(57)【要約】  可変圧縮装置は、ピストンロッド（６）と、昇圧された作動流体が供給されることで、ピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動させる流体室（Ｒ３）と、作動流体を昇圧して流体室に供給する昇圧機構（８）と、ピストンロッドに対して少なくとも一部が配置され、ピストンロッドの位置の変位を検出し、ピストンロッドの位置情報を含む信号を出力する検出部（４００）と、位置情報に基づいて昇圧機構を制御する制御部（３００）と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室における圧縮比を変更する可変圧縮装置であって、
ピストンロッドと、
昇圧された作動流体が供給されることで、前記ピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動させる流体室と、
前記作動流体を昇圧して前記流体室に供給する昇圧機構と、
前記ピストンロッドに対して少なくとも一部が配置され、前記ピストンロッドの位置の変位を検出し、前記ピストンロッドの位置情報を含む信号を出力する検出部と、
前記位置情報に基づいて前記昇圧機構を制御する制御部と、
を備える可変圧縮装置。
【請求項２】
前記検出部は、ロッドと、前記ロッドと前記ピストンロッドの下端部に設けられる太径部との間に設けられる付勢部と、前記ロッドの移動を非接触で検出するセンサ部とを有し、
前記ロッドは、前記付勢部により前記太径部に押し付けられている
請求項１記載の可変圧縮装置。
【請求項３】
前記ロッドは、前記ピストンロッドの移動方向に沿って配置される請求項２記載の可変圧縮装置。
【請求項４】
前記検出部は、前記ロッドに設けられる磁性部材を有し、
前記センサ部は、磁界の変化を検出する磁気センサである
請求項２または３記載の可変圧縮装置。
【請求項５】
前記検出部から取得した前記位置情報を前記制御部に送信するよう構成される情報送信部をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の可変圧縮装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の可変圧縮装置を有するエンジンシステム。
【請求項７】
作動流体を流体室に供給することでエンジンの燃焼室における圧縮比を高める方向にピストンロッドを移動させるピストンロッド位置調整方法であって、
前記ピストンロッドの位置情報を取得する位置取得工程と、
前記位置情報に基づいて前記作動流体の供給圧力を調整する圧力調整工程と、
を有するピストンロッド位置調整方法。
【請求項８】
前記位置取得工程は、前記燃焼室の上死点における筒内圧と前記燃焼室の下死点における筒内圧とに基づいて前記ピストンロッドの位置を算出する請求項７記載のピストンロッド位置調整方法。
【請求項９】
前記位置取得工程は、前記ピストンロッドに設けられた検出部より取得した前記位置情報を含む信号に基づいて、前記ピストンロッドの位置情報を取得する請求項７記載のピストンロッド位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、可変圧縮装置、エンジンシステム及びピストンロッド位置調整方法に関する。
本願は、２０１７年８月２５日に日本に出願された特願２０１７−１６２５９４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２０１４−２０３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。このような圧縮比の調整は、操縦者の操作等に基づいてエンジンシステムの制御装置が行っている。しかしながら、制御装置は、ピストンロッドの位置を把握しておらず、正確に圧縮比を調整することが難しい。【０００５】
本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、エンジンのピストンロッドの位置を制御する制御装置において、正確に圧縮比を調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様の可変圧縮装置は、エンジンの燃焼室における圧縮比を変更する可変圧縮装置であって、ピストンロッドと、昇圧された作動流体が供給されることで上記ピストンロッドが圧縮比を高める方向に移動せる流体室と、上記作動流体を昇圧して上記流体室に供給する昇圧機構と、上記ピストンロッドに対して少なくとも一部が配置され、上記ピストンロッドの位置の変位を検出し、上記ピストンロッドの位置情報を含む信号を出力する検出部と、上記位置情報に基づいて上記昇圧機構を制御する制御部と、を備える。【０００７】
上記一態様の可変圧縮装置において、上記検出部は、ロッドと、上記ロッドと上記ピストンロッドの下端部に設けられる太径部との間に設けられる付勢部と、上記ロッドの移動を非接触で検出するセンサ部とを有し、上記ロッドは、上記付勢部により上記太径部に押し付けられていてもよい。【０００８】
上記一態様の可変圧縮装置において、上記ロッドは、上記ピストンロッドの移動方向に沿って配置されていてもよい。【０００９】
上記一態様の可変圧縮装置において、上記検出部は、上記ロッドに設けられる磁性部材を有し、上記センサ部は、磁界の変化を検出する磁気センサであってもよい。【００１０】
上記一態様の可変圧縮装置において、上記検出部から取得した上記位置情報を上記制御部に送信するよう構成される情報送信部を備えていてもよい。【００１１】
本開示の一態様のエンジンシステムは、上記一態様の可変圧縮装置を備える。【００１２】
本開示の一態様のピストンロッド位置調整方法は、作動流体を流体室に供給することでエンジンの燃焼室における圧縮比を高める方向にピストンロッドを移動させるピストンロッド位置調整方法であって、上記ピストンロッドの位置情報を取得する位置取得工程と、上記位置情報に基づいて上記作動圧力の供給圧力を調整する圧力調整工程と、を有する。【００１３】
上記一態様のピストンロッド位置調整方法において、上記位置取得工程は、上記燃焼室の上死点における筒内圧と上記燃焼室の下死点における筒内圧とに基づいて上記ピストンロッドの位置を算出してもよい。【００１４】
上記一態様のピストンロッド位置調整方法において、上記位置取得工程は、上記ピストンロッドに設けられた検出部より取得した上記位置情報を含む信号に基づいて、上記ピストンロッドの位置情報を取得してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によれば、検出部がピストンロッドの移動方向における位置情報を含む信号を出力し、制御部がピストンロッドの位置情報を取得し、この位置情報に基づいて、ピストンロッドの位置を調整する。これにより、制御部は、ピストンロッドの移動方向における位置が、目標とするピストンロッドの位置と合っているかを監視し、ピストンロッドの移動方向における位置を正確に調整することができる。さらに、ピストンロッドの位置を正確に把握することにより、昇圧機構を駆動させる回数を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】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斜視図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
［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と、位置検出部４００（図２参照、検出部）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。
【００１９】
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である。エンジン１は、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有している。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。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（昇圧機構）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。
【００２０】
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の内部において、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。
【００２１】
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、円筒状の部材である。シリンダライナ３ａの内側（内周面）には、ピストン４との摺動面が形成されている。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の平面視における中央部には、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、不図示の筒内圧センサが設けられている。筒内圧センサは、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る。シリンダジャケット３ｃの内部に掃気室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。
【００２２】
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の外周面には不図示のピストンリングが設けられ、ピストンリングにより、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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の部材である。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のクロスヘッドピン７ａ側の端部（下端部）の一部には、径が太く形成された太径部を有している。
【００２５】
クロスヘッド７は、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る。クロスヘッドピン７ａのピストンロッド６の端部が挿入される挿入空間には、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の中心よりも下側には、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。また、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。さらに、クロスヘッド７には、クロスヘッドピン７ａと、蓋部材７ｃとを連通し、蓋部材７ｃの周面及びクロスヘッドピン７ａの周面に開口する補助流路Ｒ６が形成されている。
【００２６】
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。ガイドシュー７ｂは、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への移動以外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。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。
【００２７】
図３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。
【００２８】
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。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。揺動管８ｂは、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。
【００２９】
プランジャポンプ８ｃは、クロスヘッドピン７ａに固定されている。プランジャポンプ８ｃは、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が不図示の駆動部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の端部に設けられた作動油の吐出側の開口には第１逆止弁８ｄが設けられ、シリンダ８ｃ２の側周面に設けられた作動油の吸入側の開口には第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。
【００３０】
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の開弁圧力は第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、第１逆止弁８ｄ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。
【００３１】
リリーフ弁８ｆは、クロスヘッドピン７ａに設けられる。リリーフ弁８ｆは、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。
【００３２】
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、制御部３００へとクランク角を算出するためのクランクパルス信号を送信している。
【００３３】
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、それぞれの連接棒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の内部には、空気冷却器１４が設けられている。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。制御部３００は、位置検出部４００の後述する通信部４３０の無線通信を受信する受信部を備えている。また、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、位置検出部４００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。
【００３６】
位置検出部４００は、図２及び図３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（情報送信部）とを有している。磁気センサ４１０は、蓋部材７ｃに固定されている。磁気センサ４１０は、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。
【００３７】
ロッド部４２０は、ロッド４２１と、保持部４２２と、付勢バネ４２３（付勢部）と、磁性部材４２４とを有している。ロッド４２１は、その端部の近傍に設けられ、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及び蓋部材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の下端部の太径部に押し付けられている。すなわち、ロッド４２１は、ピストンロッド６が油圧で押し上げられたときに、ピストンロッド６の太径部の上面に当接される。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、等間隔で配列された複数の磁石を有し、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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、プランジャポンプ８ｃ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。
【００４２】
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。
【００４３】
続いて、本実施形態におけるピストンロッド６の位置調整方法について説明する。
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。通信部４３０は、磁気センサ４１０の電気信号を制御部３００へと送信する。
【００４４】
制御部３００は、磁気センサ４１０の電気信号を受信し、電気信号に基づいて算出されるロッド４２１の位置からピストンロッド６の位置を取得する（位置取得工程）。そして、制御部３００は、ピストンロッド６の位置に基づいて、目標とする圧縮比と、実際の圧縮比とを比較し、実際の圧縮比が目標とする圧縮比と異なる場合には、目標とする圧縮比となるまで油圧部８を制御して作動油の昇圧量（供給圧力）の制御または油圧室Ｒ３内の作動油の排出を行う（圧力調整工程）。
【００４５】
本実施形態におけるエンジンシステム１００及びピストンロッド６の位置調整方法によれば、位置検出部４００により、ピストンロッド６の移動方向における位置情報を含む信号を出力する。制御部３００により、ピストンロッド６の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて、ピストンロッド６の位置を調整する。これにより、制御部３００は、ピストンロッド６の移動方向における位置が、目標とするピストンロッド６の位置と合っているかを監視し、ピストンロッド６の移動方向における位置を正確に調整することができる。さらに、ピストンロッド６の位置を正確に把握することにより、油圧部８のプランジャポンプ８ｃ及びリリーフ弁８ｆを駆動させる回数を減少させることができる。
【００４６】
また、本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、位置検出部４００がピストンロッド６と共に移動するロッド４２１と、ロッド４２１の移動を検出する磁気センサ４１０とを有している。これにより、ピストンロッド６に対して直接加工を行うことなく、磁気センサ４１０が非接触でピストンロッド６の位置情報を取得することができる。
【００４７】
また、本実施形態におけるエンジンシステム１００によれば、ロッド４２１がピストンロッド６の移動方向に沿って配置されている。これにより、ロッド４２１の長手方向に沿って磁気センサ４１０の検出対象である磁性部材４２４を設けることができ、ロッド４２１の大きさを最小限にしつつピストンロッド６の位置情報を取得することができる。
【００４８】
また、本実施形態においては、位置検出部４００は、磁気センサ４１０によりピストンロッド６の位置情報を含む信号を発生させている。磁気センサ４１０は、往復動を繰り返すピストンロッド６に対して非接触の状態で、ピストンロッド６の位置の計測が可能である。さらに、磁気センサ４１０は、構造が単純であり、エンジン１のように高温になりやすい部位でも計測を行うことが可能である。
【００４９】
また、本実施形態においては、通信部４３０を設けているため、位置検出部４００により出力された電気信号を、離れた位置にある制御部３００へと送信することができる。これにより、制御部３００を位置検出部４００と別体としてエンジン１に対して配置することができる。
【００５０】
さらに、本実施形態においては、付勢バネ４２３によりロッド４２１をピストンロッド６に押し付けている。これにより、ピストンロッド６を加工することなくロッド４２１を取り付けられ、既存のピストンロッド６に対してロッド４２１を取り付けることが容易である。
【００５１】
［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を有していない。このような構成において、制御部３００は、筒内圧センサからの信号から算出される燃焼室Ｒ１内の圧力に基づいて、実際の圧縮比を算出し、ピストンロッド６の位置を調整する。
【００５２】
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。
【００５３】
【数１】
2019039594.tif 000003
【００５４】
制御部３００は、筒内圧センサが出力する信号から上記式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、制御部３００は、算出された圧縮比からピストンロッド６の位置を算出する（位置取得工程）。そして、制御部３００は、ピストンロッド６の位置に基づいて、目標とする圧縮比と、実際の圧縮比とを比較し、実際の圧縮比が目標とする圧縮比と異なる場合には、目標とする圧縮比となるまで油圧部８を制御して作動油の昇圧量の制御または油圧室Ｒ３内の作動油の排出を行う（圧力調整工程）。
【００５５】
このような本実施形態におけるピストンロッド６の位置調整方法によれば、筒内圧センサにより、筒内圧（ピストンロッド６の移動方向における位置情報を含む信号）を制御部３００に出力する。制御部３００により、ピストンロッド６の位置情報を取得し、この位置情報に基づいて、ピストンロッド６の位置を調整する。これにより、制御部３００は、ピストンロッド６の移動方向における位置が、目標とするピストンロッド６の位置と合っているかを監視し、ピストンロッド６の移動方向における位置を正確に調整することができる。さらに、ピストンロッド６の位置を正確に把握することにより、油圧部８のプランジャポンプ８ｃ及びリリーフ弁８ｆを駆動させる回数を減少させることができる。
【００５６】
また、制御部３００が筒内圧センサからの信号に基づいて圧縮比を算出することで、正確な圧縮比を取得することができ、実際の圧縮比に基づいて、より正確にピストンロッド６の位置を調整することができる。
【００５７】
また、本実施形態においては、位置検出部４００を設けておらず、エンジンシステム１００に対する可変圧縮装置の設置が容易となる。
【００５８】
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るものではない。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。
【００５９】
上記実施形態においては、位置検出部４００は、磁気センサ４１０及び磁性部材４２４を設けているが、本開示はこれに限定されない。位置検出部４００は、静電容量センサによりピストンロッド６の位置情報を含む信号を出力してもよい。また、位置検出部４００は、他の非接触型変位センサを備えていてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態においては、通信部４３０は、無線通信により送信するものとしたが、本開示はこれに限定されない。通信部４３０は、有線により制御部３００と接続されてもよい。
【００６１】
上記実施形態においては、油圧を用いてピストンロッド６を移動させ、圧縮比を変更させる構成を採用した。しかしながら、本開示はこれに限定されず、作動油以外の流体の圧力によりピストンロッド６を移動させる構成を含む。
【００６２】
さらに、位置検出部４００は、パルス位置センサであり、ロッド４２１及び磁性部材４２４の代わりに、光学式または超音波式のパルス型変位センサのパルス発信部を有するロッドが設けられ、磁気センサ４１０の代わりに上記パルスの受信部が蓋部材７ｃに設けられていてもよい。また、位置検出部４００は、ロッド４２１に設けられるレーザ発生器及びレーザ受信部により、レーザを用いて位置を検出してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本開示によれば、エンジンのピストンロッドの位置を制御する制御装置において、正確に圧縮比を調整することができる。
【符号の説明】
【００６４】
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
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（昇圧機構）
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
８ｇ  昇圧ポンプ
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
１００  エンジンシステム
２００  過給機
３００  制御部
４００  位置検出部（検出部）
４１０  磁気センサ（センサ部）
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（情報送信部）
Ｈ  排気ポート
Ｏ  出口孔
Ｒ１  燃焼室
Ｒ２  掃気室
Ｒ３  油圧室（流体室）
Ｒ４  供給流路
Ｒ５  リリーフ流路
Ｒ６  補助流路
Ｓ  掃気ポート
ε  圧縮比
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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