(57)【要約】【課題】本発明は、シリンダブロックとクランクケースとを気筒の軸線方向に相対移動させることで、圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の圧縮比の変更を円滑に行うとともに、内燃機関の圧縮比を目的の圧縮比に変更した後は該圧縮比をより安定的に維持する。【解決手段】シリンダブロック３とクランクケース４とを気筒の軸線方向に相対移動させて内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関１において、内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、シリンダブロック３とクランクケース４が重複する部位の隙間距離、又は該部位におけるシリンダブロック３とクランクケース４との間の作用力を制御する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックの一部とクランクケースの一部との嵌合部に形成され、該嵌合部において該シリンダブロックと該クランクケースとの間に気筒の軸線方向に沿った隙間を設けることにより、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を該軸線方向に導くガイド部と、
前記ガイド部に従って、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させて内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、
前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離、又は該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を制御する安定化手段と、を備えることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【請求項２】
前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間に、圧電素子で構成される圧電変形部材を、更に備え、
前記安定化手段は、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、前記圧電変形部材の圧電素子に印加する電圧を制御することで、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離、又は該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を制御することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項３】
前記クランクケースに固定され且つ前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離もしくは前記ガイド部の前記シリンダブロックの一部に対して作用する押圧力を制御する油圧シリンダ、または前記シリンダブロックに固定され且つ前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離もしくは前記ガイド部の前記クランクケースの一部に対して作用する押圧力を制御する油圧シリンダを、更に備え、
前記安定化手段は、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、前記油圧シリンダに供給する潤滑油の油圧を制御することで、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離、又は該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を制御することを特徴とする請求項１に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項４】
前記安定化手段は、前記圧縮比制御手段によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させるときの、前記ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの隙間距離を、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を停止しているときの該隙間距離より大きくし、
または、前記圧縮比制御手段によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させるときの、前記ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を停止しているときの該作用力より小さくすることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項５】
前記安定化手段は、前記油圧シリンダに供給される潤滑油の油圧を高くする程、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離を長くし、または該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を小さくし、
前記油圧シリンダに供給される潤滑油の油圧が所定の圧力より低いときは、前記圧縮比制御手段によって前記内燃機関の圧縮比を変更することを禁止することを特徴とする請求項３に記載の可変圧縮比内燃機関。
【請求項６】
シリンダブロックの一部とクランクケースの一部との嵌合部に形成され、該嵌合部において該シリンダブロックと該クランクケースとの間に気筒の軸線方向に沿った隙間を設けることにより、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を該軸線方向に導くガイド部と、
前記ガイド部に従って、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させ
て内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、
前記前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間に設けられ、弾性体から構成される弾性変形部材と、を備え、
前記圧縮比制御手段によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとが近接する方向に相対移動するときに、前記弾性変形部材が該シリンダブロックまたは該クランクケースによって圧縮変形されることを特徴とする可変圧縮比内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室容積を変更することにより圧縮比を可変とする可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費性能や出力性能を向上させることを目的として、内燃機関の圧縮比を変更可能にする技術が提案されている。例えば、偏心した２つのカムが設けられた制御軸を回転させて、それぞれのカムと連動しているクランクケースとシリンダブロックとを気筒の軸線方向に移動させることで、内燃機関の燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する技術が公開されている（例えば、特許文献１、特許文献２を参照。）。
【０００３】
また、クランクシャフトとコネクティングロッドとの間に設けられた偏心スリーブによってピストンの行程を変化させることで、内燃機関の圧縮比の変更を可能とする技術が公開されている（例えば、特許文献３を参照。）。このような内燃機関の可変圧縮比機構において、偏心スリーブの回転を減速する緩衝装置の緩衝ピストンが往復運動可能に構成されることで緩衝機構としての役割を果たすが、該ピストンの慣性力によって往復運動領域が広くなり、その他の構成部材と衝突することで、振動音が発生したり該ピストンが発生したりする虞がある。そこで、該ピストン機構を軽合金で形成する技術が公開されている（例えば、特許文献４を参照。）。
【特許文献１】特開平７−２６９８１号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７７１号公報
【特許文献３】特開平４−２２７１６号公報
【特許文献４】実開平５−７８９４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
シリンダブロックとクランクケースとを、気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備える内燃機関においては、シリンダブロックは鉛直方向に重力がかかる他に、燃焼室内での燃料の燃焼圧やピストンの往復運動から生じる摩擦力によって、シリンダブロックを上下に振動させる力が周期的に働いている。また、シリンダブロックの自重による力に比較して、特に燃料の燃焼圧による力は格段に大きい。
【０００５】
そこで、上述した周期的な力がシリンダブロックに働くと、燃料の燃焼時にシリンダブロックの固定が不十分であれば、シリンダブロックが、燃料の燃焼とともに、またはピストンの往復運動とともに、振動する虞がある。そして、その結果、内燃機関の燃焼室の容積が変動してしまい、以て可変圧縮比機構によって当所目的とした圧縮比を維持することが困難となる。
【０００６】
本発明では、上記した問題に鑑み、シリンダブロックとクランクケースとを、気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の圧縮比の変更を円滑に行うとともに、内燃機関
の圧縮比を目的の圧縮比に変更した後は該圧縮比をより安定的に維持することを可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記した課題を解決するために、圧縮比を変更するためにシリンダブロックとクランクケースが気筒の軸線方向に相対移動する内燃機関において、シリンダブロックとクランクケースとの間に設けられた隙間に着目した。該隙間の距離を制御することで、または該隙間におけるシリンダブロックとクランクケースとの間に働く作用力を制御することで、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動を円滑に行うとともに、より安定的にシリンダブロックを固定することが可能となるからである。
【０００８】
そこで、本発明は、圧縮比が可変とされる可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックの一部とクランクケースの一部との嵌合部に形成され、該嵌合部において該シリンダブロックと該クランクケースとの間に気筒の軸線方向に沿った隙間を設けることにより、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を該軸線方向に導くガイド部と、前記ガイド部に従って、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させて内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離、又は該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を制御する安定化手段と、を備える。
【０００９】
上記可変圧縮比内燃機関においては、内燃機関のシリンダブロックとクランクケースとの相対位置が、気筒の軸線方向に変更されることで、気筒内に形成される燃焼室の容積が変更されて、以て内燃機関の圧縮比が変更される。このシリンダブロックとクランクケースの相対移動は、前記ガイド部によってシリンダブロックまたはクランクケースの移動方向が拘束されることで行われる。
【００１０】
しかし、該ガイド部においては、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動を円滑に行うために、気筒の軸線方向に沿った隙間を設ける必要がある。そのため、シリンダブロックとクランクケースの相対関係が、いわゆる隙間嵌めの状態となる。一方で、隙間が設けられることで、シリンダブロックが気筒の軸線方向に容易に動くことが可能となるため、燃料の燃焼圧やピストンの往復運動によってシリンダブロックの振動が発生する虞がある。
【００１１】
そこで、圧縮比制御手段による内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、即ち圧縮比制御手段によって内燃機関の圧縮比の変更が行われているときと、圧縮比の変更が行われていないときとで、安定化手段によって、ガイド部におけるシリンダブロックとクランクケースとの隙間の距離や、ガイド部においてシリンダブロックとクランクケースとに作用する力を制御する。これにより、内燃機関の圧縮比の変更が行われているときと、圧縮比の変更が行われていないときとで、シリンダブロックとクランクケースとを連結する力をより適正に変更し、円滑な内燃機関の圧縮比の変更を可能とするとともに、目的の圧縮比をより安定的に維持することが可能となる。
【００１２】
具体的には、前記安定化手段は、前記圧縮比制御手段によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させるときの、前記ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの隙間距離を、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を停止しているときの該隙間距離より大きくし、または、前記圧縮比制御手段によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させるときの、前記ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を停止しているときの該作用力より小さくする。
【００１３】
シリンダブロックとクランクケースとが相対移動を行っているときは、両者間の隙間距離を停止時より大きくすることで、両者の相対移動の円滑化が図られる。両者の停止時においては、両者間の距離が無くなるべく、両者が接触するか、もしくは別の部材により両者間の隙間を塞ぐことで、シリンダブロックとクランクケースとの間に力を作用させて、両者を連結する力を可及的に大きくする。
【００１４】
また、ガイド部においてシリンダブロックとクランケース間に作用する作用力の大きさを、シリンダブロックとクランクケースとが相対移動を行っているときは、停止時より小さくすることで、両者の相対移動の円滑化が図られる。両者の停止時においては、該作用力を相対移動時より大きくして、燃料の燃焼圧によってシリンダブロックが振動するのを抑制することを可能とすべく、シリンダブロックとクランクケースとをより確かに連結する。
【００１５】
ここで、先述した可変圧縮比内燃機関において、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間に、圧電素子で構成される圧電変形部材を、更に備える。そして、前記安定化手段は、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、前記圧電変形部材の圧電素子に印加する電圧を制御することで、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離、又は該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を制御する。
【００１６】
圧電変形部材は圧電素子で構成されているため、該圧電素子に印加される電圧によって、圧電変形部材の形状が変形する。そこで、ガイド部におけるシリンダブロックとクランクケースとの間に圧電変形部材を設けて、内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて圧電変形部材を変形させる。即ち、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動に適したシリンダブロックとクランクケースとの間の連結力とすべく、圧電変形部材の形状を印加電圧によって制御する。
【００１７】
また、先述した可変圧縮比内燃機関において、前記クランクケースに固定され且つ前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離もしくは前記ガイド部の前記シリンダブロックの一部に対して作用する押圧力を制御する油圧シリンダ、または前記シリンダブロックに固定され且つ前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離もしくは前記ガイド部の前記クランクケースの一部に対して作用する押圧力を制御する油圧シリンダを、更に備える。そして、前記安定化手段は、前記圧縮比制御手段による前記内燃機関の圧縮比の変更動作に基づいて、前記油圧シリンダに供給する潤滑油の油圧を制御することで、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離、又は該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を制御する。
【００１８】
油圧シリンダは供給される潤滑油の油圧によって、発生させる押圧力が変動する。そこで、ガイド部におけるシリンダブロックとクランクケースとのいずれか一方に油圧シリンダを固定するとともに、油圧シリンダの押圧力が及ぼされる対象を残りの一方とすることで、シリンダブロックとクランクケースとの連結力を、油圧シリンダに供給される潤滑油の油圧を介して、制御する。
【００１９】
ここで、前記安定化手段が、前記油圧シリンダに供給される潤滑油の油圧を高くする程、前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間距離を長くし、または該ガイド部における該シリンダブロックと該クランクケースとの間の作用力を小さくする場合、前記油圧シリンダに供給される潤滑油の油圧が所定の圧力より低いときは、前記圧縮比制御手段によって前記内燃機関の圧縮比を変更することを禁止する。
【００２０】
上述の特性を有する安定化手段においては、油圧シリンダに供給される潤滑油の油圧が低い場合には、シリンダブロックとクランクケースとの隙間距離が短く、もしくは隙間距離が無く、またはシリンダブロックとクランクケースとの間の作用力がまだ大きい状態にあると考えられる。このような状態において、圧縮比制御手段によって内燃機関の圧縮比を変更すると、シリンダブロックとクランクケースとの相対移動が行われることで、油圧シリンダに負荷がかかり、油圧シリンダが破損する虞がある。
【００２１】
そこで、油圧シリンダに対する負荷を軽減するために、油圧シリンダによってシリンダブロックとクランクケースとの連結力が大きい場合は、両者の相対移動を禁止するのである。従って、前記所定の圧力とは、シリンダブロックとクランクケースとが相対移動を行った場合でも油圧シリンダにかかる負荷を可及的に低くするために油圧シリンダに供給する必要のある潤滑油の油圧である。
【００２２】
ここで、より簡便な構成によって、内燃機関の圧縮比の変更を円滑に行うとともに、圧縮比の変更後は目的の圧縮比をより安定的に維持する可変圧縮比内燃機関として、シリンダブロックの一部とクランクケースの一部との嵌合部に形成され、該嵌合部において該シリンダブロックと該クランクケースとの間に気筒の軸線方向に沿った隙間を設けることにより、該シリンダブロックと該クランクケースとの相対移動を該軸線方向に導くガイド部と、前記ガイド部に従って、前記シリンダブロックと前記クランクケースとを相対移動させて内燃機関の圧縮比を変更する圧縮比制御手段と、前記前記ガイド部における前記シリンダブロックと前記クランクケースとの隙間に設けられ、弾性体から構成される弾性変形部材と、を備え前記圧縮比制御手段によって前記シリンダブロックと前記クランクケースとが近接する方向に相対移動するときに、前記弾性変形部材が該シリンダブロックまたは該クランクケースによって圧縮変形される可変圧縮比内燃機関が挙げられる。
【００２３】
上述の可変圧縮比内燃機関においては、シリンダブロックとクランクケースとが近接する方向に相対移動をするときに、ガイド部におけるシリンダブロックとクランクケースとの間の隙間に設けられた弾性変形部材が、シリンダブロックおよびクランクケースによって押しつぶされ、圧縮変形する。その結果、圧縮変形した弾性変形部材の弾性エネルギーによって、シリンダブロックおよびクランクケースに対して押圧力が発生し、シリンダブロックとクランクケースとの連結力が増大する。
【００２４】
よって、弾性変形部材をガイド部の隙間に設けることで、シリンダブロックとクランクケースが近接する方向に相対移動するとき、即ち燃焼室の容積が小さくなり内燃機関の圧縮比が上昇するときに、シリンダブロックとクランクケースとの連結力がより増大される。以て内燃機関の圧縮比が高圧縮比側への変更が開始される時は、シリンダブロックとクランクケースとの連結力は小さく円滑な相対移動が可能であり、内燃機関の圧縮比が次第に高圧縮比となると、シリンダブロックとクランクケースとの連結力が大きくなる。その結果、シリンダブロックの振動が抑制され、圧縮比の維持がより安定的となる。
【発明の効果】
【００２５】
シリンダブロックとクランクケースとを、気筒の軸線方向に相対移動させることで燃焼室の容積を変更し、以て内燃機関の圧縮比を変更する可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の圧縮比の変更を円滑に行うとともに、内燃機関の圧縮比を目的の圧縮比に変更した後は該圧縮比をより安定的に維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
ここで、本発明にかかる可変圧縮比内燃機関の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は、圧縮比が変更可能である可変圧縮比内燃機関１において、圧縮比を変更可能とする機構の構成を示す図であり、図２は、可変圧縮比内燃機関１において圧縮比が変更される推移を概略的に示す図である。可変圧縮比内燃機関１は、気筒２を有するシリンダブロック３を、ピストン１３が連結されたクランクケース４に対して気筒２の軸方向に移動させることによって圧縮比を変更するものである。
【００２８】
図1に示されるように、シリンダブロック３の両側下部に複数の隆起部が形成されており、この各隆起部にカム収納孔５が形成されている。カム収納孔５は、円形をしており、気筒２の軸方向に対して直角に、かつ複数の気筒２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。片側の複数のカム収納孔５はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側のカム収納孔５の一対の軸線は平行である。
【００２９】
クランクケース4には、上述したカム収納孔５が形成された複数の隆起部の間に位置するように、立壁部が形成されている。各立壁部のクランクケース４外側に向けられた表面には、半円形の凹部が形成されている。また、各立壁部には、ボルト６によって取り付けられるキャップ７が用意されており、キャップ７も半円形の凹部を有している。また、各立壁部にキャップ７を取り付けると、円形の軸受収納孔８が形成される。軸受収納孔８の形状は、上述したカム収納孔５と同一である。
【００３０】
複数の軸受収納孔８は、カム収納孔５と同様に、シリンダブロック３をクランクケース４に取り付けたときに気筒２の軸方向に対して直角に、且つ、複数の気筒２の配列方向に平行になるようにそれぞれ形成されている。これらの複数の軸受収納孔８も、シリンダブロック３の両側に形成されることとなり、片側の複数の軸受収納孔８はすべて同一軸線上に位置している。そして、シリンダブロック３の両側の軸受収納孔８の一対の軸線は平行である。また、両側のカム収納孔５の間の距離と、両側の軸受収納孔８との間の距離は同一である。
【００３１】
交互に配置される二列のカム収納孔５と軸受収納孔８には、それぞれ制御軸９が挿通される。制御軸９は、図1に示されるように、軸部９ａと、軸部９ａの中心軸に対して偏心された状態で軸部９ａに固定された正円形のカムプロフィールを有するカム部９ｂと、カム部９ｂと同一外形を有し軸部９ａに対して回転可能に取り付けられた可動軸受部９ｃとが交互に配置されている。この可動軸受部９ｃには、軸収納孔９ｅが設けられており、その中を制御軸９の軸部９ａが挿通される構成をとることにより、可動軸受部９ｃは軸部９ａに対して回動可能となっている。そして、これら一対の制御軸９は鏡像の関係を有している。また、制御軸９の端部には、後述するウォームホイール１０の取り付け部９ｄが形成されている。軸部９ａの中心軸と取り付け部９ｄの中心とは偏心しており、カム部９ｂの中心と取り付け部９ｄの中心とは一致している。
【００３２】
可動軸受部９ｃも、軸部９ａに対して偏心されておりその偏心量はカム部９ｂと同一である。また、各制御軸９において、複数のカム部９ｂの偏心方向は同一である。また、可動軸受部９ｃの外形は、カム部９ｂと同一正円であるので、可動軸受部９ｃを回転させることで、複数のカム部９ｂの外表面と複数の可動軸受部９ｃの外側面とを一致させることができる。
【００３３】
各制御軸９の軸部９ａの一端にはウォームホイール１０が取り付けられている。一対の制御軸９の端部に固定された一対のウォームホイール１０には、それぞれをウォームギア１１ａ、１１ｂがかみ合っている。ウォームギア１１ａ、１１ｂはモータ１２の一本の出力軸にとりつけられている。ウォームギア１１ａ、１１ｂは、互いに逆方向に回転する螺
旋溝を有している。このため、モータ１２を回転させると、一対の制御軸９は、ウォームホイール１０を介して逆方向に回転する。モータ１２は、シリンダブロック３に固定されており、シリンダブロック３と一体的に移動する。
【００３４】
次に、上述した構成の可変圧縮比内燃機関１において圧縮比を制御する方法について、図２に基づいて説明する。図２（ａ）から図２(ｃ)にシリンダブロック３と、クランクケース４と、これら両者の間に構築された制御軸９との関係を示した断面図を示す。図２(ａ)から図２(ｃ)において、軸部９ａの中心軸をａ、カム部９ｂの中心をｂ、可動軸受部９ｃの中心をｃとして示す。図２（ａ）は、軸部９ａの延長線上から見て全てのカム部９ｂ及び可動軸受部９ｃの外周が一致した状態である。このとき、ここでは一対の軸部９ａは、カム収納孔５及び軸受収納孔８の中で外側に位置している。
【００３５】
図２(ａ)の状態から、モータ１２を駆動して軸部９ａを矢印方向に回転させると、図２(ｂ)の状態となる。このとき、軸部９ａに対して、カム部９ｂと可動軸受部９ｃの偏心方向にずれが生じるので、クランクケース４に対してシリンダブロック３を上死点側にスライドさせることができる。そして、そのスライド量は図２(ｃ)のような状態となるまで制御軸９を回転させたときが最大となり、カム部９ｂや可動軸受部９ｃの偏心量の２倍となる。カム部９ｂ及び可動軸受部９ｃは、それぞれカム収納孔５及び軸受収納孔８の内部で回転し、それぞれカム収納孔５及び軸受収納孔８の内部で軸部９ａの位置が移動するのを許容している。
【００３６】
上述したような機構を用いることによって、シリンダブロック３をクランクケース４に対して、気筒２の軸線方向に相対移動させることが可能となり、その結果、可変圧縮比内燃機関１の燃焼室の容積が変更され、以て圧縮比を可変制御することができる。
【００３７】
ここで、図３に、図１に示した圧縮比を変更する機構を含めた、可変圧縮比内燃機関１の概略構成を示す。可変圧縮比内燃機関１は、クランク軸に連結され、気筒２内を往復運動するピストン１３を備える。尚、図３においては、可変圧縮比内燃機関の吸排気系、および燃料噴射弁、点火プラグ等の記載は省略されている。また、図３において、記載を簡便とするため、図１に示した制御軸９やウォームホイール１０の記載はウォームギア１１ａが備えられている片側のみとし、残りのウォームギア１１ｂ側の制御軸９等の記載は省略されている。
【００３８】
本実施の形態における可変圧縮比内燃機関１は、図２で示したようにモータ１２の駆動により、シリンダブロック３がクランクケース４に対して、気筒２の軸線方向に相対移動することで、圧縮比が変更される。ここで、シリンダブロック３のクランクケース４側の一端であるシリンダブロック側ガイド部３ａと、クランクケース４のシリンダブロック側の一端であるクランクケース側ガイド部４ａとが、隙間嵌め状態となっている。そのため、シリンダブロック３のクランクケース４に対する相対移動は、シリンダブロック側ガイド部３ａとクランクケース側ガイド部４ａによって拘束され、その結果、相対移動の方向は気筒２の軸線方向となる。
【００３９】
ここで、隙間嵌め状態にあるシリンダブロック側ガイド部３ａとクランクケース側ガイド部４ａとの間の隙間（以下、「ガイド部隙間」という）に、圧電素子から構成され、該圧電素子に印加される電圧によって、形状が変化する圧電変形部材１４が設けられている。圧電変形部材１４は、バッテリ１５から電圧が印加されることによって、その形状がガイド部隙間における気筒２の径方向に収縮するように変化する。
【００４０】
従って、バッテリ１５から電圧が印加されていないときは、圧電変形部材１４はクランクケース側ガイド部４ａとシリンダブロック側ガイド部３ａの両側に接触し、その結果両
ガイド部に対して押圧力がかかり、クランクケース４に対してシリンダブロック３が固定されている。一方で、バッテリ１５から電圧が印加されると、圧電変形部材１４は収縮変形し、クランクケース側ガイド部４ａにのみ接触し、クランクケース４に対してシリンダブロック３は気筒２の軸線方向に自在に相対移動が可能となる。
【００４１】
また、可変圧縮比内燃機関１には、該可変圧縮比内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）２０が併設されている。このＥＣＵ２０は、ＣＰＵの他、後述する各種のプログラム及びマップを記憶するＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、可変圧縮比内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて可変圧縮比内燃機関１の運転状態等を制御するユニットである。
【００４２】
ＥＣＵ２０には、クランクポジションセンサ２２、アクセル開度センサ２１等、可変圧縮比内燃機関１の運転状態を検出する種々のセンサが電気配線を介して接続され、それらの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。一方、ＥＣＵ２０には、本実施例にかかるモータ１２が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０からの指令によってモータ１２が回転し、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を変更するようになっている。また、バッテリ１５が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０からの指令によって圧電変形部材１４に印加される電圧が調整される。
【００４３】
このように構成される可変圧縮比内燃機関１においては、シリンダブロック側ガイド部３ａとクランクケース側ガイド部４ａとの間にガイド部隙間が存在し、燃焼室内の燃料の燃焼圧やピストン１３の往復運動による摩擦力がシリンダブロック３に周期的にかかるため、シリンダブロック３がガイド部隙間を可動範囲としてシリンダブロック３が振動する虞がある。特に、シリンダブロック３が気筒２の軸線方向に振動すると、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が変動してしまい、適切な圧縮比において燃料を燃焼することが困難となる虞がある。一方で、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を変更する際は、シリンダブロック３をクランクケース４に対して円滑に相対移動させることが求められる。そこで、可変圧縮比内燃機関１において、上述した圧電変形部材１４に印加する電圧を調整して、円滑な圧縮比の変更および安定した圧縮比の維持を行うための圧縮比安定化制御について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００４４】
先ず、Ｓ１０１では、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態か否かが判断される。具体的には、クランクポジションセンサ２２からの検出信号より算出される機関回転速度や、アクセル開度センサ２１からの検出信号より算出される機関負荷の変動から、可変圧縮比内燃機関１における燃料の燃焼条件をより適正なものとするために、圧縮比の変更が必要とされるか否かが判断される。Ｓ１０１において、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態であると判断されると、Ｓ１０２へ進む。可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態でないと判断されると、本制御を終了する。
【００４５】
尚、Ｓ１０１の処理が行われる時点、もしくはそれ以前においては、圧電変形部材１４にはバッテリ１５から電圧は印加されていない。従って、圧電変形部材１４は収縮変形していないため、シリンダブロック３とクランクケース４とは、圧電変形部材１４による押圧力によって連結されており、燃料の燃焼圧等による可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変動は抑制される。
【００４６】
Ｓ１０２では、圧電変形部材１４へのバッテリ１５からの電圧印加を開始する。これにより、圧電変形部材１４は収縮変形し、シリンダブロック３とクランクケース４との間に圧電変形部材１４による押圧力は作用せず、両者間の連結力は解消される。Ｓ１０２の処理が終了すると、Ｓ１０３へ進む。
【００４７】
Ｓ１０３では、モータ１２を駆動することによって、制御軸９を回転駆動し、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更を開始する。Ｓ１０３の処理が終了すると、Ｓ１０４へ進む。
【００４８】
Ｓ１０４では、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比を目的の圧縮比まで変更させるために、制御軸９が回転移動すべき所定位置までの、制御軸９の回転移動が完了したか否かが判断される。制御軸９の回転移動が完了したと判断されるとＳ１０５へ進み、制御軸９の回転移動が完了していないと判断されると、再びＳ１０３以降の処理が繰り返される。
【００４９】
Ｓ１０５では、Ｓ１０２において開始した圧電変形部材１４への電圧印加を終了する。これによって、圧電変形部材１４は、収縮した状態から拡大変形する。その結果、圧電変形部材１４がシリンダブロック３とクランクケース４との両者に接触して両者に押圧力を作用させ、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変動が抑制される。Ｓ１０５の処理が終了すると、本制御を終了する。
【００５０】
本制御によると、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が変更されないときは、圧電変形部材１４によってシリンダブロック３とクランクケース４との連結力が増強され、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が目的の圧縮比により安定的に維持される。また、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が変更されるときは、圧電変形部材１４が収縮変形するためシリンダブロック３とクランクケース４との連結力が解消され、シリンダブロック３とクランクケース４との相対移動がより円滑に行われ得る。
【実施例２】
【００５１】
可変圧縮比内燃機関１において、円滑な圧縮比の変更および安定した圧縮比の維持を行うための第二の実施の形態について、図５および図６に基づいて説明する。図５に示す可変圧縮比内燃機関１は、図３に示す可変圧縮比内燃機関１においてガイド部隙間に設けられた圧電変形部材１４に代えて、油圧シリンダ１６を備える。ここで、図５に示す可変圧縮比内燃機関１において、図３に示す可変圧縮比内燃機関１と同一の構成要素は同一の参照番号を付する。
【００５２】
油圧シリンダ１６は、クランクケース４のクランクケース側ガイド部４ａに本体を固定され、油圧シリンダ１６によって作用される押圧力は、ガイド部隙間を挟んで対向するシリンダブロック側ガイド部３ａにかかるように設置されている。ここで、油圧シリンダ１６への潤滑油の供給は、可変圧縮比内燃機関１のクランク軸に連結され、機関出力を動力源としてオイルパンに貯留されている潤滑油を圧送するポンプ１９によって行われる。ポンプ１９は、潤滑油を、油圧シリンダ１６に連結されている潤滑油供給管１８に圧送される。そして、潤滑油供給管１８から油圧シリンダ１６への潤滑油の流入は、潤滑油供給管１８の途中に設けられた流量調整弁１７によって行われる。
【００５３】
ここで、油圧シリンダ１６に供給される潤滑油の油圧が低いとき、即ち流量調整弁１７が閉弁されているときは、油圧シリンダ１６による押圧力がシリンダブロック側ガイド部３ａにかかる。そして、油圧シリンダ１６に供給される潤滑油の油圧が高くなるに従い、シリンダブロック側ガイド部３ａにかかる押圧力は低下し、所定の圧力を超える潤滑油が油圧シリンダ１６に供給されると、シリンダブロックガイド部３ａにかかる押圧力が解消する。従って、油圧シリンダ１６に供給される潤滑油の油圧を調整することで、シリンダブロック３とクランクケース４との連結力を制御することが可能となる。
【００５４】
また、ＥＣＵ２０には、クランクポジションセンサ２２、アクセル開度センサ２１等に加えて潤滑油供給管１８内の潤滑油の油圧を検出する油圧センサ２３が電気配線を介して
接続されている。一方、ＥＣＵ２０には、流量調整弁１７が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０からの指令によって開度が調整され、油圧シリンダ１６に供給される潤滑油の油圧が調整される。
【００５５】
本実施例における可変圧縮比内燃機関１において、上述した油圧シリンダ１６に供給される潤滑油の油圧を調整して、円滑な圧縮比の変更および安定した圧縮比の維持を行うための圧縮比安定化制御について、図６に示すフローチャートに基づいて説明する。尚、図６に示すフローチャートにおいて、図４に示す圧縮比安定化制御と同一の処理については、同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
本制御においては、Ｓ１０１において、可変圧縮比内燃機関１の運転状態が、その圧縮比の変更が要求される状態であると判断されると、Ｓ２０１へ進む。Ｓ２０１では、油圧センサ２３によって検出される、潤滑油供給管１８を流れる潤滑油の油圧が所定の油圧Ｐ０より大きいか否かが判定される。ここで、所定の油圧Ｐ０は、油圧シリンダ１６によるシリンダブロック側ガイド部３ａへの押圧力を解消するために必要な潤滑油の油圧である。
【００５７】
尚、Ｓ１０１およびＳ２０１の処理が行われる時点、もしくはそれ以前においては、流量調整弁１７は閉弁され、油圧シリンダ１６には潤滑油が供給されていない。従って、シリンダブロック３とクランクケース４とは、油圧シリンダ１６による押圧力によって連結されており、燃料の燃焼圧等による可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変動は抑制される。
【００５８】
Ｓ２０１において、潤滑油供給管１８を流れる潤滑油の油圧が所定の油圧Ｐ０より大きいと判断されると、油圧シリンダ１６によるシリンダブロック側ガイド部３ａへの押圧力を解消することが可能であることを意味し、Ｓ２０２へ進む。一方で、潤滑油供給管１８を流れる潤滑油の油圧が所定の油圧Ｐ０以下であると判断されると、油圧シリンダ１６によるシリンダブロック側ガイド部３ａへの押圧力を解消することが可能な油圧が発生していないことを意味し、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変更は行わずに、本制御を終了する。
【００５９】
Ｓ２０２では、流量調整弁１７を開弁し、油圧シリンダ１６への潤滑油の供給を開始する。これにより、シリンダブロック３とクランクケース４との間に油圧シリンダ１６による押圧力は作用せず、両者間の連結力は解消される。Ｓ２０２の処理が終了すると、Ｓ１０３およびＳ１０４の処理が行われ、Ｓ２０３へ進む。
【００６０】
Ｓ２０３では、Ｓ２０２において開始した油圧シリンダ１６への潤滑油の供給を終了すべく、流量調整弁１７を閉弁する。これによって、油圧シリンダ１６がシリンダブロック３に接触して押圧力を作用させ、シリンダブロック３とクランクケース４とが連結され、以て可変圧縮比内燃機関１の圧縮比の変動が抑制される。Ｓ２０３の処理が終了すると、本制御を終了する。
【００６１】
本制御によると、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が変更されないときは、油圧シリンダ１６によってシリンダブロック３とクランクケース４との連結力が増強され、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が目的の圧縮比により安定的に維持される。また、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が変更されるときは、油圧シリンダ１６によるシリンダブロック３への押圧力が解消されるため、シリンダブロック３とクランクケース４との連結力が解消され、シリンダブロック３とクランクケース４との相対移動がより円滑に行われ得る。
【００６２】
また、油圧シリンダ１６へ供給される潤滑油の油圧が所定の圧力より低い場合には、シリンダブロック３とクランクケース４との相対移動を禁止することで、油圧シリンダ１６
によってシリンダブロック３に押圧力がかかっている状態でシリンダブロック３が相対移動されるのが回避される。その結果、油圧シリンダ３に不測の負荷が掛かり油圧シリンダ１６が破損するのを防止することが可能となる。
【００６３】
尚、本制御においては、油圧シリンダ１６に供給される潤滑油の油圧がＰ０を超えるときのみ、シリンダブロック３の相対移動が許可されるが、Ｓ２０１においてシリンダブロック３の相対移動の許可を判断する閾値の圧力を下げて、油圧シリンダ１６に掛かる負荷が過度とならない範囲において、油圧シリンダ１６が若干の押圧力をシリンダブロック３に掛けた状態で、シリンダブロック３を相対移動させて、圧縮比を変更させてもよい。
【００６４】
このようにすることで、圧縮比の変更時において、油圧シリンダ１６には若干の負荷が掛かるものの、圧縮比の変更時におけるシリンダブロック３の振動を抑制することが可能となる。
【実施例３】
【００６５】
ここで、図１および図２に示す可変圧縮比内燃機関の圧縮比を変更する機構において、シリンダブロック３とクランクケース４とを相対移動したときの、シリンダブロック３の位置による姿勢維持の安定性について、図７に基づいて説明する。図７は、シリンダブロック３がクランクケース４に対して特定の位置にあるときの、シリンダブロック３の可動範囲を概略的に示す図である。
【００６６】
先述したように、可変圧縮比内燃機関１においては、制御軸９に回動自在に設けられた可動軸受部９ｃを介して制御軸９から駆動力を伝達されることでシリンダブロック３の相対移動が行われる。そして、相対移動を円滑に行うためにガイド部隙間が設けられており、そのため制御軸９の回転駆動が停止しシリンダブロック３の相対移動が停止した状態においても、シリンダブロック３の姿勢は完全に固定されず、ガイド部隙間を範囲として、気筒２の軸線方向に一定の可動範囲が存在する。
【００６７】
そこで、図７（ａ）は、可動軸受部９ｃとカム部９ｂとの外周が一致したとき、即ちシリンダブロック３とクランクケース４との関係が図２（ａ）に示す状態であって、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が高圧縮比側にあるときの、シリンダブロック３の可動範囲を概略的に示す図である。また、図７（ｂ）は、可動軸受部９ｃ、カム部９ｂおよび軸部９ａの中心が、気筒２の軸線に沿って一直線上に並んだとき、即ちシリンダブロック３とクランクケース４との関係が図２（ｃ）に示す状態であって、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が低圧縮比側にあるときの、シリンダブロック３の可動範囲を概略的に示す図である。
【００６８】
ここで、図７（ａ）および（ｂ）における点ａは、図２における点ａと同一であり、軸部９ａの中心点を意味し、距離Ｘはガイド部隙間の隙間距離を表す。そして、線Ｌ１および線Ｌ２は、制御軸９によって移動されたシリンダブロック３が本来的にあるべき姿勢において、中心点ａからシリンダブロック側ガイド部３ａの端部までの直線距離を表している。尚、図７においては、説明の便宜のために、各シリンダブロック３の姿勢において、シリンダブロック側ガイド部３ａの端部が、ガイド部隙間の片側に接触している状態とする。
【００６９】
このとき、ガイド部隙間の距離Ｘのため、図７（ａ）においては線Ｌ１の端部で表されるシリンダブロック側ガイド部３ａの端部は、線Ｌ１’で表される状態まで点ａを中心として回転移動することが可能であり、図７（ｂ）においては線Ｌ２の端部で表されるシリンダブロック側ガイド部３ａの端部は、線Ｌ２’で表される状態まで点ａを中心として回転移動することが可能である。よって、気筒２の軸線方向において、図７（ａ）においてはΔＨ１の可動範囲が生じ、図７（ｂ）においてはΔＨ２の可動範囲が生じることになる
。このとき、ΔＨ１はΔＨ２より、大きな値となる。
【００７０】
即ち、可変圧縮比内燃機関１において、圧縮比を高くするべくシリンダブロック３をクランクケース４に対して近接する方向に相対移動するほど、気筒２の軸線方向におけるシリンダブロック３の可動範囲が大きくなり、その結果圧縮比が高くなるに従いシリンダブロック３の姿勢維持の安定性が低下する。そこで、可変圧縮比内燃機関１において、気筒２の軸線方向の姿勢の変動を抑制する可変圧縮比内燃機関１の構成について、図８に基づいて説明する。
【００７１】
図８は、可変圧縮比内燃機関１のガイド部隙間近傍を拡大した図であり、図３に示す圧電変形部材１４に代えて、弾性体で構成される弾性変形部材２４がガイド部隙間に設けられている。尚、図８（ａ）は、シリンダブロック３とクランクケース４との相対関係が図２（ｃ）に示す状態にあるときのガイド部隙間近傍を表し、図８（ｂ）は、図８（ａ）の状態からシリンダブロック３をクランクケース４に近接する方向に相対移動させて、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比をより高い状態としたときのガイド部隙間近傍を表す図である。
【００７２】
ここで、可変圧縮比内燃機関１の圧縮比が、低い側から高い側へ変更されるとき、即ち、シリンダブロック３がクランクケースに対して近接する方向に相対移動するとき、シリンダブロック側ガイド部３ａが弾性変形部材２４に接触して、弾性変形部材２４が圧縮変形する。弾性変形部材２４が圧縮変形すると、その弾性エネルギーによりシリンダブロック側ガイド部３ａとクランクケース側ガイド部４ａに押圧力が作用する。そして、弾性変形部材２４の圧縮変形量が大きくなるに従い、即ちシリンダブロック３がクランクケース４に近接する方向に相対移動するに従い、シリンダブロック側ガイド部３ａとクランクケース側ガイド部４ａに作用する押圧力が大きくなり、その結果シリンダブロック３とクランクケースとがより確かに連結される。
【００７３】
この結果、圧縮比が高くなるべくシリンダブロック３とクランクケース４とを近接する方向に相対移動する程、シリンダブロック３の気筒２の軸線方向における姿勢維持の安定性が低下する可変圧縮比内燃機関１において、シリンダブロック３がクランクケース４に近接するするほど、シリンダブロック３とクランクケース４とがより確かに連結される。その結果、以てシリンダブロック３とクランクケース４との円滑な相対移動とともにシリンダブロック３の姿勢維持の安定性の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の実施の形態にかかる圧縮比が変更可能である可変圧縮比内燃機関において、圧縮比を変更可能とする機構の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる可変圧縮比内燃機関において圧縮比が変更される推移を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す図である。
【図４】図３に示す可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックとクランクケースとの連結力を制御し、安定した可変圧縮比内燃機関の圧縮比の変更と維持を行う圧縮比安定化制御を示す制御フローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態にかかる可変圧縮比内燃機関の概略構成を示す第二の図である。
【図６】図５に示す可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックとクランクケースとの連結力を制御し、安定した可変圧縮比内燃機関の圧縮比の変更と維持を行う圧縮比安定化制御を示す制御フローチャートである。
【図７】図７（ａ）は、本発明の実施の形態にかかる可変圧縮比内燃機関において、可動軸受部とカム部との外周が一致したときの、シリンダブロックの可動範囲を概略的に示す図である。また、図７（ｂ）は、可動軸受部、カム部および軸部の中心が一直線上に並んだときの、シリンダブロックの可動範囲を概略的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる可変圧縮比内燃機関において、シリンダブロックとクランクケースとの相対関係が異なる状態におけるガイド部隙間近傍を表す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・・可変圧縮比内燃機関
２・・・・気筒
３・・・・シリンダブロック
３ａ・・・・シリンダブロック側ガイド部
４・・・・クランクケース
４ａ・・・・クランクケース側ガイド部
５・・・・カム収納孔
８・・・・軸受収納孔
９・・・・制御軸
９ａ・・・・軸部
９ｂ・・・・カム部
９ｃ・・・・可動軸受部
１４・・・・圧電変形部材
１５・・・・バッテリ
１６・・・・油圧シリンダ
１７・・・・流量調整弁
１９・・・・ポンプ
２０・・・・ＥＣＵ
２３・・・・油圧センサ
２４・・・・弾性変形部材
【図１】
2005069179.tif 000003
【図２】
2005069179.tif 000004
【図３】
2005069179.tif 000005
【図４】
2005069179.tif 000006
【図５】
2005069179.tif 000007
【図６】
2005069179.tif 000008
【図７】
2005069179.tif 000009
【図８】
2005069179.tif 000010