(57)【要約】【課題】全回転域にわたってポンピングロスを効果的に低減することができる内燃機関を提供する。【解決手段】ピストン２が各々往復移動可能な複数のシリンダボア３と、ピストン２の移動方向の一方側に設けられると共に吸気ポート６及び排気ポート７が連通される複数の燃焼室５と、ピストン２の移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室４と、複数のクランク室４を貫通して設けられると共にピストン２の往復運動に連動して回転可能なクランクシャフト１０と、複数のクランク室４を開口２０ａをもって連通する連通路２０と、連通路２０の開度を調整可能な開度調整手段２１と、クランクシャフト１０の回転速度に応じて開度調整手段２１による連通路２０の開度を制御する制御手段２２とを備えるので全回転域にわたってポンピングロスを効果的に低減することができる。【選択図】図１
2008002442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが各々往復移動可能な複数のシリンダボアと、
前記ピストンの移動方向の一方側に設けられると共に吸気ポート及び排気ポートが連通される複数の燃焼室と、
前記ピストンの移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室と、
前記複数のクランク室を貫通して設けられると共に前記ピストンの往復運動に連動して回転可能なクランクシャフトと、
前記複数のクランク室を開口をもって連通する連通路と、
前記連通路の開度を調整可能な開度調整手段と、
前記クランクシャフトの回転速度に応じて前記開度調整手段による前記連通路の開度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする、
内燃機関。
【請求項２】
前記複数のシリンダボアを形成するボア壁面と、該ボア壁面の下端部に連続すると共に前記複数のクランク室を形成するクランク室壁面を有するシリンダブロックを備え、
前記連通路の開口は、前記ボア壁面の前記下端部に設けられ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】
前記連通路の開口は、前記クランクシャフトの回転方向を向いていることを特徴とする、
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記制御手段は、前記クランクシャフトの回転速度が低速域であるときに前記開度調整手段による前記連通路の開度が最大となるように制御し、前記クランクシャフトの回転速度が高速域であるときに前記開度調整手段による前記連通路の開度が最小となるように制御することを特徴とする、
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記開度調整手段による前記連通路の最大開度は、前記開口が形成される壁面の強度に応じて設定され、最小開度は、前記クランク室内の負圧に応じて設定されることを特徴とする、
請求項４に記載の内燃機関。
【請求項６】
前記開度調整手段は、円筒形に形成され、前記連通路内に周方向に回転可能に設けられると共に外周面に連通孔が設けられたロータリーバルブを有し、該ロータリーバルブが回転して前記外周面及び前記連通孔により前記連通路の前記開口を閉鎖及び開放することで開口面積を変更可能であることを特徴とする、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記開度調整手段は、基端部が回転軸に固定され、先端部が前記連通路の内面に沿って回動可能なフラッパバルブを有し、該フラッパバルブが前記回転軸の回転に伴って回動することで前記連通路の前記開口における通路面積を変更可能であることを特徴とする、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記開度調整手段は、前記連通路の前記開口上に上下移動可能なスライドバルブを有し、該スライドバルブが前記上下移動することで前記連通路の前記開口の開口面積を変更可能であることを特徴とする、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項９】
前記開度調整手段は、回転軸に固定され、該回転軸から一端部までの長さと他端部までの長さとが異なると共に固定部分で折れ曲がったバタフライバルブを有し、該バタフライバルブの前記一端部側又は前記他端部側により前記連通路の前記開口を閉鎖することで開口面積を変更可能であることを特徴とする、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、特に、複数のクランク室を備える内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
乗用車、トラックなどの車両に搭載される内燃機関として、ピストンが往復運動可能な複数のシリンダを有し、この各シリンダに対応した複数のクランク室がバルクヘッドによりそれぞれ独立して区画されている内燃機関が知られている。このような内燃機関においては、その運転中、ピストンの往復運動にともなうクランク室（クランク室と連続したシリンダの内部空間を含む）の圧力変動によりポンピングロスが生じ、これが内燃機関の運転時における抵抗の１つとなっている。近年、内燃機関の高出力化、燃費向上の要求が高まっており、この要求にこたえるためには、このポンピングロスを低減することが重要である。そこで、従来の内燃機関として、各クランク室を区画するバルクヘッドに連通孔を形成することで、ピストンの下降にともなってクランク室側へ押圧される空気を、例えば、クランク角度が１８０度異なる隣接したクランク室へ流出させて、クランク室で発生する圧力を開放し、これにより、クランク室の圧力変動を緩和し、ポンピングロスの低減を図ったものがある。
【０００３】
ところで、上記のようにクランク室のバルクヘッドに連通孔を設けた場合、このポンピングロスは、所定の連通孔面積のときに最大となるが、この所定の連通孔面積は、内燃機関の回転数に応じて異なる。すなわち、ポンピングロスの低減に最適な連通孔面積は、内燃機関の回転数に応じて異なることから、ある回転数に対して最適な連通孔面積に設定しても、全回転域にわたって効果的にポンピングロスを低減することは困難であった。
【０００４】
なお、このような内燃機関として、例えば、特許文献１に記載のエンジンがある。このエンジンは、クランク軸方向に延びる各気筒共通の掃気チャンバを備え、この掃気チャンバは掃気調整開口により各クランク室に連通している。そして、この掃気調整開口は内部に設けられた掃気制御弁によって開閉可能となっている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２３８３８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１に記載されているエンジンは、上記クランク室に吸気マニホールドが連結され、このクランク室に吸入された空気を主燃焼室に導入して燃焼させる２サイクルディーゼルエンジンであり、掃気制御弁を開閉してクランク室容積を変更することで、掃気圧を変えてクランク室への吸入空気量を可変とするものであり、上記と同様、エンジンの全回転域にわたって効果的にポンピングロスを低減することはできない。
【０００７】
そこで本発明は、全回転域にわたってポンピングロスを効果的に低減することができ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による内燃機関は、ピストンが各々往復移動可能な複数のシリンダボアと、前記ピストンの移動方向の一方側に設けられると共に吸気ポート及び排気ポートが連通される複数の燃焼室と、前記ピストンの移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室と、前記複数のクランク室を貫通して設けられると共に前記ピストンの往復運動に連動して回転可能なクランクシャフトと、前記複数のクランク室を開口をもって連通する連通路と、前記連通路の開度を調整可能な開度調整手段と、前記クランクシャフトの回転速度に応じて前記開度調整手段による前記連通路の開度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明による内燃機関では、前記複数のシリンダボアを形成するボア壁面と、該ボア壁面の下端部に連続すると共に前記複数のクランク室を形成するクランク室壁面を有するシリンダブロックを備え、前記連通路の開口は、前記ボア壁面の前記下端部に設けられることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明による内燃機関では、前記連通路の開口は、前記クランクシャフトの回転方向を向いていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明による内燃機関では、前記制御手段は、前記クランクシャフトの回転速度が低速域であるときに前記開度調整手段による前記連通路の開度が最大となるように制御し、前記クランクシャフトの回転速度が高速域であるときに前記開度調整手段による前記連通路の開度が最小となるように制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明による内燃機関では、前記開度調整手段による前記連通路の最大開度は、前記開口が形成される壁面の強度に応じて設定され、最小開度は、前記クランク室内の負圧に応じて設定されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明による内燃機関では、前記開度調整手段は、円筒形に形成され、前記連通路内に周方向に回転可能に設けられると共に外周面に連通孔が設けられたロータリーバルブを有し、該ロータリーバルブが回転して前記外周面及び前記連通孔により前記連通路の前記開口を閉鎖及び開放することで開口面積を変更可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る発明による内燃機関では、前記開度調整手段は、基端部が回転軸に固定され、先端部が前記連通路の内面に沿って回動可能なフラッパバルブを有し、該フラッパバルブが前記回転軸の回転に伴って回動することで前記連通路の前記開口における通路面積を変更可能であることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に係る発明による内燃機関では、前記開度調整手段は、前記連通路の開口上に上下移動可能なスライドバルブを有し、該スライドバルブが前記上下移動することで前記連通路の前記開口の開口面積を変更可能であることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に係る発明による内燃機関では、前記開度調整手段は、回転軸に固定され、該回転軸から一端部までの長さと他端部までの長さとが異なると共に固定部分で折れ曲がったバタフライバルブを有し、該バタフライバルブの前記一端部側又は前記他端部側により前記連通路の開口を閉鎖することで開口面積を変更可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る内燃機関によれば、複数のクランク室を開口をもって連通する連通路と、連通路の開度を調整可能な開度調整手段と、クランクシャフトの回転速度に応じて開度調整手段による連通路の開度を制御する制御手段とを備えるので、全回転域にわたってポンピングロスを効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る内燃機関の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係るエンジンの模式的断面図、図２は、本発明の実施例１に係るエンジンのシリンダブロックの側面図、図３は、本発明の実施例１に係るエンジンの開度調整駆動部を示す模式図、図４は、本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図、図５は、本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図、図６は、本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図、図７は、本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図、図８は、本発明の実施例１に係るエンジンの連通路開度とポンピングロスとの関係を示す線図である。
【００２０】
図１に示すように、実施例１に係る内燃機関としてのエンジン１は、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるエンジンであり、シリンダボア３に往復運動可能に設けられるピストン２が２往復する間に、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクルエンジンである。
【００２１】
このエンジン１は、ピストン２が各々往復移動可能な複数のシリンダボア３と、ピストン２の移動方向の一方側に設けられる複数の燃焼室５と、ピストン２の移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室４を備える。ここで、ピストン２の移動方向は、円筒形状に形成されるシリンダボア３の軸線方向である。つまり、ピストン２を挟んでこのシリンダボア３の軸線方向の一方側に燃焼室５、他方側にクランク室４が設けられる。また、このエンジン１は、図２に示すように、クランク室４、燃焼室５、ピストン２（図１参照）、シリンダボア３（図１参照）をそれぞれ４つずつ備える４気筒のエンジンである。ただし、気筒数は一例を示すものであり必ずしも４気筒に限定されるものではない。
【００２２】
さらに、エンジン１は、図１に示すように、燃焼室５に連通する吸気ポート６及び排気ポート７と、燃焼室５内に燃料を直接噴射することが可能なインジェクタ８と、燃焼室５の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ９と、ピストンの往復運動に連動して回転可能なクランクシャフト１０を備える。さらに、エンジン１は、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びオイルパン１３を備える。
【００２３】
シリンダヘッド１１は、シリンダブロック１２上に締結され、オイルパン１３は、シリンダブロック１２の下部に締結される。シリンダブロック１２は、内部に円筒形状のシリンダボア３が形成される。このシリンダブロック１２は、複数のシリンダボア３を形成するボア壁面３ａと、複数のクランク室４を形成するクランク室壁面４ａを有し、このボア壁面３ａとクランク室壁面４ａとは、ボア壁面３ａの下端部３ｂ、クランク室壁面４ａの上端部４ｂにおいて連続している。
【００２４】
ピストン２は、このシリンダボア３に上下移動自在に嵌合する。複数のクランク室４は、複数のシリンダボア３に各々連通し、さらに図２に示すように、隔壁としてのバルクヘッド１６によりそれぞれが独立して区画される。なお、各クランク室４は、さらに具体的には、図１に示すように、このバルクヘッド１６と、クランク室壁面４ａと、オイルパン１３と、ピストン２の一方の端面である底面２ｂと、ボア壁面３ａとにより区画される。すなわち、各クランク室４は、ピストン２の往復運動によりその容積が変化し、ピストン２が上死点側（シリンダヘッド１１側）に位置する際には、シリンダボア３の内部空間もその一部に含まれる。オイルパン１３は、内部にバッフルプレート１３ａが装着され、潤滑油を貯留する。
【００２５】
クランクシャフト１０は、複数のクランク室４、バルクヘッド１６を貫通するように設けられ、各ピストン２は、それぞれコネクティングロッド１７を介してこのクランクシャフト１０に連結される。また、クランクシャフト１０は、その軸周りにカウンタウェイト１０ａを有する。各ピストン２の往復運動は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１０に伝えられ、ここで回転運動に変換されて、エンジン１の出力として取り出される。なお、このエンジン１では、クランクシャフト１０、カウンタウェイト１０ａは、図１中に矢印で示すように、時計回りに回転する。
【００２６】
燃焼室５は、ピストン２を挟んでクランク室４の反対側に設けられる。この燃焼室５は、複数のシリンダボア３に対応して複数形成され、シリンダヘッド１１の下面１１ａ、シリンダボア３のボア壁面３ａ及びピストン２の他方の端面である頂面２ａにより画成される。この燃焼室５の上部、つまり、シリンダヘッド１１の下面１１ａに上述した吸気ポート６及び排気ポート７が各々２つずつ形成される。この吸気ポート６及び排気ポート７の開口には吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。この吸気弁１４及び排気弁１５は、吸気ポート６及び排気ポート７をそれぞれ開閉可能とし、吸気ポート６と燃焼室５、燃焼室５と排気ポート７とをそれぞれ連通することができる。吸気ポート６は、その吸気方向上流側に空気を導入する吸気通路（吸気管）１８が接続され、排気ポート７は、その排気方向下流側に排気ガスを排出する排気通路（排気管）１９が接続される。
【００２７】
インジェクタ８は、シリンダヘッド１１の吸気ポート６側に装着される。また、インジェクタ８は、先端をシリンダボア３の中心線に向けて上下方向に対して所定角度傾斜して設けられる。このインジェクタ８は、ピストン２の頂面２ａに向けて燃料噴霧を噴射する。点火プラグ９は、燃焼室５の天井部分、すなわち、シリンダヘッド１１の下面１１ａの吸気ポート６と排気ポート７の間に装着される。
【００２８】
このエンジン１では、ピストン２がシリンダボア３内を下降することで、吸気通路１８および吸気ポート６を介して燃焼室５内に空気が吸入され（吸気行程）、この空気とインジェクタ８から燃焼室５内へ噴射される燃料とが混合して混合気を形成する。そして、このピストン２が吸気行程下死点を経てシリンダボア３内を上昇することで混合気が圧縮され（圧縮行程）、ピストン２が圧縮行程上死点付近に近づくと点火プラグ９により混合気に点火され、該混合気が燃焼し、その燃焼圧力によりピストン２を下降させる（膨張行程）。燃焼後の混合気は、ピストン２が膨張行程下死点を経て吸気行程上死点に向かって再び上昇することで排気ポート７、排気通路１９を介して排気ガスとして放出される（排気行程）。このピストン２のシリンダボア３内での往復運動は、コネクティングロッド１７を介してクランクシャフト１０に伝えられ、ここで回転運動に変換され、出力として取り出されると共に、このピストン２は、カウンタウェイト１０ａ、クランクシャフト１０が慣性力によりさらに回転することで、このクランクシャフト１０の回転に伴ってシリンダボア３内を往復する。このクランクシャフト１０が２回転することで、ピストン２はシリンダボア３を２往復し、この間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行い、燃焼室５内で１回の爆発が行われる。
【００２９】
ところで、このようなエンジン１では、その運転中、ピストン２の往復運動にともなう各クランク室４の圧力変動によりポンピングロスが生じ、これがエンジンの運転時における抵抗の１つとなっている。しかしながら、本実施例に係るエンジン１は、図１、図２に示すように、複数のクランク室４を開口２０ａをもって連通する連通路２０と、連通路２０の開度を調整可能な開度調整手段としての開度調整部２１と、図３に示すように、クランクシャフト１０の回転速度に応じて開度調整部２１による連通路２０の開度を制御する制御手段としての電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２２を備えることで、ピストン２の移動にともなってクランク室４側へ押圧される空気を連通路２０により内圧の低いクランク室４に流出させて、全回転域にわたる効果的なポンピングロスの低減を図っている。
【００３０】
連通路２０は、図１に示すように、上述のシリンダブロック１２のボア壁面３ａの下端部３ｂとクランク室壁面４ａの上端部４ｂとが交わり連続する部分の外側に壁面が膨らんだような形状で設けられる。連通路２０は、このクランクシャフト１０の長手方向に沿ってクランクシャフト１０とほぼ平行に設けられ、各クランク室４に対する開口２０ａがこの下端部３ｂに形成される。これにより、各クランク室４において最も圧力変動が大きくなりやすいピストン２の下死点位置での底面２ｂ付近に連通路２０の各開口２０ａを位置させることが可能となる。なお、ここでは、この連通路２０の開口２０ａは、ボア壁面３ａの下端部３ｂとクランク室壁面４ａの上端部４ｂにかかるように形成され、ピストン２が下死点位置にある際に、この開口２０ａがピストン２と重ならないように形成される。すなわち、ピストン２によりこの開口２０ａが閉鎖されることはない。
【００３１】
また、連通路２０の各開口２０ａは、クランクシャフト１０、カウンタウェイト１０ａの回転方向を向くように形成される。つまり、図１中時計回りに回転するクランクシャフト１０、カウンタウェイト１０ａに対して、連通路２０の各開口２０ａは、向かって左側のクランク室壁面４ａに形成される。これにより、クランク室４内の潤滑油がコネクティングロッド１７やカウンタウェイト１０ａにより掻き上げられても、連通路２０の各開口２０ａがこの掻き上げられた潤滑油に対面してしまうことがなく、各開口２０ａを介してこの連通路２０の内部に潤滑油が侵入しにくくなっている。
【００３２】
開度調整部２１は、図２に示すように、円筒形に形成され、連通路２０内に周方向に回転可能に設けられるロータリーバルブ２３と、このロータリーバルブ２３を回転可能に支持するベアリング２４を有する。ベアリング２４は、ロータリーバルブ２３の両端部を支持する。ロータリーバルブ２３は、連通路２０の長手方向に沿って設けられ、バキュームアクチュエータ２６を有する開度調整駆動部２５により回転駆動される。
【００３３】
開度調整駆動部２５は、図３に示すように、上述のバキュームアクチュエータ２６と、バキュームスイッチングバルブ（以下「ＶＳＶ」という）２７と、バキュームタンク２８を有する。バキュームアクチュエータ２６は、その内部の空間を２つの空間としての正圧部２６ｃ、負圧部２６ｄに区切る可動板２６ａと、この可動板２６ａに固定される連結棒２６ｂを有する。連結棒２６ｂは、可動板２６ａの正圧部２６ｃ側の面とロータリーバルブ２３の端面縁部２３ａとを連結する。また、バキュームアクチュエータ２６は、正圧部２６ｃに大気が導入される一方、負圧部２６ｄに配管を介してＶＳＶ２７が接続される。このＶＳＶ２７は、ＥＣＵ２２に電気的に接続されている。ＶＳＶ２７は、ＥＣＵ２２から制御信号を受信することで内部に大気を吸入可能である。また、このＶＳＶ２７は、配管を介してバキュームタンク２８に接続される。バキュームタンク２８は、さらにエンジン１のインテークマニホールドに接続され、これにより内部が負圧に維持される。
【００３４】
このように構成される開度調整駆動部２５は、ＶＳＶ２７がＥＣＵ２２から制御信号を受信していないときは、バキュームアクチュエータ２６の負圧部２６ｄ、ＶＳＶ２７、バキュームタンク２８及びこれらをつなぐ配管内は負圧に維持されている。この間、可動板２６ａは負圧部２６ｄ側に吸引されている。ここで、ＶＳＶ２７がＥＣＵ２２から制御信号を受信したときは、ＶＳＶ２７の内部に大気が吸入され、バキュームアクチュエータ２６の正圧部２６ｃと負圧部２６ｄとの圧力差が小さくなっていき、これにより、負圧部２６ｄ側に吸引されていた可動板２６ａは、正圧部２６ｃ側に移動する。つまり、この可動板２６ａは、バキュームアクチュエータ２６内の正圧部２６ｃと負圧部２６ｄとの圧力差の変動に応じて往復運動する。そして、ロータリーバルブ２３は、その端面縁部２３ａが連結棒２６ｂを介してこの可動板２６ａに連結されていることから、可動板２６ａの往復運動に連動して周方向に回転可能となる。なお、ロータリーバルブ２３は、リターンスプリング２５ａにより周方向に対して正圧部２６ｃと負圧部２６ｄとの圧力差が小さくなったときに回転する方向（図中時計回りの方向）に付勢されている。これにより、ロータリーバルブ２３は、正圧部２６ｃと負圧部２６ｄとの圧力差が小さくなったときにすばやく回転することができる。
【００３５】
開度調整部２１のロータリーバルブ２３は、図４、図５に示すように、外周面２９に連通孔３０が設けられる。連通孔３０は、連通路２０の各クランク室４の複数の開口２０ａに対応して１つずつ設けられる。各連通孔３０は、ロータリーバルブ２３の軸方向に対して各開口２０ａの位置と一致する位置に形成されている。また、開口２０ａ、各連通孔３０は、ともにロータリーバルブ２３の軸方向に長い楕円形にほぼ同じ大きさで形成されている。
【００３６】
開度調整部２１は、上述の開度調整駆動部２５によりこのロータリーバルブ２３が回転されることで、外周面２９及び連通孔３０により連通路２０の開口２０ａを閉鎖、開放して開口面積を変更可能であり、これにより、各クランク室４において同期して連通路２０の開度を調整可能である。
【００３７】
すなわち、開度調整部２１は、連通路２０の開口２０ａとロータリーバルブ２３の連通孔３０とが全部の部分で重なることで、開口２０ａの全体を開放する。これにより、開口２０ａ及び連通孔３０を介してロータリーバルブ２３の内部、すなわち、連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が多くなる。一方、開度調整部２１は、図６、図７に示すように、連通路２０の開口２０ａとロータリーバルブ２３の連通孔３０とが一部分のみで重なることで、外周面２９により開口２０ａの残りの部分を閉鎖する。これにより、開口２０ａの開口面積が小さくなり、開口２０ａ及び連通孔３０を介してロータリーバルブ２３の内部、すなわち、連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が少なくなる。
【００３８】
ＥＣＵ２２は、図３に示すように、マイクロコンピュータを中心として構成され、エンジン１の各部を制御するものであり、開度調整駆動部２５のＶＳＶ２７に電気的に接続されると共に、クランク角センサ３１にも電気的に接続される。クランク角センサ３１は、各気筒のクランク角度を検出するものである。クランク角センサ３１は、この検出したクランク角度をＥＣＵ２２に送信し、このＥＣＵ２２は受信したクランク角度に基づいて各気筒における吸気行程、圧縮行程、膨張行程、排気行程を判別すると共に、エンジン１のエンジン回転数（ｒｐｍ）を算出する。なおここで、エンジン回転数は、言い換えれば、クランクシャフト１０の回転速度に対応し、このクランクシャフト１０の回転速度が高くなれば、クランクシャフト１０の回転数、エンジン回転数も高くなる。
【００３９】
ところで、上記のように複数のクランク室４を連通路２０により連通する場合、ポンピングロスは、図８に示すように、連通路２０が所定の開度であるときに最大となる。しかしながら、ポンピングロスが最大となる連通路２０の開度は、エンジン１の回転数に応じて異なる。すなわち、ポンピングロスの低減に最適な連通路２０の開度は、内燃機関の回転数に応じて異なることから、ある回転数に対して最適な連通路２０の開度に設定しても、全回転域にわたって効果的にポンピングロスを低減することができないおそれがある。
【００４０】
そこで、ＥＣＵ２２は、このエンジン回転数に応じて開度調整駆動部２５のＶＳＶ２７に制御信号を送信して開度調整部２１による連通路２０の開度を制御する。具体的には、図８に示すように、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数が低回転域、例えば、１０００ｒｐｍ以下（アイドル状態を含む）であるときに、開度調整駆動部２５の駆動を制御し、図４、図５に示すように、開度調整部２１による連通路２０の開度が最大となるように制御する。さらに、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数が高回転域、例えば、６０００ｒｐｍ以上であるときに、開度調整駆動部２５の駆動を制御し、図６、図７に示すように、開度調整部２１による連通路２０の開度が最小となるように制御する。また、本実施例では、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数が中回転域、例えば、３０００ｒｐｍ程度であるときにも、開度調整駆動部２５の駆動を制御し、開度調整部２１による連通路２０の開度が最小となるように制御する。
【００４１】
つまり、本実施例では、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数が低回転域であるときに連通路２０の開度を最大とし、それ以外の中・高回転域であるときに連通路２０の開度を最小とする。これにより、エンジン回転数が低回転域であるときに連通路２０の開度を最大とすることで、低回転域において開度を最小とする場合に比べてポンピングロスをより効果的に低減することができると共に、エンジン回転数が中・高回転域であるときに連通路２０の開度を最小とすることで、中・高回転域において開度を最大とする場合に比べてポンピングロスをより効果的に低減することができる。
【００４２】
ここで、図８に示すように、ポンピングロスは、理論的には連通路２０の開度を０にすると、各クランク室４がそれぞれ系として完全に閉じた状態に近づき、ピストン２がクランク室４内の空気を圧縮するエネルギーがほとんどピストン２に戻ってくることから、ポンピングロスもかぎりなく０に近づく。ここから開度を大きくすることで、各クランク室４の系の外に出て行くエネルギーが増えることから、ポンピングロスは最大値に向かって増加する。そして、さらに開度を大きくすることで、今度はピストン２がクランク室４内の空気を圧縮するエネルギー自体が小さくなることから、ポンピングロスは再び低下していく。
【００４３】
ここで、図４、図５に示す開度調整部２１による連通路２０の最大開度は、開口２０ａが形成される壁面の強度に応じて設定される。上述のように、理論的には連通路２０の開度を大きくすればするほど、ポンピングロスはより多く低減されが、実際には連通路２０の開口２０ａを形成するシリンダブロック１２の壁面の強度を確保する必要から、この開口２０ａを無限に大きくすることはできない。また、開口２０ａを形成するシリンダブロック１２の壁面を大きくすることでこの壁面に対する開口２０ａの面積割合を小さくし、開口２０ａの開口面積を大きくしながら壁面の強度を確保することも可能であるが、この場合、シリンダブロック１２自体が大型化し、また、連通路２０の内径も大きくする必要があることから、エンジン１が大型化してしまう。開口２０ａの開口面積をより大きくすることによるポンピングロスの低減率は、図８に示すように小さいため、エンジン１の大型化に見合うだけのポンピングロスの低減は望めない。したがって、連通路２０の最大開度は、開口２０ａが形成される壁面の強度に応じて設定することが好適である。
【００４４】
一方、図６、図７に示す開度調整部２１による連通路２０の最小開度は、クランク室４内の負圧に応じて設定される。上述したように、理論的には連通路２０の開度を０にするとポンピングロスもほぼ０になるが、実際には各クランク室４がそれぞれ系として完全に閉じていると、クランク室４内の圧力変動が大きくなりすぎて、クランクオイルシールの破損や、バッフルプレート１３ａが破損してしまったりするなどエンジン１の耐久性に問題が生じる。つまり、このエンジン１の耐久性の観点から実質的に用いることができる連通路２０の最小開度には限界値が存在することから、この最小開度はクランク室４内の負圧に応じて設定することが好適である。
【００４５】
ここで、上述した連通路２０の容積は、各クランク室４を空気が行き来するのに必要な容積があればよく、それ以上に多くの容積は必要ない。これは、上述したように、ＥＣＵ２２がエンジン回転数に応じて開度調整部２１による連通路２０の開度を変更した際に、連通路２０の容積が大きすぎると、そのレスポンスが悪くなってしまうからである。
【００４６】
上記のように構成されるエンジン１では、ピストン２がシリンダボア３を往復運動すると、ピストン２が下死点側から上死点方向に移動した場合、クランク室４はその移動に従って容積が大きくなるので、これに伴って、クランク室４の内圧は低くなる。また、ピストン２が上死点側から下死点方向に移動した場合には、クランク室４はその移動に従って容積が小さくなるので、これに伴って各クランク室４の内圧は高くなる。各クランク室４は、ピストン２の往復運動によって上記のように内圧が変化するが、各クランク室４にはこの各クランク室４を連通する連通路２０が設けられており、ピストン２の往復運動によって、各クランク室４の内圧に変化が生じた場合には、クランク室４内の空気は、圧力が高いクランク室４側から圧力が低いクランク室４側にこの連通路２０を通って移動する。つまり、連通路２０を介して連通している各クランク室４間において内圧に圧力差が生じた場合には、その圧力差に応じて、圧力差が低減する方向に空気が流れ、クランク室４で発生する圧力が開放され、ポンピングロスが低減される。
【００４７】
そして、ＥＣＵ２２の制御によって、エンジン回転数が低回転域であるときに開度調整部２１により連通路２０の開度を最大とし各クランク室４を行き来する空気の量を多くすることで、低回転域におけるポンピングロスをより効果的に低減すると共に、エンジン回転数が中・高回転域であるときに開度調整部２１により連通路２０の開度を最小とし各クランク室４を行き来する空気の量を少なくすることで、中・高回転域におけるポンピングロスをより効果的に低減する。
【００４８】
以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１によれば、ピストン２が各々往復移動可能な複数のシリンダボア３と、ピストン２の移動方向の一方側に設けられると共に吸気ポート６及び排気ポート７が連通される複数の燃焼室５と、ピストン２の移動方向の他方側に設けられる複数のクランク室４と、複数のクランク室４を貫通して設けられると共にピストン２の往復運動に連動して回転可能なクランクシャフト１０と、複数のクランク室４を開口２０ａをもって連通する連通路２０と、連通路２０の開度を調整可能な開度調整部２１と、クランクシャフト１０の回転速度、すなわち、エンジン１の回転数に応じて開度調整部２１による連通路２０の開度を制御するＥＣＵ２２を備える。
【００４９】
したがって、独立して区画される複数のクランク室４を連通路２０によって連通することから、ピストン２の往復移動に伴って各クランク室４の内圧に変化が生じた場合には、クランク室４内の空気はこの連通路２０を通って圧力が高いクランク室４側から圧力が低いクランク室４側に移動し、クランク室４内に発生する圧力を開放する。さらに開度調整部２１によりこの連通路２０の開度を調整し、ＥＣＵ２２によりエンジン１の回転数に応じてこの開度調整部２１による連通路２０の開度を制御するので、連通路２０の開度をエンジン１の回転域に応じてポンピングロスの低減に最適な開度とすることができ、回転域に応じて特性の異なるポンピングロスを全回転域にわたって効果的に低減することができる。
【００５０】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１によれば、ＥＣＵ２２は、エンジン１の回転数が低回転域であるときに開度調整部２１による連通路２０の開度が最大となるように制御し、エンジン１の回転数が中・高回転域であるときに開度調整部２１による連通路２０の開度が最小となるように制御する。したがって、ＥＣＵ２２によりエンジン回転数が低回転域であるときに連通路２０の開度を最大とすることで、各クランク室４を行き来する空気の量を多くして、低回転域において開度を最小とする場合に比べてポンピングロスをより効果的に低減し、エンジン回転数が中・高回転域であるときに連通路２０の開度を最小とすることで、各クランク室４を行き来する空気の量を少なくして、中・高回転域において開度を最大とする場合に比べてポンピングロスをより効果的に低減するので、低回転域と中・高回転域の双方においてポンピングロスの低減を両立させることができ、トータルのポンピングロスを大幅に低減することができる。
【００５１】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１によれば、開度調整部２１による連通路２０の最大開度は、開口２０ａが形成される壁面の強度に応じて設定される。したがって、シリンダブロック１２、ひいてはエンジン１を大型化することなく、ポンピングロスの低減に必要な開口２０ａの開口面積を確保しつつ、開口２０ａが形成される壁面の強度を十分に確保することができる。さらに、開度調整部２１による連通路２０の最小開度は、クランク室４内の負圧に応じて設定される。したがって、クランク室４内の圧力変動が大きくなりすぎてエンジン１の耐久性を低下させることなく、開口２０ａをポンピングロスの低減に理想的な値に近い開口面積とすることができる。
【００５２】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１によれば、複数のシリンダボア３を形成するボア壁面３ａと、該ボア壁面３ａの下端部３ｂに連続すると共に複数のクランク室４を形成するクランク室壁面４ａを有するシリンダブロック１２を備え、連通路２０の開口２０ａは、ボア壁面３ａの下端部３ｂに設けられる。したがって、連通路２０は各クランク室４において最も圧力変動が大きくなりやすい位置に開口２０ａをもって各クランク室４を連通するので、連通路２０を介した各クランク室４間の空気の行き来を効率的に行うことができ、開口２０ａの面積を無駄に大きくすることなく、連通路２０を介した各クランク室４間の圧力差の低減をより迅速に行うことができる。
【００５３】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１によれば、連通路２０の開口２０ａは、クランクシャフト１０の回転方向を向いている。したがって、連通路２０の各開口２０ａがコネクティングロッド１７やカウンタウェイト１０ａによって掻き上げられる潤滑油に対面してしまうことがないので、各開口２０ａを介してこの連通路２０の内部に潤滑油が侵入しにくくなり、連通路２０の開度が実質的に小さくなってしまって、ＥＣＵ２２による制御に狂いが生じてしまうことを防止することができる。
【００５４】
さらに、以上で説明した本発明の実施例１に係るエンジン１によれば、開度調整部２１は、円筒形に形成され、連通路２０内に周方向に回転可能に設けられると共に外周面２９に連通孔３０が設けられたロータリーバルブ２３を有し、該ロータリーバルブ２３が回転して外周面２９及び連通孔３０により連通路２０の開口２０ａを閉鎖及び開放することで開口面積を変える。したがって、ロータリーバルブ２３が回転することで各クランク室４に対応する開口２０ａの開口面積を同期して変更することができ、連通路２０の開口２０ａと連通孔３０とが全部の部分で重なることで、開口２０ａの全体を開放し、連通路２０の開度を大きくするので、各クランク室４を行き来する空気の量を多くすることができる一方、連通路２０の開口２０ａと連通孔３０とが一部分のみで重なることで、外周面２９により開口２０ａの一部を閉鎖し、連通路２０の開度を小さくするので、各クランク室４を行き来する空気の量を少なくすることができる。また、例えば、各クランク室４に応じて連通孔３０の位置を周方向にずらして設けることで、開口２０ａの閉鎖、開放のタイミングをエンジン１の特性に応じて軽微な変更により適宜設定することができる。
【実施例２】
【００５５】
図９は、本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図、図１０は、本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図、図１１は、本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図、図１２は、本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【００５６】
実施例２に係るエンジンは、実施例１に係るエンジンと略同様の構成であるが、開度調整手段がロータリーバルブに代えてフラッパバルブを有する点で実施例１に係るエンジンとは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００５７】
図９に示すように、この実施例２に係るエンジン２０１では、開度調整手段としての開度調整部２２１は、基端部２３３ａが回転軸２３２に固定され、先端部２３３ｂが連通路２０の内面に沿って回動可能なプレート状のフラッパバルブ２３３を有する。ここで、本実施例の連通路２０の通路断面は半円形状に形成され、連通路２０は半円形断面の曲面がシリンダブロック１２の外方を向くように形成される。そして、連通路２０の開口２０ａは、連通路２０の半円形断面の直線部分において一方の半径分だけが開口するように形成される。なお、本実施例では、開口２０ａは矩形状に形成されている。
【００５８】
回転軸２３２は、連通路２０の半円形断面のほぼ中心部分にこの連通路２０の長手方向に沿って設けられる。また、回転軸２３２は、実施例１のロータリーバルブ２３とほぼ同様に、図３で説明した開度調整駆動部２５により周方向に回転可能である。フラッパバルブ２３３は、各クランク室４の複数の開口２０ａに対応して１つずつ設けられ、各々回転軸２３２に固定される。これにより、各クランク室４に対応する開口２０ａの開口面積を同期して変更することが可能となる。そして、このフラッパバルブ２３３は、回転軸２３２の回転に伴って回動することで連通路２０の開口２０ａにおける通路面積を変えることが可能であり、これにより、連通路２０の開度を調整可能である。
【００５９】
すなわち、開度調整部２２１は、図９、図１０に示すように、フラッパバルブ２３３が回転軸２３２を中心として開口２０ａの反対側に倒れることで、連通路２０の開口２０ａにおける通路面積を最大にする。これにより、開口２０ａを介して連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が多くなる。一方、開度調整部２２１は、図１１、図１２に示すように、開度調整駆動部２５により回転軸２３２が回転し、フラッパバルブ２３３の先端部２３３ｂが連通路２０の内面に沿って開口２０ａに向かって周方向に回動することで連通路２０の開口２０ａにおける通路面積を小さくする。これにより、開口２０ａを介して連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が少なくなる。
【００６０】
以上で説明した本発明の実施例２に係るエンジン２０１によれば、開度調整部２２１は、基端部２３３ａが回転軸２３２に固定され、先端部２３３ｂが連通路２０の内面に沿って回動可能なフラッパバルブ２３３を有し、該フラッパバルブ２３３が回転軸２３２の回転に伴って回動することで連通路２０の通路面積を変更可能である。したがって、回転軸２３２が回転してフラッパバルブ２３３がこの回転軸２３２を中心として開口２０ａの反対側に倒れることで、連通路２０の開口２０ａにおける通路面積を大きくするので、各クランク室４を行き来する空気の量を多くすることができる一方、フラッパバルブ２３３の先端部２３３ｂが連通路２０の内面に沿って開口２０ａに向かって周方向に回動することで連通路２０の開口２０ａにおける通路面積を小さくするので、各クランク室４を行き来する空気の量を少なくすることができる。そして、例えば、ロータリーバルブ２３を用いていた実施例１の開度調整部２１と比較して、この開度調整部２２１を比較的簡単な構造とした上で適切に連通路２０の開度を調整することができ、また、上述した連通孔３０のように所定の位置に設けるために高い精度もいらないことから、高い加工精度が必要な部分も少なくすることができる。さらに、フラッパバルブ２３３による開度調整部２２１を用いることで、連通路２０の通路断面を実施例１のように円形状にする必要が無く、連通路２０の設置スペースに応じて半円形状等の形状に適宜設定することができるので、エンジン２０１をより小型化することができ、設計上の自由度も向上することができる。
【実施例３】
【００６１】
図１３は、本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図、図１４は、本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図、図１５は、本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図、図１６は、本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【００６２】
実施例３に係るエンジンは、実施例１に係るエンジンと略同様の構成であるが、開度調整手段がロータリーバルブに代えてスライドバルブを有する点で実施例１に係るエンジンとは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００６３】
図１３に示すように、この実施例３に係るエンジン３０１では、開度調整手段としての開度調整部３２１は、連通路２０の開口２０ａ上に上下移動可能なプレート状のスライドバルブ３３４を有する。ここで、本実施例の連通路２０の通路断面は、実施例２と同様に、半円形状に形成され、連通路２０は半円形断面の曲面がシリンダブロック１２の外方を向くように形成される。そして、連通路２０の開口２０ａは、連通路２０の半円形断面の直線部分において一方の半径分だけが開口するように形成される。さらに、この半円形断面の直線部分の残りの部分には、スライドバルブ３３４とのスライド面を形成するスライド面部材３３６が設けられる。なお、本実施例では、開口２０ａは矩形状に形成されている。
【００６４】
スライドバルブ３３４は、各クランク室４の複数の開口２０ａに対応して１つずつ設けられ、各々スライド面の反対側の面で駆動軸３３５に固定される。これにより、各クランク室４に対応する開口２０ａの開口面積を同期して変更することが可能となる。駆動軸３３５は、連通路２０の長手方向に沿って設けられる。また、駆動軸３３５の端面は、図３で説明した開度調整駆動部２５の連結棒２６ｂに連結されており、可動板２６ａの往復運動に連動してスライドバルブ３３４の上下移動を可能とする。このスライドバルブ３３４は、連通路２０の開口２０ａ上に上下移動することで連通路２０の開口２０ａの開口面積を変更可能であり、これにより、連通路２０の開度を調整可能である。
【００６５】
すなわち、開度調整部３２１は、図１３、図１４に示すように、スライドバルブ３３４がスライド面部材３３６上に上下移動することで、連通路２０の開口２０ａの開口面積を最大にする。これにより、開口２０ａを介して連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が多くなる。一方、開度調整部３２１は、図１５、図１６に示すように、開度調整駆動部２５により駆動軸３３５が移動し、スライドバルブ３３４が連通路２０の開口２０ａ上に上下移動することで開口２０ａの開口面積を小さくする。これにより、開口２０ａを介して連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が少なくなる。
【００６６】
以上で説明した本発明の実施例３に係るエンジン３０１によれば、開度調整部３２１は、連通路２０の開口２０ａ上に上下移動可能なスライドバルブ３３４を有し、該スライドバルブ３３４が上下移動することで連通路２０の開口２０ａの開口面積を変更可能である。したがって、スライドバルブ３３４がスライド面部材３３６上に上下移動することで、連通路２０の開口２０ａの開口面積を最大にするので、各クランク室４を行き来する空気の量を多くすることができる一方、スライドバルブ３３４が連通路２０の開口２０ａ上に上下移動することで開口２０ａの開口面積を小さくするので、各クランク室４を行き来する空気の量を少なくすることができる。そして、例えば、ロータリーバルブ２３を用いていた実施例１の開度調整部２１と比較して、この開度調整部３２１を比較的簡単な構造とした上で適切に連通路２０の開度を調整することができ、また、上述した連通孔３０のように所定の位置に設けるために高い精度もいらないことから、高い加工精度が必要な部分も少なくすることができる。さらに、スライドバルブ３３４による開度調整部３２１を用いることで、連通路２０の通路断面を実施例１のように円形状にする必要が無く、連通路２０の設置スペースに応じて半円形状等の形状に適宜設定することができるので、エンジン３０１をより小型化することができ、設計上の自由度も向上することができる。さらに、実施例２のフラッパバルブ２３３のように、先端部２３３ｂが連通路２０の内面に沿って回動することもないので、スライドバルブ３３４の高い寸法精度も必要なく、この点でも製造効率を向上することができる。
【実施例４】
【００６７】
図１７は、本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図、図１８は、本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図、図１９は、本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図、図２０は、本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【００６８】
実施例４に係るエンジンは、実施例１に係るエンジンと略同様の構成であるが、開度調整手段がロータリーバルブに代えてバタフライバルブを有する点で実施例１に係るエンジンとは異なる。その他、上述した実施例と共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略するとともに、同一の符号を付す。
【００６９】
図１７に示すように、この実施例４に係るエンジン４０１では、開度調整手段としての開度調整部４２１は、回転軸４４０に固定され、この固定部分で断面形状がくの字型に折れ曲がったバタフライバルブ４３９を有する。ここで、本実施例の連通路２０の通路断面は、実施例２と同様に、半円形状に形成され、連通路２０は半円形断面の曲面がシリンダブロック１２の外方を向くように形成される。なお、本実施例では、開口２０ａは矩形状に形成されている。
【００７０】
回転軸４４０は、連通路２０の半円形断面のほぼ中心部分にこの連通路２０の長手方向に沿って設けられる。また、回転軸４４０は、実施例１のロータリーバルブ２３とほぼ同様に、図３で説明した開度調整駆動部２５により周方向に回転可能である。バタフライバルブ４３９は、この回転軸４４０の回転中心からから一端部４３７ａまでの長さと他端部４３８ａまでの長さとが異なる。すなわち、バタフライバルブ４３９は、回転軸４４０の回転中心から端部４３７ａまでの長さが相対的に長い長辺部４３７と、回転中心から端部４３８ａまでの長さ相対的に短い短辺部４３８を有する。バタフライバルブ４３９は、各クランク室４の複数の開口２０ａに対応して１つずつ設けられ、各々回転軸４４０に固定される。これにより、各クランク室４に対応する開口２０ａの開口面積を同期して変更することが可能となる。そして、このバタフライバルブ４３９は、回転軸４４０の回転に伴って回動することで、一端部４３７ａ側の長辺部４３７又は他端部４３８ａ側の短辺部４３８により連通路２０の開口２０ａを閉鎖することで開口面積を変更可能であり、これにより、連通路２０の開度を調整可能である。
【００７１】
すなわち、開度調整部４２１は、図１７、図１８に示すように、バタフライバルブ４３９の短辺部４３８が回転軸４４０を中心として開口２０ａに向かって倒れ、開口２０ａの一部を閉鎖し、残りの部分を開放することで、開口２０ａの開口面積を最大にする。これにより、開口２０ａを介して連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が多くなる。一方、開度調整部４２１は、図１９、図２０に示すように、開度調整駆動部２５により回転軸４４０が回転し、バタフライバルブ４３９の長辺部４３７が回転軸４４０を中心として開口２０ａに向かって倒れ、短辺部４３８が閉鎖していた部分を開放し、残りの部分を閉鎖することで、開口２０ａの開口面積を小さくする。これにより、開口２０ａを介して連通路２０の内部に流入し、各クランク室４を行き来する空気の量が少なくなる。なお、バタフライバルブ４３９は、長辺部４３７、短辺部４３８が常に連通路２０内に位置するように設け、開度調整駆動部２５により回転される際にも、長辺部４３７、短辺部４３８が開口２０ａからクランク室４側に飛び出ないようにしている。これにより、クランク室４内で回転しているコネクティングロッド１７やカウンタウェイト１０ａの軌道から開口２０ａまでのクリアランスを小さくすることができ、エンジン４０１をより小型化することができる。
【００７２】
以上で説明した本発明の実施例４に係るエンジン４０１によれば、開度調整部４２１は、回転軸４４０に固定され、該回転軸４４０から一端部４３７ａまでの長さと他端部４３８ａまでの長さとが異なると共に固定部分で折れ曲がったバタフライバルブ４３９を有し、該バタフライバルブ４３９の一端部４３７ａ側の長辺部４３７又は他端部４３８ａ側の短辺部４３８により連通路２０の開口２０ａを閉鎖することで開口面積を変更可能である。したがって、回転軸４４０が回転して、バタフライバルブ４３９の短辺部４３８が回転軸４４０を中心として開口２０ａに向かって倒れ、短辺部４３８により開口２０ａの一部を閉鎖することで、開口２０ａの開口面積を最大にするので、各クランク室４を行き来する空気の量を多くすることができる一方、長辺部４３７が回転軸４４０を中心として開口２０ａに向かって倒れ、短辺部４３８が閉鎖していた部分を開放し、残りの部分を閉鎖することで、開口２０ａの開口面積を小さくするので、各クランク室４を行き来する空気の量を少なくすることができる。そして、例えば、ロータリーバルブ２３を用いていた実施例１の開度調整部２１と比較して、この開度調整部４２１を比較的簡単な構造とした上で適切に連通路２０の開度を調整することができ、また、上述した連通孔３０のように所定の位置に設けるために高い精度もいらないことから、高い加工精度が必要な部分も少なくすることができる。さらに、バタフライバルブ４３９による開度調整部４２１を用いることで、連通路２０の通路断面を実施例１のように円形状にする必要が無く、連通路２０の設置スペースに応じて半円形状等の形状に適宜設定することができるので、エンジン４０１をより小型化することができ、設計上の自由度も向上することができる。
【００７３】
また、クランク室４内で回転しているコネクティングロッド１７やカウンタウェイト１０ａの軌道から開口２０ａまでのクリアランスが十分確保されている場合には、バタフライバルブ４３９を短辺部４３８（あるいは長辺部４３７）がクランク室４側に出るまで回転させることも可能である。この場合、図１７に破線で示すように、バタフライバルブ４３９を短辺部４３８がクランク室４側に出るまで回転させて開口２０ａの全面を開放することで、エンジン４０１の特性に応じて最大開度をさらに大きくすることができる。さらに、この場合、長辺部４３７における回転軸４４０の回転中心から端部４３７ａまでの長さをより短くすることができるので、連通路２０の通路断面をより偏平にすることが可能となり、連通路２０のシリンダブロック１２外方への出っ張りをより小さくすることができるので、エンジン４０１をより小型化することができる。
【００７４】
なお、上述した本発明の実施例に係るエンジンは、上述した実施例に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。以上の説明では、エンジン１、２０１、３０１、４０１は、直噴型エンジンとして説明したがポート噴射型のエンジンでもよい。また、以上の説明では、開度調整駆動部２５は、バキュームアクチュエータ２６等を有し機械的に開度調整部２１、２２１、３２１、４２１を駆動するものとして説明したが、モータ等により電気的に駆動するようにしてもよい。また、以上の説明では、開口２０ａは楕円形状又は矩形状に形成するものとして説明したが、他の形状に形成してもよい。
【００７５】
また、以上の説明では、各クランク室４を連通する連通路２０の開口２０ａは、ボア壁面３ａの下端部３ｂとクランク室壁面４ａの上端部４ｂにかかるように形成されるものとして説明したがこれに限らない。また、開口２０ａがクランクシャフト１０の回転方向を向いていなくとも良い。また、以上の説明では、ＥＣＵ２２は、エンジン回転数が低回転域であるときに連通路２０の開度を最大とし、それ以外の中・高回転域であるときに連通路２０の開度を最小とするものとして説明したが、本発明を適用するエンジンの連通路開度−ポンピングロスグラフの特性に応じて、例えば、中回転域のときに連通路２０の開度を最大とするようにしてもよい。また、以上の説明では、連通路２０の開度は、最大開度と最小開度の２段階を用いるものとして説明したが、中間開度も用いて３段階としてもよいし、回転数に応じてリニアに開度を調整するようにしてもよい。また、連通路２０は、バルクヘッド１６を貫通するように設けてもよい。さらに、開度調整部２１、２２１、３２１、４２１は、各クランク室４に対応して個別に連通路２０の開度を調整するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明に係る内燃機関は、各クランク室を連通路により連通し、この連通路の開度をエンジン回転数に応じて調整することで、全回転域にわたって効果的にポンピングロスを低減することができるものであり、ピストンが２往復する間に吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行う、いわゆる４サイクル内燃機関に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施例１に係るエンジンの模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るエンジンのシリンダブロックの側面図である。
【図３】本発明の実施例１に係るエンジンの開度調整駆動部を示す模式図である。
【図４】本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図である。
【図６】本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図である。
【図７】本発明の実施例１に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【図８】本発明の実施例１に係るエンジンの連通路開度とポンピングロスとの関係を示す線図である。
【図９】本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図である。
【図１１】本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の実施例２に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【図１３】本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図である。
【図１５】本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図である。
【図１６】本発明の実施例３に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【図１７】本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最大開度時を示す部分断面図である。
【図１８】本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最大開度時の開口を示す正面図である。
【図１９】本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最小開度時を示す部分断面図である。
【図２０】本発明の実施例４に係るエンジンの連通路の最小開度時の開口を示す正面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１、２０１、３０１、４０１    エンジン
２    ピストン
３    シリンダボア
３ａ    ボア壁面
３ｂ    下端部
４    クランク室
４ａ    クランク室壁面
４ｂ    上端部
５    燃焼室
６    吸気ポート
７    排気ポート
８    インジェクタ
９    点火プラグ
１０    クランクシャフト
１１    シリンダヘッド
１２    シリンダブロック
１６    バルクヘッド
２０    連通路
２０ａ    開口
２１、２２１、３２１、４２１    開度調整部（開度調整手段）
２２    ＥＣＵ（制御手段）
２３    ロータリーバルブ
２５    開度調整駆動部
２９    外周面
３０    連通孔
２３２    回転軸
２３３    フラッパバルブ
２３３ａ    基端部
２３３ｂ    先端部
３３４    スライドバルブ
３３５    駆動軸
４３７ａ、４３８ａ    端部
４３７    長辺部
４３８    短辺部
４３９    バタフライバルブ
４４０    回転軸
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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