(57)【要約】【課題】ボア変形を起こすことなく、高圧縮比時における冷却損失低減と、低圧縮比時のノッキング防止を両立する。【解決手段】ピストン２２の上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、シリンダ周辺に設けた液体の冷却媒体を流すためのウォータジャケット２９と、を備える内燃機関１のシリンダブロック２０において、少なくともウォータジャケット２９を囲む部位は単一の材質で形成され、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位１４２ａは、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位１４２ｂよりも、シリンダ内から冷却媒体への放熱性が高い。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備える内燃機関のシリンダブロックにおいて、
シリンダ周辺に液体の冷却媒体を流すためのウォータジャケットを備え、
少なくとも前記ウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成され、
シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位は、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも、シリンダ内から前記冷却媒体への放熱性が高いことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
【請求項２】
前記ウォータジャケットのシリンダ側内壁面は、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位が、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも熱伝達率が高いことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
【請求項３】
前記シリンダ側内壁面の、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位に、前記冷却媒体内の気泡離脱を促進する表面加工を施すことで熱伝達率を高めることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロック。
【請求項４】
前記表面加工は、複数の微細な柱状凹部を形成する加工であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関のシリンダブロック。
【請求項５】
低圧縮比状態のときに、前記ウォータジャケット表面で前記冷却媒体の核沸騰が生じやすくなるように冷却媒体の圧力制御を行う冷却媒体圧力制御手段を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の内燃機関のシリンダブロック。
【請求項６】
前記冷却媒体には、棒状ミセルを形成する界面活性剤が含まれていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関のシリンダブロック。
【請求項７】
前記冷却媒体には、前記柱状凹部の平均直径よりも大径な微細粒子が含まれていることを特徴とする請求項４から６のいずれか一つに記載の内燃機関のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、シリンダブロック内の冷却水通路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピストンの上死点位置を変更して機関圧縮比を変更可能な機構を備える可変圧縮比内燃機関が知られている。このような可変圧縮比内燃機関は、低負荷運転時などのノッキングが発生しにくい状況では、高圧縮比に制御して出力の向上を図る。また、高負荷運転時などのノッキングが発生しやすい状況では、低圧縮比に制御してノッキングの発生を防止する。したがって、高圧縮比時には、シリンダ内の断熱化を図り、冷却損失を低減してできるだけ熱効率を上げることが求められる。しかし、低圧縮比時にシリンダ内の断熱化を図ると、ノッキングが発生しやすくなるとともに、充填効率も低下するなど、低圧縮比化した効果が得られなくなる。
【０００３】
このように、従来の可変圧縮比内燃機関では、高圧縮比時における冷却損失低減に重点を置くか、低圧縮比時のノッキング防止に重点を置くかは択一的なもので、両効果を両立できないという問題があった。
【０００４】
そこで、高圧縮比時のピストン上死点位置においてピストンリングと相対する部位には低熱伝導率部材を、同様に低圧縮比時に相対する部位には高熱伝導率部材を、それぞれ用いてシリンダライナを構成するシリンダブロックが特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２４７４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、シリンダライナを異なる材質で構成するので、各部材の線膨張係数の違いによってボアの変形量が不均一となる、いわゆるボア変形を起こしてしまう。その結果、ピストンが摺動する際のフリクションが増大してしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明では、高圧縮比時における冷却損失低減と、低圧縮比時のノッキング防止を両立し、かつボア変形を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の内燃機関のシリンダブロックは、ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、シリンダ周辺に設けた液体の冷却媒体を流すためのウォータジャケットと、を備える内燃機関のシリンダブロックである。そして、少なくともウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成され、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位は、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも、シリンダ内から冷却媒体への放熱性が高い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高圧縮比時における冷却損失を低減するとともに、低圧縮比時におけるノッキングを防止することができる。また、シリンダライナと少なくともウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成されるので、ボア変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】可変圧縮比内燃機関を示す図である。
【図２】可変圧縮比内燃機関を高圧縮比とした状態を示す説明図である。
【図３】同じく低圧縮比とした状態を示す説明図である。
【図４】可変圧縮比内燃機関と単リンク式ピストンストローク機構とで得られるピストンストローク特性を示したものである。
【図５】ウォータジャケットの内壁部の熱伝達率αについて示す図である。
【図６】図５において熱伝達率αが高い部分の表面を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図７】シリンダライナを囲むウォータジャケットの深さとクーラントの熱伝達率αとの関係を示す図である。
【図８】クーラント内の微細粒子、棒状ミセル及び球状ミセルについて説明するための図である。
【図９】左側より、内壁部の熱伝達率分布、クーラントの熱伝達率分布、熱貫流率分布、シリンダからピストンリングを介して流入する熱量分布、ブロック壁温分布を表わす図である。
【図１０】ウォータポンプがクランクシャフトで駆動される場合の、機関圧縮比、ウォータジャケット近傍のクーラント温度、及びクーラントの飽和温度の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
本発明による内燃機関は、例えば直列４気筒の火花点火式ガソリン機関であり、圧縮比を可変制御する複リンク式ピストンストローク機構を利用した可変圧縮比内燃機関である。
【００１３】
図１は、この可変圧縮比内燃機関１を示す図である。最初に、これについて図１を参照して説明する。
【００１４】
可変圧縮比内燃機関１は、圧縮比を可変的に制御可能とするために、ピストン２２とクランクシャフト２１がアッパリンク１１、ロアリンク１２の２つのリンクを介して連結され、さらにこのロアリンク１２には、その挙動を制約するコントロールリンク１３が連結され、コントロールリンク１３は偏心軸部１５を有するコントロールシャフト１４によって、その回転（揺動）中心を変えることで、圧縮比を変化させられるようになっている。
【００１５】
この圧縮比制御手段について、さらに詳細に構造を説明すると、クランクシャフト２１は、複数のジャーナル２１ａとクランクピン２１ｂとを有する。ジャーナル２１ａは、シリンダブロック２０の主軸受に回転自在に支持される。シリンダブロック２０には、冷却水が循環するウォータジャケット２９が設けられる。クランクピン２１ｂは、ジャーナル２１ａから所定量偏心しており、ここにロアリンク１２が回転自在に連結される。ロアリンク１２は、二部材に分割可能に構成されるとともに、その略中央の連結孔にクランクピン２１ｂが嵌合する。
【００１６】
アッパリンク１１は、下端側が連結ピン２５によってロアリンク１２の一端に回動可能に連結され、上端側がピストンピン２４によりピストン２２に回動可能に連結される。
【００１７】
ピストン２２は、シリンダブロック２０に嵌着したシリンダライナ２７に摺動自在に嵌合する。ピストン２２は、燃焼圧力を受け、シリンダ２３内を往復動する。ピストン２２には、ピストンリング（トップリング）２８が挿嵌される。ピストンリング２８は、ピストン２２が受けた熱をシリンダライナ２７へ伝熱する。なお、シリンダライナ２７はめっき等により形成してもよい。
【００１８】
コントロールリンク１３は、上端側が連結ピン２６によってロアリンク１２の他端に回動可能に連結され、下端側がコントロールシャフト１４の偏心軸部１５を中心として回動可能になっている。
【００１９】
コントロールシャフト１４はアクチュエータ３１の先端に取り付けられたピニオン３２によって回転させられる。コントロールシャフト１４が回転すると偏心軸部１５が上下動し、それにともないコントロールリンク１３が上下動する。
【００２０】
ここで、図２、図３を参照して可変圧縮比内燃機関１のピストン上死点位置の調整方法を説明する。図２はピストン上死点位置が高圧縮比の位置にある場合、図３はピストン上死点位置が低圧縮比の位置にある場合を示す。
【００２１】
圧縮比を高くするときには、図２に示すように、アクチュエータ３１を駆動してコントロールシャフト１４の偏心軸部１５を下げる。するとロアリンク１２は時計回りに移動し、連結ピン２５が上げられるので、ピストン２２の上死点の位置が上昇する。
【００２２】
圧縮比を低くするときには、図３に示すように、アクチュエータ３１を駆動してコントロールシャフト１４の偏心軸部１５を上げる。するとロアリンク１２は反時計回りに移動し、連結ピン２５が下げられるので、ピストン２２の上死点の位置が下降する。
【００２３】
なお、図２、図３は、高圧縮比状態と低圧縮比状態とを代表的に示しているが、これらの間で圧縮比を連続的に変化させることができる。
【００２４】
図４は、上記の可変圧縮比内燃機関１で得られるピストンストローク特性と、ピストンとクランクシャフトのクランクピンとを一本のリンク（コネクティングロッド）により連結した従来の単リンク式ピストンストローク機構で得られるピストンストローク特性を示したものである。
【００２５】
従来の単リンク式ピストンストローク機構では、ピストンは上死点付近で早い動き（加速度大）になり、下死点付近では鈍い動き（加速度小）になっていた。これに対し、複リンク式ピストンストローク機構１の場合は、リンク構成を適切に設定することにより、単振動に近いピストンストローク特性を得ることができる。したがって、ピストン加速度が平準化され、上死点付近でのピストン速度が従来に比して遅くなる。上死点付近では、吸気弁から供給される高圧の新気によって掃気、充填、混合気形成が行われ、さらに点火も行われる。このように行程の集中する上死点付近のピストン速度を複リンク機構によって低下させることで、出力可能な回転速度を上げることができる。しかしながら、上死点付近でのピストン速度が遅くなれば、その分冷却損失は増大する。
【００２６】
ところで、内燃機関では、圧縮比を増加させると熱効率もそれにつれて増加する。圧縮比を上げることによって、膨張比も大きくなるからである。ここで熱効率が高いということは、同じ熱エネルギーが加えられた場合に、より多くの仕事をする、つまり出力が大きいことを意味する。また、熱効率が高くなれば、燃料消費率も減少するので燃費も向上する。
【００２７】
したがって、低負荷運転時などのノッキングが発生しにくい状況では、出力及び燃費の向上のため限界まで圧縮比を高くするのが望ましい。
【００２８】
しかし、圧縮比を高くしていくと、燃焼室の表面積（Ｓ）と容積（Ｖ）の比（以下「Ｓ／Ｖ比」という）が大きくなって冷却損失が増大する。燃焼室の表面積が大きいと発生した熱エネルギーが燃焼室壁面に吸収され、燃焼ガスの膨張に使える熱エネルギーが減少するからである。そのため、圧縮比が１５を超えたあたりからは十分な熱効率向上効果が得られなくなり、逆に熱効率は低下する。
【００２９】
このような、高圧縮化に伴うＳ／Ｖ比の増大による冷却損失の増大及び上述した上死点付近でのピストン速度低下による冷却損失の増大を低減する効果的な方法として、シリンダライナ２７を、例えばジルコニアなどの断熱材で構成し、断熱性を高めることが考えられる。ピストン２２が受ける熱量の多くは、ピストンリング２８を介してシリンダライナ２７へ伝熱する。そして、最終的にウォータジャケット２９を流れる冷却水へ放熱される。シリンダライナを断熱材で構成すれば、この熱量の冷却水への放熱を抑えることができ、燃焼ガスの膨張に使える熱エネルギーの減少を抑えられるためである。
【００３０】
このように、シリンダライナ２７を断熱材で構成することで、ピストンリング２８からシリンダライナ２７への伝熱量を低減できる。結果として、燃焼ガスからピストンへの伝熱量を低減でき、燃焼ガスの膨張に使える熱エネルギーの減少を抑えることができる。そのため、冷却損失が低減して熱効率が向上するとともに、燃費も向上する。
【００３１】
つまり、低負荷運転時など、可変圧縮比内燃機関１を高圧縮比にした状態では、冷却損失低減のため、できるだけシリンダライナ２７への伝熱量を小さくすることが求められる。
【００３２】
これに対し、高負荷運転時は、燃焼室壁面が高温となりノッキングが発生しやすい条件なので、低負荷運転時に比べて圧縮比を下げる必要がある。このときは、シリンダライナ２７への伝熱量を大きくしたほうが、ノッキングの発生を防止しやすい。ピストン２２が受ける熱量を、ピストンリング２８を介してシリンダライナ２７へ伝熱して、ウォータジャケット２９を流れる冷却水へ放熱できるためである。これにより、効率的にシリンダ内の温度を下げることができる。また、シリンダ内の温度を下げることで、吸入空気の膨張を抑えることができ、充填効率も向上する。
【００３３】
つまり、高負荷運転時など、可変圧縮比内燃機関１を低圧縮比にした状態では、ノッキング防止及び充填効率向上のため、できるだけシリンダライナ２７への伝熱量を大きくすることが求められる。
【００３４】
このように、シリンダライナ２７には、可変圧縮比内燃機関１を高圧縮比にした状態と低圧縮比にした状態とで相反する放熱性が求められる。これらの要求を満たすために、熱伝導率の異なる部材を用いてシリンダライナを構成することも考えられる。つまり、高圧縮比時のピストン最上昇位置に対応する部位には低熱伝導率部材を、低圧縮比時のピストン最上昇位置に対応する部位には高熱伝導率部材を用いてシリンダライナ２７を構成する。
【００３５】
しかしながら、このような構成では、部材の線膨張係数の違いからシリンダライナ２７のボア径の変形量が不均一になる、いわゆるボア変形を起こし、ピストンが摺動する際のフリクションが増大してしまう。
【００３６】
そこで、本実施形態では、以下に説明する構成にすることで、高圧縮比時における冷却損失低減と、低圧縮比時におけるノッキング防止を両立しつつ、ボア変形を抑制する。
【００３７】
図５は、ウォータジャケット２９の内壁部１４２の熱伝達率αについて示す図である。図５中に示すように、熱伝達率αは、低圧縮比時の上死点位置におけるピストンリング２８位置に相当する部分１４２ａが局所的に高くなっており、高圧縮比時の上死点位置におけるピストンリング２８位置に相当する部分１４２ｂを含むその他の部分は一定値である。
【００３８】
なお、ピストンリング２８位置に相当する部分とは、複数のリングを用いる場合には、トップリングからボトムリングまでの範囲のうち、少なくともトップリング位置を含む部分をいう。
【００３９】
図６は、上記の熱伝達率αが高い部分の表面を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００４０】
当該部分の内壁部１４２の表面には、可変熱伝達層１４４が形成されている。可変熱伝達層１４４は、冷却水との熱交換の界面に面しており、冷却水と内壁部１４２との温度差によって決定される内壁部１４２から冷却水への単位面積当たりの伝熱量が、特定の、壁面温度と冷却水の飽和温度の差を境界にして、増大する特性を有する。このため、内壁部１４２の伝熱量は、エネルギー消費を伴う特別な装置を設けることなく、使用条件によって変化する。
【００４１】
可変熱伝達層１４４は、複数の微細な円柱状ホール１４６を有し、円柱状ホール１４６は、所定の平均直径及び所定の平均深さを有する。この所定の平均直径及び平均深さによって、前述した特定の壁面温度と冷却水の飽和温度の差を決定することが可能である。このような円柱状ホール１４６を設けることで、クーラントを取り込む表面積が大きくなるので、表面付近のクーラント温度が上昇しやすくなり、クーラント中で気泡が成長しやすくなる。そして、この気泡の離脱を促進する作用によって熱伝達率が向上する。
【００４２】
特定の温度差を境界にして伝熱量を確実に増大させるためには、円柱状ホール１４６の平均直径及び平均深さは、冷却媒体の組成に応じて適宜変更することが望ましい。例えば、冷却媒体が液体の場合の場合には、平均直径は２５ｎｍ以上１μｍ以下、平均深さは１００ｎｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましい。さらに、冷却媒体に添加剤を含む水である場合には、平均直径は４０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下、平均深さは２８０ｎｍ以上４．５ｍｍ以下であることが望ましい。
【００４３】
断熱層１４８は、シリンダブロック２０を構成する素材の酸化物被膜からなり、内壁部１４２と一体化している。なお、円柱状ホール１４６の断面形状は円形状に限定されず、例えば四角形や六角形にすることも可能である。
【００４４】
ここで、可変熱伝達層１４４の形成方法について説明する。なお、ここではシリンダブロック２０はアルミニウム合金で形成されているものとする。
【００４５】
可変熱伝達層１４４を形成する工程は、研磨工程、陽極酸化行程、及びエッチング工程からなる。
【００４６】
研磨工程においては、ウォータジャケット２９の内壁部１４２に、バフ研磨及び電解研磨を施し、表面形状を調整する。バフ研磨または電解研磨のいずれかを適宜省略することも可能である。
【００４７】
陽極酸化行程においては、表面性状が調整された内壁部１４２を電解液に浸漬し、電圧を印加することで陽極酸化膜を形成する。電解液は、例えば酸系である。印加電圧は、例えば７０〜８０［Ｖ］である。陽極酸化膜は、アルミナからなる酸化物被膜であり、微細孔を有する。これら微細孔及び酸化物被膜が、上述した円柱状ホール１４６及び断熱層１４８として機能する。
【００４８】
エッチング工程においては、酸化物被膜が形成された内壁部１４２を、清浄表面を露出させるためにエッチング液に浸漬する。エッチング液は、例えば酸系である。浸漬時間は、例えば１５分程度である。
【００４９】
なお、微細孔の平均直径及び平均深さは、アルミニウム基材の成分組成の選択、電解液の成分組成の選択、陽極酸化条件等を制御することによって、調整可能である。
【００５０】
本実施形態では、陽極酸化膜によって熱伝達層１４４を形成したが、熱伝達層１４４の形成の仕方はこれに限られるものではなく、例えばプレス加工等の機械加工によって形成しても良い。従って、熱伝達層１４４（１４８）は、必ずしも断熱層からなる必要もない。
【００５１】
次に、ウォータジャケット２９内に流す冷却媒体について説明する。ここでは、冷却媒体として、棒状ミセルを形成する界面活性剤を添加したクーラントを用いる。
【００５２】
図７は、シリンダライナ２７を囲むウォータジャケット２９の深さとクーラントの熱伝達率αとの関係を示す図である。図８は、クーラント内の微細粒子、棒状ミセル及び球状ミセルについて説明するための図である。
【００５３】
通常、ウォータジャケット２９内のクーラントの熱伝達率は流速と相関が強く、図７に示すように、流速が相対的に高くなる中央部分で、熱伝達率が最も大きくなる。
【００５４】
これに対し、界面活性剤を添加した場合には、界面活性剤の棒状ミセル構造が支配的となる。棒状ミセルを形成することで、クーラントの流れは層流になる。層流になることで、通流抵抗が減少する反面、熱伝達率が低下してしまうことが知られている。ところで、クーラントには、径が数１０〜数１００μｍ程度、つまり円柱状ホール１４６の平均直径よりも大きい微細粒子（マイクロカプセル等）が含まれており、この微細粒子がウォータジャケット２９の壁面の凹凸により攪拌されると、壁面近傍の棒状ミセルの結合が切れて球状ミセルへ変化する。特に、クーラント温度が高いほど、棒状ミセルから球状ミセルへ変化し易くなる。そして、棒状ミセルから球状ミセルに変化することで層流の度合いが低下するので、熱伝達率は高まる。一方、壁面から離れると、微細粒子と棒状ミセルはいずれもクーラントの主流に乗っているため、微細粒子が棒状ミセルの結合を切断することはない。
【００５５】
つまり、界面活性剤を含むクーラントを用いることで、シリンダライナ側壁面のように流入する熱量が大きく冷却要求が強い部分では、棒状ミセルが球状ミセルに変化して熱伝達率が高くなり、それ以外の部分では層流が維持されて、通流抵抗が小さくなる。
【００５６】
ここでは、シリンダ下方に行くほどクーラント温度が低くなるので、図７に示すように、ジャケットが深くなるのに連れて徐々に熱伝達率は低下する。ただし、ピストン下死点付近ではピストン速度が遅くなるため、ピストンから流入する熱量が多くなり、クーラント温度が高くなるので、熱伝達率も高くなる。
【００５７】
図９は、上述した可変熱伝達層１４４を備えたウォータジャケット２９に、界面活性剤を含むクーラントを流す場合の、内壁部１４２の温度（ブロック壁温）について説明するための図である。図９は、左側より、内壁部１４２の熱伝達率分布（図５と同様）、クーラントの熱伝達率分布（図７と同様）、熱貫流率分布、シリンダからピストンリング２８を介して流入する熱量分布、ブロック壁温分布を表わしている。なお、比較のために、一般的なウォータジャケットと界面活性剤を含まないクーラントの組み合わせについても破線で示している。
【００５８】
熱貫流率分布は、上述した内壁部１４２の熱伝達率とクーラントの熱伝達率とを合成することで求まる。
【００５９】
シリンダからピストンリングを介して流入する熱量の分布は、ピストンリング２８が接する部位が最も大きく、その他では、ピストンスピードが遅くなる部位ほど大きくなる。すなわち、ウォータジャケット２９の最上部からピストンリング位置にかけて大きくなり、そこからジャケットの深部に行くにつれて徐々に低下し、ピストン下死点位置付近で再び大きくなる。
【００６０】
このように、熱貫流率分布と流入する熱量の分布がほぼ同様になるので、ブロック壁温はウォータジャケット２９の深さ方向位置によらず一定に近づく。また、上述した内壁部１４２の熱伝達率は、単一素材のシリンダブロック２０で実現しているので、このブロック壁温の均一化は、ボア変形の抑制につながる。
【００６１】
これに対して、一般的なウォータジャケットと界面活性剤を含まないクーラントの組み合わせでは、流入する熱量が大きい部位の熱貫流率は小さく、流入する熱量が小さい部位の熱貫流率は大きくなる。このため、ブロック壁温の分布は、流入する熱量分布と同様にウォータジャケット２９の最上部からピストンリング位置にかけて大きくなり、そこからジャケットの深部に行くにつれて徐々に低下し、ピストン下死点位置付近で再び大きくなる。つまり、ボア径の膨張の度合いがウォータジャケット２９の深さ方向で不均一となり、フリクションの増大を招くこととなる。
【００６２】
図１０は、ウォータポンプがクランクシャフトで駆動される場合の、機関圧縮比、ウォータジャケット近傍のクーラント温度、及びクーラントの飽和温度の一例を示した図である。横軸はクーラントの放熱量とほぼ同視し得る熱負荷である。
【００６３】
この場合、エンジン回転数によってウォータジャケット内の圧力が決まるので、飽和温度はエンジン回転数に対して一つの値となる。
【００６４】
例えば２０００ｒｐｍのような低回転域では、たとえ全負荷状態でもクーラント温度は飽和温度を下回るので、クーラントは沸騰しない。しかし、例えば４０００ｒｐｍのような中回転域や６０００ｒｐｍのような高回転域では、機関圧縮比が低くなる領域、つまり高負荷域で、クーラント温度が飽和温度を超えるため、沸騰が起きる。
【００６５】
本実施形態では、高圧縮比時の上死点における、ピストンリング位置の内壁面１４２の熱伝達率は相対的に低く、図９に示すように熱貫流率も相対的に低い。このため、低負荷域での過冷却を防止することができ、結果的に燃費性能を向上させることができる。
【００６６】
一方、低圧縮比時の上死点における、ピストンリング位置の内壁面１４２の熱伝達率は相対的に高くなっており、図９に示すように熱貫流率も相対的に高くなっている。このため、低圧縮比となる高負荷時には、確実にエンジンからクーラントに伝熱され、ノッキングの発生を防止することができる。
【００６７】
また、高圧縮比に設定されるような、一般的な運転で多用する運転領域では、クーラントの温度上昇が抑制されことによって、沸騰回数が減少する。これにより、クーラントの長寿命化を図ることができる。
【００６８】
なお、低圧縮比時にはエンジンからクーラントへ確実に放熱し、かつ高圧縮比時には冷却損失を低減する手段としては、上述した手段に加えて、さらに、圧縮比に応じてラジエタキャップ圧力を可変制御してもよい。これによって、低圧縮比時にはウォータジャケット表面でのクーラントの核沸騰が起きやすくなるように、クーラント圧力を低下させる。また、このようなクーラント圧力の制御は、エンジン回転から独立して回転可能な電動ウォータポンプを用いて、圧縮比に応じてウォータポンプ回転数を制御することでも可能である。
【００６９】
以上により本実施形態では、次のような効果が得られる。
【００７０】
（１）ピストンの上死点位置を変更することで機関圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関１のシリンダブロックにおいて、少なくとも前記ウォータジャケットを囲む部位は単一の材質で形成され、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位１４２ａは、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位１４２ｂよりも、シリンダ内からクーラントへの放熱性が高いので、高圧縮比時における冷却損失を低減するとともに、低圧縮比時におけるノッキングを防止することができる。
【００７１】
（２）ウォータジャケット２９のシリンダ側の内壁面１４２は、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位が、高圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位よりも熱伝達率が高い。このような構成によって上記放熱性の違いを実現するので、シリンダ部分に異種材料を組み合わせる必要がなく、ボア変形の発生を抑制する。
【００７２】
（３）内壁面１４２の、シリンダ軸方向で低圧縮比状態における上死点時のピストンリング位置に相当する部位に、クーラント内の気泡離脱を促進するよう表面加工を施すので、クーラント中の残存気泡及び核沸騰による気泡の成長・離脱が促進されて熱伝達率が向上する。
【００７３】
（４）低圧縮比状態のときに、ウォータジャケット表面でクーラントの核沸騰が生じやすくなるようにクーラントの圧力制御を行うことで、上記核沸騰による気泡の成長・離脱がさらに促進される。
【００７４】
（５）クーラントには、棒状ミセルを形成する界面活性剤が含まれているので、ウォータジャケット深さ方向のクーラントの温度分布が図7に示すようになり、内壁面１４２のウォータジャケット方向の温度分布が均一に近づく。
【００７５】
（６）クーラントには、円柱状ホール１４６の平均直径よりも大径な微細粒子が含まれているので、この微細粒子が気泡によって攪拌されると、棒状ミセルから球状ミセルへの変化が促進する。低圧縮比時には気泡の離脱が促進されるので、微細粒子の攪拌による棒状ミセルから球状ミセルへの変化も促進され、結果として熱伝達率が向上する。
【００７６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１    可変圧縮比内燃機関
１１  アッパリンク
１２  ロアリンク
１３  コントロールリンク
１４  コントロールシャフト
２９  ウォータジャケット
３１  アクチュエータ
３２  ピニオン
１４４  可変熱伝達層
１４６  円柱状ホール
１４８  断熱層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図１０】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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