(57)【要約】【課題】隣り合うクランク室８間を仕切る隔壁６に連通孔１１が設けられた内燃機関のシリンダブロック１において、機関運転状況に応じて連通孔１１の開度を変更可能とする。【解決手段】連通孔１１には、その開度を変更可能とするための調整部材１２が設けられている。この調整部材１２の姿勢は、例えば機関回転数に応じて駆動源１４により制御される。これにより、連通孔１１を通じた流体の移動量が任意に変更される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うクランク室間を仕切る隔壁に連通孔が設けられた内燃機関のシリンダブロックであって、
前記連通孔には、その開度を変更可能とするための調整部材が設けられている、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】
請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記調整部材は、前記連通孔を閉じる姿勢から開く姿勢まで無段階に動かされる蓋状弁体とされ、この調整部材の姿勢変更が駆動源により制御される、ことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関のシリンダブロックにおいて、
前記駆動源は、内燃機関が低速回転域から中高速回転域までの間、前記調整部材の姿勢を閉側から開側へ変更することにより前記連通孔の開度を小側から最大までの間で段階的にあるいは無段階に変更する一方、内燃機関が超高速回転域になると、前記調整部材の姿勢を全閉状態に変更することにより前記連通孔の開度をゼロとする、ことを特徴とする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、隣り合うクランク室間を仕切る隔壁に連通孔が設けられた内燃機関のシリンダブロックの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、内燃機関では、気筒内でピストンを往復運動させることによって気筒上方の燃焼室内の圧力を変化させ、この圧力変化を利用して燃焼室内に混合気を吸入させたり、混合気を圧縮させたりするようにしている。
【０００３】
しかし、内燃機関の気筒内でピストンが往復運動することに伴い、気筒と連通するクランク室では容積が変化して圧力が変動するようになる。この圧力変動は、ピストンのポンピングロスとなり、ひいては内燃機関の運転時におけるフリクションロスの一因となる。
【０００４】
なお、クランク室は、シリンダブロックの下部に設けられるクランクジャーナル支持用の隔壁それぞれの対向間にできる空間のことであり、一般的な内燃機関の場合、前記各気筒に連通するクランク室は、オイルパンを通じて連通するようになっている。
【０００５】
しかし、前記のオイルパンは、内燃機関を搭載する車両の走行安定性を図るために内燃機関の低重心化が要求される関係より、浅く設計される傾向であるために、オイルパンを通じた前記各クランク室間の流体移動が行われにくくなっている。
【０００６】
そこで、前記のようなクランク室毎の圧力変動を緩和するために、例えば多気筒型内燃機関において隣り合うクランク室間の隔壁に貫通する孔を設け、隣り合う気筒間を連通させるようにすることが行われている（例えば特許文献１〜４参照。）。
【０００７】
この孔は、要するに、隣り合うクランク室間に圧力差が生じる場合に、圧力の高い側から低い側へ流体（空気）を移動させるための通路である。この孔の開口面積は、設計段階で適宜に決定されるが、固定である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−３１５１２５号公報
【特許文献２】特開平７−１４５７５３号公報
【特許文献３】特開２００４−１８３５５４号公報
【特許文献４】特開２００６−２２７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１〜４に係る従来例では、孔を通じた流体の移動によって隣り合うクランク室間の圧力差を緩和することが可能であるものの、この孔の開口面積は、内燃機関の運転状況に関係なく、設計値のまま不変である。
【００１０】
ところで、内燃機関が超高速回転域になると、クランク室内の圧力上昇による反力を利用して、ピストンの往復運動を加速させることが可能になる。そのような場合には、前記流体移動を停止させることが好ましい。
【００１１】
ここで、前記孔の開口面積を予め大きく設定していると、内燃機関の低速回転域から中高速回転域においてクランク室の圧力変動の緩和作用を高めるうえで有利となるものの、内燃機関の超高速回転域においてはクランク室内の圧力上昇時の反力を有効に利用できなくなる。
【００１２】
一方、前記孔の開口面積を予め小さく設定していると、内燃機関の超高速回転域においてクランク室内の圧力上昇時の反力を有効利用するうえで有利となるものの、内燃機関の低速回転域から中高速回転域においてクランク室の圧力変動の緩和作用が不十分になりかねない。このように従来例の構造では前記のような点で両立が難しい。
【００１３】
このような事情に鑑み、本発明は、隣り合うクランク室間を仕切る隔壁に連通孔が設けられた内燃機関のシリンダブロックにおいて、機関運転状況に応じて前記連通孔の開度を変更可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、隣り合うクランク室間を仕切る隔壁に連通孔が設けられた内燃機関のシリンダブロックであって、前記連通孔には、その開度を変更可能とするための調整部材が設けられている、ことを特徴としている。
【００１５】
この構成では、隣り合うクランク室が連通孔により通じているので、内燃機関のピストンの往復運動に伴いクランク室内の空気（流体）が前記連通孔からそれと隣り合うクランク室との間で出し入れされることが可能になっている。
【００１６】
そのうえで、前記連通孔の開度を、従来例のように固定とせずに、調整部材によって変更可能にしているから、例えば内燃機関の回転数や、内燃機関に対する負荷の高低に応じて、前記連通孔の開度つまり流体移動量を変えることが可能になる。
【００１７】
ちなみに、まず、内燃機関が低速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室の圧力差が所定の下限値未満である場合には、調整部材によって前記連通孔の開度を小側に変更すれば、連通孔を通じた流体移動量が少なくなる。
【００１８】
また、例えば内燃機関が中高速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室の圧力差が所定の下限値以上かつ所定の上限値未満である場合には、調整部材によって連通孔の開度を中から最大側までの間で任意に調整すれば、連通孔を通じた流体移動量が各回転域に応じて適切に調整される。
【００１９】
但し、内燃機関が超高速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室の圧力差が所定の超上限値以上である場合には、クランク室内の圧力上昇による反力を利用して、ピストンの往復運動を加速させることが好ましい場合がある。そのような場合には、調整部材によって連通孔の開度をゼロ側に調整することによって、連通孔を通じた流体移動を停止させることが可能になる。
【００２０】
このように、内燃機関の運転状況の変化に応じて、クランク室間の圧力差を緩和する度合いを適切に設定することが可能になり、ピストンの往復運動に伴うポンピングロスを低減するうえで有利となる。
【００２１】
好ましくは、前記調整部材は、前記連通孔を閉じる姿勢から開く姿勢まで動かされる蓋状弁体とされ、この調整部材の姿勢変更が駆動源により制御される。
【００２２】
ここでは、調整部材の構成を特定しており、この特定により、連通孔の開度を増減変更するときの様子が明らかになる。特に、調整部材を駆動源により任意に駆動させるようにしていれば、連通孔の開度を意図的に調整することが可能となる。
【００２３】
なお、前記調整部材としての蓋状弁体は、要するに、連通孔の断面形状に合致したうえで姿勢変更可能なものであればよいから、簡単かつ安価に入手できる汎用品を流用することが可能になる。
【００２４】
好ましくは、前記駆動源は、内燃機関が低速回転域から中高速回転域までの間、前記調整部材の姿勢を閉側から開側へ変更することにより前記連通孔の開度を小側から最大までの間で段階的あるいは無段階に変更する一方、内燃機関が超高速回転域になると、前記調整部材の姿勢を全閉状態に変更することにより前記連通孔の開度をゼロとする。
【００２５】
ここでは、駆動源による調整部材の姿勢変更を、内燃機関の運転状況を考慮して意図的に行うようにしている。
【００２６】
例えば内燃機関が低速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室の圧力差が所定の下限値未満である場合には、前記連通孔の開度を小側とするように調整部材の姿勢を駆動源で変更すれば、連通孔を通じた流体の移動量が少なくなる。
【００２７】
また、例えば内燃機関が中高速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室の圧力差が所定の下限値以上かつ所定の上限値未満である場合には、前記連通孔の開度を中から最大までの間で段階的あるいは無段階に変更するように調整部材の姿勢を駆動源で調整すれば、機関回転数に応じて連通孔を通じた流体の移動量が変更されるようになる。
【００２８】
さらに、例えば内燃機関が超高速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室の圧力差が所定の超上限値以上である場合には、前記連通孔の開度をゼロとするように調整部材の姿勢を駆動源で変更すれば、連通孔を通じた流体移動が行われなくなる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明では、シリンダブロックに設けられる連通孔の開度を変更することが可能になっているから、当該シリンダブロックを用いて組み立てた内燃機関における隣り合うクランク室間の圧力差に応じて、連通孔の開度を適宜に調整することが可能になる。
【００３０】
これにより、内燃機関の運転状況に応じて、ピストンの往復運動に伴うポンピングロスを軽減することが可能になるとともに、例えば内燃機関の超高速回転域ではピストンの往復運動を加速させる状態にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る内燃機関のシリンダブロックの一実施形態で、タイミングチェーンカバーを取り外した状態を正面から示す図である。
【図２】図１の（２）−（２）線断面の矢視図である。
【図３】図１の（３）−（３）線断面の矢視図である。
【図４】図１から図３に示す調整部材を単体で示す斜視図である。
【図５】図４に示す調整部材で連通孔を全閉にした状態を示す図である。
【図６】図４に示す調整部材で連通孔を全開にした状態を示す図である。
【図７】本発明に係る内燃機関のシリンダブロックの他実施形態で、図２に対応する図である。
【図８】図７に示す調整部材を単体で示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図６に、本発明の一実施形態を示している。
【００３３】
図中、１は直列４気筒エンジンのシリンダブロックである。このシリンダブロック１には、４つの気筒２が設けられている。
【００３４】
各気筒２には、図１および図２に示すように、ピストン３が往復変位可能に挿入されている。このピストン３は、コネクティングロッド４を介してクランクシャフト５に支持されている。
【００３５】
クランクシャフト５は、シリンダブロック１の下端に回転自在に支持されている。つまり、シリンダブロック１において各気筒２の下側には、クランクシャフト５のジャーナル部を回転自在に支持するための隔壁６が、気筒２の配列方向に所定間隔離れてそれぞれ設けられている。
【００３６】
この各隔壁６の下面に、クランクキャップ７がボルト等で取り付けられることによって、隔壁６とクランクキャップ７とで、クランクシャフト５のクランクジャーナル部が挟まれるようになっている。
【００３７】
隔壁６とクランクキャップ７とには、それぞれ半円凹状の軸受面が設けられており、この軸受面それぞれには、図示していないが、すべり軸受としてのメタルを介してクランクシャフト５のジャーナル部の外周面を受けるようになっている。
【００３８】
なお、シリンダブロック１の隔壁６は、直列４気筒エンジンの場合、３つとされ、それぞれ軸方向に並んで設けられる。
【００３９】
このクランク室８それぞれは、シリンダブロック１の下端に取り付けられるオイルパン９を介して連通されている。
【００４０】
但し、近年では、エンジンの低重心化を図るためにオイルパン９を可及的に浅く設計する傾向であるので、オイルパン９がオイルで満たされている状態だと、各クランク室８間でオイルパン９を通じて気体が流通しにくくなることがある。
【００４１】
そこで、隣り合うクランク室８間を連通させるために、シリンダブロック１において隣り合う３つの隔壁６に、その厚み方向に貫通する連通孔１１が設けられている。この実施形態では、シリンダブロック１の前壁６ａにも、１番気筒のクランク室８とタイミングチェーンカバー（図示省略）の内部空間とを連通するための連通孔１１が設けられている。
【００４２】
この連通孔１１は、各クランク室８間での空気の移動ならびに１番気筒のクランク室８とタイミングチェーンカバー（図示省略）の内部空間とを間での空気の移動を許容するためのものである。この実施形態では、連通孔１１の設置場所が、隔壁６や前壁６ａにおいてクランクシャフト支持用の孔よりも上に設定されている。なお、連通孔１１のサイズは、隔壁６や前壁６ａの強度を維持したうえで、全開状態での必要な流体移動量を加味することによって、実験等により適宜設定される。
【００４３】
そして、すべての連通孔１１には、その開度を調整するための調整部材１２が設けられている。この調整部材１２は、連通孔１１を開閉するための蓋状弁体とされている。
【００４４】
具体的に、連通孔１１は、その連通方向から見て略円形に設定されている。また、調整部材１２は、図４に示すように、連通孔１１に合致するような形状、つまり略円形の薄板とされている。なお、連通孔１１の形状や調整部材１２の形状を円形と断定せずに略円形としているのは、製造公差を考慮し、真円でない場合を含ませるためである。
【００４５】
この調整部材１２は、その１８０度対向する２箇所に、回転支軸となる円柱形の突起１３，１３が設けられており、この突起１３，１３が連通孔１１の内壁に回転自在に取り付けられている。この調整部材１２は、その突起１３，１３を結ぶ直線周りに連通孔１１内で回転しうるようになっている。そのため、突起１３，１３が調整部材１１の回転支軸になっている。
【００４６】
そして、すべての調整部材１２は、駆動源１４により、すべて同時に所定角度に傾くように駆動されるようになっている。各調整部材１２の動作を連携させるための部材については図示していない。
【００４７】
次に、動作について説明する。
【００４８】
一般的に、ピストン３が下死点側から上死点側へ動いた場合、その変位に従ってクランク室８の容積が大きくなるので、これに伴って、通常は、クランク室８の内圧が低くなる。一方、ピストン３が上死点側から下死点方向に動いた場合には、その移動に従ってクランク室８の容積が小さくなるので、これに伴って、通常は、クランク室８の内圧が高くなる。
【００４９】
ここで、まず、内燃機関が低速回転域（例えばアイドリング回転数から４０００ｒｐｍ）の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の下限値（４０００ｒｐｍ）未満である場合には、調整部材１２によって連通孔１１の開度を例えば全開に対して１／３にする。これにより、連通孔１１を通じた流体移動量が比較的少なくなる。
【００５０】
また、内燃機関が中速回転域（例えば４０００〜４５００ｒｐｍ）の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の下限値（４０００ｒｐｍ）以上かつ所定の中間値（４５００ｒｐｍ）未満である場合には、調整部材１２によって連通孔１１の開度を例えば全開に対して１／２にする。これにより、連通孔１１を通じた流体移動量が比較的多くなる。
【００５１】
さらに、内燃機関が高速回転域（例えば４５００〜５５００ｒｐｍ）の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の中間値（４５００ｒｐｍ）以上かつ所定の上限値（５５００ｒｐｍ）未満である場合には、調整部材１２によって連通孔１１の開度を例えば全開にする（図２および図３の二点鎖線、図６参照）。これにより、連通孔１１を通じた流体移動量がさらに多くなる。
【００５２】
なお、中高速回転域においては、連通孔１１の開度をさらに小刻みに変更することも可能である。その場合には、連通孔１１を通じた流体移動量を各回転域に応じてさらに適切に調整することが可能になる。
【００５３】
この他、内燃機関が超高速回転域（例えば６０００ｒｐｍ〜）の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の超上限値（６０００ｒｐｍ）以上である場合には、調整部材１２によって連通孔１１の開度をゼロ側、つまり全閉にする（図２および図３の実線、図５参照）。これにより、連通孔１１を通じた流体移動が停止される。つまり、内燃機関が超高速回転域の場合には、クランク室８内の圧力上昇による反力を利用して、ピストン３の往復運動を加速させることが可能になる。
【００５４】
以上説明したように本発明の特徴を適用した実施形態では、従来例のように一定サイズの連通孔１１を開けっ放しにしているのではなく、調整部材１２により連通孔１１の開度つまり開口面積を任意に変更可能に構成している。
【００５５】
これにより、内燃機関の回転数や、内燃機関に対する負荷の高低に応じて、連通孔１１の開度を変更することにより、隣り合うクランク室８間における流体移動量を適宜に調整することが可能になる。
【００５６】
そのため、内燃機関の運転状況の変化に応じて、クランク室８間の圧力差を緩和する度合いを適切に設定することが可能になる他、低速回転域から高速回転域までにおいてピストン３の往復運動に伴うポンピングロスを低減するうえで有利となるとともに、超高速回転域ではピストンの往復運動を加速させることが可能になる。
【００５７】
しかも、この実施形態では、調整部材１２を図４に示すように簡易な形状の蓋状弁体にしているから、簡単かつ安価に入手できる汎用品を流用することが可能になる。
【００５８】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。
【００５９】
（１）図７および図８に本発明の他実施形態を示している。この実施形態において図１から図６に示した実施形態との相違は、調整部材１２である。
【００６０】
この実施形態での調整部材１２は、例えば図７に示すように、略円形の弾性体からなる蓋状弁体とされている。そして、調整部材１２には、その中心から径方向外向きに切れ目１２ａが多数設けられている。このように切れ目１２ａを設けることによって、中心側から軸方向一方および他方に径方向外向きに撓みうる複数の可動片１２ｂが存在するようになっている。なお、前記弾性体としては、耐油性に優れた適宜のゴム等とされる。この調整部材１２の場合、その両側の圧力差に応じて、可動片１２ｂがいずれか一側へ向けて撓むようになる。
【００６１】
このような簡易な形状の調整部材１２であれば、簡単かつ安価に製作することが可能になる。
【００６２】
動作としては、まず、内燃機関が低速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の下限値未満である場合には、調整部材１２自身の弾性復元力により可動片１２ｂが撓みにくくなるので、連通孔１１の開度が小さくなって、連通孔１１を通じた流体移動量が少なくなる。
【００６３】
また、内燃機関が中高速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の下限値以上かつ所定の上限値未満である場合には、調整部材１２が弾性変形して可動片１２ｂが撓むようになるので、連通孔１１の開度が圧力差の度合いに応じて変化するようになって、連通孔１１を通じた流体移動量が増減調整されるようになる。
【００６４】
さらに、内燃機関が超高速回転域の場合、つまり隣り合うクランク室８の圧力差が所定の上限値以上である場合には、各クランク室８での圧力変動が高速になるために、調整部材１２の可動片１２ｂの弾性的な反転動作が追従しなくなって、略不動状態になるから、連通孔１１が略全閉状態になって、連通孔１１を通じた流体移動が停止されることになる。これにより、内燃機関が超高速回転域の場合には、クランク室８内の圧力上昇による反力を利用して、ピストン３の往復運動を加速させることが可能になる。
【００６５】
但し、この調整部材１２による連通孔１１の開度調整は、強制的に行うものでないので、任意に調整することは不可能である。
【００６６】
この実施形態の場合も、上記実施形態と略同様の作用、効果が得られる。
【００６７】
（２）上記実施形態では、直列４気筒エンジンに本発明の特徴を適用した例を示しているが、それ以外の型式の内燃機関、例えばＶ型多気筒エンジンや水平対向多気筒エンジン等にも本発明を適用することができる。
【００６８】
（３）上記各実施形態では、連通孔１１をその連通方向に見た形状を円形とした例を挙げているが、その形状は特に限定されず、図示していないが、方形とすることも可能である。その場合には、調整部材１２の形状についても、連通孔１１の形状に合致させるようにする必要がある。
【符号の説明】
【００６９】
１      シリンダブロック
２      気筒
３      ピストン
４      コネクティングロッド
５      クランクシャフト
６      隔壁
８      クランク室
１１      連通孔
１２      調整部材
１３      調整部材の突起（回転支軸に相当）
１４      駆動源
【図１】
2010180834.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010180834.tif 000008
【図７】
2010180834.tif 000009
【図８】
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