(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、ピストンが配置される穴部を有するシリンダブロックと、
シリンダブロックに固定されているシリンダヘッドと、
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を備え、
シリンダヘッドは、シリンダブロックの周辺部に配置されるヘッドボルトによりシリンダブロックに固定されており、
シリンダブロックは、ヘッドボルトが挿入されるボルト挿入穴と、シリンダブロックの下面において、ボルト挿入穴をシリンダブロックの下面に向かって延長した延長領域の周りに形成されている凹部とを有し、
前記凹部は、少なくとも一部がシリンダブロックの下面の前記延長領域よりも内側に形成されており、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定したときにシリンダブロックの内部に生じる応力を吸収することを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
前記凹部は、シリンダブロックの下面における延長領域と穴部との間の領域まで延びるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
ボルト挿入穴は、シリンダブロックの上面から下面に向かってシリンダブロックの途中まで形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、要求される駆動力に応じるように運転が行なわれる。内燃機関が自動車に配置されている場合には、例えば、アクセルペダルの踏込み量に基づいて内燃機関の要求トルクが選定される。要求トルクに応じて、スロットル弁の開度等が調整され、燃焼室に供給される空気量および燃料の量が調整される。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内燃機関が知られている。
【０００３】
特開２００７−３０３４２３号公報においては、クランクケースに対してシリンダブロックを上下に移動することにより圧縮比が可変の内燃機関が開示されている。この内燃機関は、ピストンが圧縮上死点に到達した時の燃焼室の容積を変更することにより、機械圧縮比を変更可能な可変圧縮機構と、実際の圧縮作用の開始時期を変更可能な実圧縮作用開始時期変更装置とを備えている。この公報には、内燃機関の低負荷運転時に、機械圧縮比を最大にするとともに、圧縮作用の開始時期を調整することにより実圧縮比を内燃機関の高負荷運転時とほぼ同じ実圧縮比にすることが開示されている。
【０００４】
また、特開２００８−２３１９３７号公報においては、ウォータジャケットがシリンダブロック上面に開放するオープンデッキタイプのシリンダブロックであって、浅底部分と深底部分とを有するウォータジャケットを含むシリンダブロックが開示されている。浅底部分は、ヘッドボルト穴から比較的遠い部分に設けられる一方で、深底部分は、ヘッドボルト穴から比較的近い部分に設けられる。浅底部分のシリンダ軸方向のクランクケース側の部分には、肉抜き部が設けられていることが開示されている。このシリンダブロックにおいては、ウォータジャケットの内側に向けられるシリンダのシリンダヘッド側の部分での変形を抑制することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−３０３４２３号公報
【特許文献２】特開２００８−２３１９３７号公報
【特許文献３】特開２０１０−１５１０６３号公報
【特許文献４】特開平０６−２１３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の機関本体に配置されるシリンダブロックには、燃焼室を構成するシリンダボアが形成され、シリンダボアの内部にピストンが配置される。また、シリンダブロックの上側には、シリンダヘッドが固定される。シリンダヘッドには、たとえば燃焼室の上壁となる凹んだ部分が形成されており、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定することにより、燃焼室が構成される。また、シリンダヘッドには、たとえば吸気弁や排気弁等の開閉弁およびこれらの開閉弁の駆動機構が配置されている。シリンダヘッドは、ヘッドボルト等によりシリンダブロックに固定される。
【０００７】
シリンダヘッドをシリンダブロックに固定するヘッドボルトは、シリンダブロックの周辺部に配置される。たとえば、ヘッドボルトは、シリンダボアの周りの領域に配置される。シリンダヘッドをシリンダブロックに固定する場合にヘッドボルトを所定の力により締め付けるために、ヘッドボルトの軸力が作用して、シリンダブロックの周辺部にはシリンダヘッドに向かう力が作用する。一方で、シリンダブロックの中央部は、シリンダヘッドにより押圧されている。
【０００８】
このように、シリンダブロックは、中央部がシリンダヘッドに押圧されている一方で、周辺部がシリンダヘッドに引っ張れるために、下面が反り返るような力が作用する。シリンダブロックの下面が反り返るような力が作用することにより、シリンダブロックの内部においては組み付け時の歪みが発生する。このために、内燃機関を長期間にわたって使用すると、組み付け時の歪みがシリンダブロックの破損の原因となる場合がある。また、シリンダブロックの下面が反り返るように力が作用するために、シリンダボアが変形する場合がある。シリンダボアが変形すると、シリンダボア内でピストンが往復運動するときの抵抗が大きくなり、燃料消費量が増加するという問題が生じる。
【０００９】
特に、上記の特開２００７−３０３４２３号公報に開示されているクランクケースに対してシリンダブロックを上下に移動させる内燃機関においては、シリンダブロックの下面にクランクシャフトを支持するための部材等が取り付けられておらず、シリンダブロックの下面は、たとえば平面状である。このために、シリンダブロックの下面に変形が生じ易く、シリンダブロックが変形し易いという問題がある。
【００１０】
本発明は、圧縮比可変機構を備え、シリンダブロックに歪みが生じることを抑制する内燃機関を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の内燃機関は、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、ピストンが配置される穴部を有するシリンダブロックと、シリンダブロックに固定されているシリンダヘッドと、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を備える。シリンダヘッドは、シリンダブロックの周辺部に配置されるヘッドボルトによりシリンダブロックに固定されており、シリンダブロックは、ヘッドボルトが挿入されるボルト挿入穴と、シリンダブロックの下面において、ボルト挿入穴をシリンダブロックの下面に向かって延長した延長領域の周りに形成されている凹部とを有する。凹部は、少なくとも一部がシリンダブロックの下面の延長領域よりも内側に形成されており、シリンダヘッドをシリンダブロックに固定したときにシリンダブロックの内部に生じる応力を吸収する。
【００１２】
上記発明においては、凹部は、シリンダブロックの下面における延長領域と穴部との間の領域まで延びるように形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記発明においては、ボルト挿入穴は、シリンダブロックの上面から下面に向かってシリンダブロックの途中まで形成されることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、圧縮比可変機構を備え、シリンダブロックに歪みが生じることを抑制する内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態における内燃機関の概略図である。
【図２】実施の形態における圧縮比可変機構の概略分解斜視図である。
【図３】実施の形態における内燃機関が高圧縮比の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。
【図４】実施の形態における内燃機関が低圧縮比の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。
【図５】実施の形態における第１のシリンダブロックを上側から見たときの概略斜視図である。
【図６】実施の形態における第１のシリンダブロックを下側から見たときの概略斜視図である。
【図７】図５および図６におけるＡ−Ａ線に沿って切断したときのシリンダブロックおよびシリンダヘッドの概略断面図である。
【図８】実施の形態における第１のシリンダブロックの下面の拡大概略図である。
【図９】実施の形態における第１のシリンダブロックの凹部の拡大概略断面図である。
【図１０】実施の形態における比較例のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの概略断面図である。
【図１１】実施の形態における第２のシリンダブロックの下面の拡大概略図である。
【図１２】実施の形態における第３のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１から図１２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。
【００１７】
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、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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およびエアフローメータ１６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には、吸入空気量を検出するエアフローメータ１６が接続されている。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、酸化触媒２０を含む。排気処理装置２１は、排気管２２に接続されている。
【００２３】
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。
【００２４】
エアフローメータ１６は、燃焼室５に吸入される吸入空気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。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。内燃機関の圧縮比は、（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）で示される。
【００２９】
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。
【００３０】
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の上壁には、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。
【００３１】
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２の支持軸としての一対のカムシャフト８４，８５を含む。それぞれのカムシャフト８４，８５には、カム挿入孔８１内に回転可能に挿入される円形カム８６を含む。これらの円形カム８６は、カムシャフト８４，８５の回転軸と同軸状に配置される。
【００３２】
一方で、図３に示すように、円形カム８６同士の間には、それぞれのカムシャフト８４，８５の回転軸に対して偏心して配置された偏心軸８７が延びている。偏心軸８７には、円形カム８８が偏心して回転可能に取付けられている。円形カム８８は、それぞれの円形カム８６同士の間に配置されている。これらの円形カム８８は、対応するカム挿入孔８３内にて回転可能に支持される。
【００３３】
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。
【００３４】
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８６を、矢印９６に示すように互いに反対方向に回転させると、偏心軸８７が下端に向けて移動する。円形カム８８は、カム挿入孔８３内において、矢印９７に示すように円形カム８６と反対方向に回転する。
【００３５】
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が下端まで移動すると、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。
【００３６】
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。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。この状態では、圧縮比が大きくなる。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。この状態では、圧縮比が小さくなる。このように、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。
【００３７】
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、クランクケースに対してシリンダブロックを移動させて圧縮比を変更できる任意の圧縮比可変機構を採用することができる。
【００３８】
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。
【００３９】
本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構を備え、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実際の圧縮比を小さくすることができる。
【００４０】
本実施の形態の内燃機関では、低負荷のときには圧縮比可変機構により機械的な圧縮比が高くなるように制御している。すなわち、ピストンが圧縮上死点に到達したときの燃焼室の容積が小さくなるように制御している。一方で、可変動弁機構により吸気弁を閉じる時期を遅くし、実際の圧縮比が高くなり過ぎない様に制御して、ノッキング等の発生を抑制することができる。吸気弁を閉じる時期を遅くしても膨張比は大きくなったままであるために、熱効率の向上を図ることができる。このように、本実施の形態における内燃機関は、燃焼室における実際の圧縮比を異常燃焼の発現する圧縮比未満に維持しながら、膨張比を大きくして熱効率を向上させることができる。
【００４１】
図５に、本実施の形態における第１のシリンダブロックを上側から見たときの概略斜視図を示す。本実施の形態におけるシリンダブロック２には、ピストン３を内部に配置する穴部としてのシリンダボア６１が形成されている。本実施の形態における内燃機関は、複数の気筒を有し、複数のシリンダボア６１が形成されている。本実施の形態においては、４つのシリンダボア６１が形成されている。
【００４２】
シリンダボア６１の周りには、ウォータジャケット６２が形成されている。ウォータジャケット６２は、それぞれの気筒を冷却する冷却水が流れる流路を構成する。本実施の形態のウォータジャケット６２は、複数のシリンダボア６１を取り囲むように形成されている。また、シリンダブロック２の周辺部には、シリンダヘッド４をシリンダブロック２に固定するヘッドボルトを挿入するためのボルト挿入穴６３が形成されている。ボルト挿入穴６３は、シリンダボア６１の周りに形成されている。また、本実施の形態におけるボルト挿入穴６３は、シリンダブロック２の上面２ａの周辺部のうち、シリンダボア６１同士の間の領域に形成されている。
【００４３】
図６に、本実施の形態における第１のシリンダブロックを下側から見たときの概略斜視図を示す。図７に、図５および図６におけるＡ−Ａ線に沿ってシリンダブロックを切断したときの概略断面図を示す。図７においては、図示しないガスケットを介して、シリンダヘッドがシリンダブロックに固定されているときの概略断面図である。
【００４４】
図５から図７を参照して、本実施の形態におけるシリンダブロック２は、下面２ｂが平面状に形成されている。本実施の形態におけるシリンダボア６１は、シリンダブロック２の上面２ａから下面２ｂまで貫通している。本実施の形態におけるウォータジャケット６２は、シリンダブロック２の上面２ａから所定の深さで形成されている。ウォータジャケット６２は、溝状に形成されている。
【００４５】
ヘッドボルト６４を挿入するためのボルト挿入穴６３は、シリンダブロック２の上面２ａから下面２ｂに向かって、シリンダブロック２の途中まで形成されている。すなわち、本実施の形態におけるボルト挿入穴６３は有底であり、所定の深さで形成されている。図６および図７を参照して、シリンダブロック２においては、ボルト挿入穴６３が形成されている領域をシリンダブロック２の下面２ｂに向かって延長した延長領域６６を画定することができる。本実施の形態におけるボルト挿入穴は有底であるが、この形態に限られず、ボルト挿入穴は貫通していても構わない。すなわち、ボルト挿入穴がシリンダヘッドの上面から下面まで形成されていても構わない。
【００４６】
本実施の形態におけるシリンダブロック２は、下面２ｂに形成されている凹部６５を有する。凹部６５は、シリンダブロック２の下面２ｂにおいて肉抜きされている部分である。本実施の形態における凹部６５は、シリンダブロック２の周辺部に形成されている。凹部６５は、ボルト挿入穴６３が形成されている領域を延長した延長領域６６の周りに配置されている。本実施の形態における凹部６５は、ボルト挿入穴６３が形成されている深さまで到達しない深さを有する。
【００４７】
図８に、本実施の形態における第１のシリンダブロックの下面の拡大概略図を示す。本実施の形態における凹部６５は、少なくとも一部が延長領域６６の内側に形成されている。本実施の形態における凹部６５は、延長領域６６の少なくとも一部分を取り囲むように形成されている。凹部６５は、シリンダブロック２の幅方向において、互いに対向する延長領域６６同士の間に形成されている。また、本実施の形態における凹部６５は、延長領域６６とシリンダボア６１とに挟まれる領域まで延びるように形成されている。たとえば、シリンダボア６１の中心と延長領域６６の中心とを結ぶ直線１０４を画定したときに、直線１０４が凹部６５を横断するように形成されている。
【００４８】
図７を参照して、シリンダヘッド４は、ヘッドボルト６４により締めつけられて、シリンダブロック２に固定される。このために、シリンダブロック２の周辺部においては、矢印１０２に示すように、シリンダヘッド４に引かれる向きに力が作用する。一方で、ヘッドボルト６４同士の間の領域、すなわち、シリンダブロック２の幅方向の中央部においては、矢印１０３に示すように、シリンダヘッド４に押圧される向きに力が作用する。このように、シリンダブロック２の幅方向において、中央部と周辺部とでは互いに逆向きの力が作用する。このために、シリンダブロック２には、矢印１０１に示すように、下面２ｂが反り返るように力が作用する。
【００４９】
図９に、シリンダブロックの下面に形成されている凹部の拡大概略断面図を示す。実線にてシリンダブロック２の下面２ｂが反り返る向きの力が作用してない場合を示し、一点鎖線にて反り返る向きの力が作用して変形した場合を示している。
【００５０】
本実施の形態におけるシリンダブロック２は、矢印１０１に示すように、シリンダブロック２の下面２ｂが反り返る向きの力が作用したとしても、凹部６５が変形する。このために、凹部６５にてシリンダブロック２に生じる内部応力を吸収することができる。凹部６５よりも外側においてシリンダブロック２が変形するものの、凹部６５よりも内側においてシリンダブロック２が変形することを抑制できる。
【００５１】
本実施の形態における内燃機関は、使用に継続したときに、シリンダブロック２の内部に生じる応力に起因してシリンダブロックが破損する虞を低減できる。また、シリンダブロックの歪みによりシリンダボアが変形してしまうことを抑制できる。シリンダボアが変形し、シリンダボアとピストンとの摺動特性が悪化して、燃料消費量が増加することを抑制できる。
【００５２】
図１０に、本実施の形態における比較例のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの概略断面図を示す。比較例のシリンダブロック２においては、下面２ｂに凹部が形成されていない。比較例のシリンダブロック２においては、矢印１０１に示すように、シリンダブロック２の下面２ｂが反り返る向きに力が作用すると、シリンダブロック２の幅方向のほぼ中央の領域に応力が集中する。図１０においては、応力集中領域６７に応力が集中する。また、シリンダブロック２の全体に歪みが生じる。たとえば、破線で示すように、シリンダブロック２の下面２ｂが幅方向全体にわたって反り返る場合がある。シリンダブロック２の下面２ｂは変形した後には曲面状になる。また、このような歪みによりシリンダボアが変形してしまう場合がある。
【００５３】
図９を参照して、これに対して本実施の形態におけるシリンダブロックは、シリンダブロックの変形の節を凹部６５に移すことができる。凹部６５が形成されている部分の剛性が低下するために応力を凹部に集中させることができる。このために、ヘッドボルトの軸力によるシリンダブロック２の下面２ｂの変形およびシリンダブロックの中央の領域に応力が集中することを抑制できる。この結果、シリンダブロック全体の変形を抑制することができる。
【００５４】
シリンダブロック２の凹部６５の深さとしては、シリンダブロック２にシリンダヘッド４を固定したときに、シリンダブロック２の内部に生じる応力を吸収することができるように形成することが好ましい。たとえば、シリンダブロック２にシリンダヘッド４を固定したときに、凹部６５が変形するように深く形成されていることが好ましい。
【００５５】
図８を参照して、本実施の形態の内燃機関においては、凹部６５が、シリンダブロック２の下面２ｂにおける延長領域６６と、シリンダボア６１との間の領域まで延びるように形成されている。この構成を採用することにより、シリンダボア６１の変形をより効果的に抑制することができる。すなわち、ヘッドボルトの締め付け力による変形が、シリンダボア６１まで到達することを効果的に抑制することができる。
【００５６】
本実施の形態における第１のシリンダブロックは、ボルト挿入穴の領域を延長した延長領域６６とシリンダボア６１との間の領域まで延びるように凹部６５が形成されているが、この形態に限られず、延長領域６６の内側の領域において、シリンダヘッドを固定したときに生じる応力を吸収する凹部６５が形成されていれば構わない。
【００５７】
図１１に、本実施の形態における第２のシリンダブロックの下面の拡大概略図を示す。第２のシリンダブロック２の下面２ｂには、互いに対向する延長領域６６同士の間に凹部６５が形成されている。第２のシリンダブロック２の凹部６５は、全体が延長領域６６よりも内側に形成されている。このような凹部６５によっても、シリンダブロックの内部に生じる応力を吸収することができる。
【００５８】
図１２に、本実施の形態における第３のシリンダブロックの概略断面図を示す。第３のシリンダブロック２においては、凹部６５がシリンダブロック２の側面に形成されている。凹部６５は、ボルト挿入穴されている領域を延長した延長領域６６を超える深さを有する。このように、シリンダブロックの側面に凹部を形成することによっても、シリンダブロック２の内部に生じる応力を吸収することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【符号の説明】
【００６１】
１    機関本体
２    シリンダブロック
２ａ    上面
２ｂ    下面
３    ピストン
４    シリンダヘッド
５    燃焼室
６１    シリンダボア
６３    ボルト挿入穴
６４    ヘッドボルト
６５    凹部
６６    延長領域
６７    応力集中領域
７９    クランクケース
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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