(57)【要約】【課題】機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる可変圧縮比内燃機関を提供する。【解決手段】可変圧縮比内燃機関はオイルセパレータ７０を具備し、オイルセパレータは、第１入口孔７３及び第２入口孔７４と、出口孔７５と、オイル分離板７６と、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動したときに第１入口孔及び第２入口孔に対して相対移動する調整板７８とを具備すると共に、ブローバイガスのオイルセパレータ通過時の圧力損失が、ブローバイガスが第１入口孔から流入するときよりも第２入口孔から流入するときにおいて小さくなるように構成され、調整板は、機械圧縮比が低下するようにシリンダブロックがクランクケースに対して相対移動したときに第２入口孔の開口面積が小さくなり且つ第１入口孔の開口面積が大きくなり又は最大に維持されるように構成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックがクランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関において、
前記クランクケース内のブローバイガスに含まれるオイルを分離可能なオイルセパレータを具備し、
前記オイルセパレータは、前記ブローバイガスが該オイルセパレータに流入するための第１入口孔及び第２入口孔と、該オイルセパレータに流入した前記ブローバイガスが該オイルセパレータから流出するための出口孔と、前記第１入口孔と前記出口孔との間の前記ブローバイガスの流路内に配置されたオイル分離板と、前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して相対移動したときに前記第１入口孔及び第２入口孔に対して相対移動する調整板とを具備すると共に、前記ブローバイガスが該オイルセパレータを通過するときの圧力損失が、前記ブローバイガスが前記第１入口孔から流入するときよりも前記第２入口孔から流入するときにおいて小さくなるように構成され、
当該可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更し、
前記調整板は、機械圧縮比が低下するように前記シリンダブロックが前記クランクケースに対して相対移動したときに前記第２入口孔の開口面積が小さくなり且つ前記第１入口孔の開口面積が大きくなり又は最大に維持されるように構成される、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、可変圧縮比内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の燃費向上や出力性能の向上等を目的として、内燃機関の圧縮比を変更する技術が提案されている。このような技術としては、例えば、シリンダブロックとクランクケースとを相対移動可能に連結すると共にその連結部分にカムシャフトを設け、このカムシャフトを回転させて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、もって内燃機関の圧縮比を変更する技術が挙げられる（例えば、特許文献１、２）。
【０００３】
斯かる可変圧縮比内燃機関においても、燃焼室内の混合気の一部がシリンダ壁面とピストンとの間の隙間を通ってクランクケース内に漏れてブローバイガスとなる。ブローバイガスはクランクケース内に貯留されるオイルを劣化させることから、例えば特許文献１に記載の内燃機関では、クランクケースと機関吸気通路との間に排気管及び流通管が設けられている。これら排気管や流通管を介してブローバイガスをクランクケース内から掃気することにより、クランクケース内のオイルの劣化等を抑制することができる。
【０００４】
また、ブローバイガス中にはオイルが微少粒子となって存在している（オイルミスト）。多量のオイルが機関吸気通路に流入すると、燃焼室等にデポジットが付着し易くなると共に点火プラグによって点火する前に混合気が自己着火してしまう場合がある。このため、ブローバイガスを機関吸気通路へ戻す際にブローバイガスからオイルを分離するオイルセパレータを用いることが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２３８１１７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４９２８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、機関高負荷運転時においては、燃焼室に供給される吸入空気量が多くなり、燃焼室から漏れ出すブローバイガス量、ひいてはブローバイガス中のオイルミスト量も多くなる。このため、機関高負荷運転時においては、オイルセパレータのオイル分離性能を高めることが要求される。しかしながら、オイルセパレータのオイル分離性能を高めると、ブローバイガスがオイルセパレータを通過するときの圧力損失が増大し、ブローバイガスの掃気性能が低下する。
【０００７】
また、可変圧縮比内燃機関において、内燃機関の燃費向上等のために、機関低負荷運転時に、実圧縮比を維持しつつ膨張比を高めるべく、機械圧縮比を高めると共に吸気弁の閉弁時期を吸気下死点から離れるように遅角又は進角させることも知られている。この場合、吸気弁の閉弁時期の遅角又は進角によって吸入空気量が低減されるので、機関負荷が低いにも拘わらず、スロットル弁の開度は大きくなる。この結果、クランクケースと機関吸気通路との間の圧力差が小さくなり、ブローバイガスの掃気性能が低下する。また、機関低負荷運転時には、過給域のような機関高負荷運転時とは異なり、エゼクタを用いてクランクケース内のブローバイガスを掃気することもできない。したがって、機関低負荷運転時においては、オイル分離性能よりもブローバイガスの掃気性能を高めることが要求される。
【０００８】
そこで、上記課題に鑑みて、本発明の目的は、機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる可変圧縮比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】
【０００９】
上記課題を解決するために、第１の発明では、シリンダブロックがクランクケースに対して相対移動することにより機械圧縮比を変更可能な可変圧縮比内燃機関において、クランクケース内のブローバイガスに含まれるオイルを分離可能なオイルセパレータを具備し、オイルセパレータは、ブローバイガスがオイルセパレータに流入するための第１入口孔及び第２入口孔と、オイルセパレータに流入したブローバイガスがオイルセパレータから流出するための出口孔と、第１入口孔と出口孔との間のブローバイガスの流路内に配置されたオイル分離板と、シリンダブロックがクランクケースに対して相対移動したときに第１入口孔及び第２入口孔に対して相対移動する調整板とを具備すると共に、ブローバイガスがオイルセパレータを通過するときの圧力損失が、ブローバイガスが第１入口孔から流入するときよりも第２入口孔から流入するときにおいて小さくなるように構成され、可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更し、調整板は、機械圧縮比が低下するようにシリンダブロックがクランクケースに対して相対移動したときに第２入口孔の開口面積が小さくなり且つ第１入口孔の開口面積が大きくなり又は最大に維持されるように構成される、可変圧縮比内燃機関が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる可変圧縮比内燃機関が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明に係る火花点火式内燃機関を概略的に示す側面断面図である。
【図２】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いる。
【図３】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４】図４は、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５】図５は、図１の領域Ｘを拡大して示す概略的な断面図である。
【図６】図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿ったオイルセパレータの概略的な断面図である。
【図７】図７は、機械圧縮比が最大のときのオイルセパレータの状態を示す。
【図８】図８は、機械圧縮比が最小のときのオイルセパレータの状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜内燃機関の構成＞
図１は、火花点火式内燃機関の側面断面図である。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プラグ、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートをそれぞれ示す。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にはそれぞれ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に取付けられる代りに各燃焼室５内に配置されてもよい。
【００１４】
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エアフロメータ１８とが配置される。吸気ポート８、吸気枝管１１、サージタンク１２、吸気ダクト１４は機関吸気通路を形成する。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コンバータ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。
【００１５】
一方、図１に示した実施形態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とのシリンダ２５の軸線方向の相対距離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が設けられている。さらに、図１に示した実施形態では、吸気弁７の閉弁時期を変更可能な可変バルブタイミング機構Ｂが設けられている。
【００１６】
また、本実施形態の内燃機関は、機関吸気通路からクランクケース１内に空気を供給し得る流通管２２と、クランクケース１内のブローバイガスを機関吸気通路に戻す戻し管２３とを具備する。流通管２２は一方の端部においてクランクケース１に連通し、他方の端部においてエアクリーナ１５に連通する。なお、流通管２２は、スロットル弁１７よりも上流側であればエアクリーナ１５以外の場所に連通してもよい。一方、戻し管２３は、一方の端部においてクランクケース１に連通し、他方の端部においてサージタンク１２に連通する。なお、戻し管２３は、スロットル弁１７よりも下流側であればサージタンク以外の場所に連通してもよい。また、戻し管２３内には、内燃機関本体から機関吸気通路への流体の流れは許可するがその逆の流れは禁止する逆止弁が設けられてもよい。
【００１７】
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及び出力ポート３６を具備する。エアフロメータ１８及び空燃比センサ２１の出力信号はそれぞれ対応する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。さらに入力ポート３５にはクランクシャフトが所定角度だけ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を介して点火プラグ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及び可変バルブタイミング機構Ｂに接続される。
【００１８】
＜可変圧縮比機構の構成＞
次に、本実施形態の可変圧縮比機構Ａの構成について図２及び図３を参照して説明する。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ブロック側シャフト保持部５０が形成されている。各ブロック側シャフト保持部５０は、内側部５０ａと外側部５０ｂとから形成されている。各ブロック側シャフト保持部５０内にはそれぞれ断面円形のブロック側カム挿入孔５１が形成されている。これらブロック側カム挿入孔５１はシリンダ２５の配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。特に、ブロック側カム挿入孔５１は、ブロック側シャフト保持部５０の内側部５０ａと外側部５０ｂとの間に形成される。ブロック側シャフト保持部５０がこのように内側部５０ａと外側部５０ｂとに分かれていることにより、ブロック側カム挿入孔５１内に後述するカムシャフト５４、５５を取り付けることができる。ブロック側シャフト保持部５０はカムシャフト５４、５５を回転可能に保持する。
【００１９】
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それぞれ対応するブロック側シャフト保持部５０の間に嵌合せしめられる複数個のケース側シャフト保持部５２が形成されている。各ケース側シャフト保持部５２は、内側部５２ａと外側部５２ｂとから形成されている。また、外側部５２ｂ同士は、連結板５２ｃによって互いに連結されている。ケース側シャフト保持部５２の複数の外側部５２ｂと複数の連結板５２ｃは一つの部材になるように一体的に形成される。これら各ケース側シャフト保持部５２内にもそれぞれ断面円形のケース側カム挿入孔５３が形成されている。これらケース側カム挿入孔５３も、ブロック側カム挿入孔５１と同様にシリンダ２５の配列方向に平行になるように同一軸線上に形成される。また、ケース側カム挿入孔５３も、ケース側シャフト保持部５２の内側部５２ａと外側部５２ｂとの間に形成される。ケース側シャフト保持部５２がこのように内側部５２ａと外側部５２ｂとに分かれていることにより、ケース側カム挿入孔５３内に後述するカムシャフト５４、５５を取り付けることができる。ケース側シャフト保持部５２はカムシャフト５４、５５を回転可能に保持する。
【００２０】
また、可変圧縮比機構Ａは、図２に示したように作用軸として機能する一対のカムシャフト５４、５５を具備する。各カムシャフト５４、５５上には一つおきに各ケース側カム挿入孔５３内に回転可能に挿入されるケース側円形カム５８が固定されている。これらケース側円形カム５８は各カムシャフト５４、５５の回転軸線と共軸をなす。一方、各ケース側円形カム５８の両側には図３に示した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軸５７が延びており、この偏心軸５７上に別のブロック側円形カム５６が偏心して回転可能に取付けられている。図２に示したようにこれらブロック側円形カム５６は各ケース側円形カム５８の両側に配置されており、これらブロック側円形カム５６は対応する各ブロック側カム挿入孔５１内に回転可能に挿入されている。図２及び図３から分かるように、シリンダブロック２は、偏心軸５７を有するカムシャフト５４、５５の回転によってクランクケース１に対して相対移動するように、カムシャフト５４、５５を介してクランクケース１に支持される。
【００２１】
また、可変圧縮比機構Ａは、カムシャフト５４、５５を回転させる駆動装置を具備する。本実施形態では駆動装置の駆動源は駆動モータ５９である。図２に示したように各カムシャフト５４、５５をそれぞれ反対方向に回転させるために駆動モータ５９の回転軸６０にはそれぞれ螺旋方向が逆向きの一対のウォームギア６１、６２が取付けられており、これらウォームギア６１、６２と噛合するウォームホイール６３、６４がそれぞれ各カムシャフト５４、５５の端部に固定されている。この実施形態では駆動モータ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】
＜可変圧縮比機構による機械圧縮比の変更方法＞
図３（Ａ）に示すような状態から各カムシャフト５４、５５上に固定されたケース側円形カム５８を図３（Ａ）において矢印で示したように互いに反対方向に回転させると偏心軸５７が互いに離れる方向に移動する。このため、ブロック側円形カム５６がブロック側カム挿入孔５１内においてケース側円形カム５８とは反対方向に回転し、図３（Ｂ）に示したように偏心軸５７の位置が高い位置から中間高さ位置となる。次いで更にケース側円形カム５８を矢印で示した方向に回転させると図３（Ｃ）に示したように偏心軸５７は最も低い位置となる。
【００２３】
なお、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）には、それぞれの状態におけるケース側円形カム５８の中心ａと偏心軸５７の中心ｂとブロック側円形カム５６の中心ｃとの位置関係が示されている。
【００２４】
図３（Ａ）〜図３（Ｃ）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の相対距離はケース側円形カム５８の中心ａとブロック側円形カム５６の中心ｃとの距離によって定まる。そして、ケース側円形カム５８の中心ａとブロック側円形カム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。すなわち、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との間の相対距離を変化させていることになる。そして、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の容積は増大する。したがって、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（以下、「燃焼室容積」という）を変更することができる。
【００２５】
特に、図３に示した例では、図３（Ａ）に示した状態と図３（Ｂ）に示した状態との間でシリンダブロック２はクランクケース１に対してＤ1だけ相対移動せしめられ、図３（Ｂ）に示した状態と図３（Ｃ）に示した状態との間でシリンダブロック２はクランクケース１に対してＤ2だけ相対移動せしめられる。
【００２６】
このようにカムシャフト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の容積を変化させたとしても、圧縮行程時のピストン４の行程容積（ピストン４が吸気下死点から圧縮上死点まで移動するときに変化する燃焼室５の容積）は変化しない。したがって、（燃焼室容積＋行程容積）／燃焼室容積で表される機械圧縮比は、上述したように燃焼室容積を変化させることで、変化する。すなわち、本実施形態の可変圧縮比機構Ａによれば、駆動モータ５９によってカムシャフト５４、５５を回転させることによって、内燃機関の機械圧縮比を変更することができる。
【００２７】
＜機関負荷に応じた制御＞
次に図４を参照しつつ運転制御全般について説明する。
図４には機関負荷に応じた要求吸入空気量、吸気弁７の閉弁時期、機械圧縮比、膨張比、実圧縮比及びスロットル弁１７の開度の各変化が示されている。なお、本実施形態では触媒コンバータ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、通常、燃焼室５内における平均空燃比は空燃比センサ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。
【００２８】
図４に示したように機関高負荷運転時には機械圧縮比は低くされる。このため、膨張比は低く、図４において実線で示したように吸気弁７の閉弁時期は吸気下死点近傍に設定されている。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の開度は全開又はほぼ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。
【００２９】
一方、図４において実線で示した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の閉弁時期が吸気下死点から離れるように遅角される。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４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、したが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、したがって燃焼室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。このときにもポンピング損失は零となる。
【００３０】
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。すなわち、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。
【００３１】
機関負荷がさらに低くなると機械圧縮比はさらに増大せしめられ、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最大限界機械圧縮比に達する。機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達すると、機械圧縮比が最大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最大限界機械圧縮比に保持される。したがって低負荷側の機関中負荷運転時及び機関低負荷運転時には、すなわ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。したがって、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更する。
【００３２】
一方、図４に示した実施形態では機関負荷が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。
【００３３】
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４に示した実施形態では、このとき、すなわち吸気弁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。
【００３４】
なお、図４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の閉弁時期を吸気下死点から離れるように進角させ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してもよい。なお、以下では、機関負荷が低くなるにつれて吸気弁７の閉弁時期を遅角させる場合を例にとって説明するが、吸気弁７の閉弁時期を進角させる場合についても同様に適用可能である。
【００３５】
ところで、機械圧縮比及び吸気弁７の閉弁時期を変更しない場合、図４において破線で示すようにスロットル弁１７の開度は、機関負荷が小さいほど小さくなる。一方、可変圧縮比内燃機関では、機関負荷がＬ1まで低下するまで、機械圧縮比が増大せしめられると共に、吸気弁７の閉弁時期が遅角される。この場合、要求吸入空気量が吸気弁７の閉弁時期によって制御されるため、機関負荷がＬ1まで低下するまで、スロットル弁１７の開度は全開にされる。また、上述したように、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の開度を小さくすることによって吸入空気量が制御される。しかしながら、機関負荷Ｌ1よりも負荷の低い領域においても、可変圧縮比内燃機関におけるスロットル弁１７の開度は、機械圧縮比及び吸気弁７の閉弁時期を変更しない場合に比べて大きくなる。したがって、可変圧縮比内燃機関では、機関低負荷運転時において、クランクケース１と機関吸気通路との間の圧力差が小さくなるため、ブローバイガスの掃気性能が低下する。
【００３６】
＜スライダの構成＞
また、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、シリンダブロック２をクランクケース１に対して内側に付勢するスライダ９０を具備する。なお、本明細書において、内側とはシリンダ２５の軸線方向及び配列方向に垂直な方向（以下、「左右方向」と称する）においてシリンダ２５の中心側を意味し、外側とは左右方向においてシリンダ２５の中心から離れていく側を意味する。以下では、図５を参照して、本実施形態のスライダ９０について説明する。なお、図１では、スライダ９０は省略されている。
【００３７】
図５は、図１の領域Ｘを拡大して示す概略的な断面図である。特に、図５は、ブロック側シャフト保持部５０が設けられた位置でのカムシャフト５４の軸線と垂直な断面における断面図である。図５からわかるように、ブロック側シャフト保持部５０の外側には、ケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃが配置される。上述したように、カムシャフト５４、５５が回転することにより、シリンダブロック２がクランクケース１に対して図中の矢印の方向へ相対移動することから、ブロック側シャフト保持部５０もケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃに対して図中の矢印の方向へ相対移動することになる。
【００３８】
スライダ９０は、ケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃに固定される固定部９１と、固定部９１及びブロック側シャフト保持部５０と摺動可能に係合する摺動部９２とを具備する。固定部９１は例えばボルトのような固定具（図示せず）によって連結板５２ｃに固定される。摺動部９２は固定部９１内に部分的に収容される。
【００３９】
スライダ９０は、さらに、固定部９１と摺動部９２との間に配設された付勢手段を備える。本実施形態では、付勢手段は第１バネ９３である。第１バネ９３は摺動部９２を介してシリンダブロック２を内側に付勢する。このことによって、シリンダブロック２をクランクケース１に対して相対移動させるときに生じる、シリンダブロック２の左右方向の振動を抑制することができる。
【００４０】
なお、スライダ９０はシリンダブロック２の左右方向両側に配設される。また、シリンダブロック２の各側において複数のスライダ９０が配設されてもよい。
【００４１】
＜オイルセパレータの構成＞
また、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、クランクケース１内のブローバイガスに含まれるオイルを分離可能なオイルセパレータ７０を具備する。以下では、図５及び図６を参照して、本実施形態のオイルセパレータ７０について説明する。図６は、図５のＣ−Ｃ線に沿ったオイルセパレータ７０の概略的な断面図である。なお、図１では、オイルセパレータ７０は省略されている。
【００４２】
図５に示されるように、クランクケース１は、ケース側シャフト保持部５２の外側に配置されたカバー８０を具備する。カバー８０は、可変圧縮比機構Ａを構成するカムシャフト５４、５５、ブロック側シャフト保持部５０及びケース側シャフト保持部５２と、スライダ９０とが配置された開口を塞ぐように配置される。オイルセパレータ７０はカバー８０の内側に形成される。また、オイルセパレータ７０はシリンダ２５の軸線方向においてスライダ９０の下方に形成される。なお、オイルセパレータ７０及びスライダ９０の位置は上下逆であってもよい。また、オイルセパレータ７０はシリンダ２５の配列方向においてスライダ９０から離間されてもよい。
【００４３】
オイルセパレータ７０は囲い板７１及びガスケット７２を具備する。囲い板７１は、カバー８０からケース側シャフト保持部５２の連結板５２ｃに向かって延在する。本実施形態では、囲い板７１はカバー８０と一体的に形成される。なお、囲い板７１は、カバー８０と別体であり、ボルトのような固定具によってカバー８０に固定されてもよい。ガスケット７２は、連結板５２ｃと囲い板７１との間に配設され、連結板５２ｃと囲い板７１との間の空間をシールする。例えば、ガスケット７２は、長方形の形状を有し、ゴムのような弾性体から構成される。図５に示されるように、オイルセパレータ７０内の空間は連結板５２ｃとカバー８０と囲い板７１とガスケット７２とによって画定される。
【００４４】
本実施形態では、オイルセパレータ７０は、ブローバイガスがオイルセパレータ７０に流入するための第１入口孔７３及び第２入口孔７４と、オイルセパレータ７０に流入したブローバイガスがオイルセパレータ７０から流出するための出口孔７５と、第１入口孔７３と出口孔７５との間のブローバイガスの流路内に配置されたオイル分離板７６とを更に具備する。なお、図６の断面図では、実際には現れない出口孔７５が参考のために破線で示されている。
【００４５】
図５及び図６に示されるように、第１入口孔７３及び第２入口孔７４は、円形の断面を有し、連結板５２ｃを貫通するように左右方向に延びる。したがって、第１入口孔７３及び第２入口孔７４は連結板５２ｃに形成される。第１入口孔７３と第２入口孔７４とはシリンダ２５の軸線方向において離間され、第２入口孔７４は第１入口孔７３よりも出口孔７５に近い。一方、出口孔７５は、円形の断面を有し、カバー８０を貫通して延びる。したがって、出口孔７５はカバー８０に形成される。出口孔７５は、左右方向において第１入口孔７３及び第２入口孔７４から離間される。また、出口孔７５は戻し管２３に接続される。
【００４６】
本実施形態では、オイル分離板７６の数は５枚である。図６に示されるように、オイル分離板７６は、シリンダ２５の配列方向に離間された囲い板７１の前方部分７１ａと後方部分７１ｂとから交互にシリンダ２５の配列方向に延びると共に、左右方向において連結板５２ｃからカバー８０まで延びる。
【００４７】
第１入口孔７３から流入したブローバイガスは、図６中の実線の矢印で示されるように、オイルセパレータ７０内において何回も方向を変えた後、出口孔７５から流出する。このとき、ブローバイガスが、カバー８０、囲い板７１及びオイル分離板７６に衝突するため、ブローバイガスに含まれるオイルが分離される。一方、第２入口孔７４から流入したブローバイガスは、図６中の破線の矢印で示されるように、オイル分離板７６の間の流路を通過することなく出口孔７５から流出する。したがって、オイルセパレータ７０は、ブローバイガスがオイルセパレータ７０を通過するときの圧力損失が、ブローバイガスが第１入口孔７３から流入するときよりも第２入口孔７４から流入するときにおいて小さくなるように構成されている。
【００４８】
オイルセパレータ７０内においてブローバイガスから分離されたオイルは、囲い板７１の下方部分７１ｃに形成されたオイル落下孔７７を通して、クランクケース１の下方に配置されたオイルパンに戻される。一方、オイルが分離されたブローバイガスは戻し管２３を通って機関吸気通路内に流入する。
【００４９】
オイルセパレータ７０は、第１入口孔７３及び第２入口孔７４の内側（すなわち、ブローバイガスの流れ方向において上流側）に、連結板５２ｃに接するように配置された調整板７８を更に具備する。ブロック側シャフト保持部５０、より具体的には外側部５０ｂの連結板５２ｃと対面する面には、溝５０ｃが設けられている。調整板７８は溝５０ｃ内に部分的に収容される。また、溝５０ｃ内には第２バネ７９が設けられており、調整板７８を連結板５２ｃに向けて付勢する。このため、調整板７８は第２バネ７９の付勢力によって常に連結板５２ｃに当接する。
【００５０】
上述したように、調整板７８はブロック側シャフト保持部５０に設けられた溝５０ｃ内に部分的に収容される。このため、調整板７８は、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動したときに、ブロック側シャフト保持部５０と共に、クランクケース１の連結板５２ｃに形成された第１入口孔７３及び第２入口孔７４に対して相対移動する。このとき、調整板７８は連結板５２ｃ上を摺動する。特に、調整板７８は、第１入口孔７３及び第２入口孔７４が設けられた領域において連結板５２ｃ上を摺動する。したがって、調整板７８は、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動したときに、第１入口孔７３及び第２入口孔７４の開口面積を変更することができる。
【００５１】
＜調整板の動作＞
以下、図７及び図８を参照して、調整板７８の動作について説明する。図７は、シリンダブロック２とクランクケース１との間の距離が最小のとき、すなわち機械圧縮比が最大のときのオイルセパレータの状態を示す。一方、図８は、シリンダブロック２とクランクケース１との間の距離が最大のとき、すなわち機械圧縮比が最小のときのオイルセパレータの状態を概略的に示す図である。図７及び図８は、図６と同様の図５のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。なお、図７及び図８の断面図では、実際には現れない出口孔７５及び調整板７８が参考のために破線で示されている。また、図中の矢印は、ブローバイガスの流れを示している。
【００５２】
上述したように、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、機械圧縮比が最大限界機械圧縮比に達するまで、機関負荷が低くなるほど機械圧縮比が増大するように機械圧縮比を変更する。したがって、機械圧縮比が最大の状態を示す図７は、機関低負荷運転時におけるオイルセパレータの状態を示す。一方、機械圧縮比が最小の状態を示す図８は、機関高負荷運転時におけるオイルセパレータの状態を示す。
【００５３】
図７に示されるように、シリンダブロック２とクランクケース１との間の距離が最小のとき、調整板７８は、第１入口孔７３側に位置し、第１入口孔７３を閉塞し且つ第２入口孔７４を開放する。したがって、このとき、第１入口孔７３の開口面積はゼロであり、第２入口孔７４の開口面積は最大である。この場合、ブローバイガスは第２入口孔７４からオイルセパレータ７０内に流入する。この結果、機関低負荷運転時には、ブローバイガスがオイル分離板７６にほとんど衝突しないため、ブローバイガスがオイルセパレータ７０を通過するときの圧力損失が小さくなり、ブローバイガスの掃気性能が高められる。
【００５４】
シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対的に離れるにつれて、調整板７８は第１入口孔７３側から第２入口孔７４側に移動する。したがって、調整板７８は、機械圧縮比が低下するようにシリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動したときに第２入口孔７４の開口面積が小さくなり且つ第１入口孔の開口面積が大きくなるように構成されている。第２入口孔７４の開口面積が小さくなり且つ第１入口孔の開口面積が大きくなるにつれて、第２入口孔７４から流入するブローバイガスの量が少なくなり、第１入口孔７３から流入するブローバイガスの量が多くなる。
【００５５】
図８に示されるように、シリンダブロック２とクランクケース１との間の距離が最大のとき、調整板７８は、第２入口孔７４側に位置し、第１入口孔７３を開放し且つ第２入口孔７４を閉塞する。したがって、このとき、第１入口孔７３の開口面積は最大であり、第２入口孔７４の開口面積はゼロである。この場合、ブローバイガスは第１入口孔７３からオイルセパレータ７０内に流入する。この結果、機関高負荷運転時には、オイル分離板７６等によってブローバイガス中のオイルが効果的に分離されるため、オイルの分離性能が高められる。したがって、本実施形態の可変圧縮比内燃機関は、機関高負荷運転時におけるオイル分離性能と機関低負荷運転時におけるブローバイガスの掃気性能とを両立させることができる。
【００５６】
なお、第１入口孔７３及び第２入口孔７４の両方が開放されている場合、ブローバイガスの大部分は、オイルセパレータ７０を通過するときの圧力損失が小さい第２入口孔７４から流入する。このため、調整板７８は、シリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動したときに、第２入口孔７４の開口面積のみを変更するように構成されてもよい。具体的には、調整板７８は、機械圧縮比が低下するようにシリンダブロック２がクランクケース１に対して相対移動したときに、第２入口孔７４の開口面積が小さくなり且つ第１入口孔７３の開口面積が最大に維持されるように構成されてもよい。この場合、機関低負荷運転時には、第１入口孔７３及び第２入口孔７４の両方が開放される。この結果、ブローバイガスの大部分は第２入口孔７４から流入し、機関低負荷運転時にはブローバイガスの掃気性能が高められる。一方、機関高負荷運転時には、第１入口孔７３が開放され、第２入口孔７４が調整板７８によって閉塞される。この結果、ブローバイガスは第１入口孔７３から流入し、機関高負荷運転時にはオイルの分離性能が高められる。
【００５７】
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、第１入口孔７３、第２入口孔７４及び出口孔７５は、円形以外の断面、例えば長方形、楕円、三角形等の断面を有してもよい。また、ブローバイガスのオイルセパレータ７０を通過するときの圧力損失が、ブローバイガスが第１入口孔７３から流入するときよりも第２入口孔７４から流入するときにおいて小さくなるようにオイルセパレータ７０が構成されていれば、オイル分離板７６の枚数及び延在方向、第１入口孔７３、第２入口孔７４及び出口孔７５の位置等は本実施形態とは異なっていてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１    クランクケース
２    シリンダブロック
３    シリンダヘッド
６    点火プラグ
１３    燃料噴射弁
３０    電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５０    ブロック側シャフト保持部
５２    ケース側シャフト保持部
５４、５５    カムシャフト
７０    オイルセパレータ
７１    囲い板
７２    ガスケット
７３    第１入口孔
７４    第２入口孔
７５    出口孔
７６    オイル分離板
７８    調整板
８０    カバー
Ａ    可変圧縮比機構
Ｂ    可変バルブタイミング機構
【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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