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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-214947(P2019-214947A)
(43)【公開日】2019年12月19日
(54)【発明の名称】圧縮比可変機構
(51)【国際特許分類】
F02B 75/04 20060101AFI20191122BHJP
F02B 75/32 20060101ALI20191122BHJP
F02D 15/02 20060101ALI20191122BHJP
【ＦＩ】
F02B75/04
F02B75/32 A
F02D15/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
【全頁数】21
(21)【出願番号】特願2018-111422(P2018-111422)
(22)【出願日】2018年6月11日
(71)【出願人】
【識別番号】000000099
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ
(74)【代理人】
【識別番号】110000936
【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】増田 裕
(72)【発明者】
【氏名】寺本 潤
(72)【発明者】
【氏名】小原 涼
【テーマコード（参考）】
3G092
【Ｆターム（参考）】
3G092AA03
3G092AB03
3G092AB06
3G092AB12
3G092DD05
3G092DG05
3G092EA11
3G092FA13
(57)【要約】
【課題】連通孔に発生する応力集中を低減する。【解決手段】圧縮比可変機構Ｖは、ピストンと、ピストンと連結されたピストンロッド１１２ａと、ピストンロッド１１２ａの内部に形成され、ピストンのストローク方向に延在する油路１７６と、ピストンロッド１１２ａの外周側面に開口する第１開口１７２ｂ１、および、第１開口１７２ｂ１に対してピストンロッド１１２ａの径方向に非対向であって、ストローク方向に離間した位置で油路１７６に接続される第２開口１７２ｂ２を有する連通孔１７２ｂと、を備える。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ピストンと、
前記ピストンと連結されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドの内部に形成され、前記ピストンのストローク方向に延在する油路と、
前記ピストンロッドの外周側面に開口する第１開口、および、前記第１開口に対して前記ピストンロッドの径方向に非対向であって、前記ストローク方向に離間した位置で前記油路に接続される第２開口を有する連通孔と、
を備えた圧縮比可変機構。
前記ピストンと連結されたピストンロッドと、
前記ピストンロッドの内部に形成され、前記ピストンのストローク方向に延在する油路と、
前記ピストンロッドの外周側面に開口する第１開口、および、前記第１開口に対して前記ピストンロッドの径方向に非対向であって、前記ストローク方向に離間した位置で前記油路に接続される第２開口を有する連通孔と、
を備えた圧縮比可変機構。
【請求項2】
前記ピストンロッドの外周側面に配され、前記ストローク方向に離間した一対のシール部材を有し、
前記一対のシール部材のいずれか一方は、前記ストローク方向において、前記第１開口と前記第２開口との間に配される
請求項１に記載の圧縮比可変機構。
前記一対のシール部材のいずれか一方は、前記ストローク方向において、前記第１開口と前記第２開口との間に配される
請求項１に記載の圧縮比可変機構。
【請求項3】
前記ピストンロッドに形成され、前記第１開口が開口する大径部と、
前記ピストンロッドに形成され、前記大径部よりも小さい外径を有する小径部と、
前記第２開口と前記ストローク方向にずれた位置に設けられ、前記大径部の外周面と前記小径部の外周面とを繋ぐ曲面部と、
を備える請求項１または２に記載の圧縮比可変機構。
前記ピストンロッドに形成され、前記大径部よりも小さい外径を有する小径部と、
前記第２開口と前記ストローク方向にずれた位置に設けられ、前記大径部の外周面と前記小径部の外周面とを繋ぐ曲面部と、
を備える請求項１または２に記載の圧縮比可変機構。
【請求項4】
前記連通孔は、前記ピストンロッドの周方向に複数配され、
複数の前記第１開口のうち少なくとも１つは、複数の前記第１開口のうち他の第１開口と前記ストローク方向において異なる位置に配される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮比可変機構。
複数の前記第１開口のうち少なくとも１つは、複数の前記第１開口のうち他の第１開口と前記ストローク方向において異なる位置に配される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮比可変機構。
【請求項5】
前記連通孔は、前記ピストンロッドの周方向に複数配され、
複数の前記第２開口のうち少なくとも１つは、複数の前記第２開口のうち他の第２開口と前記ストローク方向において異なる位置に配される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮比可変機構。
複数の前記第２開口のうち少なくとも１つは、複数の前記第２開口のうち他の第２開口と前記ストローク方向において異なる位置に配される
請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮比可変機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、圧縮比可変機構に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、圧縮比可変機構について開示がある。圧縮比可変機構は、ピストンロッドとクロスヘッドピンとの間に形成された油圧室を備えている。油圧室への作動油の供給あるいは排出を行うことで、ピストンの上死点位置が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１５／１０８１８２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、ピストンロッドの内部には、ピストンのストローク方向に延在する冷却油路が形成されている。冷却油路には、ピストンおよびピストンロッドを冷却する冷却油が流通する。また、ピストンロッドには、ピストンロッドの外部と冷却油路とを連通する連通孔が形成されている。連通孔には、ピストンロッドの外部から冷却油が導入される。連通孔には、燃焼圧力の作用により応力が集中し易い。
【0005】
本開示は、連通孔に発生する応力集中を低減することが可能な圧縮比可変機構を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するために、本開示の圧縮比可変機構は、ピストンと、ピストンと連結されたピストンロッドと、ピストンロッドの内部に形成され、ピストンのストローク方向に延在する油路と、ピストンロッドの外周側面に開口する第１開口、および、第１開口に対してピストンロッドの径方向に非対向であって、ストローク方向に離間した位置で油路に接続される第２開口を有する連通孔と、を備える。
【0007】
ピストンロッドの外周側面に配され、ストローク方向に離間した一対のシール部材を有し、一対のシール部材のいずれか一方は、ストローク方向において、第１開口と第２開口との間に配されてもよい。
【0008】
ピストンロッドに形成され、第１開口が開口する大径部と、ピストンロッドに形成され、大径部よりも小さい外径を有する小径部と、第２開口とストローク方向にずれた位置に設けられ、大径部の外周面と小径部の外周面とを繋ぐ曲面部と、を備えてもよい。
【0009】
連通孔は、ピストンロッドの周方向に複数配され、複数の第１開口のうち少なくとも１つは、複数の第１開口のうち他の第１開口とストローク方向において異なる位置に配されてもよい。
【0010】
連通孔は、ピストンロッドの周方向に複数配され、複数の第２開口のうち少なくとも１つは、複数の第２開口のうち他の第２開口とストローク方向において異なる位置に配されてもよい。
【発明の効果】
【0011】
本開示の圧縮比可変機構によれば、連通孔に発生する応力集中を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】ユニフロー掃気式２サイクルエンジンの全体構成を示す説明図である。
【図3A】ピストンロッドが連結穴に浅く進入した状態を示す図である。
【図3B】ピストンロッドが連結穴に深く進入した状態を示す図である。
【図4】ピストンロッドの流通部近傍の部分拡大図である。
【図5】連通孔に発生する応力と連通孔の傾斜角度との関係を表す図である。
【図6】プランジャポンプ、スピル弁、および、駆動機構の配置を説明するための説明図である。
【図7】油圧調整機構の構成を説明するための説明図である。
【図8A】第１油圧室から作動油を排出する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。
【図8B】第１油圧室内の作動油の排出を停止する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。
【図8C】第１油圧室に作動油を供給する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。
【図8D】第１油圧室への作動油の供給を停止する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。
【図9】クランク角とプランジャポンプおよびスピル弁の動作タイミングを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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。
【0014】
以下の実施形態では、所謂デュアルフューエル型のエンジンについて説明する。デュアルフューエル型のエンジンは、ガス運転モードとディーゼル運転モードのいずれかの運転モードを選択的に実行することができる。ガス運転モードは、気体燃料である燃料ガスを主に燃焼させる。ディーゼル運転モードは、液体燃料である燃料油を燃焼させる。また、１周期が２サイクル（ストローク）であって、シリンダ内部をガスが一方向に流れるユニフロー掃気式である場合について説明する。しかし、エンジンの種類は、デュアルフューエル型、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ず、レシプロエンジンであればよい。
【0015】
図１は、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン（クロスヘッド型エンジン）１００の全体構成を示す説明図である。本実施形態のユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、例えば、船舶等に用いられる。具体的に、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、シリンダ１１０と、ピストン１１２と、クロスヘッド１１４と、連結棒１１６と、クランクシャフト１１８と、排気ポート１２０と、排気弁１２２と、掃気ポート１２４と、掃気溜１２６と、冷却器１２８と、掃気室１３０と、燃焼室１３２とを含んで構成される。
【0016】
ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００では、ピストン１１２がシリンダ１１０内を往復移動する。ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００では、ピストン１１２の上昇行程および下降行程の２行程の間に、排気、吸気、圧縮、燃焼、膨張が行われる。ピストン１１２には、ピストンロッド１１２ａの一端が連結されている。また、ピストンロッド１１２ａの他端には、クロスヘッド１１４におけるクロスヘッドピン１１４ａが連結されている。クロスヘッド１１４は、ピストン１１２と一体的に往復移動する。クロスヘッド１１４は、クロスヘッドシュー１１４ｂによって、ピストン１１２のストローク方向に垂直な方向（図１中、左右方向）の移動が規制されている。
【0017】
クロスヘッドピン１１４ａは、連結棒１１６の一端に設けられた孔に挿通されている。クロスヘッドピン１１４ａは、連結棒１１６の一端を支持する。また、連結棒１１６の他端は、クランクシャフト１１８に連結されている。クランクシャフト１１８は、連結棒１１６に対して回転する構造となっている。その結果、ピストン１１２の往復移動に伴いクロスヘッド１１４が往復移動する。また、クロスヘッド１１４の往復移動に伴いクランクシャフト１１８が回転する。
【0018】
排気ポート１２０は、ピストン１１２の上死点より上方のシリンダヘッド１１０ａに設けられた開口部である。排気ポート１２０は、シリンダ１１０内で生じた燃焼後の排気ガスを排気するために開閉される。排気弁１２２は、不図示の排気弁駆動装置によって所定のタイミングで上下に摺動される。排気弁１２２は、上下に摺動されることで、排気ポート１２０を開閉する。排気ポート１２０を介して排気された排気ガスは、排気管１２０ａに流入する。排気管１２０ａに流入したガスは、過給機Ｃのタービン側に供給される。過給機Ｃのタービン側に供給されたガスは、外部に排気される。
【0019】
掃気ポート１２４は、シリンダ１１０の下端側の内周面（シリンダライナ１１０ｂの内周面）から外周面まで貫通する孔である。掃気ポート１２４は、シリンダ１１０の全周囲に亘って、複数設けられている。掃気ポート１２４は、ピストン１１２の摺動動作に応じてシリンダ１１０内に活性ガスを吸入する。かかる活性ガスは、酸素、オゾン等の酸化剤、または、その混合気（例えば空気）を含む。
【0020】
掃気溜１２６には、過給機Ｃのコンプレッサによって加圧された活性ガス（例えば空気）が封入されている。冷却器１２８は、加圧された活性ガスを冷却する。冷却された活性ガスは、掃気室１３０に圧入される。掃気室１３０は、シリンダジャケット１１０ｃ内に形成される。冷却された活性ガスは、掃気室１３０とシリンダ１１０内の差圧をもって掃気ポート１２４からシリンダ１１０内に吸入される。
【0021】
また、シリンダヘッド１１０ａには、不図示のパイロット噴射弁が設けられる。ガス運転モードにおいては、エンジンサイクルにおける所定のタイミングで適量の燃料油がパイロット噴射弁から噴射される。かかる燃料油は、燃焼室１３２の熱で気化して燃料ガスとなる。燃焼室１３２は、シリンダヘッド１１０ａと、シリンダライナ１１０ｂと、ピストン１１２とに囲繞される。燃焼室１３２の熱で気化した燃料ガスは、自然着火し、僅かな時間で燃焼して、燃焼室１３２の温度を極めて高くする。シリンダ１１０に流入した燃料ガスは、所定のタイミングで確実に燃焼される。ピストン１１２は、主に燃料ガスの燃焼による膨張圧によって往復移動する。
【0022】
ここで、燃料ガスは、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化して生成されるものとする。また、燃料ガスは、ＬＮＧに限らず、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、軽油、重油等をガス化したものを適用することもできる。
【0023】
一方、ディーゼル運転モードにおいては、ガス運転モードにおける燃料油の噴射量よりも多量の燃料油がパイロット噴射弁から噴射される。ピストン１１２は、燃料ガスではなく、燃料油の燃焼による膨張圧によって往復移動する。
【0024】
このように、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、ガス運転モードとディーゼル運転モードのいずれかの運転モードを選択的に実行する。また、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００には、圧縮比可変機構Ｖが設けられている。圧縮比可変機構Ｖは、選択された運転モードに応じてピストン１１２の圧縮比を可変とする。以下、圧縮比可変機構Ｖについて詳述する。
【0026】
図２Ａ、図２Ｂに示すように、クロスヘッドピン１１４ａには、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入される。クロスヘッドピン１１４ａには、連結穴１６０が形成されている。連結穴１６０は、クロスヘッドピン１１４ａの軸方向（図２Ｂ中、左右方向）と垂直する方向に延在する。連結穴１６０には、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入（進入）されている。連結穴１６０は、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入されることで後述する油圧室を形成する。連結穴１６０にピストンロッド１１２ａの端部が挿入されることで、クロスヘッドピン１１４ａと、ピストンロッド１１２ａが連結される。
【0027】
ピストンロッド１１２ａには、大径部１６２ａと、第１小径部１６２ｂと、第２小径部（小径部）１６２ｃが形成されている。大径部１６２ａは、ピストンロッド１１２ａの一端側よりも大きい外径を有する。第１小径部１６２ｂは、大径部１６２ａよりも他端側に位置する。第１小径部１６２ｂは、大径部１６２ａよりも小さい外径を有する。第２小径部１６２ｃは、大径部１６２ａよりも一端側に位置する。第２小径部１６２ｃは、大径部１６２ａよりも小さい外径を有する。第２小径部１６２ｃは、第１小径部１６２ｂよりも大きい外径を有する。
【0028】
連結穴１６０は、大径穴部１６４ａと、小径穴部１６４ｂとを有している。大径穴部１６４ａは、連結穴１６０におけるピストン１１２側に位置する。小径穴部１６４ｂは、大径穴部１６４ａに対して連結棒１１６側に連続する。小径穴部１６４ｂは、大径穴部１６４ａよりも小さい内径を有する。
【0029】
ピストンロッド１１２ａの第１小径部１６２ｂは、連結穴１６０の小径穴部１６４ｂに挿入可能な寸法となっている。ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａは、連結穴１６０の大径穴部１６４ａに挿入可能な寸法関係となっている。小径穴部１６４ｂの内周面には、Ｏリングで構成される第１シール部材Ｏ１が配される。
【0030】
ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａよりピストンロッド１１２ａの一端側には、固定蓋１６６が設けられている。固定蓋１６６は、連結穴１６０よりも大きい外径を有する。固定蓋１６６は、環状部材である。固定蓋１６６には、ピストンロッド１１２ａの第２小径部１６２ｃが挿通されている。固定蓋１６６の内周面には、Ｏリングで構成される第２シール部材Ｏ２が配される。
【0031】
クロスヘッドピン１１４ａの外周面には、クロスヘッドピン１１４ａの径方向に窪んだ窪み１１４ｃが形成されている。固定蓋１６６は、窪み１１４ｃに当接する。
【0032】
クロスヘッドピン１１４ａの内部には、第１油圧室（油圧室）１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂが形成されている。第１油圧室１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂは、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａとの連結部分に形成される。
【0033】
第１油圧室１６８ａは、大径部１６２ａと第１小径部１６２ｂの外径差による段差面と、大径穴部１６４ａの内周面と、大径穴部１６４ａと小径穴部１６４ｂの内径差による段差面によって囲繞される。
【0034】
ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａと第１小径部１６２ｂの外径差による段差面は、クロスヘッドピン１１４ａの大径穴部１６４ａと小径穴部１６４ｂの内径差による段差面と対向する。以下、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａと第１小径部１６２ｂの外径差による段差面を、単にピストンロッド１１２ａの段差面という。また、クロスヘッドピン１１４ａの大径穴部１６４ａと小径穴部１６４ｂの内径差による段差面を、単にクロスヘッドピン１１４ａの段差面という。
【0035】
ピストンロッド１１２ａの段差面とクロスヘッドピン１１４ａの段差面は、互いに対向する対向部を構成する。ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの対向部は、第１油圧室１６８ａを形成する。
【0036】
第２油圧室１６８ｂは、大径部１６２ａのうち、ピストンロッド１１２ａの一端側の端面と、大径穴部１６４ａの内周面と、固定蓋１６６によって囲繞される。大径穴部１６４ａは、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａによって、ピストンロッド１１２ａの一端側と他端側とに区画される。
【0037】
つまり、大径部１６２ａよりも他端側に区画された大径穴部１６４ａによって第１油圧室１６８ａが形成される。また、大径部１６２ａよりも一端側に区画された大径穴部１６４ａによって第２油圧室１６８ｂが形成される。
【0038】
第１油圧室１６８ａには、第１油圧室供給油路１７０ａおよび第１油圧室排出油路１７０ｂが連通している。第１油圧室供給油路１７０ａは、一端が大径穴部１６４ａの内周面（第１油圧室１６８ａ）に開口し、他端が後述するプランジャポンプを介して油圧ポンプに連通している。第１油圧室排出油路１７０ｂは、一端が大径穴部１６４ａの内周面に開口し、他端が後述するスピル弁を介してタンクに連通している。
【0039】
第２油圧室１６８ｂには、固定蓋１６６の壁面に開口する補助油路１７０ｃが連通している。補助油路１７０ｃは、固定蓋１６６とクロスヘッドピン１１４ａとの当接部分を介してクロスヘッドピン１１４ａの内部を通り、油圧ポンプに連通している。
【0041】
第１油圧室１６８ａは、ピストン１１２のストローク方向の長さが可変となっている。第１油圧室１６８ａは、第１油圧室供給油路１７０ａを介して作動油が供給可能である。
【0042】
第１油圧室１６８ａに作動油が供給されると、図３Ａに示すように、第１油圧室１６８ａのピストン１１２のストローク方向の長さが長くなる。一方、第２油圧室１６８ｂは、ピストン１１２のストローク方向の長さが短くなる。作動油は、非圧縮性である。そのため、第１油圧室１６８ａに作動油を供給した状態で第１油圧室１６８ａを密閉すると、図３Ａの状態を維持することができる。
【0043】
また、第１油圧室１６８ａは、第１油圧室排出油路１７０ｂを介して作動油を排出可能である。第１油圧室１６８ａから作動油が排出されると、図３Ｂに示すように、第１油圧室１６８ａのピストン１１２のストローク方向の長さが短くなる。一方、第２油圧室１６８ｂは、ピストン１１２のストローク方向の長さが長くなる。
【0044】
このように、ピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッドピン１１４ａは、ストローク方向の全長を可変とする。ピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッドピン１１４ａを含むピストン１１２のストローク方向の全長は、ピストンロッド１１２ａの段差面およびクロスヘッドピン１１４ａの段差面のストローク方向の離隔距離に応じて変化する。
【0045】
第１油圧室１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂのピストン１１２のストローク方向の長さが変更された分、ピストンロッド１１２ａがクロスヘッドピン１１４ａの連結穴（油圧室）１６０に進入する進入位置（進入深さ）が変化する。このように、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置を変化させることで、ピストン１１２の上死点および下死点の位置を可変としている。
【0046】
ピストンロッド１１２ａは、クロスヘッドピン１１４ａに連結されている。しかし、図３Ｂに示す状態では、ピストンロッド１１２ａは、第２油圧室１６８ｂの分だけ遊びが生じている。
【0047】
図３Ｂに示す状態でピストン１１２が上死点に到達したとき、ピストンロッド１１２ａには、ピストン１１２側に慣性力が加わる。ピストンロッド１１２ａは、慣性力により、ピストン１１２側に移動してしまう場合がある。上死点位置のずれが生じないように、第２油圧室１６８ｂには、補助油路１７０ｃを介して油圧ポンプからの油圧が供給されている。第２油圧室１６８ｂに油圧が供給されることで、ピストンロッド１１２ａのピストン１１２側への移動が抑えられる。
【0048】
ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、比較的低速の回転数で用いられる。そのため、ピストンロッド１１２ａに加わる慣性力も比較的小さいものとなる。したがって、第２油圧室１６８ｂに供給する油圧が低くても、ピストン１１２の上死点位置のずれを抑えることができる。
【0049】
ピストンロッド１１２ａには、ピストンロッド１１２ａの外周側面から径方向内側に向かう流通部１７２が設けられている。クロスヘッドピン１１４ａには、クロスヘッドピン１１４ａの外周面側から連結穴１６０まで貫通する貫通孔１７４が設けられている。貫通孔１７４は、油圧ポンプと連通している。
【0050】
図４は、ピストンロッド１１２ａの流通部１７２近傍の部分拡大図である。流通部１７２と貫通孔１７４は、ピストンロッド１１２ａの径方向に対向している。流通部１７２は、貫通孔１７４と連通している。
【0051】
図４に示すように、流通部１７２は、円環溝１７２ａと、連通孔１７２ｂとを含んで構成される。円環溝１７２ａは、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外周側面に形成される。連通孔１７２ｂは、円環溝１７２ａよりもピストンロッド１１２ａの内周面側に配される。
【0052】
円環溝１７２ａは、略円環形状である。円環溝１７２ａは、ピストンロッド１１２ａの径方向に一定の深さを有する。連通孔１７２ｂは、断面形状が円形であり、一定の内径を有する。円環溝１７２ａのピストン１１２のストローク方向（図４中、上下方向）の幅は、連通孔１７２ｂのピストン１１２のストローク方向の幅よりも大きい。
【0054】
ピストンロッド１１２ａの外周面には、第３シール部材Ｏ３、第４シール部材Ｏ４が配される。具体的に、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外周側面には、ピストン１１２のストローク方向に離間した一対のシール部材（第３シール部材Ｏ３、第４シール部材Ｏ４）が配される。第３シール部材Ｏ３と第４シール部材Ｏ４との間に、流通部１７２の円環溝１７２ａが設けられている。
【0055】
ピストンロッド１１２ａの内部には、ピストン１１２のストローク方向に延在する油路１７６が形成されている。油路１７６には、ピストン１１２およびピストンロッド１１２ａを冷却する冷却油が流通する。油路１７６は、内部に冷却管１７８が配されている。油路１７６は、冷却管１７８によってピストンロッド１１２ａの径方向外側の往路１７６ａと内側の復路１７６ｂに分けられている。流通部１７２は、油路１７６のうちの往路１７６ａに開口している。
【0056】
連通孔１７２ｂの一端は、円環溝１７２ａ（ピストンロッド１１２ａの外周側面）に開口（接続）する。連通孔１７２ｂの他端は、油路１７６（ピストンロッド１１２ａの内周面）に開口（接続）する。
【0057】
連通孔１７２ｂは、円環溝１７２ａと連通する連通部において第１開口１７２ｂ１を有する。連通孔１７２ｂは、油路１７６と連通する連通部において第２開口１７２ｂ２を有する。第１開口１７２ｂ１は、円環溝１７２ａを介してピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外周側面に開口する。第２開口１７２ｂ２は、ピストンロッド１１２ａの内周面に開口する。具体的に、第２開口１７２ｂ２は、ピストンロッド１１２ａの第２小径部１６２ｃの内周面に開口する。
【0058】
ところで、連通孔１７２ｂには、燃焼圧力の作用により、応力集中が発生し易い。ここで、連通孔１７２ｂがピストンロッド１１２ａの径方向に延在している場合、特に、連通孔１７２ｂには、応力集中が発生しやすい。
【0059】
連通孔１７２ｂに発生する応力集中は、連通孔１７２ｂの中心軸とピストンロッド１１２ａの径方向との間の角度（以下、単に連通孔１７２ｂの傾斜角度という）が、ピストン１１２のストローク方向に近づくほど、小さくすることができる。つまり、連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの径方向に延在するのに比べて、ピストン１１２のストローク方向に傾斜するほど応力集中が緩和される。
【0060】
連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの径方向に延在している場合、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２が対向している。換言すれば、連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの径方向において、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２が対向している場合、応力集中が発生しやすい。ここで、連通孔１７２ｂは、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２が対向する程度に傾斜している場合も応力集中が発生しやすい。そこで、本実施形態では、連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの径方向において、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とを非対向にしている。
【0061】
つまり、第１開口１７２ｂ１は、第２開口１７２ｂ２に対しピストンロッド１１２ａの径方向に重複せずに、ピストン１１２のストローク方向に離間した位置に形成される。換言すれば、第２開口１７２ｂ２は、第１開口１７２ｂ１に対しピストンロッド１１２ａの径方向に重複せずに、ピストン１１２のストローク方向に離間した位置に形成される。
【0062】
第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２は、連通孔１７２ｂの傾斜角度がピストン１１２のストローク方向に近づくほど離間する。すなわち、連通孔１７２ｂに発生する応力集中は、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とがピストン１１２のストローク方向に離間するほど、小さくすることができる。
【0063】
これにより、連通孔１７２ｂは、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とがピストンロッド１１２ａの径方向に重複している場合よりも、応力集中を低減することができる。
【0064】
また、第１開口１７２ｂ１は、ピストン１１２のストローク方向において、第３シール部材Ｏ３と第４シール部材Ｏ４との間の領域内に配される。第２開口１７２ｂ２は、ピストン１１２のストローク方向において、第３シール部材Ｏ３と第４シール部材Ｏ４との間の領域外に配される。本実施形態では、第３シール部材Ｏ３は、ピストン１１２のストローク方向において、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２との間に配される。ただし、これに限定されず、第４シール部材Ｏ４が、ピストン１１２のストローク方向において、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２との間に配されてもよい。つまり、一対のシール部材（第３シール部材Ｏ３、第４シール部材Ｏ４）のいずれか一方は、ピストン１１２のストローク方向において、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２との間に配される。
【0065】
これにより、第１開口１７２ｂ１は、円環溝１７２ａを介して、クロスヘッドピン１１４ａに設けられた貫通孔１７４と連通することができる。また、第２開口１７２ｂ２は、ピストンロッド１１２ａの径方向において、第１開口１７２ｂ１と非対向となる。連通孔１７２ｂは、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とを非対向とすることで、応力集中を低減することができる。また、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とを非対向とすることで、冷却油の流れの抵抗を小さくすることができる。
【0066】
なお、本実施形態では、第２開口１７２ｂ２は、ピストン１１２のストローク方向において、第１開口１７２ｂ１に対し、少なくとも第３シール部材Ｏ３または第４シール部材Ｏ４の幅だけ離間して形成される。
【0067】
ピストンロッド１１２ａには、大径部１６２ａと第２小径部１６２ｃの外径差による段差部が形成されている。段差部には、ピストンロッド１１２ａの周方向の全周に曲面部１６２ｄが形成されている。曲面部１６２ｄは、大径部１６２ａの外周面と第２小径部１６２ｃの外周面とを繋ぐ。曲面部１６２ｄは、ピストンロッド１１２ａに燃焼圧力が加わった際に、段差部に発生する応力集中を低減させる。
【0068】
第２開口１７２ｂ２は、曲面部１６２ｄとピストン１１２のストローク方向において異なる位置（ずれた位置）に配される。具体的に、第２開口１７２ｂ２は、曲面部１６２ｄよりもピストン１１２側（図４中、上方向）に配される。
【0069】
第２開口１７２ｂ２は、曲面部１６２ｄに対し、ピストンロッド１１２ａの径方向に重複しない位置に配される。換言すれば、曲面部１６２ｄは、ピストン１１２のストローク方向において、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２との間に配される。
【0070】
曲面部１６２ｄには、燃焼圧力の作用により応力集中が発生しやすい。そのため、第２開口１７２ｂ２は、曲面部１６２ｄに近接する位置に形成されるよりも、曲面部１６２ｄから離間した位置に形成される方が応力集中が発生し難い。したがって、第２開口１７２ｂ２は、ピストン１１２のストローク方向において曲面部１６２ｄから離間した位置に配されることが好ましい。
【0071】
連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの周方向に複数配される。本実施形態では、連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの周方向に離隔して８つ配される。複数の連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの周方向に等間隔で配される。
【0072】
ただし、これに限定されず、連通孔１７２ｂの数は、複数でなくてもよく、例えば、１つであってもよい。また、連通孔１７２ｂの数は、８つ未満であってもよいし、８つ以上であってもよい。また、複数の連通孔１７２ｂは、ピストンロッド１１２ａの周方向に不等間隔で配されてもよい。
【0073】
本実施形態において、複数（８つ）の連通孔１７２ｂは、ピストン１１２のストローク方向においてすべて同じ位置に配される。ここで、同じとは、完全に同じである場合と、許容誤差（加工精度や組付誤差等）の範囲内でずれている場合を含む。
【0074】
ただし、これに限定されず、複数（８つ）の第１開口１７２ｂ１および第２開口１７２ｂ２は、ピストン１１２のストローク方向においてすべて異なる位置に配されてもよい。また、複数（８つ）の第１開口１７２ｂ１の一部は、複数（８つ）の第１開口１７２ｂ１の他の一部とピストン１１２のストローク方向において異なる位置に配されてもよい。
【0075】
つまり、複数（８つ）の第１開口１７２ｂ１のうち少なくとも１つは、複数（８つ）の第１開口１７２ｂ１のうち他の第１開口１７２ｂ１とピストン１１２のストローク方向において異なる位置に配されてもよい。
【0076】
また、複数（８つ）の第２開口１７２ｂ２の一部は、複数（８つ）の第２開口１７２ｂ２の他の一部とピストン１１２のストローク方向において異なる位置に配されてもよい。つまり、複数（８つ）の第２開口１７２ｂ２のうち少なくとも１つは、複数（８つ）の第２開口１７２ｂ２のうち他の第２開口１７２ｂ２とピストン１１２のストローク方向において異なる位置に配されてもよい。
【0077】
連通孔１７２ｂには、燃焼圧力の作用により、応力集中が発生し易い。そのため、連通孔１７２ｂが複数設けられる場合、複数の連通孔１７２ｂは、互いに近接する位置に形成されるよりも、互いに離間した位置に形成される方が応力集中が発生し難い。したがって、複数の連通孔１７２ｂ（第１開口１７２ｂ１および第２開口１７２ｂ２）は、ピストン１１２のストローク方向においてずれた位置に形成されることが好ましい。
【0078】
このように、連通孔１７２ｂは、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とがピストンロッド１１２ａの径方向に重複せずに、ピストン１１２のストローク方向に離間した位置に形成される。これにより、連通孔１７２ｂに発生する応力集中を低減することができる。
【0079】
ところで、連通孔１７２ｂの内径が大きくなるほど、連通孔１７２ｂに発生する応力集中は、大きくなる。また、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外径が小さくなるほど、連通孔１７２ｂに発生する応力集中は、大きくなる。また、ピストンロッド１１２ａの材料の強度を低下させるほど、連通孔１７２ｂに発生する応力集中は、ピストンロッド１１２ａの降伏応力を超えやすくなる。
【0080】
一方、連通孔１７２ｂに発生する応力集中は、連通孔１７２ｂの傾斜角度がピストン１１２のストローク方向に近づくほど、小さくすることができる。したがって、連通孔１７２ｂの傾斜角度を大きくするほど、連通孔１７２ｂの内径を大きくすることができる。また、連通孔１７２ｂの傾斜角度を大きくするほど、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外径を小さくすることができる。また、連通孔１７２ｂの傾斜角度を大きくするほど、ピストンロッド１１２ａの材料の強度を低下させることができる。
【0081】
つまり、連通孔１７２ｂの傾斜角度を大きくするほど、ピストンロッド１１２ａの設計の自由度を高めることができる。ピストンロッド１１２ａの設計の自由度を高めるために、連通孔１７２ｂの傾斜角度θは、４０°以上に設定されることが好ましい。
【0082】
連通孔１７２ｂの傾斜角度を４０°以上とすることで、ピストンロッド１１２ａの設計の自由度を高めることができる。具体的に、連通孔１７２ｂの傾斜角度を４０°以上とすることで、連通孔１７２ｂの内径の適用範囲を拡大することができる。また、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外径の適用範囲を拡大することができる。また、ピストンロッド１１２ａの材質の適用範囲を拡大することができる。
【0083】
ただし、連通孔１７２ｂの傾斜角度を所定値より大きくした場合、連通孔１７２ｂの形成が困難になる場合がある。したがって、連通孔１７２ｂの傾斜角度は、６５°以下に設定することが好ましい。これにより、連通孔１７２ｂの傾斜角度は、４０°以上６５°以下の範囲に設定することが好ましい。
【0084】
なお、ピストンロッド１１２ａの傾斜角度範囲は、例えば、連通孔１７２ｂの内径やピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外径に応じて変化する。
【0085】
連通孔１７２ｂの傾斜角度範囲の下限値は、連通孔１７２ｂの内径が大きくなるほど、大きな角度に設定される。また、連通孔１７２ｂの傾斜角度範囲の下限値は、大径部１６２ａの外径が大きくなるほど、小さな角度に設定される。
【0086】
図５は、連通孔１７２ｂに発生する応力σと連通孔１７２ｂの傾斜角度θとの関係を表す図である。実線は、ピストンロッド１１２ａに燃焼圧力が加わった際に連通孔１７２ｂに発生する応力σを示し、破線は、ピストンロッド１１２ａの降伏応力を示す。
【0087】
図５では、連通孔１７２ｂの内径が１６ｍｍ、大径部１６２ａの外径が３７０ｍｍ、ピストンロッド１１２ａに加わる燃焼圧力が１０００ｂａｒである場合を例示的に示す。図５に示すように、連通孔１７２ｂの傾斜角度θが４５°以上である場合、連通孔１７２ｂに発生する応力σがピストンロッド１１２ａの降伏応力を下回る。そのため、図５に示す例では、連通孔１７２ｂの傾斜角度θは、４５°以上に設定することが好ましいことがわかる。
【0088】
このように、連通孔１７２ｂの傾斜角度は、連通孔１７２ｂの内径およびピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａの外径に応じた角度に設定されることで、ピストンロッド１１２ａの設計の自由度を高めることができる。
【0089】
図３Ｂに戻り、油圧ポンプから供給された冷却油は、貫通孔１７４、流通部１７２を介して油路１７６の往路１７６ａに流入する。往路１７６ａと復路１７６ｂは、ピストン１１２の内部で連通している。往路１７６ａを流れた冷却油は、ピストン１１２の内壁に到達すると復路１７６ｂを通って、第１小径部１６２ｂ側に戻る。油路１７６の内壁およびピストン１１２の内壁に冷却油が接触することで、ピストン１１２が冷却される。
【0090】
クロスヘッドピン１１４ａには、クロスヘッドピン１１４ａの軸方向に延在する出口孔１８０が形成されている。小径穴部１６４ｂは、出口孔１８０に連通している。冷却油は、ピストン１１２を冷却した後に、油路１７６から小径穴部１６４ｂに流入する。小径穴部１６４ｂに流入した冷却油は、出口孔１８０を通って、クロスヘッドピン１１４ａ外に排出され、タンクに還流する。
【0091】
第１油圧室１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂに供給される作動油と、油路１７６に供給される冷却油は、いずれも同じタンクに還流して同じ油圧ポンプで昇圧される。そのため、油圧を作用させる作動油の供給と、冷却用の冷却油の供給を、１つの油圧ポンプで遂行でき、コストを低減することが可能となる。
【0092】
ピストン１１２の圧縮比を可変とする圧縮比可変機構Ｖは、第１油圧室１６８ａの油圧を調整する油圧調整機構１９６を含んで構成される。続いて、油圧調整機構１９６について詳述する。油圧調整機構１９６は、プランジャポンプ１８２と、スピル弁１８４と、駆動機構Ｄとを含んで構成される。
【0093】
図６は、プランジャポンプ１８２、スピル弁１８４、および、駆動機構Ｄの配置を説明するための説明図である。図６は、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００のうち、クロスヘッド１１４近傍の外観および部分断面を示す。プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、それぞれ、図６にクロスハッチングで示すクロスヘッドピン１１４ａに取り付けられている。
【0094】
プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４それぞれの下方には、機関架橋１８６ａが配されている。機関架橋１８６ａは、クロスヘッド１１４の往復移動をガイドする２つのガイド板１８６ｂに両端が取り付けられ、両ガイド板１８６ｂを支持する。
【0095】
機関架橋１８６ａには、駆動機構Ｄが載置されている。駆動機構Ｄは、第１カム板１８８と、第２カム板１９０と、第１アクチュエータ１９２と、第２アクチュエータ１９４とを含んで構成される。第１カム板１８８および第２カム板１９０は、それぞれ、第１アクチュエータ１９２および第２アクチュエータ１９４によって、機関架橋１８６ａ上を図６中、左右の向きに可動する。
【0096】
プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、ピストン１１２のストローク方向にクロスヘッドピン１１４ａと一体に往復移動する。一方、第１カム板１８８および第２カム板１９０は、機関架橋１８６ａ上にあって、機関架橋１８６ａに対してピストン１１２のストローク方向には移動しない。
【0097】
図７は、油圧調整機構１９６の構成を説明するための説明図である。図７に示すように、油圧調整機構１９６は、プランジャポンプ１８２と、スピル弁１８４と、第１カム板１８８と、第２カム板１９０と、第１アクチュエータ１９２と、第２アクチュエータ１９４と、第１切換弁１９８と、第２切換弁２００と、位置センサ２０２と、油圧制御部２０４とを含んで構成される。
【0098】
プランジャポンプ１８２は、ポンプシリンダ１８２ａと、プランジャ１８２ｂとを含んで構成される。ポンプシリンダ１８２ａは、油圧ポンプＰに連通する供給油路を介して、内部に作動油が導かれる。プランジャ１８２ｂは、ポンプシリンダ１８２ａ内をストローク方向に移動するとともに一端がポンプシリンダ１８２ａから突出する。
【0099】
第１カム板１８８は、ピストン１１２のストローク方向に対して傾斜する傾斜面１８８ａを有する。第１カム板１８８は、プランジャポンプ１８２のストローク方向の下方に配置されている。そして、プランジャポンプ１８２がストローク方向に移動すると、下死点に近いクランク角において、ポンプシリンダ１８２ａから突出したプランジャ１８２ｂの一端が、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａに接触する。
【0100】
そして、プランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａから、クロスヘッド１１４の往復移動の力に対向する反力を受けて、ポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれる。このとき、プランジャポンプ１８２は、ポンプシリンダ１８２ａ内の作動油を第１油圧室１６８ａに供給（圧入）する。
【0101】
第１アクチュエータ１９２は、第１切換弁１９８を介して供給される作動油の油圧によって作動する。第１アクチュエータ１９２は、第１カム板１８８をストローク方向と交差する方向（ここでは、ストローク方向に垂直な方向）に移動させる。すなわち、第１アクチュエータ１９２は、第１カム板１８８を可動し、第１カム板１８８のプランジャ１８２ｂに対する相対位置を変化させる。
【0102】
このように、第１カム板１８８がストローク方向に垂直な方向に移動すると、プランジャ１８２ｂと第１カム板１８８とのストローク方向における接触位置が相対変化する。例えば、図７中、左側に第１カム板１８８が移動すると、接触位置はストローク方向の上方に変位する。図７中、右側に第１カム板１８８が移動すると、接触位置はストローク方向の下方に変位する。プランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８との接触位置によってポンプシリンダ１８２ａに対する最大押し込み量が設定される。
【0103】
スピル弁１８４は、本体１８４ａと、弁体１８４ｂと、ロッド１８４ｃとを含んで構成される。スピル弁１８４の本体１８４ａの内部には、第１油圧室１６８ａから排出された作動油が流通する内部流路が形成されている。弁体１８４ｂは、本体１８４ａ内の内部流路に配される。ロッド１８４ｃは、一端が本体１８４ａ内の弁体１８４ｂに対向し、他端が本体１８４ａから突出している。
【0104】
第２カム板１９０は、ストローク方向に対して傾斜する傾斜面１９０ａを有する。第２カム板１９０は、ロッド１８４ｃのストローク方向の下方に配置されている。そして、スピル弁１８４がストローク方向に移動すると、下死点に近いクランク角において、スピル弁１８４の本体１８４ａから突出したロッド１８４ｃの一端が、第２カム板１９０の傾斜面１９０ａに接触する。
【0105】
そして、ロッド１８４ｃは、第２カム板１９０の傾斜面１９０ａから、クロスヘッド１１４の往復移動の力に対向する反力を受けて、本体１８４ａ内に押し込まれる。スピル弁１８４は、ロッド１８４ｃが本体１８４ａ内に所定量以上押し込まれることで弁体１８４ｂが移動する。スピル弁１８４は、弁体１８４ｂが移動すると、内部流路を作動油が流通可能となって、第１油圧室１６８ａからタンクＴに向かって作動油が排出される。
【0106】
第２アクチュエータ１９４は、第２切換弁２００を介して供給される作動油の油圧によって作動する。第２アクチュエータ１９４は、第２カム板１９０をストローク方向と交差する方向（ここでは、ストローク方向に垂直な方向）に移動させる。すなわち、第２アクチュエータ１９４は、第２カム板１９０を可動し、第２カム板１９０のロッド１８４ｃに対する相対位置を変化させる。
【0107】
第２カム板１９０の相対位置に応じて、ロッド１８４ｃと第２カム板１９０とのストローク方向における接触位置が変化する。例えば、図７中、左側に第２カム板１９０が移動すると、接触位置はストローク方向の上方に変位する。図７中、右側に第２カム板１９０が移動すると、接触位置はストローク方向の下方に変位する。ロッド１８４ｃは、第２カム板１９０との接触位置によって本体１８４ａに対する最大押し込み量が設定される。
【0108】
位置センサ２０２は、ピストンロッド１１２ａのストローク方向の位置を検知して、ストローク方向の位置を示す信号を出力する。
【0109】
油圧制御部２０４は、位置センサ２０２からの信号を取得し、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置を特定する。油圧制御部２０４は、第１アクチュエータ１９２および第２アクチュエータ１９４を駆動させて、第１油圧室１６８ａ内の油圧（作動油の油量）を調整する。油圧制御部２０４は、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が設定位置となるように、第１油圧室１６８ａ内の油圧（作動油の油量）を調整する。
【0110】
図８Ａは、第１油圧室１６８ａから作動油を排出する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。図８Ｂは、第１油圧室１６８ａ内の作動油の排出を停止する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。図８Ｃは、第１油圧室１６８ａに作動油を供給する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。図８Ｄは、第１油圧室１６８ａへの作動油の供給を停止する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。
【0111】
図８Ａでは、ロッド１８４ｃと第２カム板１９０の接触位置が比較的高い位置となるように、第２カム板１９０の相対位置が調整されている。そのため、下死点に近いクランク角において、スピル弁１８４の本体１８４ａにロッド１８４ｃが深くまで押し込まれる。ロッド１８４ｃは、弁体１８４ｂを移動させ、第１油圧室１６８ａから作動油が排出される。このとき、第２油圧室１６８ｂには油圧ポンプＰの油圧が作用していることから、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が安定して保持されている。
【0112】
この状態において、ピストン１１２の上死点は低くなっている（クロスヘッドピン１１４ａ側に近くなっている）。すなわち、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の圧縮比は小さくなっている。
【0113】
そして、油圧制御部２０４は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）などの上位の制御部からユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の圧縮比を大きくする指示を受けると、図８Ｂに示すように、第２カム板１９０を図８Ｂ中、右側に移動させる。その結果、ロッド１８４ｃと第２カム板１９０の接触位置が低くなる。ロッド１８４ｃは、下死点に近いクランク角において、本体１８４ａ内に押し込まれなくなる。スピル弁１８４は、ピストン１１２のストローク位置に拘わらず、弁体１８４ｂが閉じた状態に維持される。すなわち、第１油圧室１６８ａ内の作動油が排出されなくなる。
【0114】
油圧制御部２０４は、図８Ｃに示すように、第１カム板１８８を図８Ｃ中、右側に移動させる。その結果、プランジャ１８２ｂと第１カム板１８８の接触位置が高くなる。プランジャ１８２ｂは、下死点に近いクランク角において、第１カム板１８８からの反力によってポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれる。このとき、ポンプシリンダ１８２ａ内の作動油は、第１油圧室１６８ａに圧入される。
【0115】
ピストンロッド１１２ａは、図８Ｃに示すように、油圧によって押し上げられる。ピストンロッド１１２ａは、図８Ｃに示すように、クロスヘッドピン１１４ａとの相対的な位置が変位し、ピストン１１２の上死点が高くなる（クロスヘッドピン１１４ａ側から遠くなる）。すなわち、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の圧縮比は大きくなる。
【0116】
プランジャポンプ１８２は、ピストン１１２の１ストローク毎に、プランジャポンプ１８２内に蓄えられた作動油を、第１油圧室１６８ａに圧入する。ここでは、プランジャポンプ１８２内の最大容積に対して、第１油圧室１６８ａの最大容積が数倍あるとする。そのため、油圧制御部２０４は、プランジャポンプ１８２がピストン１１２のストローク何回分、動作をするかによって、第１油圧室１６８ａに圧入される作動油の量を調整する。油圧制御部２０４は、第１油圧室１６８ａに圧入される作動油の量を調整することで、ピストンロッド１１２ａの押し上げ量を調整する。
【0117】
ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が所望の位置となると、油圧制御部２０４は、第１カム板１８８を図８Ｄ中、右側に移動させる。その結果、プランジャ１８２ｂと第１カム板１８８の接触位置を低くする。こうして、プランジャ１８２ｂは、下死点に近いクランク角において、ポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれることがなくなる。このとき、プランジャポンプ１８２は、作動を停止し、第１油圧室１６８ａへの作動油の圧入が停止される。
【0118】
こうして、油圧調整機構１９６は、第１油圧室１６８ａに対するストローク方向のピストンロッド１１２ａの進入位置を調整する。圧縮比可変機構Ｖは、油圧調整機構１９６によって第１油圧室１６８ａの油圧を調整し、ピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッド１１４のストローク方向の相対的な位置を変更する。これにより、圧縮比可変機構Ｖは、ピストン１１２の上死点および下死点の位置を可変とする。
【0119】
図９は、クランク角とプランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４の動作タイミングを説明するための説明図である。図９においては、説明の便宜上、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａとの接触位置が異なる２つのプランジャポンプ１８２を並べて示す。しかし、実際には、プランジャポンプ１８２は、１つであって、第１カム板１８８が移動することで、プランジャポンプ１８２との接触位置が変位する。また、スピル弁１８４および第２カム板１９０は図示を省略する。
【0120】
図９に示すように、下死点手前から下死点までのクランク角の範囲を角ａとし、下死点から角ａと同じ大きさの位相角分のクランク角の範囲を角ｂとする。また、上死点手前から上死点までのクランク角の範囲を角ｃとし、上死点から角ｃと同じ大きさの位相角分のクランク角の範囲を角ｄとする。
【0121】
プランジャポンプ１８２と第１カム板１８８の相対位置が、図９中、右側に示すプランジャポンプ１８２で示される状態であるとき、プランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａと、クランク角が角ａの開始位置で接触を開始する。そして、プランジャ１８２ｂは、傾斜面１８８ａと、クランク角が下死点を超えて角ｂの終了位置で接触が解除される。図９中、プランジャポンプ１８２のストローク幅を幅ｓで示す。
【0122】
また、プランジャポンプ１８２と第１カム板１８８の相対位置が、図９中、左側に示すプランジャポンプ１８２で示される状態であるとき、プランジャポンプ１８２のプランジャ１８２ｂは、クランク角が下死点で接触する。しかし、プランジャ１８２ｂはポンプシリンダ１８２ａに押し込まれることなく、すぐに離隔する。
【0123】
このように、プランジャポンプ１８２は、クランク角が角ａおよび角ｂの範囲にあるとき動作する。具体的には、クランク角が角ａの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を第１油圧室１６８ａに圧入する。また、クランク角が角ｂの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を吸入する。
【0124】
また、スピル弁１８４は、クランク角が角ａおよび角ｂの範囲にあるとき動作する。具体的には、クランク角が角ａの開始位置から角ｂの終了位置までの間、スピル弁１８４は、作動油を第１油圧室１６８ａから排出する。
【0125】
ここでは、プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、クランク角が角ａおよび角ｂの範囲にあるとき動作する場合について説明した。しかし、プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、クランク角が角ｃおよび角ｄの範囲にあるとき動作してもよい。この場合、クランク角が角ｃの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を第１油圧室１６８ａに圧入する。また、クランク角が角ｄの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を吸入する。また、クランク角が角ｃの開始位置から角ｄの終了位置までの間、スピル弁１８４は、作動油を第１油圧室１６８ａから排出する。
【0126】
なお、上死点や下死点以外のストローク範囲でプランジャポンプ１８２やスピル弁１８４を動作させることも可能である。その場合、駆動機構Ｄを、プランジャポンプ１８２やスピル弁１８４の往復移動に同期させて移動させなければならない。しかし、本実施形態のように、上死点や下死点付近で、プランジャポンプ１８２やスピル弁１８４を動作させることで、このような同期機構を設けずともよく、コストを低減することが可能となる。
【0127】
また、シリンダ１１０内の圧力は、クランク角が上死点を挟んだ角度範囲（角ｃ、角ｄ）よりも下死点を挟んだ角度範囲（角ａ、角ｂ）の方が低い。このことから、プランジャポンプ１８２から第１油圧室１６８ａへの作動油の圧入は、クランク角が上死点を挟んだ角度範囲よりも下死点を挟んだ角度範囲の方が容易になる。
【0128】
また、スピル弁１８４から排出される作動油の油圧は、上死点を挟んだ角度範囲（角ｃ、角ｄ）よりも下死点を挟んだ角度範囲（角ａ、角ｂ）の方が低い。このことから、第１油圧室１６８ａの作動油の排出は、クランク角が上死点を挟んだ角度範囲よりも下死点を挟んだ角度範囲の方が、キャビテーションの発生を抑え、スピル弁１８４を作動させる荷重を低く抑えることが可能となる。
【0129】
本実施形態の圧縮比可変機構Ｖによれば、連通孔１７２ｂは、第１開口１７２ｂ１と第２開口１７２ｂ２とがピストンロッド１１２ａの径方向に重複せずに、ピストン１１２のストローク方向に離間した位置に形成される。これにより、連通孔１７２ｂに発生する応力集中を低減することができる。
【0130】
以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる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。
【0131】
上記実施形態では、圧縮比可変機構Ｖは、ピストンロッド１１２ａの段差面と、クロスヘッドピン１１４ａの段差面との間に油圧室を形成する場合について説明した。しかし、油圧室は、ピストン１１２と、ピストンロッド１１２ａとの間に油圧室を形成してもよい。
【0132】
また、連通孔１７２ｂは、第２小径部１６２ｃ側（図４中、上方向）に傾斜している例について説明した。しかし、これに限定されず、連通孔１７２ｂは、第１小径部１６２ｂ側（図４中、下方向）に傾斜してもよい。
【0133】
また、連通孔１７２ｂは、冷却油を供給する冷却油供給用に使用される例について説明した。しかし、これに限定されず、連通孔１７２ｂは、冷却油を排出する冷却油排出用に使用されてもよい。
【0134】
また、連通孔１７２ｂは、冷却油を流通させる冷却油流通用に使用される例について説明した。しかし、これに限定されず、連通孔１７２ｂは、作動油を流通させる作動油流通用に使用されてもよい。例えば、ピストン１１２とピストンロッド１１２ａとの間に油圧室が形成される場合、連通孔１７２ｂは、作動油をピストン１１２とピストンロッド１１２ａとの間の油圧室に流通させてもよい。
【0135】
また、連通孔１７２ｂは、内径が一定である場合について説明した。しかし、これに限定されず、連通孔１７２ｂは、内径が一定でなくてもよい。例えば、連通孔１７２ｂは、第１開口１７２ｂ１の内径が第２開口１７２ｂ２の内径より大きくてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0136】
本開示は、圧縮比可変機構に利用することができる。
【符号の説明】
【0137】
Ｏ３ 第３シール部材（一対のシール部材）Ｏ４ 第４シール部材（一対のシール部材）
Ｖ 圧縮比可変機構
１１２ ピストン
１１２ａ ピストンロッド
１６２ａ 大径部
１６２ｃ 第２小径部（小径部）
１６２ｄ 曲面部
１７２ｂ 連通孔
１７２ｂ１ 第１開口
１７２ｂ２ 第２開口
１７６ 油路