JP5994665B2

JP5994665B2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP5994665B2
Application number: JP2013021260A
Authority: JP
Inventors: 有吾市田; 和人酒井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2033-02-06
Also published as: JP2014152652A

Description

本発明は、内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine.

内燃機関の燃焼室においては、空気および燃料の混合気が圧縮された状態で点火される。混合気を圧縮するときの圧縮比は、出力されるトルクおよび燃料消費量に影響を与えることが知られている。圧縮比を高くすることによりトルクを大きくしたり、燃料消費量を少なくしたりすることができる。一方で、圧縮比を高くしすぎると、ノッキング等の異常燃焼が生じることが知られている。従来の技術においては、運転期間中に圧縮比を変更することができる可変圧縮比機構を備える内燃機関が知られている。 In the combustion chamber of the internal combustion engine, the air-fuel mixture is ignited in a compressed state. It is known that the compression ratio when compressing the air-fuel mixture affects the output torque and the fuel consumption. By increasing the compression ratio, the torque can be increased and the fuel consumption can be reduced. On the other hand, it is known that if the compression ratio is too high, abnormal combustion such as knocking occurs. In the prior art, an internal combustion engine having a variable compression ratio mechanism capable of changing the compression ratio during an operation period is known.

特開２００５−１４００９０号公報においては、クランクケースに対してシリンダブロックを相対移動させることにより圧縮比を変更する可変圧縮比機構を備える内燃機関が開示されている。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-140090 discloses an internal combustion engine including a variable compression ratio mechanism that changes a compression ratio by moving a cylinder block relative to a crankcase.

また、特開昭６０−２２０３０号公報においては、シリンダブロックとクランクケースまたはシリンダヘッドとの間を形状記憶合金によって接合した可変圧縮比エンジンが開示されている。この形状記憶合金は、シリンダの軸方向において、低温側で縮み、高温側で伸びるように形成されていることが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-22030 discloses a variable compression ratio engine in which a cylinder block and a crankcase or a cylinder head are joined by a shape memory alloy. It is disclosed that this shape memory alloy is formed so as to shrink on the low temperature side and extend on the high temperature side in the axial direction of the cylinder.

特開２００５−１４００９０号公報JP-A-2005-140090 特開昭６０−２２０３０号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-22030

上記の公報に開示されているように、クランクケースに対してシリンダブロックを相対的に移動させることにより、機械圧縮比を変更することができる。この場合に、クランクケースが不動部になり、シリンダブロックおよびシリンダブロックに固定されているシリンダヘッドが可動部になる。このような内燃機関では、ピストンがコネクティングロッドを介してクランクシャフトに接続されているために、シリンダブロックには、ピストンが往復運動する方向と垂直な方向（スラスト方向）に力が加わる。シリンダブロックは可動部であるために、ピストンによるスラスト力がシリンダブロックに作用し、シリンダブロックに振動や騒音が生じる問題があった。 As disclosed in the above publication, the mechanical compression ratio can be changed by moving the cylinder block relative to the crankcase. In this case, the crankcase becomes a stationary part, and the cylinder block and the cylinder head fixed to the cylinder block become a movable part. In such an internal combustion engine, since the piston is connected to the crankshaft via the connecting rod, a force is applied to the cylinder block in a direction (thrust direction) perpendicular to the direction in which the piston reciprocates. Since the cylinder block is a movable part, there is a problem that a thrust force by the piston acts on the cylinder block, causing vibration and noise in the cylinder block.

上記の特開昭６０−２２０３０号公報に開示されているシリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させて機械圧縮比を変更する内燃機関では、シリンダブロックが不動部になり、振動等を抑制することができる。 In an internal combustion engine that changes the mechanical compression ratio by moving the cylinder head relative to the cylinder block disclosed in the above Japanese Unexamined Patent Publication No. Sho 60-22030, the cylinder block becomes a non-moving part, and vibrations, etc. Can be suppressed.

ここで、燃焼室では燃料と空気の混合気が燃焼して高温になる。燃焼室の周りは、ピストンの焼き付き等を防止するために機関冷却水にて冷却することが好ましい。特に、高温になる燃焼室の壁面を構成するシリンダライナの上部を冷却することが好ましい。ところが、シリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させる可変圧縮比機構では、ピストンが上死点に到達したときの燃焼室の周りの領域は、シリンダヘッドが移動する領域になる。このためにシリンダライナの上部を冷却するための冷却水の流路を形成することが難しいという問題があった。 Here, in the combustion chamber, the fuel / air mixture burns and becomes high temperature. It is preferable to cool the periphery of the combustion chamber with engine cooling water to prevent seizure of the piston and the like. In particular, it is preferable to cool the upper part of the cylinder liner that constitutes the wall surface of the combustion chamber that becomes hot. However, in the variable compression ratio mechanism that moves the cylinder head relative to the cylinder block, the region around the combustion chamber when the piston reaches top dead center is the region in which the cylinder head moves. For this reason, there has been a problem that it is difficult to form a flow path of cooling water for cooling the upper portion of the cylinder liner.

本発明は、シリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させる可変圧縮比機構を備え、燃焼室の周りを効果的に冷却可能な内燃機関を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an internal combustion engine that includes a variable compression ratio mechanism that moves a cylinder head relative to a cylinder block, and that can effectively cool the periphery of a combustion chamber.

本発明の内燃機関は、ピストンが内部に配置される穴部を有するシリンダブロックと、シリンダブロックの穴部に固定され、穴部から突出する突出部を有するシリンダライナと、シリンダライナの突出部に嵌合して燃焼室の壁面を構成する凹部を含むシリンダヘッドと、シリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させることにより燃焼室の容積を変化させて機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、冷却水によりシリンダブロックを冷却する冷却装置とを備える。冷却装置は、冷却水を供給するポンプと、シリンダライナの突出部、シリンダブロックおよびシリンダヘッドに囲まれる空間にて構成され、シリンダライナを冷却するシリンダライナ冷却流路と、ポンプからシリンダライナ冷却流路に冷却水を供給する流路の途中に配置されている開閉弁とを含む。内燃機関は、機械圧縮比を維持または低下させる場合には、開閉弁を開放してシリンダライナ冷却流路に冷却水を供給し、機械圧縮比を上昇させる場合には、開閉弁を閉止してシリンダライナ冷却流路に貯留する冷却水の量を減少させるとともにシリンダブロックに対してシリンダヘッドが近づく向きに相対移動させる。 An internal combustion engine of the present invention includes a cylinder block having a hole portion in which a piston is disposed, a cylinder liner fixed to the hole portion of the cylinder block and having a protruding portion protruding from the hole portion, and a protruding portion of the cylinder liner. Cylinder head including a recess that fits to form the wall surface of the combustion chamber, and a variable compression ratio that changes the mechanical compression ratio by changing the volume of the combustion chamber by moving the cylinder head relative to the cylinder block A mechanism and a cooling device that cools the cylinder block with cooling water are provided. The cooling device is composed of a pump for supplying cooling water, a space surrounded by the protruding portion of the cylinder liner, the cylinder block and the cylinder head, and a cylinder liner cooling flow path for cooling the cylinder liner, and a cylinder liner cooling flow from the pump. And an on-off valve disposed in the middle of the flow path for supplying cooling water to the path. When maintaining or reducing the mechanical compression ratio, the internal combustion engine opens the on-off valve to supply cooling water to the cylinder liner cooling flow path, and closes the on-off valve to increase the mechanical compression ratio. The amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path is reduced and the cylinder head is moved relative to the cylinder block in a direction approaching the cylinder block.

上記発明においては、負荷が大きくなるほど機械圧縮比を低下させる運転領域を有し、上記運転領域において、可変圧縮比機構は、シリンダブロックに対してシリンダヘッドが遠ざかる向きに相対移動させることにより機械圧縮比を低下させ、機械圧縮比が低下するほどシリンダライナ冷却流路の流路断面積が大きくなることができる。 In the above invention, there is an operating region in which the mechanical compression ratio decreases as the load increases. In the operating region, the variable compression ratio mechanism is mechanically compressed by moving the cylinder head relative to the cylinder block in a direction away from it. The flow path cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path can be increased as the ratio is decreased and the mechanical compression ratio is decreased.

上記発明においては、可変圧縮比機構の異常を検出する異常検出装置を備え、上記開閉弁は、第１の開閉弁を構成し、冷却装置は、シリンダライナ冷却流路からポンプに冷却水が戻る流路の途中に配置されている第２の開閉弁を含み、異常検出装置が可変圧縮比機構の異常を検出した場合に、冷却装置は、第１の開閉弁および第２の開閉弁を閉止してシリンダライナ冷却流路を密閉することが好ましい。 In the above invention, an abnormality detection device for detecting an abnormality of the variable compression ratio mechanism is provided, the on-off valve constitutes a first on-off valve, and the cooling device returns the cooling water from the cylinder liner cooling flow path to the pump. The cooling device closes the first on-off valve and the second on-off valve when the abnormality detecting device detects an abnormality of the variable compression ratio mechanism, including the second on-off valve arranged in the middle of the flow path. Thus, it is preferable to seal the cylinder liner cooling flow path.

本発明によれば、燃焼室の周りを効果的に冷却可能な可変圧縮比機構を備える内燃機関を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, an internal combustion engine provided with the variable compression ratio mechanism which can cool the circumference | surroundings of a combustion chamber effectively can be provided.

実施の形態における内燃機関の概略図である。1 is a schematic view of an internal combustion engine in an embodiment. 実施の形態における可変圧縮比機構の概略分解斜視図である。It is a general | schematic exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism in embodiment. 実施の形態の内燃機関において、機械圧縮比が高圧縮比の時のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの概略断面図である。In the internal combustion engine of an embodiment, it is a schematic sectional view of a cylinder block and a cylinder head when a mechanical compression ratio is a high compression ratio. 実施の形態の内燃機関において、機械圧縮比が低圧縮比の時のシリンダブロックおよびシリンダヘッドの概略断面図である。In the internal combustion engine of an embodiment, it is a schematic sectional view of a cylinder block and a cylinder head when a mechanical compression ratio is a low compression ratio. 実施の形態における内燃機関の運転制御を説明するグラフである。It is a graph explaining operation control of an internal-combustion engine in an embodiment. 実施の形態における内燃機関のシリンダブロックの概略平面図である。1 is a schematic plan view of a cylinder block of an internal combustion engine in an embodiment. 実施の形態における内燃機関の第１の冷却装置を説明する概略図である。It is the schematic explaining the 1st cooling device of the internal combustion engine in embodiment. 実施の形態における内燃機関の第１の冷却装置の運転制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation control of the 1st cooling device of the internal combustion engine in embodiment. 実施の形態における内燃機関の第２の冷却装置を説明する概略図である。It is the schematic explaining the 2nd cooling device of the internal combustion engine in embodiment. 実施の形態における内燃機関の第２の冷却装置の運転制御を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation control of the 2nd cooling device of the internal combustion engine in embodiment.

図１から図１０を参照して、実施の形態における内燃機関について説明する。本実施の形態においては、車両に配置されている内燃機関を例に取り上げて説明する。 An internal combustion engine according to an embodiment will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an internal combustion engine disposed in a vehicle will be described as an example.

図１は、本実施の形態における内燃機関の概略図である。本実施の形態における内燃機関は、火花点火式である。内燃機関は、機関本体１を備える。機関本体１は、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とを含む。シリンダブロック２の内部には、ピストン３が配置されている。 FIG. 1 is a schematic view of an internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type. The internal combustion engine includes an engine body 1. The engine body 1 includes a cylinder block 2 and a cylinder head 4. A piston 3 is disposed inside the cylinder block 2.

燃焼室５は、それぞれの気筒ごとに形成されている。燃焼室５には、機関吸気通路および機関排気通路が接続されている。シリンダヘッド４には、吸気ポート７および排気ポート９が形成されている。吸気弁６は吸気ポート７の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関吸気通路を開閉可能に形成されている。排気弁８は、排気ポート９の端部に配置され、燃焼室５に連通する機関排気通路を開閉可能に形成されている。シリンダヘッド４には、点火プラグ１０が固定されている。 The combustion chamber 5 is formed for each cylinder. An engine intake passage and an engine exhaust passage are connected to the combustion chamber 5. An intake port 7 and an exhaust port 9 are formed in the cylinder head 4. The intake valve 6 is disposed at the end of the intake port 7 and is configured to be able to open and close the engine intake passage communicating with the combustion chamber 5. The exhaust valve 8 is disposed at the end of the exhaust port 9 and is configured to be able to open and close the engine exhaust passage communicating with the combustion chamber 5. A spark plug 10 is fixed to the cylinder head 4.

本実施の形態における内燃機関は、燃焼室５に燃料を供給するための燃料噴射弁１１を備える。本実施の形態における燃料噴射弁１１は、吸気ポート７に燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁１１は、この形態に限られず、燃焼室５に燃料を供給できるように配置されていれば構わない。たとえば、燃料噴射弁は、燃焼室に直接的に燃料を噴射するように配置されていても構わない。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a fuel injection valve 11 for supplying fuel to the combustion chamber 5. The fuel injection valve 11 in the present embodiment is arranged so as to inject fuel into the intake port 7. The fuel injection valve 11 is not limited to this configuration, and may be arranged so that fuel can be supplied to the combustion chamber 5. For example, the fuel injection valve may be arranged to inject fuel directly into the combustion chamber.

シリンダブロック２は、穴部２ａを有する。穴部２ａの表面には、シリンダライナ１５が固定されている。本実施の形態におけるシリンダライナ１５は、円筒状に形成されている。ピストン３のピストンリング３ａは、シリンダライナ１５に対して摺動する。ピストン３は、コネクティングロッド５８を介して、クランクシャフト５９に支持されている。ピストン３は上死点と下死点との間で往復運動する。ピストン３の往復運動により、クランクシャフト５９が回転する。 The cylinder block 2 has a hole 2a. A cylinder liner 15 is fixed to the surface of the hole 2a. The cylinder liner 15 in the present embodiment is formed in a cylindrical shape. The piston ring 3 a of the piston 3 slides with respect to the cylinder liner 15. The piston 3 is supported on the crankshaft 59 via a connecting rod 58. The piston 3 reciprocates between the top dead center and the bottom dead center. The crankshaft 59 is rotated by the reciprocating motion of the piston 3.

本実施の形態における内燃機関は、クランクシャフト５９を支持する支持構造物を備える。本実施の形態における支持構造物は、シリンダブロック２と、クランクケース７９と、オイルパン６０とを含む。クランクケース７９の内部には、クランクシャフト５９が配置されている。また、クランクシャフト５９は、クランクケース７９に支持されている。オイルパン６０は、クランクケース７９に固定されている。オイルパン６０の内部には、機関本体１に含まれる部材を潤滑するオイル６１が貯留されている。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a support structure that supports the crankshaft 59. The support structure in the present embodiment includes a cylinder block 2, a crankcase 79, and an oil pan 60. A crankshaft 59 is disposed inside the crankcase 79. The crankshaft 59 is supported by the crankcase 79. The oil pan 60 is fixed to the crankcase 79. Inside the oil pan 60, oil 61 that lubricates members included in the engine body 1 is stored.

本実施の形態における内燃機関は、電子制御ユニット３１を備える。本実施の形態における電子制御ユニット３１は、デジタルコンピュータを含み、制御装置として機能する。機関吸気通路に配置されているエアフローメータ、クランクシャフト５９の周りに配置されているクランク角センサ、または所定の位置に配置されている温度センサ等の各種センサの出力信号は、電子制御ユニット３１に入力される。 The internal combustion engine in the present embodiment includes an electronic control unit 31. The electronic control unit 31 in the present embodiment includes a digital computer and functions as a control device. Output signals of various sensors such as an air flow meter arranged in the engine intake passage, a crank angle sensor arranged around the crankshaft 59, or a temperature sensor arranged at a predetermined position are sent to the electronic control unit 31. Entered.

電子制御ユニット３１は、それぞれの対応する駆動回路を介して燃料噴射弁１１および点火プラグ１０に接続されている。本実施の形態における電子制御ユニット３１は、燃料噴射制御や点火制御を行うように形成されている。機関吸気通路に配置されているスロットル弁を駆動するステップモータ、燃料ポンプ等の内燃機関に含まれる機器は、電子制御ユニット３１により制御されている。 The electronic control unit 31 is connected to the fuel injection valve 11 and the spark plug 10 via respective corresponding drive circuits. The electronic control unit 31 in the present embodiment is formed to perform fuel injection control and ignition control. Devices included in the internal combustion engine such as a step motor and a fuel pump that drive a throttle valve disposed in the engine intake passage are controlled by an electronic control unit 31.

吸気弁６は、吸気カム５１が回転することにより開閉するように形成されている。本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構を備える。可変動弁機構は、吸気弁６の開閉時期を変更する可変バルブタイミング装置５３を含む。本実施の形態における可変バルブタイミング装置５３は、吸気カム５１の回転軸に接続されている。また、可変バルブタイミング装置５３は、電子制御ユニット３１により制御されている。 The intake valve 6 is formed to open and close as the intake cam 51 rotates. The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable valve mechanism. The variable valve mechanism includes a variable valve timing device 53 that changes the opening / closing timing of the intake valve 6. The variable valve timing device 53 in the present embodiment is connected to the rotation shaft of the intake cam 51. The variable valve timing device 53 is controlled by the electronic control unit 31.

本実施の形態における可変バルブタイミング装置は、吸気弁６が開き始めてから閉じ終わるまでの作動角がほぼ一定で、作動角の中心の位相を変更可能に形成されている。可変バルブタイミング装置としては、この形態に限られず、作動角が可変に形成されていても構わない。また、吸気弁の閉弁時期を変更可能に形成されている任意の可変バルブタイミング装置を採用することができる。 The variable valve timing apparatus according to the present embodiment is formed such that the operating angle from when the intake valve 6 starts to open until it closes is substantially constant, and the phase at the center of the operating angle can be changed. The variable valve timing device is not limited to this form, and the operating angle may be variably formed. In addition, any variable valve timing device that can change the valve closing timing of the intake valve can be employed.

本実施の形態における内燃機関は、可変圧縮比機構を備える。本実施の形態においては、ピストンが圧縮上死点に位置したときにシリンダヘッド４の凹部４ａおよびピストン３の冠面に囲まれる空間を燃焼室と称する。内燃機関の圧縮比は、燃焼室の容積等に依存して定まる。本実施の形態における可変圧縮比機構は、燃焼室の容積を変更することにより圧縮比を変更するように形成されている。燃焼室における実際の圧縮比である実圧縮比は、（実圧縮比）＝（燃焼室の容積＋吸気弁が閉じている期間にピストンが移動する容積）／（燃焼室の容積）で示される。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable compression ratio mechanism. In the present embodiment, a space surrounded by the recess 4a of the cylinder head 4 and the crown surface of the piston 3 when the piston is located at the compression top dead center is referred to as a combustion chamber. The compression ratio of the internal combustion engine is determined depending on the volume of the combustion chamber and the like. The variable compression ratio mechanism in the present embodiment is formed so as to change the compression ratio by changing the volume of the combustion chamber. The actual compression ratio, which is the actual compression ratio in the combustion chamber, is represented by (actual compression ratio) = (combustion chamber volume + volume that the piston moves while the intake valve is closed) / (combustion chamber volume). .

図２は、本実施の形態における内燃機関の可変圧縮比機構の分解斜視図である。図３は、内燃機関の燃焼室の部分の第１の概略断面図である。図３は、可変圧縮比機構により高圧縮比になったときの概略図である。本実施の形態における内燃機関は、シリンダブロック２を含む支持構造物と、支持構造物の上側に配置されているシリンダヘッド４とが互いに相対移動する。本実施の形態におけるシリンダブロック２は、可変圧縮比機構を介してシリンダヘッド４を支持している。 FIG. 2 is an exploded perspective view of the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 3 is a first schematic cross-sectional view of the combustion chamber portion of the internal combustion engine. FIG. 3 is a schematic view when a high compression ratio is achieved by the variable compression ratio mechanism. In the internal combustion engine in the present embodiment, the support structure including the cylinder block 2 and the cylinder head 4 disposed on the upper side of the support structure move relative to each other. The cylinder block 2 in the present embodiment supports the cylinder head 4 via a variable compression ratio mechanism.

図２および図３を参照して、シリンダヘッド４の両側の側壁の下方には複数個の突出部８０が形成されている。突出部８０には、断面形状が円形のカム挿入孔８１が形成されている。シリンダブロック２の上壁には、複数個の突出部８２が形成されている。突出部８２には、断面形状が円形のカム挿入孔８３が形成されている。シリンダブロック２の突出部８２は、シリンダヘッド４の突出部８０同士の間に嵌合する。 2 and 3, a plurality of protrusions 80 are formed below the side walls on both sides of the cylinder head 4. The protrusion 80 is formed with a cam insertion hole 81 having a circular cross section. A plurality of protrusions 82 are formed on the upper wall of the cylinder block 2. The protrusion 82 is formed with a cam insertion hole 83 having a circular cross-sectional shape. The protrusions 82 of the cylinder block 2 are fitted between the protrusions 80 of the cylinder head 4.

本実施の形態における可変圧縮比機構は、シリンダヘッド４の支持軸としての一対のカムシャフト８４，８５を含む。カムシャフト８４，８５は、それぞれのカム挿入孔８３内に回転可能に挿入される円形カム８８を含む。円形カム８８は各カムシャフト８４，８５の回転軸線と同軸状に配置されている。一方で、それぞれの円形カム８８の両側には、カムシャフト８４，８５の回転軸線に対して偏心して配置された偏心軸８７が延びている。この偏心軸８７上には、別の円形カム８６が偏心して回転可能に取付けられている。これらの円形カム８６は円形カム８８の両側に配置されている。円形カム８６は対応するカム挿入孔８１内に回転可能に挿入されている。 The variable compression ratio mechanism in the present embodiment includes a pair of camshafts 84 and 85 as support shafts for the cylinder head 4. The cam shafts 84 and 85 include circular cams 88 that are rotatably inserted into the respective cam insertion holes 83. The circular cam 88 is arranged coaxially with the rotation axis of each camshaft 84, 85. On the other hand, eccentric shafts 87 arranged eccentrically with respect to the rotation axis of the cam shafts 84 and 85 extend on both sides of each circular cam 88. On the eccentric shaft 87, another circular cam 86 is eccentrically attached to be rotatable. These circular cams 86 are arranged on both sides of the circular cam 88. The circular cam 86 is rotatably inserted into the corresponding cam insertion hole 81.

可変圧縮比機構は、モータ８９を含む。モータ８９の回転軸９０には、螺旋方向が互いに逆向きの２つのウォーム９１，９２が取付けられている。それぞれのカムシャフト８４，８５の端部には、ウォームホイール９３，９４が固定されている。ウォームホイール９３，９４は、ウォーム９１，９２と噛み合うように配置されている。モータ８９が回転軸９０を回転させることにより、カムシャフト８４，８５を、互いに反対方向に回転させることができる。モータ８９は、対応する駆動回路を介して電子制御ユニット３１に接続されている。モータ８９は、電子制御ユニット３１に制御されている。すなわち、本実施の形態における可変圧縮比機構は、電子制御ユニット３１に制御されている。 The variable compression ratio mechanism includes a motor 89. Two worms 91 and 92 having spiral directions opposite to each other are attached to the rotating shaft 90 of the motor 89. Worm wheels 93 and 94 are fixed to the end portions of the camshafts 84 and 85, respectively. The worm wheels 93 and 94 are arranged so as to mesh with the worms 91 and 92. When the motor 89 rotates the rotating shaft 90, the camshafts 84 and 85 can be rotated in directions opposite to each other. The motor 89 is connected to the electronic control unit 31 via a corresponding drive circuit. The motor 89 is controlled by the electronic control unit 31. That is, the variable compression ratio mechanism in the present embodiment is controlled by the electronic control unit 31.

図３を参照して、それぞれのカムシャフト８４，８５上に配置された円形カム８８を、矢印９７に示すように互いに反対方向に回転させると、偏心軸８７が円形カム８８の上端に向けて移動する。円形カム８６は、カム挿入孔８１内において、矢印９６に示すように円形カム８８と反対方向に回転する。 Referring to FIG. 3, when the circular cams 88 arranged on the respective camshafts 84 and 85 are rotated in opposite directions as indicated by arrows 97, the eccentric shaft 87 faces the upper end of the circular cam 88. Moving. The circular cam 86 rotates in the opposite direction to the circular cam 88 as indicated by an arrow 96 in the cam insertion hole 81.

図４に、本実施の形態における内燃機関の燃焼室の部分の第２の概略断面図を示す。図４は、可変圧縮比機構により低圧縮比になったときの概略図である。図４に示されるように偏心軸８７が円形カム８８の上端まで移動すると、円形カム８８の中心軸が偏心軸８７よりも下方に移動する。図３および図４を参照して、シリンダブロック２とシリンダヘッド４との相対位置は、円形カム８６の中心軸と円形カム８８の中心軸との距離によって定まる。円形カム８６の中心軸と円形カム８８の中心軸との距離が大きくなるほどシリンダヘッド４がシリンダブロック２から離れる向きに移動する。矢印９８に示すようにシリンダヘッド４がシリンダブロック２から離れるほど、ピストン３が圧縮上死点に達したときの燃焼室５の容積が大きくなる。 FIG. 4 shows a second schematic cross-sectional view of the combustion chamber portion of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 4 is a schematic view when the low compression ratio is achieved by the variable compression ratio mechanism. As shown in FIG. 4, when the eccentric shaft 87 moves to the upper end of the circular cam 88, the central axis of the circular cam 88 moves below the eccentric shaft 87. Referring to FIGS. 3 and 4, the relative position between cylinder block 2 and cylinder head 4 is determined by the distance between the central axis of circular cam 86 and the central axis of circular cam 88. As the distance between the central axis of the circular cam 86 and the central axis of the circular cam 88 increases, the cylinder head 4 moves away from the cylinder block 2. As the cylinder head 4 moves away from the cylinder block 2 as indicated by an arrow 98, the volume of the combustion chamber 5 when the piston 3 reaches the compression top dead center increases.

このように、本実施の形態における可変圧縮比機構は、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が相対的に移動することにより、燃焼室５の容積が可変に形成されている。シリンダブロック２に対するシリンダヘッド４の相対的な位置は、相対位置センサ９５にて検出される。相対位置センサ９５の出力信号は、電子制御ユニット３１に入力される。また、シリンダヘッド４は、弾性部材によりシリンダブロック２から離れる向きに付勢されている。 Thus, in the variable compression ratio mechanism in the present embodiment, the volume of the combustion chamber 5 is variably formed as the cylinder head 4 moves relative to the cylinder block 2. The relative position of the cylinder head 4 with respect to the cylinder block 2 is detected by a relative position sensor 95. An output signal of the relative position sensor 95 is input to the electronic control unit 31. The cylinder head 4 is urged away from the cylinder block 2 by an elastic member.

本発明においては、下死点から上死点までのピストンの行程容積と燃焼室の容積のみから定まる圧縮比を機械圧縮比と称する。機械圧縮比は、（機械圧縮比）＝（燃焼室の容積＋下死点から上死点までのピストンの行程容積）／（燃焼室の容積）で示される。図３ではピストン３が圧縮上死点に到達しており、燃焼室５の容積が小さくなっている。吸入空気量が一定の場合には圧縮比が高くなる。この状態は、機械圧縮比が高い状態である。これに対して、図４ではピストン３が圧縮上死点に到達しており、燃焼室５の容積が大きくなっている。吸入空気量が一定の場合には圧縮比が低くなる。この状態は、機械圧縮比が低い状態である。 In the present invention, a compression ratio determined only from the stroke volume of the piston from the bottom dead center to the top dead center and the volume of the combustion chamber is referred to as a mechanical compression ratio. The mechanical compression ratio is represented by (mechanical compression ratio) = (combustion chamber volume + piston stroke volume from bottom dead center to top dead center) / (combustion chamber volume). In FIG. 3, the piston 3 has reached the compression top dead center, and the volume of the combustion chamber 5 is reduced. When the intake air amount is constant, the compression ratio becomes high. This state is a state where the mechanical compression ratio is high. On the other hand, in FIG. 4, the piston 3 reaches the compression top dead center, and the volume of the combustion chamber 5 is increased. When the intake air amount is constant, the compression ratio is low. This state is a state where the mechanical compression ratio is low.

本実施の形態における内燃機関は、運転期間中に圧縮比を変更することができる。たとえば、内燃機関の運転状態に応じて機械圧縮比を設定し、設定した機械圧縮比に基づいてシリンダブロック２に対するシリンダヘッド４の相対位置を変更することができる。 The internal combustion engine in the present embodiment can change the compression ratio during the operation period. For example, the mechanical compression ratio can be set according to the operating state of the internal combustion engine, and the relative position of the cylinder head 4 with respect to the cylinder block 2 can be changed based on the set mechanical compression ratio.

一方で、実際の圧縮比である実圧縮比は、機械圧縮比を変更する他にも、吸気弁の閉弁時期を変更することにより変化させることができる。本実施の形態の内燃機関のように、吸気弁の閉弁時期を変更可能な可変動弁機構を備える場合には、可変動弁機構と可変圧縮比機構とを作動させることにより実圧縮比を変更することができる。 On the other hand, the actual compression ratio, which is the actual compression ratio, can be changed by changing the valve closing timing of the intake valve in addition to changing the mechanical compression ratio. When the variable valve mechanism that can change the closing timing of the intake valve is provided as in the internal combustion engine of the present embodiment, the actual compression ratio is set by operating the variable valve mechanism and the variable compression ratio mechanism. Can be changed.

本実施の形態における可変圧縮比機構は、偏心軸を含むカムシャフトを回転させることにより、シリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させているが、この形態に限られず、シリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させる任意の可変圧縮比機構を採用することができる。 The variable compression ratio mechanism in the present embodiment moves the cylinder head relative to the cylinder block by rotating the camshaft including the eccentric shaft, but is not limited to this form. Any variable compression ratio mechanism that relatively moves the cylinder head can be employed.

図１から図４を参照して、本実施の形態におけるシリンダライナ１５は、シリンダヘッド４に向かう側に突出部１５ａを有する。本実施の形態における突出部１５ａは、シリンダブロック２の穴部２ａから突出するように形成されている。シリンダヘッド４には、燃焼室５の壁面を構成する凹部４ａが形成されている。本実施の形態における凹部４ａは、シリンダライナ１５の突出部１５ａに嵌合する。 With reference to FIGS. 1 to 4, the cylinder liner 15 in the present embodiment has a protruding portion 15 a on the side facing the cylinder head 4. The protruding portion 15 a in the present embodiment is formed so as to protrude from the hole portion 2 a of the cylinder block 2. The cylinder head 4 is formed with a recess 4 a that constitutes the wall surface of the combustion chamber 5. The recess 4 a in the present embodiment is fitted to the protrusion 15 a of the cylinder liner 15.

図３および図４を参照して、機械圧縮比を変更すると、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が相対的に移動する。本実施の形態においては、シリンダヘッド４の凹部４ａが、シリンダライナ１５の突出部１５ａに対して摺動する。シリンダヘッド４とシリンダライナ１５とが接触する部分には、シール部材２５が配置されている。シリンダライナ１５がシリンダヘッド４の凹部４ａの内部まで延びるように形成されていることにより、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が相対的に移動しても燃焼室５が密閉された状態が維持される。更に、燃焼室５の容積を可変にすることができる。 3 and 4, when the mechanical compression ratio is changed, the cylinder head 4 moves relative to the cylinder block 2. In the present embodiment, the recess 4 a of the cylinder head 4 slides relative to the protrusion 15 a of the cylinder liner 15. A seal member 25 is disposed at a portion where the cylinder head 4 and the cylinder liner 15 are in contact with each other. By forming the cylinder liner 15 so as to extend to the inside of the recess 4 a of the cylinder head 4, the combustion chamber 5 remains sealed even when the cylinder head 4 moves relative to the cylinder block 2. Is done. Furthermore, the volume of the combustion chamber 5 can be made variable.

本実施の形態の内燃機関の可変圧縮比機構は、シリンダブロック２が車両本体に固定されて不動部を構成している。ピストン３の移動により生じるスラスト力がシリンダブロック２に作用するが、シリンダブロック２が不動部であるために、ピストンの移動に起因する振動を抑制することができる。 In the variable compression ratio mechanism of the internal combustion engine of the present embodiment, the cylinder block 2 is fixed to the vehicle main body to constitute a stationary part. Although the thrust force generated by the movement of the piston 3 acts on the cylinder block 2, since the cylinder block 2 is a non-moving portion, vibration caused by the movement of the piston can be suppressed.

ところで、内燃機関は、一般的に機関負荷が低いほど熱効率が悪くなる。従って、内燃機関の運転時における熱効率を向上させるためには、負荷が低いときの熱効率を向上させることが好ましい。本実施の形態における可変圧縮比機構にて圧縮比を高くすることにより熱効率を向上させることができる。特に、圧縮比を高くすると、ピストンが上死点から下死点に向かうときの膨張比が大きくなるために熱効率が向上する。ところが、可変圧縮比機構により圧縮比を上昇させると、所定の圧縮比でノッキング等の異常燃焼が発現する。 By the way, the internal combustion engine generally has a lower thermal efficiency as the engine load is lower. Therefore, in order to improve the thermal efficiency during operation of the internal combustion engine, it is preferable to improve the thermal efficiency when the load is low. The thermal efficiency can be improved by increasing the compression ratio with the variable compression ratio mechanism in the present embodiment. In particular, when the compression ratio is increased, the expansion ratio when the piston moves from the top dead center to the bottom dead center is increased, so that the thermal efficiency is improved. However, when the compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism, abnormal combustion such as knocking occurs at a predetermined compression ratio.

本実施の形態における内燃機関は、可変動弁機構としての可変バルブタイミング装置を備え、吸気弁の開閉時期が可変に形成されている。吸気弁を閉じる時期を遅くすることにより、燃焼室に流入する空気量を少なくすることができる。すなわち、吸気弁を閉じる時期を遅くすることにより、燃焼室において混合気が圧縮される時の実圧縮比を小さくすることができる。 The internal combustion engine in the present embodiment includes a variable valve timing device as a variable valve mechanism, and the intake valve opening and closing timing is variably formed. By delaying the timing of closing the intake valve, the amount of air flowing into the combustion chamber can be reduced. That is, by delaying the timing for closing the intake valve, the actual compression ratio when the air-fuel mixture is compressed in the combustion chamber can be reduced.

図５は、本実施の形態における内燃機関の運転制御全般を概略的に説明するグラフである。図５では、負荷に対する機械圧縮比および吸気弁を閉じる時期を示している。なお、本実施の形態の内燃機関では、排気浄化装置の三元触媒によって排気ガスに含まれる未燃炭化水素、一酸化炭素、および窒素酸化物を同時に浄化できるように、燃焼時の空燃比が理論空燃比に制御されている。 FIG. 5 is a graph schematically illustrating the overall operation control of the internal combustion engine in the present embodiment. FIG. 5 shows the mechanical compression ratio with respect to the load and the timing for closing the intake valve. In the internal combustion engine of the present embodiment, the air-fuel ratio at the time of combustion is such that unburned hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxides contained in the exhaust gas can be simultaneously purified by the three-way catalyst of the exhaust purification device. The theoretical air-fuel ratio is controlled.

本実施の形態における内燃機関は、高負荷のときには可変圧縮比機構により機械圧縮比が低くなるように制御している。すなわち、ピストンが圧縮上死点に到達したときの燃焼室の容積が大きくなるように制御して、異常燃焼の発生を抑制することができる。また、高負荷の時には可変動弁機構により吸気弁を閉じる時期を早くして、燃焼室に吸入される吸入空気量を多くしている。本実施の形態における内燃機関は、高負荷の時には、スロットル弁が全開に保持されている。このためにポンピング損失をほぼ零にすることができる。 The internal combustion engine in the present embodiment is controlled so that the mechanical compression ratio is lowered by a variable compression ratio mechanism when the load is high. That is, it is possible to suppress the occurrence of abnormal combustion by controlling so that the volume of the combustion chamber is increased when the piston reaches compression top dead center. In addition, when the load is high, the timing of closing the intake valve is advanced by the variable valve mechanism to increase the amount of intake air taken into the combustion chamber. In the internal combustion engine in the present embodiment, the throttle valve is held fully open when the load is high. For this reason, the pumping loss can be made substantially zero.

内燃機関は、矢印１００に示すように負荷が小さくなると、吸入空気量を減少させるために可変動弁機構により吸気弁の閉弁時期が遅く制御される。吸気弁の閉弁時期を遅く変更する領域では、可変圧縮比機構により機械圧縮比が増大される。この制御により、燃焼室における実圧縮比をほぼ一定に保つことができる。機械圧縮比が高くなって異常燃焼が発生することを制御できる。また、中負荷の領域においても、スロットル弁は全開の状態に保持されており、ポンピング損失をほぼ零にすることができる。更に、本実施の形態の内燃機関は、吸気弁を閉じる時期を遅くしても、膨張比は大きくなったままであるために、熱効率の向上を図ることができる。本実施の形態における内燃機関は、燃焼室における実際の圧縮比を異常燃焼の発現する圧縮比未満に維持しながら、低負荷においては膨張比を大きくして熱効率を向上させることができる。 In the internal combustion engine, when the load becomes small as indicated by an arrow 100, the valve closing timing of the intake valve is controlled late by the variable valve mechanism in order to reduce the intake air amount. In the region where the closing timing of the intake valve is changed late, the mechanical compression ratio is increased by the variable compression ratio mechanism. By this control, the actual compression ratio in the combustion chamber can be kept substantially constant. It can be controlled that the mechanical compression ratio becomes high and abnormal combustion occurs. Even in the middle load region, the throttle valve is kept fully open, and the pumping loss can be made substantially zero. Furthermore, the internal combustion engine of the present embodiment can improve the thermal efficiency because the expansion ratio remains large even when the intake valve is closed late. The internal combustion engine in the present embodiment can improve the thermal efficiency by increasing the expansion ratio at low loads while maintaining the actual compression ratio in the combustion chamber below the compression ratio at which abnormal combustion occurs.

なお、本実施の形態における内燃機関では、負荷が更に低くなって、やや低負荷寄りの負荷Ｌ１に到達すると、可変圧縮比機構の構造上の圧縮比変更の限界となる限界機械圧縮比に到達する。このため、負荷Ｌ１よりも低い領域では、機械圧縮比が限界機械圧縮比に保持される。 In the internal combustion engine in the present embodiment, when the load is further reduced and reaches a load L1 that is slightly lower, the limit mechanical compression ratio that becomes the limit of the compression ratio change in the structure of the variable compression ratio mechanism is reached. To do. For this reason, in the region lower than the load L1, the mechanical compression ratio is maintained at the limit mechanical compression ratio.

また、図５に示す実施例では、負荷Ｌ１まで低下すると、吸気弁の閉弁時期が燃焼室に供給される吸入空気量を制御できる限界閉弁時期になる。このために、負荷Ｌ１よりも負荷の低い領域では吸気弁の閉弁時期が限界閉弁時期に保持される。本実施の形態の内燃機関においては、負荷Ｌ１よりも低い領域ではスロットル弁によって燃焼室に吸入される吸入空気量が制御される。すなわち、負荷Ｌ１よりも低い領域では、負荷が低くなるほどスロットル弁の開度は小さくなるように制御することができる。このように、本実施の形態における内燃機関は、可変圧縮比機構と可変動弁機構とを組み合わせて用いることにより熱効率の向上を図ることができる。 Further, in the embodiment shown in FIG. 5, when the load L1 is reduced, the closing timing of the intake valve becomes the limit closing timing at which the amount of intake air supplied to the combustion chamber can be controlled. For this reason, in the region where the load is lower than the load L1, the closing timing of the intake valve is held at the limit closing timing. In the internal combustion engine of the present embodiment, the amount of intake air taken into the combustion chamber is controlled by the throttle valve in a region lower than the load L1. That is, in the region lower than the load L1, the throttle valve opening can be controlled to be smaller as the load is lower. Thus, the internal combustion engine in the present embodiment can improve the thermal efficiency by using the variable compression ratio mechanism and the variable valve mechanism in combination.

図６に、本実施の形態におけるシリンダブロックの概略平面図を示す。図１および図６を参照して、シリンダヘッド４は弾性部材によりシリンダブロック２から離れる向きに付勢されている。シリンダブロック２の頂面には穴部２１が形成されている。穴部２１の内部には、弾性部材としてのコイルスプリング２２が配置されている。シリンダヘッド４は、常に付勢されているために、機械圧縮比を変更していない期間中および機械圧縮比を変更している期間中に振動が発生することを抑制できる。なお、弾性部材としては、コイルスプリング２２に限られず、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４を付勢する任意の部材を採用することができる。また、弾性部材は、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４を付勢することができる任意の位置に配置することができる。 FIG. 6 shows a schematic plan view of the cylinder block in the present embodiment. 1 and 6, the cylinder head 4 is urged away from the cylinder block 2 by an elastic member. A hole 21 is formed in the top surface of the cylinder block 2. A coil spring 22 as an elastic member is disposed inside the hole 21. Since the cylinder head 4 is always energized, it can suppress the occurrence of vibration during the period when the mechanical compression ratio is not changed and during the period when the mechanical compression ratio is changed. The elastic member is not limited to the coil spring 22, and any member that urges the cylinder head 4 against the cylinder block 2 can be employed. Further, the elastic member can be disposed at any position where the cylinder head 4 can be urged against the cylinder block 2.

図１、図２および図６を参照して、本実施の形態におけるシリンダブロック２は、シリンダヘッド４に対向する面に形成されている凹部２３を有する。本実施の形態の形態における凹部２３は、複数のシリンダライナ１５を取り囲むように形成されている。すなわち、凹部２３はシリンダライナ１５を内部に含むように形成されている。シリンダヘッド４は、シリンダブロック２と対向する面に凸部２４を有する。凸部２４は、突出部８０の底面からシリンダブロック２に向かって飛び出すように形成されている。シリンダヘッド４の凸部２４は、シリンダブロック２の凹部２３と嵌合するように形成されている。 Referring to FIGS. 1, 2, and 6, cylinder block 2 in the present embodiment has a recess 23 formed on a surface facing cylinder head 4. The concave portion 23 in the present embodiment is formed so as to surround the plurality of cylinder liners 15. That is, the recess 23 is formed so as to include the cylinder liner 15 therein. The cylinder head 4 has a convex portion 24 on the surface facing the cylinder block 2. The convex portion 24 is formed so as to jump out from the bottom surface of the protruding portion 80 toward the cylinder block 2. The convex portion 24 of the cylinder head 4 is formed so as to fit with the concave portion 23 of the cylinder block 2.

図７に、本実施の形態における内燃機関の第１の冷却装置を説明する概略図を示す。本実施の形態の内燃機関は、冷却水によりシリンダブロック２を冷却する冷却装置を備える。シリンダブロック２は、シリンダブロック２の内部に形成された冷却水が流通するシリンダブロック冷却流路を含む。本実施の形態の冷却水としては、機関冷却水が用いられている。 FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the first cooling device for the internal combustion engine in the present embodiment. The internal combustion engine of the present embodiment includes a cooling device that cools the cylinder block 2 with cooling water. The cylinder block 2 includes a cylinder block cooling passage through which cooling water formed inside the cylinder block 2 flows. Engine cooling water is used as the cooling water in the present embodiment.

シリンダヘッド４の凸部２４とシリンダブロック２の凹部２３との間には、機械圧縮比が変化しても空間が形成されている。すなわち、シリンダライナ１５の突出部１５ａ、シリンダブロック２の凹部２３、およびシリンダヘッド４の凸部２４に囲まれる空間が形成されている。本実施の形態の内燃機関では、この空間に冷却水を流通させることによりシリンダライナ１５を冷却する。すなわち、シリンダライナ１５、シリンダブロック２およびシリンダヘッド４により囲まれる空間は、冷却水が流通する流路を構成する。本発明では、シリンダライナ１５を冷却する冷却水が流れる流路をシリンダライナ冷却流路４５と称する。このように、本実施の形態におけるシリンダブロック冷却流路は、シリンダライナ冷却流路４５を含む。 A space is formed between the convex portion 24 of the cylinder head 4 and the concave portion 23 of the cylinder block 2 even if the mechanical compression ratio changes. That is, a space surrounded by the protruding portion 15 a of the cylinder liner 15, the concave portion 23 of the cylinder block 2, and the convex portion 24 of the cylinder head 4 is formed. In the internal combustion engine of the present embodiment, the cylinder liner 15 is cooled by circulating cooling water through this space. That is, the space surrounded by the cylinder liner 15, the cylinder block 2, and the cylinder head 4 constitutes a flow path through which cooling water flows. In the present invention, a flow path through which cooling water for cooling the cylinder liner 15 flows is referred to as a cylinder liner cooling flow path 45. As described above, the cylinder block cooling channel in the present embodiment includes the cylinder liner cooling channel 45.

シリンダライナ冷却流路４５は、シリンダライナ１５の周方向の外面を取り囲んでいる。シール部材２５は、燃焼室５への冷却水の漏出を抑制する。また、シリンダヘッド４の凸部２４とシリンダブロック２の凹部２３との接触面においても冷却水が漏水しないようにシール部材が配置されている。 The cylinder liner cooling passage 45 surrounds the outer surface of the cylinder liner 15 in the circumferential direction. The seal member 25 suppresses cooling water leakage to the combustion chamber 5. Further, a sealing member is arranged so that the cooling water does not leak even at the contact surface between the convex portion 24 of the cylinder head 4 and the concave portion 23 of the cylinder block 2.

本実施の形態の冷却装置は、シリンダライナ冷却流路４５に冷却水を供給するためのポンプ４１を含む。ポンプ４１は、シリンダヘッド４の内部に形成されているシリンダヘッド冷却流路４４に接続されている。シリンダヘッド冷却流路４４は、燃焼室５の壁面の近傍、吸気弁の近傍および排気弁の近傍などを冷却水が流通するように形成されている。 The cooling device of the present embodiment includes a pump 41 for supplying cooling water to the cylinder liner cooling flow path 45. The pump 41 is connected to a cylinder head cooling channel 44 formed inside the cylinder head 4. The cylinder head cooling channel 44 is formed so that cooling water flows in the vicinity of the wall surface of the combustion chamber 5, the vicinity of the intake valve, the vicinity of the exhaust valve, and the like.

シリンダヘッド冷却流路４４は、シリンダライナ冷却流路４５に接続されている。または、シリンダヘッド冷却流路４４とシリンダライナ冷却流路４５との間の流路には、開閉弁Ｖ１が配置されている。開閉弁Ｖ１は、流路を遮断したり開放したりする。開閉弁V1は、電子制御ユニット３１により制御されている。また、本実施の形態における冷却装置は、冷却水を冷却する為のラジエータ４２を含む。ラジエータ４２の出口には、冷却水が高温になると開放し、冷却水が低温になると閉止するサーモスタット４３が配置されている。 The cylinder head cooling channel 44 is connected to the cylinder liner cooling channel 45. Alternatively, an on-off valve V1 is disposed in the flow path between the cylinder head cooling flow path 44 and the cylinder liner cooling flow path 45. The on-off valve V1 shuts off or opens the flow path. The on-off valve V1 is controlled by the electronic control unit 31. The cooling device in the present embodiment includes a radiator 42 for cooling the cooling water. A thermostat 43 is disposed at the outlet of the radiator 42. The thermostat 43 opens when the cooling water becomes high temperature and closes when the cooling water becomes low temperature.

ポンプ４１を駆動することにより、冷却水は、矢印１０１に示すように、シリンダヘッド冷却流路４４に流入する。シリンダヘッド冷却流路４４から流出した冷却水は、矢印１０２に示すように、シリンダライナ冷却流路４５に流入する。 By driving the pump 41, the cooling water flows into the cylinder head cooling channel 44 as indicated by an arrow 101. The cooling water flowing out from the cylinder head cooling flow path 44 flows into the cylinder liner cooling flow path 45 as indicated by an arrow 102.

シリンダライナ冷却流路４５においては、冷却水がシリンダライナ１５の外面に接触して、シリンダライナ１５を冷却する。本実施の形態においては、シリンダライナ１５の突出部１５ａを冷却する。シリンダライナ冷却流路４５から流出する冷却水は、矢印１０３，１０４に示すようにポンプ４１に戻る。 In the cylinder liner cooling flow path 45, the cooling water contacts the outer surface of the cylinder liner 15 to cool the cylinder liner 15. In the present embodiment, the protrusion 15a of the cylinder liner 15 is cooled. The cooling water flowing out from the cylinder liner cooling flow path 45 returns to the pump 41 as indicated by arrows 103 and 104.

冷却水が低温の場合には、サーモスタット４３が閉止する。この場合には、ラジエータ４２の冷却水の流通が遮断される。冷却水の温度が上昇して、予め定められた温度よりも高くなった場合には、サーモスタット４３が開放される。この場合には、冷却水は、矢印１０５に示すように、ラジエータ４２を流通して冷却水が冷却される。 When the cooling water is at a low temperature, the thermostat 43 is closed. In this case, the circulation of the cooling water of the radiator 42 is blocked. When the temperature of the cooling water rises and becomes higher than a predetermined temperature, the thermostat 43 is opened. In this case, the cooling water is circulated through the radiator 42 as shown by an arrow 105 to cool the cooling water.

本実施の形態の冷却装置は、シリンダヘッド冷却流路４４の出口からポンプ４１の入口に接続されている戻り流路を有する。シリンダライナ冷却流路４５に供給するための冷却水が過剰である場合には、冷却水は、矢印１０６に示すように、戻り流路を通ってポンプ４１の入口に戻される。 The cooling device of the present embodiment has a return flow path connected from the outlet of the cylinder head cooling flow path 44 to the inlet of the pump 41. When the cooling water to be supplied to the cylinder liner cooling flow path 45 is excessive, the cooling water is returned to the inlet of the pump 41 through the return flow path as indicated by an arrow 106.

このように、本実施の形態の冷却装置は、シリンダライナ冷却流路４５を有し、シリンダライナ冷却流路４５に冷却水を流通させることによりシリンダライナ１５を冷却している。この構成により、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が相対移動する可変圧縮比機構においても、シリンダブロック２の燃焼室５の近傍に冷却流路を構成することができる。特に、ピストン３が圧縮上死点近傍に位置するときに生じる混合気の燃焼により高温になるシリンダライナ１５の上部を効果的に冷却することができる。本実施の形態では、シリンダライナ１５の突出部１５ａを効果的に冷却することができる。 As described above, the cooling device of the present embodiment has the cylinder liner cooling flow path 45, and cools the cylinder liner 15 by flowing the cooling water through the cylinder liner cooling flow path 45. With this configuration, even in the variable compression ratio mechanism in which the cylinder head 4 moves relative to the cylinder block 2, a cooling flow path can be formed in the vicinity of the combustion chamber 5 of the cylinder block 2. In particular, it is possible to effectively cool the upper portion of the cylinder liner 15 that becomes hot due to the combustion of the air-fuel mixture that occurs when the piston 3 is positioned near the compression top dead center. In the present embodiment, the projecting portion 15a of the cylinder liner 15 can be effectively cooled.

ところで、本実施の形態の内燃機関では、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が相対的に移動するために、シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が変化する。すなわち、シリンダヘッド４の凸部２４の頂面とシリンダブロック２の凹部２３の底面との距離が変化する。機械圧縮比が高くなる場合には、シリンダヘッド４が矢印９９に示す向きに移動し、シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が小さくなる。一方で、機械圧縮比が低くなる場合には、シリンダヘッド４が矢印９８に示す向きに移動し、シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が大きくなる。 By the way, in the internal combustion engine of the present embodiment, the cylinder head 4 moves relative to the cylinder block 2, so that the cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 changes. That is, the distance between the top surface of the convex portion 24 of the cylinder head 4 and the bottom surface of the concave portion 23 of the cylinder block 2 changes. When the mechanical compression ratio increases, the cylinder head 4 moves in the direction indicated by the arrow 99, and the flow path cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 decreases. On the other hand, when the mechanical compression ratio decreases, the cylinder head 4 moves in the direction indicated by the arrow 98, and the flow path cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 increases.

機械圧縮比が高くなる場合には、シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が小さくなるが、この場合に、シリンダライナ冷却流路４５に貯留する冷却水量が変化しないと、シリンダヘッド４の移動を阻害する。本実施の形態の内燃機関では、シリンダライナ冷却流路４５に貯留する冷却水量を機械圧縮比に応じて変化させる制御を行う。 When the mechanical compression ratio increases, the flow path cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 decreases. In this case, if the amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path 45 does not change, the cylinder head 4 Inhibits migration. In the internal combustion engine of the present embodiment, control is performed to change the amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path 45 in accordance with the mechanical compression ratio.

内燃機関の運転時に機械圧縮比を変更しない運転状態では、開閉弁Ｖ１を開放し、ポンプ４１を駆動する。冷却水は、シリンダヘッド冷却流路４４、シリンダライナ冷却流路４５を流通し、再びポンプ４１に戻る。この冷却水の循環により、シリンダヘッド４およびシリンダブロック２を冷却することができる。 In an operation state in which the mechanical compression ratio is not changed during operation of the internal combustion engine, the on-off valve V1 is opened and the pump 41 is driven. The cooling water flows through the cylinder head cooling channel 44 and the cylinder liner cooling channel 45 and returns to the pump 41 again. The cylinder head 4 and the cylinder block 2 can be cooled by the circulation of the cooling water.

次に、機械圧縮比を低下させる場合には、矢印９８に示す向きに、シリンダヘッド４を移動させる。この時はシリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が大きくなる。開閉弁Ｖ１は開いた状態に維持する。シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積の増加に伴って、シリンダライナ冷却流路４５に貯留する冷却水量が増加する。シリンダライナ冷却流路４５は、冷却水で充填される。 Next, when reducing the mechanical compression ratio, the cylinder head 4 is moved in the direction indicated by the arrow 98. At this time, the cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 is increased. The on-off valve V1 is kept open. As the flow path cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 increases, the amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path 45 increases. The cylinder liner cooling flow path 45 is filled with cooling water.

次に、機械圧縮比を上昇させる場合には、矢印９９に示す向きに、シリンダヘッド４を移動させる。シリンダヘッド４は、シリンダブロック２に近づく向きに移動する。この場合には、開閉弁Ｖ１を閉止する制御を行う。開閉弁Ｖ１を閉止することにより、シリンダライナ冷却流路４５の冷却水の流入が遮断される。さらに、シリンダライナ冷却流路４５に貯留している冷却水は、矢印１０３に示すように、ポンプ４１により吸引される。シリンダライナ冷却流路４５に貯留する冷却水の量が減少し、冷却水の水位が低下する。このために、シリンダヘッド４の凸部２４が下降するときの移動の阻害が回避される。シリンダヘッド４をシリンダブロック２に近づける向きに移動させることができる。 Next, when increasing the mechanical compression ratio, the cylinder head 4 is moved in the direction indicated by the arrow 99. The cylinder head 4 moves in a direction approaching the cylinder block 2. In this case, control for closing the on-off valve V1 is performed. By closing the on-off valve V1, the inflow of cooling water in the cylinder liner cooling passage 45 is blocked. Further, the cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path 45 is sucked by the pump 41 as indicated by an arrow 103. The amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path 45 decreases, and the water level of the cooling water decreases. For this reason, obstruction of the movement when the convex part 24 of the cylinder head 4 descends is avoided. The cylinder head 4 can be moved in a direction approaching the cylinder block 2.

このときに、ポンプ４１から流出した冷却水は、シリンダヘッド冷却流路４４を流通した後に、矢印１０６に示すように、戻り流路を通ってポンプ４１に戻される。機械圧縮比を上昇する期間中にもシリンダヘッド冷却流路４４に冷却水を供給することができる。機械圧縮比が、所望の機械圧縮比まで上昇した場合には、再び開閉弁Ｖ１を開いてシリンダライナ冷却流路４５に冷却水を流通させることができる。 At this time, the cooling water flowing out from the pump 41 flows through the cylinder head cooling channel 44 and then returns to the pump 41 through the return channel as indicated by an arrow 106. Cooling water can be supplied to the cylinder head cooling channel 44 even during the period in which the mechanical compression ratio is increased. When the mechanical compression ratio increases to a desired mechanical compression ratio, the on-off valve V1 can be opened again to allow the cooling water to flow through the cylinder liner cooling flow path 45.

図８に、本実施の形態における第１の冷却装置を備える内燃機関の運転制御のフローチャートを示す。図８は、暖機運転等を除く内燃機関の通常運転における制御のフローチャートである。内燃機関の通常運転において、機械圧縮比を維持している場合には、開閉弁Ｖ１は開いた状態である。 FIG. 8 shows a flowchart of the operation control of the internal combustion engine provided with the first cooling device in the present embodiment. FIG. 8 is a flowchart of control in normal operation of the internal combustion engine excluding warm-up operation. In the normal operation of the internal combustion engine, when the mechanical compression ratio is maintained, the on-off valve V1 is open.

ステップ１２１においては、内燃機関の運転状態に基づいて機械圧縮比を変更するか否かを判断する。ステップ１２１において、機械圧縮比を変更しない場合には、この制御を終了する。ステップ１２１において、機械圧縮比を変更する場合には、ステップ１２２に移行する。 In step 121, it is determined whether or not to change the mechanical compression ratio based on the operating state of the internal combustion engine. If the mechanical compression ratio is not changed in step 121, this control is terminated. In step 121, when the mechanical compression ratio is changed, the process proceeds to step 122.

ステップ１２２においては、機械圧縮比を上昇させるか否かを判別する。ステップ１２２において、機械圧縮比を低下させる場合にはステップ１２３に移行する。この場合には、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が離れる向きに移動するために、開閉弁Ｖ１を開いた状態に維持してステップ１２３に移行する。 In step 122, it is determined whether or not to increase the mechanical compression ratio. In step 122, when the mechanical compression ratio is decreased, the process proceeds to step 123. In this case, in order to move the cylinder head 4 away from the cylinder block 2, the on-off valve V1 is kept open and the routine proceeds to step 123.

ステップ１２３においては、機械圧縮比を低下させる。すなわち、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４を離れる向きに移動させる。ステップ１２２において、機械圧縮比を上昇させる場合には、ステップ１２４に移行する。 In step 123, the mechanical compression ratio is lowered. That is, the cylinder head 4 is moved away from the cylinder block 2. In step 122, when the mechanical compression ratio is increased, the routine proceeds to step 124.

ステップ１２４においては、開閉弁Ｖ１を閉止する。シリンダライナ冷却流路４５に貯留する冷却水量が減少する。 In step 124, the on-off valve V1 is closed. The amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling channel 45 is reduced.

次に、ステップ１２５においては、機械圧縮比を上昇させる。シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が近づく向きに移動する。シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が小さくなるが、シリンダライナ冷却流路４５に貯留する冷却水の量も減少するために、シリンダヘッド４は冷却水に移動を阻害されることなく移動する。機械圧縮比の上昇が終了した後にステップ１２６に移行する。 Next, in step 125, the mechanical compression ratio is increased. The cylinder head 4 moves in a direction approaching the cylinder block 2. Although the cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 is reduced, the amount of cooling water stored in the cylinder liner cooling flow path 45 is also reduced, so that the cylinder head 4 moves without being hindered by movement of the cooling water. To do. After the increase in the mechanical compression ratio is completed, the routine proceeds to step 126.

ステップ１２６においては、開閉弁Ｖ１を開放する。冷却水は、再びシリンダライナ冷却流路４５に供給される。シリンダライナ冷却流路４５に冷却水が流通し、シリンダライナ１５を引き続き冷却することができる。 In step 126, the on-off valve V1 is opened. The cooling water is again supplied to the cylinder liner cooling flow path 45. Cooling water flows through the cylinder liner cooling flow path 45, and the cylinder liner 15 can be continuously cooled.

このように、本実施の形態の内燃機関においては、シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が相対的に移動する時にも相対移動を阻害することなく、シリンダブロック２を継続的に冷却することができる。 Thus, in the internal combustion engine of the present embodiment, the cylinder block 2 can be continuously cooled without hindering relative movement even when the cylinder head 4 moves relative to the cylinder block 2. it can.

上記の運転制御においては、開閉弁Ｖ１を閉止した直後に機械圧縮比の上昇を開始しているが、この形態に限られず、開閉弁Ｖ１の閉止後の予め定められた時間の経過後に、機械圧縮比の上昇を開始しても構わない。すなわち、シリンダライナ冷却流路４５における水位が充分に下降した後に機械圧縮比の上昇を開始しても構わない。 In the above operation control, the increase in the mechanical compression ratio is started immediately after the on-off valve V1 is closed. However, the present invention is not limited to this mode, and after the elapse of a predetermined time after the on-off valve V1 is closed, You may start to raise the compression ratio. That is, the increase in the mechanical compression ratio may be started after the water level in the cylinder liner cooling flow path 45 has sufficiently decreased.

図５を参照して、本実施の形態の内燃機関は、負荷が大きくなるほど機械圧縮比を低下させる運転領域を有する。本実施の形態においては、負荷Ｌ１よりも大きな運転領域において、負荷が大きくなるほど機械圧縮比を低下させる制御を行っている。内燃機関の負荷が高くなると吸入空気量が多くなり、燃焼室５における発熱量も大きくなる。このために、高負荷では高い冷却能力が要求される。 Referring to FIG. 5, the internal combustion engine of the present embodiment has an operation region in which the mechanical compression ratio is reduced as the load increases. In the present embodiment, control is performed to reduce the mechanical compression ratio as the load increases in an operation region larger than the load L1. As the load on the internal combustion engine increases, the amount of intake air increases and the amount of heat generated in the combustion chamber 5 also increases. For this reason, a high cooling capacity is required at a high load.

本実施の形態の内燃機関は、高負荷になると機械圧縮比が低くなるように制御される。シリンダヘッド４は、シリンダブロック２に対して離れた位置に制御される。この場合に、シリンダライナ冷却流路４５の流路断面積が大きくなる。高負荷になった場合には、冷却水とシリンダライナ１５との接触面積が大きくなり、冷却性能を向上させることができる。更に、シリンダライナ冷却流路４５の流路面積が大きくなるためにシリンダライナ冷却流路４５における圧力損失が小さくなり、シリンダライナ冷却流路４５を流通する冷却水の流量を増大することができる。この様に、高負荷において高い冷却能力を発揮することができる。すなわち、本実施の形態の内燃機関は、負荷に対応した冷却能力を発揮することができる。 The internal combustion engine of the present embodiment is controlled so that the mechanical compression ratio becomes low when the load is high. The cylinder head 4 is controlled to a position away from the cylinder block 2. In this case, the cross-sectional area of the cylinder liner cooling flow path 45 is increased. When the load becomes high, the contact area between the cooling water and the cylinder liner 15 increases, and the cooling performance can be improved. Furthermore, since the flow area of the cylinder liner cooling flow path 45 is increased, the pressure loss in the cylinder liner cooling flow path 45 is reduced, and the flow rate of the cooling water flowing through the cylinder liner cooling flow path 45 can be increased. Thus, a high cooling capacity can be exhibited at a high load. That is, the internal combustion engine of the present embodiment can exhibit the cooling capacity corresponding to the load.

また、内燃機関の始動時などに、機関本体１が予め定められた温度未満の低温の状態である場合には、開閉弁Ｖ１を閉じる制御を行うことができる。たとえば、機関本体１の暖機を行う場合に、冷却水の温度が予め定められた温度未満の場合には、開閉弁Ｖ１を閉止することにより、シリンダライナ冷却流路４５への冷却水の供給を停止することができて、暖機を促進することができる。 In addition, when the engine body 1 is in a low temperature state lower than a predetermined temperature, such as when the internal combustion engine is started, control for closing the on-off valve V1 can be performed. For example, when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature when the engine body 1 is warmed up, the cooling water is supplied to the cylinder liner cooling flow path 45 by closing the on-off valve V1. Can be stopped and warm-up can be promoted.

図９に、本実施の形態における内燃機関の第２の冷却装置の概略図を示す。第２の冷却装置は、本実施の形態における第１の冷却装置の構成に加えて、シリンダライナ冷却流路４５からポンプ４１に向かう流路に開閉弁Ｖ２が配置されている。第２の冷却装置においては、シリンダライナ冷却流路４５の入口側の流路と出口側の流路とのそれぞれの流路に開閉弁Ｖ１，Ｖ２が接続されている。開閉弁Ｖ１は第１の開閉弁を構成し、開閉弁Ｖ２が第２の開閉弁を構成する。開閉弁Ｖ１，Ｖ２は、電子制御ユニット３１により制御されている。 FIG. 9 shows a schematic diagram of a second cooling device for an internal combustion engine in the present embodiment. In the second cooling device, in addition to the configuration of the first cooling device in the present embodiment, an on-off valve V2 is arranged in a flow path from the cylinder liner cooling flow path 45 to the pump 41. In the second cooling device, the open / close valves V1 and V2 are connected to the flow paths on the inlet side and the flow path on the outlet side of the cylinder liner cooling flow path 45, respectively. The on-off valve V1 constitutes a first on-off valve, and the on-off valve V2 constitutes a second on-off valve. The on-off valves V1 and V2 are controlled by the electronic control unit 31.

内燃機関の運転期間中にシリンダヘッド４を付勢するコイルスプリング２２が破損した場合や、偏心軸８７を駆動する機構が故障した場合などには、シリンダヘッド４の自重により、シリンダヘッド４がシリンダブロック２に近づく側に短時間に移動する虞がある。シリンダブロック２に対してシリンダヘッド４が短時間の間に近づくと機械圧縮比が急激に上昇する。この時の機械圧縮比の変化速度に可変動弁機構の動作速度が追いつかずに、ピストン３と吸気弁６または排気弁８が干渉する虞がある。すなわち、ピストン３と吸気弁６または排気弁８とのスタンプが生じる虞がある。または、機械圧縮比が急激に上昇することにより、燃焼室５において異常燃焼が発生する虞がある。 When the coil spring 22 that urges the cylinder head 4 is damaged during the operation period of the internal combustion engine, or when the mechanism that drives the eccentric shaft 87 is broken, the cylinder head 4 is moved to the cylinder by its own weight. There is a risk of moving to the side closer to the block 2 in a short time. When the cylinder head 4 approaches the cylinder block 2 in a short time, the mechanical compression ratio increases rapidly. At this time, the operating speed of the variable valve mechanism does not catch up with the changing speed of the mechanical compression ratio, and the piston 3 and the intake valve 6 or the exhaust valve 8 may interfere with each other. That is, there is a possibility that the piston 3 and the intake valve 6 or the exhaust valve 8 are stamped. Alternatively, abnormal combustion may occur in the combustion chamber 5 due to a sudden increase in the mechanical compression ratio.

本実施の形態の第２の冷却装置を備える内燃機関は、可変圧縮比機構の異常を検出する異常検出装置を備える。異常検出装置が可変圧縮比機構の異常を検出した場合には、機械圧縮比の変更を禁止し、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を閉止する制御を行う。開閉弁Ｖ２を閉止することにより、シリンダライナ冷却流路４５からの冷却水の流出が遮断される。開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２の両弁を閉じることにより、シリンダライナ冷却流路４５が密閉された状態になる。通常の運転時にはシリンダライナ冷却流路４５に冷却水が充填されているために、シリンダブロック２に向かってシリンダヘッド４が近づく移動を阻止することができる。すなわち、機械圧縮比の急激な上昇を抑制することができる。この結果、ピストン３と吸気弁６または排気弁８とのスタンプや、異常燃焼の発生を回避することができる。 The internal combustion engine including the second cooling device of the present embodiment includes an abnormality detection device that detects an abnormality of the variable compression ratio mechanism. When the abnormality detection device detects an abnormality in the variable compression ratio mechanism, the change of the mechanical compression ratio is prohibited, and control is performed to close the on-off valve V1 and the on-off valve V2. By closing the on-off valve V2, the cooling water outflow from the cylinder liner cooling passage 45 is blocked. By closing both the on-off valve V1 and the on-off valve V2, the cylinder liner cooling flow path 45 is sealed. During normal operation, since the cylinder liner cooling flow path 45 is filled with cooling water, the movement of the cylinder head 4 approaching the cylinder block 2 can be prevented. That is, a rapid increase in the mechanical compression ratio can be suppressed. As a result, stamps between the piston 3 and the intake valve 6 or the exhaust valve 8 and the occurrence of abnormal combustion can be avoided.

図１０に、本実施の形態の第２の冷却装置を備える内燃機関の運転制御のフローチャートを示す。ステップ１２１においては、内燃機関の運転状態に基づいて機械圧縮比を変更するか否かを判別する。ステップ１２１において、機械圧縮比を変更しない場合にはこの制御を終了する。ステップ１２１において、機械圧縮比を変更する場合には、ステップ１２８に移行する。 FIG. 10 shows a flowchart of the operation control of the internal combustion engine provided with the second cooling device of the present embodiment. In step 121, it is determined whether or not to change the mechanical compression ratio based on the operating state of the internal combustion engine. If the mechanical compression ratio is not changed in step 121, this control is terminated. If the mechanical compression ratio is changed in step 121, the process proceeds to step 128.

ステップ１２８においては、可変圧縮比機構が正常の状態か否かを判別する。可変圧縮比機構が正常か否かの判別は、任意の制御により行うことができる。たとえば、可変圧縮比機構を駆動している期間中に判別して、その結果を記憶しておくことができる。図３および図４を参照して、本実施の形態の内燃機関は、シリンダブロック２に対するシリンダヘッド４の相対位置を検出する相対位置センサ９５を備える。可変圧縮比機構のモータ８９を駆動する指示信号と、相対位置センサ９５から出力される実際の相対位置との偏差に基づいて、可変圧縮比機構の異常を判別することができる。たとえば、モータ８９を駆動する指示信号に対する実際の相対位置の偏差が大きい場合には、可変圧縮比機構の異常と判断することができる。ステップ１２８において、可変圧縮比機構が正常でない場合、すなわち可変圧縮比機構が異常の場合には、ステップ１２９に移行する。 In step 128, it is determined whether or not the variable compression ratio mechanism is in a normal state. Whether or not the variable compression ratio mechanism is normal can be determined by arbitrary control. For example, it is possible to discriminate during the period during which the variable compression ratio mechanism is being driven and store the result. 3 and 4, the internal combustion engine of the present embodiment includes a relative position sensor 95 that detects the relative position of the cylinder head 4 with respect to the cylinder block 2. Abnormality of the variable compression ratio mechanism can be determined based on the deviation between the instruction signal for driving the motor 89 of the variable compression ratio mechanism and the actual relative position output from the relative position sensor 95. For example, when the deviation of the actual relative position with respect to the instruction signal for driving the motor 89 is large, it can be determined that the variable compression ratio mechanism is abnormal. In step 128, if the variable compression ratio mechanism is not normal, that is, if the variable compression ratio mechanism is abnormal, the routine proceeds to step 129.

ステップ１２９においては、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を閉止する制御を行う。シリンダライナ冷却流路４５が密閉されるために機械圧縮比の上昇が抑制される。 In step 129, control is performed to close the on-off valve V1 and the on-off valve V2. Since the cylinder liner cooling flow path 45 is sealed, an increase in the mechanical compression ratio is suppressed.

次に、ステップ１３０では、異常通知ランプを点灯する。異常通知ランプを点灯することにより、異常の発生を運転者に通知する。たとえば、運転席のインストルメントパネルに配置されている内燃機関の異常ランプを点灯させることができる。運転者は、内燃機関が異常であることを知り、修理等を依頼することができる。 Next, in step 130, the abnormality notification lamp is turned on. The driver is notified of the occurrence of an abnormality by turning on the abnormality notification lamp. For example, an abnormal lamp of an internal combustion engine arranged on the instrument panel of the driver's seat can be turned on. The driver knows that the internal combustion engine is abnormal and can request repair or the like.

ステップ１２８において、可変圧縮比機構が正常である場合には、ステップ１２２に移行する。ステップ１２２からステップ１２６は、本実施の形態の第１の冷却装置を備える内燃機関の運転制御と同様である（図８参照）。 When the variable compression ratio mechanism is normal at step 128, the routine proceeds to step 122. Step 122 to step 126 are the same as the operation control of the internal combustion engine provided with the first cooling device of the present embodiment (see FIG. 8).

上記の第２の冷却装置を備える内燃機関の運転制御においては、機械圧縮比を変更する直前に可変圧縮比機構が正常か否かを判別しているが、この形態に限られず、機械圧縮比を変更している期間中に可変圧縮比機構が正常か否かを判別し、可変圧縮比機構が異常の場合には、開閉弁Ｖ１および開閉弁Ｖ２を閉じる制御を行っても構わない。 In the operation control of the internal combustion engine provided with the second cooling device described above, it is determined whether or not the variable compression ratio mechanism is normal immediately before the mechanical compression ratio is changed. It may be determined whether or not the variable compression ratio mechanism is normal during the period in which the variable valve ratio is changed, and if the variable compression ratio mechanism is abnormal, control may be performed to close the on-off valve V1 and on-off valve V2.

本実施の形態におけるシリンダライナ冷却流路４５は、シリンダライナ１５の突出部１５ａを冷却するように形成されている。すなわち、シリンダライナ１５の上部を冷却するように形成されているが、この形態に限られず、シリンダライナ冷却流路４５は、シリンダライナ１５に沿って下側に延びて、シリンダライナ１５をより大きな範囲で冷却するように形成されていても構わない。 The cylinder liner cooling channel 45 in the present embodiment is formed so as to cool the protruding portion 15 a of the cylinder liner 15. That is, the upper portion of the cylinder liner 15 is formed to be cooled. However, the present invention is not limited to this configuration, and the cylinder liner cooling passage 45 extends downward along the cylinder liner 15 to make the cylinder liner 15 larger. You may form so that it may cool in the range.

また、本実施の形態のシリンダライナ冷却流路４５は、複数のシリンダライナ１５を取り囲むようにシリンダブロック２に形成された大きな凹部２３により形成されているが、この形態に限られず、それぞれのシリンダライナに対して個別にシリンダライナ冷却流路が形成されていても構わない。 In addition, the cylinder liner cooling flow path 45 of the present embodiment is formed by the large concave portion 23 formed in the cylinder block 2 so as to surround the plurality of cylinder liners 15. A cylinder liner cooling flow path may be formed individually for the liner.

上記の実施の形態は、適宜組み合わせることができる。また、上述のそれぞれの制御においては、機能および作用が変更されない範囲において適宜ステップの順序を変更することができる。 The above embodiments can be combined as appropriate. In each of the above-described controls, the order of the steps can be appropriately changed within a range where the function and the action are not changed.

上述のそれぞれの図において、同一または相等する部分には同一の符号を付している。なお、上記の実施の形態は例示であり発明を限定するものではない。また、実施の形態においては、特許請求の範囲に示される変更が含まれている。 In the respective drawings described above, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals. In addition, said embodiment is an illustration and does not limit invention. In the embodiment, the change shown in a claim is included.

１機関本体
２シリンダブロック
２ａ穴部
３ピストン
４シリンダヘッド
４ａ凹部
５燃焼室
１５シリンダライナ
１５ａ突出部
２１穴部
２２コイルスプリング
２３凹部
２４凸部
３１電子制御ユニット
４１ポンプ
４５シリンダライナ冷却流路
Ｖ１，Ｖ２開閉弁
８４，８５カムシャフト
８６，８８円形カム
８７偏心軸
８９モータ
９５相対位置センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine body 2 Cylinder block 2a Hole 3 Piston 4 Cylinder head 4a Recess 5 Combustion chamber 15 Cylinder liner 15a Protrusion 21 Hole 22 Coil spring 23 Recess 24 Protrusion 31 Electronic control unit 41 Pump 45 Cylinder liner cooling flow path V1, V2 On-off valve 84,85 Camshaft 86,88 Circular cam 87 Eccentric shaft 89 Motor 95 Relative position sensor

Claims

ピストンが内部に配置される穴部を有するシリンダブロックと、
シリンダブロックの穴部に固定され、穴部から突出する突出部を有するシリンダライナと、
シリンダライナの突出部に嵌合して燃焼室の壁面を構成する凹部を含むシリンダヘッドと、
シリンダブロックに対してシリンダヘッドを相対的に移動させることにより燃焼室の容積を変化させて機械圧縮比を変更する可変圧縮比機構と、
冷却水によりシリンダブロックを冷却する冷却装置とを備え、
冷却装置は、冷却水を供給するポンプと、シリンダライナの突出部、シリンダブロックおよびシリンダヘッドに囲まれる空間にて構成され、シリンダライナを冷却するシリンダライナ冷却流路と、ポンプからシリンダライナ冷却流路に冷却水を供給する流路の途中に配置されている開閉弁とを含み、
機械圧縮比を維持または低下させる場合には、開閉弁を開放してシリンダライナ冷却流路に冷却水を供給し、機械圧縮比を上昇させる場合には、開閉弁を閉止してシリンダライナ冷却流路に貯留する冷却水の量を減少させるとともにシリンダブロックに対してシリンダヘッドが近づく向きに相対移動させることを特徴とする、内燃機関。 A cylinder block having a hole in which the piston is disposed;
A cylinder liner fixed to the hole of the cylinder block and having a protrusion protruding from the hole;
A cylinder head including a recess that fits into the protrusion of the cylinder liner and forms the wall surface of the combustion chamber;
A variable compression ratio mechanism for changing the mechanical compression ratio by changing the volume of the combustion chamber by moving the cylinder head relative to the cylinder block;
A cooling device for cooling the cylinder block with cooling water,
The cooling device is composed of a pump for supplying cooling water, a space surrounded by the protruding portion of the cylinder liner, the cylinder block and the cylinder head, and a cylinder liner cooling flow path for cooling the cylinder liner, and a cylinder liner cooling flow from the pump. Including an on-off valve disposed in the middle of a flow path for supplying cooling water to the path,
When maintaining or decreasing the mechanical compression ratio, the on-off valve is opened and cooling water is supplied to the cylinder liner cooling flow path. When increasing the mechanical compression ratio, the on-off valve is closed and the cylinder liner cooling flow is increased. An internal combustion engine characterized in that the amount of cooling water stored in the road is reduced and moved relative to the cylinder block in a direction in which the cylinder head approaches.

負荷が大きくなるほど機械圧縮比を低下させる運転領域を有し、
前記運転領域において、可変圧縮比機構は、シリンダブロックに対してシリンダヘッドが遠ざかる向きに相対移動させることにより機械圧縮比を低下させ、機械圧縮比が低下するほどシリンダライナ冷却流路の流路断面積が大きくなる、請求項１に記載の内燃機関。 It has an operating range that lowers the mechanical compression ratio as the load increases,
In the operating region, the variable compression ratio mechanism lowers the mechanical compression ratio by moving the cylinder head relative to the cylinder block in a direction away from the cylinder block, and the cylinder liner cooling flow path is cut off as the mechanical compression ratio decreases. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the area increases.

可変圧縮比機構の異常を検出する異常検出装置を備え、
前記開閉弁は、第１の開閉弁を構成し、
冷却装置は、シリンダライナ冷却流路からポンプに冷却水が戻る流路の途中に配置されている第２の開閉弁を含み、
異常検出装置が可変圧縮比機構の異常を検出した場合に、冷却装置は、第１の開閉弁および第２の開閉弁を閉止してシリンダライナ冷却流路を密閉する、請求項１または２に記載の内燃機関。 An abnormality detection device that detects an abnormality of the variable compression ratio mechanism,
The on-off valve constitutes a first on-off valve;
The cooling device includes a second on-off valve disposed in the middle of the flow path where the cooling water returns from the cylinder liner cooling flow path to the pump,
The cooling device closes the cylinder liner cooling flow path by closing the first on-off valve and the second on-off valve when the abnormality detecting device detects an abnormality of the variable compression ratio mechanism. The internal combustion engine described.