JP2009024656A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダブロックとクランクケースとの相対移動をスムーズに行うことで、運転状態に応じた圧縮比の適切な制御を行い得る、可変圧縮比内燃機関を提供する。
【解決手段】 内燃機関（１）は、シリンダブロック（２）と、シリンダヘッド（３）と、クランクケース（４）と、移動機構（５）と、を備えている。この内燃機関（１）は、移動機構（５）によってシリンダブロック（２）及びシリンダヘッド（３）とクランクケース（４）とを相対移動させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。この内燃機関（１）は、シリンダブロック（２）とクランクケース（４）との温度差を調整する調整機構をさらに備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動させることで、圧縮比を変更可能に構成された、可変圧縮比内燃機関に関する。

この種の内燃機関として、例えば、特開２００３−２０６７７１号公報、特開２００５−９８１７６号公報、特開２００５−２２６５７２号公報、特開２００６−３７８４４号公報、特開２００６−３１６７７０号公報、等に開示されたものが知られている。

かかる内燃機関においては、前記クランクケース（ロアケースとも称される）と、前記シリンダブロックとが、相対移動可能に連結されている。この連結部分には、圧縮比を変更するための可変圧縮比機構が設けられている。この可変圧縮比機構は、前記クランクケースに対して前記シリンダブロックをスライドさせるためのスライド機構から構成されている。

かかる構成を有する内燃機関においては、運転状態に応じて、前記スライド機構が駆動される。すると、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して、前記シリンダの中心軸に沿って相対的にスライドする。これにより、圧縮比が変更される。例えば、ノッキングの抑制等のために圧縮比が低く設定されたり、燃費向上のために圧縮比が高く設定されたりする。
特開２００３−２０６７７１号公報 特開２００５−９８１７６号公報 特開２００５−２２６５７２号公報 特開２００６−３７８４４号公報 特開２００６−３１６７７０号公報

前記内燃機関の運転中に、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間に温度差が生じることがある。また、前記シリンダブロックと前記クランクケースとでは、冷却系統が別となっている（前記シリンダブロックは水冷されている一方で前記クランクケースは水冷されていない。）。よって、上述の温度差は大きくなりがちである。さらに、この温度差も、運転状態に応じて変動し得る。

このような温度差あるいはその変動が生じると、この種の内燃機関においては、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動がスムーズに行われなくなる場合が生じ得る。このような場合、運転状態に応じた圧縮比の適切な制御が行われ難くなる。

本発明は、このような課題に対処するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動をスムーズに行うことで、運転状態に応じた圧縮比の適切な制御を行い得る、可変圧縮比内燃機関を提供することにある。

本発明の可変圧縮比内燃機関（以下、単に「本発明の内燃機関」あるいは「内燃機関」と称する。）は、シリンダブロックと、シリンダヘッドと、クランクケースと、移動機構と、を備えている。この内燃機関は、前記移動機構により前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドと前記クランクケースとを相対移動させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。

前記シリンダブロックには、ピストンを往復移動可能に収容するシリンダが形成されている。前記シリンダヘッドは、前記ピストンの上死点側の、前記シリンダブロックの端部にて、当該シリンダブロックと接合されている。前記クランクケースは、前記ピストンの往復移動に基づいて回転駆動されるクランクシャフトを、回転可能に支持するように構成されている。前記移動機構は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを、前記シリンダの中心軸（以下、「シリンダ中心軸」と称する。）に沿って相対移動させ得るように構成されている。

本発明の特徴は、前記内燃機関が、さらに、調整機構を備えたことにある。この調整機構は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差を調整し得るように構成されている。

かかる構成による圧縮比変更動作は以下の通りである。前記移動機構により、前記シリンダブロックが、前記クランクケースに対して、前記シリンダ中心軸に沿って相対移動する。これにより、圧縮比が変更される。

ここで、かかる構成を備えた本発明の可変圧縮比内燃機関においては、上述のように、前記調整機構により、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差が調整される。具体的には、この温度差が小さくなるように、前記調整機構が機能する。

かかる構成によれば、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の温度差や、その変動が、可及的に抑制され得る。これにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が、可及的にスムーズに行われる。したがって、本発明によれば、運転状態に応じた圧縮比の適切な制御が行われ得る。

・前記内燃機関は、以下のように構成されていてもよい：前記調整機構は、オイル環流路を備えている。このオイル環流路は、前記シリンダヘッドから前記クランクケース側に、潤滑用のオイルを環流させ得るように設けられている。前記調整機構は、前記オイル環流路を通過する前記オイルを介して、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差を調整し得るように構成されている。

かかる構成においては、前記シリンダヘッドにて潤滑に供された前記オイルが、当該シリンダヘッドから前記クランクケースに環流する。このとき、当該オイルが、前記オイル環流路を通過する。このオイルの温度は、前記シリンダヘッドの温度に対応した温度となっている。また、このオイルが前記オイル環流路を介して前記クランクケースに環流することから、このオイルの温度は、前記クランクケースの温度に対応した温度となり得る。

よって、かかる構成によれば、前記オイル環流路を通過する前記オイルを介して、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差が調整され得る。具体的には、前記オイルによって、前記温度差及びその変動が抑制され得る。これにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が、よりスムーズに行われ得る。したがって、運転状態に応じた、圧縮比の制御が、より適切に行われ得る。

・前記内燃機関は、以下のように構成されていてもよい：前記シリンダブロックには、ウォータージャケットが設けられている。このウォータージャケットは、冷却媒体が通過し得る空間である。前記オイル環流路は、前記ウォータージャケットに近接するように、前記シリンダブロックに設けられている。

かかる構成においては、前記ウォータージャケット内を通過する前記冷却媒体と、前記オイル環流路内を通過する前記オイルとの間で、熱交換が生じ得る。ここで、前記オイルの温度は、上述の通り、前記クランクケースの温度に対応したものとなり得る。一方、前記冷却媒体の温度は、前記シリンダブロックの温度に対応したものとなり得る。

よって、かかる構成によれば、前記冷却媒体と前記オイルとの熱交換によって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差が調整される。具体的には、前記温度差及びその変動が抑制される。これにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が、よりスムーズに行われるようになる。したがって、運転状態に応じた、圧縮比の制御が、より適切に行われ得る。

・前記内燃機関は、以下のように構成されていてもよい：前記クランクケースは、筒状のフレームを備えている。このフレームの内部には、シリンダブロック収容部が形成されている。このシリンダブロック収容部は、前記シリンダブロックを収容し得るように、前記シリンダ中心軸方向に沿って設けられた空間である。このシリンダブロック収容部は、前記シリンダブロックの下端部から上部までを覆うように設けられ得る。前記移動機構は、前記フレーム内にて、前記シリンダブロックを、前記シリンダ中心軸方向に沿って移動させ得るように構成されている。

この場合、前記フレームの内壁面と、前記シリンダブロックの外壁面との間には、所定のクリアランスが設けられる。このクリアランスは、例えば、前記クランクケースと前記シリンダブロックとの相対移動がスムーズに行われつつ、両者の間にガタつきが生じない程度（具体的には、触れるか触れないか程度）に設けられ得る。

かかる構成においては、前記移動機構により、前記シリンダブロックは、前記フレーム内にて、前記シリンダ中心軸方向に沿って移動する。

このとき、前記クリアランスの部分にて、前記フレームの前記内壁面と、前記シリンダブロックの前記外壁面とが、摺動し得る程度に接近、あるいは接触する。よって、前記クリアランスの部分にて、前記内壁面と前記外壁面との熱交換による温度の均一化が良好に行われ得る。

また、前記クリアランスには、潤滑のために、前記オイルが供給され得る。すなわち、前記内壁面と前記外壁面との摺動部は、前記オイルによって潤滑され得る。このとき、前記内壁面と前記外壁面との熱交換が、前記オイルを介して行われ得る。

かかる構成によれば、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の温度差や、その変動による、前記クリアランスの変動が、可及的に抑制され得る。これにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動の際の、両者の間の摩擦状態の変動が、可及的に抑制され得る。よって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が、よりスムーズに行われ得る。また、両者の当接あるいは衝突による打撃音等の、可変圧縮比機構の構造に起因する騒音が、可及的に抑制される。

・前記内燃機関は、以下のように構成されていてもよい：前記調整機構は、伝熱層を備えている。この伝熱層は、熱伝導性の高い材料（金属等）によって形成されている。また、この伝熱層は、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動によって前記フレームの前記内壁面と前記シリンダブロックの前記外壁面とが摺動する部分に設けられている。

かかる構成においては、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの間の熱交換が、前記伝熱層を介して良好に行われる。よって、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差の調整が、より簡略な装置構成で、効果的に行われ得る。

・前記伝熱層は、前記フレームの前記内壁面と前記シリンダブロックの前記外壁面との摩擦を低減する固体潤滑膜から構成されていてもよい。

かかる構成においては、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差の調整が良好に行われるとともに、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの摩擦抵抗が良好に低減される。よって、かかる構成によれば、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動が、よりいっそうスムーズに行われるようになる。したがって、運転状態に応じた、圧縮比の制御が、よりいっそう適切に行われ得る。

・前記調整機構は、前記クランクケースに設けられた冷却媒体通路を備えていてもよい。

かかる構成においては、前記シリンダブロックが前記冷却媒体によって冷却されるとともに、前記クランクケースも前記冷却媒体によって冷却される。これにより、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差の調整が、簡略な装置構成で良好に行われ得る。

以下、本発明の実施形態（本願の出願時点において出願人が最良と考えている実施形態）について、図面を参照しつつ説明する。

なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件（記述要件・実施可能要件）を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更（modification）は、当該実施形態の説明中に挿入されると、首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。

＜実施形態の内燃機関の概略構成＞
図１及び図２は、本発明の内燃機関の一実施形態であるエンジン１の概略構成を示す側断面図である。図３は、図１及び図２に示されているエンジン１の分解斜視図である。ここで、図１は、図３におけるＩ−Ｉ断面図に相当する。また、図２は、図３におけるII−II断面図に相当する。以下、図１ないし図３を参照しつつ、エンジン１の概略構成について説明する。

図１を参照すると、エンジン１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド３と、クランクケース４と、可変圧縮比機構５と、を備えている。このエンジン１は、シリンダブロック２及びシリンダヘッド３を、クランクケース４に対して相対的に移動（スライド）させることで、圧縮比を変更可能に構成されている。

＜＜シリンダブロック＞＞
シリンダブロック２は、アルミニウム合金からなり、略直方体状に形成されている。シリンダブロック２の内部には、シリンダ２１が形成されている。シリンダ２１は、略円柱形状の貫通孔である。シリンダ２１の内部には、ピストン２２が、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に収容されている。

図３を参照すると、複数（本実施形態においては４つ）のシリンダ２１が、気筒配列方向ＡＤに沿って一列に設けられている。シリンダブロック２は、気筒配列方向ＡＤと平行な長手方向を有するように形成されている。

図１を参照すると、シリンダブロック２の内部には、ウォータージャケット２３が設けられている。ウォータージャケット２３は、エンジン１を冷却するための冷却媒体（冷却水）が通過し得る空間である。このウォータージャケット２３は、シリンダ２１の外側を囲むように設けられている。

また、シリンダブロック２の内部には、オイル環流路２４が形成されている。オイル環流路２４は、シリンダヘッド３からクランクケース４側に、潤滑用のオイルを環流させ得るように設けられている。このオイル環流路２４は、ウォータージャケット２３に近接するように設けられている。

すなわち、シリンダブロック２は、その内部で、ウォータージャケット２３内の前記冷却水とオイル環流路２４内の前記オイルとの間で熱交換が行われ得るように構成されている。本実施形態においては、オイル環流路２４は、シリンダブロック２の上端面（ピストン２２の上死点側の端面）から下端面まで設けられている。

また、図３に示されているように、オイル環流路２４は、気筒配列方向ＡＤについて、ボルト孔２５とは異なる位置（ボルト孔２５と重ならない位置）に設けられている。このボルト孔２５は、シリンダヘッド３をシリンダブロック２に固定するためのボルト（図示せず）に対応して設けられたネジ穴である。

１列のシリンダ２１について、気筒数の２倍よりも２つ多い個数（図３の例では１０個）のボルト孔２５が、ウォータージャケット２３よりも外側にて、気筒配列方向ＡＤに沿って２列に配列されている。また、平面視にて、４つのボルト孔２５が、略正方形状に配列して１つのシリンダ２１を囲むように、各ボルト孔２５が配列されている。そして、気筒配列方向ＡＤに沿って隣り合うボルト孔２５の間に、オイル環流路２４が設けられている。

さらに、本実施形態においては、シリンダブロック２には、オイル供給孔２６が形成されている。オイル供給孔２６は、オイル環流路２４と連通するように設けられている。また、オイル供給孔２６は、摺動面２７（シリンダブロック２の側面であってクランクケース４と摺動する部分）の上端部にて開口するように設けられている。すなわち、オイル供給孔２６は、シリンダブロック２とクランクケース４との摺動部に、前記オイルを供給し得るように形成されている。

＜＜シリンダヘッド＞＞
図１を参照すると、シリンダブロック２の前記上端面には、シリンダヘッド３が接合されている。シリンダヘッド３は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。

シリンダヘッド３は、シリンダ２１における前記上死点側の一端（図中上側の端）を覆うように、シリンダブロック２に固定されている。すなわち、シリンダヘッド３は、シリンダブロック２と相対移動しないように（シリンダブロック２とともに上下動するように）、シリンダブロック２の上端部に前記ボルト（図示せず）によって固定されている。

シリンダヘッド３には、複数の凹部３１が形成されている。各凹部３１は、各シリンダ２１に対応する位置に設けられている。この凹部３１は、シリンダ２１と連通するように設けられている。すなわち、凹部３１は、シリンダヘッド３がシリンダブロック２に固定された場合に、ピストン２２の頂面より上側のシリンダ２１の内部の空間とともに、燃焼室ＣＣを形成するように設けられている。

シリンダヘッド３には、燃焼室ＣＣに連通するように、吸気ポート３２及び排気ポート３３が形成されている。また、シリンダヘッド３には、吸気バルブ３４及び排気バルブ３５が装着されている。吸気バルブ３４は、吸気ポート３２を開閉し得るように構成されている。排気バルブ３５は、排気ポート３３を開閉し得るように構成されている。

さらに、シリンダヘッド３には、オイル環流路３６が形成されている。オイル環流路３６は、シリンダブロック２に設けられたオイル環流路２４と連通するように設けられている。このオイル環流路３６は、吸気バルブ３４や排気バルブ３５の潤滑のためにシリンダヘッド３に供給された前記オイルを、シリンダブロック２のオイル環流路２４に導入し得るように形成されている。

＜＜クランクケース＞＞
図１ないし図３を参照すると、クランクケース４は、筒状のフレーム４１を備えている。このクランクケース４は、アルミニウム合金によって一体に形成されている。

フレーム４１は、気筒配列方向ＡＤと平行な長手方向を有するように形成されている。このフレーム４１は、シリンダブロック２の摺動面２７を囲むような形状に形成されている。このフレーム４１と摺動面２７とのクリアランスは、シリンダブロック２とクランクケース４とがガタつきなくスムーズに摺動し得る程度（触れるか触れないか程度：例えば０．数ミリ程度）に設定されている。

すなわち、フレーム４１の内部には、シリンダブロック収容部４１ａが形成されている。シリンダブロック収容部４１ａは、シリンダブロック２を収容し得る空間であって、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って設けられている。このシリンダブロック収容部４１ａは、シリンダブロック２を図中上方から挿入し得るように、図中上方に向けて開口するように設けられている。

シリンダブロック収容部４１ａ（フレーム４１）の内側の壁面は、シリンダブロック２を収容した状態で、当該シリンダブロック２における側方の外壁面である摺動面２７と、上述の所定のクリアランスが設けられるように形成されている。また、フレーム４１（シリンダブロック収容部４１ａ）は、シリンダブロック２の下端部から上部までを覆うことで、シリンダブロック２とシリンダヘッド３との相対移動をスムーズにガイドし得るように形成されている。なお、シリンダブロック２の上端部は、シリンダヘッド３との接合のため、フレーム４１よりも上方に突出するように設けられている。

クランクケース４の下端部には、クランクシャフト４２が、軸受を介して、回転可能に支持されている。クランクシャフト４２は、気筒配列方向ＡＤと平行に配置されている。このクランクシャフト４２は、ピストン（図１参照）のシリンダ中心軸ＣＣＡに沿った往復移動に基づいて回転駆動されるようになっている。

クランクケース４には、オイル環流路４３が設けられている。オイル環流路４３は、シリンダブロック２におけるオイル環流路２４の下端側の開口部と連通し、且つ摺動面２７とフレーム４１との間のクリアランス内から下方に流れ落ちる前記オイルを受容し得るように、上方に向かうにつれて広がるような形状に形成されている。このオイル環流路４３は、前記クリアランス及びオイル環流路２４から受容した前記オイルを、クランクケース４及びその下端に接続されたオイルパン（図示せず）に向けて環流させ得るように設けられている。

＜＜シリンダブロックとクランクケースとの間の熱交換機構＞＞
上述のように、本実施形態のエンジン１においては、シリンダブロック２の摺動面２７は、クランクケース４におけるフレーム４１の内壁面によって囲まれている。この内壁面と、シリンダブロック２の摺動面２７とは、シリンダブロック２とクランクケース４との相対移動の際に摺動するようになっている。

また、本実施形態のエンジン１は、シリンダブロック２の摺動面２７と、クランクケース４におけるフレーム４１の内壁面と、の摺動部に、前記オイルが供給されるように構成されている。

そして、本実施形態のエンジン１は、この摺動部にて、シリンダブロック２とクランクケース４との間の熱交換が行われるように構成されている。具体的には、シリンダブロック２の摺動面２７とクランクケース４におけるフレーム４１の内壁面との接触、及び両者のクリアランス内に存在する前記オイルによって、シリンダブロック２とクランクケース４との間の熱交換が行われるようになっている。

さらに、本実施形態のエンジン１は、上述のように、ウォータージャケット２３内の前記冷却水と、オイル環流路２４内の前記オイルとの間で、熱交換が行われるように構成されている。

＜実施形態の可変圧縮比機構の具体的構成＞
図１ないし図３を参照すると、一対の可変圧縮比機構５が、フレーム４１の気筒配列方向ＡＤに沿った両側壁及びその近傍に設けられている。一方の可変圧縮比機構５と、他方の可変圧縮比機構５とは、すべてのシリンダ２１におけるシリンダ中心軸ＣＣＡが通る平面に関してほぼ対称に配置及び構成されている。

＜＜カムシャフト＞＞
可変圧縮比機構５は、カムシャフト５１の回転駆動によって、シリンダブロック２とクランクケース４とをシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って相対的に移動（スライド）させ得るように構成されている。カムシャフト５１は、機械構造用炭素鋼（Ｓ４５Ｃ等）からなり、ジャーナル部５１ａと、円形カム部５１ｂと、偏心軸部５１ｃと、ウォームホイール５１ｄと、から構成されている。

図４は、図１ないし図３に示されているカムシャフト５１を、その一部を分解して示す斜視図である。以下、図１ないし図４を参照すると、ジャーナル部５１ａは、円柱状の部材であって、カムシャフト５１の回転中心軸（これは気筒配列方向ＡＤと平行、すなわちシリンダ中心軸ＣＣＡと垂直であって、図４にて一点鎖線で示されている。）と同軸に設けられている。

ジャーナル部５１ａの表面５１ａ１は、円柱面状に形成されている。表面５１ａ１には、摩擦及び摩耗を低減するためのコーティングが施されている。具体的には、この表面５１ａ１には、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のコーティングが施されている。ジャーナル部５１ａは、隣り合う円形カム部５１ｂの間、及びカムシャフト５１の両端部に設けられている。

円形カム部５１ｂは、前記回転中心軸から偏心して設けられている。この円形カム部５１ｂは、ジャーナル部５１ａよりも径が太い円柱状の部材であって、気筒数に応じて設けられている。すなわち、１つのカムシャフト５１に対して、気筒数と同数（本実施形態では４つ）の円形カム部５１ｂが設けられている。各円形カム部５１ｂは、シリンダ中心軸ＣＣＡに対応する位置に配置されている。

円形カム部５１ｂの表面５１ｂ１は、円柱面状に形成されている。この表面５１ｂ１にも、ジャーナル部５１ａの表面５１ａ１と同様に、摩擦及び摩耗を低減するためのコーティングが施されている。

偏心軸部５１ｃは、気筒配列方向ＡＤに沿った長手方向を有する丸棒状の部材である。偏心軸部５１ｃの前記長手方向における略中央には、ウォームホイール５１ｄが設けられている。ウォームホイール５１ｄは、偏心軸部５１ｃと一体に形成されている。このウォームホイール５１ｄは、その中心軸が前記回転中心軸と同軸となるように設けられている。このウォームホイール５１ｄは、モータＭの回転駆動軸（これは前記回転中心軸及びシリンダ中心軸ＣＣＡと垂直である）に装着された円柱形状のギヤであるウォームＷと噛み合うことにより、回転駆動されるようになっている。

偏心軸部５１ｃは、ジャーナル部５１ａの中心軸及び円形カム部５１ｂの中心軸から偏心した位置にて、これらを挿通するように設けられている。すなわち、図１及び図４に示されているように、ジャーナル部５１ａの一端（図中下端）と円形カム部５１ｂの一端（図中下端）とが一致した状態で、当該一端寄りの位置（下部）にてジャーナル部５１ａ及び円形カム部５１ｂを挿通するように、偏心軸部５１ｃが設けられている。

ジャーナル部５１ａは、偏心軸部５１ｃの回りを回転しないように、偏心軸部５１ｃに固定されている。すなわち、ジャーナル部５１ａは、ウォームホイール５１ｄの回転に伴って、前記回転中心軸を中心として、ウォームホイール５１ｄと一体的に回転駆動され得るようになっている。一方、円形カム部５１ｂは、偏心軸部５１ｃの回りを自由に回転し得るようになっている。すなわち、円形カム部５１ｂは、ジャーナル部５１ａに対して相対的に回転し得るようになっている。

＜＜ブロック側支持部＞＞
図１ないし図３を参照すると、円形カム部５１ｂは、ブロック側支持部５２によって回転可能に支持されている。ブロック側支持部５２は、ブロック状の部材であって、軸受鋼によって一体（シームレス）に形成されている。ブロック側支持部５２には、軸受孔５２ａが形成されている。この軸受孔５２ａは、円形カム部５１ｂの外径に対応する（円形カム部５１ｂの表面５１ｂ１と摺動し得るような）内径を有する貫通孔である。

図５は、図３に示されているシリンダブロック２を取り出して示す斜視図である。図６は、図５に示されているシリンダブロック２とブロック側支持部５２との分解斜視図である。図３ないし図６、及び図１を参照すると、ブロック側支持部５２は、シリンダブロック２とは別体に形成されていて、ボルトを用いてシリンダブロック２に装着され得るように構成されている。また、ブロック側支持部５２は、シリンダ中心軸ＣＣＡに対応する位置に設けられている。

図１ないし図３を参照すると、フレーム４１には、ブロック側支持部５２と同数の複数の開口部５３が設けられている。開口部５３は、貫通孔であって、ブロック側支持部５２が貫通し得るように設けられている。この開口部５３は、ブロック側支持部５２がシリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動し得るように、ブロック側支持部５２の高さ寸法（シリンダ中心軸ＣＣＡに沿った方向の寸法）よりも大きい高さ寸法に形成されている。

＜＜クランクケース側支持部＞＞
フレーム４１には、複数のフレーム側支持部５４が形成されている。図３に示されているように、各フレーム側支持部５４は、開口部５３に隣接するように設けられている。すなわち、複数のフレーム側支持部５４が、各開口部５３の両側に設けられ、且つ気筒配列方向ＡＤに沿って配列されている。

フレーム側支持部５４には、ジャーナル支持凹部５４ａが設けられている。ジャーナル支持凹部５４ａは、半円柱形状の凹部であって、ジャーナル部５１ａの外径に対応する内径を有するように形成されている。

図７Ａ及び図７Ｂは、図２に示されているフレーム側支持部５４の周辺を拡大した側断面図である。図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、ジャーナル支持凹部５４ａの、ジャーナル部５１ａと対向する部分には、ライナー５４ｂが設けられている。ライナー５４ｂは、フレーム側支持部５４の他の部分（アルミニウム合金）よりも耐摩耗性に優れた軸受鋼からなり、半円筒形状に形成されている。

図１ないし図３を参照すると、フレーム４１には、カバー部５５が装着されている。カバー部５５は、アルミニウム合金からなり、カムシャフト５１（ジャーナル部５１ａ）を挟んでフレーム側支持部５４と対向するように設けられている。このカバー部５５は、フレーム側支持部５４に装着されることで、フレーム側支持部５４とともにカムシャフト５１（ジャーナル部５１ａ）を回転可能に支持するように構成されている。

カバー部５５は、複数のフレーム側支持部５４（１つの可変圧縮比機構５におけるすべてのフレーム側支持部５４）に対応するように、一体（シームレス）に形成されている。このカバー部５５には、ジャーナル支持凹部５５ａと、軸受収容部５５ｂと、ギヤ収容部５５ｃと、が形成されている。

ジャーナル支持凹部５５ａは、フレーム側支持部５４のジャーナル支持凹部５４ａと対称な形状の、半円柱形状の凹部であって、ジャーナル部５１ａの外径に対応する内径を有するように形成されている。すなわち、カバー部５５は、側断面視にて、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿った略アーチ状に構成されている。このジャーナル支持凹部５５ａは、ジャーナル支持凹部５４ａと対向するように設けられている。

軸受収容部５５ｂは、ブロック側支持部５２と対向する位置に設けられた凹部である。この軸受収容部５５ｂは、開口部５３からフレーム４１の外側に突出したブロック側支持部５２を、シリンダ中心軸ＣＣＡに沿って往復移動可能に収容し得るように形成されている。また、ギヤ収容部５５ｃは、ウォームホイール５１ｄと対向する位置に設けられた凹部である。このギヤ収容部５５ｃは、フレーム４１の外側に突出したウォームホイール５１ｄを収容し得るように形成されている。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、ジャーナル支持凹部５５ａの、ジャーナル部５１ａと対向する部分には、ライナー５５ｄが設けられている。ライナー５５ｄは、カバー部５５の他の部分（アルミニウム合金）よりも耐摩耗性に優れた軸受鋼からなり、半円筒形状に形成されている。カバー部５５がボルト５６によってフレーム側支持部５４に固定されて、ライナー５５ｄがライナー５４ｂと接合されることで、これらの接合体の内側に、ジャーナル部５１ａを回転可能に支持する軸受孔が形成されるようになっている。

＜実施形態の可変圧縮比機構の動作説明＞
図８ないし図１０は、図１に示されているエンジン１における圧縮比変更動作の様子を示す図である。以下、これらの図を参照しつつ、可変圧縮比機構５による圧縮比変更動作について説明する。

エンジン１の圧縮比が最高である状態においては、図８に示されているように、偏心軸部５１ｃが最も下方に位置している。この場合、円形カム部５１ｂも、最も下方に位置することとなる。

圧縮比を最高値から下げる処理がなされる場合、図８に示されている状態から、図中矢印で示されているように、カムシャフト５１が回転駆動される（図中右側のカムシャフト５１が時計回りに回転駆動され且つ図中左側のカムシャフト５１が反時計回りに回転駆動される）。

このとき、ジャーナル部５１ａは、ライナー５４ｂ及び５５ｄの内面と摺動しながら、カムシャフト５１の前記回転中心軸を中心として、フレーム側支持部５４とカバー部５５との間に形成された前記軸受孔の内側で回転する。偏心軸部５１ｃは、ジャーナル部５１ａとともに、前記回転中心軸の周りを回転する。

一方、円形カム部５１ｂは、軸受孔５２ａの内面と摺動しながら、前記回転中心軸とは異なる軸を中心として、ブロック側支持部５２の内側で回転する。また、円形カム部５１ｂは、偏心軸部５１ｃに対して相対的に回転する。

すると、偏心軸部５１ｃが、図８に示されている位置から上昇するとともに、円形カム部５１ｂが上昇する。よって、図９に示されているように、カムシャフト５１の回転による円形カム部５１ｂの上昇に伴って、ブロック側支持部５２が上昇する。

したがって、シリンダブロック２がクランクケース４に対して相対的に上昇する。シリンダブロック２の上昇に伴ってシリンダヘッド３がクランクケース４から離隔することで、ピストン２２の上死点位置とシリンダヘッド３の下端面との距離が伸びる。すなわち、エンジン１の圧縮比が低下する。

図９に示されているように、偏心軸部５１ｃの位置が最上方と最下方との中間である場合、圧縮比も最高値と最低値との中間となる。そして、図１０に示されているように、偏心軸部５１ｃの位置が最も上方に達すると、圧縮比が最低となる。

エンジン１の圧縮比が最低である図１０に示されている状態から、圧縮比が高くされる場合、カムシャフト５１がさらに上述と同方向に回転駆動されるか、あるいはカムシャフト５１が上述と逆方向に回転駆動される。

このように、圧縮比変更のためにシリンダブロック２とクランクケース４とが相対移動されるとき、シリンダブロック２の側方の外壁面である摺動面２７と、フレーム４１の内壁面とが摺動する。この摺動部には、オイル環流路２４から、前記オイルが適宜供給される。

シリンダヘッド３にて潤滑に供された前記オイルは、当該シリンダヘッド３にて熱を吸収することで、シリンダヘッド３の温度に対応した温度となっている。このオイルが、前記摺動部に供給される。また、このオイルは、オイル環流路２４を介して、クランクケース４に環流する。よって、この摺動部に供給されるオイルの温度は、クランクケース４の温度に対応した温度となり得る。

＜実施形態の構成による効果＞
以下、本実施形態の構成による効果について、各図面を参照しつつ説明する。

・図１及び図２を参照すると、本実施形態のエンジン１においては、シリンダブロック２の摺動面２７と、クランクケース４におけるフレーム４１の内壁面と、の摺動部にて、シリンダブロック２とクランクケース４との間での熱交換が行われる。この熱交換は、当該摺動部における両者の接触、及び／又は当該摺動部に供給される前記オイルを介して行われる。

かかる構成によれば、シリンダブロック２とクランクケース４との間の温度差が、良好に調整される。すなわち、シリンダブロック２とクランクケース４との間の温度差や、その変動が、可及的に抑制され得る。よって、フレーム４１と摺動面２７とのクリアランスの変動、及びこれによる摩擦状態の変動が、可及的に抑制され得る。

これにより、シリンダブロック２とクランクケース４との相対移動が、可及的にスムーズに行われる。したがって、運転状態に応じた圧縮比の適切な制御が行われ得る。

また、上述のクリアランスにおける前記オイルの漏出防止のためのオイルシールの信頼性が、良好に維持され得る。さらに、シリンダブロック２とフレーム４１との当接あるいは衝突による打撃音等の、可変圧縮比機構の構造に起因する騒音が、可及的に抑制される。

・図１を参照すると、本実施形態のエンジン１においては、ウォータージャケット２３内の前記冷却水と、オイル環流路２４内の前記オイルとの間でも、熱交換が行われる。ここで、前記オイルの温度は、上述の通り、クランクケース４の温度に対応したものとなり得る。一方、前記冷却水の温度は、シリンダブロック２の温度に対応したものとなり得る。

かかる構成によれば、前記冷却水と前記オイルとの熱交換によって、シリンダブロック２とクランクケース４との温度差が、より良好に調整される。

また、高負荷運転時において、高温となる前記オイルが、前記冷却水によって良好に冷却される。これにより、エンジン１の冷却が良好に行われ得る。さらに、暖機運転中において、燃料の燃焼等による熱によって比較的昇温しやすい前記冷却水から、前記オイルに熱が与えられる。これにより、エンジン１の暖機が良好に促進され得る。

・本実施形態においては、シリンダブロック２側にてジャーナル部５１ａを収容することでカムシャフト５１を支持するブロック側支持部５２が、シリンダブロック２とは別体に形成されている。また、筒状のフレーム４１には、ブロック側支持部５２に対応するように、開口部５３が設けられている。さらに、クランクケース４側にてカムシャフト５１を支持するクランクケース側支持部が、フレーム側支持部５４とカバー部５５とから構成されている。そして、フレーム側支持部５４にカバー部５５が装着されることで、カムシャフト５１がクランクケース４によって支持されるようになっている。

かかる構成によれば、カムシャフト５１とブロック側支持部５２とのアッセンブリが、シリンダブロック２及びクランクケース４に対して、極めて簡易な工程で装着される。したがって、本実施形態によれば、シリンダブロック２とクランクケース４との組み付け作業のしやすさが向上する。また、クランクケース４の剛性が向上する。

さらに、かかる構成によれば、シリンダブロック２とブロック側支持部５２とが、異なる材料で構成され得る。よって、エンジン１が良好に軽量化されるとともに、ブロック側支持部５２の剛性向上や摩耗の抑制が良好に実現され得る。

・本実施形態においては、カムシャフト５１の表面には、摩耗及び摩擦低減のためのコーティングが施されている。よって、カムシャフト５１の回転駆動が、円滑に行われ得る。また、カムシャフト５１の、回転駆動に伴う摩耗が、効果的に抑制され得る。これにより、（特に潤滑油量が不足しがちな始動時やエンジン停止時等における）圧縮比変更動作が、より円滑かつ確実に行われ得る。

＜変形例の例示列挙＞
なお、上述の実施形態は、上述した通り、出願人が本願の出願時点において最良であると考えた本発明の具体的構成例を単に例示したものにすぎないのであって、本発明はもとより上述の実施形態によって何ら限定されるべきものではない。よって、上述の実施形態に示された具体的構成に対して、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、種々の変形が施され得ることは、当然である。

以下、変形例について幾つか例示する。ここで、以下の変形例の説明において、上述の実施形態における各構成要素と同様の構成・機能を有する構成要素については、当該変形例においても同一の名称及び同一の符号が付されているものとする。そして、当該構成要素の説明については、上述の実施形態における説明が、矛盾しない範囲で適宜援用され得るものとする。

もっとも、変形例とて、下記のものに限定されるものではないことは、いうまでもない。本発明を、上述の実施形態や下記変形例の記載に基づいて限定解釈することは、（特に先願主義の下で出願を急ぐ）出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。

また、上述の実施形態の構成、及び下記の各変形例に記載された構成は、技術的に矛盾しない範囲において、適宜複合して適用され得ることも、いうまでもない。

（１）本発明は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、メタノールエンジン、バイオエタノールエンジン、その他の任意のタイプの内燃機関に適用可能である。気筒数や気筒配列方式（直列、Ｖ型、水平対向）も、特に限定はない。

（２）オイル環流路２４は、エンジン幅方向（前記長手方向と直交する方向：図１における左右方向）について、シリンダ２１の両側に設けられていてもよい。

（３）図１１は、図１に示されている実施形態のエンジン１の一変形例の構成を示す側断面図である。図１１を参照すると、オイル供給孔２６は省略され得る。

すなわち、シリンダブロック２の摺動面２７とクランクケース４におけるフレーム４１の内壁面との接触による熱交換、及び／又は、ウォータージャケット２３内の前記冷却水とオイル環流路２４内の前記オイルとの間の熱交換によれば、シリンダブロック２とクランクケース４とのスムーズな相対移動のための温度調整が、良好に行われ得る。

（４）図１２は、図１に示されているエンジン１の他の変形例の構成を示す側断面図である。図１２を参照すると、フレーム４１（クランクケース４）の、上述の摺動部の近傍に、ウォータージャケット４４が設けられていてもよい。このウォータージャケット４４は、前記冷却水が流されるように構成されている。

かかる構成においては、上述の実施形態とは異なり、前記冷却水によってシリンダブロック２が冷却されるだけでなく、クランクケース４（フレーム４１）も冷却される。これにより、シリンダブロック２とクランクケース４との温度差の調整が、簡略な装置構成で、より効果的に行われ得る。

（５）オイル環流路２４とボルト孔２５との位置関係は、特に限定はない。

図１３は、図３に示されているエンジン１の他の変形例の構成を示す分解斜視図である。図１３を参照すると、オイル環流路２４は、気筒配列方向ＡＤについて、ボルト孔２５と重なるような位置に設けられていてもよい。

この場合、図１３に示されているように、オイル環流路２４が、ボルト孔２５よりも外側に設けられていてもよい。あるいは、図１３の場合とは逆に、オイル環流路２４の方が、ボルト孔２５よりも、よりウォータージャケット２３寄りの位置に設けられていてもよい。

（６）図１４は、図３に示されているシリンダブロック２の一変形例の構成を示す斜視図である。図１４を参照すると、シリンダブロック２の周面には、固体潤滑膜としてのコーティング層２７１が設けられていてもよい。この場合、摺動面２７は、コーティング層２７１の表面によって構成されている。

ここで、コーティング層２７１は、熱伝導性が高く、且つ低摩擦の表面を有するように構成されている。具体的には、このコーティング層２７１としては、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、セラミック被膜（例えば、酸化クロム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、あるいはアルミナを主成分とするものであって、カーボン短繊維等の固体潤滑剤が適宜配合され得る。）、二硫化モリブデン、硬質炭化クロムめっき、等の固体潤滑膜が、良好に用いられ得る。

かかる構成によれば、シリンダブロック２とクランクケース４との温度差の調整が良好に行われるとともに、シリンダブロック２（摺動面２７）とクランクケース４（フレーム４１の内壁面）との摺動の際の摩擦抵抗が良好に低減される。よって、シリンダブロック２とクランクケース４との相対移動が、よりいっそうスムーズに行われるようになる。したがって、運転状態に応じた、圧縮比の制御が、よりいっそう適切に行われ得る。

なお、このコーティング層２７１は、摺動面２７とともに、あるいは摺動面２７に代えて、フレーム４１の内壁面側に設けられていてもよい。

（７）図１５は、図３に示されているシリンダブロック２の他の変形例の構成を示す斜視図である。図１５を参照すると、シリンダブロック２には、熱伝導シール２７２が装着されていてもよい。この熱伝導シール２７２は、ピストンリング等と同様の材料からなる金属製のリング状部材である。この熱伝導シール２７２は、シリンダブロック２の摺動面２７とクランクケース４におけるフレーム４１の内壁面との摺動部にて、熱伝導及びオイルシールの機能を奏するように構成されている。

かかる構成によれば、シリンダブロック２とクランクケース４との温度差の調整と、フレーム４１の内壁面と摺動面２７とのクリアランスにおける前記オイルのシールとが、簡略な装置構成で良好に行われ得る。

なお、熱伝導シール２７２は、金属と同等の熱伝導性を有する非金属材料（例えばセラミックス等）、あるいはこれを主成分とする材料（例えばサーメット等）によっても形成され得る。

（８）その他、特段に言及されていない変形例についても、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、本発明の技術的範囲に含まれることは当然である。例えば、材料の変更は、適宜行われ得る。また、一体（ワンピース）であったものは別体（ツーピース）にされ得るし、その逆もあり得る。

また、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能ないかなる構造をも含む。

本発明の一実施形態であるエンジンの概略構成を示す側断面図（図３におけるＩ−Ｉ断面図）である。 本発明の一実施形態であるエンジンの概略構成を示す側断面図（図３におけるII−II断面図）である。 図１及び図２に示されているエンジンの分解斜視図である。 図１ないし図３に示されているカムシャフトを、その一部を分解して示す斜視図である。 図３に示されているシリンダブロックを取り出して示す斜視図である。 図５に示されているシリンダブロックとブロック側支持部との分解斜視図である。 図２に示されているフレーム側支持部の周辺を拡大した側断面図である。 図２に示されているフレーム側支持部の周辺を拡大した側断面図である。 図１に示されているエンジンにおける圧縮比変更動作の様子を示す図である。 図１に示されているエンジンにおける圧縮比変更動作の様子を示す図である。 図１に示されているエンジンにおける圧縮比変更動作の様子を示す図である。 図１に示されている実施形態のエンジンの一変形例の構成を示す側断面図である。 図１に示されている実施形態のエンジンの他の変形例の構成を示す側断面図である。 図３に示されている実施形態のエンジンの他の変形例の構成を示す分解斜視図である。 図３に示されているシリンダブロックの一変形例の構成を示す斜視図である。 図３に示されているシリンダブロックの他の変形例の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１…エンジン ２…シリンダブロック ２１…シリンダ
２２…ピストン ２３…ウォータージャケット ２４…オイル環流路
２７…摺動面 ２７１…コーティング層 ２７２…熱伝導シール
３…シリンダヘッド ４…クランクケース ４１…フレーム
４１ａ…シリンダブロック収容部 ４２…クランクシャフト
４４…ウォータージャケット ５…可変圧縮比機構
ＡＤ…気筒配列方向 ＣＣ…燃焼室 ＣＣＡ…シリンダ中心軸
Ｍ…モータ Ｗ…ウォーム

Claims (7)

1. ピストンを往復移動可能に収容するシリンダが形成された、シリンダブロックと、
   前記ピストンの上死点側の端部にて、前記シリンダブロックと接合された、シリンダヘッドと、
   前記ピストンの往復移動に基づいて回転駆動されるクランクシャフトを、回転可能に支持するように構成された、クランクケースと、
   前記シリンダブロックと前記クランクケースとを、前記シリンダの中心軸に沿って相対移動させ得るように構成された、移動機構と、
   前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差を調整し得るように構成された、調整機構と、
   を備えていて、
   前記移動機構により、前記シリンダブロック及び前記シリンダヘッドと、前記クランクケースと、を相対移動させることで、圧縮比を変更可能に構成されたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。
2. 請求項１に記載の、可変圧縮比内燃機関であって、
   前記調整機構は、
   前記シリンダヘッドから前記クランクケース側に、潤滑用のオイルを環流させ得るように設けられた、オイル環流路を備えていて、
   前記オイル環流路を通過する前記オイルを介して、前記シリンダブロックと前記クランクケースとの温度差を調整し得るように構成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。
3. 請求項２に記載の、可変圧縮比内燃機関であって、
   前記シリンダブロックには、冷却媒体が通過し得る空間であるウォータージャケットが設けられ、
   前記オイル環流路は、前記ウォータージャケットに近接するように、前記シリンダブロックに設けられていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。
4. 請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１項に記載の、可変圧縮比内燃機関であって、
   前記クランクケースは、前記シリンダブロックを収容し得るように前記中心軸方向に沿って設けられた空間であるシリンダブロック収容部が内部に形成された、筒状のフレームを備え、
   前記移動機構は、前記フレーム内にて前記シリンダブロックを前記中心軸方向に沿って移動させ得るように構成されたことを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。
5. 請求項４に記載の、可変圧縮比内燃機関であって、
   前記調整機構は、
   前記シリンダブロックと前記クランクケースとの相対移動によって前記フレームの内壁面と前記シリンダブロックの外壁面とが摺動する部分に設けられていて、熱伝導性の高い材料によって形成された、伝熱層を備えていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。
6. 請求項５に記載の、可変圧縮比内燃機関であって、
   前記伝熱層は、前記内壁面と前記外壁面との摩擦を低減する固体潤滑膜から構成されていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。
7. 請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１項に記載の、可変圧縮比内燃機関であって、
   前記調整機構は、前記クランクケースに設けられた冷却媒体通路を備えていることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。

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