギ化を図ることができる。また、ツーウェイクラッチを用いて変位体の回転変位を禁止するようにした場合とは異なり、禁止する回転変位方向が少ない分、例えば、変位体の回転変位を禁止するためのアクチェータ制御が単純になる。
【００１９】
また、アクチェータの駆動力に加えて、ピストンの慣性力をも利用して変位体を回転変位させるようにした場合には、死点規定部材の上下方向の位置決めにおいて更なるレスポンスの向上を図り得る。
【００２０】
なお、本構成のように、変位体を機関本体に対して回転変位可能に支持されるものとし、死点規定部材を変位体において同変位体の回転変位中心に対して偏心した位置に支持するようにした態様では、例えば、変位体が回転変位中心周りに一回転した場合、その期間内において死点規定部材が同じ上下位置に二度配置されることとなる。即ち、変位体の一回転分の回転変位範囲（３６０度）のうち、同じ回転方向における死点規定部材の最上位置から最下位置まで（例えば右回りとすると０時の位置から６時の位置まで）の範囲（半周（１８０度）範囲）と、最下位置から最上位置まで（同じく６時の位置から１２時（＝０時）の位置まで）の範囲（他の半周範囲）とで一度ずつ死点規定部材は同じ上下位置に配置される。
【００２１】
そして、本構成のように、変位体の回転変位を一方向のみ禁止するワンウェイクラッチを設けた態様においては、ワンウェイクラッチによって死点規定部材の下方への位置変更が禁止される変位体の回転変位範囲が、前述の両半周範囲の一方のみとなる。即ち、本発明においては、これら半周範囲の一方が「前記変位体の回転変位範囲のうち前記死点規定部材の上下位置の保持に利用される実用範囲」として設定されている。
【００２２】
請求項１又は２に記載の発明におけるクラッチの具体的な態様としては、請求項６に記載の発明によるように、前記クラッチは、前記変位体をピン結合によって保持するピン式のものとされている、といった構成を採用することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の発明において、前記死点規定部材の位置変更を、前記ピストンの慣性力を利用して行うようにしたことをその要旨とする。
【００２４】
ピストンの慣性力は死点規定部材を介して変位体に伝達される。従って、例えば、電動モータの動力を利用することなく死点規定部材を位置変更することができるようになる。また、例えば、電動モータの動力をも利用して死点規定部材の位置変更を行うようにした場合には、その位置変更のレスポンス向上を図ることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発明において、前記死点規定部材は、前記変位体において回転可能に支持されたクランク軸であり、同クランク軸のクランクピンにはリンク部材を介して前記ピストンが連結されていることをその要旨とする。
【００２６】
この発明によれば、クランク軸の回転に伴い、ピストンの上死点及び下死点の両方が規定されることとなる。
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発明において、前記機関本体において回転可能に支持された出力軸と、一端部が前記ピストンに連結されたコンロッドと、同コンロッドの他端部及び前記出力軸に動力伝達可能に連結され前記機関本体での燃焼圧力による前記ピストンの下方への移動に伴い前記出力軸を支点として前記コンロッドとの連結側が下方へ揺動する揺動リンク部材と、前記ピストンを上昇させるべく前記出力軸を支点として前記揺動リンク部材を上方へ揺動させる上昇機構と、前記揺動リンク部材の揺動を前記出力軸に伝達する揺動伝達部と、同揺動伝達部により前記出力軸に伝達される前記揺動リンク部材の揺動を一方向に拘束する伝達方向拘束部とからなる、前記ピストンの往復動を前記出力軸の回転運動に変換する動力取り出し機構を備えてなることをその要旨とする。
【００２７】
この発明によれば、機関本体の燃焼圧力によりピストンが下方に移動すると、その移動がコンロッドを介して揺動リンク部材に伝達され、同揺動リンク部材におけるコンロッドとの連結側が出力軸を支点として下方へ揺動する。この揺動リンク部材は、上昇機構から力を受けることで、出力軸を支点として上方へ揺動する。この揺動がコンロッドを介してピストンに伝達され、同ピストンが上昇する。こうしたピストンの往復動に伴い揺動リンク部材が上下に揺動する。この揺動リンク部材の揺動は揺動伝達部を介して出力軸に伝達される。但し、その伝達の過程で、出力軸に伝達される揺動リンク部材の揺動が一方向に拘束される。従って、出力軸はピストンが一往復する間に一方向へ所定角度（例えば３６０度未満）ずつ回転することとなる。
【００２８】
この構成では、揺動リンク部材の揺動により出力軸の回転運動を得るようにしたため、ピストンが上死点付近にあっても、揺動リンク部材を揺動させるためのモーメントアーム長が「０」とならないようにすることができ、燃焼圧力を出力軸の回転力として良好に取り出すことができる。
【００２９】
この上死点付近のモーメントアームを長くするには、例えば、ピストンを収容するシリンダの中心軸線に対する出力軸中心のずれを大きくすることが有効である。この点、本発明では、出力軸に連結された揺動リンク部材を３６０度以上回転させるのではなく、３６０度未満の角度範囲内で揺動させるようにしている。このため、前述した出力軸中心のずれを大きく設定することが容易となり、モーメントアームを長くして出力軸のトルクを大きくすること、すなわち燃焼圧力を有効に取り出すことが容易に可能となる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、前記変位体は前記機関本体に対して回転変位可能に支持されており、前記死点規定部材は前記変位体において同変位体の回転変位中心軸線に対して偏心した位置に回転可能に支持されたクランク軸であり、前記揺動リンク部材と前記コンロッドとの連結部と前記クランク軸のクランクピンとを連結するリンクロッドを備え、前記クランク軸の位置変更を、前記ピストンの慣性力を利用して行うようにするとともに、前記変位体の回転変位中心軸線方向に見た状態で、同変位体における前記クランク軸の回転中心と前記回転変位中心とを通る仮想直線が前記ピストンの往復動方向に対して直交するとき、前記ピストンが上死点にある状態で前記クランク軸の回転中心、前記クランクピンの中心、前記揺動リンク部材と記コンロッドとの連結部中心、及び、前記コンロッドと前記ピストンとの連結部中心は、前記ピストンの収容されるシリンダの中心軸線上に配置されることをその要旨とする。
【００３１】
この発明によれば、クランク軸の回転中心の上下位置は該軸を支持する変位体の回転変位に応じて変更されることとなる。従って、クラッチを用いて変位体の回転変位を禁止することでクランク軸の回転中心の上下位置を保持することができるようになる。そして、ピストンの往復動における上死点及び下死点は、クランク軸の回転に伴ってそれぞれ規定される。
【００３２】
また、ピストンの慣性力はクランク軸を介して変位体に伝達される。従って、例えば、電動モータの動力を利用することなくクランク軸を位置変更することができるようになる。また、例えば、電動モータの動力をも利用してクランク軸の位置変更を行うようにした場合には、その位置変更のレスポンス向上を図ることができる。
【００３３】
本発明によれば、ピストン、コンロッド、リンクロッド、及びクランク軸のそれぞれの連結中心、更に、クランク軸の回転中心がピストンの往復動方向に一直線に並んだ状態、即ち、例えばピストンの慣性力が最も効率よく変位体に伝達される状態において、変位体の回転中心を支点としクランク軸の回転中心を作用点とするモーメントアーム長を最大とすることができる。従って、ピストンの慣性力を最大限に前述の位置変更のレスポンス向上に活かすことができる。
【００３４】
モーメントアームが長い場合、変位体の回転トルクが大きくなり易いため、同変位体の回転変位を禁止する際にはその回転トルクに対抗させる力も大きなものが必要とされることとなる。従って、仮に、クラッチに代えて電動モータを用いて前記回転トルクに対抗させるようにした場合、同電動モータには特に大容量のものが必要とされることとなる。即ち、クラッチを用いて変位体の変位を禁止するようにした本構成によれば、こうした電動モータの大容量化を好適に抑制し、ひいては大幅な省エネルギ化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態を図１及び図２に従って説明する。
図１に示すように、内燃機関の機関本体１１はシリンダ（気筒）１２を有しており、このシリンダ１２内にピストン１３が上下方向へ往復直線運動可能に収容されている。シリンダ１２においてピストン１３の上側には、燃料及び空気の混合気を燃焼するための燃焼室１４が設けられている。ピストン１３は、燃焼室１４での燃焼に伴い発生する圧力（燃焼圧力）を受けて下方へ移動する。
【００３６】
機関本体１１においてシリンダ１２よりも下方には、出力軸１５が回転可能に支持されている。そして、内燃機関には、ピストン１３の往復直線運動を出力軸１５の回転運動に変換する動力取り出し機構１６が設けられている。即ち、出力軸１５には、ワンウェイクラッチ１７を介して揺動リンク部材１８が同出力軸１５に対して相対回転可能に支持されている。揺動リンク部材１８は、その一端部が出力軸１５によって支持されており、同部材１８の他端部は、コンロッド１９を介してピストン１３と動力伝達可能に連結されている。コンロッド１９は、その一端部がピストンピン２０を介してピストン１３に連結され、他端部が連結ピン２１を介して揺動リンク部材１８に連結されている。これにより揺動リンク部材１８は、ピストン１３の往復直線運動に基づき、出力軸１５を支点として（詳細には出力軸１５の回転中心軸線ＣＬ１を支点として）揺動するようになっている。なお、連結ピン２１は、揺動リンク部材１８とコンロッド１９との連結部に相当する。
【００３７】
ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク部材１８の揺動を出力軸１５に伝達するためのものであり、且つ、この出力軸１５に伝達される揺動リンク部材１８の揺動を一方向に拘束するためのものである。換言すると、ワンウェイクラッチ１７は、揺動リンク部材１８の一方向、例えば、図における反時計回り方向、即ち下方への揺動のみを出力軸１５に伝達するためのものである。ワンウェイクラッチ１７のタイプとしては、例えばスプラグ式、ローラ式、さらにエンゲージ式等と呼ばれる一般的なものを用いることができる。いずれのタイプでも、ワンウェイクラッチ１７は、インナレース、アウタレース及び係合部材を備えている。そして、インナレースが出力軸１５に固定され、アウタレースが揺動リンク部材１８に固定されている。
【００３８】
上記係合部材は、アウタレースとインナレースとの間に配置されている。係合部材は、揺動リンク部材１８が下方へ揺動し、且つその揺動における回転速度が出力軸１５の回転速度以上になった場合にのみ、インナレース及びアウタレースに噛み合ってロック状態となり、揺動リンク部材１８から出力軸１５に下方への揺動（反時計回り方向の回転）を伝達する。また、係合部材は、前述とは揺動の方向が異なる場合、例えば揺動リンク部材１８が上方へ揺動した場合、インナレース及びアウタレースに噛み合わなくなってロック解除状態となり、揺動リンク部材１８から出力軸１５への揺動伝達を遮断する。即ち、ワンウェイクラッチ１７は、揺動伝達部、及び伝達方向拘束部として機能する。
【００３９】
出力軸１５はピストン１３が１往復する間に一方向（反時計回り方向）へ所定角度（本実施形態では１８０度未満）ずつ回転する。こうした揺動リンク部材１８から出力軸１５への揺動の伝達が、ピストン１３の複数回に亘る往復動によって繰り返し継続されることにより、内燃機関においては、出力軸１５が一方向へ継続的に回転されてこれが動力として取り出されることとなる。
【００４０】
機関本体１１にはクランク軸支持機構２２が設けられており、同支持機構２２には、ベアリング２３を介してクランク軸２４が回転可能に支持されている。クランク軸２４には、該軸２４の回転中心軸線ＣＬ２に対して偏心した中心軸線ＣＬ３を有するクランクピン２４ａが設けられている。クランクピン２４ａは、クランク軸２４の回転に伴い回転中心軸線ＣＬ２の周りを公転する。クランク軸２４は、リンクロッド２５を介して揺動リンク部材１８と動力伝達可能に連結されている。即ち、リンクロッド２５は、その一端部が連結ピン２１に連結され、他端部がクランクピン２４ａに連結されている。リンクロッド２５及びコンロッド１９等によって、クランク軸２４のクランクピン２４ａとピストン１３とを連結するリンク部材が構成されている。
【００４１】
クランク軸２４は、ピストン１３の往復直線運動に伴い回転する。即ち、クランク軸２４は、燃焼圧力が作用すること等によるピストン１３の下方への移動に伴いコンロッド１９及びリンクロッド２５等を介してクランクピン２４ａが下方に押し下げられることで回転するが、ピストン１３が下死点付近に達した後も慣性力により回転を続ける。この回転に伴うクランクピン２４ａの公転により、揺動リンク部材１８が出力軸１５を支点として上方へ揺動させられる。また、クランクピン２４ａの公転がリンクロッド２５及びコンロッド１９等を介してピストン１３に伝達され、同ピストン１３が上方に押し上げられる。また、このとき、クランクピン２４ａの公転によってピストン１３は上死点と下死点とが規定されることとなる。即ち、クランク軸２４は、ピストン１３の往復動における上死点及び下死点を規定する死点規定部材として機能するとともに、ピストン１３を上昇させるべく出力軸１５を支点として揺動リンク部材１８を上方へ揺動させる上昇機構を構成する。
【００４２】
このようにして本実施形態では、揺動リンク部材１８の１８０度未満の揺動により出力軸１５の回転運動を得るようにしたため、上死点付近であっても、揺動リンク部材１８を揺動させるためのモーメントアーム長を「０」としないようにすることが容易となり、燃焼圧力を出力軸１５の回転力として良好に取り出すことができる。
【００４３】
クランク軸支持機構２２は、機関本体１１に固定された基台２６と、同基台２６に形成された貫通孔内において回転可能に収容された略円柱状の回転変位体２７とを備えている。なお、回転変位体２７には、同回転変位体２７の回転中心軸線ＣＬ４（回転変位体２７の回転変位中心）と同一の中心軸線を有するシャフト２７ａが固定されている。
【００４４】
前述のクランク軸２４は、この回転変位体２７において回転可能に支持されている。即ち、回転変位体２７にはクランク軸２４の回転中心軸線ＣＬ２と同一の中心軸線を有する断面円形の貫通孔が形成されており、クランク軸２４はこの貫通孔内においてベアリング２３を介して回転可能に支持されている。クランク軸２４の回転中心軸線ＣＬ２は回転変位体２７の回転中心軸線ＣＬ４に対して偏心した位置に設定されている。
【００４５】
クランク軸支持機構２２においては、回転変位体２７がクランク軸２４を支持した状態でこれと一体となって回転中心軸線ＣＬ４周りを回転変位（クランク軸２４は公転）することで、機関本体１１に対するクランク軸２４の上下位置（詳細には回転中心軸線ＣＬ２の上下位置）が変更されるようになっている。このクランク軸２４の上下位置の変更により、ピストン１３の上死点及び下死点が機関本体１１に対して上下方向にずらされ、その結果、内燃機関における圧縮比が変更されることとなる。
【００４６】
そして、クランク軸支持機構２２においては、回転変位体２７と基台２６とを動力伝達可能に接続することで、基台２６即ち機関本体１１に対する回転変位体２７の回転変位を禁止することの可能なクラッチ２８が設けられている。このクラッチ２８によって回転変位体２７の回転変位が禁止されることでクランク軸２４の上下位置が保持され、その結果、ピストン１３の上死点及び下死点の上下位置が保持されて圧縮比が一定に維持される。
【００４７】
本実施形態においてクラッチ２８には、噛み合い式の一般的なツーウェイクラッチが採用されている。このタイプの例としては、いわゆるスプラグ式やローラ式と呼ばれるもの等が挙げられる。本実施形態ではスプラグ式が採用されており、クラッチ２８は、インナレース、アウタレース及び複数の係合部材（スプラグ）を備えている。そして、インナレースが回転変位体２７に固定され、アウタレースが基台２６に固定されている。
【００４８】
上記係合部材は、アウタレースとインナレースとの間に配置されている。係合部材は、インナレース及びアウタレースに噛み合ってロック状態（回転変位体２７を機関本体１１に対して接触保持した状態）となることで、両レースの相対回転、即ち機関本体１１に対する回転変位体２７の回転変位を禁止する。
【００４９】
また、各係合部材間には、同部材に当接してクラッチ２８における同部材の配置姿勢（例えば、回転変位体２７の径方向に対する傾斜角度）を切り替えることで、クラッチ２８が禁止する回転変位体２７の回転変位方向を切替可能な保持器が配設されている。即ち、この保持器による係合部材の姿勢切替が行われることで、クラッチ２８においては、インナレースに対する一方の回転方向へのアウタレースの相対回転が許容され且つ他方への相対回転が禁止された状態と、上記一方の回転方向への相対回転が禁止され且つ他方への相対回転が許容された状態とが切り替えられるようになっている。
【００５０】
クラッチ２８には保持器によるこの姿勢切替を行うためのアクチェータが設けられており、係合部材の姿勢切替、即ち回転変位体２７において禁止される回転変位方向の切替が、電子制御装置３０によるアクチェータの駆動制御に基づき行われるようになっている。電子制御装置３０には、回転変位体２７の位相を検出可能な位相センサ（図示なし）からの検出結果が入力されるようになっている。電子制御装置３０はこの検出結果に基づいて機関本体１１に対するクランク軸２４の上下位置を算出する。更に、電子制御装置３０にはクランク軸２４の位相を検出可能なクランク角センサ（図示なし）からの検出結果が入力されるようになっている。電子制御装置３０はこの検出結果に基づいて、例えばピストン１３が上死点にあるか否か等を把握可能である。
【００５１】
次に、こうした内燃機関における圧縮比の可変作用につき図２（ａ）、図２（ｂ）を用いて説明する。これらの図においては、動力取り出し機構１６やクランク軸支持機構２２等を構成する部材が、それらの回転中心点や他部材との連結点、及びこれら点どうしを結ぶ直線として概略表示されている。なお、同図は、前述した部材を、各軸線ＣＬ１〜ＣＬ６方向に見た状態を示すものである。
【００５２】
図２（ａ）は、ピストン１３が上死点にある状態を示し、実線で示される各部材は高圧縮比状態、破線で示される各部材は低圧縮比状態を表している。また、図２（ｂ）は、ピストン１３が下死点にある状態を示し、実線で示される各部材は高圧縮比状態、破線で示される各部材は低圧縮比状態を表している。即ち、ピストン１３は、高圧縮比状態にあるとき、図２（ａ）の実線の位置と図２（ｂ）の実線の位置との間で往復動し、低圧縮比状態にあるとき、図２（ａ）の破線の位置と図２（ｂ）の破線の位置との間で往復動する。
【００５３】
機関本体１１においては、クランク軸２４の上下位置の変更に基づき、圧縮比を変更することができるようになっている。即ち、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、回転変位体２７が回転されてクランク軸２４の上下位置（回転中心軸線ＣＬ２の上下位置）が変更されると、同クランク軸２４はピストン１３の上死点及び下死点を規定する部材であることから、同上死点及び下死点は上下方向に移動されて圧縮比が変更される。ピストン１３は、こうしたそれぞれの圧縮比に対応する位置範囲での往復動を行うこととなる。
【００５４】
本実施形態では、クランク軸２４の上下方向への位置変更、即ち、同位置変更のための回転変位体２７の回転変位を、ピストン１３の慣性力を利用して行うようにしている。即ち、例えば、高圧縮比状態から低圧縮比状態に移行させる場合は、ピストン１３の慣性力がコンロッド１９及びリンクロッド２５を介してクランク軸２４を下方へ押し下げようとするとき、この押下力によって回転変位体２７を回転変位させる（図では反時計回り方向に回転変位させる）。逆に、低圧縮比状態から高圧縮比状態に移行させる場合は、ピストン１３の慣性力がコンロッド１９及びリンクロッド２５を介してクランク軸２４を上方へ引き上げようとするとき、この引上力によって回転変位体２７を回転変位させる（図では時計回り方向に回転変位させる）。
【００５５】
電子制御装置３０は、クランク軸２４を所定の上下位置で保持すべく回転変位体２７の回転変位を禁止するためのクラッチ制御を行うとともに、クランク軸２４の上下位置を変更すべく回転変位体２７の回転変位を許容するためのクラッチ制御を行う。即ち、前述したように、ピストン１３が往復動を行っている状態では、これに伴いクランク軸２４が回転中心軸線ＣＬ２を中心として回転される。そしてこのクランク軸２４の回転によって、回転変位体２７に作用するピストン１３の慣性力はピストン１３の往復動に応じて方向転換されることとなる。よって、回転変位体２７には、ピストン１３の往復動に伴って、図における時計回り方向に同回転変位体２７を回転させようとする力と、反時計回り方向に回転させようとする力とが交互に作用することになる。
【００５６】
電子制御装置３０は、クランク軸２４の上下位置を保持する場合、こうした力によって回転変位体２７が回転変位されないように、クラッチ２８におけるインナレースの回転禁止方向を制御する。即ち、電子制御装置３０は、回転変位体２７を回転させようとする前述の力の方向に前記インナレースの回転禁止方向を対応させるように、同回転禁止方向をクランク軸２４の位相情報に基づき交互に切り替える。これにより、回転変位体２７は前述の押下力や引上力によって回転変位されることなく、クランク軸２４が所定の上下位置で保持されるようになる。
【００５７】
逆に、クランク軸２４の上下位置を変更する場合、電子制御装置３０は、対応する方向への回転変位体２７の回転変位を許容するように、クラッチ２８におけるインナレースの回転許容方向（回転禁止方向と逆方向）を維持する。そして電子制御装置３０は、位相センサからの回転変位体２７の位相情報に基づき同回転変位体２７を所望の位相にて保持する。
【００５８】
なお、本実施形態では、図２（ａ）に示すように、低圧縮比状態においてピストン１３が上死点にあるとき、クランク軸２４の回転中心軸線ＣＬ２と回転変位体２７の回転中心軸線ＣＬ４とを通る仮想直線、即ち回転変位体２７を示す直線（破線）がピストン１３の往復動方向に対して直交するようになっている。そしてこのとき、クランク軸２４の回転中心軸線ＣＬ２、クランクピン２４ａの中心軸線ＣＬ３、連結ピン２１の中心軸線ＣＬ５、及び、ピストンピン２０の中心軸線ＣＬ６（コンロッド１９とピストン１３との連結部中心に相当）は、シリンダ１２の中心軸線ＣＬ７上に配置されるようになっている。
【００５９】
この状態では、各中心軸線ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ５，ＣＬ６がピストン１３の往復動方向に一直線に並んだ状態、即ち、例えばピストン１３の上方への慣性力が最も効率よく回転変位体２７に伝達される状態において、回転中心軸線ＣＬ４を支点とし回転中心軸線ＣＬ２を作用点とするモーメントアーム長を最大とすることができる。従って、ピストン１３の上方への慣性力を最大限にクランク軸２４の上方への位置変更のレスポンス向上に活かすことができる。
【００６０】
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態によれば、クランク軸２４の上下位置が変更されることで、上死点及び下死点の上下位置が変更され、その結果、内燃機関において圧縮比が変更されるようになる。本実施形態では、回転変位体２７の回転変位に伴ってクランク軸２４の左右方向の位置（図１及び図２における左右方向の位置）も変更されることから、ピストン１３のストローク量も若干変更される。即ち圧縮比に加えて排気量も変更することができる。
【００６１】
本実施形態では、クラッチ２８によって回転変位体２７が接触保持されることで、クランク軸２４の上下位置が保持され得るようになる。従って、例えば、前述したような、ピストンの上下死点を規定するクランク軸（死点規定部材）の上下位置を電動モータの駆動力によってのみ保持するようにした従来態様に比較して、少なくとも死点規定部材の上下位置の保持に耐え得るように電動モータを大容量化する必要がなくなる。ひいては、こうした電動モータによる消費エネルギを低減することができる。
【００６２】
（２）回転変位体２７は機関本体１１に対して回転変位可能に支持されており、クランク軸２４は回転変位体２７において回転中心軸線ＣＬ４に対して偏心した位置（回転中心軸線ＣＬ２に対応する位置）に支持されている。これによれば、クランク軸２４の上下位置は回転変位体２７の回転変位に応じて変更されることとなる。従って、クラッチ２８は、回転運動のみ行う回転変位体２７を接触保持可能な構成とされればよく、例えば直線運動を行う変位体を接触保持するためのクラッチに比較して、小型化が容易となる。
【００６３】
（３）クラッチ２８は、回転変位体２７において一方の回転方向への変位を禁止するとともに他方への変位を許容する状態と、前記一方の回転方向への変位を許容するとともに他方への変位を禁止する状態とを、電子制御装置３０からの制御に基づき切替可能なツーウェイクラッチである。これによれば、許容される回転変位体２７の回転変位の方向が片方に限定されていないため、例えば、回転変位体２７を１８０度以下の角度範囲内で往復動させることで、クランク軸２４の上下位置を最上位置と最下位置との間で自在に変更することができる。即ち、回転変位体２７を１８０度よりも大きく回転させる必要がなくなる。従って、例えば、許容される回転変位体２７の回転変位の方向が片方に限定される等、クランク軸２４の上下位置を変更するにあたって回転変位体２７を１８０度よりも大きく回転させる必要のある態様に比較して、クランク軸２４の上下位置変更をより小さな回転変位量（角度）で行うことができ、同変更に要する時間の短縮が容易になる。
【００６４】
（４）クランク軸２４の位置変更を、ピストン１３の慣性力を利用して行うようにした。ピストン１３の慣性力はクランク軸２４を介して回転変位体２７に伝達される。従って、例えば、電動モータの動力を利用することなくクランク軸２４を位置変更することができるようになる。また、例えば、電動モータの動力をも利用してクランク軸２４の位置変更を行うようにした場合には、その位置変更のレスポンス向上を図ることができる。
【００６５】
（５）本実施形態では、揺動リンク部材１８の揺動により出力軸１５の回転運動を得るようにしたため、ピストン１３が上死点付近にあっても、揺動リンク部材１８を揺動させるためのモーメントアーム長が「０」とならないようにすることができ、燃焼圧力を出力軸１５の回転力として良好に取り出すことができる。
【００６６】
この上死点付近のモーメントアームを長くするには、例えば、シリンダ１２の中心軸線ＣＬ７に対する出力軸１５の回転中心軸線ＣＬ１のずれを大きくすることが有効である。この点、本実施形態では、出力軸１５に連結された揺動リンク部材１８を３６０度以上回転させるのではなく、３６０度未満の角度範囲内で揺動させるようにしている。このため、前述した出力軸１５の回転中心軸線ＣＬ１のずれを大きく設定することが容易となり、モーメントアームを長くして出力軸１５のトルクを大きくすること、すなわち燃焼圧力を有効に取り出すことが容易に可能となる。
【００６７】
（６）低圧縮比状態においてピストン１３が上死点にあるとき、クランク軸２４の回転中心軸線ＣＬ２と回転変位体２７の回転中心軸線ＣＬ４とを通る仮想直線がピストン１３の往復動方向に対して直交するとともに各中心軸線ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ５，ＣＬ６が同往復動方向に一直線に並ぶようになっている（図２（ａ）参照）。よって、例えばピストン１３の上方への慣性力が最も効率よく回転変位体２７に伝達される状態において、回転中心軸線ＣＬ４を支点とし回転中心軸線ＣＬ２を作用点としたモーメントアーム長を最大とすることができる。従って、ピストン１３の上方への慣性力を最大限にクランク軸２４の上方への位置変更のレスポンス向上に活かすことができる。
【００６８】
ところで、モーメントアームが長い場合、回転変位体２７の回転トルクが大きくなり易いため、同変位体２７の回転変位を禁止する際にはその回転トルクに対抗させる力も大きなものが必要とされることとなる。従って、仮に、クラッチ２８に代えて電動モータを用いて前記回転トルクに対抗させるようにした場合、同電動モータには特に大容量のものが必要とされることとなる。即ち、回転変位体２７の回転変位をクラッチ２８によって禁止するようにした本構成によれば、こうした電動モータの大容量化を好適に抑制し、ひいては大幅な省エネルギ化を図ることができる。
【００６９】
（第２実施形態）
この第２実施形態は、第１実施形態においてクラッチ２８等の構成を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００７０】
図３に示すように、本実施形態では、クランク軸支持機構２２においてピン式のクラッチ４０が設けられている。このピン式のクラッチ４０は、回転変位体２７をピン結合によって保持するタイプのものである。即ち、基台２６において回転可能に収容された回転変位体２７の外周面には、同回転変位体２７の径方向に沿って延びるようにして放射状に複数（本実施形態では八つ）のピン穴４１が等角度間隔で穿設されている。基台２６には、回転変位体２７の外周面に向けて進退可能な係合ピン４２ａを有する電磁アクチェータ４２が設けられている。
【００７１】
クラッチ４０においては、電子制御装置３０による電磁アクチェータ４２の駆動制御に基づき、係合ピン４２ａがピン穴４１に挿入係合され回転変位体２７が保持された（回転変位が禁止された）ロック状態と、係合ピン４２ａがピン穴４１から離脱され回転変位体２７の回転変位が許容されたロック解除状態とが切り替えられるようになっている。
【００７２】
この構成においては、クランク軸２４の上下位置を変更する際には、クラッチ４０がロック解除状態とされることでピストン１３の慣性力に基づく回転変位体２７の回転変位が許容されるようになっている。また、クランク軸２４の上下位置を保持する際には、クラッチ４０がロック状態とされることでピストン１３の慣性力に基づく回転変位体２７の回転変位が禁止されるようになっている。電子制御装置３０は、位相センサからの回転変位体２７の位相情報に基づいて係合ピン４２ａの進退タイミングを制御する。これにより、所望の上下位置へのクランク軸２４の位置変更、及び同位置でのクランク軸２４の位置保持がなされるようになる。
【００７３】
なお、本実施形態では、係合ピン４２ａをピン穴４１に挿入する方向への同係合ピン４２ａの移動は電磁アクチェータ４２に内蔵されたばねの力によって行われる。即ち電子制御装置３０は、係合ピン４２ａをピン穴４１から離脱させる方向に移動させるとき及びピン穴４１から離脱した状態で係合ピン４２ａを保持する（ロック解除状態を保持する）ときのみ電磁アクチェータ４２への通電を行う。
【００７４】
本実施形態では、上記の（１），（２）及び（４）〜（６）と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（７）クラッチ４０をロック解除状態に切り替えるとき及び同状態を保持するときのみ、即ち、クランク軸２４の上下位置を変更するときのみ電磁アクチェータ４２に通電すればよく、例えば同上下位置を保持するときには通電の必要がない。こうしたクランク軸２４の上下位置の変更がなされる期間の長さは、同上下位置の保持がなされる期間の長さに比べて概ね短いものであるため、省エネルギを図り得る。
【００７５】
（８）また、クラッチ４０においては、ロック解除状態にあるとき回転変位体２７がどちらの回転方向へも変位可能となっている。即ち、クランク軸２４の位相に応じた電磁アクチェータの駆動制御等を行うことなく、回転変位体２７の回転変位を両方向について許容することができる。
【００７６】
（第３実施形態）
この第３実施形態は、第１実施形態においてクラッチ２８等の構成を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００７７】
図４に示すように本実施形態の回転変位体２７は、基台２６においてワンウェイクラッチ５０を解して回転可能に支持されている。ワンウェイクラッチ５０は前述したワンウェイクラッチ１７と同様の構成を有するものである。即ち、ワンウェイクラッチ５０は、回転変位体２７の一方向、例えば、図における時計回り方向への回転変位のみを許容し、反時計回り方向の回転変位を禁止する。
【００７８】
これにより、クランク軸２４は、回転変位体２７の一周分の回転変位範囲（３６０度）のうち、図に示すように回転変位体２７の回転中心軸線ＣＬ４を通過しピストン１３の往復動方向と平行な中心線ＣＬ９よりも左側の半周（１８０度）範囲では下方への位置変更が禁止されるとともに上方への位置変更が許容されることとなる。これに対して中心線ＣＬ９よりも右側の半周（１８０度）範囲では下方への位置変更が許容されるとともに上方への位置変更が禁止されることとなる。
【００７９】
本実施形態では、前述した中心線ＣＬ９よりも左側の半周範囲を実用範囲とし、この実用範囲内においてワンウェイクラッチ５０が発揮する、クランク軸２４の下方への位置変更禁止作用を利用して、ピストン１３の下方への慣性力に対抗するようにしている。
【００８０】
また、回転変位体２７のシャフト２７ａ（図１にのみ図示）には、同変位体２７と一体回転可能にウォームホィール５１が固定されている。そして基台２６には、図示しない支持部材を介して電動モータ５２が支持されており、同電動モータ５２の回転軸５２ａに固定されたウォーム５２ｂは、前述のウォームホィール５１に歯合されている。
【００８１】
電動モータ５２は、電子制御装置３０からの指令に基づき駆動されるようになっている。即ち、電子制御装置３０は、前記実用範囲内におけるクランク軸２４の上方への位置変更を禁止すべく、回転変位体２７に対して図の反時計回り方向に回そうとする力が作用するように電動モータ５２を駆動する。この電動モータ５２の作用及び前述のワンウェイクラッチ５０の作用により、ピストン１３の慣性力に基づくクランク軸２４の上下位置変更が禁止され、同上下位置が保持される。
【００８２】
なお、前記実用範囲内におけるクランク軸２４の位置を上方に変更する場合、本実施形態では、前述同様のピストン１３の慣性力が利用される。即ち、同変更に際しては、電動モータ５２による前述のクランク軸２４の上方への位置変更の禁止が解除され、ピストン１３の上方への慣性力をクランク軸２４の上方への位置変更に活用する。更に本実施形態では、この慣性力によるクランク軸２４の上方への位置変更に加えて、同位置変更をアシストすべく電子制御装置３０によって電動モータ５２が駆動される、即ち、回転変位体２７に対する時計回り方向への回転駆動力が電動モータ５２によって付加されるようになっている。これにより、前記実用範囲におけるクランク軸２４の上方への位置変更レスポンスの向上が図られる。
【００８３】
これに対して、クランク軸２４の下方への位置変更は、中心線ＣＬ９を境界とした前記実用範囲と反対側、即ち右側の半周範囲（以降、これを非実用範囲と呼ぶことにする）において行われる。即ち、クランク軸２４の下方への位置変更を行う場合、電子制御装置３０は、電動モータ５２による時計回り方向への回転変位体２７の回転駆動により、クランク軸２４を非実用範囲に移動させる。そして電子制御装置３０は、その後、同回転駆動を継続させることでクランク軸２４を再度実用範囲に移動させてクランク軸２４を元の位置（上下位置変更開始前の位置）よりも下方にある所望位置に移動させる。そしてクランク軸２４が所望位置に達すると電子制御装置３０は、前述の如く実用範囲内におけるクランク軸２４の上方への位置変更を禁止すべく電動モータ５２を逆転駆動（実際には回転軸５２ａは停止した状態となる）する。こうしてクランク軸２４の上下位置が保持される。
【００８４】
なお、この位置変更においては、クランク軸２４が一端、非実用範囲に移動される必要があるため、クランク軸２４の元の位置が最上位置にあった場合を除いて、クランク軸２４はこの位置変更に係る移動時において、元の位置よりも上方に移動された後、実用範囲にて元の位置よりも下方の位置に移動されることとなる。
【００８５】
ワンウェイクラッチ５０によって回転変位体２７の反時計回り方向への回転変位が禁止される本構成では、こうした回転変位体２７の時計回り方向への回転変位に基づくクランク軸２４の位置変更がなされることとなり、例えば、両方向への回転変位が許容される態様と比較して回転変位体２７の回転変位量（角度）が大きくなりがちである。しかし本実施形態では、前述した実用範囲内でのクランク軸２４の上方への位置変更、及び非実用範囲内での下方への位置変更に際し、前述同様にピストン１３の慣性力を利用するとともに電動モータ５２の駆動力を利用することで、クランク軸２４の位置変更の迅速化を図るようにしている。従って、電動モータ５２は、ワンウェイクラッチ５０の禁止する回転変位体２７の回転変位方向と逆方向に回転変位体２７を回転変位させることでクランク軸２４の上下方向の位置決めを行うアクチェータとして機能するとともに、ピストン１３の慣性力を利用したクランク軸２４の上下位置変更のアシスト機能を有していると言える。
【００８６】
本実施形態では、上記の（１），（２）及び（４）〜（６）と同様の効果の他に、以下のような効果を得ることができる。
（９）燃焼圧力によるピストン１３の下方への移動時（往動時）には、上方への移動時（復動時）よりもピストン１３の慣性力が比較的大きくなりがちである。本実施形態では、こうした比較的大きな慣性力がワンウェイクラッチ５０によって受け止められることとなる。従って、例えばこうした往動時のピストン１３の慣性力を電動モータの駆動力によってのみ受け止めるようにした従来態様と比較して、電動モータの大容量化の抑制、ひいては省エネルギ化を図ることができる。また、ツーウェイクラッチを用いて回転変位体２７の回転変位を禁止するようにした場合とは異なり、禁止する回転変位方向が少ない分、例えば、電子制御装置３０による回転変位の禁止のためのアクチェータ制御が単純になる。
【００８７】
（１０）電動モータ５２の駆動力に加えて、ピストン１３の慣性力をも利用して回転変位体２７を回転変位させるようにした。よって、クランク軸２４の上下方向の位置決めにおいて更なるレスポンスの向上を図り得る。
【００８８】
（第４実施形態）
この第４実施形態は、第１実施形態においてクラッチ、死点規定部材、及び同死点規定部材を機関本体１１において支持するための構成等を変更したものであり、その他の点では第１実施形態と同様の構成になっている。従って、第１実施形態と共通する構成部分については図面上に同一符号を付して重複した説明を省略する。
【００８９】
図５に示すように、機関本体１１に形成された変位体収容室６１には、変位体６２が収容されている。変位体６２は、変位体収容室６１の内壁面に沿って上下方向に直線的に往復動可能となっている。変位体６２内には、コンロッド１９を介してピストン１３と連結されたスライダ６３が収容されるスライダ室６２ａが形成されている。スライダ６３は、スライダ室６２ａの内側面に沿って上下方向に直線的に往復動可能となっている。
【００９０】
スライダ室６２ａの上壁６２ｂは、スライダ６３との当接によって、スライダ室６２ａ内でのスライダ６３の往復動範囲における最上位置、即ち上死点を規定する。また、スライダ室６２ａの下壁６２ｃは、スライダ６３との当接によって、スライダ室６２ａ内でのスライダ６３の往復動範囲における最下位置、即ち下死点を規定する。本実施形態では、上壁６２ｂ及び下壁６２ｃが、上死点及び下死点を規定する死点規定部材を構成している。
【００９１】
スライダ室６２ａにおいてスライダ６３と下壁６２ｃとの間には、最下位置に至ったスライダ６３をピストン１３もろとも上昇させるための圧縮ばね６４が配設されている。スライダ６３には、係合ピン６３ａが凸設されており、同係合ピン６３ａは、揺動リンク部材１８に形成された溝６５に挿入係合されている。ピストン１３の上下方向の往復動は、コンロッド１９及びスライダ６３（係合ピン６３ａ）を介して揺動リンク部材１８に伝達され、同揺動リンク部材１８が出力軸１５を支点として揺動されることとなる。圧縮ばね６４は、ピストン１３を上昇させるべく出力軸１５を支点として揺動リンク部材１８を上方へ揺動させる上昇機構として機能する。
【００９２】
本実施形態において機関本体１１には、変位体収容室６１における変位体６２の上下位置を接触保持可能な摩擦式のクラッチ６６が設けられている。クラッチ６６は、変位体６２の外側面に押接される摩擦板６６ａと、同摩擦板６６ａを変位体６２に向けて進退させるための電磁アクチェータ６６ｂとを有している。
【００９３】
クラッチ６６においては、電磁アクチェータ６６ｂが非通電とされることで、内蔵するばねの力によって摩擦板６６ａが変位体６２の外側面に押接されるようになっており、この押接が行われることで機関本体１１に対する変位体６２の変位が禁止されるようになっている（ロック状態）。また、クラッチ６６においては、電磁アクチェータ６６ｂが通電されることで、摩擦板６６ａが変位体６２の外側面から離間されるようになっており、この状態で機関本体１１に対する変位体６２の変位が許容されるようになっている（ロック解除状態）。これらロック状態とロック解除状態との切り替えは、電子制御装置３０による電磁アクチェータ６６ｂの駆動制御に基づいて行われる。
【００９４】
本実施形態においては、変位体収容室６１での変位体６２の位置が上方にあるほど圧縮比が高くなり、下方にあるほど低くなる。そして圧縮比の変更に係る変位体６２の上下位置の変更は、第１〜３実施形態と同様に、ピストン１３の慣性力を利用して行われる。即ち、高圧縮比とするための変位体６２の上方への変位は、電子制御装置３０によってクラッチ６６がロック解除状態とされた状態で、上方に移動するスライダ６３が上壁６２ｂに当接することによって行われる。他方、低圧縮比とするための変位体６２の下方への変位は、電子制御装置３０によってクラッチ６６がロック解除状態とされた状態で、下方に移動するスライダ６３が下壁６２ｃに当接することによって行われる。
【００９５】
本実施形態においても、上記の（１），（２），（４），（５），（７）及び（８）と同様の効果を得ることができる。
なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、以下の様態としてもよい。
【００９６】
・前記第１〜３実施形態では、「各軸線ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ５，ＣＬ６がこれら軸線方向に見た状態で中心軸線ＣＬ７上に配置され且つ軸線ＣＬ２と軸線ＣＬ４とを通る仮想直線がピストン１３の往復動方向（軸線ＣＬ７方向）と直交する」という状態が、例えば、高圧縮比状態においてピストン１３が上死点にあるときに成立してもよい。この場合、ピストン１３の下方への慣性力によってクランク軸２４の回転中心軸線ＣＬ２の位置を下方に変更するための回転変位体２７におけるモーメントアーム長を大きく確保することが容易となる。ピストン１３は上死点付近において大きな燃焼圧力を受けることから、こうした状況でのピストン１３における下方への大きな慣性力を特に有効利用することができる。従って、前記位置変更のレスポンスを大きく向上させることができる。なお、こうした状態の成立は必須ではなく、例えば、前記仮想直線がピストン１３の往復動方向と直交した状態にあるとき、各軸線ＣＬ２，ＣＬ３，ＣＬ５，ＣＬ６は必ずしも一直線上に配置されていなくてもよい。
【００９７】
・前記実施形態では、クランクピン２４ａと揺動リンク部材１８とを、リンクロッド２５を介して連結したが、リンクロッド２５を介することなく、直接的にクランクピン２４ａと揺動リンク部材１８とを連結してもよい。この場合、例えば、揺動リンク部材１８においてクランクピン２４ａと係合可能な溝を形成し、クランクピン２４ａを同溝に挿入係合させることで両者を動力伝達可能に連結する。
【００９８】
・前記実施形態では、動力取り出し機構１６において、ピストン１３の往復動を揺動リンク部材１８の揺動に変換し、これを出力軸１５の回転運動に変換して動力を取り出すようにしたが、これに限らず、例えば、ピストン１３の上下死点を規定するクランク軸の回転運動をそのまま出力として取り出すようにしてもよい。この場合、このクランク軸からの出力取り出しに加えて、揺動リンク部材１８を利用した出力軸１５からの出力の取り出しを行うようにしてもよく、また、この出力軸１５からの出力取り出しを行うことなくクランク軸からの出力取り出しのみ行うようにしてもよい。クランク軸からの出力取り出しのみ行う場合には、例えば、前記実施形態における揺動リンク部材１８やリンクロッド２５に相当する部材を省略してクランク軸とコンロッドとを直接的に連結する。
【００９９】
・前記実施形態では、ピストン１３の慣性力を利用して死点規定部材（クランク軸２４、上壁６２ｂ、下壁６２ｃ）の位置変更を行うようにしたが、これに限らず、例えば、同慣性力を利用することなく、電動モータ等のアクチェータのみによって位置変更するようにしてもよい。
【０１００】
・例えば、前記第１実施形態のような、回転変位する変位体（回転変位体２７）を用いた態様において、ツーウェイタイプのクラッチ２８に代えて摩擦式のクラッチを採用してもよい。
【０１０１】
・圧縮比は、同圧縮比の可変範囲における最大圧縮比と最小圧縮比との間でのみ切り替えられるようにする必要はなく、この可変範囲内において任意の圧縮比に設定されるようにしてもよい。
【０１０２】
・各クラッチ２８，４０，６６において回転が許容される方向の切替やロック状態とロック解除状態との切替を行うアクチェータには、電磁式のアクチェータに限らず、例えば、油圧式のアクチェータが採用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】第１実施形態の内燃機関の概略構成を示す斜視図。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、内燃機関の作用を説明するための模式図。
【図３】第２実施形態のクランク軸支持機構を示す正面図。
【図４】第３実施形態のクランク軸支持機構を示す正面図。
【図５】第４実施形態の内燃機関の概略構成を示す断面図。
【符号の説明】
【０１０４】
１１…機関本体、１２…シリンダ、１３…ピストン、１５…出力軸、１６…動力取り出し機構、１７…ワンウェイクラッチ、１８…揺動リンク部材、１９…コンロッド、２４…クランク軸、２４ａ…クランクピン、２５…リンクロッド、２７…回転変位体、２８…クラッチ、４０…クラッチ、５０…ワンウェイクラッチ、５２…電動モータ、６２…変位体、６２ｂ…上壁、６２ｃ…下壁、６４…圧縮ばね、６６…クラッチ、ＣＬ２…クランク軸の回転中心軸線、ＣＬ３…クランクピンの中心軸線、ＣＬ４…回転変位体の回転中心軸線（回転変位体の回転変位中心）、ＣＬ５…連結ピンの中心軸線、ＣＬ６…ピストンピンの中心軸線、ＣＬ７…シリンダの中心軸線。
【図１】
2005207391.tif 000003
【図２】
2005207391.tif 000004
【図３】
2005207391.tif 000005
【図４】
2005207391.tif 000006
【図５】
2005207391.tif 000007