JP2019157846A

JP2019157846A - engine

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Publication number: JP2019157846A
Application number: JP2018050007A
Authority: JP
Inventors: 義幸梅本; Yoshiyuki Umemoto; 裕増田; Yutaka Masuda
Original assignee: IHI Corp; Diesel United Ltd
Current assignee: IHI Corp; Diesel United Ltd
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP6878339B2

Abstract

To suppress complication of a structure.SOLUTION: An engine includes a cylinder, a piston housed in the cylinder, a combustion chamber facing the piston, a sliding portion (large diameter portion 114a) stroking integrally with the piston, a hydraulic surface facing the opposite side of the combustion chamber, of the sliding portion, a hydraulic chamber 154a facing the hydraulic surface, a hydraulic pump 172 connected to the hydraulic chamber 154a, and an auxiliary hydraulic chamber 158b communicated to the hydraulic chamber 154a and changing a volume according to a hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a. The complication of a structure can be suppressed in a comparison with a case when a hydraulic chamber 154a for a compression ratio variable mechanism V and a hydraulic chamber 154a for a compression pressure suppression mechanism P are independently disposed.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、エンジンに関する。 The present disclosure relates to an engine.

舶用のエンジンでは、クロスヘッド型が用いられることがある。例えば、特許文献１に記載のエンジンでは、クロスヘッド内に摺動部が配され、摺動部が油圧によって作動することで、ピストンの上死点位置が移動する。これにより、エンジンの幾何的な圧縮比が可変される。 In a marine engine, a crosshead type may be used. For example, in the engine described in Patent Document 1, a sliding part is arranged in the cross head, and the top dead center position of the piston moves by operating the sliding part by hydraulic pressure. As a result, the geometric compression ratio of the engine is varied.

また、エンジンでは、燃焼最高圧力が高くなり過ぎると、燃焼温度が上昇して排気ガス中のＮＯｘが増加してしまう。そこで、特許文献２に記載のエンジンでは、ピストンの内部に油圧室が設けられる。燃焼室の圧力が上昇すると、作動油が油圧室から排出されることで、ピストンの冠面が押し下げられる。これにより、燃焼最高圧力の上昇が抑制される。 Further, in the engine, if the maximum combustion pressure becomes too high, the combustion temperature rises and NOx in the exhaust gas increases. Therefore, in the engine described in Patent Document 2, a hydraulic chamber is provided inside the piston. When the pressure in the combustion chamber rises, hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber, thereby pushing down the crown surface of the piston. As a result, an increase in the maximum combustion pressure is suppressed.

特開２０１４−０２０３７５号公報JP 2014-020375 A 特許第５２７３２９０号公報Japanese Patent No. 5273290

上記のような圧縮比を可変する機構、および、燃焼最高圧力を抑制する機構の双方を設けると、構造が複雑化してしまう。これは、舶用やクロスヘッド型に限らず、例えば、自動車用などほかのエンジンにも生じる現象である。 If both the mechanism for changing the compression ratio as described above and the mechanism for suppressing the maximum combustion pressure are provided, the structure becomes complicated. This is a phenomenon that occurs not only in marine and crosshead types but also in other engines such as automobiles.

本開示は、このような課題に鑑み、構造の複雑化を抑制することが可能なエンジンを提供することを目的としている。 The present disclosure has been made in view of such a problem, and an object thereof is to provide an engine capable of suppressing the complexity of the structure.

上記課題を解決するために、本開示の一態様に係るエンジンは、シリンダと、シリンダに収容されたピストンと、ピストンに面する燃焼室と、ピストンと一体にストロークする摺動部と、摺動部のうち、燃焼室と反対側に臨む油圧面と、油圧面が面する油圧室と、油圧室に接続された油圧ポンプと、油圧室と連通し、油圧室内の油圧に応じて容積が変化する副油圧室と、を備える。 In order to solve the above problems, an engine according to an aspect of the present disclosure includes a cylinder, a piston housed in the cylinder, a combustion chamber facing the piston, a sliding portion that strokes integrally with the piston, and a sliding Of these parts, the hydraulic surface facing the combustion chamber, the hydraulic chamber facing the hydraulic surface, the hydraulic pump connected to the hydraulic chamber, and the hydraulic chamber are connected, and the volume changes according to the hydraulic pressure in the hydraulic chamber An auxiliary hydraulic chamber.

仕切ピストンが摺動自在に設けられ、仕切ピストンによって内部が副油圧室と収容室とに仕切られる小径穴と、収容室側から副油圧室側に仕切ピストンを押圧する弾性部材と、を備えてもよい。 A partition piston is slidably provided, and includes a small-diameter hole whose interior is partitioned into a sub hydraulic chamber and a storage chamber by the partition piston, and an elastic member that presses the partition piston from the storage chamber side to the sub hydraulic chamber side. Also good.

摺動部が収容され、油圧面に対向する底面を有し、油圧面と底面との間に油圧室が形成される大径穴を備え、大径穴の底面に小径穴が開口してもよい。 The sliding part is housed and has a bottom surface facing the hydraulic surface, and has a large-diameter hole in which a hydraulic chamber is formed between the hydraulic surface and the bottom surface. Good.

本開示のエンジンによれば、構造の複雑化を抑制することが可能となる。 According to the engine of the present disclosure, it is possible to suppress the complexity of the structure.

エンジンの全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of an engine. ピストンロッドとクロスヘッドピンとの連結部分を抽出した抽出図である。It is the extraction figure which extracted the connection part of a piston rod and a crosshead pin. エンジンの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an engine. 図４（ａ）、図４（ｂ）は、燃焼圧抑制機構を説明するための図である。4 (a) and 4 (b) are diagrams for explaining the combustion pressure suppression mechanism. エンジンのＰ−Ｖ線図の一例である。It is an example of the PV diagram of an engine. 図６（ａ）、図６（ｂ）は、第１変形例を説明するための図である。FIG. 6A and FIG. 6B are diagrams for explaining the first modification. 図７（ａ）、図７（ｂ）は、第２変形例を説明するための図である。FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams for explaining a second modification. エンジンの機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an engine. 第３変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the 3rd modification.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Also, illustration of elements not directly related to the present disclosure is omitted.

図１は、エンジン１００の全体構成を示す説明図である。図１に示すように、エンジン１００は、シリンダ１１０と、ピストン１１２と、ピストンロッド１１４と、クロスヘッド１１６と、連接棒１１８と、クランクシャフト１２０と、フライホイール１２２と、シリンダカバー１２４と、排気弁箱１２６と、燃焼室１２８と、排気弁１３０と、排気弁駆動装置１３２と、排気管１３４と、掃気溜１３６と、冷却器１３８と、シリンダジャケット１４０と、燃料噴射弁１４２とを含んで構成される。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the engine 100. As shown in FIG. 1, the engine 100 includes a cylinder 110, a piston 112, a piston rod 114, a crosshead 116, a connecting rod 118, a crankshaft 120, a flywheel 122, a cylinder cover 124, an exhaust gas. It includes a valve box 126, a combustion chamber 128, an exhaust valve 130, an exhaust valve driving device 132, an exhaust pipe 134, a scavenging reservoir 136, a cooler 138, a cylinder jacket 140, and a fuel injection valve 142. Composed.

シリンダ１１０内にピストン１１２が設けられる。ピストン１１２は、シリンダ１１０内を往復移動する。ピストン１１２には、ピストンロッド１１４の一端が取り付けられている。ピストンロッド１１４の他端には、クロスヘッド１１６のクロスヘッドピン１５０が連結される。クロスヘッド１１６は、ピストン１１２とともに往復移動する。ガイドシュー１１６ａによって、クロスヘッド１１６の図１中、左右方向（ピストン１１２のストローク方向に垂直な方向）の移動が規制される。 A piston 112 is provided in the cylinder 110. The piston 112 reciprocates in the cylinder 110. One end of a piston rod 114 is attached to the piston 112. A cross head pin 150 of the cross head 116 is connected to the other end of the piston rod 114. The cross head 116 reciprocates together with the piston 112. The movement of the cross head 116 in the left-right direction (direction perpendicular to the stroke direction of the piston 112) in FIG. 1 is restricted by the guide shoe 116a.

クロスヘッドピン１５０は、連接棒１１８の一端に設けられたクロスヘッド軸受１１８ａに軸支される。クロスヘッドピン１５０は、連接棒１１８の一端を支持している。ピストンロッド１１４の他端と連接棒１１８の一端は、クロスヘッド１１６を介して接続される。 The cross head pin 150 is pivotally supported by a cross head bearing 118 a provided at one end of the connecting rod 118. The cross head pin 150 supports one end of the connecting rod 118. The other end of the piston rod 114 and one end of the connecting rod 118 are connected via a crosshead 116.

連接棒１１８の他端は、クランクシャフト１２０に連結される。連接棒１１８に対してクランクシャフト１２０が回転可能である。ピストン１１２の往復移動に伴いクロスヘッド１１６が往復移動すると、クランクシャフト１２０が回転する。 The other end of the connecting rod 118 is connected to the crankshaft 120. The crankshaft 120 can rotate with respect to the connecting rod 118. When the crosshead 116 reciprocates as the piston 112 reciprocates, the crankshaft 120 rotates.

クランクシャフト１２０には、フライホイール１２２が取り付けられる。フライホイール１２２の慣性によってクランクシャフト１２０などの回転が安定化する。シリンダカバー１２４は、シリンダ１１０の上端に設けられる。シリンダカバー１２４には、排気弁箱１２６が挿通される。 A flywheel 122 is attached to the crankshaft 120. The rotation of the crankshaft 120 or the like is stabilized by the inertia of the flywheel 122. The cylinder cover 124 is provided at the upper end of the cylinder 110. An exhaust valve box 126 is inserted into the cylinder cover 124.

排気弁箱１２６の一端は、ピストン１１２に臨んでいる。排気弁箱１２６の一端には、排気ポート１２６ａが開口する。排気ポート１２６ａは、燃焼室１２８に開口する。燃焼室１２８は、ピストン１１２の冠面に面する。燃焼室１２８は、シリンダカバー１２４とシリンダ１１０とピストン１１２に囲繞されてシリンダ１１０の内部に形成される。 One end of the exhaust valve box 126 faces the piston 112. An exhaust port 126 a opens at one end of the exhaust valve box 126. The exhaust port 126 a opens to the combustion chamber 128. The combustion chamber 128 faces the crown surface of the piston 112. The combustion chamber 128 is formed inside the cylinder 110 by being surrounded by the cylinder cover 124, the cylinder 110, and the piston 112.

燃焼室１２８には、排気弁１３０の弁体が位置する。排気弁１３０のロッド部には、排気弁駆動装置１３２が取り付けられる。排気弁駆動装置１３２は、排気弁箱１２６に配される。排気弁駆動装置１３２は、排気弁１３０をピストン１１２のストローク方向に移動させる。 A valve body of the exhaust valve 130 is located in the combustion chamber 128. An exhaust valve driving device 132 is attached to the rod portion of the exhaust valve 130. The exhaust valve driving device 132 is disposed in the exhaust valve box 126. The exhaust valve driving device 132 moves the exhaust valve 130 in the stroke direction of the piston 112.

排気弁１３０がピストン１１２側に移動して開弁すると、シリンダ１１０内で生じた燃焼後の排気ガスが、排気ポート１２６ａから排気される。排気後、排気弁１３０が排気弁箱１２６側に移動して、排気ポート１２６ａが閉弁される。 When the exhaust valve 130 moves to the piston 112 side and opens, the exhaust gas after combustion generated in the cylinder 110 is exhausted from the exhaust port 126a. After exhaust, the exhaust valve 130 moves to the exhaust valve box 126 side, and the exhaust port 126a is closed.

排気管１３４は、排気弁箱１２６および過給機Ｃに取り付けられる。排気管１３４の内部は、排気ポート１２６ａおよび過給機Ｃのタービンに連通する。排気ポート１２６ａから排気された排気ガスは、排気管１３４を通って過給機Ｃのタービン（不図示）に供給された後、外部に排気される。 The exhaust pipe 134 is attached to the exhaust valve box 126 and the supercharger C. The inside of the exhaust pipe 134 communicates with the exhaust port 126a and the turbocharger C turbine. The exhaust gas exhausted from the exhaust port 126a is supplied to the turbine (not shown) of the supercharger C through the exhaust pipe 134 and then exhausted to the outside.

また、過給機Ｃのコンプレッサ（不図示）によって、活性ガスが加圧される。ここで、活性ガスは、例えば、空気である。加圧された活性ガスは、掃気溜１３６において、冷却器１３８によって冷却される。シリンダ１１０の下端は、シリンダジャケット１４０で囲繞される。シリンダジャケット１４０の内部には、掃気室１４０ａが形成される。冷却後の活性ガスは、掃気室１４０ａに圧入される。 Further, the active gas is pressurized by a compressor (not shown) of the supercharger C. Here, the active gas is, for example, air. The pressurized active gas is cooled by the cooler 138 in the scavenging reservoir 136. The lower end of the cylinder 110 is surrounded by a cylinder jacket 140. A scavenging chamber 140 a is formed inside the cylinder jacket 140. The active gas after cooling is pressed into the scavenging chamber 140a.

シリンダ１１０の下端側には、掃気ポート１１０ａが設けられる。掃気ポート１１０ａは、シリンダ１１０の内周面から外周面まで貫通する孔である。掃気ポート１１０ａは、シリンダ１１０の周方向に離隔して複数設けられている。 A scavenging port 110 a is provided on the lower end side of the cylinder 110. The scavenging port 110a is a hole penetrating from the inner peripheral surface of the cylinder 110 to the outer peripheral surface. A plurality of scavenging ports 110 a are provided in the circumferential direction of the cylinder 110 so as to be separated from each other.

ピストン１１２が掃気ポート１１０ａより下死点位置側に移動すると、掃気室１４０ａとシリンダ１１０内の差圧によって、掃気ポート１１０ａからシリンダ１１０内に活性ガスが吸入される。 When the piston 112 moves to the bottom dead center position side from the scavenging port 110a, the active gas is sucked into the cylinder 110 from the scavenging port 110a by the differential pressure in the scavenging chamber 140a and the cylinder 110.

また、シリンダカバー１２４には、燃料噴射弁１４２が設けられる。燃料噴射弁１４２の先端は燃焼室１２８側に向けられる。燃料噴射弁１４２は、燃焼室１２８に液体燃料（燃料油）を噴出する。液体燃料が燃焼し、その膨張圧によってピストン１１２が往復移動する。 The cylinder cover 124 is provided with a fuel injection valve 142. The tip of the fuel injection valve 142 is directed to the combustion chamber 128 side. The fuel injection valve 142 ejects liquid fuel (fuel oil) into the combustion chamber 128. The liquid fuel burns, and the piston 112 reciprocates due to the expansion pressure.

図２は、ピストンロッド１１４とクロスヘッドピン１５０との連結部分を抽出した抽出図である。図２に示すように、クロスヘッドピン１５０のうち、ピストン１１２側の外周面には、平面部１５２が形成される。平面部１５２は、ピストン１１２のストローク方向に対して、大凡垂直な方向に延在する。 FIG. 2 is an extraction diagram in which a connecting portion between the piston rod 114 and the crosshead pin 150 is extracted. As shown in FIG. 2, a flat portion 152 is formed on the outer peripheral surface of the cross head pin 150 on the piston 112 side. The plane portion 152 extends in a direction substantially perpendicular to the stroke direction of the piston 112.

クロスヘッドピン１５０には、ピン穴１５４（大径穴）が形成される。ピン穴１５４は、平面部１５２に開口する。ピン穴１５４は、平面部１５２からストローク方向に沿ってクランクシャフト１２０側（図２中、下側）に延在する。 A pin hole 154 (large diameter hole) is formed in the cross head pin 150. The pin hole 154 opens in the flat portion 152. The pin hole 154 extends from the flat portion 152 to the crankshaft 120 side (lower side in FIG. 2) along the stroke direction.

クロスヘッドピン１５０の平面部１５２には、カバー部材１６０が設けられる。カバー部材１６０は、締結部材１６２によってクロスヘッドピン１５０の平面部１５２に取り付けられる。カバー部材１６０は、ピン穴１５４を覆う。カバー部材１６０には、ストローク方向に貫通するカバー孔１６０ａが設けられる。 A cover member 160 is provided on the flat portion 152 of the cross head pin 150. Cover member 160 is attached to flat portion 152 of crosshead pin 150 by fastening member 162. The cover member 160 covers the pin hole 154. The cover member 160 is provided with a cover hole 160a penetrating in the stroke direction.

ピストンロッド１１４は、大径部１１４ａ（摺動部）および小径部１１４ｂを有する。大径部１１４ａの外径は、小径部１１４ｂの外径よりも大きい。大径部１１４ａは、ピストンロッド１１４の他端に形成される。大径部１１４ａは、クロスヘッドピン１５０のピン穴１５４に挿通（収容）される。小径部１１４ｂは、大径部１１４ａよりピストンロッド１１４の一端側に形成される。小径部１１４ｂは、カバー部材１６０のカバー孔１６０ａに挿通される。 The piston rod 114 has a large diameter portion 114a (sliding portion) and a small diameter portion 114b. The outer diameter of the large diameter portion 114a is larger than the outer diameter of the small diameter portion 114b. The large diameter portion 114 a is formed at the other end of the piston rod 114. The large diameter portion 114 a is inserted (accommodated) into the pin hole 154 of the cross head pin 150. The small diameter portion 114b is formed on one end side of the piston rod 114 from the large diameter portion 114a. The small diameter portion 114 b is inserted through the cover hole 160 a of the cover member 160.

油圧室１５４ａは、ピン穴１５４の内部に形成される。ピン穴１５４は、大径部１１４ａによってストローク方向に仕切られる。大径部１１４ａは、油圧室１５４ａのうち、ピストン１１２の上死点位置側に位置する。油圧室１５４ａは、大径部１１４ａで仕切られたピン穴１５４の底面１５４ｂ側の空間である。大径部１１４ａのうち、燃焼室１２８と反対側に臨む（図２中、下側の）油圧面１１４ａ_１は、油圧室１５４ａおよびピン穴１５４の底面１５４ｂに面する。油圧室１５４ａは、油圧面１１４ａ_１と底面１５４ｂとの間に形成される。 The hydraulic chamber 154 a is formed inside the pin hole 154. The pin hole 154 is partitioned in the stroke direction by the large diameter portion 114a. The large diameter portion 114a is located on the top dead center position side of the piston 112 in the hydraulic chamber 154a. The hydraulic chamber 154a is a space on the bottom surface 154b side of the pin hole 154 partitioned by the large diameter portion 114a. Of the large diameter portion 114 a, the hydraulic surface 114 a ₁ facing the opposite side of the combustion chamber 128 (the lower side in FIG. 2) faces the hydraulic chamber 154 a and the bottom surface 154 b of the pin hole 154. Hydraulic chamber 154a is formed between the hydraulic surface 114a ₁ and the bottom surface 154b.

油圧室１５４ａの側壁（すなわち、ピン穴１５４の側壁１５４ｃ）は、ストローク方向に延在する。ピン穴１５４の底面１５４ｂには、油路１５６の一端が開口する。油路１５６の他端は、クロスヘッドピン１５０の外部に開口する。油路１５６の他端には、油圧配管１７０が接続される。 The side wall of the hydraulic chamber 154a (that is, the side wall 154c of the pin hole 154) extends in the stroke direction. One end of an oil passage 156 opens on the bottom surface 154 b of the pin hole 154. The other end of the oil passage 156 opens to the outside of the cross head pin 150. A hydraulic pipe 170 is connected to the other end of the oil passage 156.

油圧配管１７０には、油圧ポンプ１７２が連通する。すなわち、油圧ポンプ１７２は、油圧室１５４ａに接続される。油圧ポンプ１７２と油路１５６との間に逆止弁１７４が設けられる。逆止弁１７４によって油路１５６側から油圧ポンプ１７２側への作動油の流れが抑制される。油圧ポンプ１７２から油路１５６を介して油圧室１５４ａに作動油が圧入（送出）される。 A hydraulic pump 172 communicates with the hydraulic piping 170. That is, the hydraulic pump 172 is connected to the hydraulic chamber 154a. A check valve 174 is provided between the hydraulic pump 172 and the oil passage 156. The check valve 174 suppresses the flow of hydraulic oil from the oil passage 156 side to the hydraulic pump 172 side. Hydraulic oil is press-fitted (sent out) from the hydraulic pump 172 into the hydraulic chamber 154a through the oil passage 156.

また、油圧配管１７０のうち、油路１５６と逆止弁１７４の間には分岐配管１７６が接続される。分岐配管１７６には、切換弁１７８が設けられる。切換弁１７８は、例えば、電磁弁である。油圧ポンプ１７２の作動中、切換弁１７８は閉弁される。油圧ポンプ１７２の停止中、切換弁１７８が開弁すると、油圧室１５４ａから分岐配管１７６側に作動油が排出される。切換弁１７８のうち、油路１５６と反対側は、不図示のオイルタンクに連通する。排出された作動油は、オイルタンクに貯留される。オイルタンクは、油圧ポンプ１７２に作動油を供給する。 Further, in the hydraulic pipe 170, a branch pipe 176 is connected between the oil passage 156 and the check valve 174. The branch pipe 176 is provided with a switching valve 178. The switching valve 178 is, for example, an electromagnetic valve. During the operation of the hydraulic pump 172, the switching valve 178 is closed. When the switching valve 178 is opened while the hydraulic pump 172 is stopped, the hydraulic oil is discharged from the hydraulic chamber 154a to the branch pipe 176 side. Of the switching valve 178, the side opposite to the oil passage 156 communicates with an oil tank (not shown). The discharged hydraulic oil is stored in the oil tank. The oil tank supplies hydraulic oil to the hydraulic pump 172.

油圧室１５４ａの作動油の油量に応じて、大径部１１４ａがストローク方向にピン穴１５４の内周面を摺動する。大径部１１４ａは、油圧室１５４ａの作動油の量に応じて側壁１５４ｃに対して摺動する。その結果、ピストンロッド１１４がストローク方向に移動する。ピストン１１２は、ピストンロッド１１４（大径部１１４ａ）と一体に移動（ストローク）する。油圧室１５４ａの内部の作動油が増量されるとピストン１１２の上死点位置が燃焼室１２８側に移動する。油圧室１５４ａの内部の作動油が減量されるとピストン１１２の上死点位置が下死点位置側に移動する。こうして、ピストン１１２の上死点位置が可変となる。 The large diameter portion 114a slides on the inner peripheral surface of the pin hole 154 in the stroke direction according to the amount of hydraulic oil in the hydraulic chamber 154a. The large diameter portion 114a slides with respect to the side wall 154c in accordance with the amount of hydraulic oil in the hydraulic chamber 154a. As a result, the piston rod 114 moves in the stroke direction. The piston 112 moves (strokes) integrally with the piston rod 114 (large diameter portion 114a). When the amount of hydraulic oil in the hydraulic chamber 154a is increased, the top dead center position of the piston 112 moves to the combustion chamber 128 side. When the hydraulic oil inside the hydraulic chamber 154a is reduced, the top dead center position of the piston 112 moves to the bottom dead center position side. Thus, the top dead center position of the piston 112 becomes variable.

すなわち、エンジン１００は、圧縮比可変機構Ｖを備える。圧縮比可変機構Ｖは、上記の油圧室１５４ａ、および、ピストンロッド１１４の大径部１１４ａを含んで構成される。圧縮比可変機構Ｖは、ピストン１１２の上死点位置を移動させることで、圧縮比を可変とする。 That is, the engine 100 includes a variable compression ratio mechanism V. The compression ratio variable mechanism V includes the hydraulic chamber 154a and the large diameter portion 114a of the piston rod 114. The compression ratio variable mechanism V makes the compression ratio variable by moving the top dead center position of the piston 112.

ここでは、一つの油圧室１５４ａが設けられる場合について説明した。しかし、大径部１１４ａで仕切られたピン穴１５４のうち、カバー部材１６０側の空間１５４ｄも油圧室としてもよい。この油圧室は、油圧室１５４ａと併用されても単独で用いられてもよい。 Here, the case where one hydraulic chamber 154a is provided has been described. However, the space 154d on the cover member 160 side in the pin hole 154 partitioned by the large diameter portion 114a may be a hydraulic chamber. This hydraulic chamber may be used together with the hydraulic chamber 154a or may be used alone.

図３は、エンジン１００の機能ブロック図である。図３では、主に圧縮比可変機構Ｖの制御に関する構成を示す。図３に示すように、エンジン１００は、制御装置１８０を備える。制御装置１８０は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）で構成される。制御装置１８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等で構成され、エンジン１００全体を制御する。また、制御装置１８０は、圧縮比制御部１８２として機能する。 FIG. 3 is a functional block diagram of engine 100. FIG. 3 mainly shows a configuration related to the control of the compression ratio variable mechanism V. As shown in FIG. 3, engine 100 includes a control device 180. The control device 180 is configured by, for example, an ECU (Engine Control Unit). The control device 180 includes a central processing unit (CPU), a ROM storing programs, a RAM as a work area, and the like, and controls the entire engine 100. The control device 180 functions as the compression ratio control unit 182.

圧縮比制御部１８２は、油圧ポンプ１７２および切換弁１７８を制御して、ピストン１１２の上死点位置を変更（移動）させる。こうして、圧縮比制御部１８２は、エンジン１００の幾何的な圧縮比を制御する。 The compression ratio control unit 182 controls the hydraulic pump 172 and the switching valve 178 to change (move) the top dead center position of the piston 112. Thus, the compression ratio control unit 182 controls the geometric compression ratio of the engine 100.

図４（ａ）、図４（ｂ）は、燃焼圧抑制機構Ｐを説明するための図である。図４（ａ）、図４（ｂ）は、図２と同じ箇所の抽出図である。図４（ａ）に示すように、エンジン１００は、燃焼圧抑制機構Ｐを備える。燃焼圧抑制機構Ｐは、上記の油圧室１５４ａと、小径穴１５８と、仕切ピストン１６４と、弾性部材１６６とを含んで構成される。 4 (a) and 4 (b) are diagrams for explaining the combustion pressure suppression mechanism P. FIG. 4 (a) and 4 (b) are extraction diagrams of the same portions as FIG. As shown in FIG. 4A, the engine 100 includes a combustion pressure suppression mechanism P. The combustion pressure suppression mechanism P includes the hydraulic chamber 154a, a small diameter hole 158, a partition piston 164, and an elastic member 166.

小径穴１５８は、ピン穴１５４の底面１５４ｂに開口する。小径穴１５８は、ピン穴１５４の油圧室１５４ａから連続してストローク方向に延在する。すなわち、小径穴１５８の側壁１５８ａは、ストローク方向に延在する。小径穴１５８の内径は、ピン穴１５４（油圧室１５４ａ）の内径よりも小さい。 The small diameter hole 158 opens in the bottom surface 154 b of the pin hole 154. The small-diameter hole 158 extends in the stroke direction continuously from the hydraulic chamber 154a of the pin hole 154. That is, the side wall 158a of the small diameter hole 158 extends in the stroke direction. The inner diameter of the small diameter hole 158 is smaller than the inner diameter of the pin hole 154 (hydraulic chamber 154a).

仕切ピストン１６４は、小径穴１５８に摺動自在に設けられる。仕切ピストン１６４は、小径穴１５８を副油圧室１５８ｂと収容室１５８ｃとに仕切る。副油圧室１５８ｂは、仕切ピストン１６４よりも油圧室１５４ａ側に位置する。収容室１５８ｃは、仕切ピストン１６４よりも油圧室１５４ａから離隔する側に位置する。 The partition piston 164 is slidably provided in the small diameter hole 158. The partition piston 164 partitions the small diameter hole 158 into a sub hydraulic chamber 158b and a storage chamber 158c. The auxiliary hydraulic chamber 158b is located closer to the hydraulic chamber 154a than the partition piston 164. The storage chamber 158c is located on the side farther from the hydraulic chamber 154a than the partition piston 164.

副油圧室１５８ｂは、油圧室１５４ａに連続する。副油圧室１５８ｂには、油圧室１５４ａに供給された作動油の一部が流入する。仕切ピストン１６４は、作動油の油圧によって収容室１５８ｃ側に押圧される。 The auxiliary hydraulic chamber 158b is continuous with the hydraulic chamber 154a. Part of the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber 154a flows into the sub hydraulic chamber 158b. The partition piston 164 is pressed toward the storage chamber 158c by the hydraulic pressure of the hydraulic oil.

収容室１５８ｃには、弾性部材１６６が配される。弾性部材１６６は、例えば、弾性バネで構成される。弾性部材１６６は、仕切ピストン１６４を、作動油の油圧に抗して、収容室１５８ｃ側から副油圧室１５８ｂ側（油圧室１５４ａ側、ピストンロッド１１４側）に押圧する。 An elastic member 166 is disposed in the storage chamber 158c. The elastic member 166 is constituted by an elastic spring, for example. The elastic member 166 presses the partition piston 164 against the hydraulic pressure of the hydraulic oil from the storage chamber 158c side to the sub hydraulic chamber 158b side (hydraulic chamber 154a side, piston rod 114 side).

燃焼室１２８の燃焼圧によってピストン１１２が下死点位置側に押圧されると、大径部１１４ａが油圧室１５４ａ側に押圧され、油圧室１５４ａの油圧が上昇する。油圧室１５４ａの油圧が上昇すると、仕切ピストン１６４が収容室１５８ｃ側に押圧される。そのため、図４（ｂ）に示すように、仕切ピストン１６４が収容室１５８ｃ側に移動する。その結果、弾性部材１６６が圧縮され、仕切ピストン１６４を押圧する弾性力が上昇する。仕切ピストン１６４は、油圧による押圧力と、弾性力による押圧力が釣り合ったところで停止する。 When the piston 112 is pressed toward the bottom dead center position by the combustion pressure in the combustion chamber 128, the large diameter portion 114a is pressed toward the hydraulic chamber 154a, and the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a increases. When the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a increases, the partition piston 164 is pressed toward the storage chamber 158c. Therefore, as shown in FIG. 4B, the partition piston 164 moves to the accommodation chamber 158c side. As a result, the elastic member 166 is compressed, and the elastic force that presses the partition piston 164 increases. The partition piston 164 stops when the pressing force by the hydraulic pressure and the pressing force by the elastic force are balanced.

その結果、副油圧室１５８ｂの容積が大きくなる。このように、副油圧室１５８ｂは、内部の油圧に応じて容積が変化する。その分、作動油が油圧室１５４ａから副油圧室１５８ｂに流入する。油圧室１５４ａの作動油の油量が減少した分、大径部１１４ａが底面１５４ｂ側に移動する。そのため、ピストン１１２が下死点位置側に移動する。その結果、燃焼室１２８が拡大し、燃焼室１２８の燃焼最高圧力が抑制される。 As a result, the volume of the auxiliary hydraulic chamber 158b increases. Thus, the volume of the sub hydraulic chamber 158b changes according to the internal hydraulic pressure. Accordingly, the hydraulic oil flows from the hydraulic chamber 154a into the sub hydraulic chamber 158b. The large-diameter portion 114a moves toward the bottom surface 154b as much as the amount of hydraulic oil in the hydraulic chamber 154a decreases. Therefore, the piston 112 moves to the bottom dead center position side. As a result, the combustion chamber 128 expands, and the maximum combustion pressure in the combustion chamber 128 is suppressed.

ピストン１１２が下死点位置側に移動し、燃焼室１２８の圧力が下がると、油圧室１５４ａの油圧が下がる。仕切ピストン１６４を押圧する油圧による押圧力が、弾性力による押圧力より小さくなり、仕切ピストン１６４が油圧室１５４ａ側に移動する。作動油が副油圧室１５８ｂから油圧室１５４ａに流入する。このように、燃焼圧抑制機構Ｐは、作動油のアキュームレータとして機能する。 When the piston 112 moves to the bottom dead center position and the pressure in the combustion chamber 128 decreases, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a decreases. The pressing force by the hydraulic pressure that presses the partition piston 164 becomes smaller than the pressing force by the elastic force, and the partition piston 164 moves to the hydraulic chamber 154a side. The hydraulic oil flows from the auxiliary hydraulic chamber 158b into the hydraulic chamber 154a. Thus, the combustion pressure suppression mechanism P functions as an accumulator for hydraulic oil.

図５は、エンジン１００のＰ−Ｖ線図の一例である。図５に示す例では、圧縮比可変機構Ｖの切換弁１７８は閉弁、油圧ポンプ１７２は停止しているものとする。図５に一点鎖線で示すように、エンジン１００の理論的な燃焼サイクルは、定容燃焼と定圧燃焼が組み合わさったサバテサイクル（複合サイクル）である。しかし、実際には、図５に破線で示す比較例のように、定容燃焼と定圧燃焼が完全には実現されない。具体的には、サバテサイクルの燃焼最高圧力Ｐ_１に対して、比較例の燃焼最高圧力Ｐ_２の方が高くなってしまう。そのため、燃焼温度が上昇して排気ガス中のＮＯｘが増加してしまう。 FIG. 5 is an example of a PV diagram of engine 100. In the example shown in FIG. 5, it is assumed that the switching valve 178 of the compression ratio variable mechanism V is closed and the hydraulic pump 172 is stopped. As indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 5, the theoretical combustion cycle of the engine 100 is a Sabatate cycle (combined cycle) in which constant volume combustion and constant pressure combustion are combined. However, in practice, the constant volume combustion and the constant pressure combustion are not completely realized as in the comparative example indicated by the broken line in FIG. Specifically, with respect to the maximum combustion pressure P ₁ of Sabatesaikuru, towards the combustion maximum pressure P ₂ of the comparative example it becomes higher. Therefore, the combustion temperature rises and NOx in the exhaust gas increases.

エンジン１００では、上記のように、燃焼圧抑制機構Ｐによって燃焼最高圧力Ｐ_３は、比較例の燃焼最高圧力Ｐ_２よりも低く抑えられる。すなわち、燃焼最高圧力Ｐ_３がサバテサイクルの燃焼最高圧力Ｐ_１に近づく。燃焼室１２８の圧力に応じて副油圧室１５８ｂに作動油が逃げることで、燃焼サイクルの一部を定圧燃焼に近づけることが可能となる。 In the engine 100, as described above, the maximum combustion pressure P ₃ by the combustion pressure suppression mechanism P is kept below the maximum combustion pressure P ₂ of the comparative example. That is, the maximum combustion pressure P ₃ closer to the maximum combustion pressure P ₁ of Sabatesaikuru. A part of the combustion cycle can be brought close to constant pressure combustion by the hydraulic oil escaping to the auxiliary hydraulic chamber 158b in accordance with the pressure in the combustion chamber 128.

このように、エンジン１００では、燃焼圧抑制機構Ｐによって燃焼温度の上昇が抑えられ、排気ガス中のＮＯｘが抑制される。また、燃焼最高圧力Ｐ_３が抑えられることから、比較例の燃焼最高圧力Ｐ_２に耐え得るほどの部材強度が要求されない。また、上記のように、油圧室１５４ａは、圧縮比可変機構Ｖおよび燃焼圧抑制機構Ｐで共用される。そのため、圧縮比可変機構Ｖのための油圧室１５４ａと、燃焼圧抑制機構Ｐのための油圧室１５４ａを個別に設ける場合に比べ、構造の複雑化が抑えられる。 As described above, in the engine 100, the combustion pressure suppression mechanism P suppresses the increase in the combustion temperature, and NOx in the exhaust gas is suppressed. Further, since the combustion maximum pressure P ₃ is suppressed, member strength enough withstand the maximum combustion pressure P ₂ of the comparative example is not required. Further, as described above, the hydraulic chamber 154a is shared by the compression ratio variable mechanism V and the combustion pressure suppression mechanism P. Therefore, compared with the case where the hydraulic chamber 154a for the variable compression ratio mechanism V and the hydraulic chamber 154a for the combustion pressure suppression mechanism P are provided separately, the complexity of the structure can be suppressed.

また、圧縮比可変機構Ｖによって圧縮比が高められる場合、燃焼最高圧力も高くなる。燃焼圧抑制機構Ｐでは、弾性部材１６６の変形量は、燃焼室１２８の圧力に比例する。そのため、圧縮比可変機構Ｖによって高圧縮比となったときに、弾性部材１６６が大きく変形し、燃焼最高圧力の上昇が抑制され易い。一方、低圧縮比のときは、弾性部材１６６の変形量が小さく、燃焼最高圧力への影響が抑えられる。 Further, when the compression ratio is increased by the compression ratio variable mechanism V, the maximum combustion pressure is also increased. In the combustion pressure suppression mechanism P, the deformation amount of the elastic member 166 is proportional to the pressure in the combustion chamber 128. Therefore, when the compression ratio variable mechanism V becomes a high compression ratio, the elastic member 166 is greatly deformed, and an increase in the maximum combustion pressure is easily suppressed. On the other hand, when the compression ratio is low, the deformation amount of the elastic member 166 is small, and the influence on the maximum combustion pressure is suppressed.

図６（ａ）、図６（ｂ）は、第１変形例を説明するための図である。図６（ａ）に示すように、第１変形例のエンジン２００の燃焼圧抑制機構Ｐａでは、小径穴１５８が蓋部材２１０によって封止される。蓋部材２１０は、ピン穴１５４と小径穴１５８を仕切る。具体的に、小径穴１５８のうち、ピン穴１５４側の端部の内周面にフランジ溝１５８ｄが形成される。蓋部材２１０は、段差部２１０ａを有する。段差部２１０ａは、フランジ溝１５８ｄに嵌合する。 FIG. 6A and FIG. 6B are diagrams for explaining the first modification. As shown in FIG. 6A, in the combustion pressure suppression mechanism Pa of the engine 200 of the first modified example, the small diameter hole 158 is sealed by the lid member 210. The lid member 210 partitions the pin hole 154 and the small diameter hole 158. Specifically, a flange groove 158d is formed on the inner peripheral surface of the end portion on the pin hole 154 side in the small diameter hole 158. The lid member 210 has a stepped portion 210a. The step portion 210a is fitted in the flange groove 158d.

連通路２２０は、クロスヘッドピン１５０に設けられる。連通路２２０の一端は、ピン穴１５４の側壁１５４ｃに開口する。副油圧室１５８ｂは、仕切ピストン１６４と蓋部材２１０によって挟まれる。連通路２２０の他端は、副油圧室１５８ｂの側壁１５８ａのうち、蓋部材２１０側に開口する。 The communication path 220 is provided in the cross head pin 150. One end of the communication path 220 opens to the side wall 154 c of the pin hole 154. The sub hydraulic chamber 158 b is sandwiched between the partition piston 164 and the lid member 210. The other end of the communication path 220 opens to the lid member 210 side of the side wall 158a of the sub hydraulic chamber 158b.

図６（ｂ）に示すように、連通路２２０の一端は、大径部１１４ａの位置によっては、大径部１１４ａによって閉じられる。また、図６（ａ）に示すように、連通路２２０の一端は、大径部１１４ａの位置によっては、大径部１１４ａによって閉じられずに開口する。換言すれば、大径部１１４ａは、ピン穴１５４の側壁１５４ｃに形成される連通路２２０の開口に対して、ストローク方向に直交する方向に対向する場合と、ストローク方向に直交する方向に非対向となる場合とがある。 As shown in FIG. 6B, one end of the communication path 220 is closed by the large diameter portion 114a depending on the position of the large diameter portion 114a. Moreover, as shown to Fig.6 (a), one end of the communicating path 220 opens without being closed by the large diameter part 114a depending on the position of the large diameter part 114a. In other words, the large diameter portion 114a is opposed to the opening of the communication passage 220 formed in the side wall 154c of the pin hole 154 in the direction perpendicular to the stroke direction and in the direction perpendicular to the stroke direction. It may become.

すなわち、連通路２２０の一端からカバー部材１６０までの長さは、大径部１１４ａのストローク方向の厚さよりも長い。連通路２２０は、大径部１１４ａが所定範囲内にあるとき、油圧室１５４ａに一端を開口させる。大径部１１４ａが所定範囲よりも燃焼室１２８から離隔する側（副油圧室１５８ｂ側）にあるとき、連通路２２０の一端が閉じられる。 That is, the length from one end of the communication path 220 to the cover member 160 is longer than the thickness of the large diameter portion 114a in the stroke direction. The communication passage 220 opens one end to the hydraulic chamber 154a when the large diameter portion 114a is within a predetermined range. When the large diameter portion 114a is on the side (sub hydraulic pressure chamber 158b side) that is separated from the combustion chamber 128 with respect to the predetermined range, one end of the communication passage 220 is closed.

所定範囲は、例えば、図６（ｂ）に示す所定位置、および、所定位置よりも燃焼室１２８側の範囲である。ただし、所定位置は、図示の位置よりもピストン１１２側（図中、上側）であってもよいし、副油圧室１５８ｂ側であってもよい。少なくとも、連通路２２０の一端を、大径部１１４ａによって閉じることが可能な位置であればよい。 The predetermined range is, for example, a predetermined position shown in FIG. 6B and a range closer to the combustion chamber 128 than the predetermined position. However, the predetermined position may be on the piston 112 side (the upper side in the drawing) from the illustrated position, or may be on the auxiliary hydraulic chamber 158b side. It suffices as long as at least one end of the communication path 220 can be closed by the large diameter portion 114a.

このように、大径部１１４ａが所定範囲内にあるとき、連通路２２０は、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂとを連通させる。そのため、大径部１１４ａが所定範囲内にあるとき、油圧室１５４ａの油圧は、副油圧室１５８ｂ側の仕切ピストン１６４に作用する。 Thus, when the large diameter portion 114a is within the predetermined range, the communication path 220 allows the hydraulic chamber 154a and the sub hydraulic chamber 158b to communicate with each other. Therefore, when the large diameter portion 114a is within the predetermined range, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a acts on the partition piston 164 on the side of the sub hydraulic chamber 158b.

また、大径部１１４ａが所定範囲よりも副油圧室１５８ｂ側にあるとき、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂは連通しない。そのため、大径部１１４ａが所定範囲よりも副油圧室１５８ｂ側にあるとき、油圧室１５４ａの油圧は、副油圧室１５８ｂ側の仕切ピストン１６４に作用しない。すなわち、燃焼圧抑制機構Ｐａは機能しない。 Further, when the large-diameter portion 114a is closer to the auxiliary hydraulic chamber 158b than the predetermined range, the hydraulic chamber 154a and the auxiliary hydraulic chamber 158b do not communicate with each other. Therefore, when the large-diameter portion 114a is closer to the auxiliary hydraulic chamber 158b than the predetermined range, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a does not act on the partition piston 164 on the auxiliary hydraulic chamber 158b side. That is, the combustion pressure suppression mechanism Pa does not function.

ここで、大径部１１４ａが所定位置にあるときの圧縮比を所定圧縮比とする。そうすると、以下のように言い換えられる。すなわち、圧縮比可変機構Ｖにより、圧縮比が所定圧縮比以上に制御されるとき、燃焼圧抑制機構Ｐａが機能する。圧縮比可変機構Ｖにより、圧縮比が所定圧縮比未満に制御されるとき、燃焼圧抑制機構Ｐａは機能しない。 Here, the compression ratio when the large diameter portion 114a is at a predetermined position is defined as a predetermined compression ratio. Then, it can be paraphrased as follows. That is, when the compression ratio is controlled to be equal to or higher than the predetermined compression ratio by the variable compression ratio mechanism V, the combustion pressure suppression mechanism Pa functions. When the compression ratio is controlled to be less than the predetermined compression ratio by the variable compression ratio mechanism V, the combustion pressure suppression mechanism Pa does not function.

上記のように、圧縮比可変機構Ｖによって圧縮比が高められる場合、燃焼最高圧力も高くなる。圧縮比可変機構Ｖによって所定圧縮比以上となったときに、弾性部材１６６が大きく変形し、燃焼最高圧力の上昇が抑制される。所定圧縮比未満のときは、燃焼最高圧力が下がらないため、熱効率の低下が回避される。 As described above, when the compression ratio is increased by the compression ratio variable mechanism V, the maximum combustion pressure is also increased. When the compression ratio variable mechanism V becomes equal to or higher than the predetermined compression ratio, the elastic member 166 is greatly deformed, and an increase in the maximum combustion pressure is suppressed. When the compression ratio is less than the predetermined compression ratio, the combustion maximum pressure does not decrease, so that a decrease in thermal efficiency is avoided.

図７（ａ）、図７（ｂ）は、第２変形例を説明するための図である。図７（ａ）に示すように、第２変形例のエンジン３００の燃焼圧抑制機構Ｐｂでは、第１変形例と同様、小径穴１５８が蓋部材２１０によって封止される。副油圧室１５８ｂは、仕切ピストン１６４と蓋部材２１０によって挟まれる。副油圧室１５８ｂの側壁１５８ａのうち、蓋部材２１０側には、連通路２２０の一端が開口する。連通路２２０は、クロスヘッドピン１５０に設けられる。 FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams for explaining a second modification. As shown in FIG. 7A, in the combustion pressure suppression mechanism Pb of the engine 300 of the second modification, the small-diameter hole 158 is sealed by the lid member 210 as in the first modification. The sub hydraulic chamber 158 b is sandwiched between the partition piston 164 and the lid member 210. One end of the communication path 220 opens on the lid member 210 side in the side wall 158a of the sub hydraulic chamber 158b. The communication path 220 is provided in the cross head pin 150.

第１変形例と異なり、第２変形例では、連通路２２０の一端は、ピン穴１５４の底面１５４ｂに開口する。ただし、連通路２２０の一端は、第１変形例と同様の位置に開口してもよい。 Unlike the first modification, in the second modification, one end of the communication path 220 opens to the bottom surface 154 b of the pin hole 154. However, one end of the communication path 220 may be opened at the same position as in the first modification.

連通路２２０には、制御弁３３０が設けられる。制御弁３３０は、例えば、電磁弁である。連通路２２０は、制御弁３３０によって開閉される。図７（ａ）に示すように、制御弁３３０が閉弁すると、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂは連通しない。図７（ｂ）に示すように、制御弁３３０が開弁すると、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂは連通する。 A control valve 330 is provided in the communication path 220. The control valve 330 is, for example, an electromagnetic valve. The communication path 220 is opened and closed by a control valve 330. As shown in FIG. 7A, when the control valve 330 is closed, the hydraulic chamber 154a and the auxiliary hydraulic chamber 158b do not communicate with each other. As shown in FIG. 7B, when the control valve 330 is opened, the hydraulic chamber 154a and the auxiliary hydraulic chamber 158b communicate with each other.

また、油圧配管１７０には、油圧センサＳａが設けられる。油圧センサＳａによって油圧配管１７０に連通する油圧室１５４ａの油圧が検出される。 The hydraulic pipe 170 is provided with a hydraulic sensor Sa. The hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a communicating with the hydraulic piping 170 is detected by the hydraulic sensor Sa.

図８は、エンジン３００の機能ブロック図である。図８では、主に圧縮比可変機構Ｖおよび連通機構ＣＭａの制御に関する構成を示す。図８に示すように、エンジン３００は、連通機構ＣＭａを備える。連通機構ＣＭａは、上記の連通路２２０、油圧センサＳａ、制御弁３３０、弁制御部３４０を含んで構成される。 FIG. 8 is a functional block diagram of engine 300. FIG. 8 mainly shows a configuration relating to control of the compression ratio variable mechanism V and the communication mechanism CMa. As shown in FIG. 8, the engine 300 includes a communication mechanism CMa. The communication mechanism CMa includes the communication path 220, the hydraulic pressure sensor Sa, the control valve 330, and the valve control unit 340.

制御装置１８０は、上記の圧縮比制御部１８２の他に、弁制御部３４０として機能する。弁制御部３４０は、油圧センサＳａが検出した油圧が予め設定された第１閾値（閾値）を超えると、制御弁３３０を開弁させる。弁制御部３４０は、油圧センサＳａが検出した油圧が第１閾値以下となると、制御弁３３０を閉弁させる。 The control device 180 functions as a valve control unit 340 in addition to the compression ratio control unit 182 described above. The valve control unit 340 opens the control valve 330 when the hydraulic pressure detected by the hydraulic pressure sensor Sa exceeds a preset first threshold value (threshold value). The valve control unit 340 closes the control valve 330 when the hydraulic pressure detected by the hydraulic pressure sensor Sa becomes equal to or lower than the first threshold value.

すなわち、連通機構ＣＭａは、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値を超えると、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂとを連通させる。すなわち、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値を超えると、燃焼圧抑制機構Ｐｂは機能する。連通機構ＣＭａは、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値以下のとき、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂとを非連通とする。すなわち、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値以下となると、燃焼圧抑制機構Ｐｂは機能しない。 That is, the communication mechanism CMa causes the hydraulic chamber 154a and the sub hydraulic chamber 158b to communicate when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a exceeds the first threshold. That is, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a exceeds the first threshold value, the combustion pressure suppression mechanism Pb functions. The communication mechanism CMa makes the hydraulic chamber 154a and the sub hydraulic chamber 158b not communicate when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a is equal to or lower than the first threshold value. That is, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a is equal to or lower than the first threshold value, the combustion pressure suppression mechanism Pb does not function.

上記のように、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値を超えるとき燃焼最高圧力も高くなっている。このとき、制御弁３３０を開弁させることで、弾性部材１６６が大きく変形し、燃焼最高圧力の上昇が抑制される。油圧室１５４ａの油圧が第１閾値以下のときは、燃焼最高圧力が下がらないため、熱効率の低下が回避される。油圧室１５４ａの油圧は、燃焼圧に直接的に連動し易いため、燃焼圧抑制機構Ｐｂは、燃焼最高圧力が高いときに適切に機能する。 As described above, when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a exceeds the first threshold value, the maximum combustion pressure is also increased. At this time, by opening the control valve 330, the elastic member 166 is greatly deformed, and an increase in the maximum combustion pressure is suppressed. When the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a is equal to or lower than the first threshold value, the maximum combustion pressure does not decrease, so that a decrease in thermal efficiency is avoided. Since the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a is easily linked directly to the combustion pressure, the combustion pressure suppression mechanism Pb functions properly when the maximum combustion pressure is high.

ここでは、制御弁３３０が弁制御部３４０によって制御される場合について説明した。しかし、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値を超えるとき、連通路２２０が開弁し、油圧室１５４ａの油圧が第１閾値以下のとき、連通路２２０が閉弁すればよい。例えば、このように動作する油圧回路が用いられてもよい。 Here, the case where the control valve 330 is controlled by the valve control unit 340 has been described. However, the communication path 220 may be opened when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a exceeds the first threshold, and the communication path 220 may be closed when the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 154a is equal to or lower than the first threshold. For example, a hydraulic circuit that operates in this way may be used.

図９は、第３変形例を説明するための図である。図９に示すように、第３変形例のエンジン４００では、連通機構ＣＭｂは、圧力センサＳｂ、制御弁３３０、弁制御部４４０を含んで構成される。圧力センサＳｂは、燃焼室１２８内の圧力を検出する。 FIG. 9 is a diagram for explaining a third modification. As shown in FIG. 9, in the engine 400 of the third modified example, the communication mechanism CMb includes a pressure sensor Sb, a control valve 330, and a valve control unit 440. The pressure sensor Sb detects the pressure in the combustion chamber 128.

制御装置１８０は、上記の圧縮比制御部１８２の他に、弁制御部４４０として機能する。弁制御部４４０は、圧力センサＳｂが検出した燃焼室１２８内の圧力が予め設定された第２閾値（閾値）を超えると、制御弁３３０を開弁させる。弁制御部４４０は、圧力センサＳｂが検出した燃焼室１２８内の圧力が第２閾値以下となると、制御弁３３０を閉弁させる。 The control device 180 functions as a valve control unit 440 in addition to the compression ratio control unit 182 described above. The valve control unit 440 opens the control valve 330 when the pressure in the combustion chamber 128 detected by the pressure sensor Sb exceeds a preset second threshold value (threshold value). The valve control unit 440 closes the control valve 330 when the pressure in the combustion chamber 128 detected by the pressure sensor Sb falls below the second threshold value.

燃焼室１２８内の圧力が第２閾値を超えるとき燃焼最高圧力が高くなっている。上記の第２変形例と同様、制御弁３３０を開弁させることで、弾性部材１６６が大きく変形し、燃焼最高圧力の上昇が抑制される。燃焼室１２８内の圧力が第２閾値以下のときは、燃焼最高圧力が下がらないため、熱効率の低下が回避される。燃焼室１２８内の圧力が測定されるため、燃焼圧抑制機構Ｐｂは、燃焼最高圧力が高いときに適切に機能する。 When the pressure in the combustion chamber 128 exceeds the second threshold, the maximum combustion pressure is high. Similar to the second modification, by opening the control valve 330, the elastic member 166 is greatly deformed, and the increase in the maximum combustion pressure is suppressed. When the pressure in the combustion chamber 128 is equal to or lower than the second threshold value, the maximum combustion pressure does not decrease, so that a decrease in thermal efficiency is avoided. Since the pressure in the combustion chamber 128 is measured, the combustion pressure suppression mechanism Pb functions properly when the maximum combustion pressure is high.

ここでは、制御弁３３０が弁制御部４４０によって制御される場合について説明した。しかし、上記の第２変形例と同様、燃焼室１２８内の圧力が第２閾値を超えるとき、連通路２２０が開弁し、燃焼室１２８内の圧力が第２閾値以下のとき、連通路２２０が閉弁すればよい。例えば、このように動作する油圧回路が用いられてもよい。 Here, the case where the control valve 330 is controlled by the valve control unit 440 has been described. However, as in the second modification described above, when the pressure in the combustion chamber 128 exceeds the second threshold value, the communication passage 220 opens, and when the pressure in the combustion chamber 128 is equal to or lower than the second threshold value, the communication passage 220. May be closed. For example, a hydraulic circuit that operates in this way may be used.

第２変形例、第３変形例に記載のように、油圧室１５４ａの油圧、または、燃焼室１２８内の圧力は、油圧室１５４ａと副油圧室１５８ｂの連通、非連通を決定するための指標値として用いられる。 As described in the second modification and the third modification, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 154a or the pressure in the combustion chamber 128 is an index for determining communication or non-communication between the hydraulic chamber 154a and the auxiliary hydraulic chamber 158b. Used as a value.

第１変形例、第２変形例、第３変形例においても、上述した実施形態と同様、燃焼サイクルの一部を定圧燃焼に近づけることが可能となる。その結果、燃焼温度の上昇が抑えられ、排気ガス中のＮＯｘが抑制される。また、燃焼最高圧力が抑えられるため高い部材強度が要求されない。圧縮比可変機構Ｖのための油圧室１５４ａと、燃焼圧抑制機構Ｐａ、Ｐｂのための油圧室１５４ａを個別に設ける場合に比べ、構造の複雑化が抑えられる。 Also in the first modified example, the second modified example, and the third modified example, a part of the combustion cycle can be brought close to constant pressure combustion as in the above-described embodiment. As a result, an increase in combustion temperature is suppressed and NOx in the exhaust gas is suppressed. Further, since the maximum combustion pressure is suppressed, high member strength is not required. Compared with the case where the hydraulic chamber 154a for the compression ratio variable mechanism V and the hydraulic chambers 154a for the combustion pressure suppression mechanisms Pa and Pb are individually provided, the complexity of the structure is suppressed.

以上、添付図面を参照しながら一実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although one embodiment was described referring to an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this indication is not limited to the above-mentioned embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made in the scope described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present disclosure. Is done.

例えば、上述した実施形態および変形例では、２サイクル型、ユニフロー掃気式、クロスヘッド型のエンジン１００、２００、３００、４００を例に挙げて説明した。しかし、エンジンの種類は、２サイクル型、ユニフロー掃気式、クロスヘッド型に限られない。少なくともエンジンであればよい。また、エンジン１００は、舶用に限らず、例えば、自動車用であってもよい。 For example, in the above-described embodiments and modifications, the two-cycle, uniflow scavenging, and crosshead engines 100, 200, 300, and 400 have been described as examples. However, the type of engine is not limited to the two-cycle type, the uniflow scavenging type, and the crosshead type. At least the engine may be used. Further, the engine 100 is not limited to marine use, but may be used for automobiles, for example.

また、上述した実施形態および変形例では、液体燃料が用いられる場合について説明した。しかし、例えば、気体燃料が用いられてもよい。この場合、燃料噴射弁１４２に加えて、気体燃料噴射弁が、掃気ポート１１０ａ近傍、または、シリンダ１１０のうち、掃気ポート１１０ａからシリンダカバー１２４までの部位に設けられる。燃料ガスは、気体燃料噴射弁から噴射された後、シリンダ１１０内に流入する。燃料噴射弁１４２から少量の液体燃料が噴射されると、その燃焼熱によって、燃料ガスおよび活性ガスの混合気が着火されて燃焼する。この場合、Ｐ−Ｖ線図は、図５に示すサバテサイクルの代わりに、オットーサイクルに近いものとなる。ここで、燃料ガスは、ＬＮＧ、ＬＰＧ（液化石油ガス）、軽油、重油等をガス化したものである。また、エンジン１００は、例えば、気体燃料と液体燃料を使い分けるデュアルフューエル型であってもよい。 In the above-described embodiments and modifications, the case where liquid fuel is used has been described. However, for example, gaseous fuel may be used. In this case, in addition to the fuel injection valve 142, a gaseous fuel injection valve is provided in the vicinity of the scavenging port 110 a or in a portion of the cylinder 110 from the scavenging port 110 a to the cylinder cover 124. The fuel gas is injected from the gaseous fuel injection valve and then flows into the cylinder 110. When a small amount of liquid fuel is injected from the fuel injection valve 142, the mixture of fuel gas and active gas is ignited and burned by the combustion heat. In this case, the PV diagram is close to the Otto cycle instead of the Sabatate cycle shown in FIG. Here, the fuel gas is gasified from LNG, LPG (liquefied petroleum gas), light oil, heavy oil, and the like. Further, the engine 100 may be, for example, a dual fuel type that selectively uses gaseous fuel and liquid fuel.

また、上述した実施形態および変形例では、仕切ピストン１６４および弾性部材１６６が設けられる場合について説明した。しかし、仕切ピストン１６４および弾性部材１６６は、必須構成ではない。少なくとも、副油圧室１５８ｂの内部の油圧に応じて、副油圧室１５８ｂの容積が変わる機構があればよい。 In the above-described embodiment and modification, the case where the partition piston 164 and the elastic member 166 are provided has been described. However, the partition piston 164 and the elastic member 166 are not essential components. At least a mechanism for changing the volume of the auxiliary hydraulic chamber 158b in accordance with the hydraulic pressure inside the auxiliary hydraulic chamber 158b may be used.

また、上述した実施形態および変形例では、ピン穴１５４に連続する小径穴１５８に副油圧室１５８ｂが形成される場合について説明した。この場合、副油圧室１５８ｂを形成する加工が容易となる。しかし、副油圧室１５８ｂは、小径穴１５８に形成される構成に限られない。副油圧室１５８ｂは、少なくとも油圧室１５４ａと連通していればよい。 Further, in the embodiment and the modification described above, the case where the auxiliary hydraulic chamber 158b is formed in the small diameter hole 158 continuous to the pin hole 154 has been described. In this case, the process for forming the auxiliary hydraulic chamber 158b is facilitated. However, the sub hydraulic chamber 158b is not limited to the configuration formed in the small diameter hole 158. The auxiliary hydraulic chamber 158b only needs to communicate with at least the hydraulic chamber 154a.

また、上述した実施形態および変形例では、油圧室１５４ａがクロスヘッド１１６のクロスヘッドピン１５０に設けられる場合について説明した。ただし、油圧室は、ピストン１１２、ピストンピン、および、クロスヘッド１１６のいずれに設けられてもよい。少なくとも、ピストン１１２と一体にストロークする摺動部の油圧面が油圧室に面していればよい。 Further, in the embodiment and the modification described above, the case where the hydraulic chamber 154a is provided on the crosshead pin 150 of the crosshead 116 has been described. However, the hydraulic chamber may be provided in any of the piston 112, the piston pin, and the cross head 116. It is sufficient that at least the hydraulic surface of the sliding portion that strokes integrally with the piston 112 faces the hydraulic chamber.

本開示は、エンジンに利用することができる。 The present disclosure can be used for an engine.

１００エンジン
１１０シリンダ
１１２ピストン
１１４ａ大径部（摺動部）
１１４ａ_１油圧面
１２８燃焼室
１５４ピン穴（大径穴）
１５４ａ油圧室
１５４ｂ底面
１５８小径穴
１５８ｂ副油圧室
１５８ｃ収容室
１６４仕切ピストン
１６６弾性部材
１７２油圧ポンプ
２００エンジン
３００エンジン
４００エンジン 100 Engine 110 Cylinder 112 Piston 114a Large diameter part (sliding part)
114a ₁ Hydraulic surface 128 Combustion chamber 154 Pin hole (large diameter hole)
154a Hydraulic chamber 154b Bottom surface 158 Small diameter hole 158b Sub hydraulic chamber 158c Storage chamber 164 Partition piston 166 Elastic member 172 Hydraulic pump 200 Engine 300 Engine 400 Engine

Claims

A cylinder,
A piston housed in the cylinder;
A combustion chamber facing the piston;
A sliding portion that strokes integrally with the piston;
Of the sliding part, a hydraulic surface facing the combustion chamber and the opposite side;
A hydraulic chamber facing the hydraulic surface;
A hydraulic pump connected to the hydraulic chamber;
A sub-hydraulic chamber that communicates with the hydraulic chamber and changes in volume according to the hydraulic pressure in the hydraulic chamber;
An engine equipped with.

A small-diameter hole in which a partition piston is slidably provided and an interior is partitioned by the partition piston into the auxiliary hydraulic chamber and the storage chamber;
An elastic member for pressing the partition piston from the storage chamber side to the sub hydraulic chamber side;
The engine according to claim 1.

The sliding portion is accommodated, has a bottom surface facing the hydraulic surface, and includes a large-diameter hole in which the hydraulic chamber is formed between the hydraulic surface and the bottom surface,
The engine according to claim 2, wherein the small diameter hole opens in the bottom surface of the large diameter hole.