(57)【要約】【課題】可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比機関の各潤滑部位３４に対し、高負荷時に十分なオイル供給を行うとともに、低負荷時に過剰なオイル供給を抑制する。【解決手段】機関負荷に応じて機関圧縮比を可変制御する可変圧縮比機構を備える。オイルポンプ３１により加圧されたオイルはメインギャラリ３３を経て各潤滑部位３４へ送給される。メインギャラリ３３のオイルを排出するリリーフ油路３７に弁体３８を設ける。低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態ではリリーフ油路３７を開き、高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態ではリリーフ油路３７を閉じる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関負荷に応じて機関圧縮比を可変制御する可変圧縮比機構と、
油圧源から主油路を経由して潤滑部位へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
上記可変圧縮比機構による圧縮比の設定状態に応じて、上記主油路の油圧を変更する油圧変更手段と、
を有するレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項２】
上記油圧変更手段が、高圧縮比の設定状態では主油路の油圧を低下し、低圧縮比の設定状態では主油路の油圧を保持する請求項１に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項３】
圧縮比の設定状態に応じて、主油路から特定の潤滑部位への供給油圧を変更する手段を有する請求項１又は２に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項４】
上記主油路がシリンダブロックの内部に形成されるメインギャラリであり、
かつ、シリンダヘッドに形成されるヘッドギャラリと、
上記メインギャラリからヘッドギャラリへ潤滑油を供給する主ヘッド供給油路及び副ヘッド供給油路と、
圧縮比の設定状態に応じて、上記副ヘッド供給油路を開閉して、上記メインギャラリからヘッドギャラリへの供給油圧を変更するヘッド油圧変更手段と、を有する請求項１〜３のいずれかに記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項５】
上記副ヘッド供給油路の通油抵抗が上記主ヘッド供給油路の通油抵抗に比して小さく設定されており、
上記ヘッド油圧変更手段は、高圧縮比の設定状態では副ヘッド供給油路を開き、低圧縮比の設定状態では副ヘッド供給油路を閉じる請求項４に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項６】
上記油圧変更手段が、上記メインギャラリ内の潤滑油を排出するリリーフ油路と、圧縮比の設定状態に応じてリリーフ油路を開閉する弁体と、を有し、
上記副ヘッド供給油路は、上記弁体よりも下流側のリリーフ油路又は弁体に接続しており、この弁体により開閉される請求項４又は５に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項７】
上記油圧変更手段が、上記主油路内の潤滑油を排出するリリーフ油路と、圧縮比の設定状態に応じてリリーフ油路を開閉する弁体と、を有し、
この弁体が、圧縮比の変更時に動作する上記可変圧縮比機構の動作部品により構成されている請求項１〜６のいずれかに記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項８】
上記可変圧縮比機構が、
クランクシャフトのクランクピンに回転可能に装着されるロアリンクと、
このロアリンクとピストンとを連携するアッパリンクと、
偏心軸が設けられたコントロールシャフトと、
上記偏心軸とロアリンクとを連携するコントロールリンクと、
機関圧縮比を変更するために、上記コントロールシャフトの回転位置を変更・制御する圧縮比可変アクチュエータと、を有する請求項７に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項９】
上記コントロールシャフトが、ベアリングキャップによりシリンダブロック側へ回転可能に支持されるジャーナル部を有し、
このジャーナル部が上記弁体を構成している請求項８に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項１０】
上記コントロールシャフトの内部に、リリーフ油路の一部をなす弁内油路が形成されており、この弁内油路が、コントロールシャフトの内部を軸方向に延びる軸方向油路と、この軸方向油路とジャーナル部の外周とを接続する第１径方向油路と、上記軸方向油路と偏心軸の外周とを接続する第２径方向油路と、を有している請求項９に記載のレシプロ式可変圧縮比機関。
【請求項１１】
機関圧縮比を可変制御する可変圧縮比機構と、
油圧源から主油路を経由して潤滑部位へ潤滑油を供給する潤滑油供給手段と、
機関負荷に応じて、上記主油路の油圧を変更する油圧変更手段と、を有するレシプロ式可変圧縮比機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複リンク式のピストン−クランク機構を利用した可変圧縮比機構を備えたレシプロ式の内燃機関に関し、特に、その潤滑性の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、先に、レシプロ式内燃機関の可変圧縮比機構として、複リンク式のピストン−クランク機構を用い、そのリンク構成部品の一部を動かすことにより、ピストン上死点位置及び機関圧縮比を変化させるようにした機構を種々提案している（例えば特許文献１）。この可変圧縮比機構は、ピストンにピストンピンを介して連結されたアッパリンクと、上記アッパリンクにアッパピンを介して揺動可能に連結され、かつクランクシャフトのクランクピンに回転可能に装着されたロアリンクと、一端部が上記ロアリンクにコントロールピンを介して揺動可能に連結されたコントロールリンクと、シリンダブロックに回転可能に設けられ、かつ上記コントロールリンクの他端部を揺動自在に支持する偏心軸を備えたコントロールシャフトと、を備え、上記コントロールシャフトの偏心軸位置を機関運転条件に応じて制御することで機関圧縮比を可変制御する構成となっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２１５９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような可変圧縮比機構を備えた可変圧縮比機関にあっては、潤滑が必要な潤滑部位として、一般的なクランク主軸、クランクピン、ピストンピンの他に、コントロールシャフト、コントロールピン、アッパピンの３個所がさらに加わるので、高負荷時に、ピストンスカートや各軸受部においてオイル供給が不十分となって潤滑状態が悪化する虞がある。また、過度にオイル循環量を増大すると、低負荷時には、必要オイル量が少ないにもかかわらず過剰なオイル供給が行われ、無駄なオイルポンプ仕事が発生して燃費が悪化する、という問題が生じる。
【０００５】
この発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、可変圧縮比機構を備えたレシプロ式可変圧縮比機関において、その潤滑性能を有効に向上・改善することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
機関負荷等に応じて機関圧縮比を可変制御する可変圧縮比機構を備える。油圧源から主油路を経由して潤滑部位へ潤滑油が供給される。上記可変圧縮比機構による圧縮比の設定状態（又は機関負荷）に応じて、上記主油路の油圧を変更する。
【０００７】
【発明の効果】
この発明によれば、可変圧縮比機構による圧縮比の設定状態（又は機関負荷）に応じて主油路の油圧を変更することにより、潤滑部位へ潤滑油を過不足なく適切に供給することができる。例えば低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態では、主油路の油圧を低下させて、潤滑部位へ潤滑油が過度に供給されることを抑制し、これにより無駄なオイルポンプの損失を低減・解消し、燃費の向上等を図ることができる。また、例えば高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、主油路の油圧を低下させることなく高い油圧に保持して、オイル供給量の不足を解消し、焼き付きや潤滑悪化を確実に防ぐことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るレシプロ式可変圧縮比機関の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。先ず、図１及び図２を参照して、後述する全実施例に共通する可変圧縮比機構等について説明する。
【０００９】
可変圧縮比機構は、クランクシャフト１のクランクピン１２に回転可能に装着されたロアリンク２と、このロアリンク２とピストン３とを連携するアッパリンク５と、偏心軸８が設けられたコントロールシャフト７と、偏心軸８とロアリンク２とを連携するコントロールリンク６と、を有している。後述する圧縮比可変アクチュエータ５１（図５参照）等により、主として機関負荷に応じてコントロールシャフト７の回転位置を変更することにより、コントロールリンク６によるロアリンク２の運動拘束条件を変化させて、ピストン３のストローク特性、すなわちピストン３の上死点位置及び機関圧縮比を変更・制御することができる。
【００１０】
詳述すると、クランクシャフト１は、複数のジャーナル部１１とクランクピン１２とを備えている。各ジャーナル部１１は、シリンダブロック２１とクランクシャフトベアリングキャップ２２との間の主軸受に回転自在に支持されている。クランクピン１２は、ジャーナル部１１から所定量偏心しており、ここにロアリンク２が回転自在に装着されている。ロアリンク２は、左右の２部材に分割可能に構成されているとともに、略中央の連結孔に上記のクランクピン１２が嵌合している。
【００１１】
アッパリンク５は、下端側がアッパピン１０を介してロアリンク２の一端に回転可能に連結され、上端側がピストンピン４を介してピストン３に回転可能に連結されている。上記ピストン３は、燃焼圧力を受け、シリンダブロック２１のシリンダボア２３内を往復動する。
【００１２】
コントロールリンク６は、上端側の小端部がコントロールピン９を介してロアリンク２の他端に回転可能に連結され、下端側の大端部が、コントロールシャフト７の偏心軸８に揺動可能に支持されている。上記コントロールシャフト７は、クランクシャフト１と平行に配置されており、上記クランクシャフトベアリングキャップ２２と、その下部にさらに取り付けられたコントロールシャフトベアリングキャップ２４と、の間に構成された主軸受によって、回転自在に支持されている。上記偏心軸８は、このコントロールシャフト７の回転中心から偏心して形成されている。上記コントロールシャフトベアリングキャップ２４は、梯子状のいわゆるベアリングビーム構造をなし、複数個のベアリングキャップが機関前後方向に沿ったビーム部によって一体に連結されている。
【００１３】
上記コントロールシャフト７は、図示せぬエンジンコントロールユニットからの制御信号に基づき、電動モータ等を用いた圧縮比可変アクチュエータ（図５の圧縮比可変アクチュエータ５１等）によって、その回動位置が制御される。
【００１４】
この圧縮比可変アクチュエータによって上記コントロールシャフト７が回動されると、偏心軸８の中心位置が変化し、コントロールリンク６の下端の揺動中心位置が上下に変化する。これに伴って、ピストン上死点におけるロアリンク２の姿勢が変化し、ピストン上死点におけるピストン３の位置が高くなったり低くなったりする。これにより、機関圧縮比を変えることが可能となる。この圧縮比制御は、機関運転条件に基づいて行われ、一般に、機関の負荷が高いほど低圧縮比となるように制御される。
【００１５】
図２に示すように、油圧源としてのオイルポンプ３１は、エンジンのクランクシャフト１の回転動力により駆動され、オイルパン３２に溜められているエンジンオイル（作動油・潤滑油）を汲み上げて加圧し、シリンダブロック２１（図１参照）内に形成された主油路としてのメインギャラリ３３へ圧送する。メインギャラリ３３へ供給されたオイルは、クランクシャフト１の軸受部分等のオイル潤滑が必要なシリンダブロック２１内の複数の潤滑部位（オイル供給部位）３４へそれぞれ供給されるとともに、一部が主ヘッド供給油路３６を経由してシリンダヘッドに形成されるヘッドギャラリ３５へ供給され、このヘッドギャラリ３５を経由して、主にシリンダヘッド内の動弁系・カムシャフト軸受等の複数の潤滑部位（図示省略）へ供給される。各潤滑部位を潤滑したオイルは、再びオイルパン３２へ戻される。なお、図２等において、油路３６，３７等の線の厚さは油圧・油量に対応しており、油圧・油量が大きいと太く、小さいと細く描いている。
【００１６】
オイルポンプ３１はクランクシャフト１の回転動力により駆動されるため、このオイルポンプ３１により加圧されるメインギャラリ３３の油圧は、主として機関回転速度に依存する。これに対し、各潤滑部位へ潤滑油を適切に供給するために必要な油圧は、主として機関負荷に応じて変動し、基本的には、負荷が高くなるほど高い油圧が要求される。特に、上述したような可変圧縮比機関にあっては、潤滑が必要な箇所として、一般的なクランク主軸、クランクピン、ピストンピンの他に、コントロールシャフト、コントロールピン、アッパピンの３個所がさらに加わるので、高負荷時に、ピストンスカートや各軸受部においてオイル供給が不十分となって潤滑状態が悪化する虞がある。また、低負荷時に過度に油圧を増大すると、必要オイル量が少ないにもかかわらず過剰なオイル供給が行われ、無駄なオイルポンプ仕事が発生して燃費が悪化する、という問題が生じる。
【００１７】
このような問題を解決するために、後述する実施例では、可変圧縮比機構による圧縮比の設定状態あるいは機関負荷に応じて、メインギャラリ３３の油圧を変更する油圧変更手段を備えている。従って、圧縮比の設定又は機関負荷に応じて各潤滑部位へ潤滑油を過不足なく適切に供給することができ、例えば高圧縮比の設定を用いる低負荷域では油圧を低下させてオイルポンプの損失を低減し、燃費の向上を図ることができ、また、低圧縮比の設定を用いる高負荷域では、メインギャラリ３３の油圧を低下させることなく高い油圧に維持して、各潤滑部位へ十分に潤滑油を供給し、各潤滑部位の焼き付きや潤滑悪化を確実に防ぐことができる。
【００１８】
上記の油圧変更手段として、後述する全実施例ともに、メインギャラリ３３に接続し、このメインギャラリ３３からオイルを排出（リリーフ）するリリーフ油路３７と、圧縮比の設定又は機関負荷に応じてリリーフ油路３７の開度を切換・調整することにより、メインギャラリ３３の油圧を調整する油圧調整機構としての弁体（第１実施例の弁体３８等）と、を有している。この弁体は、リリーフ油路３７を「開」又は「閉」とする２位置切換型でも良く、あるいは開度を連続的に調整して油圧・流量を連続的に調整可能なものであっても良い。
【００１９】
図２を参照して本発明の第１実施例を説明する。この第１実施例では、リリーフ油路３７を開閉する電磁弁等の弁体３８が設けられる。この弁体３８の動作は、エンジンコントロールユニット等の制御部により圧縮比の設定状態に応じて制御される。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、主として低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態では、弁体３８によりリリーフ油路３７を開く。これにより、一部のオイルがメインギャラリ３３からリリーフ油路３７を経由して排出され、メインギャラリ３３の油圧が低下する。従って、低負荷域でのオイルポンプの損失を低減して燃費の向上を図ることができる。一方、図２（ｂ）に示すように、主として高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、弁体３８によりリリーフ油路３７を閉じる。これにより、リリーフ油路３７を経由したオイルリリーフは行われず、メインギャラリ３３の油圧が高く維持される。従って、高負荷域では各潤滑部位へ十分に潤滑油を供給することができ、潤滑不足等を招くことがない。
【００２１】
図３を参照して第２実施例を説明する。この実施例では、機関圧縮比の設定状態ではなく、機関負荷（具体的には、アクセル開度等に応じて演算されるエンジンの目標駆動トルク）に応じて、電磁弁等の弁体３８の動作を切り換えている。具体的には、図３（ａ）に示すように、低速・低負荷時には弁体３８によりリリーフ油路３７を開いてメインギャラリ３３の油圧を低下し、図３（ｂ）に示すように、高速・高負荷時には弁体３８によりリリーフ油路３７を閉じてメインギャラリ３３の油圧を維持する。これにより、上記の第１実施例と同様の効果が得られる。
【００２２】
一般的には、低速・低負荷域では高圧縮比の設定が用いられるが、例えば高負荷運転直後の高油水温状態での低速低負荷運転時のように、低速低負荷域でありながら低圧縮比の設定を用いることがあり、このような場合、この第２実施例のように機関負荷に応じて油圧の変更を行うことで、負荷に応じてより適切にメインギャラリ３３の油圧を変更・調整することができる。
【００２３】
図４を参照して第３実施例を説明する。この第３実施例では、リリーフ油路３７の途中に設けられ、このリリーフ油路３７を開閉する電磁弁等の弁体４１が、特定・一部の潤滑部位３４ａへの供給油量・油圧を変更・調整する機能を兼用している。つまり、弁体４１により、圧縮比の設定状態に応じて、オイル潤滑が必要な動弁系，カムシャフト軸受，クランクシャフト軸受等の各潤滑部位への供給量・油圧の分配率が変更される。具体的には、弁体４１には、特定の潤滑部位へ接続する部分供給油路４２が接続されており、かつ、リリーフ油路３７及び部分供給油路４２を開閉するように、図面上では簡略的にＴ字型で示した弁内油路４３が設けられている。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、第１の高圧縮比時には、リリーフ油路３７が開き、部分供給油路４２が閉じられる。これにより、リリーフ油路３７を通してメインギャラリ３３の油圧が低下するため、オイルポンプの無駄な損失を防止でき、かつ、部分供給油路４２が閉じられているため、特定の潤滑部位３４ａへ潤滑油が優先的に供給されることはない。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、第２の高圧縮比時（例えば、上記第１の高圧縮比時に比して圧縮比が低い状態）には、弁体４１によりリリーフ油路３７を開くとともに、部分供給油路４２を開く。これにより、リリーフ油路３７を通してメインギャラリ３３の油圧が低下するため、オイルポンプの無駄な損失を防止でき、かつ、部分供給油路４２を通して特定の潤滑部位３４ａへ潤滑油が優先的に供給され、この特定の潤滑部位３４ａの油量・油圧が他の潤滑部位に比して優先的に増大される。従って、この特定の潤滑部位３４ａの潤滑不足を有効に解消することができる。
【００２６】
図４（ｃ）に示すように、主として高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、リリーフ油路３７を閉じ、部分供給油路４２を開く。これにより、リリーフ油路３７によるメインギャラリ３３の油圧の低下を招くことなく、部分供給油路４２を経由して特定の潤滑部位３４ａへ優先的にオイルを供給することができ、この特定の潤滑部位３４ａの潤滑不足を有効に解消することができる。
【００２７】
このような第３実施例によれば、第１実施例と同様の効果が得られることに加え、複数の潤滑部位の中で、一部の潤滑部位３４ａに対するオイル分配率を圧縮比に応じて適切に変更することができ、圧縮比の設定に応じて個々の潤滑部位に過不足なく適切に潤滑油を供給することができる。
【００２８】
高圧縮比・低負荷時にオイル供給量が少量で済む潤滑部位（特定の潤滑部位３４ａ以外の潤滑部位）としては、例えばピストンスカート、シリンダボア、クランクシャフト、クランクピン軸受などの主運動部品の摺動部が挙げられる。
【００２９】
この理由として、一般的な単リンク式（ピストンピンとクランクピンを一本のコンロッドで連結した形式）のレシプロエンジンでは、その構造上、ピストン往復軸線に対するコンロッドの傾斜角度がピストンストロークに応じて一義的に決まってしまうので、燃費域である低速回転域でも燃焼圧力等により比較的大きなピストンスラスト荷重が作用し、ピストンスカート，シリンダボア等に十分なオイルを供給する必要がある。これに対し、上述したような可変圧縮比機構を用いた場合、燃焼期間中にコンロッドに相当するアッパリンク５をほぼピストン往復軸線に沿う直立姿勢に保つことができるので、燃焼圧等に起因するピストンスラスト荷重を十分に小さくすることができる。従って、低速回転・低負荷の燃費域ではピストンスカートやシリンダボアへのオイル供給量を減少することができる。
【００３０】
また、クランクシャフトやクランクピンの軸受部分などの主運動部品摺動部では、主に燃焼圧・慣性荷重によって入力荷重が変動するので、低負荷域等の入力荷重が小さいときには必要なオイル供給量は少量で済み、入力荷重の増大と共に必要なオイル供給量が増加する。これに対し、動弁・カムシャフトなどのシリンダヘッド側の摺動部は、主運動部品の摺動部に比して、負荷に応じて必要なオイル量の変化が少ない。従って、本実施例のように、主運動部品摺動部とシリンダヘッド側の摺動部とのオイル供給量の分担を、圧縮比の設定（機関負荷）に応じて適切な割合に変更することで、オイルポンプの無駄な損失を低減しつつ、個々の摺動部に必要なオイル供給量を過不足なく確保することができる。
【００３１】
上述したように、レシプロ式可変圧縮比機関には、機械的に動作して圧縮比を可変にする可変圧縮比機構が設けられており、圧縮比の変更時には、可変圧縮比機構の構成部品である動作部品が機械的に動作する。従って、上述したような油圧変更手段の弁体を、可変圧縮比機構の動作部品を利用して構成することにより、構成・制御等の大幅な簡素化を図ることができる。例えば、後述する実施例のように、可変圧縮比機構の動作部品及びこれを移動可能に保持するハウジングにリリーフ油路の一部を形成し、動作部品の動いた位置に応じてリリーフ油路が開閉するように構成することにより、上記の動作部品が弁体として機能する。
【００３２】
図５及び図６を参照して本発明の第４実施例を説明する。コントロールシャフト７の回転角度を変更する圧縮比可変アクチュエータ５１は、コントロールシャフト７に接続すピストンロッド５２と、このピストンロッド５２を移動可能に保持するピストンハウジング５３と、を有し、ピストンハウジング５３に対してピストンロッド５２を進退させることにより、コントロールシャフト７の回転角度を変更する。このピストンロッド５２が、上記の弁体として機能する。すなわち、リリーフ油路３７の一部として、ピストンハウジング５３には２本のリリーフ部分油路５５が形成され、ピストンロッド５２には弁内油路５４が形成されている。
【００３３】
図６（ａ）に示すように、主として低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態、つまり、高圧縮比の設定状態におけるピストンロッド５２の位置では、弁内油路５４とリリーフ部分油路５５とが連通し、リリーフ油路３７を経由してメインギャラリ３３からオイルが排出され、メインギャラリ３３の油圧を低下してオイルポンプ３１の無駄な損失を軽減することができる。一方、図６（ｂ）に示すように、主として高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態、つまり、低圧縮比の設定でのピストンロッド５２の位置では、弁内油路５４により２本のリリーフ部分油路５５が非連通・非接続状態に保持される。これにより、リリーフ油路３７を通してメインギャラリ３３内のオイルが排出されることはなく、メインギャラリ３３内の油圧を高く保持して、各潤滑部位への供給油圧を十分に確保することができる。
【００３４】
このように本実施例では、コントロールシャフト７を駆動する圧縮比可変アクチュエータ５１のピストンロッド５２が、リリーフ油路３７を開閉する弁体として機能し、別途弁体及びその制御部を設ける必要がなく、構成及び制御が著しく簡素化される。
【００３５】
図７を参照して本発明の第５実施例を説明する。この第５実施例では、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａが、メインギャラリ３３へ通じるリリーフ油路３７を開閉する弁体として機能する。詳しくは、リリーフ油路３７の一部として、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａには弁内油路６１が形成されるとともに、ジャーナル部７ａを回転可能に支持するベアリングキャップ（ハウジング）２２，２４には、ジャーナル部７ａの軸受面に開口するリリーフ部分油路６２，６３がそれぞれ形成されている。
【００３６】
図７（ａ）に示すように、主に低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態、つまり、高圧縮比の設定状態でのコントロールシャフト７の回転位置では、油路６１〜６３が連通し、リリーフ油路３７を経由してメインギャラリ３３のオイルの一部が排出され、その分、メインギャラリ３３の油圧が低下し、オイルポンプ３１の無駄な損失が軽減・解消される。
【００３７】
一方、図７（ｂ）に示すように、主に高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、弁内油路６１によってリリーフ部分油路６２，６３が非連通状態に保持される。これにより、リリーフ油路３７によるメインギャラリ３３の油圧低下がなく、メインギャラリ３３の油圧が高く維持されるため、各潤滑部位への供給油圧を十分に確保して、所望の潤滑性を得ることができる。
【００３８】
このように第５実施例では、可変圧縮比機構のコントロールシャフト７のジャーナル部７ａが、圧縮比の設定状態に応じてリリーフ油路３７の開度を調整する弁体として機能し、弁体やその制御部を別途設ける必要がないので、構成及び制御が著しく簡素化される。また、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａの摺動部へ潤滑油を供給する油路をリリーフ油路３７として利用しており、更に構成が簡素化されている。
【００３９】
図８を参照して本発明の第６実施例を説明する。この第６実施例では、第５実施例と同様、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａがリリーフ油路３７を開閉する弁体として機能する。詳しくは、リリーフ油路３７の一部として、コントロールシャフト７には弁内油路６５〜６７が形成され、クランクシャフトベアリングキャップ２２にはリリーフ部分油路６４が形成されている。弁内油路６５〜６７は、コントロールシャフト７の内部を軸方向に延びる軸方向油路６６と、軸方向油路６６とジャーナル部７ａの外周とを接続する第１径方向油路６５と、軸方向油路６６と偏心軸８の外周とを接続する第２径方向油路６７と、を有している。
【００４０】
図８（ａ）に示すように、主に低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態（コントロールシャフトの角度位置）では、弁内油路６５〜６７がリリーフ部分油路６４と連通・接続する。これにより、リリーフ油路３７を経由してメインギャラリ３３から偏心軸８の外周に潤滑油が供給され、この潤滑油は、偏心軸８の軸受摺動部を潤滑した後、最終的にオイルパン３２へ戻される。このようにリリーフ油路３７を経由してメインギャラリ３３からオイルが排出される分、メインギャラリ３３の油圧が低下し、オイルポンプ３１の無駄な損失が軽減され、燃費の向上を図ることができる。
【００４１】
一方、図８（ｂ）に示すように、主に高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、弁内油路６５〜６７がリリーフ部分油路６４と非連通・非接続状態となり、リリーフ油路３７が閉じられた状態となる。これにより、メインギャラリ３３からリリーフ油路３７を経由してオイルが排出されることがなく、メインギャラリ３３内の油圧が高く維持され、各潤滑部位へ十分に潤滑油を供給することができる。
【００４２】
このように本実施例では、可変圧縮比機構のコントロールシャフト７及びそのベアリングキャップ２２が、圧縮比の設定状態に応じてリリーフ油路３７の開度を調整する弁体としての機能を兼用することとなり、弁体及びその制御部を別途追加する必要がないので、構成及び制御が著しく簡素化される。また、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａ及び偏心軸８の軸受摺動部へ潤滑油を供給する油路をリリーフ油路３７として利用しており、更に構成が簡素化されている。
【００４３】
加えて、上述した第５実施例のようにコントロールシャフトベアリングキャップ２４にもリリーフ部分油路（６３）を形成すると、上述した偏心軸８でのオイル排出と併せてより幅広く油圧・油量を調整することができる。
【００４４】
図９及び図１０を参照して本発明の第７実施例を説明する。クランクシャフト１により駆動されるオイルポンプ３１から吐出されるオイルの油圧は、機関回転速度が小さいと低くなり、機関回転速度が大きくなると高くなる。従って、一般的には、高速域ではメインギャラリの油圧に対してヘッドギャラリの油圧が低くなるように、メインギャラリ−ヘッドギャラリ間のオイル通路に絞り等が設けられており、エンジン回転速度が上昇してもヘッドギャラリ油圧が上昇し過ぎて動弁系へのオイル供給量が過多にならないようにしてある。ただし、その場合、低速回転域でヘッドギャラリへ供給するオイル量が不足するのを防止するため、ヘッドギャラリ油圧を確保するためにオイルポンプを大容量化し、メインギャラリ油圧を高くする必要がある。そのため、高速域では過剰にメインギャラリ油圧が上昇し、オイルを一部リリーフして油圧を一定に保つ等の必要が生じ、無駄なオイルポンプ仕事が増大して燃費が悪化するという問題がある。また、動弁系等のシリンダヘッド側の潤滑部位に必要オイル量は機関回転速度によって大きく変わることはなく、主として機関負荷に応じて変動する。このように、ヘッドギャラリ油圧は機関回転速度に応じて大きく変化する必要がないのに対して、メインギャラリ油圧は高回転高負荷ほど大量の潤滑油を供給するために高くする必要がある。そこで本実施例では、圧縮比変化に応じた油圧の変化量が、メインギャラリ油圧よりもヘッドギャラリ油圧のほうが小さくなるように制御することで、ヘッドギャラリへのオイル供給を無駄なオイルポンプ仕事を発生することなく行うことが可能になり、オイルポンプを小容量化して燃費を向上することができる。
【００４５】
具体的には、第１実施例と同様、メインギャラリ３３に接続するリリーフ油路３７の途中に、このリリーフ油路３７の開度を調整する弁体３８が設けられている。そして、この弁体３８よりも下流側に位置するリリーフ油路３７の下流側油路３７ｂとヘッドギャラリ３５とを接続する副ヘッド供給油路７１が設けられている。この副ヘッド供給油路７１は、メインギャラリ３３とヘッドギャラリ３５とを直接的に接続する上記の主ヘッド供給油路３６に比して、通油抵抗（通流抵抗）が小さく設定されている。つまり、副ヘッド供給油路７１を経由する場合に、主ヘッド供給油路３６を経由する場合に比して、メインギャラリ３３に対するヘッドギャラリ３５の油圧低下が抑制され、ヘッドギャラリの油圧とメインギャラリの油圧との差が小さくなるように設定されている。
【００４６】
図９（ａ）に示すように、低速低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態では、弁体３８によりリリーフ油路３７を開く。従って、図１０に示すように、メインギャラリ３３の油圧を低下して、無駄なオイルポンプの損失を低減することができ、かつ、主として通油抵抗の低い副ヘッド供給油路７１を経由してヘッドギャラリ３５へ潤滑油が供給されるため、ヘッドギャラリ３５の油圧低下が相対的に軽減され、シリンダヘッド側の潤滑部位の潤滑不足を招くことがない。
【００４７】
図９（ｂ）に示すように、中高速（高負荷）域で用いられる低圧縮比の設定状態では、弁体３８によりリリーフ油路３７を閉じる。これにより、リリーフ油路３７を経由してメインギャラリ３３からオイルが排出されることがなく、図１０にも示すように、メインギャラリ３３内の油圧が高く維持され、各潤滑部位へ十分に潤滑油を供給することができる。また、主ヘッド供給油路３６のみを通してメインギャラリ３３からヘッドギャラリ３５へ潤滑油が供給されるため、ヘッドギャラリ油圧が必要以上に上昇することがなく、シリンダブロック側の潤滑部位へも適切に潤滑油を供給することができる。
【００４８】
図１１を参照して、本発明の第８実施例を説明する。この実施例では、上述した図７の第５実施例と同様、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａが弁体の機能を兼用している点でのみ、上記の第７実施例と異なっている。すなわち、コントロールシャフト７のジャーナル部７ａに、リリーフ油路３７の一部をなす弁内油路６４が形成され、圧縮比の設定を切り換えるためにコントロールシャフト７を回動すると、これに伴って、リリーフ油路３７が開閉する。この第８実施例によれば、上述した第７実施例の効果に加え、第５実施例の作用効果をも得ることができる。
【００４９】
図１２を参照して、本発明の第９実施例を説明する。この実施例では、副ヘッド供給油路７１が、リリーフ油路３７の途中に設けられる弁体７２に接続しており、この弁体７２が、メインギャラリ３３に接続するリリーフ油路３７を開閉するとともに、副ヘッド供給油路７１を開閉する機能を有している。弁体７２の内部には、通路断面積・通油抵抗の異なる２種の弁内油路、詳しくは、通路径が大きく通油抵抗の低い大径油路７３と、通路径が小さく通油抵抗の高い小径油路７４とが設けられている。なお、上記の第７実施例等と同じように、弁体７２をコントロールシャフト７のジャーナル部７ａにより構成しても良い。
【００５０】
図１２（ａ）に示すように、低負荷域で用いられる高圧縮比の設定状態では、弁体７２によりリリーフ油路３７を開くとともに副ヘッド供給油路７１を開く。このとき、リリーフ油路３７と副ヘッド供給油路７１とは、弁体７２の弁内油路７３，７４のうち、通油抵抗の小さい大径油路７３のみを介して接続される。従って、メインギャラリ３３の油圧に対するヘッドギャラリ３５の油圧の低下が抑制される。
【００５１】
図１２（ｂ）に示すように、高負荷域で用いられる低圧縮比の設定状態では、弁体７２によって、リリーフ油路３７が閉じられ、副ヘッド供給油路７１が開かれる。このとき、リリーフ油路３７と副ヘッド供給油路７１とは大径油路７３と小径油路７４の双方を経由して接続される。従って、大径油路７３のみを経由する場合に比して、メインギャラリ３３の油圧に対するヘッドギャラリ３５の油圧が低下することとなる。
【００５２】
このような本実施例によれば、上述した第８実施例と同様の効果が得られることに加え、弁体７２によりヘッドギャラリへのオイル供給量・油圧をより細かく調整することができる。
【００５３】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例によって限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形・変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る可変圧縮比機構を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施例に係る油圧系統の説明図。
【図３】本発明の第２実施例に係る油圧系統の説明図。
【図４】本発明の第３実施例に係る油圧系統の説明図。
【図５】本発明の第４実施例に係る可変圧縮比機構を示す断面図。
【図６】上記第４実施例の圧縮比可変アクチュエータを利用した油圧系統を示す説明図。
【図７】本発明の第５実施例に係る油圧系統を示す説明図。
【図８】本発明の第６実施例に係る油圧系統を示す説明図。
【図９】本発明の第７実施例に係る油圧系統を示す説明図。
【図１０】上記第７実施例の作用を示すグラフ。
【図１１】本発明の第８実施例に係る油圧系統を示す説明図。
【図１２】本発明の第９実施例に係る油圧系統を示す説明図。
【符号の説明】
１…クランクシャフト
２…ロアリンク
３…ピストン
５…アッパリンク
６…コントロールリンク
７…コントロールシャフト
７ａ…ジャーナル部（弁体）
８…偏心軸
１２…クランクピン
３１…オイルポンプ（油圧源）
３３…メインギャラリ（主油路）
３５…ヘッドギャラリ
３６…主ヘッド供給油路
３７…リリーフ油路
３８，４１，７２…弁体
４３，５４，６１，６５〜６７…弁内油路
５１…圧縮比可変アクチュエータ
５２…ピストンロッド（弁体）
７１…副ヘッド供給油路
【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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