(57)【要約】【課題】圧縮比を可変する圧縮比変更機構部に不具合が生じても運転が継続可能であり、圧縮比変更機構部がデポジットによる影響を受けにくい内燃機関を提供する。【解決手段】燃焼室２５に接続する可変容積室３５の容積を変更して圧縮比を変更する圧縮比変更機構部３０は、内燃機関１０の可動部を構成するピストン１３、吸気バルブ１５あるいは排気バルブ１６とは異なる位置に設けられている。そのため、圧縮比変更機構部３０は、内燃機関１０の運転と独立し、内燃機関１０の運転に影響を与えない。また、圧縮比変更機構部３０がピストン１３、吸気バルブ１５あるいは排気バルブ１６と離れているため、圧縮比変更機構部３０の圧力導入通路３６やケーシング３２などにデポジットなどの異物が付着してもピストン１３、吸気バルブ１５あるいは排気バルブ１６などの可動部の作動に影響を与えることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部とともに燃焼室を形成する機関本体と、
前記燃焼室に接続し容積が変化する可変容積室を有し、前記可動部とは異なる位置に設けられ、前記燃焼室における燃焼圧力を前記可変容積室の容積に変換して蓄え、圧縮比を変更する圧縮比変更機構部と、
を備える内燃機関。
【請求項２】
前記圧縮比変更機構部は、前記燃焼室における燃焼圧力の最大値である最高圧力を、前記可変容積室の容積が拡大を開始する圧力である拡大開始圧力として設定する請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記圧縮比変更機構部は、前記拡大開始圧力を変更可能である請求項２記載の内燃機関。
【請求項４】
前記圧縮比変更機構部は、前記燃焼室における燃焼圧力が前記拡大開始圧力を超えると前記可変容積室の容積が拡大して前記燃焼室における燃焼圧力を蓄え、前記燃焼室における燃焼圧力が前記拡大開始圧力を下回ると前記可変容積室の容積が減少して前記燃焼室へ燃焼圧力を回生し、前記燃焼室の圧力を維持する請求項２または３記載の内燃機関。
【請求項５】
前記圧縮比変更機構部は、
一方の端部が前記燃焼室に接続している圧力導入通路を形成する通路部材と、
前記通路部材の前記燃焼室と反対側の端部に接続している前記可変容積室を形成する容積室形成部材と、
前記容積室形成部材に設けられ、前記可変容積室の容積を変更する容積変更部材と、
前記容積変更部材を前記可変容積室の容積が減少する側へ押し付ける押圧部材と、
を有する請求項１から４のいずれか一項記載の内燃機関。
【請求項６】
前記燃焼室と前記可変容積室との間を開閉する開閉弁部をさらに備える請求項１から５のいずれか一項記載の内燃機関。
【請求項７】
前記燃焼室における燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出手段と、
前記燃焼圧力検出手段で検出した燃焼圧力に基づいて、前記圧縮比変更機構部の異常を判断する異常判断手段と、
をさらに備える請求項１から６のいずれか一項記載の内燃機関。
【請求項８】
前記可動部の作動状態を検出する作動状態検出手段と、
前記作動状態検出手段で検出した作動状態に基づいて、前記圧縮比変更機構部の異常を判断する異常判断手段と、
をさらに備える請求項１から７のいずれか一項記載の内燃機関。
【請求項９】
前記圧縮比変更機構部の特性を、負荷に応じて動的に変更する圧縮比制御手段をさらに備える請求項１から８のいずれか一項記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に圧縮比が変化する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低負荷状態から高負荷状態まで出力向上と耐ノッキング性能の向上とを両立する技術として、内燃機関の燃焼室における圧縮比を変更することが考えられている。このように圧縮比を変更する機構として、特許文献１が公知である。特許文献１の場合、内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブのバルブシートは、シリンダヘッドの内部を移動可能に設けられている。これにより、バルブシートが燃焼室における燃焼圧力によって受ける力よりも弾性部材の押し付け力が大きくなると、バルブシートは燃焼室から遠ざかる方向へ移動する。そのため、燃焼室における容積は拡大し、圧縮比が低下する。その結果、内燃機関の負荷が大きく燃焼圧力の高いとき圧縮比は低下し、内燃機関の負荷が小さく燃焼圧力が低いときは圧縮比が高く維持される。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の場合、圧縮比を可変する機構部は、バルブおよびバルブシートなどの可動部に設けられている。そのため、この機構部に不具合が生じると、内燃機関そのものの運転の継続が困難になるという問題がある。また、この機構部は、燃焼室に近接するバルブシートに設けられている。そのため、燃焼時に生じる異物、いわゆるデポジットが付着しやすく、このデポジットによって作動が妨げられるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−５０８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、圧縮比を可変する圧縮比変更機構部に不具合が生じても運転が継続可能であり、圧縮比変更機構部がデポジットによる影響を受けにくい内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、圧縮比変更機構部は、燃焼室に接続する可変容積室の容積を変更することにより、圧縮比を変更している。この圧縮比変更機構部は、可動部とは異なる位置に設けられている。すなわち、圧縮比変更機構部は、例えばバルブやピストンなどの可動部とは異なる位置に設けられている。そのため、圧縮比変更機構部は、内燃機関の運転と独立しており、内燃機関の運転の継続に影響を与えない。また、可動部と離れているため、デポジットが付着しても可動部の作動に影響を与えることがない。したがって、圧縮比変更機構部に不具合が生じても運転を継続することができ、圧縮比変更機構部がデポジットから受ける影響を低減することができる。
【０００７】
請求項２または３記載の発明では、圧縮比変更機構部は、燃焼室の最高圧力を、拡大開始圧力として設定している。燃焼室に接続する可変容積室は、燃焼室の圧力が上昇すると、容積が拡大する。この可変容積室の容積が拡大を開始する圧力である拡大開始圧力は、燃焼室における燃焼時の最高圧力に等しい。そのため、燃焼室における燃焼圧力が予め設定されている最高圧力になると、可変容積室の容積は拡大を開始する。すなわち、可変容積室の容積が拡大を開始する拡大開始圧力を調整することにより、燃焼室に許容される最高圧力が設定される。したがって、燃焼室における燃焼圧力を拡大開始圧力として任意に設定することができる。
【０００８】
請求項４記載の発明では、圧縮比変更機構部は、燃料の燃焼によって燃焼室の燃焼圧力が拡大開始圧力を超えると、可変容積室の容積が拡大し、燃焼室における燃焼圧力を容積に変換して蓄える。一方、膨張行程において燃焼室の燃焼圧力が低下すると、燃焼圧力を容積に変換して蓄えた圧縮比変更機構部は、可変容積室の容積が減少する。これにより、可変容積室に容積に変換されて蓄えられたエネルギーが再び圧力として燃焼室へ回生される。これにより、膨張行程にあるとき、特に膨張行程の中期から後期において、燃焼室の圧力をより高い圧力に維持する。したがって、圧縮比を低下させるために容積に変換したエネルギーを燃焼圧力として回生することができ、出力の向上および効率の向上を図ることができる。
【０００９】
請求項５記載の発明では、圧縮比変更機構部は、可変容積室を形成する容積室形成部材と燃焼室との間を通路部材が形成する圧力導入通路で接続している。また、可変容積室の容積は、容積室形成部材に設けられている容積変更部材によって変更される。この容積変更部材は、押圧部材によって、常に容積が減少する側へ押し付けられている。このように、圧縮比変更機構部の構成を簡単にすることができる。また、容積変更部材を押し付ける押圧部材の力を変更することにより、可変容積室の容積が拡大する圧力を容易に変更することができる。
【００１０】
請求項６記載の発明では、燃焼室と可変容積室との間を開閉する開閉弁部を備えている。そのため、圧縮比変更機構部の作動が不要な低負荷で運転しているとき、開閉弁部は燃焼室と可変容積室との間を閉鎖する。したがって、圧縮比変更機構部の不要な作動を回避することができる。また、圧縮比変更機構部に不具合が生じたとき、開閉弁部は燃焼室と可変容積室との間を閉鎖する。したがって、圧縮比変更機構部の影響を受けることなく運転を継続することができる。
【００１１】
請求項７記載の発明では、異常判断手段は、燃焼圧力検出手段で検出した燃焼圧力に基づいて圧縮比変更機構部の異常を判断する。例えばデポジットなどによって圧縮比変更機構部の作動に不具合が生じると、圧縮比が大きくなり燃焼室における燃焼圧力は過大になることが考えられる。そのため、燃焼圧力検出手段で燃焼室における燃焼圧力を検出することにより、圧縮比変更機構部の異常が判断可能となる。したがって、圧縮比変更機構部の異常を早期に判断することができ、運転に与える影響を低減することができる。
【００１２】
請求項８記載の発明では、異常判断手段は、作動状態検出手段で検出した可動部の作動状態に基づいて圧縮比変更機構部の異常を判断する。例えばデポジットなどによって圧縮比変更機構部の作動に不具合が生じると、圧縮比が大きくなり可動部の作動状態に変化が生じる。例えば可動部を構成するピストンの下降速度の上昇にともないクランクシャフトの回転速度の増加などの変化が生じる。そのため、作動状態検出手段で可動部の作動状態を検出することにより、圧縮比変更機構部の異常が判断可能となる。したがって、圧縮比変更機構部の異常を早期に判断することができ、運転に与える影響を低減することができる。
【００１３】
請求項９記載の発明では、圧縮比制御手段は、圧縮比変更機構部の特性を内燃機関の運転状態、すなわち内燃機関の負荷状態に応じて動的に変更する。これにより、内燃機関は、負荷状態に応じてより好ましい圧縮比に設定される。したがって、燃焼温度の上昇、およびこれにともなうＮＯｘの増大を抑えることができ、かつ出力を維持して効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態による内燃機関の構成を示す模式図
【図２】第１実施形態による内燃機関の燃焼室における容積と圧力との関係を示す模式図
【図３】第２実施形態による内燃機関の電気的な構成の概略を示すブロック図
【図４】第２実施形態による内燃機関における異常判断の流れを示す概略図
【図５】圧縮比変更機構部に固着の異常が生じたときの容積と圧力との関係を示す模式図
【図６】圧縮比変更機構部に開放の異常が生じたときの容積と圧力との関係を示す模式図
【図７】第３実施形態による内燃機関の押圧部材の構成を示す概略図
【図８】第３実施形態による内燃機関の電気的な構成の概略を示すブロック図
【図９】第３実施形態による内燃機関における圧縮制御の流れを示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、内燃機関の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１に示すように、内燃機関１０は、機関本体としてのシリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２を備えている。本実施形態の場合、内燃機関１０は、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。内燃機関１０は、可動部としてピストン１３、コネクティングロッド１４、吸気バルブ１５および排気バルブ１６を備えている。可動部は、これらの他に図示しないクランクシャフトなどを備えている。さらに、内燃機関１０は、インジェクタ１７や図示しない点火プラグなどを備えている。シリンダブロック１１は、複数の筒状のシリンダ１８を有している。ピストン１３は、コネクティングロッド１４と接続され、このシリンダ１８の内側を軸方向へ往復移動する。シリンダヘッド１２は、シリンダブロック１１の上死点側に取り付けられている。シリンダヘッド１２は、吸気通路２１および排気通路２２を形成している。また、シリンダヘッド１２は、インジェクタ１７を収容する収容部２３を形成している。なお、内燃機関１０の燃料は、軽油に限らず、アルコールや生物由来の燃料など、任意に適用することができる。また、内燃機関１０は、ディーゼルエンジンに限らず、ガソリンを燃料とするいわゆるガソリンエンジンであってもよい。
【００１６】
シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２およびピストン１３は、燃焼室２５を形成している。すなわち、燃焼室２５は、シリンダ１８を形成するシリンダブロック１１の内壁と、シリンダヘッド１２の内壁と、ピストン１３のシリンダヘッド１２側の端面との間に形成されている。この燃焼室２５は、ピストン１３の軸方向への往復移動によって容積が変化する。燃焼室２５の容積は、ピストン１３が上死点にあるとき最小となり、ピストン１３が下死点にあるとき最大となる。燃焼室２５は、シリンダヘッド１２が形成する吸気通路２１および排気通路２２に接続している。
【００１７】
吸気バルブ１５は、吸気通路２１と燃焼室２５との間を開閉する。吸気バルブ１５は、図示しない吸気スプリングによって吸気通路２１と燃焼室２５との間を閉鎖する方向へ力を受けている。吸気バルブ１５は、図示しない吸気スプリングおよびカムシャフトに取り付けられたカムによって駆動される。排気バルブ１６は、排気通路２２と燃焼室２５との間を開閉する。排気バルブ１６は、図示しない排気スプリングによって排気通路２２と燃焼室２５との間を閉鎖する方向へ力を受けている。排気バルブ１６は、図示しない排気スプリングおよびカムシャフトに取り付けられたカムによって駆動される。なお、吸気バルブ１５および排気バルブ１６は、スプリングとカムとによる駆動に限らず、油圧や圧縮空気によって駆動してもよい。
【００１８】
インジェクタ１７は、シリンダヘッド１２の収容部２３に収容されている。インジェクタ１７の先端は、燃焼室２５に露出している。インジェクタ１７は、この燃焼室２５に露出する先端に設けられている図示しない噴孔から燃料を噴射する。インジェクタ１７は、図示しないコモンレールや燃料噴射ポンプなどから構成されている燃料噴射システムに接続している。これにより、インジェクタ１７には、燃料噴射システムで生成された高圧の燃料が供給される。また、内燃機関１０は、インジェクタ１７から燃焼室２５へ燃料を直接噴射するいわゆる直噴式のディーゼルエンジンである。
【００１９】
内燃機関１０は、上述の基本的な構成に加え、圧縮比変更機構部３０を備えている。圧縮比変更機構部３０は、可動部を構成するピストン１３、吸気バルブ１５および排気バルブ１６などとは異なる位置に設けられている。具体的には、圧縮比変更機構部３０は、通路部材３１、容積室形成部材としてのケーシング３２、容積変更部材としての仕切板３３および押圧部材３４を有している。通路部材３１は、一端がシリンダヘッド１２に接続し、他端がケーシング３２に接続している。ケーシング３２は、容器状に形成され、内側に可変容積室３５を形成している。通路部材３１は、圧力導入通路３６を形成している。これにより、圧力導入通路３６の一端は、燃焼室２５に接続している。また、圧力導入通路３６の他端は、ケーシング３２が形成する可変容積室３５に接続している。
【００２０】
可変容積室３５を形成するケーシング３２は、仕切板３３および押圧部材３４を収容している。仕切板３３は、ケーシング３２の内側を移動可能である。仕切板３３は、板状に形成され、外壁がケーシング３２の内壁と摺動する。これにより、仕切板３３は、ケーシング３２の内側を、圧力導入通路３６に接続する可変容積室３５と、押圧部材３４を収容する収容室３７とに仕切っている。押圧部材３４は、例えばコイルスプリングなどで構成され、仕切板３３を可変容積室３５の容積が減少する側へ押し付けている。押圧部材３４は、ケーシング３２の内側に形成された収容室３７に収容されている。
【００２１】
上記の構成により、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５における燃焼圧力を圧力導入通路３６を経由して可変容積室３５へ導入する。圧縮比変更機構部３０の仕切板３３は、押圧部材３４によって可変容積室３５の容積が減少する方向へ押し付けられている。燃焼室２５の燃焼圧力によって仕切板３３が受ける力が押圧部材３４の押し付け力を上回ると、可変容積室３５の容積は拡大する。これにより、燃焼室２５の容積と可変容積室３５の容積とを加えた総容積は増加する。その結果、燃焼室２５における燃焼圧力は、可変容積室３５の容積に変換され、可変容積室３５の容積として蓄えられる。また、この総容積の変化によって、内燃機関１０の圧縮比は変更される。
【００２２】
また、上記の構成の場合、圧縮比が変化を開始する圧力、すなわち燃焼室２５に許容される燃焼圧力の最大値である最高圧力は、仕切板３３を押し付ける押圧部材３４の押し付け力によって設定される。すなわち、燃焼室２５に許容される最高圧力は、押圧部材３４の押し付け力に抗して仕切板３３が移動し、可変容積室３５の容積が拡大を開始する圧力である拡大開始圧力として設定される。押圧部材３４の押し付け力を変更することにより、燃焼室２５に許容される最高圧力すなわち拡大開始圧力は、内燃機関１０に要求される性能や内燃機関１０の特性のあわせて任意に設定することができる。
【００２３】
圧縮比変更機構部３０は、上述のように燃焼室２５における燃焼圧力が拡大開始圧力を超えると、可変容積室３５の容積が拡大する。これにより、圧縮比変更機構部３０は、燃焼圧力を可変容積室３５の容積の変化として蓄える。一方、膨張行程におけるピストン１３の下降にともない燃焼室２５および燃焼室２５に接続する可変容積室３５の圧力が低下すると、仕切板３３が押圧部材３４から受ける力は燃焼室２５の燃焼圧力によって受ける力よりも大きくなる。そのため、仕切板３３は、押圧部材３４の力によって可変容積室３５の容積を減少させる方向へ移動する。その結果、燃焼室２５の燃焼圧力が低下すると、可変容積室３５の容積の変化として蓄えられたエネルギーは、圧力に変換されて燃焼室２５に回生される。
【００２４】
内燃機関１０は、上記の構成に加え、開閉弁部４０を備えている。開閉弁部４０は、例えば通電によって開閉する電磁弁を有している。開閉弁部４０は、燃焼室２５と可変容積室３５との間、すなわち燃焼室２５と可変容積室３５との間を接続する圧力導入通路３６を開閉する。例えば内燃機関１０の運転が低負荷状態にあるとき、燃焼室２５における燃焼圧力は比較的小さい。そのため、圧縮比を変更する必要性は小さく、圧縮比変更機構部３０の作動を停止してもよい。また、仮に圧縮比変更機構部３０に不具合が生じた場合、圧縮比変更機構部３０の作動が内燃機関１０の運転に悪影響を及ぼすおそれがある。そのため、内燃機関１０の運転が低負荷状態にあるとき、あるいは圧縮比変更機構部３０に不具合が生じたとき、開閉弁部４０は圧力導入通路３６を遮断する。これにより、圧縮比変更機構部３０の作動は停止される。
【００２５】
以上の構成による内燃機関１０の作動について詳細に説明する。
まず、燃焼室２５における圧力の変化について図２に基づいて説明する。図２では、本実施形態による燃焼室２５の容積Ｖと圧力Ｐとの関係を実線で示し、従来の内燃機関における燃焼室の容積Ｖと圧力Ｐとの関係を破線で示している。
【００２６】
内燃機関１０が圧縮行程にあるとき、ピストン１３が下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣに上昇するにつれて、燃焼室２５の容積Ｖは減少するとともに、燃焼室２５の圧力Ｐは上昇する。すなわち、燃焼室２５の容積Ｖと圧力Ｐとの関係は、図２の線Ａに沿って変化する。この圧縮行程の末期にインジェクタ１７から燃料が噴射されると、燃焼室２５における高温の空気によって燃料が着火し、燃料は燃焼する。これにより、従来の内燃機関の場合、図２の破線に沿って燃焼室の容積Ｖがほとんど変化することなく圧力Ｐが上昇する。
【００２７】
一方、本実施形態の場合、燃料の燃焼によって燃焼室２５の圧力Ｐが上昇し、予め設定されている最高圧力すなわち拡大開始圧力Ｐｓに達すると、圧力導入通路３６を経由して燃焼室２５に接続している可変容積室３５は容積の拡大を開始する。つまり、燃焼室２５の圧力Ｐの上昇にともなって、圧力導入通路３６を経由して燃焼室２５に接続している可変容積室３５の圧力も上昇する。そのため、可変容積室３５へ導入された燃焼ガスから仕切板３３が受ける力は、燃焼室２５の圧力Ｐの上昇にともなって増大する。そして、可変容積室３５の燃焼ガスから仕切板３３が受ける力が押圧部材３４の押し付け力を上回ると、仕切板３３は押圧部材３４の押し付け力に抗して収容室３７側へ移動し、可変容積室３５の容積は拡大する。このように、燃焼室２５の圧力Ｐが拡大開始圧力Ｐｓを上回ると、可変容積室３５の容積は拡大する。その結果、燃焼室２５の容積Ｖと圧力Ｐとの関係は、図２の線Ｂに沿って変化する。つまり、燃焼室２５の容積Ｖが拡大する膨張行程において急激な圧力Ｐの立ち上がりが抑えられ、燃焼室２５の圧力Ｐはほぼ拡大開始圧力Ｐｓを維持する。なお、図２は、説明の簡単のために、線Ｂで示す膨張行程において圧力Ｐをほぼ一定に示しているが、実際は拡大開始圧力Ｐｓよりもやや大きな圧力であり、一定とは限らない。
【００２８】
上記のように、燃焼室２５の圧力Ｐが拡大開始圧力Ｐｓを上回ると、可変容積室３５の容積は拡大する。これにより、燃焼室２５の容積と可変容積室３５の容積とを合わせた総容積は増大し、内燃機関１０の圧縮比は低下する。また、燃焼室２５における拡大開始圧力Ｐｓを超える過大な圧力は、可変容積室３５の容積に変換され押圧部材３４の弾性エネルギーとして蓄えられる。このように、本実施形態では、圧縮比変更機構部３０の作動によって内燃機関１０の圧縮比が低下するため、燃焼室２５における最高燃焼温度が低下し、燃焼によって生じるＮＯｘが低減される。また、本実施形態では、内燃機関１０の圧縮比の低下によって、燃焼時における最高圧力の低下が図られるため、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２をはじめとする内燃機関１０の各部に要求される強度を低減可能である。その結果、本実施形態では、内燃機関１０の軽量化および小型化を図ることができる。
【００２９】
膨張行程の中期になると、燃焼室２５の圧力Ｐは低下する。そのため、仕切板３３が可変容積室３５へ導入された燃焼ガスから受ける力は、燃焼室２５の圧力Ｐの低下にともなって減少する。そして、可変容積室３５の燃焼ガスから仕切板３３が受ける力が押圧部材３４の押し付け力を下回ると、仕切板３３は押圧部材３４の押し付け力によって移動し、可変容積室３５の容積は減少する。このように、燃焼室２５の圧力Ｐが容積Ｖの増大によって低下すると、可変容積室３５の容積は減少する。
【００３０】
このように可変容積室３５の容積が減少することにより、可変容積室３５に蓄えられていた燃焼ガスは再び燃焼室２５へ戻される。そのため、本実施形態では膨張行程の中期における燃焼室２５の圧力Ｐは、図２の破線で示す従来の容積Ｖと圧力Ｐとの関係に対して、図２の実線の線Ｃで示すように、より高い圧力に維持される。すなわち、本実施形態の場合、燃焼室２５における圧力の上昇によるエネルギーは、可変容積室３５の容積の拡大に変換され、押圧部材３４の弾性エネルギーとして蓄えられる。そして、可変容積室３５の容積すなわち押圧部材３４の弾性エネルギーとして蓄えられたエネルギーは、燃焼室２５の圧力Ｐが低下すると、燃焼室２５へ戻される。その結果、燃焼室２５の圧力Ｐは、図２の破線で示す従来の内燃機関に比較して、膨張行程の中期以降においてより高い圧力に維持される。したがって、可変容積室３５の容積に変換されて蓄えられたエネルギーは、燃焼室２５の圧力として回生され、内燃機関１０の出力として利用することができる。
【００３１】
以上説明した第１実施形態では、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５に接続する可変容積室３５の容積を変更することにより、圧縮比を変更している。この圧縮比変更機構部３０は、可動部を構成するピストン１３、吸気バルブ１５あるいは排気バルブ１６とは異なる位置に設けられている。そのため、圧縮比変更機構部３０は、内燃機関１０の運転と独立しており、内燃機関１０の運転に影響を与えない。また、圧縮比変更機構部３０がピストン１３、吸気バルブ１５あるいは排気バルブ１６と離れているため、圧縮比変更機構部３０の圧力導入通路３６やケーシング３２などにデポジットなどの異物が付着してもピストン１３、吸気バルブ１５あるいは排気バルブ１６などの可動部の作動に影響を与えることがない。したがって、圧縮比変更機構部３０に不具合が生じても運転を継続することができ、圧縮比変更機構部３０がデポジットから受ける影響を低減することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５の最高圧力を、拡大開始圧力Ｐｓとして設定している。燃焼室２５に接続する可変容積室３５は、燃焼室２５の圧力が上昇すると、容積が拡大する。この可変容積室３５の容積が拡大を開始する圧力である拡大開始圧力Ｐｓは、燃焼室２５における燃焼時の最高圧力に等しい。そのため、可変容積室３５の容積が拡大を開始する拡大開始圧力Ｐｓを調整することにより、燃焼室２５に許容される最高圧力が設定される。したがって、燃焼室２５における燃焼圧力の最大値を拡大開始圧力Ｐｓとして任意に設定することができる。また、燃焼圧力の最大値を設定することにより、シリンダブロック１１およびシリンダヘッド１２など内燃機関１０を構成する部品に要求される強度は低下する。そのため、内燃機関１０の小型化および軽量化を促進することができる。
【００３３】
さらに、第１実施形態では、圧縮比変更機構部３０は、燃料の燃焼によって燃焼室２５の燃焼圧力が拡大開始圧力Ｐｓを超えると、可変容積室３５の容積が拡大し、燃焼室２５における燃焼圧力を容積に変換して蓄える。一方、膨張行程において燃焼室２５の燃焼圧力が低下すると、燃焼圧力を容積に変換して蓄えた圧縮比変更機構部３０は、可変容積室３５の容積が減少する。これにより、可変容積室３５に容積に変換されて蓄えられたエネルギーが再び圧力として燃焼室２５へ回生される。これにより、膨張行程にあるとき、特に膨張行程の中期から後期において、燃焼室２５の圧力をより高い圧力に維持する。したがって、圧縮比を低下させるために容積に変換したエネルギーを燃焼圧力として回生することができ、出力の向上および効率の向上を図ることができる。
【００３４】
さらに、第１実施形態では、圧縮比変更機構部３０は、可変容積室３５を形成するケーシング３２と燃焼室２５との間を通路部材３１が形成する圧力導入通路３６で接続している。また、可変容積室３５の容積は、ケーシング３２に設けられている仕切板３３によって変更される。この仕切板３３は、押圧部材３４によって、常に可変容積室３５の容積が減少する側へ押し付けられている。このように、圧縮比変更機構部３０の構成を簡単にすることができる。また、仕切板３３を押し付ける押圧部材３４の力を変更することにより、可変容積室３５の容積が拡大する圧力を容易に変更することができる。
【００３５】
さらに、第１実施形態では、燃焼室２５と可変容積室３５との間を開閉する開閉弁部４０を備えている。そのため、内燃機関１０が圧縮比変更機構部３０の作動不要な中負荷状態または低負荷状態で運転しているとき、開閉弁部４０は燃焼室２５と可変容積室３５との間を閉鎖する。したがって、圧縮比変更機構部３０の不要な作動による運転への影響を低減することができる。
【００３６】
（第２実施形態）
第２実施形態による内燃機関の電気的な構成を図３に示す。
第２実施形態による内燃機関１０は、機械的な構成が第１実施形態と共通し、圧縮比変更機構部３０についての異常を検出する構成を備える点で第１実施形態と異なっている。第２実施形態では、内燃機関１０は、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。また、内燃機関１０は、圧力センサ５１および回転角度センサ５２などの各種のセンサを備えている。圧力センサ５１および回転角度センサ５２などの各種のセンサは、ＥＣＵ５０に接続している。圧力センサ５１は、特許請求の範囲の燃焼圧力検出手段に相当する。圧力センサ５１は、機関本体であるシリンダブロック１１に設けられており、燃焼室２５における燃焼圧力を検出する。圧力センサ５１は、検出した燃焼圧力を電気信号としてＥＣＵ５０へ出力する。回転角度センサ５２は、特許請求の範囲の作動状態検出手段に相当する。回転角度センサ５２は、可動部を構成する図示しないクランクシャフトの回転角度を検出する。回転角度センサ５２は、検出したクランクシャフトの回転角度を電気信号としてＥＣＵ５０へ出力する。ＥＣＵ５０は、回転角度センサ５２から定期的に取得するクランクシャフトの回転角度から単位時間当たりの回転角度を回転速度として検出する。なお、ＥＣＵ５０は、上述の圧力センサ５１および回転角度センサ５２以外にも、図示しないアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ５３あるいは内燃機関１０の冷却水の温度を検出する水温センサ５４など他の各種のセンサに接続している。この場合、ＥＣＵ５０は、回転角度センサ５２からだけでなく、他の各種のセンサから取得した信号も含めて内燃機関１０の作動状態を検出してもよい。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを有するマイクロコンピュータで構成されており、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、内燃機関１０の全体を制御する。ＥＣＵ５０は、コンピュータプログラムを実行することにより、異常判断部５５をソフトウェア的に実現している。異常判断部５５は、上述の圧力センサ５１で検出した燃焼室２５の燃焼圧力、または回転角度センサ５２で検出した内燃機関１０の作動状態の少なくともいずれか一方に基づいて、圧縮比変更機構部３０の異常を判断する。なお、異常判断部５５は、ハードウェア的に実現してもよい。また、ＥＣＵ５０は、第１実施形態で説明した開閉弁部４０と電気的に接続している。開閉弁部４０は、ＥＣＵ５０から出力される駆動信号に基づいて圧力導入通路３６を開閉する。
【００３８】
次に上記の第２実施形態による内燃機関１０による圧縮比変更機構部３０の異常判断の流れについて図４に基づいて説明する。
異常判断部５５は、内燃機関１０の運転が開始されると異常判断を開始する。異常判断部５５は、内燃機関１０が運転中にあるとき、定期的に圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域であるか否かを判断する（Ｓ１０１）。すなわち、異常判断部５５は、内燃機関１０の作動状態を検出し、圧縮比を変更すべき領域であるか否かを判断する。具体的には、異常判断部５５は、ＥＣＵ５０において取得した回転角度センサ５２やアクセルセンサ５３などの出力値に基づいて、内燃機関１０の運転状態、特に負荷状態を検出する。つまり、異常判断部５５は、予め設定された判断条件に基づいて、内燃機関１０が高負荷状態にあるか、または中負荷もしくは低負荷状態にあるかを判断する。そして、異常判断部５５は、内燃機関１０が高負荷状態にあるとき、圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域であると判断する。一方、異常判断部５５は、内燃機関１０が中負荷状態または低負荷状態にあるとき、圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域でないと判断する。
【００３９】
異常判断部５５は、内燃機関１０が高負荷状態にあり、圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域であると判断すると（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、最高圧力Ｐｍａが予め設定された異常判断圧力Ｐｆａより大きいか否かを判断する（Ｓ１０２）。具体的には、異常判断部５５は、圧力センサ５１から燃焼室２５の圧力を取得する。そして、異常判断部５５は、内燃機関１０が高負荷状態にあるとき、燃焼室２５における最高圧力Ｐｍａが、予め設定している異常判断圧力Ｐｆａよりも大きいか否かを判断する。例えば、内燃機関１０が高負荷状態であっても、圧縮比変更機構部３０の固着などにより、圧縮比変更機構部３０が作動しない場合がある。圧縮比変更機構部３０が正常に作動するとき、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５の圧力が拡大開始圧力Ｐｓを超えると、可変容積室３５の容積が拡大する。そのため、燃焼室２５の圧力は、図５の破線で示すように拡大開始圧力Ｐｓ付近でほぼ頭打ちになる。これに対し、圧縮比変更機構部３０が正常に作動しないとき、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５の圧力が拡大開始圧力Ｐｓを超えても、可変容積室３５の容積が拡大しない。そのため、燃焼室２５の圧力は、図５の実線で示すように拡大開始圧力Ｐｓを超えてもさらに上昇する。すなわち、圧縮比変更機構部３０の作動に不具合が生じているとき、燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａは、拡大開始圧力Ｐｓを上回り、予め設定された異常判断圧力Ｐｆａを上回る。このように、異常判断部５５は、圧力センサ５１で取得した燃焼室２５の圧力に基づいて、圧縮比変更機構部３０の異常の有無を判断する。
【００４０】
異常判断部５５は、燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａが異常判断圧力Ｐｆａよりも大きいと判断すると（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、圧縮比変更機構部３０が固着状態の異常であると判断する（Ｓ１０３）。すなわち、異常判断部５５は、圧縮比変更機構部３０が固着し、可変容積室３５の容積が変化しない状態の異常であると判断する。異常判断部５５は、圧縮比変更機構部３０に異常があると判断すると、開閉弁部４０により圧力導入通路３６を閉鎖して圧縮比変更機構部３０の作動を停止させたり（Ｓ１０４）、警報を発したりする。開閉弁部４０により圧力導入通路３６を閉鎖することにより、圧縮比変更機構部３０の作動が停止し、内燃機関１０は圧縮比変更機構部３０の影響を受けることなく運転を継続する。また、このとき異常判断部５５が発する警報は、例えば内燃機関１０を搭載する車両のダッシュボードなどに異常を示すランプを表示したり、音声を発したりすることによって運転者に圧縮比変更機構部３０の異常を伝達する。一方、異常判断部５５は、燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａが異常判断圧力Ｐｆａ以下であると判断すると（Ｓ１０２：Ｎｏ）、圧縮比変更機構部３０に異常が無いと判断し、最初から処理を繰り返す。
【００４１】
これに対し、異常判断部５５は、内燃機関１０が中負荷状態または低負荷状態にあり、圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域でないと判断すると（Ｓ１０１：Ｎｏ）、最高圧力Ｐｍａが予め設定された異常判断圧力Ｐｆｉより小さいか否かを判断する（Ｓ１０５）。具体的には、異常判断部５５は、圧力センサ５１から燃焼室２５の圧力を取得する。そして、異常判断部５５は、内燃機関１０が中負荷状態または低負荷状態にあるとき、燃焼室２５における最高圧力Ｐｍａが、予め設定している異常判断圧力Ｐｆｉよりも小さいか否かを判断する。例えば、内燃機関１０が中負荷状態または低負荷状態であっても、圧縮比変更機構部３０の押圧部材３４の破損などにより、圧縮比変更機構部３０の可変容積室３５の容積が圧力に関わらず拡大可能な場合がある。圧縮比変更機構部３０が正常に作動するとき、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５の圧力が拡大開始圧力Ｐｓに達するまで、可変容積室３５の容積が拡大することがない。そのため、燃焼室２５の圧力は、図６の実線で示すように最高圧力Ｐｍａまで上昇する。これに対し、例えば押圧部材３４の不具合などによって圧縮比変更機構部３０が正常に作動しないとき、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５の圧力が拡大開始圧力Ｐｓ以下の最高圧力Ｐｍａに達する前に、可変容積室３５の容積が拡大する。そのため、燃焼室２５の圧力は、図６の破線で示すように最高圧力Ｐｍａに達する前に頭打ちとなる。すなわち、圧縮比変更機構部３０の作動に不具合が生じているとき、燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａは、予め設定された異常判断圧力Ｐｆｉに到達しない。このように、異常判断部５５は、圧力センサ５１で取得した燃焼室２５の圧力に基づいて、圧縮比変更機構部３０の異常の有無を判断する。
【００４２】
異常判断部５５は、燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａが異常判断圧力Ｐｆｉよりも小さいと判断すると（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、圧縮比変更機構部３０が開放状態の異常であると判断する（Ｓ１０６）。すなわち、異常判断部５５は、例えば押圧部材３４の押し付け力不足などによって圧縮比変更機構部３０が開放し、可変容積室３５の容積が燃焼室２５の圧力に関わらず変化する状態の異常と判断する。異常判断部５５は、圧縮比変更機構部３０に異常があると判断すると、開閉弁部４０により圧力導入通路３６を閉鎖して圧縮比変更機構部３０の作動を停止させたり（Ｓ１０７）、警報を発したりする。開閉弁部４０により圧力導入通路３６を閉鎖することにより、圧縮比変更機構部３０の作動が停止し、内燃機関１０は圧縮比変更機構部３０の影響を受けることなく運転を継続する。警報は、上述のＳ１０４における圧縮比変更機構部３０の固着の場合と同様である。一方、異常判断部５５は、燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａが異常判断圧力Ｐｆｉ以上であると判断すると（Ｓ１０５：Ｎｏ）、圧縮比変更機構部３０に異常が無いと判断し、最初から処理を繰り返す。
【００４３】
第２実施形態では、異常判断部５５は、圧力センサ５１で検出した燃焼室２５の圧力に基づいて圧縮比変更機構部３０の異常を判断する。内燃機関１０が高負荷状態で運転しているとき、例えばデポジットなどによって圧縮比変更機構部３０が固着状態となる不具合が生じると、圧縮比が大きくなり燃焼室２５における最高圧力Ｐｍａは異常判断圧力Ｐｍａを超える。また、内燃機関１０が中負荷状態または低負荷状態で運転しているとき、例えば押圧部材３４の弾性力不足などによって圧縮比変更機構部３０が開放状態となる不具合が生じると、燃焼室２５の圧力に関わらず圧縮比が小さくなり燃焼室２５の最高圧力Ｐｍａは異常判断圧力Ｐｆｉを下回る。このように、圧力センサ５１で燃焼室２５における最高圧力Ｐｍａを検出することにより、圧縮比変更機構部３０の異常が判断可能となる。したがって、圧縮比変更機構部３０の異常を早期に判断することができ、運転に与える影響を低減することができる。
【００４４】
また、第２実施形態では、圧縮比変更機構部３０に不具合が生じたとき、開閉弁部４０は燃焼室２５と可変容積室３５との間の圧力導入通路３６を閉鎖する。したがって、圧縮比変更機構部３０の影響を受けることなく運転を継続することができる。
【００４５】
（第３実施形態）
第３実施形態による内燃機関について説明する。
第３実施形態による内燃機関１０は、圧縮比変更機構部３０の構成が第１実施形態または第２実施形態と異なる。第３実施形態の場合、圧縮比変更機構部３０の押圧部材は、その特性を逐次変更可能である。すなわち、押圧部材は、仕切板３３に加える押し付け力を、逐次変更可能である。第３実施形態の場合、図７に示すように押圧部材６０は、例えばいわゆるエアスプリングで構成されている。具体的には、押圧部材６０は、ケーシング６１、ケーシング６２、および弾性部材としてのダイアフラム６３を有している。ケーシング６１、ケーシング６２およびダイアフラム６３は、内側に空気室６４を形成している。ダイアフラム６３は、例えばゴムなどの柔軟な弾性材料で形成されており、ケーシング６１とケーシング６２との間を相対移動可能に接続している。ケーシング６１とケーシング６２とが相対的に移動することにより、空気室６４の容積は変化する。空気室６４は、空気通路６５を形成する通路部材６６を経由して空気供給源６７に接続している。空気供給源６７は、例えばコンプレッサなどを有し、空気室６４に供給する空気を生成する。ケーシング６２は、直接または図示しない伝達部材を経由して仕切板３３に接続している。
【００４６】
空気供給源６７から空気室６４へ供給する空気の量を調整することにより、空気室６４の容積は変化する。空気室６４の容積が変化すると、ケーシング６１とケーシング６２とを接続するダイアフラム６３の撓みが変化する。すなわち、空気室６４の容積が小さくなるとダイアフラム６３の撓みは大きくなり、空気室６４の容積が大きくなるとダイアフラム６３の撓みは小さくなる。これにより、ダイアフラム６３で接続されたケーシング６１およびケーシング６２の全体的な弾性力、すなわち押圧部材６０の全体的なばね定数は変化する。つまり、空気供給源６７から空気室６４へ供給する空気の量を調整することにより、仕切板３３を可変容積室３５側へ押し付ける押圧部材６０のばね定数は動的に変化する。空気供給源６７と空気室６４とを接続する空気通路６５には、流量調整弁６８が設けられている。流量調整弁６８は、空気供給源６７から空気室６４へ供給する空気の量を調整する。流量調整弁６８は、例えば電磁弁などを有している。
【００４７】
図８に示すようにＥＣＵ５０は、ソフトウェア的またはハードウェア的に圧縮比制御部７０を実現している。圧縮比制御部７０は、流量調整弁６８に駆動信号を出力する。これにより、押圧部材６０の空気室６４の容積すなわち押圧部材６０のばね定数は、圧縮比制御部７０からの指令によって駆動する流量調整弁６８によって制御される。
【００４８】
次に、上記の構成による圧縮比変更機構部３０の作動について図９に基づいて説明する。
圧縮比制御部７０は、内燃機関１０の運転が開始されると、押圧部材６０のばね定数の制御を開始する。圧縮比制御部７０は、内燃機関１０が運転中にあるとき、定期的に圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域であるか否かを判断する（Ｓ２０１）。すなわち、圧縮比制御部７０は、内燃機関１０の作動状態を検出し、圧縮比を変更すべき領域であるか否かを判断する。具体的には、上述の第２実施形態におけるステップＳ１０１と同様の判断であるので詳細を省略する。
【００４９】
圧縮比制御部７０は、内燃機関１０が高負荷状態にあり、圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域であると判断すると（Ｓ２０１：Ｙｅｓ）、圧縮比変更機構部３０の作動をオンにする（Ｓ２０２）。すなわち、圧縮比制御部７０は、開閉弁部４０に駆動信号を出力し、圧力導入通路３６を「開」にする。これにより、燃焼室２５の圧力は、圧縮比変更機構部３０の可変容積室３５へ導入される。
【００５０】
次に、圧縮比制御部７０は、燃焼室２５において目標となる最高圧力、すなわち目標最高圧力Ｐｍａｔを算出する（Ｓ２０３）。この目標最高圧力Ｐｍａｔは、内燃機関１０の作動状態に応じて燃焼室２５に許容される燃焼圧力の最大値である。圧縮比制御部７０は、Ｓ２０１で取得した内燃機関１０の運転状態に基づいて、目標最高圧力Ｐｍａｔを算出する。圧縮比制御部７０は、例えばＳ２０１で取得した内燃機関１０のアクセル開度などから内燃機関１０の負荷状態を検出し、算出した負荷状態に応じたテーブルとして設定されている目標最高圧力Ｐｍａｔを算出する。目標最高圧力Ｐｍａｔは、テーブルに限らず、例えばアクセル開度に対する関数として算出する構成としてもよい。
【００５１】
圧縮比制御部７０は、目標最高圧力Ｐｍａｔを算出すると、圧力センサ５１で検出した燃焼室２５の圧力がこの目標最高圧力Ｐｍａｔとなるように圧縮比変更機構部３０をフィードバック制御する（Ｓ２０４）。すなわち、圧縮比制御部７０は、流量調整弁６８の電磁弁へ駆動信号を出力し、空気供給源６７から空気室６４へ供給される空気の流量を調整する。これにより、空気室６４の容積が変化し、押圧部材６０のばね定数が変化する。その結果、押圧部材６０が仕切板３３を可変容積室３５側へ押し付ける力が変化し、燃焼室２５における燃焼時の最高圧力が目標最高圧力Ｐｍａｔに制御される。
【００５２】
これに対し、圧縮比制御部７０は、内燃機関１０が中負荷状態または低負荷状態にあり、圧縮比変更機構部３０で圧縮比を変更する領域でないと判断すると（Ｓ２０１：Ｎｏ）、圧縮比変更機構部３０の作動をオフにする（Ｓ２０５）。すなわち、圧縮比制御部７０は、開閉弁部４０に駆動信号を出力し、圧力導入通路３６を「閉」にする。これにより、燃焼室２５の圧力は、圧縮比変更機構部３０の可変容積室３５へ導入されない。
【００５３】
圧縮比制御部７０は、Ｓ２０４において燃焼室２５における燃焼圧力を目標最高圧力Ｐｍａｔに制御、またはＳ２０５において圧縮比変更機構部３０の作動をオフにした後、処理の最初にリターンし、処理を繰り返す。これにより、圧縮比変更機構部３０の作動、および圧縮比変更機構部３０の押圧部材６０のばね定数は、内燃機関１０の運転状態に応じて逐次変更される。
【００５４】
第３実施形態では、圧縮比制御部７０は、圧縮比変更機構部３０の作動および圧縮比変更機構部３０の押圧部材６０のばね定数を内燃機関１０の運転状態、すなわち内燃機関１０の負荷状態に応じて動的に変更する。これにより、内燃機関１０は、負荷状態に応じてより好ましい圧縮比に設定される。したがって、燃焼温度の上昇、およびこれにともなうＮＯｘの増大を抑えることができ、かつ内燃機関１０の出力を維持して効率を高めることができる。
【００５５】
なお、図７に示す押圧部材６０は、押圧部材６０をエアスプリングで構成するときの例示である。押圧部材６０は、図７に示す形態以外のエアスプリングとして構成してもよい。また、押圧部材６０は、動的にばね定数を変更可能な構成であれば、エアスプリングに限らず任意のスプリングを適用することができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
以上説明した本発明は、上記実施形態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実施形態に適用可能である。
【００５７】
例えば第２実施形態では、圧力センサ５１で検出した燃焼室２５の圧力に基づいて圧縮比変更機構部３０の異常を判断する例について説明した。しかし、異常判断部５５は、圧力センサ５１で検出した燃焼室２５の圧力に代えて、回転角度センサ５２で検出したクランクシャフトの回転速度に基づいて圧縮比変更機構部３０の異常を判断してもよい。例えばデポジットなどによって圧縮比変更機構部３０の作動に不具合が生じると、圧縮比が大きくなり可動部を構成するピストン１３の下降速度が上昇する。つまり、圧縮比が大きくなると、ピストン１３の下降速度の上昇にともないクランクシャフトの回転速度は増加するなどの変化が生じる。そのため、異常判断部５５は、回転角度センサ５２でクランクシャフトの回転速度を検出することにより、圧縮比変更機構部３０の異常を判断可能となる。このように燃焼圧力に代えてクランクシャフトの回転速度を検出する場合でも、圧縮比変更機構部３０の異常を早期に判断することができ、運転に与える影響を低減することができる。
【００５８】
また、複数の実施形態では、燃焼室２５のシリンダヘッド１２側に圧縮比変更機構部３０を配置する例について説明した。しかし、圧縮比変更機構部３０は、燃焼室２５のシリンダヘッド１２側に限らず、例えば燃焼室２５の径方向外側や燃焼室２５のクランクシャフト側など、確保可能な任意の空間に配置してもよい。また、圧力導入通路３６は、複数の実施形態のように通路部材３１で形成するのに代えて、例えば点火コイルを挿入する図示しない挿入孔など、既存の通路状の部位を共用する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
図面中、１０は内燃機関、１１はシリンダブロック（機関本体）、１２はシリンダヘッド（機関本体）、１３はピストン（可動部）、１４はコネクティングロッド（可動部）、１５は吸気バルブ（可動部）、１６は排気バルブ（可動部）、２５は燃焼室、３０は圧縮比変更機構部、３１は通路部材、３２はケーシング（容積室形成部材）、３３は仕切板（容積変更部材）、３４、６０は押圧部材、３５は可変容積室、３６は圧力導入通路、４０は開閉弁部、５１は圧力センサ（燃焼圧力検出手段）、５２は回転角度センサ（作動状態検出手段）、５５は異常判断部（異常判断手段）、７０は圧縮比制御部（圧縮比制御手段）を示す。
【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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