JP5545257B2

JP5545257B2 - 内燃機関

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Publication number: JP5545257B2
Application number: JP2011087648A
Authority: JP
Inventors: 和人酒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2011-04-11
Publication date: 2014-07-09
Anticipated expiration: 2031-04-11
Also published as: JP2012219745A

Description

本発明は、内燃機関に関する。

内燃機関の燃焼室においては、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で点火される。混合気を圧縮するときの圧縮比は、出力されるトルクおよび燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることにより出力されるトルクを大きくしたり、燃料消費量を少なくしたりすることができる。一方で、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更することができる圧縮比可変機構を備える内燃機関が知られている。また、内燃機関の所定の部位には潤滑油が供給されることが知られている。

特開２００５−１４００９０号公報においては、シリンダブロックとクランクケースとの間にカム機構を備え、クランクケースとシリンダブロックとを相対的に移動させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比の内燃機関が開示されている。カム機構は、偏心軸を有し、偏心軸を回転させることによりクランクケースとシリンダブロックとを相対的に移動させる。この内燃機関において、オイルパンに貯留した潤滑油をシリンダヘッドに供給する潤滑油供給通路は、クランクケース内を通過するクランクケース通過部と、シリンダブロック内を通過するシリンダブロック通過部と、これらの通過部同士の間においてカム機構内を通過するカム機構通過部とを有する。カム機構通過部においては、カム軸の内部や表面に潤滑油の流路を設け、潤滑油がカム機構内を通過することによりクランクケース通過部からシリンダブロック通過部に潤滑油が供給されることが開示されている。

特開２００５−６９１８１号公報においては、軸受部で支持され、かつ内燃機関の機械要素と連結された制御軸を駆動させることにより、内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比の内燃機関が開示されている。この公報には、内燃機関の圧縮比を変更する直前に、制御軸または軸受部に供給する潤滑油を増量することが開示されている。また、オイルパンに貯留する潤滑油をポンプによって加圧し、加圧された潤滑油が送られる潤滑油供給本管は、内燃機関の機関本体の外側に配置されている。潤滑油供給本管に送られた潤滑油は、クランク軸の軸受け部等に供給されることが開示されている。

特開２００５−１４００９０号公報特開２００５−０６９１８１号公報特開２００５−０９０２７０号公報特開２００１−２８０３４３号公報

内燃機関の機関本体においては、クランクシャフトの支持部分やカムシャフトの支持部分等に潤滑油が供給される。クランクケースとシリンダブロックとの相対的な距離が変動する圧縮比可変機構を備える内燃機関においては、クランクケースの下側のオイルパンに貯留されている潤滑油を、シリンダブロックやシリンダヘッド等に供給する必要がある。すなわち、互いの距離が変動する部材に対して潤滑油を供給する必要がある。

特開２００５−１４００９０号公報に開示されている内燃機関においては、圧縮比可変機構に含まれるシリンダブロックの支持軸（カム軸）に油路を形成して、クランクケースからシリンダブロックに潤滑油を供給している。この公報の内燃機関においては、潤滑油を供給するための支持軸に形成される穴や溝は、支持軸の径や軸受け部の幅等の制限を受けるために、大きくすることが難しいという問題がある。このために、十分な量の潤滑油を供給することができない場合が生じる。または、支持軸を大きくしたり、潤滑油を供給するポンプを大型にしたりする必要性が生じる。

また、この公報には支持軸の軸受けとして、滑り軸受けが開示されている。この内燃機関において、支持軸の軸受けを転がり軸受けに変更すると、軸受け部での潤滑油の漏れ量が多くなり油圧が大きく低下する。このために軸受け部を転がり軸受けに変更すると、各部位に対して潤滑油を十分に供給することができない虞がある。または、潤滑油を供給するためのポンプの吐出流量を大きくするために、大型のポンプを取り付ける必要性が生じる。

上記の特開２００５−６９１８１号公報に開示されているように、機関本体の外部、すなわちクランクケースやシリンダヘッドの外部に潤滑油の供給路を設けることにより、シリンダブロックの支持軸を介さずに、クランクケースからシリンダブロックやシリンダヘッドに潤滑油を供給することができる。しかしながら、この内燃機関においては、潤滑油を供給する配管を機関本体の外側に配設するために、配管を配設する空間が別に必要になるという問題が生じる。

本発明は、クランクケースを含む下部構造物とシリンダブロックとが相対的に移動する圧縮比可変機構を備え、下部構造物からシリンダブロックに潤滑油を供給可能な内燃機関を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関は、クランクケースを含み、潤滑油が流れる油路を内部に有する下部構造物と、下部構造物の上側に配置され、ピストンが配置される穴部および潤滑油が流れる油路を内部に有するシリンダブロックと、下部構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成され、下部構造物に対してシリンダブロックが離れる向きに移動することにより、燃焼室の容積が大きくなって圧縮比が小さくなる圧縮比可変機構と、下部構造物の油路をシリンダブロックの油路に接続する油路接続機構とを備える。油路接続機構は、シリンダブロックに配置され、内部に油路を有するブロック側摺動部と、下部構造物に配置され、内部に油路を有する構造物側摺動部とを有し、ブロック側摺動部および構造物側摺動部は、相対移動の方向にほぼ平行な接触面にて互いに摺動するように配置されている。ブロック側摺動部の油路および構造物側摺動部の油路のうち少なくとも一方は、接触面においてブロック側摺動部と構造物側摺動部とが相対移動する範囲内にて、互いの油路の接続が維持される相対移動の方向の長さを有する。内燃機関は、油路接続機構が配置されている部分と反対側からシリンダブロックを付勢する付勢機構を更に備え、付勢機構は、相対移動の方向に対して垂直な方向にシリンダブロックを付勢してブロック側摺動部と構造物側摺動部とを密着させる。

上記発明においては、ブロック側摺動部および構造物側摺動部のうち少なくとも一方は、互いに接触する接触面に油溝を有する。

本発明によれば、クランクケースを含む下部構造物とシリンダブロックとが相対的に移動する圧縮比可変機構を備え、下部構造物からシリンダブロックに潤滑油を供給可能な内燃機関を提供することができる。

実施の形態における内燃機関の概略図である。実施の形態における内燃機関の圧縮比可変機構の概略分解斜視図である。実施の形態における内燃機関が高圧縮比になった時のシリンダブロックおよびクランクケースの部分の概略断面図である。実施の形態における内燃機関が低圧縮比になった時のシリンダブロックおよびクランクケースの部分の概略断面図である。実施の形態における潤滑油供給装置を説明する機関本体の概略断面図である。実施の形態におけるクランクケースの油路とシリンダブロックの油路とを接続する油路接続機構の第１の拡大概略断面図である。実施の形態におけるブロック側スライド部材の概略平面図である。実施の形態におけるクランクケース側スライド部材の概略平面図である。実施の形態におけるクランクケースの油路とシリンダブロックの油路とを接続する油路接続機構の第２の拡大概略断面図である。

図１から図９を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に配置されている内燃機関を例に取り上げて説明する。

図１は、本実施の形態における内燃機関の概略図である。本実施の形態における内燃機関は、火花点火式である。内燃機関は、機関本体１を備える。機関本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とを含む。シリンダブロック２の内部には穴部が形成されており、穴部にはピストン３が配置されている。ピストン３は、シリンダブロック２の内部で往復運動する。

燃焼室５は、それぞれの気筒ごとに形成されている。燃焼室５には、機関吸気通路および機関排気通路が接続されている。機関吸気通路は、燃焼室５に空気または燃料と空気との混合気を供給するための通路である。機関排気通路は、燃料の燃焼により生じた排気を燃焼室５から排出するための通路である。

シリンダヘッド４には、吸気ポート７および排気ポート９が形成されている。吸気弁６は吸気ポート７の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関吸気通路を開閉可能に形成されている。排気弁８は、排気ポート９の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関排気通路を開閉可能に形成されている。シリンダヘッド４には、点火装置としての点火プラグ１０が固定されている。点火プラグ１０は、燃焼室５にて燃料を点火するように形成されている。

本実施の形態における内燃機関は、燃焼室５に燃料を供給するための燃料噴射弁１１を備える。本実施の形態における燃料噴射弁１１は、吸気ポート７に燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁１１は、この形態に限られず、燃焼室５に燃料を供給できるように配置されていれば構わない。たとえば、燃料噴射弁は、燃焼室に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。

燃料噴射弁１１は、電子制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２９を介して燃料タンク２８に接続されている。燃料タンク２８内に貯蔵されている燃料は、燃料ポンプ２９によって燃料噴射弁１１に供給される。

各気筒の吸気ポート７は、対応する吸気枝管１３を介してサージタンク１４に連結されている。サージタンク１４は、吸気ダクト１５を介してエアクリーナ（図示せず）に連結されている。吸気ダクト１５の内部には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６が配置されている。吸気ダクト１５の内部には、ステップモータ１７によって駆動されるスロットル弁１８が配置されている。一方、各気筒の排気ポート９は、対応する排気枝管１９に連結されている。排気枝管１９は、排気処理装置２１に連結されている。本実施の形態における排気処理装置２１は、三元触媒２０を含む。排気処理装置２１は、排気管２２に接続されている。

本実施の形態における内燃機関は、電子制御ユニット３１を備える。本実施の形態における電子制御ユニット３１は、デジタルコンピュータを含む。電子制御ユニット３１は、双方向バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を含む。

エアフローメータ１６の出力信号は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。アクセルペダル４０には、負荷センサ４１が接続されている。負荷センサ４１は、アクセルペダル４０の踏込量に比例した出力電圧を発生する。この出力電圧は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。

クランク角センサ４２は、クランクシャフトが、例えば所定の角度を回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート３６に入力される。クランク角センサ４２の出力により、機関回転数を検出することができる。また、クランク角センサ４２の出力により、クランク角度を検出することができる。機関排気通路において、排気処理装置２１の下流には、排気処理装置２１の温度を検出する温度検出器としての温度センサ４３が配置されている。温度センサ４３の出力は、対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。

電子制御ユニット３１の出力ポート３７は、それぞれの対応する駆動回路３９を介して燃料噴射弁１１および点火プラグ１０に接続されている。本実施の形態における電子制御ユニット３１は、燃料噴射制御や点火制御を行うように形成されている。すなわち、燃料を噴射する時期および燃料の噴射量が電子制御ユニット３１により制御される。更に点火プラグ１０の点火時期が電子制御ユニット３１により制御されている。また、出力ポート３７は、対応する駆動回路３９を介して、スロットル弁１８を駆動するステップモータ１７および燃料ポンプ２９に接続されている。これらの機器は、電子制御ユニット３１により制御されている。

吸気弁６は、吸気カム５１が回転することにより開閉するように形成されている。排気弁８は、排気カム５２が回転するようことにより開閉するように形成されている。本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構を備える。可変動弁機構は、吸気弁６の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置５３を含む。本実施の形態における可変バルブタイミング装置５３は、吸気カム５１の回転軸に接続されている。可変バルブタイミング装置５３は、電子制御ユニット３１により制御されている。

本実施の形態における内燃機関は、圧縮比可変機構を備える。本発明においては、ピストンが圧縮上死点に達したときにピストンの冠面とシリンダヘッドとに囲まれる気筒内の空間を燃焼室と称する。内燃機関の圧縮比は、燃焼室の容積等に依存して定まる。本実施の形態における圧縮比可変機構は、燃焼室の容積を変更することにより圧縮比を変更するように形成されている。燃焼室における実際の圧縮比である実圧縮比は、（実圧縮比）＝（燃焼室の容積＋吸気弁が閉じている期間のピストンの行程容積）／（燃焼室の容積）で示すことができる。

図２は、本実施の形態における内燃機関の圧縮比可変機構の分解斜視図である。図３は、内燃機関の燃焼室の部分の第１の概略断面図である。図３は、圧縮比可変機構により高圧縮比になったときの概略図である。本実施の形態における内燃機関は、クランクケースを含む下部構造物と、下部構造物の上側に配置されているシリンダブロックとが互いに相対移動する。本実施の形態における下部構造物は、圧縮比可変機構を介してシリンダブロックを支持している。また、本実施の形態における下部構造物は、クランクシャフトを支持している。

図２および図３を参照して、シリンダブロック２の両側の側壁の下方には複数個の突出部８０が形成されている。突出部８０には、断面形状が円形のカム挿入孔８１が形成されている。クランクケース７９の上部には、複数個の突出部８２が形成されている。突出部８２には、断面形状が円形のカム挿入孔８３が形成されている。クランクケース７９の突出部８２は、シリンダブロック２の突出部８０同士の間に嵌合する。

本実施の形態における圧縮比可変機構は、シリンダブロックの支持軸としての一対のカムシャフト８４，８５を含む。カムシャフト８４，８５には、それぞれのカム挿入孔８３内に回転可能に挿入される円形カム８８が配置されている。円形カム８８は各カムシャフト８４，８５の回転軸線と同軸状に配置されている。一方で、それぞれの円形カム８８の両側には、カムシャフト８４，８５の回転軸線に対して偏心して配置された偏心軸８７が延びている。この偏心軸８７上には、別の円形カム８６が偏心して回転可能に取付けられている。これらの円形カム８６は円形カム８８の両側に配置されている。円形カム８６は対応するカム挿入孔８１内に回転可能に挿入されている。

圧縮比可変機構は、モータ８９を含む。モータ８９の回転軸９０には、螺旋方向が互いに逆向きの２つのウォームギヤ９１，９２が取付けられている。それぞれのカムシャフト８４，８５の端部には、歯車９３，９４が固定されている。歯車９３，９４は、ウォームギヤ９１，９２と噛み合うように配置されている。モータ８９が回転軸９０を回転させることにより、カムシャフト８４，８５を、互いに反対方向に回転させることができる。

図３を参照して、それぞれのカムシャフト８４，８５上に配置された円形カム８８を、矢印９７に示すように互いに反対方向に回転させると、偏心軸８７が円形カム８８の上端に向けて移動する。円形カム８６は、カム挿入孔８１内において、矢印９６に示すように円形カム８８と反対方向に回転する。

図４に、本実施の形態における内燃機関の燃焼室の部分の第２の概略断面図を示す。図４は、圧縮比可変機構により低圧縮比になったときの概略図である。図４に示されるように偏心軸８７が円形カム８８の上端まで移動すると、円形カム８８の中心軸が偏心軸８７よりも下方に移動する。図３および図４を参照して、クランクケース７９とシリンダブロック２との相対位置は、円形カム８６の中心軸と円形カム８８の中心軸との距離によって定まる。円形カム８６の中心軸と円形カム８８の中心軸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７９から離れる。矢印９８に示すようにシリンダブロック２がクランクケース７９から離れるほど、ピストン３が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積が大きくなる。

このように、本実施の形態における圧縮比可変機構は、クランクケースに対してシリンダブロックが相対的に移動することにより、燃焼室の容積が可変に形成されている。本実施の形態においては、下死点から上死点までのピストンの行程容積と燃焼室の容積のみから定まる圧縮比を機械圧縮比と言う。図３ではピストン３が圧縮上死点に到達しており、燃焼室５の容積が小さくなっている。吸入空気量が常時一定の場合には圧縮比が高くなる。この状態は、機械圧縮比が高い状態である。これに対して、図４ではピストン３が圧縮上死点に到達しており、燃焼室５の容積が大きくなっている。吸入空気量が常時一定の場合には圧縮比が低くなる。この状態は、機械圧縮比が低い状態である。本実施の形態における内燃機関は、運転期間中に圧縮比を変更することができる。たとえば、内燃機関の運転状態に応じて、圧縮比可変機構により圧縮比を変更することができる。

本実施の形態における圧縮比可変機構は、回転軸を偏心させた円形カムを回転させることにより、クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させているが、この形態に限られず、任意の機構によりクランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させることができる。

内燃機関は、一般的に機関負荷が低いほど熱効率が悪くなる。従って、内燃機関の運転時における熱効率を向上させるためには、負荷が低いときの熱効率を向上させることが好ましい。本実施の形態における圧縮比可変機構にて圧縮比を高くすることにより熱効率を向上させることができる。特に、圧縮比を高くすると、ピストンが上死点から下死点に向かうときの膨張比が大きくなるために熱効率が向上する。ところが、圧縮比可変機構により圧縮比を上昇させると、所定の圧縮比でノッキング等の異常燃焼が発現する。

本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構としての可変バルブタイミング装置を備え、吸気弁の開閉時期が可変に形成されている。吸気弁を閉じる時期を遅くすることにより、燃焼室に流入する空気量を少なくすることができる。すなわち、吸気弁を閉じる時期を遅くすることにより、燃焼室において混合気が圧縮される時の実圧縮比を小さくすることができる。たとえば、機械圧縮比を大きくした状態で、吸気弁の閉じる時期を遅くすることにより、実圧縮比を略一定に保つことができる。吸気弁の閉じる時期を遅くしても機械圧縮比が大きいために膨張比は大きな状態である。このために負荷が小さい時の熱効率の向上を図ることができる。

図５に、本実施の形態における機関本体の各部位に潤滑油を供給する油路を説明する機関本体の概略断面図を示す。本実施の形態における内燃機関は、機関本体の各部位に潤滑油を供給する潤滑油供給装置を備える。

本実施の形態における下部構造物は、クランクケース７９に固定されているオイルパン６６を含む。オイルパン６６の底部には、潤滑油が貯留される。ピストン３は、コネクティングロッド６１を介してクランクシャフト６２に支持されている。クランクケース７９とオイルパン６６とに囲まれる空間の内部において、クランクシャフト６２が回転する。

本実施の形態における潤滑油供給装置は、オイルパン６６に貯留する潤滑油を吸い上げて加圧するオイルポンプ６４を備える。本実施の形態におけるオイルポンプ６４は、ドライブチェーン６５を介してクランクシャフト６２の回転力が伝達されている。オイルポンプ６４は、ドライブチェーン６５により伝達された回転力により潤滑油を加圧する。オイルポンプとしては、この形態に限られず、潤滑油を加圧できるように形成されていれば構わない。

本実施の形態における潤滑油供給装置は、オイルストレーナ６３とオイルフィルタ６７とを有する。オイルストレーナ６３は、潤滑油に含まれる大きな異物を除去する。オイルフィルタ６７は、潤滑油に含まれる小さな異物を除去する。

オイルポンプ６４が駆動することにより、オイルパン６６の底部に貯留する潤滑油は、矢印１０１に示すように、オイルストレーナ６３を通ってオイルポンプ６４に流入する。オイルポンプ６４により加圧された潤滑油は、矢印１０２に示すように、オイルフィルタ６７に流入する。

クランクケース７９の内部には、潤滑油が流れる油路が形成されている。本実施の形態におけるクランクケース７９の油路には、主油路としてのメインオイルギャラリ７１が含まれる。オイルフィルタ６７を流通した潤滑油は、矢印１０３に示すように、メインオイルギャラリ７１に供給される。

本実施の形態の内燃機関では、潤滑油は、メインオイルギャラリ７１から機関本体１の各部位に供給される。例えば、クランクケース７９の内部に配置される部材においては、矢印１０４に示すように、クランクシャフト６２を回転可能に支持するクランクジャーナル部に潤滑油が供給される。また、コネクティングロッド６１の大端部や、オイルポンプ６４を駆動するドライブチェーン６５などに潤滑油が供給される。メインオイルギャラリ７１には、クランクケース７９の内部に形成されているクランクケース内油路７５が接続されている。

本実施の形態におけるシリンダブロック２は、潤滑油が流れるブロック内油路７２を含む。ブロック内油路７２は、シリンダブロック２の内部に形成されている。本実施の形態におけるブロック内油路７２は、シリンダブロック２の上面に向かって延びている。

本実施の形態における内燃機関は、クランクケース７９に形成されている油路と、シリンダブロック２に形成されている油路とを接続する油路接続機構６０を備える。本実施の形態における油路接続機構６０は、クランクケース内油路７５とブロック内油路７２とを接続する。

図２および図５を参照して、本実施の形態におけるクランクケース７９は、壁部１２１を含む。壁部１２１は、突出部８２から突出するように形成されている。シリンダブロック２とクランクケース７９とが相対移動する方向に垂直な方向に、シリンダブロック２とクランクケース７９とが対向する部分が形成されている。本実施の形態における油路接続機構６０は、シリンダブロック２とクランクケース７９の壁部１２１とが対向する部分に配置されている。

図６に、本実施の形態における油路接続機構の第１の拡大概略断面図を示す。図２、図５および図６を参照して、本実施の形態における油路接続機構６０は、シリンダブロック２に配置されているブロック側摺動部としてのブロック側スライド部材１２２を含む。本実施の形態におけるブロック側スライド部材１２２は、シリンダブロック２の本体に固定されている。本実施の形態における油路接続機構６０は、クランクケース７９に配置されている構造物側摺動部としてのクランクケース側スライド部材１２３を含む。クランクケース側スライド部材１２３は、壁部１２１に固定されている。

本実施の形態におけるブロック側摺動部は、シリンダブロックの本体と別体で形成されているが、この形態に限られず、シリンダブロックの本体に一体的に形成されていても構わない。また、本実施の形態における構造物側摺動部は、クランクケースの壁部と別体で形成されているが、この形態に限らず、クランクケースに一体的に形成されていても構わない。

ブロック側スライド部材１２２およびクランクケース側スライド部材１２３は、シリンダブロック２とクランクケース７９とが相対移動する方向にほぼ平行な接触面にて互いに接触している。また、ブロック側スライド部材１２２とクランクケース側スライド部材１２３とが互いに摺動するように形成されている。

ブロック側スライド部材１２２は、内部に油路１２２ａを有する。油路１２２ａは、ブロック側スライド部材１２２を貫通している。油路１２２ａは、ブロック内油路７２に接続されている。クランクケース側スライド部材１２３は、内部に油路１２３ａを有する。油路１２３ａは、クランクケース側スライド部材１２３を貫通している。油路１２３ａは、クランクケース内油路７５に接続されている。クランクケース７９内のメインオイルギャラリ７１に供給された潤滑油は、矢印１０５に示すように、クランクケース内油路７５、クランクケース側スライド部材１２３の油路１２３ａ、およびブロック側スライド部材１２２の油路１２２ａを通って、シリンダブロック２のブロック内油路７２に供給される。

図７に、本実施の形態におけるブロック側スライド部材の概略平面図を示す。図７は、クランクケース側スライド部材と摺動する面を示している。ブロック側スライド部材１２２の油路１２２ａは、矢印９８に示されるシリンダブロック２がクランクケース７９に対して相対移動する方向に延びるように形成されている。油路１２２ａは、クランクケース側スライド部材１２３と接触する面において長穴になるように形成されている。

本実施の形態におけるブロック側スライド部材１２２の油路１２２ａは、クランクケース７９とシリンダブロック２とが相対移動したときに、クランクケース側の油路１２３ａとシリンダブロック側の油路１２２ａとが互いに接続された状態が維持されるように長く形成されている。

図８に、本実施の形態におけるクランクケース側スライド部材の概略平面図を示す。図８は、ブロック側スライド部材と摺動する面を示している。クランクケース側スライド部材１２３の油路１２３ａは、平面形状がほぼ円形になるように形成されている。また、クランクケース側スライド部材１２３の摺動面には、油路１２３ａから外側に向かって延びる油溝１２３ｂを有する。本実施の形態における油溝１２３ｂは、矢印９８に示されるシリンダブロック２がクランクケース７９に対して相対移動する方向に沿って延びるように形成されている。

図６に示す例では、機械圧縮比が高い状態を示している。すなわち、燃焼室５の容積が小さくなっているときの概略断面図である。クランクケース側スライド部材１２３の油路１２３ａと、ブロック側スライド部材１２２の油路１２２ａとは互いに連通している。圧縮機可変機構が駆動することにより、矢印９８に示すように、壁部１２１に対してシリンダブロック２が相対的に移動する。

図９は、本実施の形態における油路接続機構の第２の拡大概略断面図である。図９に示す例では、機械圧縮比が低い状態を示している。すなわち、燃焼室５の容積が大きくなっているときの概略断面図である。図６および図９を参照して、シリンダブロック２が矢印９８に示す向きに壁部１２１に対して相対的に移動する。この場合においても、ブロック側スライド部材１２２の油路１２２ａが、相対移動する方向に長く形成されているために、油路１２２ａはクランクケース側スライド部材１２３の油路１２３ａに接続されている。

このように、本実施の形態における油路接続機構は、クランクケース７９とシリンダブロック２とが相対移動した場合にも、シリンダブロック２からクランクケース７９に対して潤滑油を供給することができる。本実施の形態における油路接続機構は、クランクケースに対するシリンダブロックの相対的な位置に関わらず、潤滑油を連続的にシリンダブロックに供給することができる。例えば、圧縮比可変機構が駆動してシリンダブロックがクランクケースに対して相対的に移動している期間中においても潤滑油を供給することができる。

本実施の形態においては、ブロック側スライド部材に長穴が形成されているが、この形態に限られず、クランクケース側スライド部材の油路およびブロック側スライド部材の油路のうち少なくとも一方が、クランクケース側スライド部材とブロック側スライド部材とが相対移動する範囲内において、互いの油路の接続が維持されるような相対移動の方向の長さを有していれば構わない。例えば、クランクケース側スライド部材１２３の油路１２３ａが、相対移動する方向に延びる長穴状に形成され、ブロック側スライド部材１２２の油路１２２ａが、断面形状が円形に形成されていても構わない。

図５を参照して、本実施の形態における内燃機関は、シリンダブロックの支持軸としてのカムシャフト８４，８５を介さずに、クランクケース７９の油路からシリンダブロック２の油路に潤滑油を供給することができる。このために、潤滑油を供給する油路の流路断面積が小さくなることを回避でき、クランクケース７９の油路からシリンダブロック２の油路に向かって十分な量の潤滑油を供給することができる。または、オイルポンプの大きな吐出圧力を必要とせずに、シリンダブロック２の油路に十分な量の潤滑油を供給することができる。更に、機関本体の外側に湾曲可能な潤滑油管を配設しなくても、シリンダブロックに十分な量の潤滑油を供給することができて、潤滑油管を配設する場合と比べて部品点数を少なくすることができる。

または、本実施の形態における内燃機関は、シリンダブロックの支持軸の軸受けとして、転がり軸受けを採用することができる。転がり軸受けの部分を通して、クランクケースからシリンダブロックに潤滑油を供給する内燃機関の場合には、転がり軸受けの部分で潤滑油の漏れが大きくなり、油圧が大幅に低下する。このために、各部位に十分な量の潤滑油を供給することができなくなる虞がある。本実施の形態の油路接続機構を採用することにより、シリンダブロックの支持軸を通らずに、クランクケース７９の油路からシリンダブロック２の油路に潤滑油を供給できるために、転がり軸受けを採用しても、各部位に十分な量の潤滑油を供給することができる。

本実施の形態の内燃機関において、シリンダブロック２の支持軸の軸受け部には、メインオイルギャラリ７１およびブロック内油路７２のうち少なくとも一方の油路から潤滑油を供給することができる。また、シリンダブロックの軸受けとして、転がり軸受けを採用することにより、圧縮比可変機構が駆動するときの抵抗が小さくなり、圧縮比可変機構の応答性が向上する。または、圧縮比可変機構を駆動するための駆動トルクが小さくなり、圧縮比可変機構の駆動装置を小型にすることができる。

本実施の形態における潤滑油供給装置は、シリンダブロック２の内部に形成されたブロック内油路７２を介して、矢印１０６に示すようにシリンダヘッド４のヘッド内油路７３に潤滑油を供給している。ヘッド内油路７３に供給された潤滑油は、シリンダヘッド４に配置されている各部材に供給することができる。例えば、吸気弁や排気弁を駆動するカムを含むカムシャフトを支持するカムジャーナル部、または可変動弁機構などに潤滑油を供給することができる。

シリンダブロック２に形成されているブロック内油路７２は、機関本体の各部材に潤滑油を供給するように形成されていても構わない。例えば、ブロック内油路７２は、シリンダブロック２の支持軸としてのカムシャフト８４，８５に潤滑油を供給する供給管、またはピストン３とシリンダボアとの摺動部分に潤滑油を噴射するオイルジェット管に接続されていても構わない。

図５を参照して、本実施の形態における内燃機関は、油路接続機構６０が配置されている部分と反対側からシリンダブロック２を付勢する付勢機構５９を備える。本実施の形態における付勢機構５９は、付勢部材としてのコイルスプリング１３４を含む。

図２および図５を参照して、油路接続機構６０が配置されている側と反対側のクランクケース７９の突出部８２には壁部１３１が形成されている。壁部１３１は、突出部８２から突出するように形成されている。コイルスプリング１３４は、壁部１３１に固定されている。コイルスプリング１３４には、クランクケース側スライド部材１３３が固定されている。また、シリンダブロック２には、ブロック側スライド部材１３２が固定されている。

本実施の形態におけるブロック側スライド部材１３２およびクランクケース側スライド部材１３３は、それぞれが板状に形成されている。ブロック側スライド部材１３２およびクランクケース側スライド部材１３３は、クランクケース７９とシリンダブロック２とが相対移動する方向に平行な接触面にて接触している。クランクケース７９に対してシリンダブロック２が相対移動したときには、クランクケース側スライド部材１３３に対してブロック側スライド部材１３２が摺動するように形成されている。

本実施の形態の内燃機関においては、付勢機構５９により、矢印１０７に示すようにシリンダブロック２が押圧される。シリンダブロック２が押圧されることにより、油路接続機構６０のブロック側スライド部材１２２と、クランクケース側スライド部材１２３とを密着させることができる。ブロック側スライド部材１２２とクランクケース側スライド部材１２３との摺動部分に隙間が生じて摺動部分から潤滑油が多量に漏れ、シリンダブロック２のブロック内油路７２に供給する油圧が低下することを抑制できる。

更に、シリンダブロック２の穴部において、ピストン３が上下方向に移動する。このときに、シリンダブロック２に対しては、ピストン３の移動方向に垂直な横方向の力が作用する。コイルスプリング１３４によりシリンダブロック２を押圧することにより、クランクケース７９に対してシリンダブロック２が横方向に動くことを抑制できる。

本実施の形態においては、シリンダブロックを付勢する付勢部材として、コイルスプリングが採用されているが、この形態に限られず、シリンダブロックを付勢することができる任意の付勢部材を採用することができる。また、付勢機構は、シリンダブロックを付勢できる任意の機構を採用することができる。

図５を参照して、本実施の形態において、ヘッド内油路７３はヘッド内油路７４に接続されている。ヘッド内油路７４は、潤滑油滴下管１４１に接続されている。潤滑油滴下管１４１は、ブロック側スライド部材１３２と、クランクケース側スライド部材１３３との摺動面に潤滑油を滴下するように形成されている。

潤滑油は、矢印１０６に示すように、シリンダブロック２のブロック内油路７２からシリンダヘッド４のヘッド内油路７３に供給される。さらに、潤滑油は、ヘッド内油路７４を通って、潤滑油滴下管１４１に供給される。潤滑油は、矢印１０８に示すように、ブロック側スライド部材１３２と、クランクケース側スライド部材１３３との摺動部分に滴下される。このように付勢機構のブロック側スライド部材とクランクケース側スライド部材との摺動部分に潤滑油を供給することができる。

本実施の形態においては、シリンダヘッド４のヘッド内油路７４から摺動部分に潤滑油を滴下しているが、この形態に限られず、ブロック側スライド部材１３２とクランクケース側スライド部材１３３との摺動部分に潤滑油を供給できる任意の機構を採用することができる。例えば、シリンダブロックの内部のブロック内油路を、付勢機構の近傍まで配設し、付勢機構の近傍から摺動部分に向けて潤滑油を噴射するように形成されていても構わない。

図８を参照して、本実施の形態における油路接続機構のクランクケース側スライド部材１２３の摺動面には、油路１２３ａに連通する油溝１２３ｂが形成されている。この構成を採用することにより、油路１２３ａを流れる潤滑油の一部を油溝１２３ｂに供給することができる。油路接続機構のブロック側スライド部材１２２とクランクケース側スライド部材１２３との摺動部分に潤滑油を供給することができる。

本実施の形態においては、クランクケース側スライド部材１２３に油溝１２３ｂが形成されているが、この形態に限られず、ブロック側スライド部材およびクランクケース側スライド部材のうち少なくとも一方の接触面に油溝を形成することができる。更に、油路接続機構の摺動部分に潤滑油を供給する機構としては、この形態に限られず、任意の潤滑油を供給する機構を採用することができる。

このように、潤滑油を供給する油路接続機構またはシリンダブロックを付勢する付勢機構において、ブロック側スライド部材と構造物側スライド部材との間に潤滑油を供給することにより、ブロック側スライド部材とクランクケース側スライド部材との摺動部分での摩擦を軽減することができる。圧縮機可変機構のモータの消費電力を小さくすることができる。このため、蓄電池からの電力供給量を少なくすることができて、内燃機関の燃料消費量を低減することができる。

本実施の形態における内燃機関は、ピストンが圧縮上死点に到達したときの燃焼室の容積を変更する圧縮比可変機構に加えて、吸気弁の閉弁時期を変更する可変動弁機構を備えるが、この形態に限られず、可変動弁機構を備えていない内燃機関にも本発明を適用することができる。

上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。

１機関本体
２シリンダブロック
３ピストン
４シリンダヘッド
５燃焼室
３１電子制御ユニット
５９付勢機構
６０油路接続機構
６２クランクシャフト
６６オイルパン
６７オイルフィルタ
７１メインオイルギャラリ
７２ブロック内油路
７３，７４ヘッド内油路
７５クランクケース内油路
７９クランクケース
８６円形カム
８７偏心軸
８８円形カム
８９モータ
１２２ブロック側スライド部材
１２２ａ油路
１２３クランクケース側スライド部材
１２３ａ油路
１２３ｂ油溝
１３１壁部
１３４コイルスプリング

Claims

クランクケースを含み、潤滑油が流れる油路を内部に有する下部構造物と、
下部構造物の上側に配置され、ピストンが配置される穴部および潤滑油が流れる油路を内部に有するシリンダブロックと、
下部構造物に対してシリンダブロックが相対移動するように形成され、下部構造物に対してシリンダブロックが離れる向きに移動することにより、燃焼室の容積が大きくなって圧縮比が小さくなる圧縮比可変機構と、
下部構造物の油路をシリンダブロックの油路に接続する油路接続機構とを備え、
油路接続機構は、シリンダブロックに配置され、内部に油路を有するブロック側摺動部と、下部構造物に配置され、内部に油路を有する構造物側摺動部とを有し、
ブロック側摺動部および構造物側摺動部は、相対移動の方向にほぼ平行な接触面にて互いに摺動するように配置されており、
ブロック側摺動部の油路および構造物側摺動部の油路のうち少なくとも一方は、接触面においてブロック側摺動部と構造物側摺動部とが相対移動する範囲内にて、互いの油路の接続が維持される相対移動の方向の長さを有し、
油路接続機構が配置されている部分と反対側からシリンダブロックを付勢する付勢機構を更に備え、
付勢機構は、相対移動の方向に対して垂直な方向にシリンダブロックを付勢してブロック側摺動部と構造物側摺動部とを密着させることを特徴とする、内燃機関。
ブロック側摺動部および構造物側摺動部のうち少なくとも一方は、互いに接触する接触面に油溝を有することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。