JP2016205253A - 可変圧縮比内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる可変圧縮比内燃機関を提供する。【解決手段】可変圧縮比内燃機関はクランクケース１内のブローバイガスを機関吸気通路に還流させるための第１還流路７０及び第２還流路８０を具備し、ブローバイガスが第１還流路を通過するときの圧力損失が、ブローバイガスが第２還流路を通過するときの圧力損失よりも大きくなるように、オイルセパレータ７３が第１還流路に設けられ、可変圧縮比内燃機関は、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更し、第１還流路及び第２還流路は、シリンダブロック２がクランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比が増大するほど、第１還流路を通過するブローバイガス量が減り、第２還流路を通過するブローバイガス量が増えるように構成される。【選択図】図５

Description

本発明は、可変圧縮比内燃機関に関する。

近年、内燃機関の燃費向上や出力性能の向上等を目的として、内燃機関の圧縮比を変更する技術が提案されている。このような技術としては、例えば、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動可能に連結すると共にその連結部分にカムシャフトを設け、このカムシャフトを回転させてシリンダブロックとクランクケースとを気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、もって内燃機関の圧縮比を変更する技術が挙げられる（例えば、特許文献１、２）。

斯かる可変圧縮比内燃機関においても、燃焼室内の混合気の一部がシリンダ壁面とピストンとの間の隙間を通ってクランクケース内に漏れてブローバイガスとなる。ブローバイガスはクランクケース内に貯留されるオイルを劣化させることから、例えば特許文献１、２に記載の内燃機関には、ブローバイガスをクランクケースから機関吸気通路へ還流させるためのブローバイガス還流装置が設けられている。ブローバイガス還流装置によってブローバイガスをクランクケース内から掃気することにより、クランクケース内のオイルの劣化等を抑制することができる。

特開２０１２−１９７７２８号公報 特開２０１３−２４９７８９号公報

ところで、ブローバイガス中にはオイルが微少粒子となって存在している（オイルミスト）。機関高負荷運転時においては、燃焼室に供給される吸入空気量が多くなり、燃焼室から漏れ出すブローバイガス量、ひいてはブローバイガス中のオイルミスト量も多くなる。したがって、特許文献１、２に記載の内燃機関では、機関高負荷運転時に、多量のオイルが機関吸気通路に流入し、燃焼室等にデポジットが付着し易くなると共に点火プラグによって点火する前に混合気が自己着火してしまうおそれがある。

このため、機関高負荷運転時においては、オイルセパレータのオイル分離性能を高めることが要求される。しかしながら、オイルセパレータのオイル分離性能を高めると、ブローバイガスがオイルセパレータを通過するときの圧力損失が増大し、ブローバイガスの掃気性能が低下する。

また、可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の燃費向上等のために、機関低負荷運転時に、実圧縮比を維持しつつ膨張比を高めるべく、機械圧縮比を高めると共に吸気弁の閉弁時期を吸気下死点から離れるように遅角又は進角させることも知られている（例えば、特許文献１）。この場合、吸気弁の閉弁時期の遅角又は進角によって吸入空気量が低減されるので、機関負荷が低いにも拘わらず、スロットル弁の開度が大きくなる。この結果、クランクケースと機関吸気通路との間の圧力差が小さくなり、ブローバイガスの掃気性能が低下する。また、機関低負荷運転時には、過給域のような機関高負荷運転時とは異なり、エゼクタを用いてクランクケース内のブローバイガスを掃気することもできない。したがって、機関低負荷運転時においては、オイル分離性能よりもブローバイガスの掃気性能を高めることが要求される。

そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる可変圧縮比内燃機関を提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明では、シリンダブロックがクランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関において、クランクケース内のブローバイガスを機関吸気通路に還流させるための第１還流路及び第２還流路を具備し、ブローバイガスが第１還流路を通過するときの圧力損失が、ブローバイガスが第２還流路を通過するときの圧力損失よりも大きくなるように、ブローバイガスに含まれるオイルを分離可能なオイルセパレータが第１還流路に設けられ、可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更し、第１還流路及び第２還流路は、シリンダブロックがクランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比が増大するほど、第１還流路を通過するブローバイガス量が減り、第２還流路を通過するブローバイガス量が増えるように構成されることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関が提供される。

本発明によれば、機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる可変圧縮比内燃機関が提供される。

図１は、本発明に係る火花点火式内燃機関を概略的に示す側面断面図である。 図２は、図１に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示している。 図３は、図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。 図４は、機関負荷に応じた機械圧縮比等の変化を示す図である。 図５は、図１の領域Ｘを拡大して示す概略的な断面図である。 図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿ったオイルセパレータの概略的な断面図である。 図７は、機械圧縮比が最大のときの図１の領域Ｘの概略的な拡大断面図である。 図８は、機械圧縮比が最小のときの図１の領域Ｘの概略的な拡大断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜内燃機関の構成＞
図１は、火花点火式内燃機関の側面断面図である。図１を参照すると、１はクランクケース、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃焼室５の頂面中央部に配置された点火プラグ、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、各吸気枝管１１にはそれぞれ対応する吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置される。なお、燃料噴射弁１３は各吸気枝管１１に取付けられる代りに各燃焼室５内に配置されてもよい。

サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内にはアクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７と例えば熱線を用いたエアフロメータ１８とが配置される。吸気ポート８、吸気枝管１１、サージタンク１２、吸気ダクト１４は機関吸気通路を形成する。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒コンバータ２０に連結され、排気マニホルド１９内には空燃比センサ２１が配置される。

一方、図１に示した実施形態ではクランクケース１とシリンダブロック２との連結部にクランクケース１とシリンダブロック２とのシリンダ２５の軸線方向の相対距離を変化させることによりピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ａが設けられている。さらに、図１に示した実施形態では、吸気弁７の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構Ｂが設けられている。

また、本実施形態の内燃機関は、機関吸気通路からクランクケース１内に空気を供給し得る流通管２２と、クランクケース１内のブローバイガスを機関吸気通路に戻す戻し管２３とを具備する。流通管２２は一方の端部においてクランクケース１に連通し、他方の端部においてエアクリーナ１５に連通する。なお、流通管２２は、スロットル弁１７よりも上流側であればエアクリーナ１５以外の場所に連通してもよい。一方、戻し管２３は、一方の端部においてサージタンク１２に連通し、他方の端部において第１枝管２３ａ及び第２枝管２３ｂに分岐する。第１枝管２３ａ及び第２枝管２３ｂはクランクケース１にそれぞれ連通する。なお、戻し管２３は、スロットル弁１７よりも下流側であればサージタンク以外の場所に連通してもよい。また、戻し管２３内には、内燃機関本体から機関吸気通路への流体の流れは許可するがその逆の流れは禁止する逆止弁が設けられてもよい。

電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。エアフロメータ１８及び空燃比センサ２１の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。さらに入力ポート３５にはクランクシャフトが所定角度だけ回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火プラグ６、燃料噴射弁１３、スロットル弁駆動用アクチュエータ１６、可変圧縮比機構Ａ及び可変バルブタイミング機構Ｂに接続される。

＜可変圧縮比機構の構成＞
次に、本実施形態の可変圧縮比機構Ａの構成について図２及び図３を参照して説明する。図２は図１に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示しており、図３は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。図２を参照すると、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個のブロック側シャフト保持部５０が形成されている。各ブロック側シャフト保持部５０は、内側部５０ａと外側部５０ｂとから形成されている。各ブロック側シャフト保持部５０内にはそれぞれ断面円形のブロック側カム挿入孔５１が形成されている。これらブロック側カム挿入孔５１はシリンダ２５の配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。特に、ブロック側カム挿入孔５１は、ブロック側シャフト保持部５０の内側部５０ａと外側部５０ｂとの間に形成される。ブロック側シャフト保持部５０がこのように内側部５０ａと外側部５０ｂとに分かれていることにより、ブロック側カム挿入孔５１内に後述するカムシャフト５４、５５を取り付けることができる。ブロック側シャフト保持部５０はカムシャフト５４、５５を回転可能に保持する。

一方、クランクケース１の上壁面上には互いに間隔を隔ててそれぞれ対応するブロック側シャフト保持部５０の間に嵌合せしめられる複数個のケース側シャフト保持部５２が形成されている。各ケース側シャフト保持部５２は、内側部５２ａと外側部５２ｂとから形成されている。また、外側部５２ｂ同士は、連結板５２ｃによって互いに連結されている。ケース側シャフト保持部５２の複数の外側部５２ｂと複数の連結板５２ｃは一つの部材になるように一体的に形成される。これら各ケース側シャフト保持部５２内にもそれぞれ断面円形のケース側カム挿入孔５３が形成されている。これらケース側カム挿入孔５３も、ブロック側カム挿入孔５１と同様にシリンダ２５の配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。また、ケース側カム挿入孔５３も、ケース側シャフト保持部５２の内側部５２ａと外側部５２ｂとの間に形成される。ケース側シャフト保持部５２がこのように内側部５２ａと外側部５２ｂとに分かれていることにより、ケース側カム挿入孔５３内に後述するカムシャフト５４、５５を取り付けることができる。ケース側シャフト保持部５２はカムシャフト５４、５５を回転可能に保持する。

また、可変圧縮比機構Ａは、図２に示したように作用軸として機能する一対のカムシャフト５４、５５を具備する。各カムシャフト５４、５５上には一つおきに各ケース側カム挿入孔５３内に回転可能に挿入されるケース側円形カム５８が固定されている。これらケース側円形カム５８は各カムシャフト５４、５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各ケース側円形カム５８の両側には図３に示したように各カムシャフト５４、５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心軸５７が延びており、この偏心軸５７上に別のブロック側円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。図２に示したようにこれらブロック側円形カム５６は各ケース側円形カム５８の両側に配置されており、これらブロック側円形カム５６は対応する各ブロック側カム挿入孔５１内に回転可能に挿入されている。図２及び図３から分かるように、シリンダブロック２は、偏心軸５７を有するカムシャフト５４、５５の回転によってクランクケース１に対して相対移動するように、カムシャフト５４、５５を介してクランクケース１に支持される。

また、可変圧縮比機構Ａは、カムシャフト５４、５５を回転させる駆動装置を具備する。本実施形態では駆動装置の駆動源は駆動モータ５９である。図２に示したように各カムシャフト５４、５５をそれぞれ反対方向に回転させるために駆動モータ５９の回転軸６０にはそれぞれ螺旋方向が逆向きの一対のウォームギア６１、６２が取付けられており、これらウォームギア６１、６２と噛合するウォームホイール６３、６４がそれぞれ各カムシャフト５４、５５の端部に固定されている。この実施形態では駆動モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。

＜可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更方法＞
図３（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４、５５上に固定されたケース側円形カム５８を図３（Ａ）において矢印で示したように互いに反対方向に回転させると偏心軸５７が互いに離れる方向に移動する。このため、ブロック側円形カム５６がブロック側カム挿入孔５１内においてケース側円形カム５８とは反対方向に回転し、図３（Ｂ）に示したように偏心軸５７の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更にケース側円形カム５８を矢印で示した方向に回転させると図３（Ｃ）に示したように偏心軸５７は最も低い位置となる。

なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）には、それぞれの状態におけるケース側円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂとブロック側円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。

図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を比較するとわかるように、クランクケース１とシリンダブロック２の相対距離はケース側円形カム５８の中心ａとブロック側円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まる。そして、ケース側円形カム５８の中心ａとブロック側円形カム５６の中心ｃとの距離が大きくなるほどシリンダブロック２はクランクケース１から離れる。すなわち、可変圧縮比機構Ａは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース１とシリンダブロック２との間の相対距離を変化させていることになる。そして、シリンダブロック２がクランクケース１から離れるとピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大する。したがって、各カムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積（以下、「燃焼室容積」という）を変更することができる。

特に、図３に示した例では、図３（Ａ）に示した状態と図３（Ｂ）に示した状態との間でシリンダブロック２はクランクケース１に対してＤ₁だけ相対移動せしめられ、図３（Ｂ）に示した状態と図３（Ｃ）に示した状態との間でシリンダブロック２はクランクケース１に対してＤ₂だけ相対移動せしめられる。

このようにカムシャフト５４、５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変化させたとしても、圧縮行程時のピストン４の行程容積（ピストン４が吸気下死点から圧縮上死点まで移動するときに変化する燃焼室５の容積）は変化しない。したがって、（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される機械圧縮比は、上述したように燃焼室容積を変化させることで、変化する。すなわち、本実施形態の可変圧縮比機構Ａによれば、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５を回転させることによって、内燃機関の機械圧縮比を変更することができる。

＜機関負荷に応じた制御＞
次に図４を参照しつつ運転制御全般について説明する。
図４には機関負荷に応じた要求吸入空気量、吸気弁７の閉弁時期、機械圧縮比、膨張比、実圧縮比及びスロットル弁１７の開度の各変化が示されている。なお、本実施形態では触媒コンバータ２０内の三元触媒によって排気ガス中の未燃ＨＣ、ＣＯおよびＮＯ_xを同時に低減しうるように、通常、燃焼室５内における平均空燃比は空燃比センサ２１の出力信号に基づいて理論空燃比にフィードバック制御されている。

図４に示したように機関高負荷運転時には機械圧縮比は低くされる。このため、膨張比は低く、図４において実線で示したように吸気弁７の閉弁時期は吸気下死点近傍に設定される。また、このときには吸入空気量は多く、このときスロットル弁１７の開度は全開又はほぼ全開に保持されているのでポンピング損失は零となっている。

一方、図４において実線で示したように機関負荷が低くなるとそれに伴って吸入空気量を減少すべく吸気弁７の閉弁時期が吸気下死点から離れるように遅角される。またこのときには実圧縮比がほぼ一定に保持されるように図４に示される如く機関負荷が低くなるにつれて機械圧縮比が増大され、したがって機関負荷が低くなるにつれて膨張比も増大される。なお、このときにもスロットル弁１７は全開状態に保持されており、したがって燃焼室５内に供給される吸入空気量はスロットル弁１７によらずに吸気弁７の閉弁時期を変えることによって制御されている。このときにもポンピング損失は零となる。

このように機関高負荷運転状態から機関負荷が低くなるときには実圧縮比がほぼ一定のもとで吸入空気量が減少するにつれて機械圧縮比が増大せしめられる。すなわち、吸入空気量の減少に比例してピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積が減少せしめられる。

機関負荷がさらに低くなると機械圧縮比はさらに増大せしめられ、機関負荷がやや低負荷寄りの中負荷Ｌ₁まで低下すると機械圧縮比は燃焼室５の構造上限界となる最大限界機械圧縮比に達する。機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達すると、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達したときの機関負荷Ｌ₁よりも負荷の低い領域では機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に保持される。したがって低負荷側の機関中負荷運転時及び機関低負荷運転時には、すなわち機関低負荷運転側では、機械圧縮比は最大となり、膨張比も最大となる。別の言い方をすると機関低負荷運転側では最大の膨張比が得られるように機械圧縮比が最大にされる。したがって、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更する。

一方、図４に示した実施形態では機関負荷がＬ₁まで低下すると吸気弁７の閉弁時期が燃焼室５内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期となる。吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達すると吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ₁よりも負荷の低い領域では吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に保持される。

吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に保持されるともはや吸気弁７の閉弁時期の変化によっては吸入空気量を制御することができない。図４に示した実施形態では、このとき、すなわち吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ₁よりも負荷の低い領域ではスロットル弁１７によって燃焼室５内に供給される吸入空気量が制御され、機関負荷が低くなるほどスロットル弁１７の開度は小さくされる。

なお、図４において破線で示すように機関負荷が低くなるにつれて吸気弁７の閉弁時期を吸気下死点から離れるように進角させることによってもスロットル弁１７によらずに吸入空気量を制御してもよい。なお、以下では、機関負荷が低くなるにつれて吸気弁７の閉弁時期を遅角させる場合を例にとって説明するが、吸気弁７の閉弁時期を進角させる場合についても同様に適用可能である。

ところで、機械圧縮比及び吸気弁７の閉弁時期を変更しない場合、図４において破線で示すようにスロットル弁１７の開度は、機関負荷が小さいほど小さくなる。一方、可変圧縮比内燃機関では、機関負荷がＬ₁まで低下するまで、機械圧縮比が増大せしめられると共に、吸気弁７の閉弁時期が遅角される。この場合、要求吸入空気量が吸気弁７の閉弁時期によって制御されるため、機関負荷がＬ₁まで低下するまで、スロットル弁１７の開度は全開にされる。また、上述したように、吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ₁よりも負荷の低い領域ではスロットル弁１７の開度を小さくすることによって吸入空気量が制御される。しかしながら、機関負荷Ｌ₁よりも負荷の低い領域においても、可変圧縮比内燃機関におけるスロットル弁１７の開度は、機械圧縮比及び吸気弁７の閉弁時期を変更しない場合に比べて大きくなる。したがって、可変圧縮比内燃機関では、機関低負荷運転時において、クランクケース１と機関吸気通路との間の圧力差が小さくなるため、ブローバイガスの掃気性能が低下する。

＜スライダの構成＞
また、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、シリンダブロック２をクランクケース１に対して内側に付勢するスライダ９０を具備する。なお、本明細書において、内側とはシリンダ２５の軸線方向及び配列方向に垂直な方向（以下、「左右方向」と称する）においてシリンダ２５の中心側を意味し、外側とは左右方向においてシリンダ２５の中心から離れていく側を意味する。以下では、図５を参照して、本実施形態のスライダ９０について説明する。なお、図１では、スライダ９０は省略されている。

図５は、図１の領域Ｘを拡大して示す概略的な断面図である。特に、図５は、ブロック側シャフト保持部５０が設けられた位置でのカムシャフト５４の軸線と垂直な断面における断面図である。図５からわかるように、ブロック側シャフト保持部５０の外側には、ケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃが配置される。上述したように、カムシャフト５４、５５が回転することにより、シリンダブロック２がクランクケース１に対して図中の矢印の方向へ相対移動することから、ブロック側シャフト保持部５０もケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃに対して図中の矢印の方向へ相対移動することになる。

スライダ９０は、ケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃに固定される固定部９１と、固定部９１及びブロック側シャフト保持部５０と摺動可能に係合する摺動部９２とを具備する。固定部９１は例えばボルトのような固定具（図示せず）によって連結板５２ｃに固定される。摺動部９２は固定部９１内に部分的に収容される。

スライダ９０は、さらに、固定部９１と摺動部９２との間に配設された付勢手段を備える。本実施形態では、付勢手段はバネ９３である。バネ９３は摺動部９２を介してシリンダブロック２を内側に付勢する。このことによって、シリンダブロック２をクランクケース１に対して相対移動させるときに生じる、シリンダブロック２の左右方向の振動を抑制することができる。

なお、スライダ９０はシリンダブロック２の左右方向両側に配設される。また、シリンダブロック２の各側において複数のスライダ９０が配設されてもよい。

＜第１還流路及び第２還流路＞
また、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、クランクケース１内のブローバイガスを機関吸気通路に還流させるための第１還流路７０及び第２還流路８０を具備する。以下では、図５及び図６を参照して、本実施形態の第１還流路７０及び第２還流路８０について説明する。

図５に示されるように、クランクケース１は、ケース側シャフト保持部５２の外側に配置されたカバー１００を具備する。カバー１００は、可変圧縮比機構Ａを構成するカムシャフト５４、５５、ブロック側シャフト保持部５０及びケース側シャフト保持部５２と、スライダ９０とが配置された開口を塞ぐように配置される。第１還流路７０及び第２還流路８０はカバー１００とケース側シャフト保持部５２との間に形成される。

第１還流路７０は、クランクケース１内のブローバイガスが第１還流路７０に流入するための第１入口孔７１と、第１還流路７０に流入したブローバイガスが第１還流路７０から流出するための第１出口孔７２とを有する。第２還流路８０は、クランクケース１内のブローバイガスが第２還流路８０に流入するための第２入口孔８１と、第２還流路８０に流入したブローバイガスが第２還流路８０から流出するための第２出口孔８２とを有する。

第１入口孔７１及び第２入口孔８１は、例えば円形の断面を有し、ケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃを貫通するように左右方向に延びる。したがって、第１入口孔７１及び第２入口孔８１は連結板５２ｃに形成される。一方、第１出口孔７２及び第２出口孔８２は、例えば円形の断面を有し、カバー１００を貫通するように左右方向に延びる。したがって、第１出口孔７２及び第２出口孔８２は、カバー１００に形成され、第１入口孔７１及び第２入口孔８１よりも外側に形成される。また、第１出口孔７２は第１枝管２３ａに接続され、第２出口孔８２は第２枝管２３ｂに接続される。

本実施形態では、第１入口孔７１及び第１出口孔７２はシリンダ２５の軸線方向においてスライダ９０の下方に形成され、第２入口孔８１及び第２出口孔８２はシリンダ２５の軸線方向においてスライダ９０の上方に形成される。したがって、第１入口孔７１及び第１出口孔７２はシリンダ２５の軸線方向において第２入口孔８１及び第２出口孔８２よりも下方に位置する。機関吸気通路に負圧が発生すると、クランクケース１内のブローバイガスは第１還流路７０及び第２還流路８０の少なくとも一方を通って機関吸気通路に還流される。クランクケース１内のブローバイガスは、ブロック側シャフト保持部５０の下面とクランクケース１との間に形成された第１隙間１０１を通って第１入口孔７１に流入し、ブロック側シャフト保持部５０の上面とクランクケース１との間に形成された第２隙間１０２を通って第２入口孔８１に流入する。

また、第１還流路７０には、クランクケース１内のブローバイガスに含まれるオイルを分離可能なオイルセパレータ７３が設けられる。したがって、ブローバイガスが第１還流路７０を通過するときには、ブローバイガスが第２還流路８０を通過するときよりも高い分離率でオイルがブローバイガスから分離される。一方、ブローバイガスが第１還流路７０を通過するときの圧力損失は、ブローバイガスが第２還流路８０を通過するときの圧力損失よりも大きくなる。

＜オイルセパレータの構成＞
以下では、図５及び図６を参照して、本実施形態のオイルセパレータ７３について説明する。図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿ったオイルセパレータ７３の概略的な断面図である。なお、図１では、オイルセパレータ７３は省略されている。

オイルセパレータ７３は囲い板７４及びガスケット７５を具備する。囲い板７４は、カバー１００から連結板５２ｃに向かって延在する。本実施形態では、囲い板７４はカバー１００と一体的に形成される。なお、囲い板７４は、カバー１００と別体であり、ボルトのような固定具によってカバー１００に固定されてもよい。ガスケット７５は、連結板５２ｃと囲い板７４との間に配設され、連結板５２ｃと囲い板７４との間の空間をシールする。例えば、ガスケット７５は、長方形の形状を有し、ゴムのような弾性体から構成される。図５に示されるように、オイルセパレータ７３内の空間は連結板５２ｃとカバー１００と囲い板７４とガスケット７５とによって画定される。

本実施形態では、図６に示されるように、オイルセパレータ７３はさらに６枚の衝突板７６を具備する。衝突板７６は連結板５２ｃとカバー１００とから交互に左右方向に延在する。図６の矢印で示されるように、ブローバイガスは、オイルセパレータ７３が設けられた第１還流路７０において第１入口孔７１から第１出口孔７２に向かって流れる。このとき、ブローバイガスが、囲い板７４、カバー１００、衝突板７６及び連結板５２ｃに衝突するため、ブローバイガスに含まれるオイルが分離される。分離されたオイルは、下側の囲い板７４に形成されたオイル落下孔７７を通して、クランクケース１の下方に配置されたオイルパンに戻される。一方、オイルが分離されたブローバイガスは第１枝管２３ａ及び戻し管２３を通って機関吸気通路内に還流される。

＜機械圧縮比を変更させたときのブローバイガスの流れ＞
以下、図７及び図８を参照して、機械圧縮比を変更させたときのブローバイガスの流れについて説明する。図７は、機械圧縮比が最大のときの図１の領域Ｘの概略的な拡大断面図である。一方、図８は、機械圧縮比が最小のときの図１の領域Ｘの概略的な拡大断面図である。

上述したように、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更する。したがって、機械圧縮比が最大の状態を示す図７は、機関低負荷運転時における可変圧縮比内燃機関の状態を示す。一方、機械圧縮比が最小の状態を示す図８は、機関高負荷運転時における可変圧縮比内燃機関の状態を示す。

機械圧縮比を増大させるとき、シリンダブロック２はクランクケース１に対して相対的に下降する。一方、機械圧縮比を低下させるとき、シリンダブロック２はクランクケース１に対して相対的に上昇する。したがって、機械圧縮比が増大するほど、第１隙間１０１は小さくなり、第２隙間１０２は大きくなる。第１隙間１０１が小さいほど、第１還流路７０の第１入口孔７１に流入するまでのブローバイガスの圧力損失が大きくなり、第１還流路７０を通過するブローバイガスの量が少なくなる。一方、第２隙間１０２が大きいほど、第２還流路８０の第２入口孔８１に流入するまでのブローバイガスの圧力損失が小さくなり、第２還流路８０を通過するブローバイガスの量が多くなる。したがって、本実施形態では、第１還流路７０及び第２還流路８０は、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動することにより機械圧縮比が増大するほど、第１還流路７０を通過するブローバイガス量が減り、第２還流路８０を通過するブローバイガス量が増えるように構成されている。

図７に示されるように、機械圧縮比が最大のとき、すなわち機関低負荷運転時において、第１隙間１０１は最小となり、第２隙間１０２は最大となる。この結果、機関低負荷運転時には、オイルセパレータが設けられていない第２還流路８０を通過するブローバイガスの量が増えるため、ブローバイガスの掃気性能が高められる。また、本実施形態では、機械圧縮比が最大の時、第２隙間１０２は第１隙間１０１よりも大きい。この結果、機関低負荷運転時において、ブローバイガスの大部分が第２還流路８０を通過するため、ブローバイガスの掃気性能がより一層高められる。

一方、図８に示されるように、機械圧縮比が最小のとき、すなわち機関高負荷運転時において、第１隙間１０１は最大となり、第２隙間１０２は最小となる。この結果、機関高負荷運転時には、オイルセパレータが設けられた第１還流路７０を通過するブローバイガスの量が増えるため、ブローバイガス中のオイルの分離性能が高められる。

また、本実施形態では、第２隙間１０２に緩衝材１０３が設けられる。緩衝材１０３は、クランクケース１に取り付けられ、隣接するケース側シャフト保持部５２間をシリンダ２５の配列方向に延在する。図８に示されるように、緩衝材１０３は、機械圧縮比が最小のとき、ブロック側シャフト保持部５０の上面に当接する。このため、第２隙間１０２と第２入口孔８１との間のブローバイガスの通路が閉塞される。この結果、機関高負荷運転時において、ブローバイガスの大部分が第１還流路７０を通過するため、ブローバイガス中のオイルの分離性能がより一層高められる。以上の説明から明らかなように、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる。

以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、ブローバイガスが第１還流路７０を通過するときの圧力損失が、ブローバイガスが第２還流路８０を通過するときの圧力損失よりも大きく、且つ、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動することにより機械圧縮比が増大するほど、第１還流路７０を通過するブローバイガス量が減り、第２還流路８０を通過するブローバイガス量が増えるように第１還流路７０及び第２還流路８０が構成されていれば、第１還流路７０及び第２還流路８０の具体的な構成（衝突板７６の枚数及び延在方向、第１入口孔７１、第１出口孔７２、第２入口孔８１及び第２入口孔８２の形状及び位置等）は本実施形態と異なっていてもよい。

また、ブローバイガスが第１還流路７０を通過するときに、ブローバイガスが第２還流路８０を通過するときよりも高い分離率でオイルがブローバイガスから分離されれば、第１還流路７０だけでなく第２還流路８０にもオイルセパレータが設けられてもよい。

１ クランクケース
２ シリンダブロック
３ シリンダヘッド
６ 点火プラグ
１３ 燃料噴射弁
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５０ ブロック側シャフト保持部
５２ ケース側シャフト保持部
５４、５５ カムシャフト
７０ 第１還流路
７１ 第１入口孔
７２ 第１出口孔
７３ オイルセパレータ
８０ 第２還流路
８１ 第２入口孔
８２ 第２出口孔
１００ カバー
１０１ 第１隙間
１０２ 第２隙間
１０３ 緩衝材
Ａ 可変圧縮比機構
Ｂ 可変バルブタイミング機構

Claims (1)

1. シリンダブロックがクランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関において、
   前記クランクケース内のブローバイガスを機関吸気通路に還流させるための第１還流路及び第２還流路を具備し、
   前記ブローバイガスが前記第１還流路を通過するときの圧力損失が、前記ブローバイガスが前記第２還流路を通過するときの圧力損失よりも大きくなるように、前記ブローバイガスに含まれるオイルを分離可能なオイルセパレータが前記第１還流路に設けられ、
   当該可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更し、
   前記第１還流路及び第２還流路は、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比が増大するほど、前記第１還流路を通過するブローバイガス量が減り、前記第２還流路を通過するブローバイガス量が増えるように構成されることを特徴とする、可変圧縮比内燃機関。

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