JP6868584B2 - エンジン - Google Patents
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Description
本開示は、エンジンに関する。
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、クロスヘッド内に油圧ピストンが配され、油圧ピストン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。
ところで、エンジンでは、ピストンリングがシリンダ内周面を摺動する。そのため、シリンダ内周面は、ピストンリングによって、ピストンが上死点位置に到達したときのピストンリングの位置まで摩耗する。その結果、長期間の使用によって、シリンダ内周面に段差が生じることがある。その後、ピストンの上死点位置が高圧縮比側に移動すると、ピストンリングが段差に接触する。段差が大き過ぎると、接触による衝撃が大きくなってしまう。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。
本開示は、このような課題に鑑み、シリンダ内周面の摩耗による段差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。
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、シリンダライナが形成されたシリンダと、シリンダライナ内に設けられるピストンと、ピストンに設けられたピストンリングと、シリンダライナの内周面に形成された段差とピストンリングとの接触に応じた検出信号を出力する検出部と、検出信号に応じて、ピストンリングが段差を超える位置に、ピストンの上死点位置または下死点位置を制御する圧縮比制御部と、を備える。
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る他のエンジンは、シリンダライナが形成されたシリンダと、シリンダライナ内に設けられるピストンと、ピストンに設けられたピストンリングと、シリンダライナの内周面に形成された段差とピストンリングとの接触に応じた検出信号を出力する検出部と、検出信号に応じて、ピストンリングが段差を超えない位置に、ピストンの上死点位置または下死点位置を制御する圧縮比制御部と、を備える。
ピストン、ピストンピン、および、クロスヘッドのいずれかに設けられた油圧室を備え、検出部は、油圧室の油圧変化を検出してもよい。
検出部は、シリンダライナの振動の振幅を検出してもよい。
圧縮比制御部は、所定の契機で、ピストンの上死点位置を下死点位置と反対側に移動させる、もしくは、ピストンの下死点位置を上死点位置と反対側に移動させる段差検出処理を遂行してもよい。
本開示のエンジンによれば、シリンダ内周面の摩耗による段差を抑制することが可能となる。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
クロスヘッドピン１５０には、ピン穴１５４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。
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。
ピストンロッド１１４は、大径部１１４ａ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。
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。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。
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。油圧配管１７０には、油圧センサＳａ（検出部）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。
油圧配管１７０には、油圧ポンプ１７２が連通する。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に作動油が圧入される。
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。
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。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と一体に移動する。こうして、ピストン１１２の上死点位置が可変となる。
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。
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１５４ｃ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。
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、接触検出部１８４として機能する。
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。
接触検出部１８４は、油圧センサＳａから油圧室１５４ａの油圧を示す検出信号を取得する。油圧室１５４ａの油圧については、後述する。
図４（ａ）、図４（ｂ）は、シリンダ１１０とピストン１１２近傍の抽出図である。ここでは、シリンダ１１０の内周面がシリンダライナＬを形成する場合を例に挙げて説明する。ただし、シリンダライナＬが別部材で構成されて、シリンダ１１０に取り付けられてもよい。図４（ａ）に示すように、ピストン１１２は、シリンダライナＬ内に設けられる。
ピストン１１２の外周面１１２ａには、外周溝１１２ｂが形成される。外周溝１１２ｂには、ピストンリング１９０が取り付けられる。ここでは、ピストンリング１９０、外周溝１１２ｂが一組設けられる場合について説明した。しかし、ピストンリング１９０、外周溝１１２ｂより下死点位置側に、１または複数のピストンリング、外周溝がさらに設けられてもよい。
ピストンリング１９０は、シリンダライナＬを摺動する。そのため、シリンダライナＬは、ピストンリング１９０によって、ピストン１１２が上死点位置に到達したときのピストンリング１９０の位置まで摩耗する。その結果、長期間の使用によって、シリンダライナＬの内周面に段差Ｌａが生じることがある。その後、図４（ｂ）に破線で示すように、ピストン１１２の上死点位置が高圧縮比側に移動すると、ピストン１１２が上死点位置に向かう圧縮行程の途中で、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触する。段差Ｌａが大き過ぎると、接触による衝撃が大きくなってしまい、ピストンリング１９０やシリンダライナＬが損傷する可能性がある。
図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｃ）、図５（ｄ）は、ピストン１１２の上死点位置および下死点位置を例示した図である。図５（ａ）では、ピストン１１２の上死点位置が、最も低圧縮比側（図中、下側）の最小圧縮比位置となっている。図５（ｄ）では、ピストン１１２の上死点位置が、最も高圧縮比側（図中、上側）の最大圧縮比位置となっている。
図５（ｂ）では、ピストン１１２の上死点位置が、最大圧縮比位置と最小圧縮比位置の間の第１位置となっている。図５（ｃ）では、ピストン１１２の上死点位置が、最大圧縮比位置と第１位置の間の第２位置となっている。
例えば、ピストン１１２の上死点位置が第１位置となった状態で、長期間航行したとする。その結果、図５（ｂ）に示すように、シリンダライナＬに段差Ｌａが形成される。圧縮比制御部１８２は、所定の契機（例えば、所定航行期間の経過）で段差検出処理を遂行する。段差検出処理は、ピストン１１２の上死点位置を高圧縮比側（下死点位置と反対側）に移動させる処理である。すなわち、圧縮比制御部１８２は、例えば、図５（ｄ）に示すように、ピストン１１２の上死点位置が、最大圧縮比位置となるように、圧縮比可変機構Ｖを制御する。
ここでは、圧縮比制御部１８２は、段差検出処理において、最大圧縮比位置となるように圧縮比可変機構Ｖを制御する場合について説明した。ただし、圧縮比制御部１８２は、段差検出処理において、例えば、図５（ｃ）に示すように、長期間航行したときの第１位置よりもピストン１１２の上死点位置側の第２位置となるように、圧縮比可変機構Ｖを制御してもよい。第２位置は、例えば、第１位置よりもピストンリング１９０のストローク方向の厚さ分以上、ピストン１１２の上死点位置側に位置すればよい。
図６は、油圧室１５４ａの油圧と、クランク角の関係を示す図である。図６では、ピストン１１２の上死点位置が第１位置であるときの油圧室１５４ａの油圧を破線で示す。上記のように、段差Ｌａが形成された後、段差検出処理を行ったときの油圧室１５４ａの油圧を実線で示す。
段差検出処理では、圧縮行程において、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触する。この接触の衝撃によって、油圧室１５４ａの油圧は、瞬間的に急増する（油圧差分Ｄ）。油圧センサＳａは、接触検出部１８４に、シリンダライナＬの内周面に形成された段差Ｌａとピストンリング１９０との接触に応じた検出信号を出力する。接触検出部１８４は、油圧センサＳａからの検出信号により、油圧室１５４ａの油圧変化を監視する。そして、油圧室１５４ａの油圧が、予め設定された閾値以上、所定期間に上昇すると、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触したものと判定される。ただし、接触検出部１８４は、油圧室１５４ａの油圧の微分値が、予め設定された微分閾値となると、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触したものと判定してもよい。
そして、圧縮比制御部１８２は、接触が検出されると、ピストン１１２の上死点位置におけるピストンリング１９０が段差Ｌａよりも燃焼室１２８側に位置するように、ピストン１１２の上死点位置を制御する（段差縮小研磨処理）。すなわち、圧縮比制御部１８２は、ピストンリング１９０が段差Ｌａよりピストン１１２の上死点位置側まで摺動するように、圧縮比可変機構Ｖを制御する。言い換えると、圧縮比制御部１８２は、ピストンリング１９０が段差Ｌａを超えてピストン１１２の上死点位置側に摺動するように（位置に）、ピストン１１２の上死点位置を制御する。
このとき、接触検出部１８４は、例えば、段差検出処理において接触が検出されたときのクランク角から、ピストンリング１９０の位置を特定する。そして、圧縮比制御部１８２は、特定された位置よりもピストン１１２の上死点位置側にピストンリング１９０が摺動するように、圧縮比可変機構Ｖを制御してもよい。
こうして、エンジン１００の稼働中、ピストンリング１９０によって段差Ｌａが研磨される。そのため、段差Ｌａが滑らかなテーパ状に変形する。その結果、エンジン１００では、摩耗によるシリンダライナＬの段差Ｌａが抑制される。例えば、段差検出処理を適切な頻度で遂行することで、段差Ｌａが過剰に大きくなるまえに、ピストンリング１９０を敢えて段差Ｌａに接触させれば、段差Ｌａの抑制が図られる。
図７は、段差抑制処理の流れを示すフローチャートである。図７に示す処理は、所定間隔で繰り返し実行される。
（Ｓ２００）
圧縮比制御部１８２は、所定の契機となったか否かを判定する。所定の契機となっていなければ、当該段差抑制処理を終了する。所定の契機となっていれば、Ｓ２０２に処理を移す。なお、所定の契機の一例としては、エンジン１００の始動時、停止時、エンジン１００の駆動時間が所定時間に達したこと等が挙げられる。
圧縮比制御部１８２は、所定の契機となったか否かを判定する。所定の契機となっていなければ、当該段差抑制処理を終了する。所定の契機となっていれば、Ｓ２０２に処理を移す。なお、所定の契機の一例としては、エンジン１００の始動時、停止時、エンジン１００の駆動時間が所定時間に達したこと等が挙げられる。
（Ｓ２０２）
圧縮比制御部１８２は、段差検出処理を遂行する。
圧縮比制御部１８２は、段差検出処理を遂行する。
（Ｓ２０４）
接触検出部１８４は、油圧室１５４ａの油圧について、所定期間の上昇幅が閾値よりも大きいか否かを判定する。油圧の上昇幅が閾値以下であれば、当該段差抑制処理を終了する。油圧の上昇幅が閾値よりも大きければ、Ｓ２０６に処理を移す。
接触検出部１８４は、油圧室１５４ａの油圧について、所定期間の上昇幅が閾値よりも大きいか否かを判定する。油圧の上昇幅が閾値以下であれば、当該段差抑制処理を終了する。油圧の上昇幅が閾値よりも大きければ、Ｓ２０６に処理を移す。
（Ｓ２０６）
圧縮比制御部１８２は、段差縮小研磨処理を遂行する。
圧縮比制御部１８２は、段差縮小研磨処理を遂行する。
図８は、第１変形例を説明するための図である。図８に示すように、第１変形例のエンジン３００では、油圧センサＳａの代わりに振動センサＳｂ（検出部）が設けられる。振動センサＳｂは、例えば、振動加速度センサ、ＡＥ（アコースティックエミッション）センサなどで構成され、シリンダ１１０の振動を検出する。そのため、振動センサＳｂは、例えば、シリンダ１１０の外周面に取り付けられる。ただし、振動センサＳｂは、シリンダ１１０の振動を検出できれば、他の個所に取り付けられてもよい。
接触検出部３８４は、振動センサＳｂからシリンダ１１０の振動を示す信号を取得する。接触検出部３８４は、振動センサＳｂからの信号により、振幅を特定する。特定された振幅により、ピストンリング１９０と段差Ｌａの接触を検出する。すなわち、振動センサＳｂは、油圧センサＳａと同様、接触検出部３８４に、シリンダライナＬの内周面に形成された段差Ｌａとピストンリング１９０との接触に応じた検出信号を出力する。
図９は、シリンダ１１０の振動の一例を示す図である。図９に示すように、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触すると、シリンダ１１０の振動の振幅は瞬間的に大きくなる。接触検出部３８４は、シリンダ１１０の振動の振幅が、予め設定された振幅閾値よりも大きくなると、ピストンリング１９０が段差Ｌａと接触したと判定する。接触検出部３８４は、上記の油圧室１５４ａの油圧に代えて、または、加えて、シリンダ１１０の振動の振幅による接触の検出を行ってもよい。
図１０（ａ）は、第２変形例を説明するための図である。図１０（ｂ）は、第３変形例を説明するための図である。図１０（ｃ）は、第４変形例を説明するための図である。
図１０（ａ）に示すように、第２変形例のエンジン４００は、報知制御部４８６および報知部４８８を備える。報知部４８８は、例えば、ディスプレイなどの表示装置である。報知制御部４８６は、ピストンリング１９０が段差Ｌａと接触したと判定されると、その旨、報知部４８８に報知させる。ここでは、報知部４８８がディスプレイである場合について説明したが、報知部４８８は、例えば、スピーカであってもよいし、警告ランプであってもよい。報知部４８８によって、段差Ｌａがあることが報知されるため、段差Ｌａへの対処が可能となる。
図１０（ｂ）に示すように、第３変形例のエンジン５００は、出力制御部５８６を備える。出力制御部５８６は、ピストンリング１９０が段差Ｌａと接触したと判定されると、気体燃料噴射弁５８８から噴出する燃料の量を減少させる。こうして、出力制御部５８６は、少なくとも接触が検出される直前よりも、エンジン５００の出力を下げる。そのため、ピストンリング１９０と段差Ｌａの接触による衝撃が抑制される。
図１０（ｃ）に示すように、第４変形例のエンジン６００は、圧縮比制御部６８２を備える。圧縮比制御部６８２は、ピストンリング１９０が段差Ｌａと接触したと判定されると、ピストン１１２が上死点位置にあるときのピストンリング１９０が段差Ｌａよりもピストン１１２の下死点位置側に位置するように、ピストン１１２の上死点位置を制御する。すなわち、圧縮比制御部６８２は、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触しないように、圧縮比可変機構Ｖを制御する。言い換えると、圧縮比制御部６８２は、ピストンリング１９０が段差Ｌａを超えないように（位置に）、ピストン１１２の上死点位置を制御する。そのため、ピストンリング１９０と段差Ｌａの接触による衝撃が回避される。
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。
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。
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。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、上述した実施形態および変形例は、任意の組み合わせで組み合わせてもよい。例えば、第４変形例の圧縮比制御部６８２を、実施形態の圧縮比制御部１８２に組み合わせてもよい。この場合、例えば、油圧の上昇幅の閾値として、第１閾値と、第１閾値よりも大きい第２閾値が設けられる。所定期間の油圧の上昇が第２閾値を超えている場合、圧縮比制御部は、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触しないように、圧縮比可変機構Ｖを制御する。所定期間の油圧の上昇が第２閾値以下であって第１閾値を超えている場合、圧縮比制御部は、段差縮小研磨処理を遂行する。
また、上述した実施形態および変形例では、接触検出部１８４、３８４は、圧縮行程におけるピストンリング１９０と段差Ｌａの接触を検出する場合について説明した。ただし、接触検出部１８４、３８４は、膨張行程におけるピストンリング１９０と段差Ｌａの接触を検出してもよい。また、ピン穴１５４の空間１５４ｃを油圧室として用いる場合、空間１５４ｃの油圧室の油圧によってピストンリング１９０と段差Ｌａの接触を検出してもよい。
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。
また、上述した実施形態および変形例では、油圧センサＳａ、振動センサＳｂを検出部の一例として挙げた。しかし、検出部は、油圧センサＳａ、振動センサＳｂに限られない。検出部は、少なくとも、ピストンリング１９０と段差Ｌａの接触に応じた検出信号を出力すればよい。いずれにしても、接触検出部１８４、３８４は、検出信号から特定される指標値（油圧差分Ｄ、振幅に対応）が予め設定された指標閾値を超えていると、ピストンリング１９０が段差Ｌａに接触したと判定する。圧縮比制御部１８２、６８２、報知制御部４８６、出力制御部５８６は、上記の通り、段差Ｌａに対処する処理を遂行する。
また、上述した実施形態および変形例では、ピストン１１２の上死点位置側に段差Ｌａが形成される場合について説明した。しかし、ピストンリング１９０が下死点位置まで摺動する過程で、段差Ｌａが下死点位置側に形成される場合にも、上記構成が適用される。この場合、上述した実施形態では、圧縮比制御部１８２は、検出信号から特定される所定期間における油圧差分Ｄが閾値以上の場合、ピストンリング１９０が段差Ｌａを超えて下死点位置側に摺動するように（位置に）、下死点位置を制御する。また、上述した第１変形例では、接触検出部３８４は、検出信号から特定される振動の振幅により、ピストンリング１９０と下死点側の段差の接触を検出する。上述した第２変形例では、報知制御部４８６は、検出信号から特定される所定期間における油圧差分Ｄが閾値以上の場合、その旨、報知部４８８に報知させる。上述した第３変形例では、出力制御部５８６は、検出信号から特定される所定期間における油圧差分Ｄが閾値以上の場合、エンジン５００の出力を下げる。上述した第４変形例では、圧縮比制御部６８２は、検出信号から特定される所定期間における油圧差分Ｄが閾値以上の場合、ピストンリング１９０が段差Ｌａを超えないように（位置に）、下死点位置を制御する。また、段差検出処理では、ピストン１１２の下死点位置を上死点位置と反対側に移動させることになる。
本開示は、エンジンに利用することができる。
１００ エンジン
１１０ シリンダ
１１２ ピストン
１１６ クロスヘッド
１２８ 燃焼室
１５４ａ 油圧室
１８２ 圧縮比制御部
１９０ ピストンリング
３００ エンジン
４００ エンジン
４８８ 報知部
５００ エンジン
５８６ 出力制御部
６００ エンジン
６８２ 圧縮比制御部
Ｌ シリンダライナ
Ｌａ 段差
Ｓａ 油圧センサ（検出部）
Ｓｂ 振動センサ（検出部）
１１０ シリンダ
１１２ ピストン
１１６ クロスヘッド
１２８ 燃焼室
１５４ａ 油圧室
１８２ 圧縮比制御部
１９０ ピストンリング
３００ エンジン
４００ エンジン
４８８ 報知部
５００ エンジン
５８６ 出力制御部
６００ エンジン
６８２ 圧縮比制御部
Ｌ シリンダライナ
Ｌａ 段差
Ｓａ 油圧センサ（検出部）
Ｓｂ 振動センサ（検出部）
Claims (5)
- シリンダライナが形成されたシリンダと、
前記シリンダライナ内に設けられるピストンと、
前記ピストンに設けられたピストンリングと、
前記シリンダライナの内周面に形成された段差と前記ピストンリングとの接触に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号に応じて、前記ピストンリングが段差を超える位置に、前記ピストンの上死点位置または下死点位置を制御する圧縮比制御部と、
を備えるエンジン。 - シリンダライナが形成されたシリンダと、
前記シリンダライナ内に設けられるピストンと、
前記ピストンに設けられたピストンリングと、
前記シリンダライナの内周面に形成された段差と前記ピストンリングとの接触に応じた検出信号を出力する検出部と、
前記検出信号に応じて、前記ピストンリングが段差を超えない位置に、前記ピストンの上死点位置または下死点位置を制御する圧縮比制御部と、
を備えるエンジン。 - 前記ピストン、ピストンピン、および、クロスヘッドのいずれかに設けられた油圧室を備え、
前記検出部は、前記油圧室の油圧変化を検出する請求項１または２に記載のエンジン。 - 前記検出部は、前記シリンダライナの振動の振幅を検出する請求項１または２に記載のエンジン。
- 前記圧縮比制御部は、所定の契機で、前記ピストンの上死点位置を下死点位置と反対側に移動させる、もしくは、前記ピストンの下死点位置を上死点位置と反対側に移動させる段差検出処理を遂行する請求項１から４のいずれか１項に記載のエンジン。
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