WO2019112036A1 - エンジンシステム - Google Patents

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WO2019112036A1
WO2019112036A1 PCT/JP2018/045081 JP2018045081W WO2019112036A1 WO 2019112036 A1 WO2019112036 A1 WO 2019112036A1 JP 2018045081 W JP2018045081 W JP 2018045081W WO 2019112036 A1 WO2019112036 A1 WO 2019112036A1
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WO
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piston
piston rod
cylinder
engine system
compression ratio
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PCT/JP2018/045081
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English (en)
French (fr)
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裕 増田
潤 寺本
Original Assignee
株式会社Ihi
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Priority to DK18885132.3T priority patent/DK3722574T3/da
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    • F02B25/02—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using unidirectional scavenging
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • Patent Document 1 discloses a large reciprocating piston combustion engine having a crosshead.
  • the large-sized reciprocating piston combustion engine of Patent Document 1 is a dual fuel engine that can be operated with both liquid fuel such as heavy oil and gaseous fuel such as natural gas.
  • the large reciprocating piston combustion engine of Patent Document 1 changes the compression ratio by moving the piston rod by hydraulic pressure to correspond to both the compression ratio suitable for operation with liquid fuel and the compression ratio suitable for operation with gaseous fuel.
  • An adjustment mechanism is provided at the crosshead portion.
  • An engine system having a compression adjustment device that changes the compression ratio as described above changes the position of the piston in the moving direction of the piston rod to change the bottom dead center and the top dead center position of the piston and adjusts the compression ratio. ing.
  • the supply timing of the lubricating fluid in the piston is fixed even when the piston rod moves. Therefore, there is a possibility that the supply position of the lubricating fluid to the piston is different between the low compression ratio and the high compression ratio, and the lubricating fluid may not be sufficiently supplied into the cylinder.
  • the present disclosure is made in view of the above-described circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a sufficient supply of lubricating fluid in a cylinder in an engine system provided with a variable compression mechanism.
  • a variable compression device having a fluid chamber in which a piston rod connected to a piston is moved in a direction to increase a compression ratio by being supplied with a boosted working fluid;
  • An engine system having a supply device for supplying a lubricating fluid to a cylinder to be slid, a detection device for outputting a signal including positional information of the piston, and a control device for controlling the supply device based on the signal. is there.
  • the control device changes the supply timing of the lubricating fluid of the supply device when the piston rod is moved in the high compression ratio direction. It may be configured.
  • the controller sets in advance the supply amount of the lubricating fluid per unit time when the piston rod is moved in the high compression ratio direction. It may be configured to be adjusted according to the compression ratio.
  • the controller may be configured to increase the supply amount of the lubricating fluid.
  • the detection device is configured to output a signal provided on the cylinder liner and including positional information of the piston. Good.
  • the detection device includes a sensor unit that detects the movement of the detection target fixed to the piston rod without contact. It may be configured.
  • the controller changes the supply timing of the lubricating fluid based on the position of the piston rod or the piston.
  • the lubricating timing can be changed when changing the piston position by the variable compression mechanism, and the lubricating fluid can always be supplied to the piston at a constant position, so that the lubricating fluid can be supplied sufficiently in the cylinder.
  • 1 is a cross-sectional view of an engine system in accordance with an embodiment of the present disclosure. It is a schematic cross section which shows a part of engine system in one embodiment of this indication.
  • 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion of an engine system in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion of an engine system in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is an enlarged cross-sectional view of a portion of an engine system in accordance with an embodiment of the present disclosure.
  • It is a perspective view showing a position detection part of an engine system in one embodiment of this indication.
  • It is a sectional view showing the position detection part of the engine system in one embodiment of this indication.
  • An engine system 100 according to the present embodiment is mounted on a vessel such as a large tanker, for example, and includes an engine 1, a supercharger 200, and a control unit 300 (control device) as shown in FIG.
  • the turbocharger 200 will be described as an accessory and will be described separately from the engine 1 (main engine).
  • the supercharger 200 is not a component essential to the engine system 100 of the present embodiment, and may not be provided in the engine system 100.
  • FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view along a central axis of a cylindrical cylinder liner 3a provided in an engine system 100, which will be described later. In FIG.
  • the side on which the exhaust valve unit 5 described later is provided may be referred to as the upper side, and the side on which the crankshaft 11 described later is provided may be referred to as the lower side.
  • the direction in which the center axis of the cylinder liner 3a is in tolerance may be referred to as the radial direction.
  • the view from the center axis direction of the cylinder liner 3a may be referred to as a plan view.
  • the engine 1 is a multi-cylinder uniflow scavenging diesel engine, and can execute a gas operation mode in which a gaseous fuel such as natural gas is burned together with a liquid fuel such as heavy oil, and a diesel operation mode in which a liquid fuel such as heavy oil is burned It is a dual fuel engine. In the gas operation mode, only gaseous fuel may be burned.
  • Such an engine 1 includes a frame 2, a cylinder portion 3, a piston 4, an exhaust valve unit 5, a piston rod 6, a crosshead 7, a hydraulic portion 8, a connecting rod 9, and a crank angle sensor 10.
  • a cylinder is constituted by the cylinder portion 3, the piston 4, the exhaust valve unit 5 and the piston rod 6.
  • the frame 2 is a strength member that supports the entire engine 1, and the crosshead 7, the hydraulic unit 8, and the connecting rod 9 are accommodated.
  • a cross head pin 7a, which will be described later, of the cross head 7 can reciprocate.
  • the cylinder portion 3 has a cylindrical cylinder liner 3a, a cylinder head 3b and a cylinder jacket 3c.
  • the cylinder liner 3a is a cylindrical member, and a sliding surface with the piston 4 is formed inside.
  • a space surrounded by the inner circumferential surface of the cylinder liner 3a and the piston 4 is a combustion chamber R1.
  • a plurality of scavenging ports S are formed in the lower portion of the cylinder liner 3a.
  • the scavenging port S is an opening arranged along the circumferential surface of the cylinder liner 3a, and communicates the scavenging chamber R2 inside the cylinder jacket 3c with the inside of the cylinder liner 3a.
  • the cylinder head 3 b is a lid member provided at the upper end portion of the cylinder liner 3 a.
  • the cylinder head 3 b is formed with an exhaust port H at a central portion in plan view, and is connected to the exhaust reservoir 13. Further, the cylinder head 3 b is provided with a fuel injection valve (not shown). Further, an in-cylinder pressure sensor 30 (detection device) is provided in the vicinity of the fuel injection valve of the cylinder head 3b. The in-cylinder pressure sensor 30 detects the pressure in the combustion chamber R1 and transmits the pressure to the control unit 300.
  • the cylinder jacket 3c is a cylindrical member provided between the frame 2 and the cylinder liner 3a and into which the lower end portion of the cylinder liner 3a is inserted, and a scavenging chamber R2 is formed inside.
  • the scavenging chamber R2 of the cylinder jacket 3c is connected to the scavenging air reservoir 12.
  • the piston 4 has a substantially cylindrical shape, is connected to a piston rod 6 described later, and is disposed inside the cylinder liner 3a. Further, a piston ring 4a is provided on the outer peripheral surface of the piston 4, and the piston ring 4a seals the gap between the piston 4 and the cylinder liner 3a. The piston 4 slides in the cylinder liner 3a with the piston rod 6 due to the pressure fluctuation in the combustion chamber R1.
  • the exhaust valve unit 5 has an exhaust valve 5a, an exhaust valve housing 5b, and an exhaust valve drive unit 5c.
  • the exhaust valve 5a is provided inside the cylinder head 3b, and closes the exhaust port H in the cylinder unit 3 by the exhaust valve drive unit 5c.
  • the exhaust valve housing 5b is a cylindrical housing that accommodates the end of the exhaust valve 5a.
  • the exhaust valve drive unit 5 c is an actuator that moves the exhaust valve 5 a in a direction along the stroke direction of the piston 4.
  • the piston rod 6 is an elongated member having one end connected to the piston 4 and the other end connected to the crosshead pin 7a.
  • the end of the piston rod 6 is inserted into the crosshead pin 7a, and the connecting rod 9 is connected so as to be rotatable.
  • the piston rod 6 has a large diameter portion in which the diameter of a part of the end portion on the cross head pin 7a side is large.
  • the crosshead 7 includes a crosshead pin 7a, a guide shoe 7b, and a lid member 7c.
  • the crosshead pin 7a is a cylindrical member that movably connects the piston rod 6 and the connecting rod 9, and supply and discharge of hydraulic fluid (working fluid) is performed in the insertion space where the end of the piston rod 6 is inserted.
  • a hydraulic chamber R3 (fluid chamber) to be performed is formed.
  • an outlet hole O penetrating along the axial direction of the crosshead pin 7a is formed below the center.
  • the outlet hole O is an opening through which the cooling oil having passed through a cooling flow passage (not shown) of the piston rod 6 is discharged.
  • the crosshead pin 7a is provided with a supply flow passage R4 connecting the hydraulic pressure chamber R3 and a plunger pump 8c described later, and a relief flow passage R5 connecting the hydraulic pressure chamber R3 and a relief valve 8f described later.
  • the guide shoe 7b is a member for rotatably supporting the cross head pin 7a, and moves on a guide rail (not shown) along the stroke direction of the piston 4 along with the cross head pin 7a.
  • the crosshead pin 7a is restricted from rotational movement and movement of the piston 4 in a direction other than the linear direction along the stroke direction.
  • the lid member 7c is an annular member fixed to the upper portion of the crosshead pin 7a and into which the end of the piston rod 6 is inserted. Such a crosshead 7 transmits the linear motion of the piston 4 to the connecting rod 9.
  • the hydraulic unit 8 includes a supply pump 8a, a rocking pipe 8b, a plunger pump 8c, a first check valve 8d and a second check valve 8e that the plunger pump 8c has, and a relief valve. And 8f. Also, the piston rod 6, the crosshead 7, the hydraulic unit 8, and the control unit 300 function as a variable compression device in the present disclosure.
  • the supply pump 8a is a pump that pressurizes hydraulic oil supplied from a hydraulic oil tank (not shown) and supplies the hydraulic oil to the plunger pump 8c based on an instruction from the control unit 300.
  • the supply pump 8a is driven by the power of the battery of the ship, and can operate before the combustion chamber R1 is supplied with liquid fuel.
  • the swinging pipe 8b is a pipe connecting the supply pump 8a and the plunger pump 8c of each cylinder, and swings between the plunger pump 8c moving along with the cross head pin 7a and the fixed supply pump 8a. It is made possible.
  • the plunger pump 8c is fixed to the cross head pin 7a, and includes a rod-like plunger 8c1, a cylindrical cylinder 8c2 slidably accommodating the plunger 8c1, and a plunger driving unit 8c3.
  • the plunger pump 8c slides in the cylinder 8c2 by connecting the plunger 8c1 to the plunger driving unit 8c3, and pressurizes the hydraulic oil and supplies it to the hydraulic chamber R3.
  • a first check valve 8d is provided at the discharge side opening of the hydraulic oil provided at the end, and a second check valve 8e is provided at the suction side opening provided on the side circumferential surface. It is provided.
  • the plunger driving unit 8c3 is connected to the plunger 8c1 and reciprocates the plunger 8c1 based on an instruction from the control unit 300.
  • the first check valve 8d is closed by urging the valve toward the inside of the cylinder 8c2, and prevents the hydraulic oil supplied to the hydraulic chamber R3 from flowing back to the cylinder 8c2 doing.
  • the first check valve 8d when the pressure of the hydraulic oil in the cylinder 8c2 becomes equal to or greater than the biasing force (opening pressure) of the biasing member of the first check valve 8d, the valve body is pushed by the hydraulic oil. Open the valve.
  • the second check valve 8e is biased toward the outside of the cylinder 8c2, and prevents the hydraulic oil supplied to the cylinder 8c2 from flowing back to the supply pump 8a.
  • the valve body becomes hydraulic fluid. It opens by being pushed.
  • the first check valve 8d has a valve opening pressure higher than that of the second check valve 8e, and is supplied from the supply pump 8a during steady-state operation operated at a preset compression ratio. It does not open due to the pressure of the hydraulic fluid.
  • the relief valve 8f is provided on the cross head pin 7a, and has a main body 8f1 and a relief valve drive 8f2.
  • the main body 8f1 is a valve connected to the hydraulic pressure chamber R3 and a hydraulic oil tank (not shown).
  • the relief valve drive unit 8f2 is connected to the valve body of the main body 8f1 and opens and closes the main body 8f1 based on an instruction from the control unit 300.
  • the relief valve 8f is opened by the relief valve drive unit 8f2, whereby the hydraulic oil stored in the hydraulic pressure chamber R3 is returned to the hydraulic oil tank.
  • the connecting rod 9 is an elongated member connected to the crosshead pin 7 a and connected to the crankshaft 11.
  • the connecting rod 9 converts the linear motion of the piston 4 transmitted to the crosshead pin 7a into rotational motion.
  • the crank angle sensor 10 is a sensor for measuring the crank angle of the crankshaft 11, and transmits a crank pulse signal for calculating the crank angle to the control unit 300.
  • the crankshaft 11 is an elongated member connected to a connecting rod 9 provided in a cylinder, and transmits power to, for example, a screw or the like by being rotated by the rotational motion transmitted by the connecting rod 9.
  • the scavenging air reservoir 12 is provided between the cylinder jacket 3c and the supercharger 200, and the air pressurized by the supercharger 200 flows in.
  • an air cooler 14 is provided inside the scavenging air reservoir 12.
  • the exhaust reservoir 13 is a tubular member connected to the exhaust port H of each cylinder and connected to the turbocharger 200. The gas discharged from the exhaust port H is temporarily stored in the exhaust reservoir 13 and is thus supplied to the turbocharger 200 in a state where pulsation is suppressed.
  • the air cooler 14 is a device that cools the air inside the scavenging gas reservoir 12.
  • the lubricating device 15 is provided on the outer periphery of the cylinder liner 3a on the exhaust port H side, and lubricating oil is directed toward the inner side (combustion chamber R1) of the cylinder liner 3a from the oiling hole communicating the inner side and the outer side of the cylinder liner 3a. Supply of lubricating fluid).
  • the oiling device 15 is capable of changing the amount and timing of oiling based on an instruction from the control unit 300.
  • the supercharger 200 is a device that pressurizes air taken in from an intake port (not shown) and supplies it to the combustion chamber R1 by a turbine rotated by gas discharged from the exhaust port H.
  • the control unit 300 controls the hydraulic unit 8 to change the compression ratio in the combustion chamber R1. Specifically, the control unit 300 acquires position information of the piston rod 6 based on a signal from the in-cylinder pressure sensor 30, controls the plunger pump 8c, the supply pump 8a and the relief valve 8f, and operates in the hydraulic pressure chamber R3. By adjusting the amount of oil, the position of the piston rod 6 is changed to change the compression ratio. Furthermore, the control unit 300 changes the amount and timing of oil application of the oil supply device 15 based on the position information of the piston rod 6.
  • Such an engine system 100 is a device that causes the piston 4 to slide in the cylinder liner 3 a by igniting and detonating the fuel injected into the combustion chamber R1 from a fuel injection valve (not shown), and rotates the crankshaft 11. is there. More specifically, the fuel supplied to the combustion chamber R1 is mixed with the air flowing in from the scavenging port S, and then compressed by movement of the piston 4 toward the top dead center to raise the temperature, resulting in natural Ignite. In the case of liquid fuel, it is vaporized by temperature rise in the combustion chamber R1 and spontaneously ignited.
  • the fuel in the combustion chamber R1 is rapidly ignited by natural ignition, and the pressure is applied to the piston 4 in the direction of the bottom dead center.
  • the piston 4 moves in the bottom dead center direction
  • the piston rod 6 is moved along with the piston 4, and the crankshaft 11 is rotated via the connecting rod 9.
  • pressurized air flows from the scavenging port S into the combustion chamber R1.
  • the exhaust port H is opened by driving the exhaust valve unit 5, and the exhaust gas in the combustion chamber R1 is pushed out to the exhaust reservoir 13 by the pressurized air.
  • the control unit 300 drives the supply pump 8a to supply hydraulic oil to the plunger pump 8c. Then, the control unit 300 drives the plunger driving unit 8c3 to pressurize the hydraulic oil to a pressure capable of lifting the piston rod 6, and supplies the hydraulic oil to the hydraulic chamber R3. The end of the piston rod 6 is lifted by the pressure of the hydraulic fluid in the hydraulic chamber R3, and the top dead center position of the piston 4 is moved upward (exhaust port H side) accordingly.
  • the relief valve driving unit 8f2 is driven by the control unit 300 to drive the relief valve 8f, and the hydraulic pressure chamber R3 and the hydraulic oil tank (not shown) are in communication. Then, the load of the piston rod 6 is applied to the hydraulic oil in the hydraulic chamber R3, and the hydraulic oil in the hydraulic chamber R3 is pushed out to the hydraulic oil tank via the relief valve 8f. As a result, the hydraulic oil in the hydraulic chamber R3 decreases, and the piston rod 6 is moved downward (toward the crankshaft 11), and the top dead center position of the piston 4 is moved downward accordingly.
  • the piston rod position acquisition unit 310 calculates the position in the height direction of the piston rod 6 based on the input from the in-cylinder pressure sensor 30. Specifically, the position in the height direction of the piston rod 6 is calculated by the following procedure. Assuming that the in-cylinder pressure when the piston 4 is located at the bottom dead center is P 0 and the in-cylinder pressure when the piston 4 is located at the top dead center is P 1 , the compression ratio ⁇ is expressed by the following equation 1. Here, ⁇ represents a polytropic index.
  • the piston rod position acquisition unit 310 calculates the compression ratio in the cylinder unit 3 based on the above equation 1 from the electric signal (signal including the position information of the piston rod 6) output from the in-cylinder pressure sensor 30. Furthermore, the position in the height direction of the piston rod 6 is calculated by the piston rod position acquisition unit 310 based on the compression ratio.
  • the control unit 300 monitors the position in the height direction of the piston rod 6 calculated by the above-mentioned method from the piston rod position acquisition unit 310 in real time.
  • the control unit 300 detects that the piston rod 6 has been moved upward (in the high compression ratio direction) based on the position in the height direction of the piston rod 6, the control unit 300 performs three times on the oil feeding device 15. Instructs the oiling timing to be advanced earlier than the oiling timing at low compression ratio.
  • the control unit 300 causes the oil supplying device 15 to perform a process 1 based on a map showing the correlation between the compression ratio set in advance and the amount of oil supplied. Instruct to increase (adjust) the amount of lubrication per cycle.
  • the control unit 300 gradually changes the oiling timing according to the position of the piston rod 6 in the height direction, and causes the oiling device 15 to oil so that the oiling timing shown in FIGS. 3 to 5 is always obtained. That is, based on the position of the piston rod 6 in the height direction, the control unit 300 causes the piston ring 4a of the piston 4 to pass the oil supply hole before the piston 4 passes the oil supply hole with respect to the oil supply device 15. And the piston ring 4a of the piston 4 passes the lubricating oil. Further, when the piston rod 6 is moved in the low compression ratio direction, the oiling timing is delayed more than the oiling timing at the high compression ratio.
  • the piston rod position control unit 310 may be provided adjacent to the control unit 300 as shown in FIG.
  • the control unit 300 is communicably connected.
  • the piston rod position control unit 310 may have a configuration according to the control unit 300.
  • the stone rod position control unit 310 may be part of the control unit 300.
  • the control unit 300 is a computer that controls the amount of supplied fuel and the like based on an operation and the like by the operator of the ship. That is, the control unit 300 may be a known computer including a CPU, a RAM, a ROM and the like capable of performing the control described above.
  • the details of the control by the control unit 300 may be defined by software that can be arbitrarily changed or updated by the user. As shown in FIG. 1 and FIG.
  • the control unit 300 is electrically or electronically connected, or in the combustion chamber R1 from the in-cylinder pressure sensor 30 connected to be able to communicate signals wirelessly or by wire.
  • the pressure feedback and the crank pulse signal from the crank angle sensor 10 are received.
  • the control unit 300 appropriately controls the supply pump 8a, the plunger drive unit 8c3, the relief valve drive unit 8f2, the exhaust valve drive unit 5c, the lubricating device 15, and the hydraulic unit 8 as needed.
  • the control unit 300 changes the oil supply timing of the oil supply device 15 based on the position of the piston rod 6 in the height direction. It is possible to lubricate the relative position always at a fixed timing. Thus, the lubricating oil can be supplied to the upper end side of the cylinder liner 3a, and the lubricity inside the cylinder liner 3a can be maintained.
  • the fuel (heavy oil) used for the operation with the high compression ratio is highly corrosive, and it is necessary to sufficiently lubricate the cylinder liner 3a.
  • the control unit 300 moves the piston rod 6 upward based on the position of the piston rod 6 in the height direction. Increase the amount of oil Thereby, even in operation with a high compression ratio, sufficient lubricity can be maintained.
  • Second Embodiment A modification of the first embodiment is described as a second embodiment.
  • symbol is attached
  • the engine system 100 in the present embodiment has a position detection unit 400 (detection device).
  • the position detection unit 400 includes a magnetic sensor 410 (sensor unit), a rod unit 420, and a communication unit 430.
  • the magnetic sensor 410 is fixed to the lid member 7c, and is a sensor that generates an electric signal (a signal including positional information of the piston rod 6) by a change of a magnetic field accompanying the movement of a rod 421 described later.
  • the rod portion 420 includes a rod 421, a holding portion 422, a biasing spring 423, and a magnetic member 424.
  • the rod 421 is a rod-like member having a flange that holds the biasing spring 423 near the end.
  • the rod 421 is inserted into the through hole formed in the lid member 7c together with the holding portion 422, arranged along the extension direction of the piston rod 6, and the large diameter portion of the end of the piston rod 6 by the biasing spring 423. It is pressed and fixed.
  • the holding portion 422 is a cylindrical member fixed to the lid 7 c and into which the rod 421 is inserted.
  • the rod 421 is capable of reciprocating within the holding portion 422.
  • the biasing spring 423 is provided between the flange of the rod 421 and the large diameter portion of the piston rod 6 and biases the rod 421 toward the large diameter portion of the piston rod 6.
  • the magnetic member 424 is a member in which a plurality of magnets are arranged at equal intervals, and is provided on the circumferential surface of the rod 421 along the extending direction of the rod 421.
  • the communication unit 430 is a telemeter that transmits the electric signal detected by the magnetic sensor 410 to the control unit 300 by wireless communication.
  • the control unit 300 calculates the position in the height direction of the piston rod 6 based on the input from the position detection unit 400.
  • the control unit 300 changes the oil supply timing of the oil supply device 15 based on the position of the piston rod 6 in the height direction, so the relative position between the oil supply device 15 and the piston 4 is Lubrication can always be performed at a fixed timing.
  • the lubricating oil can be supplied to the upper end side of the cylinder liner 3a, and the lubricity inside the cylinder liner 3a can be maintained.
  • the position in the height direction of the piston rod 6 can be detected directly, and the position in the height direction of the piston rod 6 can be grasped more accurately.
  • the piston rod 6, the crosshead 7, the hydraulic unit 8, the control unit 300, and the position detection unit 400 function as a variable compression device in the present disclosure.
  • the engine system 100 in the present embodiment includes a position detection unit 500 (detection device) instead of the position detection unit 400.
  • the position detection unit 500 includes a sensor unit 510 and a detection unit 520.
  • the sensor unit 510 is embedded and fixed on the lower end side of the inner peripheral surface of the cylinder liner 3a, which is a position farther from the combustion chamber R1 than the scavenging port S.
  • the sensor unit 510 is a sensor that generates an electric signal (a signal including positional information of the piston rod 6) by a change in distance to the surface of the detected unit 520 in accordance with the movement of the two detected units 520.
  • the to-be-detected part 520 is provided in the sliding surface lower end side of the piston 4, and is respectively comprised by several unevenness
  • the detected portion 520 is provided below (on the piston rod 6 side) the piston ring 4 a (not shown) provided on the piston 4. As a result, the detected portion 520 is unlikely to be affected by the lubricating oil on the sliding surface of the piston 4.
  • the control unit 300 calculates the position in the height direction of the piston rod 6 based on the input from the position detection unit 500.
  • the control unit 300 changes the oil supply timing of the oil supply device 15 based on the position of the piston rod 6 in the height direction, so the relative position between the oil supply device 15 and the piston 4 is Lubrication can always be performed at a fixed timing.
  • the lubricating oil can be supplied to the upper end side of the cylinder liner 3a, and the lubricity inside the cylinder liner 3a can be maintained.
  • the sensor unit 510 is embedded in the cylinder liner 3a fixed to the frame 2, the sensor unit 510 and the control unit 300 can be easily connected by wire. Therefore, the sensor unit 510 does not need to have a communication unit or the like, and is easy to install.
  • oiling timing is provided three times, the present disclosure is not limited to this.
  • the oiling timing can be varied in number or timing depending on the shape of the piston 4 and the characteristics of the engine.
  • the detection apparatus of the position of the height direction of the piston rod 6 is not limited to the form disclosed in the said embodiment.
  • the position of the piston rod 6 or the piston 4 may be measured by a laser range finder provided as a detection device.
  • control unit 300 increases the amount of oil injection when the piston rod 6 is moved in the high compression ratio direction, but the present disclosure is not limited to this, and the compression ratio and the amount of oil injection It is not necessary to reduce or change the amount of lubrication based on the map showing the correlation of Further, in the above embodiment, when the piston rod 6 is moved in the high compression ratio direction, the control unit 300 adjusts the amount of supply of lubricating fluid per unit time according to the preset compression ratio. Good.

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Abstract

昇圧された作動流体が供給されることで、ピストンと接続されるピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動される流体室を有する可変圧縮装置と、上記ピストンが摺動されるシリンダに潤滑流体を供給する供給装置と、上記ピストンの位置情報を含む信号を出力する検出装置と、上記信号に基づいて上記供給装置を制御する制御装置とを有するエンジンシステム。

Description

エンジンシステム
　本開示は、エンジンシステムに関する。
本願は、２０１７年１２月７日に日本国に出願された特願２０１７－２３５５２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　例えば、特許文献１には、クロスヘッドを有する大型往復ピストン燃焼エンジンが開示されている。特許文献１の大型往復ピストン燃焼エンジンは、重油などの液体燃料と天然ガス等の気体燃料との両方での稼働が可能とされるデュアルフュエルエンジンである。特許文献１の大型往復ピストン燃焼エンジンは、液体燃料による稼働に適する圧縮比と気体燃料による稼働に適する圧縮比との双方に対応するため、油圧によりピストンロッドを移動させることで圧縮比を変更させる調整機構をクロスヘッド部分に設けている。
日本国特開２０１４－２０３７５号公報
　上述のような圧縮比を変更する圧縮調整装置を有するエンジンシステムは、ピストンロッドの移動方向における位置を変更することにより、ピストンの下死点及び上死点位置を変更し、圧縮比を調整している。しかしながら、従来のエンジンシステムにおいては、ピストンロッドが移動した際についてもピストンにおける潤滑流体の供給タイミングが固定されている。このため、低圧縮比時と高圧縮比時とで、ピストンに対する潤滑流体の供給位置が異なり、シリンダ内に潤滑流体が十分に供給されない可能性がある。
　本開示は、上述する事情に鑑みてなされ、可変圧縮機構を備えるエンジンシステムにおいて、シリンダ内に潤滑流体を十分に供給させることを目的とする。
　本開示の第１の態様は、昇圧された作動流体が供給されることで、ピストンと接続されるピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動される流体室を有する可変圧縮装置と、上記ピストンが摺動されるシリンダに潤滑流体を供給する供給装置と、上記ピストンの位置情報を含む信号を出力する検出装置と、上記信号に基づいて上記供給装置を制御する制御装置と、を有するエンジンシステムである。
　本開示の第２の態様は、第１の態様において、上記制御装置は、上記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、上記供給装置の上記潤滑流体の供給タイミングを変化させるように構成されてもよい。
　本開示の第３の態様は、第２の態様において、上記制御装置は、上記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、上記潤滑流体の単位時間当たりの供給量を予め設定された圧縮比に応じて調整させるように構成されてもよい。
　本開示の第４の態様は、第２又は第３の態様において、上記制御装置は、上記潤滑流体の１回あたりの供給量を増加させるように構成されてもよい。
　本開示の第５の態様は、第１から第４のいずれかの態様において、上記検出装置は、上記シリンダライナに設けられると共に上記ピストンの位置情報を含む信号を出力するように構成されてもよい。
　本開示の第６の態様は、第１から第４のいずれかの態様において、上記検出装置は、上記ピストンロッドに固定された被検出部の移動を非接触で検出するセンサ部を有するように構成されてもよい。
　本開示によれば、制御装置が、ピストンロッドまたはピストンの位置に基づいて、潤滑流体の供給タイミングを変化させる。これにより、可変圧縮機構によりピストン位置を変更させる際に注油タイミングを変更し、ピストンに対して常に一定の位置で潤滑流体を供給させることができるため、シリンダ内に潤滑流体を十分に供給させることができる。
本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの断面図である。 本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す模式断面図である。 本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す拡大断面図である。 本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す拡大断面図である。 本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの一部を示す拡大断面図である。 本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの位置検出部を示す斜視図である。 本開示の一実施形態におけるエンジンシステムの位置検出部を示す断面図である。
　以下、図面を参照して、本開示におけるエンジンシステム１００の一実施形態について説明する。
［第１実施形態］
　本実施形態のエンジンシステム１００は、例えば大型タンカなど船舶に搭載され、図１に示すように、エンジン１と、過給機２００と、制御部３００（制御装置）とを有している。なお、本実施形態においては、過給機２００を補機として捉え、エンジン１（主機）と別体として説明する。但し、過給機２００をエンジン１の一部として構成することも可能である。なお、過給機２００は、本実施形態のエンジンシステム１００に必須の構成要件ではなく、エンジンシステム１００に設けられずともよい。
図１は、エンジンシステム１００に設けられた後述する円筒状のシリンダライナ３ａの中心軸に沿った縦断面図である。図１において、後述する排気弁ユニット５が設けられている側を上側、後述するクランク軸１１が設けられている側を下側と称する場合がある。シリンダライナ３ａの中心軸に公差する方向を径方向と称する場合がある。シリンダライナ３ａの中心軸方向から見た図を平面視と称する場合がある。
エンジン１は、多気筒のユニフロー掃気ディーゼルエンジンとされ、天然ガス等の気体燃料を重油などの液体燃料と共に燃焼させるガス運転モードと、重油などの液体燃料を燃焼させるディーゼル運転モードとを実行可能なデュアルフュエルエンジンである。なお、ガス運転モードでは、気体燃料のみを燃焼させても良い。このようなエンジン１は、架構２と、シリンダ部３と、ピストン４と、排気弁ユニット５と、ピストンロッド６と、クロスヘッド７と、油圧部８と、連接棒９と、クランク角センサ１０と、クランク軸１１と、掃気溜１２と、排気溜１３と、空気冷却器１４と、注油装置１５（供給装置）とを有している。また、シリンダ部３、ピストン４、排気弁ユニット５及びピストンロッド６により、気筒が構成されている。
　架構２は、エンジン１の全体を支持する強度部材であり、クロスヘッド７、油圧部８及び連接棒９が収容されている。また、架構２は、内部において、クロスヘッド７の後述するクロスヘッドピン７ａが往復動可能とされている。
　シリンダ部３は、円筒状のシリンダライナ３ａと、シリンダヘッド３ｂとシリンダジャケット３ｃとを有している。シリンダライナ３ａは、円筒状の部材であり、ピストン４との摺動面が内側に形成されている。このようなシリンダライナ３ａの内周面とピストン４とにより囲まれた空間が燃焼室Ｒ１とされている。また、シリンダライナ３ａの下部には、複数の掃気ポートＳが形成されている。掃気ポートＳは、シリンダライナ３ａの周面に沿って配列された開口であり、シリンダジャケット３ｃ内部の掃気室Ｒ２とシリンダライナ３ａの内側とを連通している。シリンダヘッド３ｂは、シリンダライナ３ａの上端部に設けられた蓋部材である。シリンダヘッド３ｂは、平面視において中央部に排気ポートＨが形成され、排気溜１３と接続されている。また、シリンダヘッド３ｂには、不図示の燃料噴射弁が設けられている。さらに、シリンダヘッド３ｂの燃料噴射弁の近傍には、筒内圧センサ３０（検出装置）が設けられている。筒内圧センサ３０は、燃焼室Ｒ１内の圧力を検出し、制御部３００へと送信している。シリンダジャケット３ｃは、架構２とシリンダライナ３ａとの間に設けられ、シリンダライナ３ａの下端部が挿入された円筒状の部材であり、内部に掃気室Ｒ２が形成されている。また、シリンダジャケット３ｃの掃気室Ｒ２は、掃気溜１２と接続されている。
　ピストン４は、略円柱状とされ、後述するピストンロッド６と接続されてシリンダライナ３ａの内側に配置されている。また、ピストン４の外周面にはピストンリング４ａが設けられ、ピストンリング４ａにより、ピストン４とシリンダライナ３ａとの間隙を封止している。ピストン４は、燃焼室Ｒ１における圧力の変動により、ピストンロッド６を伴ってシリンダライナ３ａ内を摺動する。
　排気弁ユニット５は、排気弁５ａと、排気弁筐５ｂと、排気弁駆動部５ｃとを有している。排気弁５ａは、シリンダヘッド３ｂの内側に設けられ、排気弁駆動部５ｃにより、シリンダ部３内の排気ポートＨを閉塞する。排気弁筐５ｂは、排気弁５ａの端部を収容する円筒形の筐体である。排気弁駆動部５ｃは、排気弁５ａをピストン４のストローク方向に沿う方向に移動させるアクチュエータである。
　ピストンロッド６は、一端がピストン４と接続され、他端がクロスヘッドピン７ａと連結された長尺状部材である。ピストンロッド６の端部は、クロスヘッドピン７ａに挿入され、連接棒９が回転可能となるように連結されている。また、ピストンロッド６は、クロスヘッドピン７ａ側端部の一部の径が太く形成された太径部を有している。
　クロスヘッド７は、図１と図２に示すように、クロスヘッドピン７ａと、ガイドシュー７ｂと、蓋部材７ｃとを有している。クロスヘッドピン７ａは、ピストンロッド６と連接棒９とを移動可能に連結する円柱状部材であり、ピストンロッド６の端部が挿入される挿入空間に、作動油（作動流体）の供給及び排出が行われる油圧室Ｒ３（流体室）が形成される。
　クロスヘッドピン７ａには、中心よりも下側に、クロスヘッドピン７ａの軸方向に沿って貫通する出口孔Ｏが形成されている。出口孔Ｏは、ピストンロッド６の不図示の冷却流路を通過した冷却油が排出される開口である。クロスヘッドピン７ａには、油圧室Ｒ３と後述するプランジャポンプ８ｃとを接続する供給流路Ｒ４と、油圧室Ｒ３と後述するリリーフ弁８ｆとを接続するリリーフ流路Ｒ５とが設けられている。
　ガイドシュー７ｂは、クロスヘッドピン７ａを回動可能に支持する部材であり、クロスヘッドピン７ａに伴ってピストン４のストローク方向に沿って不図示のガイドレール上を移動する。ガイドシュー７ｂがガイドレールに沿って移動することにより、クロスヘッドピン７ａは、回転運動と、ピストン４のストローク方向に沿う直線方向以外への移動が規制される。蓋部材７ｃは、クロスヘッドピン７ａの上部に固定され、ピストンロッド６の端部が挿入される環状部材である。このようなクロスヘッド７は、ピストン４の直線運動を連接棒９へと伝達している。
　図３２に示すように、油圧部８は、供給ポンプ８ａと、揺動管８ｂと、プランジャポンプ８ｃと、プランジャポンプ８ｃが有する第１逆止弁８ｄ及び第２逆止弁８ｅと、リリーフ弁８ｆとを有している。また、ピストンロッド６、クロスヘッド７、油圧部８、制御部３００は、本開示における可変圧縮装置として機能する。
　供給ポンプ８ａは、制御部３００からの指示に基づいて、不図示の作動油タンクから供給される作動油を昇圧してプランジャポンプ８ｃへと供給するポンプである。供給ポンプ８ａは、船舶のバッテリの電力により駆動され、燃焼室Ｒ１に液体燃料が供給されるよりも前に稼働することが可能である。揺動管８ｂは、供給ポンプ８ａと各気筒のプランジャポンプ８ｃとを接続する配管であり、クロスヘッドピン７ａに伴って移動するプランジャポンプ８ｃと、固定された供給ポンプ８ａとの間において、揺動可能とされている。
　プランジャポンプ８ｃは、クロスヘッドピン７ａに固定されており、棒状のプランジャ８ｃ１と、プランジャ８ｃ１を摺動可能に収容する筒状のシリンダ８ｃ２と、プランジャ駆動部８ｃ３とを有している。プランジャポンプ８ｃは、プランジャ８ｃ１がプランジャ駆動部８ｃ３と接続されることでシリンダ８ｃ２内を摺動し、作動油を昇圧して油圧室Ｒ３へと供給する。また、シリンダ８ｃ２には、端部に設けられた作動油の吐出側の開口に第１逆止弁８ｄが設けられ、側周面に設けられた吸入側の開口に第２逆止弁８ｅが設けられている。プランジャ駆動部８ｃ３は、プランジャ８ｃ１に接続され、制御部３００からの指示に基づいてプランジャ８ｃ１を往復動させる。
　第１逆止弁８ｄは、シリンダ８ｃ２の内側に向けて弁体が付勢されることで閉弁する構造とされ、油圧室Ｒ３に供給された作動油がシリンダ８ｃ２へと逆流することを防止している。また、第１逆止弁８ｄは、シリンダ８ｃ２内の作動油の圧力が第１逆止弁８ｄの付勢部材の付勢力（開弁圧力）以上となると、弁体が作動油に押されることにより開弁する。第２逆止弁８ｅは、シリンダ８ｃ２の外側に向けて付勢されており、シリンダ８ｃ２に供給された作動油が供給ポンプ８ａへと逆流することを防止している。また、第２逆止弁８ｅは、供給ポンプ８ａから供給される作動油の圧力が第２逆止弁８ｅの付勢部材の付勢力（開弁圧力）以上となると、弁体が作動油に押されることにより開弁する。なお、第１逆止弁８ｄは、開弁圧力が第２逆止弁８ｅの開弁圧力よりも高く、予め設定された圧縮比で運転される定常運転時においては、供給ポンプ８ａから供給される作動油の圧力により開弁することはない。
　リリーフ弁８ｆは、クロスヘッドピン７ａに設けられ、本体部８ｆ１と、リリーフ弁駆動部８ｆ２とを有している。本体部８ｆ１は、油圧室Ｒ３及び不図示の作動油タンクに接続される弁である。リリーフ弁駆動部８ｆ２は、本体部８ｆ１の弁体に接続され、制御部３００からの指示に基づいて本体部８ｆ１を開閉弁する。リリーフ弁８ｆがリリーフ弁駆動部８ｆ２により開弁することで、油圧室Ｒ３に貯留された作動油が作動油タンクに戻される。
　図１に示すように、連接棒９は、クロスヘッドピン７ａと連結されると共にクランク軸１１と連結されている長尺状部材である。連接棒９は、クロスヘッドピン７ａに伝えられたピストン４の直線運動を回転運動に変換している。クランク角センサ１０は、クランク軸１１のクランク角を計測するためのセンサであり、クランク角を算出するためのクランクパルス信号を制御部３００に送信している。
　クランク軸１１は、気筒に設けられる連接棒９に接続された長尺状の部材であり、連接棒９により伝えられる回転運動により回転されることで、例えばスクリュー等に動力を伝える。掃気溜１２は、シリンダジャケット３ｃと過給機２００との間に設けられ、過給機２００により加圧された空気が流入する。また、掃気溜１２には、空気冷却器１４が内部に設けられている。排気溜１３は、各気筒の排気ポートＨと接続されると共に過給機２００と接続される管状部材である。排気ポートＨより排出されるガスは、排気溜１３に一時的に貯留されることにより、脈動を抑制した状態で過給機２００へと供給される。空気冷却器１４は、掃気溜１２内部の空気を冷却する装置である。
　注油装置１５は、シリンダライナ３ａの排気ポートＨ側の外周に設けられ、シリンダライナ３ａの内側と外側とを連通する注油孔より、シリンダライナ３ａの内側（燃焼室Ｒ１）に向けて潤滑油（潤滑流体）を供給している。注油装置１５は、制御部３００からの指示に基づいて注油量及び注油タイミングを変更可能とされている。
　過給機２００は、排気ポートＨより排出されたガスにより回転されるタービンにより、不図示の吸気ポートから吸入した空気を加圧して燃焼室Ｒ１に供給する装置である。
　制御部３００は、油圧部８を制御することにより、燃焼室Ｒ１における圧縮比を変更する。具体的には、制御部３００は、筒内圧センサ３０からの信号に基づいてピストンロッド６の位置情報を取得し、プランジャポンプ８ｃ、供給ポンプ８ａ及びリリーフ弁８ｆを制御し、油圧室Ｒ３における作動油の量を調整することにより、ピストンロッド６の位置を変更させて圧縮比を変更する。さらに、制御部３００は、ピストンロッド６の位置情報に基づいて、注油装置１５の注油量及び注油タイミングを変更する。
　このようなエンジンシステム１００は、不図示の燃料噴射弁より燃焼室Ｒ１に噴射された燃料を着火、爆発させることによりピストン４をシリンダライナ３ａ内で摺動させ、クランク軸１１を回転させる装置である。詳述すると、燃焼室Ｒ１に供給された燃料は、掃気ポートＳより流入した空気と混合された後、ピストン４が上死点方向に向けて移動することにより圧縮されて温度が上昇し、自然着火する。また、液体燃料の場合には、燃焼室Ｒ１において温度上昇することにより気化し、自然着火する。
　そして、燃焼室Ｒ１内の燃料が自然着火することで急激に膨張し、ピストン４には下死点方向に向けた圧力がかかる。これにより、ピストン４が下死点方向に移動し、ピストン４に伴ってピストンロッド６が移動され、連接棒９を介してクランク軸１１が回転される。さらに、ピストン４が下死点に移動されることで、掃気ポートＳより燃焼室Ｒ１へと加圧空気が流入する。排気弁ユニット５が駆動することで排気ポートＨが開き、燃焼室Ｒ１内の排気ガスが、加圧空気により排気溜１３へと押し出される。
　圧縮比を大きくする場合には、制御部３００により供給ポンプ８ａが駆動され、プランジャポンプ８ｃに作動油が供給される。そして、制御部３００は、プランジャ駆動部８ｃ３を駆動して、作動油をピストンロッド６を持ち上げることが可能な圧力となるまで加圧し、油圧室Ｒ３へと作動油を供給する。油圧室Ｒ３の作動油の圧力により、ピストンロッド６の端部が持ち上がり、これに伴ってピストン４の上死点位置が上方（排気ポートＨ側）に移動される。
　圧縮比を小さくする場合には、制御部３００によりリリーフ弁駆動部８ｆ２が駆動されることによりリリーフ弁８ｆが駆動され、油圧室Ｒ３と不図示の作動油タンクとが連通状態となる。そして、ピストンロッド６の荷重が油圧室Ｒ３の作動油にかかり、油圧室Ｒ３内の作動油がリリーフ弁８ｆを介して作動油タンクへと押し出される。これにより、油圧室Ｒ３の作動油が減少し、ピストンロッド６が下方（クランク軸１１側）に移動され、これに伴ってピストン４の上死点位置が下方に移動される。
　続いて、本実施形態におけるエンジンシステム１００の注油タイミングについて説明する。
　注油装置１５は、図３～５に示すように、ピストン４が注油孔を通過するより前と、ピストン４のピストンリング４ａが注油孔を通過する際と、ピストン４のピストンリング４ａが通過した後との３回に分けて、シリンダライナ３ａの内側に潤滑油を供給している。
　例えば、注油装置１５による注油は、２サイクルに１度程度の間隔で実施される。これにより、ピストン４のピストンリング４ａに潤滑油が全て掻き出されることなく、シリンダライナ３ａの上端（排気ポートＨ側）にも潤滑油が行き渡るようになっている。
　注油タイミングの制御において、ピストンロッド位置取得部３１０は、筒内圧センサ３０からの入力に基づいて、ピストンロッド６の高さ方向の位置を算出する。具体的には、ピストンロッド６の高さ方向の位置は、以下の手順で算出される。
　ピストン４が下死点に位置するときの筒内圧をＰ０、ピストン４が上死点に位置するときの筒内圧をＰ１としたとき、圧縮比εは、下記式１で示される。なおκは、ポリトロープ指数を示す。
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　ピストンロッド位置取得部３１０は、筒内圧センサ３０が出力する電気信号（ピストンロッド６の位置情報を含む信号）から上記式１に基づいてシリンダ部３における圧縮比を算出する。さらに、ピストンロッド位置取得部３１０により、圧縮比に基づいてピストンロッド６の高さ方向の位置を算出する。
　制御部３００は、上述の手法で算出されたピストンロッド６の高さ方向の位置をピストンロッド位置取得部３１０より取得することでリアルタイムで監視している。制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、ピストンロッド６が上方向（高圧縮比方向）に移動されていることを検知すると、注油装置１５に対して、３回の注油タイミングをそれぞれ低圧縮比時の注油タイミングよりも早めるように指示する。さらに、制御部３００は、ピストンロッド６が上方向に移動されている最中には、注油装置１５に対して、予め設定された圧縮比と注油量との相関を示すマップに基づいて、１回あたりの注油量を増加させる（調整させる）ことを指示する。なお、制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置に応じて注油タイミングを徐々に変化させ、常に図３～５に示す注油タイミングとなるように注油装置１５に注油させる。すなわち、制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５に対して、ピストン４が注油孔を通過するより前と、ピストン４のピストンリング４ａが注油孔を通過する際と、ピストン４のピストンリング４ａが通過した後とに、潤滑油を注油させる。
　また、ピストンロッド６が低圧縮比方向に移動される際には、注油タイミングを高圧縮比時の注油タイミングよりも遅らせる。
なお、ピストンロッド位置制御部３１０は、図１に示すように制御部３００と隣接して設けられていても、又は、制御部３００と離間して設けられていても良く、いずれの場合も、制御部３００と通信可能に接続されている。ピストンロッド位置制御部３１０は、制御部３００に準じた構成を有しても良い。なお、ストンロッド位置制御部３１０は、制御部３００の一部であっても良い。
ここで、制御部３００は、船舶の操縦者による操作等に基づいて、燃料の供給量等を制御するコンピュータである。即ち、制御部３００は、上記のような制御を実施できるようなＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を含む公知の計算機でもよい。制御部３００による制御の詳細は、ユーザーが任意に変更または更新可能なソフトウェアにより定義されても良い。図１や図２に示すように、制御部３００は、電気的あるいは電子的に接続され、或いは、無線若しくは有線により信号を通信可能なように接続された筒内圧センサ３０からの燃焼室Ｒ１内の圧力のフィードバックとクランク角センサ１０からのクランクパルス信号を受信する。これらに基づき、制御部３００は、必要に応じて供給ポンプ８ａ、プランジャ駆動部８ｃ３、リリーフ弁駆動部８ｆ２、排気弁駆動部５ｃ、注油装置１５、油圧部８を適宜制御する。
　このような本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５の注油タイミングを変更させるため、注油装置１５とピストン４との相対位置が常に一定のタイミングで注油を行うことができる。これにより、シリンダライナ３ａの上端側まで潤滑油を供給することができ、シリンダライナ３ａの内側の潤滑性を保持することができる。
　また、高圧縮比による運転に用いられる燃料（重油）は、腐食性が高く、シリンダライナ３ａを十分に潤滑させる必要がある。本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、ピストンロッド６が上方へと移動されている際には、注油装置１５による１回あたりの注油量を増加させる。これにより、高圧縮比による運転においても、十分に潤滑性を保持することができる。
［第２実施形態］
　上記第１実施形態の変形例を第２実施形態として説明する。なお、上記第１実施形態と同一の構成の部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。
　本実施形態におけるエンジンシステム１００は、位置検出部４００（検出装置）を有している。位置検出部４００は、図６に示すように、磁気センサ４１０（センサ部）と、ロッド部４２０と、通信部４３０とを有している。磁気センサ４１０は、蓋部材７ｃに固定されており、後述するロッド４２１の移動に伴う磁界の変化により電気信号（ピストンロッド６の位置情報を含む信号）を発生させるセンサである。
　ロッド部４２０は、ロッド４２１と、保持部４２２と、付勢バネ４２３と、磁性部材４２４とを有している。ロッド４２１は、端部近傍に付勢バネ４２３を保持するフランジを有した棒状部材である。ロッド４２１は、保持部４２２と共に蓋部材７ｃに形成された貫通孔に挿入され、ピストンロッド６の延在方向に沿って配置され、付勢バネ４２３によりピストンロッド６の端部の太径部に押し付けられて固定されている。保持部４２２は、蓋部材７ｃに固定され、ロッド４２１が挿入された筒状部材である。ロッド４２１は、保持部４２２内を往復動可能とされている。付勢バネ４２３は、ロッド４２１のフランジと、ピストンロッド６の太径部との間に設けられ、ロッド４２１をピストンロッド６の太径部に向けて付勢している。磁性部材４２４は、等間隔で磁石が複数配列された部材であり、ロッド４２１の周面においてロッド４２１の延在方向に沿って設けられている。
　通信部４３０は、磁気センサ４１０の検出した電気信号を制御部３００に無線通信により送信するテレメータである。
　このような位置検出部４００は、ピストンロッド６の移動に伴ってロッド４２１が移動されると、磁性部材４２４が移動されることにより、磁気センサ４１０が検出する磁界が変化する。磁気センサ４１０は、このような磁界の変化を電気信号として出力する。
　本実施形態においては、制御部３００は、位置検出部４００からの入力に基づいて、ピストンロッド６の高さ方向の位置を算出する。
　本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５の注油タイミングを変更させるため、注油装置１５とピストン４との相対位置が常に一定のタイミングで注油を行うことができる。
　これにより、シリンダライナ３ａの上端側まで潤滑油を供給することができ、シリンダライナ３ａの内側の潤滑性を保持することができる。さらに、本実施形態によれば、直接ピストンロッド６の高さ方向の位置を検出することができ、より正確なピストンロッド６の高さ方向の位置を把握できる。
なお、ピストンロッド６、クロスヘッド７、油圧部８、制御部３００及び位置検出部４００は、本開示における可変圧縮装置として機能する。
［第３実施形態］
　本実施形態におけるエンジンシステム１００は、位置検出部４００の代わりに、位置検出部５００（検出装置）を有している。位置検出部５００は、図７に示すように、センサ部５１０と、被検出部５２０とを有している。センサ部５１０は、掃気ポートＳよりも燃焼室Ｒ１から離れた位置であるシリンダライナ３ａの内周面下端側に埋設されて固定されている。センサ部５１０は、２つの被検出部５２０の移動に伴う被検出部５２０の表面との距離の変化により電気信号（ピストンロッド６の位置情報を含む信号）を発生させるセンサである。
　被検出部５２０は、ピストン４の摺動面下端側に設けられ、それぞれ、ピストン４の摺動方向に向けて等間隔で形成された複数の凹凸により構成されている。なお、被検出部５２０は、ピストン４に設けられるピストンリング４ａ（不図示）よりも下方（ピストンロッド６側）に設けられている。これにより、被検出部５２０は、ピストン４の摺動面における潤滑油の影響を受けにくい。
　このような位置検出部５００は、ピストンロッド６の移動に伴ってピストン４が移動されると、センサ部５１０に対して被検出部５２０の凹凸が相対的に移動されることにより、センサ部５１０が検出する被検出部５２０との距離が変化する。センサ部５１０は、このような凹凸の変化、すなわち被検出部５２０の表面との相対的な距離の変化を電気信号として制御部３００に出力する。
　本実施形態においては、制御部３００は、位置検出部５００からの入力に基づいて、ピストンロッド６の高さ方向の位置を算出する。
　本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、制御部３００がピストンロッド６の高さ方向の位置に基づいて、注油装置１５の注油タイミングを変更させるため、注油装置１５とピストン４との相対位置が常に一定のタイミングで注油を行うことができる。
これにより、シリンダライナ３ａの上端側まで潤滑油を供給することができ、シリンダライナ３ａの内側の潤滑性を保持することができる。
　さらに、センサ部５１０が架構２に固定されたシリンダライナ３ａに埋設されていることにより、センサ部５１０と制御部３００とを有線により容易に接続できる。したがって、センサ部５１０は、通信部等を設ける必要がなく、設置が容易である。
　以上、図面を参照しながら本開示の好適な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。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　上記実施形態においては、注油タイミングを３回設けるものとしたが、本開示はこれに限定されない。注油タイミングは、ピストン４の形状やエンジンの特性により、回数またはタイミングを変化させることが可能である。
　また、ピストンロッド６の高さ方向の位置の検出装置は、上記実施形態に開示した形態に限定されない。例えば、検出装置として備えられるレーザ距離計により、ピストンロッド６またはピストン４の位置を計測してもよい。
　また、上記実施形態においては、制御部３００は、ピストンロッド６が高圧縮比方向に移動される際に注油量を増加させたが、本開示はこれに限定されず、圧縮比と注油量との相関を示すマップに基づいて、注油量を減少または変化させなくてもよい。
　また、上記実施形態において、制御部３００は、ピストンロッド６が高圧縮比方向に移動される際に、潤滑流体の単位時間当たりの供給量を予め設定された圧縮比に応じて調整してもよい。
本開示によれば、可変圧縮機構を備えるエンジンシステムにおいて、シリンダ内に潤滑流体を十分に供給させることができる。
１　エンジン
２　架構
３　シリンダ部
３ａ　シリンダライナ
３ｂ　シリンダヘッド
３ｃ　シリンダジャケット
４　ピストン
４ａ　ピストンリング
５　排気弁ユニット
５ａ　排気弁
５ｂ　排気弁筐
５ｃ　排気弁駆動部
６　ピストンロッド
７　クロスヘッド
７ａ　クロスヘッドピン
７ｂ　ガイドシュー
７ｃ　蓋部材
８　油圧部
８ａ　供給ポンプ
８ｂ　揺動管
８ｃ　プランジャポンプ
８ｃ１　プランジャ
８ｃ２　シリンダ
８ｃ３　プランジャ駆動部
８ｄ　第１逆止弁
８ｅ　第２逆止弁
８ｆ　リリーフ弁
８ｆ１　本体部
８ｆ２　リリーフ弁駆動部
９　連接棒
１０　クランク角センサ
１１　クランク軸
１２　掃気溜
１３　排気溜
１４　空気冷却器
１５　注油装置
３０　筒内圧センサ
１００　エンジンシステム
２００　過給機
３００　制御部
３１０　ピストンロッド位置取得部
４００　位置検出部
４１０　磁気センサ
４２０　ロッド部
４２１　ロッド
４２２　保持部
４２３　付勢バネ
４２４　磁性部材
４３０　通信部
５００　位置検出部
５１０　センサ部
５２０　被検出部
Ｈ　排気ポート
Ｏ　出口孔
Ｒ１　燃焼室
Ｒ２　掃気室
Ｒ３　油圧室
Ｒ４　供給流路
Ｒ５　リリーフ流路
Ｓ　掃気ポート

Claims (8)

  1. 　昇圧された作動流体が供給されることで、ピストンと接続されるピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動される流体室を有する可変圧縮装置と、
    　前記ピストンが摺動されるシリンダに潤滑流体を供給する供給装置と、
    　前記ピストンの位置情報を含む信号を出力する検出装置と、
    　前記信号に基づいて前記供給装置を制御する制御装置と
    　を有するエンジンシステム。
  2. 　前記制御装置は、前記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、前記供給装置の前記潤滑流体の供給タイミングを変化させる請求項１記載のエンジンシステム。
  3. 　前記制御装置は、前記ピストンロッドが高圧縮比方向に移動される際に、前記潤滑流体の単位時間当たりの供給量を予め設定された圧縮比に応じて調整させる請求項２記載のエンジンシステム。
  4. 　前記制御装置は、前記潤滑流体の１回あたりの供給量を増加させる請求項２または３に記載のエンジンシステム。
  5. 　前記検出装置は、前記シリンダに設けられると共に前記ピストンの位置情報を含む信号を出力する請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
  6. 　前記検出装置は、前記ピストンロッドに固定された被検出部の移動を非接触で検出するセンサ部を有する請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
  7. 　前記検出装置は、前記シリンダに設けられると共に前記ピストンの位置情報を含む信号を出力する請求項４に記載のエンジンシステム。
  8. 　前記検出装置は、前記ピストンロッドに固定された被検出部の移動を非接触で検出するセンサ部を有する請求項４に記載のエンジンシステム。
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