JP2019100231A - エンジンシステム及び可変圧縮装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可変圧縮装置を有するエンジンシステムにおいて、正確に圧縮比を制御する。【解決手段】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を備えるエンジンシステムであって、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の位置情報を含む信号を出力する検出手段と、前記位置情報に基づいて圧縮比を維持するように前記昇圧機構を制御する制御手段とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンシステム及び可変圧縮装置の制御方法に関するものである。

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。

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。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、流体室において作動流体の漏出等、作動流体の体積の変化が発生しても、制御装置は、実際の圧縮比を把握しておらず、圧縮比を維持するための作動流体の制御が難しい。したがって、可変圧縮装置において、意図せず圧縮比が変化している可能性がある。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、可変圧縮装置を有するエンジンシステムにおいて、設定された圧縮比を維持することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、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を備えるエンジンシステムであって、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の位置情報を含む信号を出力する検出手段と、上記位置情報に基づいて上記ピストンロッドの移動位置を保持するように上記昇圧機構を制御する制御手段とを有する、という構成を採用する。

第２の手段として、上記第１の手段において、上記検出手段は、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、という構成を採用する。

第３の手段として、上記第１の手段において、上記被検出手段は、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とを有する、という構成を採用する。

第４の手段として、上記第１〜４のいずれかの手段において、上記流体室と外部とを連通する流路に排出弁を有し、上記制御手段は、上記昇圧機構と上記排出弁とを制御して上記作動流体を供給しつつ排出させる、という構成を採用する。

第５の手段として、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の制御方法であって、上記ピストンロッドの位置情報に基づいて、上記ピストンロッドの移動位置を保持するように、上記作動流体を昇圧して上記流体室に供給または上記作動流体を上記流体室から排出する昇圧機構を制御する、という構成を採用する。

本発明によれば、制御手段がピストンロッドの位置を取得しており、ピストンロッドの位置が作動流体の漏れ等により意図せず変化した場合に、ピストンロッドが設定上の位置となるように昇圧機構を制御し、作動流体を供給することができる。これにより、意図しない圧縮比の変化を防止することができる。

本発明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。 本発明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。 本発明の一実施形態におけるエンジンシステムの制御部の機能ブロック図である。 本発明の一実施形態における制御部の動作を示すフローチャートである。 本発明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。 本発明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、本発明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。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

［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（制御手段）と、位置検出部４００（図５参照、検出手段）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。

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。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（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。

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、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。

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、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。内部また、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。

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、本発明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、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。

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。

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、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。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、筒内圧センサ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。このような制御部３００は、図３に示すように、ピストンロッド位置取得部３１０と、温度取得部３２０と、プランジャポンプ制御部３３０と、リリーフ弁制御部３４０とを有している。例えば、制御部３００は、物理的には、１又は複数のプロセッサ、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory)等の主記憶装置、ハードディスク装置等の補助記憶装置、操作パネル等の入力装置、ディスプレイ等の出力装置、並びに、データ送受信デバイスである通信モジュール等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成され得る。ピストンロッド位置取得部３１０と、温度取得部３２０と、プランジャポンプ制御部３３０と、リリーフ弁制御部３４０ の機能は、例えば、不図示の温度センサからの信号に基づいて、主記憶装置のハードウェアに１又は複数の所定のコンピュータプログラムを読み込ませることにより、１又は複数のプロセッサの制御のもとで各ハードウェアを動作させるとともに、主記憶装置及び補助記憶装置におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

ピストンロッド位置取得部３１０は、燃焼室Ｒ１に設けられる不図示の筒内圧センサ（検出手段）からの入力に基づいて、ピストンロッド６のピストン４摺動方向（高さ方向）における位置を算出する。そして、ピストンロッド位置取得部３１０は、設定された圧縮比に基づくピストンロッド６の位置と、実際のピストンロッド６の位置とを比較する。温度取得部３２０は、油圧室Ｒ３内の作動油の温度を計測する不図示の温度センサからの信号に基づいて、作動油の温度を取得する。そして、温度取得部３２０は、予め設定された閾値と実際の作動油の温度とを比較する。プランジャポンプ制御部３３０は、ピストンロッド６の位置情報及び作動油の温度情報に基づいてプランジャポンプ８ｃの駆動時間及び吐出量を算出し、プランジャポンプ８ｃを制御する。リリーフ弁制御部３４０は、ピストンロッド６の位置情報及び作動油の温度情報に基づいて、リリーフ弁８ｆの開弁時間を算出し、リリーフ弁８ｆを制御する。

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。

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。

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（図４参照）。
まず、制御部３００は、温度取得部３２０により、温度センサからの入力に基づいて、作動油温度を算出する（ステップＳ１）。そして、制御部３００は、温度取得部３２０により、算出した作動油温度が閾値以上であるかを判断する（ステップＳ２）。温度取得部３２０が作動油温度が閾値以上であると判断した場合、すなわち、ステップＳ２の判断がＹＥＳの場合、制御部３００は、プランジャポンプ制御部３３０及びリリーフ弁制御部３により、それぞれプランジャポンプ８ｃ及びリリーフ弁８ｆの駆動時間を算出し、プランジャポンプ８ｃ及びリリーフ弁８ｃを駆動させる（ステップＳ３）。これにより、油圧室Ｒ３においては、内部の作動油が排出されると共に新たな作動油が供給され、油圧室Ｒ４内部の作動油の温度が低下する。

また、温度取得部３２０が作動油温度が閾値未満であると判断した場合、すなわち、ステップＳ２の判断がＮＯの場合、制御部３００は、ステップＳ４へと進む。そして、制御部３００は、ピストンロッド位置取得部３１０により、筒内圧センサ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（ステップＳ４）。

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Ｐ_０、ピストン４が上死点に位置するときの筒内圧をＰ_１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。

制御部３００は、ピストンロッド位置取得部３１０により、筒内圧センサ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、制御部３００は、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。

そして、制御部３００は、ピストンロッド位置取得部３１０により、ピストンロッド６の位置が予め設定された圧縮比に基づく位置（設定位置）よりも低いかを判断する（ステップＳ５）。そして、ピストンロッド位置取得部３１０によりピストンロッド６の位置が設定位置よりも低いと判断された場合、すなわち、ステップＳ５の判断がＹＥＳの場合、制御部３００は、プランジャポンプ制御部３３０により、プランジャポンプ８ｃの吐出量を増加させる（ステップＳ６）。また、ピストンロッド位置取得部３１０によりピストンロッド６の位置が設定位置よりも高いと判断した場合、すなわち、ステップＳ５の判断がＮＯの場合、プランジャポンプ制御部３３０により、プランジャポンプ８ｃの吐出量を減少させる（ステップＳ７）。

本実施形態によれば、制御部３００がピストンロッド６の位置を取得しており、ピストンロッド６の位置が、作動油の漏れ等により意図せず変化した場合に、ピストンロッド６が設定上の位置へと戻るように（移動位置を保持するように）プランジャポンプ８ｃを制御することができる。これにより、意図しない圧縮比の変化を防止し、圧縮比を維持することができる。

また、本実施形態によれば、制御部３００が作動油の温度情報に基づいてリリーフ弁８ｅを制御するため、作動油が高温となった際に作動油を油圧室Ｒ３から排出することができる。これにより、作動油が油圧室Ｒ３内で高温となることを防止し、意図しない体積変化やキャビテーション等を防止できる。したがって、意図しない圧縮比の変化を防止し、圧縮比を維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（検出手段）を有している。位置検出部４００は、図５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、ピストンロッド位置取得部３１０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の位置を算出する。

本実施形態によれば、制御部３００が位置検出部４００からの入力に基づいて、ピストンロッド６の位置を取得しており、ピストンロッド６の位置が、作動油の漏れ等により意図せず変化した場合に、ピストンロッド６が設定上の位置へと戻るようにプランジャポンプ８ｃを制御することができる。これにより、意図しない圧縮比の変化を防止し、圧縮比を維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。

［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（検出手段）を有している。位置検出部５００は、図６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５の摺動面下端側に設けられ、それぞれ、ピストン５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５に設けられるピストンリング（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５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、ピストンロッド位置取得部３１０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の位置を算出する。

本実施形態によれば、制御部３００が位置検出部５００からの入力に基づいて、ピストンロッド６の位置を取得しており、ピストンロッド６の位置が、作動油の漏れ等により意図せず変化した場合に、ピストンロッド６が設定上の位置へと戻るようにプランジャポンプ８ｃを制御することができる。これにより、意図しない圧縮比の変化を防止し、圧縮比を維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発明の好適な実施形態について説明したが、本発明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、本発明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、制御部３００は、ピストンロッド６の高さ方向の位置が設定位置よりも低いか否かのみを判断するものとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、ピストンロッド６の高さ方向の位置が設定位置よりも高い場合についても判断し、リリーフ弁制御部３４０により、ピストンロッド６の高さ方向の位置情報に基づいて、リリーフ弁８ｆを開弁させ、作動油を排出させるものとしてもよい。

また、位置検出手段は、ピストンロッド６またはピストン４の移動を検出するレーザ距離センサを備えるものとしてもよい。この場合、ピストン６またはピストン４には、凹凸によるマーカ（被検出部）が設けられる。

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
５ 排気弁ユニット
５ ピストン
５ａ 排気弁
５ｂ 排気弁筐
５ｃ 排気弁駆動部
６ 直接ピストンロッド
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
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
４１１ 凹凸部
４１２ 凹凸部
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
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
Ｒ６ 補助流路
Ｓ 掃気ポート

Claims (5)

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を備えるエンジンシステムであって、
   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の位置情報を含む信号を出力する検出手段と、
   前記位置情報に基づいて前記ピストンロッドの移動位置を保持するように前記昇圧機構を制御する制御手段と
   を有することを特徴とするエンジンシステム。
2. 前記検出手段は、前記シリンダライナ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ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
3. 前記検出手段は、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ことを特徴とする請求項１に記載のエンジンシステム。
4. 前記流体室と外部とを連通する流路に排出弁を有し、
   前記制御手段は、前記昇圧機構と前記排出弁とを制御して前記作動流体を供給しつつ排出させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンシステム。
5. 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の制御方法であって、
   前記ピストンロッドの位置情報に基づいて、前記ピストンロッドの移動位置を保持するように、前記作動流体を昇圧して前記流体室に供給または前記作動流体を前記流体室から排出する昇圧機構を制御することを特徴とする可変圧縮装置の制御方法。

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