JP2006009593A

JP2006009593A - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP2006009593A
Application number: JP2004183798A
Authority: JP
Inventors: Yukio Mori; 幸生森
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-06-22
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2006-01-12

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of knocking during high load operation and to improve fuel consumption during low load operation. <P>SOLUTION: In this internal combustion engine, the so-called "offset quantity ofs" which is a distance between a reference line CL passing a connection point A between a piston 32 and a connecting rod 33 and parallel with an axis of a cylinder 31, and the rotational center P of a crankshaft 35, is changed so that the rotational center P of the crankshaft during high load operation and the rotational center P during low load operation are in the line symmetric position relation with respect to the reference line CL. The rotation angle θ1 of the crankshaft corresponding to a period when the piston 32 moves from the top dead center to the bottom dead center which comes next to the top dead center is thereby smaller than 180° during high load operation and larger than 180° during low load operation. As a result, the volume of a combustion chamber 36 when combustion gas is expanded, rapidly increases during high load operation and slowly increases during low load operation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

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。 The present invention relates to an internal combustion engine that performs a spark ignition operation in which an air-fuel mixture is formed in a combustion chamber and the air-fuel mixture is ignited by a spark and burned.

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。 In an internal combustion engine that performs a spark ignition operation in which an air-fuel mixture is formed in a combustion chamber and the air-fuel mixture is ignited by a spark generated by a spark plug, the flame propagates from the ignited position. The combustion proceeds. At this time, if the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached is excessively compressed by the pressure of the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture, the air-fuel mixture in the region may self-ignite. In an internal combustion engine that performs a spark ignition operation, when the air-fuel mixture burns by self-ignition, the in-cylinder pressure, which is the pressure in the combustion chamber, rapidly increases and knocking occurs.

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。
特公平５−５９２７３号公報 In order to cope with this problem, the conventional internal combustion engine retards the ignition timing when knocking is detected (see, for example, Patent Document 1). According to this, when the air-fuel mixture in a region where the flame has not reached due to the progress of combustion is compressed, the combustion chamber volume has already increased, so the in-cylinder pressure does not become excessive. Further, since the piston is further lowered, the rapid increase in the combustion chamber volume further suppresses the increase in in-cylinder pressure due to combustion. As a result, the occurrence of knocking can be suppressed.
Japanese Examined Patent Publication No. 5-59273

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。 However, if the ignition timing is retarded, there is a problem that the isovolume is greatly reduced, so that the heat efficiency is lowered and the fuel consumption is deteriorated.
Accordingly, one of the objects of the present invention is to appropriately set the offset amount of the crankshaft in the internal combustion engine that performs the spark ignition operation, so that the bottom dead center that comes next to the compression top dead center from the compression top dead center. To reduce the knocking without significantly reducing the isovolume (by increasing the combustion chamber volume increase rate from the compression top dead center to the next bottom dead center) It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine capable of performing the above.

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。 An internal combustion engine according to the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, a crankshaft, the piston and the crankshaft, and a reciprocating motion of the piston in the cylinder that rotates the crankshaft. And a connecting rod for converting into a combustion chamber configured by the cylinder and the piston in a high load operation region and a low load operation region which is a region on a lower load side than the high load operation region. It is an internal combustion engine that performs a spark ignition operation that is formed and ignites and burns the mixture with sparks.

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。 Furthermore, this internal combustion engine
An offset amount changing mechanism that changes an offset amount that is a distance from a reference line that passes through a connection point between the piston and the connecting rod to a rotation center of the crankshaft from a reference line parallel to the axis of the cylinder, according to an instruction signal;
When the load of the internal combustion engine is in the high load operation region, the rotation angle of the crankshaft corresponding to the period during which the piston moves from the compression top dead center to the bottom dead center that comes next to the compression top dead center The second crankshaft rotation is a rotation angle of the crankshaft corresponding to a period during which the piston moves from the bottom dead center to the top dead center that comes next to the bottom dead center. When the instruction signal for setting the offset amount to be smaller than an angle is generated and the load of the internal combustion engine is in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle is set to the second crankshaft rotation angle. Offset amount control means for generating the instruction signal for setting the offset amount to be larger than a crankshaft rotation angle;
It has.

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。 According to this, when the operation is performed in the high load operation region, it corresponds to a period during which the piston moves from the compression top dead center to the bottom dead center that comes next to the compression top dead center by combustion of the air-fuel mixture. The rotation angle of the crankshaft (the first crankshaft rotation angle) is the top dead center where the piston comes from the bottom dead center next to the bottom dead center (exhaust top dead center, 2 cycles for a 4-cycle internal combustion engine). In the case of an internal combustion engine, it becomes smaller than the rotation angle of the crankshaft (second crankshaft rotation angle) corresponding to the period of movement to the next compression top dead center). As a result, when the crankshaft is rotating at a certain rotational angular velocity, the time required for the crankshaft to rotate by the first crankshaft rotation angle is that the crankshaft rotates by the second crankshaft rotation angle. It takes less time to complete.

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。 Therefore, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume (in-cylinder volume) increases rapidly. As a result, in the high load operation region, it is suppressed that the pressure applied to the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached is suppressed, so that the occurrence of knocking is suppressed. In addition, since it is not necessary to retard the ignition timing greatly for the purpose of avoiding knocking, it is possible to prevent the equal volume from being greatly reduced and fuel consumption from being deteriorated.

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。 On the other hand, when the operation is performed in the low load operation region, since the amount of fuel in the air-fuel mixture is small, the in-cylinder pressure is lower than that in the high load operation, and knocking hardly occurs. Therefore, in the low load operation region, it is not necessary to set the offset amount for the purpose of avoiding knocking, and the offset amount is set to improve the isovolume as in the above configuration. That is, when the operation is performed in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle is larger than the second crankshaft rotation angle. Accordingly, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume gradually increases. As a result, the equal volume can be increased in the low load operation region, so that the fuel consumption can be improved.

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。 Embodiments of an internal combustion engine according to the present invention will be described below. This internal combustion engine is a multi-cylinder (in this example, in-line four cylinders) and piston reciprocating internal combustion engine capable of performing a 4-cycle spark ignition operation in which an air-fuel mixture is formed in a combustion chamber and the air-fuel mixture is ignited by a spark and burned (Reciprocating engine). A four-cycle internal combustion engine refers to an internal combustion engine that repeats an expansion stroke, an exhaust stroke, an intake stroke, and a compression stroke every time the crank angle is 720 degrees.

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。 As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 10 includes a cylinder head 20, a cylinder block 30, and a crankcase 40. The cylinder head 20 is fixed on the cylinder block 30. The cylinder block 30 is disposed on the crankcase 40.

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。 As shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view of the internal combustion engine 10 cut along a plane along line 1-1 in FIG. 1, the cylinder head 20 includes an intake valve 21, an intake valve 22 that opens and closes the intake port 21, An intake valve drive mechanism 22a for driving the intake valve 22, an exhaust port 23, an exhaust valve 24 for opening and closing the exhaust port 23, an exhaust valve drive mechanism 24a for driving the exhaust valve 24, a spark plug 25, and a high voltage applied to the spark plug 25 An igniter 26 including an ignition coil to be generated and an injector 27 for injecting gasoline fuel are provided. FIG. 2 shows only a cross section of the specific cylinder, but the other cylinders have the same configuration.

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。 The intake valve drive mechanism 22a and the exhaust valve drive mechanism 24a open and close the intake valve 22 and the exhaust valve 24, respectively, in response to the drive signal. Two sets of the intake port 21, the intake valve 22, and the intake valve drive mechanism 22a are provided in one cylinder. Two sets of the exhaust port 23, the exhaust valve 24, and the exhaust valve drive mechanism 24a are also provided in one cylinder.

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。 The cylinder block 30 forms a cylindrical cylinder 31 having a central axis and accommodates a piston 32 in the cylinder 31. The piston 32 is connected to the small end portion of the connecting rod 33 by a piston pin 34. As a result, the piston 32 can rotate relative to the connecting rod 33. The large end portion of the connecting rod 33 is connected to the pin portion of the crankshaft 35 so as to be relatively rotatable. Thereby, the piston 32 and the crankshaft 35 are connected so that the reciprocating motion of the piston 32 in the cylinder 31 is converted into the rotational motion of the crankshaft 35.

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。 The bore wall surface of the cylinder 31, the top surface (upper surface) of the piston 32, and the lower surface of the cylinder head 20 form a combustion chamber 36 together with the intake valve 22 and the exhaust valve 24. In the combustion chamber 36, the injection port of the injector 27 is exposed. The fuel is directly injected into the combustion chamber 36 by the injector 27, and an air-fuel mixture containing fuel and air is formed in the combustion chamber 36. Further, the tip of the spark plug 25 is exposed in the combustion chamber 36. The spark generated by the spark plug 25 ignites the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 36.

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。 The crankcase 40 supports and accommodates the crankshaft 35 rotatably. The width of the crankcase 40 (the length in the direction orthogonal to the plane including the central axes of the plurality of cylinders 31 arranged in series) is larger than the width of the cylinder block 30 as shown in FIG. An opening formed between the upper part of the crankcase 40 and the outer surface of the cylinder block 30 is closed by an elastic member 41.

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。 Further, the crankcase 40 includes an electric motor 42 and a drive shaft 43 as shown in FIG. 3 which is a cross-sectional view of the internal combustion engine 10 taken along a plane along line 2-2 in FIGS. I have. The electric motor 42 is fixed to the outer surface of one side wall of the crankcase 40. The drive shaft 43 is rotatably supported with respect to the crankcase 40. The axis of the drive shaft 43 extends along the width direction of the internal combustion engine 10. The drive shaft 43 is rotated by the electric motor 42.

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。 On the other hand, as shown in FIG. 3, the cylinder block 30 has a protruding portion 30 a that protrudes into the crankcase 40 (that is, downward) at a substantially central portion in the axial direction of the crankshaft 35. The protrusion 30a has a through hole 30a1. The through hole 30a1 extends in the width direction of the internal combustion engine 10 (a direction orthogonal to a plane including the central axes of the plurality of cylinders 31 arranged in series) and penetrates the protrusion 30a. The drive shaft 43 passes through the through hole 30a1. Between the drive shaft 43 and the protrusion 30a, a conversion mechanism that converts the rotational motion of the drive shaft 43 into a linear motion in the width direction of the internal combustion engine 10 of the protrusion 30a (and therefore the cylinder head 20 and the cylinder block 30). The well-known ball screw mechanism (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-327825) is incorporated.

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。 That is, the drive shaft 43 has a helical thread groove formed on the outer peripheral portion, and functions as a screw shaft of a ball screw mechanism. Further, a thread groove is formed in the inner peripheral portion of the through hole 30a1 of the protruding portion 30a, and this portion functions as a nut of a ball screw mechanism. A ball cage (not shown) for holding a ball is interposed between the drive shaft 43 and the through hole 30a1 of the protrusion 30a, and a plurality of balls are accommodated by the ball cage. This ball is fitted in a freely rotatable manner between the thread groove of the drive shaft 43 and the thread groove of the through hole 30a1 of the protrusion 30a.

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。 Further, as shown in FIG. 1, the cylinder head 20 and the cylinder block 30 described above include a pair of supported portions 28 and 37 at both ends in the axial direction of the crankshaft 35. The crankcase 40 includes a pair of support bases 44 at both axial ends of the crankshaft 35. The lower part of each support base 44 is fixed to the upper part of both axial ends of the crankshaft 35 of the crankcase 40. The upper portion of each support base 44 is provided with a pair of rail portions 44a and 44b. The rail portions 44 a and 44 b extend in the width direction of the internal combustion engine 10. Each support base 44 supports the supported portions 28 and 37 so as to be slidable by rail portions 44a and 44b, respectively.

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。 With the above configuration, when the drive shaft 43 is rotated by the electric motor 42, the cylinder head 20 and the cylinder block 30 move in the width direction of the internal combustion engine 10 with respect to the crankcase 40 (the rotation center P of the crankshaft 35). (See the arrows in FIGS. 2 and 3). As a result, the internal combustion engine 10 passes through the connection point A between the piston 32 and the connecting rod 33 (that is, the center of the piston pin 34) and is parallel to the axis (center axis) of the cylinder 31 (the center of the piston pin 34). 4 passes through the centers of the piston 32 and the cylinder 31, the reference line CL coincides with the central axis of the cylinder 31) and the so-called “offset amount ofs”, which is the distance from the rotation center P of the crankshaft 35 to FIG. The operation is performed in a state in which one of the first offset amount ofs1 shown and the second offset amount ofs2 shown in FIG.

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。 The first offset amount ofs1 is not “0”, and the absolute value thereof is equal to the absolute value of the second offset amount ofs2. In other words, the crankshaft rotation center P when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 and the crankshaft rotation center P when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2 are on the reference line CL. It is in a line symmetric positional relationship. 4 and 5 are diagrams schematically showing a connection state of the cylinder 31, the piston 32, the connecting rod 33, and the crankshaft 35 of the internal combustion engine shown in FIG. 2 to 5 are views of the internal combustion engine 10 viewed from the same direction. Therefore, the rotation direction of the crankshaft 35 is the clockwise direction in any of these drawings.

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）。 Here, the relationship between the offset amount ofs and the amount of change (volume increase rate) per unit time of the volume of the combustion chamber 36 will be described. For the following description, a period (section) in which the piston 32 moves from a top dead center TDC (for example, compression top dead center) to a bottom dead center BDC (for example, bottom dead center that comes after the compression top dead center). Is defined as a first crankshaft rotation angle θ1. Further, it corresponds to a period (section) in which the piston 32 moves from a bottom dead center BDC (for example, a bottom dead center that comes after the compression top dead center) to a top dead center that comes next to the bottom dead center BDC. The rotation angle of the crankshaft 35 is defined as a second crankshaft rotation angle θ2. That is, θ2 is an angle obtained by subtracting θ1 from 360 degrees (θ2 = 360 degrees−θ1).

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。 As shown in FIG. 4, when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1, the first crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs1) is smaller than 180 degrees, and the second crankshaft rotation angle θ2 (= θ2ofs1). ) Is greater than 180 degrees. Accordingly, in this case, the first crankshaft rotation angle θ1 is smaller than the second crankshaft rotation angle θ2 (θ1 <180 degrees <θ2). When the connecting point between the connecting rod 33 and the crankshaft 35 is positioned on a straight line connecting the points A and P, the piston 32 is positioned at the top dead center and the bottom dead center regardless of the offset amount ofs. Move to.

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）。 On the other hand, as shown in FIG. 5, when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2, the first crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs2) is larger than 180 degrees, and the second crankshaft rotation angle θ2 ( = Θ2ofs2) is less than 180 degrees. Accordingly, in this case, the first crankshaft rotation angle θ1 is larger than the second crankshaft rotation angle θ2 (θ2 <180 degrees <θ1).

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。）。 Further, as is clear from these, the first crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs1) when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 is the first when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2. It is smaller than the crankshaft rotation angle θ1 (= θ1ofs2). Therefore, when the crankshaft 35 rotates at a certain rotational angular velocity ω, the piston 32 is more effective when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 than when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2. Moves from top dead center TDC to bottom dead center BDC within a short time. In other words, the volume increase rate of the combustion chamber 36 when moving from the top dead center TDC to the bottom dead center BDC that comes next to the top dead center TDC is relative when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1. (Combustion chamber volume increases rapidly), on the other hand, when the offset amount ofs is the second offset amount ofs2, it becomes relatively small (combustion chamber volume increases gently).

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。 Next, the electric control device 50 for controlling the internal combustion engine 10 will be described with reference to FIG. 6 which is an electric block diagram. The electric control device 50 can also be regarded as constituting an internal combustion engine control unit that is a part of the internal combustion engine 10.

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。 The electric control device 50 is a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, an interface, and the like (all not shown). The electric control device 50 is connected to an accelerator pedal operation amount sensor 51 that detects an accelerator pedal operation amount Accp (not shown) and an engine rotation speed sensor 52 that detects the engine rotation speed NE from the rotation speed of the crankshaft 35. Yes. The electric control device 50 inputs each detection signal from these sensors. Further, the electric control device 50 is connected to the intake valve drive mechanism 22a, the exhaust valve drive mechanism 24a, the igniter 26 and the injector 27 of each cylinder, and one electric motor 42, and sends drive signals to these. It has become.

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。 Next, the operation of the internal combustion engine configured as described above will be described. The CPU of the electric control device 50 repeatedly executes the control routine shown by the flowchart in FIG. 7 every elapse of a predetermined time.

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。 Therefore, at a predetermined timing, the CPU starts the process from step 700 and proceeds to step 705, where the current load (accelerator pedal operation amount Accp in this example), the current engine speed NE, and the accelerator pedal operation amount. The target torque Tqtgt (= MapTqtgt (Accp, NE)) is determined based on the table MapTqtgt that defines the relationship between Accp and the engine speed NE and the target torque Tqtgt.

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。 Next, the CPU proceeds to step 710, where the load of the internal combustion engine is high-load operation based on the operation region determination map shown in step 710, the determined target torque Tqtgt and the current engine speed NE. It is determined whether it is in the region or the low load operation region. Then, the CPU proceeds to step 715 to determine whether or not the load of the internal combustion engine is in the high load operation region.

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。 Now, the description will be continued assuming that the load of the internal combustion engine is in the high load operation region. In this case, the CPU makes a “Yes” determination at step 715 to proceed to step 720 to send a drive signal to the electric motor 42 so that the offset amount ofs becomes the first offset amount ofs1. The head 20 and the cylinder block 30 are moved with respect to the crankcase 40 in the width direction of the internal combustion engine 10 (left direction in FIGS. 2 and 3). As a result, the cylinder 31 (accordingly, the center A of the piston pin 34) and the crankshaft 35 (the rotation center P of the crankshaft 35) have a relationship as shown in FIG. If the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 when step 720 is executed, the CPU does not send a drive signal to the electric motor 42.

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。 Next, the CPU proceeds to step 725 so that a predetermined drive signal is sent to the intake valve drive mechanism 22a, exhaust valve drive mechanism 24a, igniter 26 and injector 27 of each cylinder at a predetermined timing so as to perform a four-cycle spark ignition operation. Is sent to step 795 to end the present routine tentatively.

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。 Here, the operation of the CPU in step 725 will be specifically described by focusing on a specific cylinder. When the crank angle of the cylinder reaches a predetermined crank angle near the compression top dead center TDC1, the CPU A drive (ignition) signal is sent to the igniter 26 to ignite the air-fuel mixture formed in the combustion chamber 36. As a result, gas expansion accompanying combustion by spark ignition starts. Next, the CPU sends a drive signal to the exhaust valve drive mechanism 24a when the crank angle of the cylinder reaches a predetermined crank angle near the expansion bottom dead center (bottom dead center following the compression top dead center TDC1) BDC1. The exhaust valve 24 of the cylinder is opened. Thereby, exhaust starts. Next, the CPU sends a drive signal to the intake valve drive mechanism 22a when the crank angle of the cylinder reaches a crank angle near the exhaust top dead center (top dead center following the expansion bottom dead center BDC1) TDC2. The cylinder intake valve 22 is opened. Thereby, inhalation is started.

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。 Next, the CPU sends a drive signal to the exhaust valve drive mechanism 24a to close the exhaust valve 24 of that cylinder, and then sends a drive signal to the injector 27 of that cylinder to inject fuel. As a result, an air-fuel mixture begins to be formed in the combustion chamber 36. When the crank angle near the intake bottom dead center (bottom dead center following the exhaust top dead center TDC2) BDC2 is reached, the CPU sends a drive signal to the intake valve drive mechanism 22a to close the intake valve 22 of that cylinder. Let me speak. As a result, the intake is completed, and then the air-fuel mixture is compressed and ignited as described above at the crank angle near the compression top dead center TDC1, thereby starting combustion by spark ignition. These intake valve opening timing, intake valve closing timing, exhaust valve opening timing, exhaust valve closing timing, fuel injection amount, fuel injection start timing, ignition timing, etc. are the target torque Tqtgt and engine speed NE. It is determined based on. In this example, the fuel injection amount is determined so that the target air-fuel ratio is constant.

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。 Thus, when the 4-cycle spark ignition operation is performed in the high load operation region, the offset amount ofs is set to the first offset amount ofs1. Therefore, the piston 32 moves within a relatively short time from the top dead center (compression top dead center) TDC to the bottom dead center BDC following this top dead center. In other words, the volume of the combustion chamber 36 increases rapidly after the top dead center TDC. For this reason, since the same pressure in the high load operation region in which the pressure applied to the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached tends to increase does not become excessive, the occurrence of knocking is suppressed.

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。 Next, the description will be continued assuming that the load of the internal combustion engine is in the low load operation region. In this case, the CPU makes a “No” determination at step 715 in FIG. 7 and proceeds to step 730 to send the drive signal to the electric motor 42 so that the offset amount ofs becomes the second offset amount ofs2. Next, the cylinder head 20 and the cylinder block 30 are moved with respect to the crankcase 40 in the width direction of the internal combustion engine 10 (right direction in FIGS. 2 and 3). As a result, the cylinder 31 (therefore, the center A of the piston pin 34) and the crankshaft 35 (the rotation center P of the crankshaft 35) have a relationship as shown in FIG. If the offset amount ofs is the second offset amount ofs2 at the time when step 730 is executed, the CPU does not send a drive signal to the electric motor.

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。 Thereafter, the CPU proceeds to step 725 to perform control for the 4-cycle spark ignition operation as described above, and proceeds to step 795 to end the present routine tentatively.

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。 Thus, when the 4-cycle spark ignition operation is performed in the low load operation region, the offset amount ofs is set to the second offset amount ofs2. Therefore, the piston 32 moves over a relatively long time from the top dead center (compression top dead center) TDC to the bottom dead center BDC following the top dead center. In other words, the volume of the combustion chamber 36 increases relatively slowly after the compression top dead center TDC1. For this reason, since the equal volume can be made a high value, the fuel consumption at the time of low load operation can be improved. In addition, since it is during low-load operation, knocking does not occur even if the volume of the combustion chamber 36 increases gently.

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。 As described above, according to the internal combustion engine of the embodiment, when the four-cycle spark ignition operation is performed in the high load operation region, the first crankshaft rotation angle θ1 is smaller than the second crankshaft rotation angle θ2. . Therefore, as described above, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume increases rapidly, so that the pressure applied to the air-fuel mixture in the region where the flame has not reached becomes excessive. It is suppressed. Thereby, occurrence of knocking is suppressed. In addition, since it is not necessary to retard the ignition timing greatly for the purpose of avoiding knocking, it is possible to prevent the equal volume from being greatly reduced and fuel consumption from being deteriorated.

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。 Further, when the four-cycle spark ignition operation is performed in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle θ1 is larger than the second crankshaft rotation angle θ2. Therefore, when the combustion gas generated by the combustion of the air-fuel mixture expands, the combustion chamber volume gradually increases. As a result, the equal volume can be increased in the low-load operation region, so that the fuel consumption can be improved. As described above, the internal combustion engine 10 can suppress the occurrence of knocking in the high load operation region and increase the isovolume in the low load operation region. As a result, the internal combustion engine 10 is quiet and has good fuel consumption in the wide operation region. It is an internal combustion engine.

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。 In the above embodiment, the electric motor 42, the projecting portion 30a (through hole 30a1) of the cylinder block 30, the ball screw mechanism provided on the drive shaft 43, the supported portions 28 and 37, the support base 44, and the like are offset. An offset amount changing mechanism is configured to change the amount in accordance with an instruction signal from the electric control device 50 (drive signal of the electric motor 42). Further, step 705 to step 715 in FIG. 7 correspond to the operation region (operation state) determination means, step 720 and step 730 correspond to the offset amount control means, and step 725 corresponds to the spark ignition operation execution means.

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。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various modification can be employ | adopted within the scope of the present invention. For example, the spark ignition operation in the above embodiment is a four-cycle operation, but the present invention can also be applied to an internal combustion engine that performs a two-cycle operation. The embodiment further includes a knock sensor for detecting the occurrence of knocking, and the offset amount changing mechanism is arranged so that the offset amount ofs becomes the first offset amount ofs1 when knocking is detected by the knock sensor. You may control. Further, when the offset amount ofs is the first offset amount ofs1 and knocking is detected by a knock sensor, the ignition timing may be retarded auxiliary.

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。 In addition, the intake valve 22 and the exhaust valve 24 may be driven to open and close by an intake camshaft and an exhaust camshaft that are driven by a crankshaft 35 via a belt, respectively. The offset amount changing mechanism is composed of the electric motor 42 and the ball screw mechanism. For example, the offset amount changing mechanism is composed of a hydraulic pressure generating source (hydraulic pump), a hydraulic pressure adjusting means, a hydraulic cylinder, and the like. The cylinder block 30 may be configured to move in the width direction of the internal combustion engine 10.

本発明の実施形態に係る内燃機関の側面図である。1 is a side view of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. 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。It is sectional drawing which cut | disconnected the internal combustion engine in the plane along the 1-1 line | wire of FIG. 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。It is sectional drawing which cut | disconnected the internal combustion engine in the plane along the 2-2 line | wire of FIG. 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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a connected state (positional relationship) of a cylinder, a piston, a connecting rod, and a crankshaft of the internal combustion engine shown in FIG. 2. 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。FIG. 3 is a diagram schematically showing a connected state (positional relationship) of a cylinder, a piston, a connecting rod, and a crankshaft of the internal combustion engine shown in FIG. 2. 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。FIG. 2 is an electric block diagram of a control device that controls the internal combustion engine shown in FIG. 1. 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。7 is a routine executed by the CPU of the electric control device shown in FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Internal combustion engine, 20 ... Cylinder head, 28, 37 ... Supported part, 21 ... Intake port, 22 ... Intake valve, 22a ... Intake valve drive mechanism, 23 ... Exhaust port, 24 ... Exhaust valve, 24a ... Exhaust valve drive Mechanism: 25 ... Spark plug, 26 ... Igniter, 27 ... Injector, 30 ... Cylinder block, 30a ... Projection, 30a1 ... Through hole, 31 ... Cylinder, 32 ... Piston, 33 ... Connecting rod, 34 ... Piston pin, 35 ... Crankshaft, 36 ... Combustion chamber, 40 ... Crankcase, 41 ... Telescopic member, 42 ... Electric motor, 43 ... Drive shaft, 44a, 44b ... Rail, 44 ... Support base, 50 ... Electric control device, 51 ... Accelerator pedal Operation amount sensor 52 ... Engine rotation speed sensor, ofs ... offset amount, ofs1 ... first offset amount, ofs2 ... second offset amount, A ... pis Connection point between the emission and the connecting rod, P ... crankshaft rotation center.

Claims

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。
A connecting rod for connecting a cylinder, a piston reciprocating in the cylinder, a crankshaft, the piston and the crankshaft, and converting a reciprocating motion of the piston in the cylinder into a rotational motion of the crankshaft And
In the high load operation region and the low load operation region that is on the lower load side than the high load operation region, an air-fuel mixture is formed in the combustion chamber constituted by the cylinder and the piston, and the air-fuel mixture is ignited by a spark. An internal combustion engine that performs a spark ignition operation to burn,
An offset amount changing mechanism that changes an offset amount that is a distance from a reference line that passes through a connection point between the piston and the connecting rod to a rotation center of the crankshaft from a reference line parallel to the axis of the cylinder, according to an instruction signal;
When the load of the internal combustion engine is in the high load operation region, the rotation angle of the crankshaft corresponding to the period during which the piston moves from the compression top dead center to the bottom dead center that comes next to the compression top dead center The second crankshaft rotation is a rotation angle of the crankshaft corresponding to a period during which the piston moves from the bottom dead center to the top dead center that comes next to the bottom dead center. When the instruction signal for setting the offset amount to be smaller than an angle is generated and the load of the internal combustion engine is in the low load operation region, the first crankshaft rotation angle is set to the second crankshaft rotation angle. Offset amount control means for generating the instruction signal for setting the offset amount to be larger than a crankshaft rotation angle;
Internal combustion engine equipped with.