(57)【要約】【課題】シリンダブロックを気筒軸線に沿わせてクランクケースに対して相対移動させる可変圧縮比機構を備える内燃機関であって、シリンダブロックの側面に対向してガイド壁が設けられ、上部からシリンダブロックの側面に沿わせて潤滑油を下方へ流してシリンダブロックを冷却し、その後の潤滑油を他部材の潤滑のために使用する内燃機関において、機関高負荷時においては潤滑油によりシリンダブロックを十分に冷却可能とする。【解決手段】シリンダブロック２の側面には、シリンダブロックを冷却した直後の潤滑油の下方への流れを塞き止めるリブ１０２が設けられ、リブには潤滑油が他部材ＳＲへ供給されることを可能とする通路１０３が形成され、機関負荷が設定負荷以上となると、所望の機械圧縮比を実現するためのシリンダブロックの移動によって、リブの通路は、ガイド壁に形成された閉鎖部材１０４により閉鎖されるようになっている。【選択図】図１１
2013185513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックを気筒軸線に沿わせてクランクケースに対して相対移動させる可変圧縮比機構を備える内燃機関であって、前記シリンダブロックの側面に対向してガイド壁が設けられ、前記シリンダブロックの上部から前記シリンダブロックの前記側面に沿わせて潤滑油を下方へ流して前記シリンダブロックを冷却し、前記シリンダブロックを冷却した後の潤滑油を他部材の潤滑のために使用する内燃機関において、前記シリンダブロックの前記側面には、前記シリンダブロックを冷却した直後の潤滑油の下方への流れを塞き止めるリブが設けられ、前記リブには前記リブにより塞き止められた潤滑油が前記他部材へ供給されることを可能とする通路が形成され、機関負荷が設定負荷以上となると、所望の機械圧縮比を実現するための前記シリンダブロックの前記クランクケースに対する相対移動によって、前記リブの前記通路は、前記ガイド壁に形成された閉鎖部材により閉鎖されるようになっていることを特徴とする可変圧縮比機構を備える内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比機構を備える内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックを気筒軸線に沿わせてクランクケースに対して相対移動させることにより機械圧縮比を可変とする可変圧縮比機構を備える内燃機関が公知である。このような可変圧縮比機構を備える内燃機関において、シリンダブロックの移動に際してシリンダブロックが気筒軸線に対して大きく傾くことがないようにシリンダブロックの側面に対向してガイド壁を設けることが提案されている。
【０００３】
このように、カイド壁が設けられると、シリンダブロックからの放熱が不十分となるために、シリダブロックの上部からシリンダブロックの側面に沿わせ潤滑油を下方へ流すことにより、シリンダブロックを冷却すると共に、シリンダブロック冷却後の潤滑油を可変圧縮比機構へ流入させて可変圧縮比機構を潤滑することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２９３５４０
【特許文献２】特開２００９−０３０５０８
【特許文献３】特開２００９−０２４６５６
【特許文献４】特開２００６−２５００８８
【特許文献５】特開２０１１−１４９２８０
【特許文献６】特開平０４−２７６１６５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述のように、シリダブロックの上部から側面に沿わせて潤滑油を下方へ流して、その後に、潤滑油を可変圧縮比機構へ流入するようにすると、シリンダブロックの冷却と共に、可変圧縮比機構のような他部材の潤滑も可能となる。しかしながら、機関高負荷時において燃焼温度が高くなると、シリンダブロックの冷却が不十分となってオーバーヒートが発生することがある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、シリンダブロックを気筒軸線に沿わせてクランクケースに対して相対移動させる可変圧縮比機構を備える内燃機関であって、シリンダブロックの側面に対向してガイド壁が設けられ、シリンダブロックの上部からシリンダブロックの側面に沿わせて潤滑油を下方へ流してシリンダブロックを冷却し、シリンダブロックを冷却した後の潤滑油を他部材の潤滑のために使用する内燃機関において、機関高負荷時においては潤滑油によりシリンダブロックを十分に冷却可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関は、シリンダブロックを気筒軸線に沿わせてクランクケースに対して相対移動させる可変圧縮比機構を備える内燃機関であって、前記シリンダブロックの側面に対向してガイド壁が設けられ、前記シリンダブロックの上部から前記シリンダブロックの前記側面に沿わせて潤滑油を下方へ流して前記シリンダブロックを冷却し、前記シリンダブロックを冷却した後の潤滑油を他部材の潤滑のために使用する内燃機関において、前記シリンダブロックの前記側面には、前記シリンダブロックを冷却した直後の潤滑油の下方への流れを塞き止めるリブが設けられ、前記リブには前記リブにより塞き止められた潤滑油が前記他部材へ供給されることを可能とする通路が形成され、機関負荷が設定負荷以上となると、所望の機械圧縮比を実現するための前記シリンダブロックの前記クランクケースに対する相対移動によって、前記リブの前記通路は、前記ガイド壁に形成された閉鎖部材により閉鎖されるようになっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による請求項１に記載の可変圧縮比機構を備える内燃機関によれば、シリンダブロックの側面に対向してガイド壁が設けられ、シリンダブロックの上部からシリンダブロックの側面に沿わせて潤滑油を下方へ流してシリンダブロックを冷却し、シリンダブロックを冷却した後の潤滑油を他部材の潤滑のために使用する内燃機関において、シリンダブロックの側面には、シリンダブロックを冷却した直後の潤滑油の下方への流れを塞き止めるリブが設けられ、リブには、リブにより塞き止められた潤滑油が他部材へ供給されることを可能とする通路が形成されている。それにより、シリダブロックの上部から側面に沿わせて下方へ流れてリブにより塞き止められる潤滑油によって、リブ無しに潤滑油が下方へ流れ去る場合に比較して、シリンダブロックは良好に冷却され、また、リブに形成された通路を介してリブにより塞き止められた潤滑油が他部材へ供給されることにより、他部材の潤滑も可能となる。
【０００９】
機関負荷が設定負荷以上となって燃焼温度が高くなると、所望の機関圧縮比を実現するためのシリンダブロックのクランクケースに対する相対移動によって、リブの通路は、ガイド壁に形成された閉鎖部材により閉鎖されるようになっている。それにより、燃焼温度の高い機関高負荷時には、リブにより塞き止められた潤滑油はリブの通路を介して他部材へ供給されず、シリンダブロックをさらに冷却するために、潤滑油によりシリンダブロックを十分に冷却することができ、オーバーヒートの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】可変圧縮比機構の分解斜視図である。
【図３】図解的に表した内燃機関の側面断面図である。
【図４】可変バルブタイミング機構を示す図である。
【図５】吸気弁および排気弁のリフト量を示す図である。
【図６】機械圧縮比、実圧縮比および膨張比を説明するための図である。
【図７】理論熱効率と膨張比との関係を示す図である。
【図８】通常のサイクルおよび超高膨張比サイクルを説明するための図である。
【図９】機関負荷に応じた機械圧縮比等の変化を示す図である。
【図１０】本発明による内燃機関のガイド壁近傍の構造を示す概略図である。
【図１１】本発明による内燃機関のシンダブロックの部分側面図である。
【図１２】本発明による内燃機関のシリンダブロックの側面に設けられたリブの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明による可変圧縮比機構を備える内燃機関の側面断面図を示す。図１を参照すると、１はクランクケース、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃焼室５の頂面中央部に配置された点火栓、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、各吸気枝管１１には夫々対応する吸気ポート８内に向けて燃料を噴射するための燃料噴射弁１３が配置される。なお、燃料噴射弁１３は各吸気枝管１１に取付ける代りに各燃焼室５内に配置してもよい。
【００１２】
サージタンク１２は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結され、吸気ダクト１４内にはアクチュエータ１６によって駆動されるスロットル弁１７と例えば熱線を用いた吸入空気量検出器１８とが配置される。一方、排気ポート１０は排気マニホルド１９を介して例えば三元触媒を内蔵した触媒装置２０に連結され、排気マニホルド１９内には空燃比センサ２１が配置される。
【００１３】
一方、図１に示される実施例ではクランクケース１とシリンダブロック２との連結部にクランクケース１とシリンダブロック２のシリンダ軸線方向の相対位置を変化させることによりピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更可能な可変圧縮比機構Ａが設けられており、更に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機構Ｂが設けられている。なお、図１に示される実施例ではこの実圧縮作用開始時期変更機構Ｂは吸気弁７の閉弁時期を制御可能な可変バルブタイミング機構からなる。
【００１４】
図１に示されるようにクランクケース１とシリンダブロック２にはクランクケース１とシリンダブロック２間の相対位置関係を検出するための相対位置センサ２２が取付けられており、この相対位置センサ２２からはクランクケース１とシリンダブロック２との間隔の変化を示す出力信号が出力される。また、可変バルブタイミング機構Ｂには吸気弁７の閉弁時期を示す出力信号を発生するバルブタイミングセンサ２３が取付けられており、スロットル弁駆動用のアクチュエータ１６にはスロットル弁開度を示す出力信号を発生するスロットル開度センサ２４が取付けられている。
【００１５】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。吸入空気量検出器１８、空燃比センサ２１、相対位置センサ２２、バルブタイミングセンサ２３、スロットル開度センサ２４、第一加速度センサＳ１および第二加速度センサＳ２の出力信号は夫々対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓６、燃料噴射弁１３、スロットル弁駆動用アクチュエータ１６、可変圧縮比機構Ａおよび可変バルブタイミング機構Ｂに接続される。
【００１６】
図２は図１に示す可変圧縮比機構Ａの分解斜視図を示しており、図３は図解的に表した内燃機関の側面断面図を示している。図２を参照すると、シリンダブロック２の両側壁の下方には互いに間隔を隔てた複数個の突出部５０、すなわち、シリンダブロック側サポートが形成されており、各突出部５０内には夫々断面円形のカム挿入孔５１が形成されている。一方、クランクケース１の上壁面上には互いに間隔を隔てて夫々対応する突出部５０の間に嵌合せしめられる複数個の突出部５２、すなわち、クランクケース側サポートが形成されており、これらの各突出部５２内にも夫々断面円形のカム挿入孔５３が形成されている。
【００１７】
図２に示されるように一対のカムシャフト５４，５５が設けられており、各カムシャフト５４，５５上には一つおきに各カム挿入孔５３内に回転可能に挿入される同心部分５８が位置している。各同心部分５８は各カムシャフト５４，５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各同心部分５８の両側には図３に示すように各カムシャフト５４，５５の回転軸線に対して偏心配置された偏心部５７が位置しており、この偏心部５７上に別の円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。すなわち、偏心部５７は円形カム５６に形成された偏心孔に嵌合し、円形カム５６は偏心孔を中心として偏心部５７回りに回動するようになっている。図２に示されるようにこれら円形カム５６は各同心部分５８の両側に配置されており、これら円形カム５６は対応する各カム挿入孔５１内に回転可能に挿入されている。また、図２に示されるようにカムシャフト５５にはカムシャフト５５の回転角度を表す出力信号を発生するカム回転角度センサ２５が取付けられている。
【００１８】
図３（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４，５５の同心部分５８を図３（Ａ）において矢印で示される如く互いに反対方向に回転させると偏心部５７が互いに離れる方向に移動するために円形カム５６がカム挿入孔５１内において同心部分５８とは反対方向に回転し、図３（Ｂ）に示されるように偏心部５７の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更に同心部分５８を矢印で示される方向に回転させると図３（Ｃ）に示されるように偏心部５７は最も低い位置となる。
【００１９】
なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）には夫々の状態における同心部分５８の中心ａと偏心部５７の中心ｂと円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。
【００２０】
図３（Ａ）から図３（Ｃ）とを比較するとわかるようにクランクケース１とシリンダブロック２の相対位置は同心部分５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まり、同心部分５８の中心ａと円形カム５６の中心ｃ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１から離れる。即ち、可変圧縮比機構Ａは回転するカムを用いたクランク機構によりクランクケース１とシリンダブロック２間の相対位置を変化させていることになる。シリンダブロック２がクランクケース１から離れるとピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積は増大し、従って各カムシャフト５４，５５を回転させることによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を変更することができる。
【００２１】
図２に示されるように各カムシャフト５４，５５を夫々反対方向に回転させるために駆動モータ５９の回転軸には夫々螺旋方向が逆向きの一対のウォーム６１，６２が取付けられており、これらウォーム６１，６２と噛合するウォームホイール６３，６４が夫々各カムシャフト５４，５５の端部に固定されている。この実施例では駆動モータ５９を駆動することによってピストン４が圧縮上死点に位置するときの燃焼室５の容積を広い範囲に亘って変更することができる。
【００２２】
一方、図４は図１において吸気弁７を駆動するためのカムシャフト７０の端部に取付けられた可変バルブタイミング機構Ｂを示している。図４を参照すると、この可変バルブタイミング機構Ｂは機関のクランク軸によりタイミングベルトを介して矢印方向に回転せしめられるタイミングプーリ７１と、タイミングプーリ７１と一緒に回転する円筒状ハウジング７２と、吸気弁駆動用カムシャフト７０と一緒に回転しかつ円筒状ハウジング７２に対して相対回転可能な回転軸７３と、円筒状ハウジング７２の内周面から回転軸７３の外周面まで延びる複数個の仕切壁７４と、各仕切壁７４の間で回転軸７３の外周面から円筒状ハウジング７２の内周面まで延びるベーン７５とを具備しており、各ベーン７５の両側には夫々進角用油圧室７６と遅角用油圧室７７とが形成されている。
【００２３】
各油圧室７６，７７への作動油の供給制御は作動油供給制御弁７８によって行われる。この作動油供給制御弁７８は各油圧室７６，７７に夫々連結された油圧ポート７９，８０と、油圧ポンプ８１から吐出された作動油の供給ポート８２と、一対のドレインポート８３，８４と、各ポート７９，８０，８２，８３，８４間の連通遮断制御を行うスプール弁８５とを具備している。
【００２４】
吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を進角すべきときは図４においてスプール弁８５が右方に移動せしめられ、供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート７９を介して進角用油圧室７６に供給されると共に遅角用油圧室７７内の作動油がドレインポート８４から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印方向に相対回転せしめられる。
【００２５】
これに対し、吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を遅角すべきときは図４においてスプール弁８５が左方に移動せしめられ、供給ポート８２から供給された作動油が油圧ポート８０を介して遅角用油圧室７７に供給されると共に進角用油圧室７６内の作動油がドレインポート８３から排出される。このとき回転軸７３は円筒状ハウジング７２に対して矢印と反対方向に相対回転せしめられる。
【００２６】
回転軸７３が円筒状ハウジング７２に対して相対回転せしめられているときにスプール弁８５が図４に示される中立位置に戻されると回転軸７３の相対回転動作は停止せしめられ、回転軸７３はそのときの相対回転位置に保持される。従って可変バルブタイミング機構Ｂによって吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相を所望の量だけ進角させることができ、遅角させることができることになる。
【００２７】
図５において実線は可変バルブタイミング機構Ｂによって吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相が最も進角されているときを示しており、破線は吸気弁駆動用カムシャフト７０のカムの位相が最も遅角されているときを示している。従って吸気弁７の開弁期間は図５において実線で示す範囲と破線で示す範囲との間で任意に設定することができ、従って吸気弁７の閉弁時期も図５において矢印Ｃで示す範囲内の任意のクランク角に設定することができる。
【００２８】
図１および図４に示される可変バルブタイミング機構Ｂは一例を示すものであって、例えば吸気弁の開弁時期を一定に維持したまま吸気弁の閉弁時期のみを変えることのできる可変バルブタイミング機構等、種々の形式の可変バルブタイミング機構を用いることができる。
【００２９】
次に図６を参照しつつ本願において使用されている用語の意味について説明する。なお、図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）には説明のために燃焼室容積が５０ｍｌでピストンの行程容積が５００ｍｌであるエンジンが示されており、これら図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）において燃焼室容積とはピストンが圧縮上死点に位置するときの燃焼室の容積を表している。
【００３０】
図６（Ａ）は機械圧縮比について説明している。機械圧縮比は圧縮行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積のみから機械的に定まる値であってこの機械圧縮比は（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図６（Ａ）に示される例ではこの機械圧縮比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００３１】
図６（Ｂ）は実圧縮比について説明している。この実圧縮比は実際に圧縮作用が開始されたときからピストンが上死点に達するまでの実際のピストン行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの実圧縮比は（燃焼室容積＋実際の行程容積）／燃焼室容積で表される。即ち、図６（Ｂ）に示されるように圧縮行程においてピストンが上昇を開始しても吸気弁が開弁している間は圧縮作用は行われず、吸気弁が閉弁したときから実際の圧縮作用が開始される。従って実圧縮比は実際の行程容積を用いて上記の如く表される。図６（Ｂ）に示される例では実圧縮比は（５０ｍｌ＋４５０ｍｌ）／５０ｍｌ＝１０となる。
【００３２】
図６（Ｃ）は膨張比について説明している。膨張比は膨張行程時のピストンの行程容積と燃焼室容積から定まる値であってこの膨張比は（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される。図６（Ｃ）に示される例ではこの膨張比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。
【００３３】
次に図７および図８を参照しつつ本発明において用いられている超膨張比サイクルについて説明する。なお、図７は理論熱効率と膨張比との関係を示しており、図８は本発明において負荷に応じ使い分けられている通常のサイクルと超高膨張比サイクルとの比較を示している。
【００３４】
図８（Ａ）は吸気弁が下死点近傍で閉弁し、ほぼ吸気下死点付近からピストンによる圧縮作用が開始される場合の通常のサイクルを示している。この図８（Ａ）に示す例でも図６の（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す例と同様に燃焼室容積が５０ｍｌとされ、ピストンの行程容積が５００ｍｌとされている。図８（Ａ）からわかるように通常のサイクルでは機械圧縮比は（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１であり、実圧縮比もほぼ１１であり、膨張比も（５０ｍｌ＋５００ｍｌ）／５０ｍｌ＝１１となる。即ち、通常の内燃機関では機械圧縮比と実圧縮比と膨張比とがほぼ等しくなる。
【００３５】
図７における実線は実圧縮比と膨張比とがほぼ等しい場合の、即ち通常のサイクルにおける理論熱効率の変化を示している。この場合には膨張比が大きくなるほど、即ち実圧縮比が高くなるほど理論熱効率が高くなることがわかる。従って通常のサイクルにおいて理論熱効率を高めるには実圧縮比を高くすればよいことになる。しかしながら機関高負荷運転時におけるノッキングの発生の制約により実圧縮比は最大でも１２程度までしか高くすることができず、斯くして通常のサイクルにおいては理論熱効率を十分に高くすることはできない。
【００３６】
一方、このような状況下で機械圧縮比と実圧縮比とを厳密に区分しつつ理論熱効率を高めることが検討され、その結果理論熱効率は膨張比が支配し、理論熱効率に対して実圧縮比はほとんど影響を与えないことが見い出されたのである。即ち、実圧縮比を高くすると爆発力は高まるが圧縮するために大きなエネルギーが必要となり、斯くして実圧縮比を高めても理論熱効率はほとんど高くならない。
【００３７】
これに対し、膨張比を大きくすると膨張行程時にピストンに対し押下げ力が作用する期間が長くなり、斯くしてピストンがクランクシャフトに回転力を与えている期間が長くなる。従って膨張比は大きくすれば大きくするほど理論熱効率が高くなる。図７の破線ε＝１０は実圧縮比を１０に固定した状態で膨張比を高くしていった場合の理論熱効率を示している。このように実圧縮比εを低い値に維持した状態で膨張比を高くしたときの理論熱効率の上昇量と、図７の実線で示す如く実圧縮比も膨張比と共に増大せしめられる場合の理論熱効率の上昇量とは大きな差がないことがわかる。
【００３８】
このように実圧縮比が低い値に維持されているとノッキングが発生することがなく、従って実圧縮比を低い値に維持した状態で膨張比を高くするとノッキングの発生を阻止しつつ理論熱効率を大巾に高めることができる。図８（Ｂ）は可変圧縮比機構Ａおよび可変バルブタイミング機構Ｂを用いて、実圧縮比を低い値に維持しつつ膨張比を高めるようにした場合の一例を示している。
【００３９】
図８（Ｂ）を参照すると、この例では可変圧縮比機構Ａにより燃焼室容積が５０ｍｌから２０ｍｌまで減少せしめられる。一方、可変バルブタイミング機構Ｂによって実際のピストン行程容積が５００ｍｌから２００ｍｌになるまで吸気弁の閉弁時期が遅らされる。その結果、この例では実圧縮比は（２０ｍｌ＋２００ｍｌ）／２０ｍｌ＝１１となり、膨張比は（２０ｍｌ＋５００ｍｌ）／２０ｍｌ＝２６となる。図８（Ａ）に示される通常のサイクルでは前述したように実圧縮比がほぼ１１で膨張比が１１であり、この場合に比べると図８（Ｂ）に示される場合には膨張比のみが２６まで高められていることがわかる。これが超高膨張比サイクルと称される所以である。
【００４０】
一般的に言って内燃機関では機関負荷が低いほど熱効率が悪くなり、従って機関運転時における熱効率を向上させるためには、即ち燃費を向上させるには機関負荷が低いときの熱効率を向上させることが必要となる。一方、図８（Ｂ）に示される超高膨張比サイクルでは圧縮行程時の実際のピストン行程容積が小さくされるために燃焼室５内に吸入しうる吸入空気量は少なくなり、従ってこの超高膨張比サイクルは機関負荷が比較的低いときにしか採用できないことになる。従って本発明では機関負荷が比較的低いときには図８（Ｂ）に示す超高膨張比サイクルとし、機関高負荷運転時には図８（Ａ）に示す通常のサイクルとするようにしている。
【００４１】
次に図９を参照しつつ運転制御全般について概略的に説明する。図９には或る機関回転数における機関負荷に応じた吸入空気量、吸気弁閉弁時期、機械圧縮比、膨張比、実圧縮比およびスロットル弁１７の開度の各変化が示されている。なお、図９は、触媒装置２０内の三元触媒によって排気ガス中の未燃ＨＣ，ＣＯおよびＮＯXを同時に低減しうるように燃焼室５内における平均空燃比が空燃比センサ２１の出力信号に基づいて理論空燃比にフィードバック制御されている場合を示している。
【００４２】
さて、前述したように機関高負荷運転時には図８（Ａ）に示される通常のサイクルが実行される。従って図９に示されるようにこのときには機械圧縮比は低くされるために膨張比は低く、図９において実線で示されるように吸気弁７の閉弁時期は図５において実線で示される如く早められている。また、このときには吸入空気量は多く、このときスロットル弁１７の開度は全開に保持されているのでポンピング損失は零となっている。
【００４３】
一方、図９において実線で示されるように機関負荷が低くなるとそれに伴って吸入空気量を減少すべく吸気弁７の閉弁時期が遅くされる。またこのときには実圧縮比がほぼ一定に保持されるように図９に示される如く機関負荷が低くなるにつれて機械圧縮比が増大され、従って機関負荷が低くなるにつれて膨張比も増大される。なお、このときにもスロットル弁１７は全開状態に保持されており、従って燃焼室５内に供給される吸入空気量はスロットル弁１７によらずに吸気弁７の閉弁時期を変えることによって制御されている。
【００４４】
このように機関高負荷運転状態から機関負荷が低くなるときには実圧縮比がほぼ一定のもとで吸入空気量が減少するにつれて機械圧縮比が増大せしめられる。即ち、吸入空気量の減少に比例してピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積が減少せしめられる。従ってピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積は吸入空気量に比例して変化していることになる。なお、このとき図９に示される例では燃焼室５内の空燃比は理論空燃比となっているのでピストン４が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積は燃料量に比例して変化していることになる。
【００４５】
機関負荷が更に低くなると機械圧縮比は更に増大せしめられ、機関負荷がやや低負荷寄りの中負荷Ｌ1まで低下すると機械圧縮比は燃焼室５の構造上限界となる限界機械圧縮比（上限機械圧縮比）に達する。機械圧縮比が限界機械圧縮比に達すると、機械圧縮比が限界機械圧縮比に達したときの機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域では機械圧縮比が限界機械圧縮比に保持される。従って低負荷側の機関中負荷運転時および機関低負荷運転時には即ち、機関低負荷運転側では機械圧縮比は最大となり、膨張比も最大となる。別の言い方をすると機関低負荷運転側では最大の膨張比が得られるように機械圧縮比が最大にされる。
【００４６】
一方、図９に示される実施例では機関負荷がＬ1まで低下すると吸気弁７の閉弁時期が燃焼室５内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期となる。吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達すると吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域では吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に保持される。
【００４７】
吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に保持されるともはや吸気弁７の閉弁時期の変化によっては吸入空気量を制御することができない。図９に示される実施例ではこのとき、即ち吸気弁７の閉弁時期が限界閉弁時期に達したときの機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域ではスロットル弁１７によって燃焼室５内に供給される吸入空気量が制御され、機関負荷が低くなるほどスロットル弁１７の開度は小さくされる。
【００４８】
一方、図９において破線で示すように機関負荷が低くなるにつれて吸気弁７の閉弁時期を早めることによってもスロットル弁１７によらずに吸入空気量を制御することができる。従って、図９において実線で示される場合と破線で示される場合とをいずれも包含しうるように表現すると、本発明による実施例では吸気弁７の閉弁時期は、機関負荷が低くなるにつれて、燃焼室内に供給される吸入空気量を制御しうる限界閉弁時期Ｌ1まで吸気下死点ＢＤＣから離れる方向に移動せしめられることになる。このように吸入空気量は吸気弁７の閉弁時期を図９において実線で示すように変化させても制御することができるし、破線に示すように変化させても制御することができる。
【００４９】
前述したように図８（Ｂ）に示す超高膨張比サイクルでは膨張比が２６とされる。この膨張比は高いほど好ましいが図７からわかるように実用上使用可能な下限実圧縮比ε＝５に対しても２０以上であればかなり高い理論熱効率を得ることができる。従って本実施例では膨張比が２０以上となるように可変圧縮比機構Ａが形成されている。
【００５０】
本実施例のように、可変圧縮比機構Ａがシリンダブロック２を気筒軸線に沿わせてクランクケース１に対して相対移動させる場合において、シリンダブロック２の移動に際してシリンダブロック２が気筒軸線に対して左右方向に大きく傾くことがないようにシリンダブロック２の側面をガイドするガイド壁を設けることが好ましい。本実施形態において、前後方向は気筒配列方向を示し、左右方向は気筒軸線方向（上下方向）と前後方向とに直角な方向を示している。
【００５１】
本実施例の内燃機関には、図１０に示すようなガイド壁が設けられている。ガイド壁は、シリンダブロック２の図１０において左側の突出部５０に対して所定の隙間が形成されるように、クランクケース１から一体的に気筒軸線方向に延在する左下側ガイド壁ＷＬ２と、シリンダブロック２の図１０において右側の突出部５０に対して所定の隙間が形成されるように、クランクケース１から一体的に気筒軸線方向に延在する右下側ガイド壁ＷＲ２と、シリンダブロック２の図１０において左側面に対向するように、左下側ガイド壁ＷＬ２の上端にボルト等により固定される左上側ガイド壁ＷＬ１と、シリンダブロック２の図１０において右側面に対向するように、右下側ガイド壁ＷＲ２の上端にボルト等により固定される右上側ガイド壁ＷＲ１とを有している。
【００５２】
左下側ガイド壁ＷＬ２及び右下側ガイド壁ＷＲ２は、クランクケース１と一体的ではなく、クランクケース１に取り付けられるようにしても良い。また、左下側ガイド壁ＷＬ２と左上側ガイド壁ＷＬ１とは一体的に形成されても良く、右下側ガイド壁ＷＲ２と右上側ガイド壁ＷＲ１とは一体的に形成されても良い。
【００５３】
左上側ガイド壁ＷＬ１には、シリンダブロック２の左側面を摺動支持する少なくとも一つの左側スライダＳＬが設けられ、右上側ガイド壁ＷＲ１には、シリンダブロック２の右側面を摺動支持する少なくとも一つの右側スライダＳＲが設けられている。左側スライダＳＬ及び右側スライダＳＲは、好ましくは、シリンダブロック２の前後方向に複数配置することが好ましく、例えば、気筒中心位置に気筒数だけ配置するようにしても良い。左側スライダＳＬ及び右側スライダＳＲのそれぞれにおいて、シリンダブロック２との摺動部分は、摩擦係数が低い金属又は樹脂等により形成されており、摺動部分から延在する軸部が左上側ガイド壁ＷＬ１及び右上側ガイド壁ＷＲ１に形成された孔部に部分的に挿入され、軸部の端面は孔部内においてスプリング力又は油圧力等によりシリンダブロック２方向へ付勢されている。
【００５４】
こうして、シリンダブロック２の左側面及び右側面は、左側スライダＳＬ及び右側スライダＳＲにより支持され、可変圧縮比機構Ａによりシリンダブロック２を気筒軸線に沿わせてクランクケース１に対して相対移動させるときに、シリンダブロック２が気筒軸線に対して左右方向に殆ど傾くことがないようにされている。
【００５５】
しかしながら、このようにシリンダブロック２の側面に対向して、カイド壁ＷＬ１及びＷＲ１が設けられると、シリンダブロック２からの放熱が不十分となってしまう。それにより、本実施例では、図１０及び１１に示すように、クランクケース１内の潤滑油をシリダブロック２の上部から流出させるようにするための潤滑油ダクト１００がシリンダブロック２の左側面及び右側面に少なくとも一つ設けられている。潤滑油ダクト１００は、図１１に示すように、左側スライダＳＬ及び右側スライダＳＲのそれぞれに対応するように複数設けるようにしても良い。
【００５６】
各潤滑油ダクト１００にはオイルポンプから潤滑油が圧送され、図１１に示すように、潤滑油は潤滑油ダクト１００の上部に形成された流出部１０１から流出する。流出部１０１から流出した潤滑油は、シリンダブロック２の上部から側面に接触して側面に沿って下方へ流れてシリンダブロック２を冷却する。本実施例においては、図１０及び１１に示すように、シリンダブロック２の左側面及び右側面には、シリンダブロック２を冷却した直後の潤滑油の下方への流れを塞き止めるリブ１０２が設けられている。リブ１０２は、シリンダブロック２の前後方向に延在し、下死点のピストン頂面より上側に位置するようにシリンダブロック２に設けられている。
【００５７】
それにより、シリダブロック２の上部から側面に沿って下方へ流れてリブ１０２により塞き止められる潤滑油によって、このようなリブ無しに潤滑油が下方へ流れ去る場合に比較して、シリンダブロック２は良好に冷却される。また、リブ１０２には，リブ１０２により塞き止められた潤滑油が右側スライダＳＲ及び左側スライダＳＬのそれぞれへ供給されることを可能とする通路１０３が形成されている。それにより、リブ１０２に形成された各通路１０３を介してリブ１０２により塞き止められた潤滑油が右側スライダＳＲ及び左側スライダＳＬのそれぞれへ供給されることにより、右側スライダＳＲ及び左側スライダＳＬの潤滑も可能となり、シリンダブロック２との摺動による磨耗を低減することができる。
【００５８】
リブ１０２に形成する通路は、可変圧縮比機構Ａのカムシャフト５４，５５等に潤滑油を供給するように形成されても良く、潤滑を必要とする部材へ潤滑油を供給するように形成される。
【００５９】
ところで、機関負荷が設定負荷以上（高負荷）となって燃焼温度が高くなると、前述のように潤滑油をシリンダブロック２の側面に沿わせ下方へ流したのでは、冷却が不足してオーバーヒートが発生することがある。これを抑制するために、本実施例おいては、カイド壁ＷＬ１及びＷＲ１に閉鎖部材１０４が設けられており、各閉鎖部材１０４は、図１２に示すように、機関負荷が設定負荷以上となったときの所望の機関圧縮比（本実施形態では低機械圧縮比）を実現するために、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動（上方向にリフト）すると、リブ１０２の通路１０３を閉鎖するようになっている。すなわち、不動の閉鎖部材１０４に対して、シリンダブロック２と共にリブ１０２が上方向に移動して、結果的に、通路１０３に閉鎖部材１０４が嵌まり、通路１０３が閉鎖される。
【００６０】
それにより、燃焼温度の高い機関高負荷時には、リブ１０２により塞き止められた潤滑油はリブ１０２の通路１０３を介して右側スライダＳＲ及び左側スライダＳＬ等の他部材へ殆ど供給されず、シリンダブロック２をさらに冷却するために、潤滑油によりシリンダブロック２を十分に冷却することができ、オーバーヒートの発生を抑制することができる。
【００６１】
本実施例において、シリンダブロック２のクランクケース１に対する相対移動の抵抗とならないように、図１２に示すように、閉鎖部材１０４は、隙間なく、通路１０３を閉鎖するようにはなっていない。それにより、燃焼温度の高い機関高負荷時において、リブ１０２により塞き止められた潤滑油は、僅かに、リブ１０２の通路１０３から下方へ漏れるが、それでも、潤滑油によりシリンダブロック２を十分に冷却することができる。
【００６２】
本実施例において、図１０及び１１に示すように、閉鎖部材１０４は比較的厚く形成されており、それにより、機関負荷が設定負荷以上であるときの各所望機械圧縮比を実現するためのシリンダブロック２の各位置（クランクケース１に対する上下方向の各位置）において、閉鎖部材１０４はリブ１０２の通路１０３を閉鎖するようになっている。閉鎖部材１０を厚く形成するほど、リブ１０２の通路１０３を閉鎖するシリンダブロック２の位置範囲を大きくすることができる。
【００６３】
また、ガイド壁をシリンダブロック２の全周を取り囲むように形成し、ガイド壁の上部とシリンダブロック２の上部とをシール部材によって気密にシールすることにより、クランクケース１内のブローバイガスがシール部材の外側へ漏れないようにすることができる。このような場合において、ブローバイガスベンチレーション装置が設けられ、ブローバイガスは吸気系へ排出されることとなるが、その際に、エアクリーナから新気がシール部材の内側へ供給されることとなる。このような新気を、シリンダブロック２のリブ１０２に沿わせて、潤滑油ダクト１００の流出部１０１からの潤滑油の流出方向に供給するようにすれば、新気を潤滑油の分散に利用することができ、分散された潤滑油によりシリンダブロック２をさらに良好に冷却することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
ＷＬ１    左上側ガイド壁
ＷＲ１    右上側ガイド壁
ＳＬ    左側スライダ
ＳＲ    右側スライダ
１０１    潤滑油ダクト
１０２    リブ
１０３    通路
１０４    閉鎖部材
【図１】
2013185513.tif 000003
【図２】
2013185513.tif 000004
【図３】
2013185513.tif 000005
【図４】
2013185513.tif 000006
【図５】
2013185513.tif 000007
【図６】
2013185513.tif 000008
【図７】
2013185513.tif 000009
【図８】
2013185513.tif 000010
【図９】
2013185513.tif 000011
【図１０】
2013185513.tif 000012
【図１１】
2013185513.tif 000013
【図１２】
2013185513.tif 000014