(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンロッドに設けられると共に、所定圧以上の油圧によって作動する作動体と、
油供給装置から複数のクランクジャーナルのうちの一部のクランクジャーナルを通して前記作動体に作動油を供給する作動油路と、
前記油供給装置から前記複数のクランクジャーナルのうちの残りのクランクジャーナルを通してクランクピンに潤滑油を供給する潤滑油路とを備えた内燃機関において、
前記作動油路に設けられると共に、その開度が変化することにより前記作動体に供給される油圧をリニアに制御する油圧制御弁と、
前記油圧制御弁の開度を制御する制御装置とを更に備え、
前記制御装置は、前記作動体を作動させる場合には、前記所定圧以上の油圧が前記作動体に供給されるように前記油圧制御弁の開度を制御し、前記作動体を作動させない場合には、前記所定圧未満の油圧が前記作動体に供給されるように前記油圧制御弁の開度を制御し、
前記制御装置は、前記作動体を作動させない場合、前記作動油の油温が相対的に低い場合に該作動油の油温が相対的に高い場合に比べて前記油圧制御弁の開度を小さくすると共に、機関回転数が相対的に高い場合に該機関回転数が相対的に低い場合に比べて前記油圧制御弁の開度を小さくすることを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
前記油圧制御弁よりも前記作動体側の前記作動油路に設けられると共に、前記作動体に供給される油圧を検出する油圧センサを更に備え、前記制御装置は前記油圧センサの出力に基づいて前記油圧制御弁の開度を制御する、請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記潤滑油路に前記潤滑油が供給されるときに該潤滑油路から前記一部のクランクジャーナルに前記所定圧未満の油圧が供給されるように、前記作動油路は、前記一部のクランクジャーナルよりも油流れ方向上流側であり且つ前記油圧制御弁よりも油流れ方向下流側の位置において前記潤滑油路と連通している、請求項１又は２に記載の内燃機関。
【請求項４】
シリンダブロック内に形成されたメインギャラリー内に二つの通路が形成され、これら通路はそれぞれ前記作動油路及び潤滑油路の一部を形成し、前記作動油は前記メインギャラリーから前記一部のクランクジャーナルに供給され、前記潤滑油は前記メインギャラリーから前記残りのクランクジャーナルに供給される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関。
【請求項５】
前記残りのクランクジャーナルのうちの一つが、タイミングベルトに最も近いクランクジャーナルである、請求項１〜４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する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関において、コンロッドに設けられた作動体（ストッパピン）を作動させるために、油供給装置からメインギャラリー、クランクジャーナル及びクランクピンを通して作動体に作動油を供給することが知られている（例えば、特許文献１）。斯かる内燃機関では、作動体を作動させるために油を供給する作動油路を一本にすると共に、油供給装置の負荷を低減するために、作動体を作動させるときにのみ作動油路に作動油を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２７２３６５号公報
【特許文献２】特開２０１４−０８４７２３号公報
【特許文献３】特開２０１２−０３１７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、斯かる内燃機関では、作動体を作動させない間、作動油路が形成されたクランクジャーナルには油が供給されない。このため、内燃機関の運転中にクランクジャーナルが焼き付いてしまうおそれがある。
【０００５】
そこで、クランクジャーナルの焼き付きを抑制するために、作動体を作動させない間も、低い油圧の作動油をクランクジャーナルに供給することが考えられる。しかしながら、作動油の油圧は機関回転数や作動油の油温によって変動するため、油圧の変動によって作動体が誤作動するおそれがある。
【０００６】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、クランクジャーナルを通して作動油が供給される作動体を誤作動させることなく、全てのクランクジャーナルの焼き付きを抑制することができる内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、第１の発明では、コンロッドに設けられると共に、所定圧以上の油圧によって作動する作動体と、油供給装置から複数のクランクジャーナルのうちの一部のクランクジャーナルを通して前記作動体に作動油を供給する作動油路と、前記油供給装置から前記複数のクランクジャーナルのうちの残りのクランクジャーナルを通してクランクピンに潤滑油を供給する潤滑油路とを備えた内燃機関において、前記作動油路に設けられると共に、その開度が変化することにより前記作動体に供給される油圧をリニアに制御する油圧制御弁と、前記油圧制御弁の開度を制御する制御装置とを更に備え、前記制御装置は、前記作動体を作動させる場合には、前記所定圧以上の油圧が前記作動体に供給されるように前記油圧制御弁の開度を制御し、前記作動体を作動させない場合には、前記所定圧未満の油圧が前記作動体に供給されるように前記油圧制御弁の開度を制御することを特徴とする、内燃機関が提供される。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明において、前記制御装置は、前記作動体を作動させない場合、前記作動油の油温が相対的に低い場合に該作動油の油温が相対的に高い場合に比べて前記油圧制御弁の開度を小さくすると共に、機関回転数が相対的に高い場合に該機関回転数が相対的に低い場合に比べて前記油圧制御弁の開度を小さくする。
【０００９】
第３の発明では、第１又は第２の発明において、当該内燃機関は、前記油圧制御弁よりも前記作動体側の前記作動油路に設けられると共に、前記作動体に供給される油圧を検出する油圧センサを更に備え、前記制御装置は前記油圧センサの出力に基づいて前記油圧制御弁の開度を制御する。
【００１０】
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、前記潤滑油路に前記潤滑油が供給されるときに該潤滑油路から前記一部のクランクジャーナルに前記所定圧未満の油圧が供給されるように、前記作動油路は、前記一部のクランクジャーナルよりも油流れ方向上流側であり且つ前記油圧制御弁よりも油流れ方向下流側の位置において前記潤滑油路と連通している。
【００１１】
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、シリンダブロック内に形成されたメインギャラリー内に二つの通路が形成され、これら通路はそれぞれ前記作動油路及び潤滑油路の一部を形成し、前記作動油は前記メインギャラリーから前記一部のクランクジャーナルに供給され、前記潤滑油は前記メインギャラリーから前記残りのクランクジャーナルに供給される。
【００１２】
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、前記残りのクランクジャーナルのうちの一つが、タイミングベルトに最も近いクランクジャーナルである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、クランクジャーナルを通して作動油が供給される作動体を誤作動させることなく、全てのクランクジャーナルの焼き付きを抑制することができる内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明に係る内燃機関の概略的な側面断面図である。
【図２】図２は、本発明に係る可変長コンロッドを概略的に示す斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係る可変長コンロッド及びピストンを概略的に示す断面側面図である。
【図４】図４は、コンロッド本体の小径端部近傍の概略的な分解斜視図である。
【図５】図５は、コンロッド本体の小径端部近傍の概略的な分解斜視図である。
【図６】図６は、本発明に係る可変長コンロッド及びピストンを概略的に示す断面側面図である。
【図７】図７は、流れ方向切換機構が設けられた領域を拡大したコンロッドの断面側面図である。
【図８】図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ及びＩＸ−ＩＸに沿ったコンロッドの断面図である。
【図９】図９は、油供給装置から切換ピンに油圧が供給されているときの流れ方向切換機構の動作を説明する概略図である。
【図１０】図１０は、油供給装置から切換ピンに油圧が供給されていないときの流れ方向切換機構の動作を説明する概略図である。
【図１１】図１１は、本発明に係る作動油路及び潤滑油路を概略的に示す内燃機関の概略的な平面断面図である。
【図１２】図１２は、本発明に係る作動油路及び潤滑油路を概略的に示す内燃機関の概略的な平面断面図である。
【図１３】図１３は、本発明に係るクランクシャフトの断面平面図である。
【図１４】図１４は、本発明に係るクランクシャフトの断面平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態における油圧回路図である。
【図１６】図１６は、図１１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃに沿った断面図である。
【図１７】図１７は、機械圧縮比の切替が要求された場合の要求機械圧縮比、機械圧縮比及び油圧のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。
【００１６】
＜内燃機関＞
図１は、本発明に係る内燃機関の概略的な側面断面図を示す。本実施形態では、内燃機関１は機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関である。
内燃機関１は、クランクケース２、シリンダブロック３、シリンダヘッド４、ピストン５、可変長コンロッド６、燃焼室７、燃焼室７の頂面中央部に配置された点火プラグ８、吸気弁９、吸気カムシャフト１０、吸気ポート１１、排気弁１２、排気カムシャフト１３、排気ポート１４を具備する。シリンダブロック３はシリンダ１５を画成する。ピストン５はシリンダ１５内で往復動する。また、内燃機関１は、さらに、吸気弁９の開弁時期及び閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ａと、排気弁１２の開弁時期及び閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構Ｂとを具備する。
【００１７】
可変長コンロッド６は、その小径端部においてピストンピン２１を介してピストン５に連結されると共に、その大径端部においてクランクシャフトのクランクピン２２に連結される。可変長コンロッド６は、後述するように、ピストンピン２１の軸線からクランクピン２２の軸線までの距離、すなわち有効長さを変更することができる。
【００１８】
可変長コンロッド６の有効長さが長くなると、クランクピン２２からピストンピン２１までの長さが長くなるため、図中に実線で示したようにピストン５が上死点にあるときの燃焼室７の容積が小さくなる。一方、可変長コンロッド６の有効長さが変化しても、ピストン５がシリンダ内を往復動するストローク長さは変化しない。したがって、このとき、内燃機関１における機械圧縮比が大きくなる。
【００１９】
一方、可変長コンロッド６の有効長さが短くなると、クランクピン２２からピストンピン２１までの長さが短くなるため、図中に破線で示したようにピストン５が上死点にあるときの燃焼室７内の容積が大きくなる。しかしながら、上述したように、ピストン５のストローク長さは一定である。したがって、このとき、内燃機関１における機械圧縮比が小さくなる。
【００２０】
＜可変長コンロッドの構成＞
図２は、本発明に係る可変長コンロッド６を概略的に示す斜視図であり、図３は、本発明に係る可変長コンロッド６を概略的に示す断面側面図である。図２及び図３に示したように、可変長コンロッド６は、コンロッド本体３１と、コンロッド本体３１に回動可能に取り付けられた偏心部材３２と、コンロッド本体３１に設けられた第１ピストン機構３３及び第２ピストン機構３４と、これら両ピストン機構３３、３４への油の流れの切換を行う流れ方向切換機構３５とを具備する。
【００２１】
まず、コンロッド本体３１について説明する。コンロッド本体３１は、その一方の端部にクランクシャフトのクランクピン２２を受容するクランク受容開口４１を有し、他方の端部に後述する偏心部材３２のスリーブを受容するスリーブ受容開口４２を有する。クランク受容開口４１はスリーブ受容開口４２よりも大きいことから、クランク受容開口４１が設けられている側（クランクシャフト側）に位置するコンロッド本体３１の端部を大径端部３１ａと称し、スリーブ受容開口４２が設けられている側（ピストン側）に位置するコンロッド本体３１の端部を小径端部３１ｂと称する。
【００２２】
なお、本明細書では、クランク受容開口４１の中心軸線（すなわち、クランク受容開口４１に受容されるクランクピン２２の軸線）と、スリーブ受容開口４２の中心軸線（すなわち、スリーブ受容開口４２に受容されるスリーブの軸線）との間で延びる線Ｘ（図３）、すなわちコンロッド本体３１の中央を通る線をコンロッド６の軸線と称す。また、コンロッド６の軸線Ｘに対して垂直であってクランク受容開口４１の中心軸線に垂直な方向におけるコンロッドの長さをコンロッドの幅と称する。加えて、クランク受容開口４１の中心軸線に平行な方向におけるコンロッドの長さをコンロッドの厚さと称する。
【００２３】
図２及び図３からわかるように、コンロッド本体３１の幅は、大径端部３１ａと小径端部３１ｂとの間の中間部分で最も細い。また、大径端部３１ａの幅は小径端部３１ｂの幅よりも広い。一方、コンロッド本体３１の厚さは、ピストン機構３３、３４が設けられている領域を除いてほぼ一定の厚さとされる。
【００２４】
次に、偏心部材３２について説明する。図４及び図５は、コンロッド本体３１の小径端部３１ｂ近傍の概略斜視図である。図４及び図５では、偏心部材３２は、分解された状態で示されている。図２〜図５を参照すると、偏心部材３２は、コンロッド本体３１に形成されたスリーブ受容開口４２内に受容される円筒状のスリーブ３２ａと、スリーブ３２ａからコンロッド本体３１の幅方向において一方の方向に延びる一対の第１アーム３２ｂと、スリーブ３２ａからコンロッド本体３１の幅方向において他方の方向（上記一方の方向とは概して反対方向）に延びる一対の第２アーム３２ｃとを具備する。スリーブ３２ａはスリーブ受容開口４２内で回動可能であるため、偏心部材３２はコンロッド本体３１の小径端部３１ｂにおいてコンロッド本体３１に対して小径端部３１ｂの周方向に回動可能に取り付けられることになる。偏心部材３２の回動軸線はスリーブ受容開口４２の中心軸線と一致する。
【００２５】
また、偏心部材３２のスリーブ３２ａは、ピストンピン２１を受容するためのピストンピン受容開口３２ｄを有する。このピストンピン受容開口３２ｄは円筒状に形成されている。円筒状のピストンピン受容開口３２ｄは、その軸線がスリーブ３２ａの円筒状外形の中心軸線と平行ではあるが、同軸にはならないように形成される。したがって、ピストンピン受容開口３２ｄの軸線は、スリーブ３２ａの円筒状外形の中心軸線、すなわち偏心部材３２の回動軸線から偏心している。
【００２６】
このように、本実施形態では、スリーブ３２ａのピストンピン受容開口３２ｄの中心軸線が偏心部材３２の回動軸線から偏心している。このため、偏心部材３２が回転すると、スリーブ受容開口４２内でのピストンピン受容開口３２ｄの位置が変化する。スリーブ受容開口４２内においてピストンピン受容開口３２ｄの位置が大径端部３１ａ側にあるときには、コンロッドの有効長さが短くなる。逆に、スリーブ受容開口４２内においてピストンピン受容開口３２ｄの位置が大径端部３１ａ側とは反対側、すなわち小径端部３１ｂ側にあるときには、コンロッドの有効長さが長くなる。したがって本実施形態によれば、偏心部材を回動させることによって、コンロッド６の有効長さが変化する。
【００２７】
次に、図３を参照して、第１ピストン機構３３について説明する。第１ピストン機構３３は、コンロッド本体３１に形成された第１シリンダ３３ａと、第１シリンダ３３ａ内で摺動する第１ピストン３３ｂと、第１シリンダ３３ａ内に供給される油をシールする第１オイルシール３３ｃとを有する。第１シリンダ３３ａは、そのほとんど又はその全てがコンロッド６の軸線Ｘに対して第１アーム３２ｂ側に配置される。また、第１シリンダ３３ａは、小径端部３１ｂに近づくほどコンロッド本体３１の幅方向に突出するように軸線Ｘに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、第１シリンダ３３ａは、第１ピストン連通油路５１を介して流れ方向切換機構３５と連通する。
【００２８】
第１ピストン３３ｂは、第１連結部材４５により偏心部材３２の第１アーム３２ｂに連結される。第１ピストン３３ｂは、ピンによって第１連結部材４５に回転可能に連結される。図５に示されるように、第１アーム３２ｂは、スリーブ３２ａに結合されている側とは反対側の端部において、第１ピンによって第１連結部材４５に回転可能に連結される。
【００２９】
第１オイルシール３３ｃは、リング形状を有し、第１ピストン３３ｂの下端部の周囲に取り付けられる。第１オイルシール３３ｃは第１シリンダ３３ａの内面と接触し、第１オイルシール３３ｃと第１シリンダ３３ａとの間には摩擦力が発生する。
【００３０】
次に、第２ピストン機構３４について説明する。第２ピストン機構３４は、コンロッド本体３１に形成された第２シリンダ３４ａと、第２シリンダ３４ａ内で摺動する第２ピストン３４ｂと、第２シリンダ３４ａ内に供給される油をシールする第２オイルシール３４ｃとを有する。第２シリンダ３４ａは、そのほとんど又はその全てがコンロッド６の軸線Ｘに対して第２アーム３２ｃ側に配置される。また、第２シリンダ３４ａは、小径端部３１ｂに近づくほどコンロッド本体３１の幅方向に突出するように軸線Ｘに対して或る程度の角度だけ傾斜して配置される。また、第２シリンダ３４ａは、第２ピストン連通油路５２を介して流れ方向切換機構３５と連通する。
【００３１】
第２ピストン３４ｂは、第２連結部材４６により偏心部材３２の第２アーム３２ｃに連結される。第２ピストン３４ｂは、ピンによって第２連結部材４６に回転可能に連結される。図５に示されるように、第２アーム３２ｃは、スリーブ３２ａに連結されている側とは反対側の端部において、第２ピンによって第２連結部材４６に回転可能に連結される。
【００３２】
第２オイルシール３４ｃは、リング形状を有し、第２ピストン３４ｂの下端部の周囲に取り付けられる。第２オイルシール３４ｃは第２シリンダ３４ａの内面と接触し、第２オイルシール３４ｃと第２シリンダ３４ａとの間には摩擦力が発生する。
【００３３】
＜可変長コンロッドの動作＞
次に、図６を参照して、このように構成された偏心部材３２、第１ピストン機構３３及び第２ピストン機構３４の動作について説明する。図６（Ａ）は、第１ピストン機構３３の第１シリンダ３３ａ内に油が供給され且つ第２ピストン機構３４の第２シリンダ３４ａ内には油が供給されていない状態を示している。一方、図６（Ｂ）は、第１ピストン機構３３の第１シリンダ３３ａ内には油が供給されておらず且つ第２ピストン機構３４の第２シリンダ３４ａ内には油が供給されている状態を示している。
【００３４】
ここで、後述するように、流れ方向切換機構３５は、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを禁止し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを許可する第一状態と、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを許可し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを禁止する第二状態との間で切換可能である。
【００３５】
流れ方向切換機構３５が第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを禁止し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを許可する第一状態にあると、図６（Ａ）に示したように、第１シリンダ３３ａ内には油が供給され、第２シリンダ３４ａから油が排出されることになる。このため、第１ピストン３３ｂは上昇し、第１ピストン３３ｂに連結された偏心部材３２の第１アーム３２ｂも上昇する。一方、第２ピストン３４ｂは下降し、第２ピストン３４ｂに連結された第２アーム３２ｃも下降する。この結果、図６（Ａ）に示した例では、偏心部材３２が図中の矢印の方向に回動され、その結果、ピストンピン受容開口３２ｄの位置が上昇する。したがって、クランク受容開口４１の中心とピストンピン受容開口３２ｄの中心との間の長さ、すなわちコンロッド６の有効長さが長くなり、図中のＬ１となる。すなわち、第１シリンダ３３ａ内に油が供給され、第２シリンダ３４ａから油が排出されると、コンロッド６の有効長さが長くなる。
【００３６】
一方、流れ方向切換機構３５が第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを許可し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを禁止する第二状態にあると、図６（Ｂ）に示したように、第２シリンダ３４ａ内には油が供給され、第１シリンダ３３ａから油が排出されることになる。このため、第２ピストン３４ｂは上昇し、第２ピストン３４ｂに連結された偏心部材３２の第２アーム３２ｃも上昇する。一方、第１ピストン３３ｂは下降し、第１ピストン３３ｂに連結された第１アーム３２ｂも下降する。この結果、図６（Ｂ）に示した例では、偏心部材３２が図中の矢印の方向（図６（Ａ）の矢印とは反対方向）に回動され、その結果、ピストンピン受容開口３２ｄの位置が下降する。したがって、クランク受容開口４１の中心とピストンピン受容開口３２ｄの中心との間の長さ、すなわちコンロッド６の有効長さは図中のＬ１よりも短いＬ２となる。すなわち、第２シリンダ３４ａ内に油が供給され、第１シリンダ３３ａから油が排出されると、コンロッド６の有効長さが短くなる。
【００３７】
本実施形態に係るコンロッド６では、上述したように、流れ方向切換機構３５を第一状態と第二状態との間で切り替えることによって、コンロッド６の有効長さをＬ１とＬ２との間で切り替えることができる。この結果、コンロッド６を用いた内燃機関１では、機械圧縮比を変更することができる。
【００３８】
ここで、流れ方向切換機構３５が第一状態にあるときには、基本的には外部から油を供給することなく、以下に説明するように、第１ピストン３３ｂ及び第２ピストン３４ｂが図６（Ａ）に示した位置まで移動し、偏心部材３２が図６（Ａ）に示した位置まで回動する。内燃機関１のシリンダ１５内でのピストン５の往復動による上向きの慣性力がピストンピン２１に作用すると、第１ピストン３３ｂが上昇すると共に、第２ピストン３４ｂが下降する。このとき、第２シリンダ３４ａから油が排出されると共に、第１シリンダ３３ａ内に油が供給され、第１ピストン３３ｂ及び第２ピストン３４ｂが図６（Ａ）に示した位置まで移動する。また、上向きの慣性力がピストンピン２１に作用すると、偏心部材３２が一方の方向（図６（Ａ）中の矢印の方向）（以下、「高圧縮比方向」と称する）に図６（Ａ）に示した位置まで回動する。この結果、コンロッド６の有効長さが長くなり、ピストン５がコンロッド本体３１に対して上昇する。一方、内燃機関１のシリンダ１５内でピストン５が往復動してピストンピン２１に下向きの慣性力が作用したときや、燃焼室７内で混合気の燃焼が起きてピストンピン２１に下向きの力が作用したときには、第１ピストン３３ｂが下降しようとすると共に、偏心部材３２が他方の方向（図６（Ｂ）中の矢印の方向）（以下、「低圧縮比方向」と称する）に回動しようとする。しかしながら、流れ方向切換機構３５により第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れが禁止されているため、第１シリンダ３３ａ内の油は流出せず、よって第１ピストン３３ｂ及び偏心部材３２は移動しない。
【００３９】
一方、流れ方向切換機構３５が第二状態にあるときにも、基本的には外部から油を供給することなく、以下に説明するように、偏心部材３２が図６（Ｂ）に示した位置まで回動し、第１ピストン３３ｂ及び第２ピストン３４ｂが図６（Ｂ）に示した位置まで移動する。内燃機関１のシリンダ１５内でのピストン５の往復動による下向きの慣性力と、燃焼室７内での混合気の燃焼による下向きの爆発力とがピストンピン２１に作用すると、第１ピストン３３ｂが下降すると共に、第２ピストン３４ｂが上昇する。このとき、第１シリンダ３３ａから油が排出されると共に、第２シリンダ３４ａ内に油が供給され、第１ピストン３３ｂ及び第２ピストン３４ｂが図６（Ｂ）に示した位置まで移動する。また、下向きの慣性力及び爆発力がピストンピン２１に作用すると、偏心部材３２が低圧縮比方向に図６（Ｂ）に示した位置まで回動する。この結果、コンロッド６の有効長さが短くなり、ピストン５はコンロッド本体３１に対して下降する。一方、内燃機関１のシリンダ１５内でピストン５が往復動してピストンピン２１に上向きの慣性力が作用したときには、第２ピストン３４ｂが下降しようとすると共に、偏心部材３２が高圧縮比方向に回動しようとする。しかしながら、流れ方向切換機構３５により第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れが禁止されているため、第２シリンダ３４ａ内の油は流出せず、よって第２ピストン３４ｂ及び偏心部材３２は移動しない。
【００４０】
したがって、内燃機関１では、機械圧縮比は、慣性力によって低圧縮比から高圧縮比に切替えられ、慣性力及び爆発力によって高圧縮比から低圧縮比に切替えられる。
【００４１】
＜流れ方向切換機構の構成＞
次に、図７、図８を参照して、流れ方向切換機構３５の構成について説明する。図７は、流れ方向切換機構３５が設けられた領域を拡大したコンロッドの断面側面図である。図８（Ａ）は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿ったコンロッドの断面図であり、図８（Ｂ）は、図７のＩＸ−ＩＸに沿ったコンロッドの断面図である。上述したように、流れ方向切換機構３５は、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを禁止し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを許可する第一状態と、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを許可し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを禁止する第二状態との間で切換を行う機構である。
【００４２】
流れ方向切換機構３５は、図７に示したように、二つの切換ピン６１、６２と一つの逆止弁６３とを具備する。これら二つの切換ピン６１、６２及び逆止弁６３は、コンロッド本体３１の軸線Ｘ方向において、第１シリンダ３３ａ及び第２シリンダ３４ａとクランク受容開口４１との間に配置される。また、逆止弁６３は、コンロッド本体３１の軸線Ｘ方向において、二つの切換ピン６１、６２よりもクランク受容開口４１側に配置される。
【００４３】
さらに、二つの切換ピン６１、６２は、コンロッド本体３１の軸線Ｘに対して両側に設けられると共に逆止弁６３は、軸線Ｘ上に設けられる。これにより、コンロッド本体３１内に切換ピン６１、６２や逆止弁６３を設けることによってコンロッド本体３１の左右の重量バランスが低下することを抑制することができる。
【００４４】
二つの切換ピン６１、６２は、それぞれ円筒状のピン収容空間６４、６５内に収容される。本実施形態では、ピン収容空間６４、６５は、その軸線がクランク受容開口４１の中心軸線と平行に延びるように形成される。切換ピン６１、６２は、ピン収容空間６４、６５内でピン収容空間６４が延びる方向に摺動可能である。すなわち、切換ピン６１、６２は、その作動方向がクランク受容開口４１の中心軸線に平行になるようにコンロッド本体３１内に配置されている。
【００４５】
また、二つのピン収容空間６４、６５のうち第１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の一方の側面に対して開いていると共にコンロッド本体３１の他方の側面に対して閉じているピン収容穴として形成される。加えて、二つのピン収容空間６４、６５のうち第２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の上記他方の側面に対して開いていると共に上記一方の側面に対して閉じているピン収容穴として形成される。
【００４６】
第１切換ピン６１は、その周方向に延びる二つの円周溝６１ａ、６１ｂを有する。これら円周溝６１ａ、６１ｂは、第１切換ピン６１内に形成された連通路６１ｃによって互いに連通せしめられる。また、第１ピン収容空間６４内には第１付勢バネ６７が収容されており、この第１付勢バネ６７によって第１切換ピン６１はクランク受容開口４１の中心軸線と平行な方向に付勢されている。特に、図８（Ａ）に示した例では、第１切換ピン６１は、第１ピン収容空間６４の閉じた端部に向かって付勢されている。
【００４７】
同様に、第２切換ピン６２も、その周方向に延びる二つの円周溝６２ａ、６２ｂを有する。これら円周溝６２ａ、６２ｂは、第２切換ピン６２内に形成された連通路６２ｃによって互いに連通せしめられる。また、第２ピン収容空間６５内には第２付勢バネ６８が収容されており、この第２付勢バネ６８によって第２切換ピン６２はクランク受容開口４１の中心軸線と平行な方向に付勢されている。特に、図８（Ａ）に示した例では、第２切換ピン６２は、第２ピン収容空間６５の閉じた端部に向かって付勢されている。この結果、第２切換ピン６２は、第１切換ピン６１とは逆向きに付勢されている。
【００４８】
加えて、第１切換ピン６１と第２切換ピン６２とは、クランク受容開口４１の中心軸線と平行な方向において互いに逆向きに配置されている。加えて、第２切換ピン６２は、第１切換ピン６１とは逆向きに付勢されている。このため、本実施形態では、これら第１切換ピン及び第２切換ピン６２に油圧が供給されたときのこれら第１切換ピン６１と第２切換ピン６２との作動方向は互いに逆向きとなる。
【００４９】
逆止弁６３は、円筒状の逆止弁収容空間６６内に収容される。本実施形態では、逆止弁収容空間６６も、クランク受容開口４１の中心軸線と平行に延びるように形成される。逆止弁６３は、逆止弁収容空間６６内で逆止弁収容空間６６が延びる方向に運動可能である。したがって、逆止弁６３は、その作動方向がクランク受容開口４１の中心軸線に平行になるようにコンロッド本体３１内に配置されている。また、逆止弁収容空間６６は、コンロッド本体３１の一方の側面に対して開いていると共にコンロッド本体３１の他方の側面に対して閉じている逆止弁収容穴として形成される。
【００５０】
逆止弁６３は一次側（図８（Ｂ）において上側）から二次側（図８（Ｂ）において下側）への流れを許可すると共に、二次側から一次側への流れを禁止するように構成される。
【００５１】
第１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４は、第１ピストン連通油路５１を介して第１シリンダ３３ａに連通せしめられる。図８（Ａ）に示したように、第１ピストン連通油路５１は、コンロッド本体３１の厚さ方向中央付近において、第１ピン収容空間６４に連通せしめられる。また、第２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５は第２ピストン連通油路５２を介して第２シリンダ３４ａと連通せしめられる。図８（Ａ）に示したように、第２ピストン連通油路５２も、コンロッド本体３１の厚さ方向中央付近において、第２ピン収容空間６５に連通せしめられる。
【００５２】
なお、第１ピストン連通油路５１及び第２ピストン連通油路５２は、クランク受容開口４１からドリル等によって切削加工を行うことによって形成される。したがって、第１ピストン連通油路５１及び第２ピストン連通油路５２のクランク受容開口４１側には、これらピストン連通油路５１、５２と同軸の第１延長油路５１ａ及び第２延長油路５２ａが形成される。換言すると、第１ピストン連通油路５１及び第２ピストン連通油路５２は、その延長線上にクランク受容開口４１が位置するように形成される。これら第１延長油路５１ａ及び第２延長油路５２ａは、例えば、クランク受容開口４１内に設けられるベアリングメタル７１によって閉じられる。
【００５３】
第１切換ピン６１を収容する第１ピン収容空間６４は、二つの空間連通油路５３、５４を介して逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。このうち一方の第１空間連通油路５３は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも一方の側面側（図８（Ｂ）において下側）において、第１ピン収容空間６４及び逆止弁収容空間６６の二次側に連通せしめられる。他方の第２空間連通油路５４は、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも他方の側面側（図８（Ｂ）において上側）において、第１ピン収容空間６４及び逆止弁収容空間６６の一次側に連通せしめられる。また、第１空間連通油路５３及び第２空間連通油路５４は、第１空間連通油路５３と第１ピストン連通油路５１との間のコンロッド本体厚さ方向の間隔及び第２空間連通油路５４と第１ピストン連通油路５１との間のコンロッド本体厚さ方向の間隔が、円周溝６１ａ、６１ｂ間のコンロッド本体厚さ方向の間隔と等しくなるように配置される。
【００５４】
また、第２切換ピン６２を収容する第２ピン収容空間６５は、二つの空間連通油路５５、５６を介して逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。このうち一方の第３空間連通油路５５は、図８（Ａ）に示したように、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも一方の側面側（図８（Ｂ）において下側）において、第１ピン収容空間６４及び逆止弁収容空間６６の二次側に連通せしめられる。他方の第４空間連通油路５６は、コンロッド本体３１の厚さ方向において中央よりも他方の側面側（図８（Ｂ）において上側）において、第１ピン収容空間６４及び逆止弁収容空間６６の一次側に連通せしめられる。また、第３空間連通油路５５及び第４空間連通油路５６は、第３空間連通油路５５と第２ピストン連通油路５２との間のコンロッド本体厚さ方向の間隔及び第４空間連通油路５６と第２ピストン連通油路５２との間のコンロッド本体厚さ方向の間隔が、円周溝６２ａ、６２ｂ間のコンロッド本体厚さ方向の間隔と等しくなるように配置される。
【００５５】
これら空間連通油路５３〜５６は、クランク受容開口４１からドリル等によって切削加工を行うことによって形成される。したがって、これら空間連通油路５３〜５６のクランク受容開口４１側には、これら空間連通油路５３〜５６と同軸の延長油路５３ａ〜５６ａが形成される。換言すると、空間連通油路５３〜５６は、それぞれ、その延長線上にクランク受容開口４１が位置するように形成される。これら延長油路５３ａ〜５６ａは、例えば、ベアリングメタル７１によって閉じられる。
【００５６】
上述したように、延長油路５１ａ〜５６ａは、いずれもベアリングメタル７１によって閉じられる。このため、ベアリングメタル７１を用いてコンロッド６をクランクピン２２に組み付けるだけで、これら延長油路５１ａ〜５６ａを閉じるための加工を別途することなくこれら延長油路５１ａ〜５６ａを閉じることができる。
【００５７】
また、コンロッド本体３１内には、第１切換ピン６１に油圧を供給するための第１制御用油路５７と、第２切換ピン６２に油圧を供給するための第２制御用油路５８とが形成される。第１制御用油路５７は、第１付勢バネ６７が設けられた端部とは反対側の端部において第１ピン収容空間６４に連通せしめられる。第２制御用油路５８は、第２付勢バネ６８が設けられた端部とは反対側の端部において第２ピン収容空間６５に連通せしめられる。これら制御用油路５７、５８は、クランク受容開口４１に連通するように形成されると共に、クランクピン２２内に形成された油路を介してコンロッド６の外部の油供給装置に連通される。油供給装置は、例えば、クランクシャフトの回転によって駆動されるオイルポンプである。オイルポンプは、吸気カムシャフト１０、排気カムシャフト１３、クランクシャフトのクランクピン２２及びクランクジャーナル等の被潤滑部にも油を供給する。油供給装置からクランクピン２２までの油路については後述する。
【００５８】
したがって、油供給装置から油圧が供給されていないときには、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２はそれぞれ第１付勢バネ６７及び第２付勢バネ６８に付勢されて、図８（Ａ）に示したように、ピン収容空間６４、６５内の閉じられた端部側に位置することになる。一方、油供給装置から所定圧以上の油圧が供給されているときには、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２はそれぞれ第１付勢バネ６７及び第２付勢バネ６８による付勢に抗して移動せしめられ、それぞれピン収容空間６４、６５内の開かれた端部側に位置することになる。
【００５９】
さらに、コンロッド本体３１内には、逆止弁６３が収容された逆止弁収容空間６６のうち逆止弁６３の一次側に油を補充するための補充用油路５９が形成される。補充用油路５９の一方の端部は、逆止弁６３の一次側において逆止弁収容空間６６に連通せしめられる。補充用油路５９の他方の端部は、クランク受容開口４１に連通せしめられる。また、ベアリングメタル７１には、補充用油路５９に合わせて貫通穴７１ａが形成されている。補充用油路５９は、この貫通穴７１ａ及びクランクピン２２内に形成された油路（図示せず）を介して油供給装置に連通される。したがって、補充用油路５９により、逆止弁６３の一次側は、常時又はクランクシャフトの回転に合わせて定期的に油供給装置に連通している。
【００６０】
＜流れ方向切換機構の動作＞
次に、図９及び図１０を参照して、流れ方向切換機構３５の動作について説明する。図９は、油供給装置７５から切換ピン６１、６２に所定圧以上の油圧が供給されているときの流れ方向切換機構３５の動作を説明する概略図である。また、図１０は、油供給装置７５から切換ピン６１、６２に油圧が供給されていないときの流れ方向切換機構３５の動作を説明する概略図である。なお、図９及び図１０では、第１切換ピン６１及び第２切換ピン６２に油圧を供給する油供給装置７５、並びに補充用油路５９に油を供給する油供給装置７５は別々に描かれているが、本実施形態では同一の油供給装置から油圧が供給される。
【００６１】
図９に示したように、油供給装置７５から所定圧以上の油圧が供給されているときには、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８による付勢に抗して移動した第一位置に位置する。この結果、第１切換ピン６１の連通路６１ｃにより第１ピストン連通油路５１と第１空間連通油路５３とが連通せしめられ、第２切換ピン６２の連通路６２ｃにより第２ピストン連通油路５２と第４空間連通油路５６とが連通せしめられる。したがって、第１シリンダ３３ａが逆止弁６３の二次側に接続され、第２シリンダ３４ａが逆止弁６３の一次側に接続される。
【００６２】
ここで、逆止弁６３は、第２空間連通油路５４及び第４空間連通油路５６が連通する一次側から第１空間連通油路５３及び第３空間連通油路５５が連通する二次側への油の流れは許可するが、その逆の流れは禁止するように構成される。したがって、図９に示した状態では、第４空間連通油路５６から第１空間連通油路５３へは油が流れるが、その逆には油が流れない。
【００６３】
この結果、図９に示した状態では、第２シリンダ３４ａ内の油は、第２ピストン連通油路５２、第４空間連通油路５６、第１空間連通油路５３、第１ピストン連通油路５１の順に油路を通って第１シリンダ３３ａに供給されることができる。しかしながら、第１シリンダ３３ａ内の油は、第２シリンダ３４ａに供給されることができない。したがって、油供給装置７５から所定圧以上の油圧が供給されているときには、流れ方向切換機構３５は、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを禁止し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを許可する第一状態にあるといえる。この結果、上述したように、第１ピストン３３ｂが上昇し、第２ピストン３４ｂが下降するため、コンロッド６の有効長さが図６（Ａ）にＬ１で示したように長くなる。
【００６４】
一方、図１０に示したように、油供給装置７５から油圧が供給されていないときには、切換ピン６１、６２は、それぞれ、付勢バネ６７、６８によって付勢された第二位置に位置する。この結果、第１切換ピン６１の連通路６１ｃにより、第１ピストン機構３３に連通する第１ピストン連通油路５１と第２空間連通油路５４とが連通せしめられる。加えて、第２切換ピン６２の連通路６２ｃにより、第２ピストン機構３４に連通する第２ピストン連通油路５２と第３空間連通油路５５とが連通せしめられる。したがって、第１シリンダ３３ａが逆止弁６３の一次側に接続され、第２シリンダ３４ａが逆止弁６３の二次側に接続される。
【００６５】
上述した逆止弁６３の作用により、図１０に示した状態では、第１シリンダ３３ａ内の油は、第１ピストン連通油路５１、第２空間連通油路５４、第３空間連通油路５５、第２ピストン連通油路５２の順に油路を通って第２シリンダ３４ａに供給されることができる。しかしながら、第２シリンダ３４ａ内の油は、第１シリンダ３３ａに供給されることができない。したがって、油供給装置７５から油圧が供給されていないときには、流れ方向切換機構３５は、第１シリンダ３３ａから第２シリンダ３４ａへの油の流れを許可し且つ第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れを禁止する第二状態にあるといえる。この結果、上述したように、第２ピストン３４ｂが上昇し、第１ピストン３３ｂが下降するため、コンロッド６の有効長さが図６（Ａ）にＬ２で示したように短くなる。
【００６６】
また、本実施形態では、上述したように、油は第１ピストン機構３３の第１シリンダ３３ａと第２ピストン機構３４の第２シリンダ３４ａとの間を行き来する。このため、基本的には、第１ピストン機構３３、第２ピストン機構３４及び流れ方向切換機構３５の外部から油を供給する必要はない。しかしながら、油は、これら機構３３、３４、３５に設けられたオイルシール３３ｃ、３４ｃ等から外部に漏れる可能性があり、このように油の漏れが生じた場合には外部から補充することが必要になる。
【００６７】
本実施形態では、逆止弁６３の一次側に補充用油路５９が連通しており、これにより逆止弁６３の一次側は常時又は定期的に油供給装置７５に連通する。したがって、油が機構３３、３４、３５等から漏れた場合であっても、油を補充することができる。
【００６８】
さらに、本実施形態では、流れ方向切換機構３５は、油供給装置７５から切換ピン６１、６２に所定圧以上の油圧が供給されているときに第一状態となってコンロッド６の有効長さが長くなり、油供給装置７５から切換ピン６１、６２に油圧が供給されていないときに第二状態となってコンロッド６の有効長さが短くなるように構成される。これにより、例えば、油供給装置７５における故障等によって油圧の供給を行うことができなくなったときに、コンロッド６の有効長さを短くしたままにすることができ、よって機械圧縮比を低く維持することができるようになる。
【００６９】
＜作動油路及び潤滑油路＞
上述したように、コンロッド６に設けられた作動体である切換ピン６１、６２は所定圧以上の油圧によって作動する。また、内燃機関１では、金属同士の摩耗や焼き付きを低減するために、吸気カムシャフト１０、排気カムシャフト１３、クランクシャフトのクランクピン２２及びクランクジャーナル等の被潤滑部に潤滑油が供給される。以下、図１１〜図１６を参照して、油供給装置７５から切換ピン６１、６２に作動油を供給する作動油路と、油供給装置７５から被潤滑部に潤滑油を供給する潤滑油路とについて説明する。
【００７０】
図１１及び図１２は、本発明に係る作動油路及び潤滑油路を概略的に示す内燃機関の概略的な平面断面図である。図１１及び図１２では、シリンダヘッド４、ピストン５及びコンロッド６が省略されている。また、図１２では、クランクピン２２ａ〜２２ｄに潤滑油を供給する第１潤滑油路７２が実線で示され、シリンダヘッド４側の吸気カムシャフト１０、排気カムシャフト１３等に潤滑油を供給する第２潤滑油路７３が一点鎖線で示され、作動油路７４が破線で示される。図１３及び図１４は、本発明に係るクランクシャフト７６の断面平面図である。なお、図１３及び図１４では、異なる断面におけるクランクシャフト７６の断面平面図が示されている。図１５は、本発明の実施形態における油圧回路図である。
【００７１】
本実施形態では、内燃機関１は直列４気筒の内燃機関である。このため、クランクシャフト７６は５つのクランクジャーナル７０ａ〜７０ｅを備える。図１１〜図１４に示されるように、第１クランクジャーナル７０ａ、第２クランクジャーナル７０ｂ、第３クランクジャーナル７０ｃ、第４クランクジャーナル７０ｄ及び第５クランクジャーナル７０ｅはシリンダ１５の配列方向においてクランクシャフト７６上に所定の間隔で順に配置される。第１クランクジャーナル７０ａと第２クランクジャーナル７０ｂとの間には第１クランクピン２２ａ、第１クランクアーム７７ａ及び第１バランスウェイト７８ａが配置される。第２クランクジャーナル７０ｂと第３クランクジャーナル７０ｃとの間には第２クランクピン２２ｂ、第２クランクアーム７７ｂ及び第２バランスウェイト７８ｂが配置される。第３クランクジャーナル７０ｃと第４クランクジャーナル７０ｄとの間には第３クランクピン２２ｃ、第３クランクアーム７７ｃ及び第３バランスウェイト７８ｃが配置される。第４クランクジャーナル７０ｄと第５クランクジャーナル７０ｅとの間には第４クランクピン２２ｄ、第４クランクアーム７７ｄ及び第４バランスウェイト７８ｄが配置される。
【００７２】
また、クランクシャフト７６の第１クランクジャーナル７０ａ側の端部にはクランクプーリー（図示せず）が固定され、クランクプーリーにはタイミングベルト（図示せず）が取り付けられる。したがって、第１クランクジャーナル７０ａは複数のクランクジャーナルのうちタイミングベルトに最も近いクランクジャーナルである。
【００７３】
図１２及び図１５に示されるように、オイルパン２ａに貯蔵された油は、油供給装置７５によってオイルパン２ａから吸い上げられ、第１潤滑油路７２、第２潤滑油路７３及び作動油路７４に分配される。図１３及び図１４の実線の矢印で示されるように、第１潤滑油路７２は、油供給装置７５から第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅを通して第１クランクピン２２ａ〜第４クランクピン２２ｄに潤滑油を供給する。より具体的には、潤滑油は、第１クランクジャーナル７０ａから第１クランクピン２２ａに供給され、第３クランクジャーナル７０ｃから第２クランクピン２２ｂ及び第３クランクピン２２ｃに供給され、第５クランクジャーナル７０ｅから第４クランクピン２２ｄに供給される。したがって、油供給装置７５が作動している間、第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅ並びに第１クランクピン２２ａ〜第４クランクピン２２ｄには常に潤滑油が供給される。
【００７４】
上述したように、本実施形態では、第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅに第１潤滑油路７２が形成される。第２クランクジャーナル７０ｂでは、両端のバランスウェイト７８ａ、７８ｂがクランクシャフト７６の軸線に対して反対方向に延在しているため、クランクシャフト７６の回転によってバランスウェイト７８ａ、７８ｂが発生させる慣性力が相殺される。したがって、クランクシャフト７６の回転中に第２クランクジャーナル７０ｂが受ける負荷は小さい。第４クランクジャーナル７０ｄも第２クランクジャーナル７０ｂと同様である。一方、第３クランクジャーナル７０ｃでは、両端のバランスウェイト７８ｂ、７８ｃが同一方向に延在しているため、クランクシャフト７６の回転によってバランスウェイト７８ｂ、７８ｃが発生させる慣性力が増幅される。したがって、クランクシャフト７６の回転中に第３クランクジャーナル７０ｃが受ける負荷は最も大きい。また、第１クランクジャーナル７０ａ及び第５クランクジャーナル７０ｅでは、バランスウェイト７８ａ、７８ｄが片側にのみ延在しているため、クランクシャフト７６の回転によってバランスウェイト７８ａ、７８ｄが発生させる慣性力が相殺されない。したがって、クランクシャフト７６の回転中に第１クランクジャーナル７０ａ及び第５クランクジャーナル７０ｅが受ける負荷は比較的大きい。また、第１クランクジャーナル７０ａは、タイミングベルトに最も近いクランクジャーナルであるため、タイミングベルトからの負荷も受ける。
【００７５】
したがって、第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅが受ける負荷は、第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄが受ける負荷よりも大きい。このため、第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅでは、潤滑要求が比較的高い。本実施形態では、第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅ内に第１潤滑油路７２を形成することで、負荷が大きなクランクジャーナルの焼き付きを効果的に抑制することができる。
【００７６】
一方、図１３及び図１４の破線の矢印で示されるように、作動油路７４は第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄを通して第１クランクピン２２ａ〜第４クランクピン２２ｄに作動油を供給する。より具体的には、作動油は、第２クランクジャーナル７０ｂから第１クランクピン２２ａ及び第２クランクピン２２ｂに供給され、第４クランクジャーナル７０ｄから第３クランクピン２２ｃ及び第４クランクピン２２ｄに供給される。クランクピン２２ａ〜２２ｄに供給された作動油は、クランク受容開口４１と連通している制御用油路５７、５８を通って切換ピン６１、６２に供給される。したがって、作動油路７４は第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄを通して全て（４つ）のコンロッド６内の切換ピン６１、６２に作動油を供給することができる。
【００７７】
また、図１２及び図１５に示されるように、作動油路７４には、切換ピン６１、６２に供給される油圧をリニアに制御する油圧制御弁７９が設けられる。油圧制御弁７９は例えばリニアソレノイドバルブ（比例制御電磁弁）である。リニアソレノイドバルブでは、電磁コイルに通電される電流値に応じた油圧が出力される。
【００７８】
油圧制御弁７９は油供給装置７５よりも切換ピン６１、６２側（油流れ方向下流側）に配置される。また、油圧制御弁７９には排出油路８０が接続される。油圧制御弁７９の開度が全開ではない場合、油圧制御弁７９に供給された作動油の一部が排出油路８０を通ってオイルパン２ａに戻される。
【００７９】
作動油路７４には、油圧センサ８１が更に設けられる。油圧センサ８１は、油圧制御弁７９によって制御された油圧、すなわち切換ピン６１、６２に供給される油圧を検出することができる。油圧センサ８１は油供給装置７５及び油圧制御弁７９よりも切換ピン６１、６２側に配置される。
【００８０】
図１２から分かるように、シリンダブロック３内に形成されたメインギャラリー８２内には二つの通路が形成される。油供給装置７５によって吸い上げられた潤滑油は、第１パイプ配管８６を通って、メインギャラリー８２内の一方の通路に流入する。したがって、第１パイプ配管８６及びメインギャラリー８２内の一方の通路は第１潤滑油路７２の一部を形成する。また、油供給装置７５によって吸い上げられた作動油は、第２パイプ配管８７を通ってメインギャラリー８２内の他方の通路に流入する。したがって、第２パイプ配管８７及びメインギャラリー８２内の他方の通路は作動油路７４の一部を形成する。
【００８１】
メインギャラリー８２は、クランクシャフト７６の軸線方向、すなわちクランクジャーナル７０ａ〜７０ｅの軸線方向に平行に延在している。メインギャラリー８２は、第１連絡油路８５ａを介して第１クランクジャーナル７０ａに接続され、第２連絡油路８５ｂを介して第２クランクジャーナル７０ｂに接続され、第３連絡油路８５ｃを介して第３クランクジャーナル７０ｃに接続され、第４連絡油路８５ｄを介して第４クランクジャーナル７０ｄに接続され、第５連絡油路８５ｅを介して第５クランクジャーナル７０ｅに接続される。したがって、作動油はメインギャラリー８２から第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに供給される。一方、潤滑油はメインギャラリー８２から第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅに供給される。なお、油供給装置７５、油圧制御弁７９及び油圧センサ８１はメインギャラリー８２よりも油流れ方向上流側に配置される。
【００８２】
図１６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図１１のＡ−Ａ、Ｂ−Ｂ及びＣ−Ｃに沿った断面図である。図１６（Ａ）に示されるように、メインギャラリー８２にはパイプ部材８３が挿入される。パイプ部材８３の内部８３ａは第１潤滑油路７２を画定する。
【００８３】
メインギャラリー８２の延在方向と垂直な断面（図１６に示された断面）におけるメインギャラリー８２の孔径はパイプ部材８３の外径よりもわずかに大きい。このため、メインギャラリー８２の内壁とパイプ部材８３との間には隙間８４が形成される。メインギャラリー８２と第１パイプ配管８６との接続部分において、隙間８４はパイプ部材８３の内部８３ａと連通している。したがって、油供給装置７５によって吸い上げられた油が第１パイプ配管８６を通してメインギャラリー８２内の第１潤滑油路７２に供給されるとき、少量の油が隙間８４に流入する。また、油供給装置７５によって吸い上げられた油は、第１パイプ配管８６を通して第２潤滑油路７３にも供給される。第１パイプ配管８６は第１潤滑油路７２及び第２潤滑油路７３の一部を形成する。
【００８４】
図１６（Ｂ）及び図１６（Ｃ）に示されるように、パイプ部材８３には、その延在方向において、第２クランクジャーナル７０ｂの位置から第４クランクジャーナル７０ｄの位置まで凹部８３ｂが形成される。凹部８３ｂとメインギャラリー８２の内壁とは作動油路７４を画定する。図１２及び図１６（ｃ）に示されるように、作動油は第２パイプ配管８７を通って凹部８３ｂに流入する。
【００８５】
図１６（Ｂ）に示されるように、パイプ部材８３の内部８３ａは第３クランクジャーナル７０ｃの位置において第３連絡油路８５ｃに接続される。同様に、パイプ部材８３の内部８３ａは、第１クランクジャーナル７０ａの位置において第１連絡油路８５ａに接続され、第５クランクジャーナル７０ｅの位置において第５連絡油路８５ｅに接続される。したがって、潤滑油はメインギャラリー８２内のパイプ部材８３の内部８３ａから第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅに供給される。
【００８６】
図１６（Ｃ）に示されるように、パイプ部材８３には、第４クランクジャーナル７０ｄの位置において周方向溝８３ｃが形成される。パイプ部材８３の凹部８３ｂは周方向溝８３ｃを介して第４連絡油路８５ｄに接続される。同様に、パイプ部材８３には、第２クランクジャーナル７０ｂの位置において周方向溝８３ｃが形成され、パイプ部材８３の凹部８３ｂは周方向溝８３ｃを介して第２連絡油路８５ｂに接続される。したがって、作動油はメインギャラリー８２内のパイプ部材８３の凹部から第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに供給される。
【００８７】
また、パイプ部材８３の凹部８３ｂは隙間８４と連通している。このため、パイプ部材８３の凹部８３ｂは隙間８４を介してパイプ部材８３の内部８３ａと連通している。したがって、作動油路７４は、第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄよりも油流れ方向上流側であり且つ油圧制御弁７９よりも油流れ方向下流側の位置において第１潤滑油路７２と連通している。この結果、第１潤滑油路７２に潤滑油が供給されるとき、第１潤滑油路７２から隙間８４及びパイプ部材８３の凹部８３ｂを介して第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに潤滑油が供給される。
【００８８】
隙間８４は、第１潤滑油路７２から第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに供給される油圧が切換ピン６１、６２の作動圧よりも低くなるように構成される。このことによって、油圧制御弁７９が故障して作動油路７４から第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに油が供給されなくなったとしても、切換ピン６１、６２を誤作動させることなく、第１潤滑油路７２から供給される油によって第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄの焼き付きを抑制することができる。
【００８９】
＜油圧制御弁の制御＞
内燃機関１は、油圧センサ８１の出力に基づいて油圧制御弁７９の開度を制御する制御装置を更に備える。制御装置は例えば電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵは、点火プラグ８の点火時期、吸気弁９の開弁時期及び閉弁時期、排気弁１２の開弁時期及び閉弁時期等も制御する。
【００９０】
制御装置は、切換ピン６１、６２を作動させる場合には、切換ピン６１、６２の作動圧以上の油圧が切換ピン６１、６２に供給されるように油圧制御弁７９の開度を制御し、切換ピン６１、６２を作動させない場合には、切換ピン６１、６２の作動圧未満の油圧が切換ピン６１、６２に供給されるように油圧制御弁７９の開度を制御する。このことによって、油供給装置７５が作動している間、切換ピン６１、６２を誤作動させることなく、第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに常に油を供給することができる。したがって、本実施形態では、第１クランクジャーナル７０ａ、第３クランクジャーナル７０ｃ及び第５クランクジャーナル７０ｅに加えて、第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄの焼き付きも抑制することができる。
【００９１】
以下、図１７を参照して、斯かる制御について具体的に説明する。図１７は、機械圧縮比の切替が要求された場合の要求機械圧縮比Ｄεｍ、機械圧縮比εｍ（実際の機械圧縮比）及び油圧ＯＰのタイムチャートである。油圧ＯＰは、油圧センサ８１の出力に基づいて算出された切換ピン６１、６２に供給される油圧の推定値である。
【００９２】
内燃機関１では、油供給装置７５から所定圧Ｐｂａｓｅ以上の油圧が切換ピン６１、６２に供給されると、切換ピン６１、６２は作動し、流れ方向切換機構３５が第二状態から第一状態になる。この結果、第２シリンダ３４ａから第１シリンダ３３ａへの油の流れが許可され、機械圧縮比εｍは低圧縮比εｍｌｏｗから高圧縮比εｍｈｉｇｈに切り替えられる。
【００９３】
図１７の例では、時刻ｔ１以前には、要求機械圧縮比Ｄεｍ及び機械圧縮比εｍは低圧縮比εｍｌｏｗとなっている。このため、時刻ｔ１以前には、制御装置は、潤滑用油圧Ｐｌｏｗが切換ピン６１、６２に供給されるように、油圧センサ８１の出力に基づいて油圧制御弁７９の開度を制御する。潤滑用油圧Ｐｌｏｗは、切換ピン６１、６２が作動する所定圧Ｐｂａｓｅよりも低い。
【００９４】
仮に油圧制御弁７９の開度が一定であると、油圧ＯＰは機関回転数や作動油の油温に応じて変動する。具体的には、油圧ＯＰは、油供給装置７５がクランクシャフト７６の回転によって駆動される場合、機関回転数が高いほど高くなる。また、油圧ＯＰは、作動油の油温が低いほど作動油の粘性が高くなるため、作動油の油温が低いほど高くなる。本実施形態では、油圧制御弁７９が油圧センサ８１の出力に基づいて作動油の油圧をリニアに制御することができるため、油圧ＯＰを所定の値に制御することができる。このことによって、機械圧縮比εｍが低圧縮比εｍｌｏｗに設定されている間、切換ピン６１、６２を誤作動させることなく、適切な量の潤滑油を第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに供給することができる。したがって、本実施形態では、第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄの焼き付きが抑制される。
【００９５】
なお、切換ピン６１、６２に供給される油圧が所定の値となるように、油圧センサ８１の出力に加えて又は油圧センサ８１の出力の代わりに作動油の油温及び機関回転数に基づいて、油圧制御弁７９の開度が制御されてもよい。具体的には、制御装置は、切換ピン６１、６２を作動させない場合、切換ピン６１、６２に供給される油圧が潤滑用油圧Ｐｌｏｗになるように、作動油の油温が相対的に低い場合に作動油の油温が相対的に高い場合に比べて油圧制御弁７９の開度を小さくすると共に、機関回転数が相対的に高い場合に機関回転数が相対的に低い場合に比べて油圧制御弁７９の開度を小さくする。別の言い方をすると、制御装置は、切換ピン６１、６２を作動させない場合、作動油の油温が低くなるにつれて油圧制御弁７９の開度をステップ状又はリニアに小さくすると共に、機関回転数が高くなるにつれて油圧制御弁７９の開度をステップ状又はリニアに小さくする。このことによって、機械圧縮比εｍが低圧縮比εｍｌｏｗに設定されている間、切換ピン６１、６２を誤作動させることなく、適切な量の潤滑油を第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄに供給することができる。なお、作動油の油温は、例えば、内燃機関１に設けられた油温センサ（図示せず）によって検出可能である。また、機関回転数は、内燃機関１に設けられたクランク角センサ（図示せず）によって算出される。
【００９６】
また、図１７の例では潤滑用油圧Ｐｌｏｗが一定とされているが、潤滑用油圧Ｐｌｏｗは、所定圧Ｐｂａｓｅ未満であれば、内燃機関１の運転状態に応じて可変であってもよい。例えば、潤滑用油圧Ｐｌｏｗは、機関負荷が高いほど高く設定されてもよい。なぜならば、第２クランクジャーナル７０ｂ及び第４クランクジャーナル７０ｄの潤滑要求が、機関負荷が高いほど高くなるからである。
【００９７】
図１７の例では、時刻ｔ１において要求機械圧縮比Ｄεｍが低圧縮比εｍｌｏｗから高圧縮比εｍｈｉｇｈに切り替えられる。このため、時刻ｔ１において、制御装置は、作動用油圧Ｐｈｉｇｈが切換ピン６１、６２に供給されるように、油圧制御弁７９の開度を制御する。図１７の例では、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで油圧制御弁７９の開度は全開とされる。なお、作動用油圧Ｐｈｉｇｈが所定の圧力Ｐｂａｓｅ以上であれば、切換ピン６１、６２を作動させるときの油圧制御弁７９の開度は全開でなくてもよい。
【００９８】
時刻ｔ１の後、油圧ＯＰは、作動用油圧Ｐｈｉｇｈまで上昇し、時刻ｔ２まで作動用油圧Ｐｈｉｇｈに維持される。油圧ＯＰが所定圧Ｐｂａｓｅ以上になると、切換ピン６１、６２が作動し、機械圧縮比εｍが低圧縮比εｍｌｏｗから高圧縮比εｍｈｉｇｈに向かって変化し始める。機械圧縮比εｍは、その後、高圧縮比εｍｈｉｇｈに維持される。
【００９９】
図１７の例では、時刻ｔ２において要求機械圧縮比Ｄεｍが高圧縮比εｍｈｉｇｈから低圧縮比εｍｌｏｗに切り替えられる。このため、時刻ｔ２において、制御装置は、潤滑用油圧Ｐｌｏｗが切換ピン６１、６２に供給されるように、油圧センサ８１の出力に基づいて油圧制御弁７９の開度を制御する。
【０１００】
以上、本発明に係る好適な実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。例えば、作動油によって作動される作動体は、コンロッド６に設けられていれば、切換ピン６１、６２以外の作動体であってもよい。
【符号の説明】
【０１０１】
１    内燃機関
５    ピストン
６    コンロッド
１５    シリンダ
２１    ピストンピン
２２    クランクピン
３５    流れ方向切換機構
６１    第１切換ピン
６２    第２切換ピン
７５    油供給装置
７０ａ    第１クランクジャーナル
７０ｂ    第２クランクジャーナル
７０ｃ    第３クランクジャーナル
７０ｄ    第４クランクジャーナル
７０ｅ    第５クランクジャーナル
７２    第１潤滑油路
７４    作動油路
７５    油供給装置
７９    油圧制御弁
８１    油圧センサ
【図１】
0006277997.tif 000002
【図２】
0006277997.tif 000003
【図３】
0006277997.tif 000004
【図４】
0006277997.tif 000005
【図５】
0006277997.tif 000006
【図６】
0006277997.tif 000007
【図７】
0006277997.tif 000008
【図８】
0006277997.tif 000009
【図９】
0006277997.tif 000010
【図１０】
0006277997.tif 000011
【図１１】
0006277997.tif 000012
【図１２】
0006277997.tif 000013
【図１３】
0006277997.tif 000014
【図１４】
0006277997.tif 000015
【図１５】
0006277997.tif 000016
【図１６】
0006277997.tif 000017
【図１７】
0006277997.tif 000018