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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-21
(45)【発行日】2022-03-02
(54)【発明の名称】圧縮比可変機構
(51)【国際特許分類】
F02B 75/04 20060101AFI20220222BHJP
F02D 15/02 20060101ALI20220222BHJP
F16N 7/38 20060101ALI20220222BHJP
F16N 13/00 20060101ALI20220222BHJP
F04B 3/00 20060101ALI20220222BHJP
【ＦＩ】
F02B75/04
F02D15/02 B
F16N7/38 B
F16N13/00
F04B3/00
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2018034780
(22)【出願日】2018-02-28
(65)【公開番号】P2019148251
(43)【公開日】2019-09-05
【審査請求日】2021-01-15
(73)【特許権者】
【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】林 光昭
(72)【発明者】
【氏名】増田 裕
【審査官】池田 匡利
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／１０８１８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭５９－１１０８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００４－５０６８３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１４４６９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２８２６１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１２２００７０８（ＤＥ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｂ ７５／０４
Ｆ０２Ｄ １５／０２
Ｆ１６Ｎ ７／３８
Ｆ１６Ｎ １３／００
Ｆ０４Ｂ ３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
油圧室に接続される排出油路と、油圧供給源に接続される供給油路と、
前記排出油路および前記供給油路に接続される第１貯油室、ならびに、プランジャによって前記第１貯油室と区画された第２貯油室を有するポンプシリンダと、
前記第２貯油室に接続される連通路と、
前記連通路に設けられたオリフィスと、
を備え、
前記油圧室に供給される油圧よって、圧縮比を変更する、
圧縮比可変機構。
【請求項2】
前記連通路は、前記第１貯油室と前記第２貯油室を連通する請求項１に記載の圧縮比可変機構。
【請求項3】
前記連通路のうち、前記オリフィスを境にして前記第１貯油室側と前記第２貯油室側とを接続するバイパス油路と、前記バイパス油路に設けられ、前記第２貯油室から前記第１貯油室への作動油の流れを制限するチェック弁と、
をさらに備える請求項２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の圧縮比可変機構は、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に作動油を供給可能なプランジャポンプを備えている。プランジャポンプは、クロスヘッドピンに取り付けられ、クロスヘッドピンと一体的に移動する。プランジャポンプは、クランクピンの動きに応じて作動油を吸入および排出する。プランジャポンプは、作動油を吸入することで内部に作動油を蓄え、作動油を排出することで油圧室に作動油を供給する。油圧室に作動油を供給することで、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】
【文献】国際公開第２０１５／１０８１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、プランジャポンプは、ピストンが下死点近傍を移動する僅かな時間で作動油の吸入および排出を行う。このとき、プランジャポンプへの作動油の吸入が急速になされると、供給圧が負圧となってキャビテーションが発生するおそれがあった。
【0005】
本開示は、キャビテーションの発生を抑制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、油圧室に接続される排出油路と、油圧供給源に接続される供給油路と、排出油路および供給油路に接続される第１貯油室、ならびに、プランジャによって第１貯油室と区画された第２貯油室を有するポンプシリンダと、第２貯油室に接続される連通路と、連通路に設けられたオリフィスと、を備え、油圧室に供給される油圧よって、圧縮比を変更する。
【0007】
連通路は、第１貯油室と第２貯油室を連通してもよい。
【0008】
連通路のうち、オリフィスを境にして第１貯油室側と第２貯油室側とを接続するバイパス油路と、バイパス油路に設けられ、第２貯油室から第１貯油室への作動油の流れを制限するチェック弁と、をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【0011】
本開示の圧縮比可変機構によれば、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【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4】プランジャポンプおよびスピル弁の配置を説明するための説明図である。
【図5】油圧調整機構の構成を説明するための説明図である。
【図7】クランク角とプランジャポンプおよびスピル弁の基本動作タイミングを説明するための説明図である。
【図8】本実施形態のプランジャポンプの構成を説明するための説明図である。
【図10】変形例のプランジャポンプの構成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、気体燃料である燃料ガスを主に燃焼させるガス運転モードと、液体燃料である燃料油を燃焼させる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、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。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、膨張が行われて、ピストン１１２がシリンダ１１０内を往復移動する。ピストン１１２には、ピストンロッド１１２ａの一端が固定されている。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とともに往復移動する。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おり、連結棒１１６の一端を支持している。また、連結棒１１６の他端は、クランクシャフト１１８に連結され、連結棒１１６に対してクランクシャフト１１８が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が往復移動すると、その往復移動に連動して、クランクシャフト１１８が回転することとなる。
【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り、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、排気ポート１２０を開閉する。このようにして排気ポート１２０を介して排気された排気ガスは、排気管１２０ａを介して過給機Ｃのタービン側に供給された後、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り、シリンダ１１０の全周囲に亘って、複数設けられている。そして、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）が封入されており、冷却器１２８によって活性ガスが冷却されている。冷却された活性ガスはシリンダジャケット１１０ｃ内に形成された掃気室１３０に圧入される。そして、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内に活性ガスが吸入される。
【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望の時点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、シリンダヘッド１１０ａと、シリンダライナ１１０ｂと、ピストン１１２とに囲繞された燃焼室１３２の熱で気化して燃料ガスとなる。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。その結果、シリンダ１１０に流入した燃料ガスを、所望のタイミングで確実に燃焼することができる。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。そして、それぞれの選択モードに応じてピストン１１２の圧縮比を可変とするため、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。以下、圧縮比可変機構Ｖについて詳述する。
【0025】
図２は、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａとの連結部分を説明するための説明図である。図２（ａ）には、図１の一点鎖線部分を抽出した拡大図を示し、図２（ｂ）には、図２（ａ）のＩＩ（ｂ）―ＩＩ（ｂ）線断面を示す。
【0026】
図２（ａ）、図２（ｂ）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。具体的に、クロスヘッドピン１１４ａには、クロスヘッドピン１１４ａの軸方向（図２（ｂ）中、左右方向）に垂直に延在する連結穴１６０が形成されている。この連結穴１６０は油圧室となっており、この油圧室に、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入（進入）されている。このように、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】
より詳細には、ピストンロッド１１２ａには、大径部１６２ａと、小径部１６２ｂ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。小径部１６２ｂは、大径部１６２ａよりも他端側に位置し、大径部１６２ａよりも小さい外径を有する。
【0028】
そして、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側に連続し、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の小径部１６２ｂは、連結穴１６０の小径穴部１６４ｂに挿入可能であって、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、連結穴１６０よりも外径が大きい固定蓋１６６が固定されている。固定蓋１６６は、環状部材であって、ピストンロッド１１２ａが挿通されている。ピストンロッド１１２ａが挿通される固定蓋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が形成されており、この窪み１１４ｃに固定蓋１６６が当接する。
【0032】
また、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａとの連結部分であって、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。
【0033】
第１油圧室１６８ａは、大径部１６２ａと小径部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。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。
【0035】
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。つまり、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａによって、大径穴部１６４ａが、当該ピストンロッド１１２ａの一端側と他端側とに区画される。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、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が形成されている。
【0036】
第１油圧室１６８ａには、第１油路１７０ａおよび第２油路１７０ｂが連通している。第１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に連通している。第２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に連通している。
【0037】
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。
【0038】
図３（ａ）、図３（ｂ）は、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置の変化を説明するための説明図である。図３（ａ）では、ピストンロッド１１２ａが連結穴１６０に浅く進入した状態を示し、図３（ｂ）では、ピストンロッド１１２ａが連結穴１６０に深く進入した状態を示す。
【0039】
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おり、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、作動油が非圧縮性であることから、図３（ａ）の状態を維持可能となっている。
【0040】
そして、スピル弁が開口すると、ピストン１１２の往復移動によるピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッドピン１１４ａからの圧縮荷重によって、作動油が第１油圧室１６８ａから第２油路１７０ｂを通ってスピル弁側に排出される。その結果、図３（ｂ）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。
【0041】
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、上記の対向部のストローク方向の離隔距離に応じて、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を可変とする。換言すれば、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。
【0042】
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。
【0043】
ところで、図３（ｂ）に示す状態でピストン１１２が上死点に到達したとき、クロスヘッドピン１１４ａは連結棒１１６によってピストン１１２のストローク方向の位置が固定されている。一方、ピストンロッド１１２ａは、クロスヘッドピン１１４ａに連結されているものの、第２油圧室１６８ｂの分だけ遊びが生じている。
【0044】
そのため、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の回転数によってはピストンロッド１１２ａの慣性力が大きく、ピストンロッド１１２ａがピストン１１２側に移動しすぎてしまう可能性がある。このように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を作用させ、このようなピストンロッド１１２ａの移動を抑えている。
【0045】
また、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ことから、ピストンロッド１１２ａの慣性力が小さく、第２油圧室１６８ｂに供給する油圧が低くても、上死点位置のずれを抑えることができる。
【0046】
また、ピストンロッド１１２ａには、ピストンロッド１１２ａの外周面から径方向内側に向かう流路穴１７２が設けられている。また、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。
【0047】
また、流路穴１７２と貫通孔１７４は、ピストンロッド１１２ａの径方向に対向しており、流路穴１７２と貫通孔１７４が連通している。流路穴１７２の外周面側の端部は、流路穴１７２の他の部位よりも、ピストン１１２のストローク方向（図３中、上下方向）の流路幅が広く形成されている。したがって、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が変わっても、流路穴１７２と貫通孔１７４の連通状態が維持される。
【0048】
ピストンロッド１１２ａの外周面には、流路穴１７２の外周面側の端部をピストンロッド１１２ａの軸方向に挟んで、Ｏリングで構成される第３シール部材Ｏ３、第４シール部材Ｏ４が配される。
【0049】
大径部１６２ａは、流路穴１７２の分だけ、大径穴部１６４ａの内周面に対向する面積が小さくなり、大径穴部１６４ａに対して傾き易くなる。ここでは、小径部１６２ｂが小径穴部１６４ｂにガイドされることで、ピストンロッド１１２ａのストローク方向に対する傾きが抑えられている。
【0050】
そして、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し、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冷却油路１７６が形成されている。冷却油路１７６は、内部に冷却管１７８が配されており、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。流路穴１７２は、冷却油路１７６のうちの往路１７６ａに開口している。
【0051】
油圧ポンプから供給された冷却油は、貫通孔１７４、流路穴１７２を介して冷却油路１７６の往路１７６ａに流入する。往路１７６ａと復路１７６ｂは、ピストン１１２の内部で連通しており、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、小径部１６２ｂ側に戻る。冷却油路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。
【0052】
また、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が形成されており、小径穴部１６４ｂは、出口孔１８０に連通している。ピストン１１２を冷却した後に、冷却油路１７６から小径穴部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。
【0053】
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、冷却油路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。
【0054】
ピストン１１２の圧縮比を可変とする圧縮比可変機構Ｖには、上記の第１油圧室１６８ａに加えて、第１油圧室１６８ａの油圧を調整する油圧調整機構を含んで構成される。続いて、油圧調整機構について詳述する。
【0055】
図４は、プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４の配置を説明するための説明図であり、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４にクロスハッチングで示すクロスヘッドピン１１４ａに固定されている。
【0056】
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、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１８６ａに両端が固定され、両ガイド板１８６ａを支持する機関架橋１８６ｂが配されている。機関架橋１８６ｂには、第１カム板１８８および第２カム板１９０が載置されており、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１８６ｂ上を図４中、左右の向きに可動する。
【0057】
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１８６ｂ上にあって、機関架橋１８６ｂに対してピストン１１２のストローク方向には移動しない。
【0058】
図５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５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。
【0059】
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。
【0060】
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を有し、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がクロスヘッドピン１１４ａとともに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。
【0061】
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。プランジャポンプ１８２は、プランジャ１８２ｂがポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれることで、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。
【0062】
第１アクチュエータ１９２は、例えば、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し、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。
【0063】
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５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し、図５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。そして、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。
【0064】
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に対向するとともに、他端が本体１８４ａから突出している。
【0065】
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を有し、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がクロスヘッドピン１１４ａとともに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。
【0066】
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が移動し、スピル弁１８４の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。
【0067】
第２アクチュエータ１９４は、例えば、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し、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。
【0068】
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５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し、図５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。そして、接触位置によってスピル弁１８４に対する最大押し込み量が設定される。
【0069】
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。
【0070】
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。そして、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。
【0071】
このように、油圧調整機構１９６は、第１油圧室１６８ａに作動油を供給、もしくは、第１油圧室１６８ａから作動油を排出する。
【0072】
図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）は、圧縮比可変機構Ｖの動作を説明するための説明図である。図６（ａ）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、スピル弁１８４が開いて、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。
【0073】
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。
【0074】
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６（ｂ）に示すように、第２カム板１９０を図６（ｂ）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り、下死点に近いクランク角においても、ロッド１８４ｃが本体１８４ａ内に押し込まれなくなり、ピストン１１２のストローク位置に拘わらず、スピル弁１８４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。
【0075】
そして、油圧制御部２０４は、図６（ｃ）に示すように、第１カム板１８８を図６（ｃ）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。そして、下死点に近いクランク角において、プランジャ１８２ｂが第１カム板１８８からの反力によってポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれると、ポンプシリンダ１８２ａ内の作動油が第１油圧室１６８ａに圧入される。
【0076】
その結果、油圧によってピストンロッド１１２ａが押し上げられ、図６（ｃ）に示すように、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。
【0077】
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、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し、ピストンロッド１１２ａの押し上げ量を調整することが可能となっている。
【0078】
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６（ｄ）中、右側に移動させ、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、下死点に近いクランク角においても、プランジャ１８２ｂがポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれることがなく、プランジャポンプ１８２が作動しなくなる。すなわち、第１油圧室１６８ａへの作動油の圧入が停止する。
【0079】
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とで、ピストン１１２の上死点および下死点の位置を可変とする。
【0080】
図７は、クランク角とプランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４の基本動作タイミングを説明するための説明図である。図７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を並べて示すが、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。
【0081】
図７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。
【0082】
プランジャポンプ１８２と第１カム板１８８の相対位置が、図７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７中、プランジャポンプ１８２のストローク幅を幅ｓで示す。
【0083】
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７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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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を動作させる場合、第１カム板１８８、第２カム板１９０などを、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。
【0088】
ただし、クランク角が下死点を挟んだ角度範囲（角ａ、角ｂ）においてプランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４が動作する場合の方が、シリンダ１１０内の圧力は低いことから、プランジャポンプ１８２から第１油圧室１６８ａに作動油を容易に圧入することが可能となる。また、スピル弁１８４から排出される作動油の油圧も低く、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。さらに、作動油の圧力が高いことからピストン１１２の位置が不安定になるといった事態を回避することが可能となる。
【0089】
ところで、プランジャポンプ１８２には、ポンプシリンダ１８２ａ内にプランジャ１８２ｂが押し込まれた後、ポンプシリンダ１８２ａ内からプランジャ１８２ｂを引き出すために、後述する付勢部が設けられている。付勢部は、クランク角が角ｂの開始位置において、プランジャ１８２ｂをポンプシリンダ１８２ａ内から引き出し始める。ここで、付勢部は、クランク角が角ｂの終了位置に達したとき、プランジャ１８２ｂをポンプシリンダ１８２ａ内から完全に引き出すとする。この場合、プランジャポンプ１８２は、クランク角が角ｂの開始位置において作動油の吸入を開始し、クランク角が角ｂの終了位置において作動油の吸入を終了する。
【0090】
このように、プランジャポンプ１８２は、クランク角が角ｂの開始位置において作動油の吸入を開始し、クランク角が角ｂの終了位置において作動油の吸入を終了すると、作動油の吸入が急速になされる。作動油の吸入が急速になされると、供給圧が負圧となってキャビテーションが発生するおそれがあった。
【0091】
そこで、本実施形態の圧縮比可変機構Ｖは、キャビテーションの発生を抑制すべく、以下で説明する構成を備えたプランジャポンプ１８２を有する。以下、本実施形態のプランジャポンプ１８２の具体的な構成について説明する。
【0092】
図８は、本実施形態のプランジャポンプ１８２の構成を説明するための説明図である。図８は、プランジャ１８２ｂの中心軸を含む面による断面を示す。図８に示すように、ポンプシリンダ１８２ａには、第１流入口１８２ｃと、第２流入口１８２ｄと、排出口１８２ｅが設けられている。
【0093】
第１流入口１８２ｃは、供給油路１８２ｆと接続される。供給油路１８２ｆは、油圧ポンプ（油圧供給源）Ｐに接続され、油圧ポンプＰから送出される作動油を第１流入口１８２ｃに供給する。供給油路１８２ｆには、油圧ポンプＰと第１流入口１８２ｃとの間に逆止弁１８２ｇが設けられている。逆止弁１８２ｇは、作動油が油圧ポンプＰから第１流入口１８２ｃに向かって流れる際に開弁し、第１流入口１８２ｃ側から油圧ポンプＰ側へ向かう作動油の流れを制限（閉弁）する。
【0094】
供給油路１８２ｆには、逆止弁１８２ｇと第１流入口１８２ｃとの間に、分岐油路（連通路）１８２ｈが接続される。分岐油路１８２ｈには、第２流入口１８２ｄが接続される。したがって、分岐油路１８２ｈの一端は、供給油路１８２ｆに接続され、分岐油路１８２ｈの他端は、第２流入口１８２ｄに接続される。
【0095】
分岐油路１８２ｈには、分岐油路１８２ｈを流れる作動油の油量を絞るオリフィス１８２ｉが設けられている。また、分岐油路１８２ｈには、オリフィス１８２ｉを迂回（バイパス）するバイパス油路１８２ｊが接続される。
【0096】
バイパス油路１８２ｊの一端は、供給油路１８２ｆとオリフィス１８２ｉとの間に接続され、バイパス油路１８２ｊの他端は、第２流入口１８２ｄとオリフィス１８２ｉとの間に接続される。バイパス油路１８２ｊは、オリフィス１８２ｉを境にして後述する第１貯油室側と第２貯油室側とに接続される。
【0097】
バイパス油路１８２ｊには、チェック弁１８２ｋが設けられている。チェック弁１８２ｋは、オリフィス１８２ｉと並列に設けられる。チェック弁１８２ｋは、作動油が第１流入口１８２ｃから第２流入口１８２ｄに向かって流れる際に開弁し、第２流入口１８２ｄ（第２貯油室）側から第１流入口１８２ｃ（第１貯油室）側への作動油の流れを制限（閉弁）する。
【0098】
図８に示すように、ポンプシリンダ１８２ａには、プランジャ１８２ｂにより区画される第１貯油室１８２ｍと、第２貯油室１８２ｎとが内部に形成される。第１流入口１８２ｃは、第１貯油室１８２ｍと連通する。したがって、第１貯油室１８２ｍは、供給油路１８２ｆと連通する。第１貯油室１８２ｍは、供給油路１８２ｆから第１流入口１８２ｃを介して流入した作動油を貯留する。
【0099】
第１貯油室１８２ｍは、排出口１８２ｅと連通する。第１貯油室１８２ｍと排出口１８２ｅの間には、逆止弁１８２ｐが設けられている。逆止弁１８２ｐは、作動油が第１貯油室１８２ｍから排出口１８２ｅに向かって流れる際に開弁し、排出口１８２ｅ側から第１貯油室１８２ｍ側への作動油の流れを制限（閉弁）する。排出口１８２ｅは、第１油路（排出油路）１７０ａを介して第１油圧室１６８ａに接続され、第１貯油室１８２ｍに貯留された作動油を第１油圧室１６８ａに供給（排出）する。
【0100】
また、第２流入口１８２ｄは、第２貯油室１８２ｎと連通する。したがって、第２貯油室１８２ｎは、分岐油路１８２ｈと連通する。第２貯油室１８２ｎは、分岐油路１８２ｈから第２流入口１８２ｄを介して流入した作動油を貯留する。
【0101】
付勢部１８２ｑは、例えば、コイルバネで構成され、一端がポンプシリンダ１８２ａに固定されるとともに、他端がプランジャ１８２ｂに固定されている。付勢部１８２ｑは、プランジャ１８２ｂに対して、第１カム板１８８側に向けて付勢する付勢力を作用させる。
【0102】
つぎに、本実施形態のプランジャポンプ１８２の動作について説明する。図９（ａ）、図９（ｂ）は、本実施形態のプランジャポンプ１８２の動作を説明するための説明図である。図７で説明したように、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。このとき、プランジャポンプ１８２のプランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８によりポンプシリンダ１８２ａに押し込まれ、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状態に移行する。
【0103】
プランジャ１８２ｂは、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状態に移行する際に、第１貯油室１８２ｍに貯留された作動油を押圧する。第１貯油室１８２ｍに貯留された作動油の一部は、プランジャ１８２ｂにより押圧されることで、排出口１８２ｅから第１油圧室１６８ａに排出（供給）される。
【0104】
また、第１貯油室１８２ｍに貯留された作動油の一部は、プランジャ１８２ｂにより押圧されることで、第１流入口１８２ｃから供給油路１８２ｆに排出される。しかし、供給油路１８２ｆには、逆止弁１８２ｇが設けられている。そのため、第１流入口１８２ｃから供給油路１８２ｆに排出された作動油は、分岐油路１８２ｈに流入する。
【0105】
分岐油路１８２ｈには、オリフィス１８２ｉが設けられている。そのため、分岐油路１８２ｈは、オリフィス１８２ｉにより絞られ、分岐油路１８２ｈを流通する油量が制限される。そのため、分岐油路１８２ｈを流通する作動油の多くは、バイパス油路１８２ｊに流入する。
【0106】
バイパス油路１８２ｊには、チェック弁１８２ｋが設けられている。チェック弁１８２ｋは、作動油が第１流入口１８２ｃから第２流入口１８２ｄに向かって流れるときに開弁する。そのため、バイパス油路１８２ｊに流入した作動油は、チェック弁１８２ｋを通過して、第２流入口１８２ｄから第２貯油室１８２ｎに流入する。
【0107】
なお、プランジャ１８２ｂの第１貯油室１８２ｍと第２貯油室１８２ｎを区画する区画壁は、第１貯油室１８２ｍ側の面積よりも第２貯油室１８２ｎ側の面積の方が小さい。また、第１貯油室１８２ｍの最大容量は、第２貯油室１８２ｎの最大容量よりも大きい。つまり、図９（ａ）に示す状態のとき、第１貯油室１８２ｍには、第２貯油室１８２ｎの最大容量よりも多くの作動油が貯留されている。したがって、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状態に移行するとき、第１貯油室１８２ｍは、第２貯油室１８２ｎに作動油を供給する。また、第１貯油室１８２ｍは、第１貯油室１８２ｍの最大容量と第２貯油室１８２ｎの最大容量の差に相当する作動油（油量）を第１油圧室１６８ａに供給する。
【0108】
一方、クランク角が角ａの範囲（角ｂの開始位置）を超えたとき、プランジャポンプ１８２は、第１貯油室１８２ｍに作動油を吸入する吸入動作を開始する。このとき、プランジャ１８２ｂは、付勢部１８２ｑによりポンプシリンダ１８２ａから引き出され、図９（ｂ）に示す状態から図９（ａ）に示す状態まで移行する。
【0109】
具体的に、図９（ｂ）に示す状態で、ピストン１１２の上昇行程で、プランジャ１８２ｂが第１カム板１８８から離隔する向きに移動すると、プランジャ１８２ｂは、付勢部１８２ｑの付勢力に従って、図９（ａ）に示す位置に戻る。このようなプランジャ１８２ｂの移動の過程において、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油が流入する。
【0110】
第１貯油室１８２ｍに流入した作動油は、次にプランジャ１８２ｂがポンプシリンダ１８２ａに押し込まれるときに、排出口１８２ｅから第１油圧室１６８ａに向かって供給されることとなる。
【0111】
プランジャ１８２ｂは、図９（ｂ）に示す状態から図９（ａ）に示す状態に移行する際に、第２貯油室１８２ｎに貯留された作動油を押圧する。第２貯油室１８２ｎに貯留された作動油は、プランジャ１８２ｂにより押圧されることで、第２流入口１８２ｄから分岐油路１８２ｈに排出（供給）される。
【0112】
しかし、分岐油路１８２ｈには、オリフィス１８２ｉが設けられている。そのため、分岐油路１８２ｈは、オリフィス１８２ｉにより絞られ、分岐油路１８２ｈを流通する油量が制限される。第２流入口１８２ｄから分岐油路１８２ｈに排出された作動油は、オリフィス１８２ｉにより絞られながら、分岐油路１８２ｈを流通し、供給油路１８２ｆに流入する。
【0113】
また、供給油路１８２ｆには、油圧ポンプＰから供給される作動油が流入する。これにより、分岐油路１８２ｈから供給油路１８２ｆに流入した作動油は、供給油路１８２ｆを流通する作動油と合流する。そして、供給油路１８２ｆで合流した作動油は、第１流入口１８２ｃを介して、第１貯油室１８２ｍに流入する。
【0114】
このように、プランジャ１８２ｂは、図９（ｂ）に示す状態から図９（ａ）に示す状態に移行する際、第２貯油室１８２ｎに貯留された作動油を、分岐油路１８２ｈに設けられるオリフィス１８２ｉを介して第１貯油室１８２ｍに供給させる。
【0115】
これにより、第２流入口１８２ｄから排出される作動油は、オリフィス１８２ｉを通過する際に油量が絞られる。オリフィス１８２ｉを通過する際に油量が絞られると、第２貯油室１８２ｎに貯留される作動油が排出し難くなる。第２貯油室１８２ｎに貯留される作動油が排出し難くなると、プランジャ１８２ｂは、排出口１８２ｅから離間する方向に移動し難くなる。
【0116】
プランジャ１８２ｂが移動し難くなると、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに流入する作動油の流入量も制限される。その結果、供給油路１８２ｆの流量変動が緩やかになり、供給圧が負圧になり難く、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【0117】
このように、本実施形態では、プランジャ１８２ｂの引き出し時に、プランジャ１８２ｂが移動し難くなる。これにより、プランジャ１８２ｂの引き出し時間は、プランジャ１８２ｂの押し込み時間よりも長くなる。
【0118】
具体的に、プランジャ１８２ｂは、最小突出位置（図９（ｂ）に示す位置）から最大突出位置（図９（ａ）に示す位置）に移動する時間が、最大突出位置から最小突出位置に移動する時間よりも長くなる。したがって、本実施形態のプランジャポンプ１８２は、クランク角が角ａの範囲において、作動油を第１油圧室１６８ａに供給し、クランク角が角ｂよりも大きな範囲において、作動油を第１貯油室１８２ｍに吸入する。
【0119】
このように、本実施形態のプランジャポンプ１８２は、第１貯油室１８２ｍに作動油を供給する時間を長くすることで、供給油路１８２ｆの流量変動を緩やかにする。これにより、供給油路１８２ｆは、供給圧が負圧になり難く、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【0120】
以上説明したように、本実施形態のプランジャポンプ１８２は、第１貯油室１８２ｍおよび第２貯油室１８２ｎに貯留される油量の調整と、付勢部１８２ｑの復元力により、プランジャ１８２ｂを往復運動させる複動型のプランジャポンプにより構成される。
【0121】
本実施形態の圧縮比可変機構Ｖによれば、第１流入口１８２ｃと第２流入口１８２ｄを連通する連通路（分岐油路１８２ｈ）にオリフィス１８２ｉを設けている。
【0122】
そのため、第２貯油室１８２ｎに貯留された作動油は、連通路を介して第１貯油室１８２ｍに向かう際に、オリフィス１８２ｉにより流量が制限される。これにより、プランジャ１８２ｂが排出口１８２ｅから離間する方向に移動する速度を低下させることができる。その結果、供給油路１８２ｆの流量変動を抑制し、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【0123】
（変形例）
図１０は、変形例のプランジャポンプ２８２の構成を説明するための説明図である。なお、本変形例において、上記実施形態と実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一符号を付することにより重複説明を省略する。図１０では、プランジャ１８２ｂの中心軸を含む面による断面を示す。ポンプシリンダ２８２ａには、第１流入口１８２ｃと、排出口１８２ｅが設けられている。
図１０は、変形例のプランジャポンプ２８２の構成を説明するための説明図である。なお、本変形例において、上記実施形態と実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一符号を付することにより重複説明を省略する。図１０では、プランジャ１８２ｂの中心軸を含む面による断面を示す。ポンプシリンダ２８２ａには、第１流入口１８２ｃと、排出口１８２ｅが設けられている。
【0124】
第１流入口１８２ｃは、供給油路１８２ｆと接続される。供給油路１８２ｆには、油圧ポンプＰが接続される。油圧ポンプＰと第１流入口１８２ｃとの間に逆止弁１８２ｇが設けられている。第１流入口１８２ｃは、ポンプシリンダ２８２ａ内の第１貯油室１８２ｍと連通する。
【0125】
本変形例では、供給油路１８２ｆは、油圧ポンプＰと逆止弁１８２ｇとの間に、オリフィス２９０およびアキュムレータ２９２が設けられている。アキュムレータ２９２は、オリフィス２９０と逆止弁１８２ｇとの間の供給油路１８２ｆに接続される。オリフィス２９０は、供給油路１８２ｆのうち、アキュムレータ２９２との接続点と油圧ポンプＰとの間に設けられる。
【0126】
アキュムレータ２９２は、内部にゴム膜等に封入した蓄圧気体が充填されている。油圧ポンプＰから作動油が送出されると、アキュムレータ２９２内の蓄圧気体が圧縮され、アキュムレータ２９２は、加圧された作動油を蓄積する。
【0127】
作動油の蓄積は、供給油路１８２ｆ内の圧力が低下したときから、次に供給油路１８２ｆ内の圧力が低下するときまでの期間に行われる。例えば、作動油の蓄積は、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油が供給される時から、次に第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油が供給される時までの期間に行われる。このとき、アキュムレータ２９２には、第１貯油室１８２ｍの最大容積以上の作動油が蓄積される。
【0128】
このように、アキュムレータ２９２は、つぎのプランジャ１８２ｂの押し込みまでの時間を利用して、つぎのプランジャ１８２ｂの押し込み時に必要な油量を時間をかけて蓄える。
【0129】
一方、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油が供給されるとき、供給油路１８２ｆ内の圧力が低下する。供給油路１８２ｆ内の圧力が低下すると、蓄圧気体が膨張し、アキュムレータ２９２は、蓄積した作動油を瞬間的に押し出して放出する。
【0130】
したがって、アキュムレータ２９２を備えた供給油路１８２ｆは、ピストン１１２が下死点近傍（角ｂ）を移動する僅かな時間で、プランジャポンプ２８２の第１貯油室１８２ｍに必要な作動油を瞬間的に供給することができる。つまり、アキュムレータ２９２は、ピストン１１２が下死点近傍（角ｂ）を移動する僅かな時間において、油圧ポンプＰが供給油路１８２ｆを介して供給可能な作動油（油量）より多くの作動油（油量）を供給することができる。
【0131】
また、アキュムレータ２９２と油圧ポンプＰとの間にオリフィス２９０を設けることで、油圧ポンプＰから第１流入口１８２ｃに向かって流れる作動油の流量が制限される。これにより、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油が供給されるとき、オリフィス２９０と油圧ポンプＰとの間の供給油路１８２ｆは、流量変動が抑制され、供給圧が負圧になり難く、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【0132】
以上説明したように、本変形例のポンプシリンダ２８２ａには、上記実施形態と異なり、第２流入口１８２ｄが設けられていない。また、第１流入口１８２ｃと第２流入口１８２ｄを連通する連通路（分岐油路１８２ｈ）も設けられていない。本変形例のプランジャポンプ２８２は、第１貯油室１８２ｍに貯留される油量の調整と、付勢部１８２ｑの復元力により、プランジャ１８２ｂを往復運動させる単動型のプランジャポンプにより構成される。
【0133】
本変形例の圧縮比可変機構Ｖによれば、供給油路１８２ｆは、オリフィス２９０およびアキュムレータ２９２を備えている。そのため、供給油路１８２ｆは、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油を瞬間的に供給することができる。また、オリフィス２９０は、供給油路１８２ｆ内の流量変動を抑制することができる。したがって、本変形例の圧縮比可変機構Ｖは、プランジャポンプ２８２が単動型のプランジャポンプにより構成されている場合においても、供給圧が負圧となり難く、キャビテーションの発生を抑制することができる。
【0134】
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。
【0135】
上述した実施形態では、第１貯油室１８２ｍと第２貯油室１８２ｎを連通する連通路（分岐油路１８２ｈ）にオリフィス１８２ｉを設ける構成について説明した。しかし、これに限定されず、第１貯油室１８２ｍは、第１連通路（供給油路１８２ｆ）と連通し、第２貯油室１８２ｎは、第１連通路とは異なる第２連通路（すなわち、第１連通路とは独立した第２連通路）に連通されてもよい。つまり、第２貯油室１８２ｎは、第１貯油室１８２ｍと連通していなくともよい。その場合、第２連通路にオリフィス１８２ｉを設け、第２貯油室１８２ｎは、第２連通路からオリフィス１８２ｉを介して作動油を排出してもよい。また、第２連通路にオリフィス１８２ｉが設けられる場合、第２貯油室１８２ｎは、第１連通路および第２連通路とは異なる第３連通路（すなわち、第１連通路および第２連通路とは独立した第３連通路）と連通し、第３連通路から作動油が供給されてもよい。このとき、第３連通路には、第２貯油室１８２ｎから作動油が逆流しないように逆止弁が設けられていてもよい。
【0136】
このような構成においても、上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、第２貯油室１８２ｎに第２連通路および第３連通路を設けるよりも、上述した実施形態の方が構成を簡素化できるため好ましい。
【0137】
また、上述した変形例では、供給油路１８２ｆにオリフィス２９０およびアキュムレータ２９２を設ける例について説明した。しかし、これに限定されず、供給油路１８２ｆにオリフィス２９０を設けず、アキュムレータ２９２のみ設ける構成としてもよい。アキュムレータ２９２を設けることで、供給油路１８２ｆは、第１流入口１８２ｃから第１貯油室１８２ｍに作動油を瞬間的に供給することができる。したがって、プランジャポンプ２８２が単動型のプランジャポンプにより構成されている場合においても、供給圧が負圧となり難く、キャビテーションの発生を抑制することができる。ただし、供給油路１８２ｆにオリフィス２９０を設けた方が、供給油路１８２ｆ内の流量変動をより抑制することができるため好ましい。
【0138】
また、上述した実施形態および変形例では、供給油路１８２ｆに作動油を供給する油圧供給源として油圧ポンプＰを適用する例を説明した。しかし、これに限定されず、供給油路１８２ｆに作動油を供給する油圧供給源として、複数のプランジャポンプ１８２を適用してもよいし、アキュムレータ２９２を適用してもよい。
【0139】
また、上述した実施形態では、第１カム板１８８と第１アクチュエータ１９２によって、ポンプシリンダ１８２ａに対するプランジャ１８２ｂの最大押し込み量が調整可能である。したがって、作動油の圧入量を調整して、圧縮比の微調整が容易に可能となっている。例えば、１ストロークで第１貯油室１８２ｍの最大容積分の作動油を、第１油圧室１６８ａに圧入してもよいし、第１カム板１８８の相対位置を調整して、１ストロークで第１貯油室１８２ｍの最大容積の半分の量の作動油を、第１油圧室１６８ａに圧入するとしてもよい。このように、１ストロークで第１油圧室１６８ａに圧入する作動油の量を、第１貯油室１８２ｍの最大容積の範囲内で任意に設定することが可能となる。ただし、ポンプシリンダ１８２ａに対するプランジャ１８２ｂの最大押し込み量を調整しなくともよい。
【0140】
また、第２カム板１９０と第２アクチュエータ１９４によって、スピル弁１８４の本体１８４ａに対するロッド１８４ｃの最大押し込み量が調整可能であることから、１ストローク当たりの作動油の排出量を調整して、圧縮比の微調整が容易に可能となっている。ただし、スピル弁１８４の本体１８４ａに対するロッド１８４ｃの最大押し込み量を調整しなくともよい。
【0141】
上述した実施形態では、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を構成するどの部材の間に形成されてもよい。例えば、ピストン１１２を２分割し、２分割されたピストン１１２の間に油圧室を形成してもよい。同様に、ピストンロッド１１２ａを２分割し、２分割されたピストンロッド１１２ａの間に油圧室を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0142】
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】
【0143】
Ｐ 油圧ポンプ（油圧供給源）
Ｖ 圧縮比可変機構
１６８ａ 第１油圧室
１７０ａ 第１油路（排出油路）
１８２ａ ポンプシリンダ
１８２ｂ プランジャ
１８２ｆ 供給油路
１８２ｈ 分岐油路
１８２ｉ オリフィス
１８２ｊ バイパス油路
１８２ｋ チェック弁
１８２ｍ 第１貯油室
１８２ｎ 第２貯油室
２８２ａ ポンプシリンダ
２９０ オリフィス
２９２ アキュムレータ
Ｖ 圧縮比可変機構
１６８ａ 第１油圧室
１７０ａ 第１油路（排出油路）
１８２ａ ポンプシリンダ
１８２ｂ プランジャ
１８２ｆ 供給油路
１８２ｈ 分岐油路
１８２ｉ オリフィス
１８２ｊ バイパス油路
１８２ｋ チェック弁
１８２ｍ 第１貯油室
１８２ｎ 第２貯油室
２８２ａ ポンプシリンダ
２９０ オリフィス
２９２ アキュムレータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】