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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】2022-06-20
(45)【発行日】2022-06-28
(54)【発明の名称】エンジン
(51)【国際特許分類】
F02F 3/00 20060101AFI20220621BHJP
F01M 1/06 20060101ALI20220621BHJP
F02D 15/02 20060101ALI20220621BHJP
【ＦＩ】
F02F3/00 F
F02F3/00 301Z
F01M1/06 C
F02D15/02 B
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2019196545
(22)【出願日】2019-10-29
(65)【公開番号】P2021071063
(43)【公開日】2021-05-06
【審査請求日】2021-07-09
(73)【特許権者】
【識別番号】503116899
【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ原動機
(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】梅本 義幸
【審査官】齊藤 彬
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０６６４７１８１（ＣＮ，Ｕ）
【文献】米国特許第０５１７９９１６（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開平１１－１１７７７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２５４１５３（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５６７３２０３（ＣＮ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１０５９２７３９６（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｆ ３／００
Ｆ０１Ｍ １／０６
Ｆ０２Ｄ １５／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダ内を摺動可能なピストンを備え、前記ピストンは、
コンロッドと接続されているピストンスカートと、
前記ピストンスカートの上死点側の外周部と嵌合されるピストン冠と、
前記ピストンスカートの上死点側の外周部または前記ピストン冠の下死点側の内周部の一方に形成され、前記ピストンの周方向に対して傾斜する溝部と、
前記ピストンスカートの上死点側の外周部または前記ピストン冠の下死点側の内周部の他方に形成され、前記溝部と嵌合する突起部と、
前記溝部における前記突起部よりも上死点側および前記突起部によって画成される上ピストン油圧室と、
前記溝部における前記突起部よりも下死点側および前記突起部によって画成される下ピストン油圧室と、
を有する、
エンジン。
【請求項2】
前記ピストンは、前記溝部を横断して貫通する貫通部材を有し、前記上ピストン油圧室の上死点側または前記下ピストン油圧室の下死点側は、前記貫通部材によって画成される、
請求項１に記載のエンジン。
【請求項3】
前記ピストンスカートの上死点側には、前記溝部と平行な上傾斜面が形成され、前記ピストン冠の下死点側には、前記上傾斜面と接触する下傾斜面が形成される、
請求項１または２に記載のエンジン。
【請求項4】
前記上ピストン油圧室および前記下ピストン油圧室と接続される給排油機構は、前記ピストンに設けられ、前記給排油機構は、押圧されることによって前記給排油機構を作動させる被押圧部を有し、
前記被押圧部は、前記ピストンの摺動に伴い前記エンジン内の押圧部によって押圧される、
請求項１～３のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項5】
前記被押圧部は、前記ピストンの側部に設けられ、前記ピストンの摺動方向と交差する方向に前記押圧部により押圧され、前記押圧部は、下死点側に進むにつれて、前記ピストンの中心軸に近づく、
請求項４に記載のエンジン。
【請求項6】
前記上ピストン油圧室または前記下ピストン油圧室と接続される給排油機構は、ハウジングと、
前記ハウジング内を摺動可能なプランジャ本体部を含むプランジャと、
前記ハウジング内に形成され、前記プランジャ側から前記プランジャの摺動方向に沿って順に並ぶ第１ポンプ油圧室および第２ポンプ油圧室と、
前記第１ポンプ油圧室と前記第２ポンプ油圧室とを連通する連通孔と、
前記第２ポンプ油圧室から前記第１ポンプ油圧室に向かう方向に付勢され、前記連通孔を前記第２ポンプ油圧室側から塞ぐ第１ポンプ弁体を含む第１ポンプ逆止弁と、
前記ハウジングにおける前記第２ポンプ油圧室を画成する部分に形成され、前記上ピストン油圧室または前記下ピストン油圧室と接続される第１ポートと、
前記ハウジングにおける前記第１ポンプ油圧室を画成する部分に形成され、供給油路と接続される第２ポートと、
前記第１ポンプ油圧室から前記供給油路に向かう作動油の流れを制限する第２ポンプ逆止弁と、
前記プランジャ本体部の前記第１ポンプ油圧室側に形成され、前記連通孔に挿通可能なプランジャ突起部と、
前記ハウジングにおける前記プランジャ本体部の側面と対向する部分に形成され、排出油路と接続される第３ポートと、
前記プランジャ本体部の前記第１ポンプ油圧室側から前記プランジャ本体部の側面に亘って貫通して形成される貫通路と、
を備える、
プランジャポンプである、
請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン。
【請求項7】
前記上ピストン油圧室または前記下ピストン油圧室と接続される給排油機構は、前記上ピストン油圧室または前記下ピストン油圧室と連通し前記ピストンにおける下死点側に形成されるピストンポートと、前記ピストンポートを塞ぐピストン弁体を含むピストン逆止弁と、を有する逆止弁部と、
前記ピストンに対して下死点側に設けられる給排油部と、
を備え、
前記給排油部は、
ハウジングと、
前記ハウジング内に形成され、供給油路または排出油路と連通する給排油部油圧室と、
前記給排油部油圧室における上死点側に形成される油圧室開口と、
前記給排油部油圧室から前記油圧室開口に向かう方向に付勢され、前記油圧室開口を前記給排油部油圧室側から塞ぐ給排油部弁体を含み、前記ピストンポートに挿通可能な延在部材と、
を有する、
請求項１～５のいずれか一項に記載のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、エンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
船舶等に用いられるエンジンとして、トランクピストン型のエンジンがある。トランクピストン型のエンジンでは、例えば、特許文献１に開示されているように、シリンダ内を摺動可能なピストンが、コンロッドを介してクランクシャフトと接続されている。ピストンの往復運動のエネルギが、回転エネルギに変換されて、コンロッドを介してクランクシャフトに伝達される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１１－０７４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、トランクピストン型のエンジンでは、負荷に応じて圧縮比を変化させることによって、熱効率を向上させることができる。しかしながら、従来の技術では、圧縮比を可変にする仕組みの検討が十分にはなされていなかった。
【0005】
本開示は、上記の課題に鑑み、圧縮比を変化させることが可能なエンジン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、本開示の一態様に係るエンジンは、シリンダ内を摺動可能なピストンを備え、ピストンは、コンロッドと接続されているピストンスカートと、ピストンスカートの上死点側の外周部と嵌合されるピストン冠と、ピストンスカートの上死点側の外周部またはピストン冠の下死点側の内周部の一方に形成され、ピストンの周方向に対して傾斜する溝部と、ピストンスカートの上死点側の外周部またはピストン冠の下死点側の内周部の他方に形成され、溝部と嵌合する突起部と、溝部における突起部よりも上死点側および突起部によって画成される上ピストン油圧室と、溝部における突起部よりも下死点側および突起部によって画成される下ピストン油圧室と、を有する。
【0007】
ピストンは、溝部を横断して貫通する貫通部材を有し、上ピストン油圧室の上死点側は、貫通部材によって画成されてもよい。
【0008】
ピストンスカートの上死点側には、溝部と平行な上傾斜面が形成され、ピストン冠の下死点側または下ピストン油圧室の下死点側には、上傾斜面と接触する下傾斜面が形成されてもよい。
【0009】
上ピストン油圧室または下ピストン油圧室と接続される給排油機構は、ピストンに設けられ、給排油機構は、押圧されることによって給排油機構を作動させる被押圧部を有し、被押圧部は、ピストンの摺動に伴いエンジン内の押圧部によって押圧されてもよい。
【0010】
被押圧部は、ピストンの側部に設けられ、ピストンの摺動方向と交差する方向に押圧部により押圧され、押圧部は、下死点側に進むにつれて、ピストンの中心軸に近づいてもよい。
【0011】
上ピストン油圧室または下ピストン油圧室と接続される給排油機構は、ハウジングと、ハウジング内を摺動可能なプランジャ本体部を含むプランジャと、ハウジング内に形成され、プランジャ側からプランジャの摺動方向に沿って順に並ぶ第１ポンプ油圧室および第２ポンプ油圧室と、第１ポンプ油圧室と第２ポンプ油圧室とを連通する連通孔と、第２ポンプ油圧室から第１ポンプ油圧室に向かう方向に付勢され、連通孔を第２ポンプ油圧室側から塞ぐ第１ポンプ弁体を含む第１ポンプ逆止弁と、ハウジングにおける第２ポンプ油圧室を画成する部分に形成され、上ピストン油圧室または下ピストン油圧室と接続される第１ポートと、ハウジングにおける第１ポンプ油圧室を画成する部分に形成され、供給油路と接続される第２ポートと、第１ポンプ油圧室から供給油路に向かう作動油の流れを制限する第２ポンプ逆止弁と、プランジャ本体部の第１ポンプ油圧室側に形成され、連通孔に挿通可能なプランジャ突起部と、ハウジングにおけるプランジャ本体部の側面と対向する部分に形成され、排出油路と接続される第３ポートと、プランジャ本体部の第１ポンプ油圧室側からプランジャ本体部の側面に亘って貫通して形成される貫通路と、を備える、プランジャポンプであってもよい。
【0012】
上ピストン油圧室または下ピストン油圧室と接続される給排油機構は、上ピストン油圧室または下ピストン油圧室と連通しピストンにおける下死点側に形成されるピストンポートと、ピストンポートを塞ぐピストン弁体を含むピストン逆止弁と、を有する逆止弁部と、ピストンに対して下死点側に設けられる給排油部と、を備え、給排油部は、ハウジングと、ハウジング内に形成され、供給油路または排出油路と連通する給排油部油圧室と、給排油部油圧室における上死点側に形成される油圧室開口と、給排油部油圧室から油圧室開口に向かう方向に付勢され、油圧室開口を給排油部油圧室側から塞ぐ給排油部弁体を含み、ピストンポートに挿通可能な延在部材と、を有してもよい。
【発明の効果】
【0013】
本開示のエンジンによれば、圧縮比を変化させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本開示の第１の実施形態に係るエンジンの概略構成を示す模式図である。
【図2】本開示の第１の実施形態に係るピストンを示す斜視図である。
【図3】本開示の第１の実施形態に係る低圧縮比の場合のピストンを示す断面図である。
【図4】本開示の第１の実施形態に係る高圧縮比の場合のピストンを示す断面図である。
【図5】本開示の第１の実施形態に係るピストン冠を示す断面図である。
【図6】本開示の第１の実施形態に係るピストン冠を示す底面図である。
【図7】本開示の第１の実施形態に係るピストンスカートを示す上面図である。
【図8】本開示の第１の実施形態に係るピストンスカートを示す断面図である。
【図9】本開示の第１の実施形態に係るプランジャポンプの各状態を示す断面図である。
【図10】本開示の第１の実施形態に係るスプール弁の各状態を示す断面図である。
【図11】本開示の第１の実施形態に係るプランジャポンプの非作動時の作動機構を示す模式図である。
【図12】本開示の第１の実施形態に係るプランジャポンプの作動時の作動機構を示す模式図である。
【図13】変形例に係るプランジャポンプの非作動時の作動機構を示す模式図である。
【図14】変形例に係るプランジャポンプの作動時の作動機構を示す模式図である。
【図15】本開示の第２の実施形態に係る低圧縮比の場合のピストンを示す断面図である。
【図16】本開示の第２の実施形態に係る高圧縮比の場合のピストンを示す断面図である。
【図17】本開示の第２の実施形態に係るプランジャポンプの各状態を示す断面図である。
【図18】本開示の第３の実施形態に係る低圧縮比の場合のピストンを示す断面図である。
【図19】本開示の第３の実施形態に係る高圧縮比の場合のピストンを示す断面図である。
【図20】本開示の第３の実施形態に係る給排油機構が給油機構として作動する様子を示す断面図である。
【図21】本開示の第３の実施形態に係る給排油機構が排油機構として作動する様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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、理解を容易にするための例示に過ぎず、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。
【0016】
【0017】
図１は、本開示の第１の実施形態に係るエンジン１の概略構成を示す模式図である。エンジン１は、トランクピストン型のエンジンであり、具体的には、船舶に搭載されるエンジンや発電機を駆動するエンジンである。図１に示されるように、エンジン１では、クランクケース１１の上部にシリンダ１２が設けられる。シリンダ１２の上部の外周は、ジャケット１３により覆われる。シリンダ１２の上端には、シリンダカバー１４が設けられる。シリンダカバー１４には、吸気流路（図示省略）および排気流路（図示省略）が接続されている。
【0018】
シリンダ１２内には、ピストン１５が設けられている。ピストン１５は、シリンダ１２内を摺動可能である。ピストン１５は、ピストン冠１５ａと、ピストンスカート１５ｂとを有する。ピストンスカート１５ｂは、ピストンピン１６を介してコンロッド１７の小端部１７ａの一端と接続される。コンロッド１７の小端部１７ａは、ピストンスカート１５ｂに対してピストンピン１６の中心軸まわりに相対的に回動可能である。
【0019】
コンロッド１７の他端には、大端部１７ｂが設けられる。大端部１７ｂは、クランクシャフト１８のクランクピン１８ａと接続される。大端部１７ｂは、クランクシャフト１８に対してクランクピン１８ａの中心軸まわりに相対的に回動可能である。クランクシャフト１８のクランクジャーナル１８ｂは、クランクケース１１に設けられる軸受部材に軸支されている。クランクシャフト１８におけるクランクジャーナル１８ｂに対してクランクピン１８ａ側と逆側には、バランスウェイト１９が設けられている。ピストン１５が往復移動すると、クランクシャフト１８が回転する。ピストン１５の往復運動のエネルギが、回転エネルギに変換されて、コンロッド１７を介してクランクシャフト１８に伝達される。
【0020】
クランクケース１１は、クランクシャフト１８の軸方向に延在する。図１では、シリンダ１２が１つのみ示されているが、クランクケース１１の上部には、複数のシリンダ１２が、クランクシャフト１８の軸方向に並んで設けられている。クランクケース１１の下部には、オイルパン２０が接続されている。クランクケース１１内で使われる油（作動油または潤滑油等）は、オイルパン２０に貯留される。
【0021】
エンジン１では、シリンダ１２とシリンダカバー１４とピストン１５によって燃焼室２１が画成される。燃焼室２１には、シリンダカバー１４を介して吸気が供給される。燃焼室２１からシリンダカバー１４を介して排気が排出される。図１では、ピストン１５が上死点に位置している状態が実線で示されており、ピストン１５が下死点に位置している状態が二点鎖線で示されている。エンジン１の圧縮比εは、以下の式（１）により表される。
【0022】
ε＝（Ｖｈ＋Ｖｃ）／Ｖｃ ・・・（１）
【0023】
図１に示されるように、式（１）中のＶｈは、ピストン１５が上死点に位置している時と下死点に位置している時の燃焼室２１の容積の差に相当する行程容積を示し、式（１）中のＶｃは、ピストン１５が上死点に位置している時の燃焼室２１の容積である間隙容積を示す。
【0024】
ピストン１５の摺動方向は、シリンダ１２の軸方向と一致する。以下では、上死点側を上側とし、下死点側を下側とし、ピストン１５の摺動方向を上下方向とも呼ぶ。
【0025】
図２は、本開示の第１の実施形態に係るピストン１５を示す斜視図である。ピストン冠１５ａは、ピストンスカート１５ｂの上部と接続される。具体的には、ピストン冠１５ａは、ピストンスカート１５ｂの上部の外周部と篏合される。図２に示されるように、ピストン冠１５ａの上部には、触火面１０１が形成される。触火面１０１は、燃焼室２１の下面を画成する。ピストン冠１５ａの側部には、ピストンリングが嵌められるリング溝１０２が形成される。ピストンスカート１５ｂの側部には、ピストンピン１６が貫通するピン孔１０３が形成される。ピン孔１０３の軸方向は、ピストン１５の軸方向に直交する。
【0026】
【0027】
図３に示されるように、ピストンスカート１５ｂの上部の外周部には、ピストン１５の周方向に対して傾斜する溝部１０４が形成される。溝部１０４は、ピストン１５の周方向に間隔を空けて複数設けられる。溝部１０４は、上から見て反時計回りに進むにつれて上方に傾斜する。例えば、溝部１０４の内部空間の横断面形状は、矩形である。図３には、溝部１０４の幅ｈと、ピストン１５の周方向に対する溝部１０４の傾斜角θが示されている。ピストン冠１５ａの下部の内周部には、溝部１０４と嵌合する突起部１０５が形成される。突起部１０５は、ピストン１５の周方向に間隔を空けて複数設けられる。突起部１０５は、溝部１０４と平行に延びる。例えば、突起部１０５の横断面形状は、矩形である。
【0028】
突起部１０５は、溝部１０４内を当該溝部１０４の延在方向に摺動可能となっている。突起部１０５は、上から見て反時計回りに溝部１０４内を進むにつれて上昇し、上から見て時計回りに溝部１０４内を進むにつれて下降する。ゆえに、ピストン冠１５ａがピストンスカート１５ｂに対してピストン１５の中心軸まわりに回動することによって、ピストン冠１５ａのピストンスカート１５ｂに対する上下方向の位置が変化する。
【0029】
溝部１０４における突起部１０５よりも上死点側（つまり、上から見て反時計回り方向側）および突起部１０５によって、上ピストン油圧室１０６が画成される。溝部１０４における突起部１０５よりも下死点側（つまり、上から見て時計回り方向側）および突起部１０５によって、下ピストン油圧室１０７が画成される。
【0030】
具体的には、溝部１０４の内側部の下死点側の端部は閉じており、溝部１０４の内周部の上死点側の端部は開口している。下ピストン油圧室１０７は、溝部１０４の内側面と、突起部１０５と、ピストン冠１５ａの内側面とによって画成される。溝部１０４における突起部１０５よりも上死点側を貫通部材１０８が横断して貫通する。例えば、貫通部材１０８は、上下方向に延びる棒状の部材である。上ピストン油圧室１０６は、溝部１０４の内側面と、突起部１０５と、ピストン冠１５ａの内側面と、貫通部材１０８とによって画成される。
【0031】
後述するように、上ピストン油圧室１０６内の油圧および下ピストン油圧室１０７内の油圧が調整されることによって、ピストン冠１５ａのピストンスカート１５ｂに対する上下方向の位置が調整される。それにより、エンジン１の圧縮比が変化する。
【0032】
ピストンスカート１５ｂの上部には、溝部１０４と平行な上傾斜面１０９が形成される。ピストン１５の周方向に対する上傾斜面１０９の傾斜角は、ピストン１５の周方向に対する溝部１０４の傾斜角θと一致する。上傾斜面１０９は、ピストン冠１５ａの後述する下傾斜面１１７（具体的には、上傾斜面１０９と平行な面）と接触する。それにより、ピストン冠１５ａに入力される燃焼室２１内の圧力をピストンスカート１５ｂで受けることができる。
【0033】
上ピストン油圧室１０６および下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構として、プランジャポンプ３１およびスプール弁３２がピストン１５に設けられる。給排油機構は、対象となる油圧室への作動油の供給または当該油圧室からの作動油の排出を行う機構である。プランジャポンプ３１は、給油機能（つまり、作動油を供給する機能）を有する。プランジャポンプ３１が後述する図９の作動状態になると、プランジャポンプ３１による給油が行われる。スプール弁３２は、作動油の供給先を上ピストン油圧室１０６と下ピストン油圧室１０７との間で切り替える機能と排油機能（つまり、作動油を排出する機能）を有する。スプール弁３２が後述する図１０の第１状態になると、作動油の供給先が下ピストン油圧室１０７となり、スプール弁３２が後述する図１０の第２状態になると、作動油の供給先が上ピストン油圧室１０６となる。
【0034】
プランジャポンプ３１およびスプール弁３２は、ピストンスカート１５ｂの下部に設けられる。なお、プランジャポンプ３１およびスプール弁３２の詳細については、後述する。
【0035】
ピン孔１０３の内周部には、潤滑油供給溝１１０が形成される。潤滑油供給溝１１０には、ピストンピン１６の潤滑油が供給される。プランジャポンプ３１は、供給油路１１１を介して、潤滑油供給溝１１０と接続される。油供給源と接続され、油供給源から供給される作動油が流通する油路を供給油路と呼ぶ。供給油路は、油供給源から供給される作動油が流通する油路である。プランジャポンプ３１には、潤滑油供給溝１１０から供給油路１１１を介して作動油が送られる。
【0036】
プランジャポンプ３１は、油路１１２を介して、スプール弁３２と接続される。スプール弁３２には、プランジャポンプ３１により加圧された作動油が、プランジャポンプ３１から油路１１２を介して送られる。スプール弁３２は、油路１１３を介して、下ピストン油圧室１０７と接続される。スプール弁３２は、油路１１４を介して、上ピストン油圧室１０６と接続される。
【0037】
作動油の供給先が下ピストン油圧室１０７となっている場合、加圧された作動油が、スプール弁３２から下ピストン油圧室１０７に油路１１３を介して送られる。また、スプール弁３２には、上ピストン油圧室１０６から、油路１１４を介して作動油が送られる。上ピストン油圧室１０６からスプール弁３２に送られた作動油は、スプール弁３２から図１中のクランクケース１１内に排出される。
【0038】
プランジャポンプ３１により加圧された作動油が下ピストン油圧室１０７に送られることによって、下ピストン油圧室１０７が加圧される。また、上ピストン油圧室１０６内の作動油がスプール弁３２により排出されることによって、上ピストン油圧室１０６が減圧される。それにより、下ピストン油圧室１０７から上ピストン油圧室１０６に向かう方向（つまり、上から見て反時計回り方向）の力が、ピストン冠１５ａの突起部１０５に作用する。よって、ピストン冠１５ａが上から見て反時計回り方向に回動し、ピストン冠１５ａが上側に移動する。このような下ピストン油圧室１０７の加圧および上ピストン油圧室１０６の減圧を繰り返し行うことにより、図４に示されるように、図３の上下位置に対してピストン冠１５ａを上側に移動させ、圧縮比を高くすることができる。
【0039】
作動油の供給先が上ピストン油圧室１０６となっている場合、加圧された作動油が、スプール弁３２から上ピストン油圧室１０６に油路１１４を介して送られる。また、スプール弁３２には、下ピストン油圧室１０７から、油路１１３を介して作動油が送られる。下ピストン油圧室１０７からスプール弁３２に送られた作動油は、スプール弁３２から図１中のクランクケース１１内に排出される。
【0040】
プランジャポンプ３１により加圧された作動油が上ピストン油圧室１０６に送られることによって、上ピストン油圧室１０６が加圧される。また、下ピストン油圧室１０７内の作動油がスプール弁３２により排出されることによって、下ピストン油圧室１０７が減圧される。それにより、上ピストン油圧室１０６から下ピストン油圧室１０７に向かう方向（つまり、上から見て時計回り方向）の力が、ピストン冠１５ａの突起部１０５に作用する。よって、ピストン冠１５ａが上から見て時計回り方向に回動し、ピストン冠１５ａが下側に移動する。このような上ピストン油圧室１０６の加圧および下ピストン油圧室１０７の減圧を繰り返し行うことにより、図３に示されるように、ピストン冠１５ａを下側に移動させ、圧縮比を低くする（つまり、図３の圧縮比に戻す）ことができる。
【0041】
【0042】
図５および図６に示されるように、ピストン冠１５ａの下部には、下から順に第１内周部１１５と第２内周部１１６とが形成される。第１内周部１１５および第２内周部１１６の中心軸は、ピストン１５の中心軸と同軸である。第１内周部１１５の内径は、第２内周部１１６の内径よりも大きい。突起部１０５は、第１内周部１１５に設けられる。突起部１０５の幅は、溝部１０４の幅ｈと一致する。ピストン１５の周方向に対する突起部１０５の傾斜角は、ピストン１５の周方向に対する溝部１０４の傾斜角θと一致する。図６の例では、４つの突起部１０５がピストン１５の周方向に等間隔で設けられる。
【0043】
ピストン冠１５ａの下部には、溝部１０４と平行な下傾斜面１１７が形成される。下傾斜面１１７は、第１内周部１１５と第２内周部１１６との段差部に形成される。下傾斜面１１７は、底面視でピストン１５の中心軸と同軸の扇形から第２内周部１１６より内側の領域を除いた形状を有する。下傾斜面１１７は、突起部１０５の上方に位置する。ピストン１５の周方向に対する下傾斜面１１７の傾斜角は、ピストン１５の周方向に対する溝部１０４の傾斜角θと一致する。下傾斜面１１７は、ピストン１５の周方向に間隔を空けて複数設けられる。図６の例では、４つの下傾斜面１１７がピストン１５の周方向に等間隔で設けられる。
【0044】
【0045】
図７および図８に示されるように、ピストンスカート１５ｂの上部には、ピストン１５の中心軸と同軸の円筒部１１８が上方向に延びて形成される。ピストンスカート１５ｂの上部における円筒部１１８の外側には、円筒部１１８の外側における他の部分よりも上方に突出する突出部１１９が形成される。突出部１１９は、ピストン１５の周方向に間隔を空けて複数設けられる。図７の例では、４つの突出部１１９がピストン１５の周方向に等間隔で設けられる。突出部１１９は、上面視でピストン１５の中心軸と同軸の扇形から円筒部１１８の外周面より内側の領域を除いた形状を有する。溝部１０４は、突出部１１９の外周面（つまり、ピストン１５の周方向に沿った側面）に形成される。上傾斜面１０９は、突出部１１９の上部に形成される。
【0046】
ピストン冠１５ａの第２内周部１１６にピストンスカート１５ｂの円筒部１１８が篏合する。ゆえに、第２内周部１１６の内径φｄは、円筒部１１８の外径φｄ１よりも大きい。ピストン冠１５ａの第１内周部１１５にピストンスカート１５ｂの突出部１１９の外周面が篏合する。ゆえに、第１内周部１１５の内径φＤは、突出部１１９の外径φＤ１（つまり、突出部１１９の外周面の直径）よりも大きい。ピストンスカート１５ｂの上傾斜面１０９とピストン冠１５ａの下傾斜面１１７とは、互いに接触する。
【0047】
ピストンスカート１５ｂの隣り合う突出部１１９のなす角βは、ピストン冠１５ａの下傾斜面１１７の中心角αよりも大きい。それにより、ピストンスカート１５ｂの上傾斜面１０９とピストン冠１５ａの下傾斜面１１７とが互いに接触する状態で、ピストン冠１５ａの突起部１０５をピストンスカート１５ｂの溝部１０４に嵌め合わせることができる。ピストン冠１５ａの突起部１０５をピストンスカート１５ｂの溝部１０４に嵌め合わせた状態で、貫通部材１０８が溝部１０４における突起部１０５よりも上死点側に取り付けられる。それにより、上ピストン油圧室１０６および下ピストン油圧室１０７が形成される。上記のように、溝部１０４における突起部１０５よりも上死点側を横断して貫通する貫通部材１０８が設けられることによって、上ピストン油圧室１０６および下ピストン油圧室１０７が形成されるようにピストン冠１５ａをピストンスカート１５ｂに組み付けることが適切に実現される。
【0048】
ピストンスカート１５ｂの下部には、プランジャポンプ３１が篏合する穴部１２０およびスプール弁３２が篏合する穴部１２１が形成されている。穴部１２０および穴部１２１は、ピストンスカート１５ｂの下端から上方向に延びて形成される。
【0049】
図９は、本開示の第１の実施形態に係るプランジャポンプ３１の各状態を示す断面図である。図９における上側が上死点側であり、図９における下側が下死点側である。図９では、左から順に、プランジャポンプ３１の停止状態、プランジャポンプ３１の作動状態、プランジャポンプ３１の作動状態から停止状態への遷移状態が示されている。図９に示されるように、プランジャポンプ３１は、ハウジング２０１と、ハウジング２０１内を摺動可能なプランジャ２０２とを備える。プランジャ２０２の摺動方向は、ピストン１５の摺動方向と一致する。
【0050】
ハウジング２０１は、第１筒状部２０１ａと、第２筒状部２０１ｂと、蓋部２０１ｃとを含む。第１筒状部２０１ａの下部に、プランジャ２０２が嵌合される。例えば、第１筒状部２０１ａは円筒形であり、プランジャ２０２は円柱形である。第２筒状部２０１ｂは、第１筒状部２０１ａの上部と接続される。例えば、第２筒状部２０１ｂは円筒形である。第２筒状部２０１ｂの上側の開口は、蓋部２０１ｃにより塞がれる。
【0051】
第１筒状部２０１ａの内部には、圧縮バネ２０３が設けられている。圧縮バネ２０３は、当該圧縮バネ２０３の圧縮方向が上下方向となる姿勢で、プランジャ２０２の上部と当接する。プランジャ２０２は、圧縮バネ２０３の復元力によって、下方向に付勢される。プランジャ２０２の下部は、第１筒状部２０１ａより下方に延びる。プランジャ２０２の下部には、ローラ２０４がピン２０５を介して設けられている。ピン２０５は、上下方向に直交する方向に延びている。ローラ２０４は、ピン２０５の中心軸まわりに回転可能である。
【0052】
ハウジング２０１内には、第１ポンプ油圧室２０６および第２ポンプ油圧室２０７が形成される。第１ポンプ油圧室２０６および第２ポンプ油圧室２０７は、プランジャ２０２側からプランジャ２０２の摺動方向（つまり、上下方向）に沿って順に並ぶ。具体的には、第１ポンプ油圧室２０６は第１筒状部２０１ａの内部に形成され、第２ポンプ油圧室２０７は第２筒状部２０１ｂの内部に形成される。
【0053】
第１ポンプ油圧室２０６と第２ポンプ油圧室２０７とを連通する連通孔２０８が、第２筒状部２０１ｂの下部に形成される。第２ポンプ油圧室２０７には、第２ポンプ油圧室２０７から第１ポンプ油圧室２０６への作動油の流れを制限する第１ポンプ逆止弁２０９が設けられる。第１ポンプ逆止弁２０９は、第１ポンプ弁体２０９ａと、圧縮バネ２０９ｂとを含む。圧縮バネ２０９ｂは、当該圧縮バネ２０９ｂの圧縮方向が上下方向となる姿勢で、第１ポンプ弁体２０９ａと当接する。第１ポンプ弁体２０９ａは、第２ポンプ油圧室２０７から第１ポンプ油圧室２０６に向かう方向に圧縮バネ２０９ｂによって付勢され、連通孔２０８を第２ポンプ油圧室２０７側から塞ぐ。
【0054】
第２筒状部２０１ｂには、図３中の油路１１２と接続される第１ポート２１０が形成される。第１筒状部２０１ａにおける第１ポンプ油圧室２０６を画成する部分には、図３中の供給油路１１１と接続される第２ポート２１１が形成される。第２ポート２１１と供給油路１１１との間には、筒状部２１２および蓋部２１３が介在している。例えば、筒状部２１２は円筒形である。筒状部２１２の第２ポート２１１側に蓋部２１３が設けられている。
【0055】
筒状部２１２の内部は、蓋部２１３を介して第２ポート２１１と連通している。筒状部２１２内には、第１ポンプ油圧室２０６から供給油路１１１に向かう作動油の流れを制限する第２ポンプ逆止弁２１４が設けられる。第２ポンプ逆止弁２１４は、第２ポンプ弁体２１４ａと、圧縮バネ２１４ｂとを含む。圧縮バネ２１４ｂは、当該圧縮バネ２１４ｂの圧縮方向が筒状部２１２の軸方向となる姿勢で、第２ポンプ弁体２１４ａと当接する。第２ポンプ弁体２１４ａは、筒状部２１２内側から供給油路１１１に向かう方向に圧縮バネ２１４ｂによって付勢され、筒状部２１２の供給油路１１１側の開口を筒状部２１２内側から塞ぐ。
【0056】
プランジャポンプ３１は、プランジャ２０２が上方向に押圧されることによって作動する。つまり、プランジャ２０２は、押圧されることによってプランジャポンプ３１を作動させる被押圧部に相当する。プランジャ２０２が上方向に押圧されていない場合、プランジャポンプ３１は、図９に示される停止状態となる。停止状態では、第１ポンプ逆止弁２０９および第２ポンプ逆止弁２１４が閉状態（つまり、作動油の流通が遮断される状態）となる。
【0057】
プランジャ２０２が上方向に押圧されると、プランジャポンプ３１は、図９に示される作動状態となる。作動状態では、プランジャ２０２が上方向に移動することにより、第１ポンプ油圧室２０６が加圧される。ゆえに、第１ポンプ逆止弁２０９が開状態（つまり、作動油が流通する状態）となり、加圧された作動油が、第２ポンプ油圧室２０７および第１ポート２１０を介して油路１１２に送られる。それにより、加圧された作動油が、油路１１２を介してスプール弁３２に送られる。
【0058】
その後、プランジャ２０２の押圧が解除されると、プランジャポンプ３１は、図９に示される遷移状態となる。遷移状態では、圧縮バネ２０３の復元力によって、プランジャ２０２が下方向に移動することにより、第１ポンプ油圧室２０６が減圧される。それにより、第１ポンプ逆止弁２０９が閉状態となり、第２ポンプ逆止弁２１４が開状態となる。ゆえに、供給油路１１１から第１ポンプ油圧室２０６に、第２ポート２１１を介して作動油が送られる。プランジャポンプ３１は、作動状態から遷移状態を経て停止状態に戻る。
【0059】
図１０は、本開示の第１の実施形態に係るスプール弁３２の各状態を示す断面図である。図１０における上側が上死点側であり、図１０における下側が下死点側である。図１０では、左から順に、スプール弁３２の第１状態、スプール弁３２の第２状態が示されている。図１０に示されるように、スプール弁３２は、ハウジング３０１と、ハウジング３０１内を摺動可能なスプール３０２とを備える。スプール３０２の摺動方向は、ピストン１５の摺動方向と一致する。
【0060】
ハウジング３０１の下部に、スプール３０２が嵌合される。例えば、ハウジング３０１は、下端に開口を有し、上端に底部を有する円筒形である。例えば、スプール３０２は円柱形である。
【0061】
ハウジング３０１の内部には、圧縮バネ３０３が設けられている。圧縮バネ３０３は、当該圧縮バネ３０３の圧縮方向が上下方向となる姿勢で、スプール３０２の上部と当接する。スプール３０２は、圧縮バネ３０３の復元力によって、下方向に付勢される。スプール３０２の下部は、ハウジング３０１より下方に延びる。スプール３０２の下部には、ローラ３０４がピン３０５を介して設けられている。ピン３０５は、上下方向に直交する方向に延びている。ローラ３０４は、ピン３０５の中心軸まわりに回転可能である。スプール３０２には、上下方向に間隔を空けて、上から順に環状溝部３０２ａ、環状溝部３０２ｂが形成されている。環状溝部３０２ａ，３０２ｂは、スプール３０２の周方向の全周に亘って形成され、スプール３０２におけるハウジング３０１と摺接する部分よりも縮径した部分である。
【0062】
ハウジング３０１には、ハウジング３０１の内部と外部とを連通する第１ポート３０６、第２ポート３０７、第３ポート３０８、第４ポート３０９および第５ポート３１０が上からこの順に設けられている。第１ポート３０６および第５ポート３１０は、図１中のクランクケース１１の内部空間と連通している。第２ポート３０７は、図３中の油路１１３と接続される。第３ポート３０８は、図３中の油路１１２と接続される。第４ポート３０９は、図３中の油路１１４と接続される。
【0063】
スプール３０２が上方向に押圧されることによって、スプール弁３２は、第１状態から第２状態に切り替えられる。つまり、スプール３０２は、押圧されることによってスプール弁３２を作動させる被押圧部に相当する。
【0064】
スプール３０２が上方向に押圧されていない場合、スプール弁３２は、圧縮バネ３０３の復元力によって、図１０に示される第１状態となる。第１状態では、第２ポート３０７と第３ポート３０８とが環状溝部３０２ａを介して連通される。よって、油路１１２へ送られる加圧された作動油が、第３ポート３０８、環状溝部３０２ａおよび第２ポート３０７を介して、油路１１３へ送られる。それにより、図３中の下ピストン油圧室１０７が加圧される。また、第４ポート３０９と第５ポート３１０とが環状溝部３０２ｂを介して連通される。よって、油路１１４へ送られる上ピストン油圧室１０６内の作動油が、第４ポート３０９、環状溝部３０２ｂおよび第５ポート３１０を介して、図１中のクランクケース１１内に排出される。それにより、図３中の上ピストン油圧室１０６が減圧される。ゆえに、ピストン冠１５ａが上側に移動する。
【0065】
スプール３０２が上方向に押圧されると、スプール弁３２は、図１０に示される第２状態となる。第２状態では、第１ポート３０６と第２ポート３０７とが環状溝部３０２ａを介して連通される。よって、油路１１３へ送られる下ピストン油圧室１０７内の作動油が、第２ポート３０７、環状溝部３０２ａおよび第１ポート３０６を介して、図１中のクランクケース１１内に排出される。それにより、図３中の下ピストン油圧室１０７が減圧される。また、第３ポート３０８と第４ポート３０９とが環状溝部３０２ｂを介して連通される。よって、油路１１２へ送られる加圧された作動油が、第３ポート３０８、環状溝部３０２ｂおよび第４ポート３０９を介して、油路１１４へ送られる。それにより、図３中の上ピストン油圧室１０６が加圧される。ゆえに、ピストン冠１５ａが下側に移動する。
【0066】
図１１は、本開示の第１の実施形態に係るプランジャポンプ３１の非作動時の作動機構２２を示す模式図である。図１２は、本開示の第１の実施形態に係るプランジャポンプ３１の作動時の作動機構２２を示す模式図である。図１１および図１２では、ピストン１５が下死点に位置している状態が示されている。図１１および図１２に示される作動機構２２は、プランジャポンプ３１を作動させる機構である。なお、図１１および図１２では、プランジャポンプ３１の作動機構２２が示されているが、スプール弁３２の作動も同様の機構により行われ得る。
【0067】
作動機構２２は、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２を押圧する押圧部としてのアーム２２ａを有する。アーム２２ａの一端は、ピン２２ｂを介してクランクケース１１と接続される。アーム２２ａは、クランクケース１１に対してピン２２ｂの中心軸まわりに回動可能である。アーム２２ａの他端（つまり、先端）は、ピストン１５の下方に位置している。アーム２２ａは、ピン２２ｃを介して油圧シリンダ２２ｄと接続されている。アーム２２ａおよび油圧シリンダ２２ｄは、ピン２２ｃを介して相対的に回動可能である。油圧シリンダ２２ｄを駆動させることにより、アーム２２ａをピン２２ｂの中心軸まわりに回動させることができる。それにより、アーム２２ａの先端を上下方向に移動させることができる。
【0068】
プランジャポンプ３１の非作動時には、図１１に示されるように、ピストン１５が下死点まで降下した際に、アーム２２ａの先端がプランジャポンプ３１のローラ２０４と接触しない位置に保持されるように、アーム２２ａの姿勢が制御される。ゆえに、ピストン１５が下死点まで降下した際に、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２は、アーム２２ａにより押圧されない。よって、プランジャポンプ３１が作動されず、停止状態となる。
【0069】
プランジャポンプ３１の作動時には、図１２に示されるように、ピストン１５が下死点まで降下した際に、アーム２２ａの先端がプランジャポンプ３１のローラ２０４と接触する位置に保持されるように、アーム２２ａの姿勢が制御される。ゆえに、ピストン１５が下死点まで降下した際に、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２は、アーム２２ａにより上方向に押圧される。よって、プランジャポンプ３１が作動され、作動状態となる。
【0070】
上記のように、プランジャポンプ３１の被押圧部としてのプランジャ２０２は、ピストン１５の摺動に伴いエンジン１内の押圧部としてのアーム２２ａによって押圧される。それにより、ピストン１５の運動エネルギを有効に利用して、プランジャポンプ３１を作動させることができる。つまり、プランジャポンプ３１の駆動源を別途用意することなく、プランジャポンプ３１を作動させることができる。なお、プランジャポンプ３１以外の給排油機構（例えば、スプール弁３２または後述するプランジャポンプ３３）の作動を上記と同様の機構により行うことによっても、上記と同様の効果を奏し得る。
【0071】
図１３は、変形例に係るプランジャポンプ３１の非作動時の作動機構２３を示す模式図である。図１４は、変形例に係るプランジャポンプ３１の作動時の作動機構２３を示す模式図である。図１３および図１４では、ピストン１５が下死点に位置している状態が示されている。図１３および図１４に示される作動機構２３は、プランジャポンプ３１を作動させる機構のうち上記の作動機構２２とは異なる機構である。なお、図１３および図１４では、プランジャポンプ３１の作動機構２３が示されているが、スプール弁３２の作動も同様の機構により行われ得る。
【0072】
変形例では、上述した第１の実施形態と異なり、プランジャポンプ３１がピストン１５の下部の外周部に設けられている。プランジャポンプ３１は、プランジャ２０２の摺動方向が上下方向と交差する方向となる姿勢で、ピストン１５に設けられている。プランジャポンプ３１のローラ２０４は、ピストンスカート１５ｂの外周面と面一に、かつ、シリンダ１２内に位置している。
【0073】
作動機構２３は、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２を押圧する押圧部としてのアーム２３ａを有する。アーム２３ａの上端は、シリンダ１２の外側において、ピン２３ｂを介してシリンダ１２と接続される。アーム２３ａは、シリンダ１２に対してピン２３ｂの中心軸まわりに回動可能である。シリンダ１２には、シリンダ１２の内部と外部とを連通する切り欠き部１２ａが形成されている。アーム２３ａの下部におけるシリンダ１２の内部側には、カム部２３ｃが形成されている。カム部２３ｃは、プランジャポンプ３１の非作動時に、シリンダ１２の切り欠き部１２ａ内に位置している。アーム２３ａは、ピン２３ｄを介して油圧シリンダ２３ｅと接続されている。アーム２３ａおよび油圧シリンダ２３ｅは、ピン２３ｄを介して相対的に回動可能である。油圧シリンダ２３ｅを駆動させることにより、アーム２３ａをピン２３ｂの中心軸まわりに回動させることができる。それにより、カム部２３ｃをシリンダ１２の径方向に移動させることができる。
【0074】
プランジャポンプ３１の非作動時には、図１３に示されるように、ピストン１５が下死点まで下降した際に、カム部２３ｃがシリンダ１２の切り欠き部１２ａ内に位置するように、アーム２３ａの姿勢が制御される。ゆえに、ピストン１５が下死点まで下降した際に、カム部２３ｃがプランジャポンプ３１のローラ２０４と接触しないので、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２は、アーム２３ａにより押圧されない。よって、プランジャポンプ３１が作動されず、停止状態となる。
【0075】
プランジャポンプ３１の作動時には、図１４に示されるように、ピストン１５が下死点まで下降した際に、カム部２３ｃがシリンダ１２内に位置するように、アーム２３ａの姿勢が制御される。ゆえに、ピストン１５が下死点まで下降した際に、カム部２３ｃがプランジャポンプ３１のローラ２０４と接触するので、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２は、アーム２３ａにより上下方向と交差する方向に押圧される。よって、プランジャポンプ３１が作動され、作動状態となる。
【0076】
ここで、図１４に示されるように、プランジャポンプ３１の作動時において、カム部２３ｃは、下死点側に進むにつれて、ピストン１５の中心軸に近づく。それにより、ピストン１５が下降する際に、プランジャポンプ３１のプランジャ２０２の押し込み量が緩やかに増加する。ゆえに、プランジャ２０２の押し込み量が急激に変化することが抑制される。よって、上ピストン油圧室１０６または下ピストン油圧室１０７の油圧が急激に変化することを抑制することができる。なお、プランジャポンプ３１以外の給排油機構（例えば、スプール弁３２または後述するプランジャポンプ３３）の作動を上記と同様の機構により行うことによっても、上記と同様の効果を奏し得る。
【0077】
上記のように、ピストン１５では、ピストンスカート１５ｂの上死点側の外周部には、ピストン１５の周方向に対して傾斜する溝部１０４が形成される。ピストン冠１５ａの下死点側の内周部には、溝部１０４と嵌合する突起部１０５が形成される。上ピストン油圧室１０６は、溝部１０４における突起部１０５よりも上死点側および突起部１０５によって画成される。下ピストン油圧室１０７は、溝部１０４における突起部１０５よりも下死点側および突起部１０５によって画成される。それにより、上ピストン油圧室１０６内の油圧および下ピストン油圧室１０７内の油圧を調整することによって、ピストン冠１５ａのピストンスカート１５ｂに対する摺動方向の位置を調整することができる。ゆえに、エンジン１の圧縮比を変化させることができる。
【0078】
なお、ピストン１５の周方向に対して傾斜する溝部は、ピストン冠１５ａの下死点側の内周部に形成されてもよい。その場合、溝部と篏合する突起部は、ピストンスカート１５ｂの上死点側の外周部に形成される。また、その場合、溝部を横断して貫通する貫通部材は、溝部における突起部よりも下死点側を横断して貫通し得る。それにより、ピストン冠１５ａの溝部をピストンスカート１５ｂの突起部に嵌め合わせた状態で、貫通部材を溝部に取り付けることにより、上ピストン油圧室および下ピストン油圧室が形成されるようにピストン冠１５ａをピストンスカート１５ｂに組み付けることが適切に実現される。
【0079】
【0080】
図１５は、本開示の第２の実施形態に係る低圧縮比の場合のピストン２５を示す断面図である。図１６は、本開示の第２の実施形態に係る高圧縮比の場合のピストン２５を示す断面図である。ピストン２５は、上述したピストン１５と同様に、エンジン１のシリンダ１２内を摺動可能である。
【0081】
図１５に示されるように、ピストン２５では、上述したピストン１５と比較して、上ピストン油圧室１０６および下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構が異なる。具体的には、下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構として、プランジャポンプ３３Ｌが設けられる。上ピストン油圧室１０６と接続される給排油機構として、プランジャポンプ３３Ｒが設けられる。プランジャポンプ３３Ｌおよびプランジャポンプ３３Ｒは互いに同様の構成要素を有する。なお、以下では、プランジャポンプ３３Ｌおよびプランジャポンプ３３Ｒを特に区別しない場合、プランジャポンプ３３とも呼ぶ。プランジャポンプ３３は、給油機能と排油機能とを併せ持つ。プランジャポンプ３３が後述する図１７の第１作動状態になると、プランジャポンプ３３による排油が行われる。プランジャポンプ３３が後述する図１７の第２作動状態になると、プランジャポンプ３３による給油が行われる。
【0082】
プランジャポンプ３３Ｌおよびプランジャポンプ３３Ｒは、ピストンスカート１５ｂの下部に設けられる。なお、プランジャポンプ３３の詳細については、後述する。
【0083】
潤滑油供給溝１１０と接続される供給油路１１１は、分岐してプランジャポンプ３３Ｌおよびプランジャポンプ３３Ｒとそれぞれ接続される。プランジャポンプ３３Ｌおよびプランジャポンプ３３Ｒには、潤滑油供給溝１１０から供給油路１１１を介して作動油が送られる。プランジャポンプ３３Ｌは、油路１１３を介して、下ピストン油圧室１０７と接続される。プランジャポンプ３３Ｌは、排出油路１２２と接続される。プランジャポンプ３３Ｒは、油路１１４を介して、上ピストン油圧室１０６と接続される。プランジャポンプ３３Ｒは、排出油路１２３と接続される。
【0084】
ピストン冠１５ａを上側に移動させる場合（つまり、圧縮比を増大させる場合）、プランジャポンプ３３Ｌに給油を行わせ、プランジャポンプ３３Ｒに排油を行わせる。それにより、プランジャポンプ３３Ｌにより加圧された作動油は、プランジャポンプ３３Ｌから油路１１３を介して下ピストン油圧室１０７に送られる。また、プランジャポンプ３３Ｒには、上ピストン油圧室１０６から、油路１１４を介して作動油が送られる。上ピストン油圧室１０６からプランジャポンプ３３Ｒに送られた作動油は、排出油路１２３を介して図１中のクランクケース１１内に排出される。それにより、ピストン冠１５ａが上側に移動する。このような下ピストン油圧室１０７の加圧および上ピストン油圧室１０６の減圧を繰り返し行うことにより、図１６に示されるように、図１５の上下位置に対してピストン冠１５ａを上側に移動させ、圧縮比を高くすることができる。
【0085】
ピストン冠１５ａを下側に移動させる場合（つまり、圧縮比を低下させる場合）、プランジャポンプ３３Ｌに排油を行わせ、プランジャポンプ３３Ｒに給油を行わせる。それにより、プランジャポンプ３３Ｒにより加圧された作動油は、プランジャポンプ３３Ｒから油路１１４を介して上ピストン油圧室１０６に送られる。また、プランジャポンプ３３Ｌには、下ピストン油圧室１０７から、油路１１３を介して作動油が送られる。下ピストン油圧室１０７からプランジャポンプ３３Ｌに送られた作動油は、排出油路１２２を介して図１中のクランクケース１１内に排出される。それにより、ピストン冠１５ａが下側に移動する。このような上ピストン油圧室１０６の加圧および下ピストン油圧室１０７の減圧を繰り返し行うことにより、図１５に示されるように、ピストン冠１５ａを下側に移動させ、圧縮比を低くする（つまり、図１５の圧縮比に戻す）ことができる。
【0086】
図１７は、本開示の第２の実施形態に係るプランジャポンプ３３Ｌの各状態を示す断面図である。図１７における上側が上死点側であり、図１７における下側が下死点側である。図１７では、左から順に、プランジャポンプ３３Ｌの停止状態、プランジャポンプ３３Ｌの第１作動状態、プランジャポンプ３３Ｌの第２作動状態、プランジャポンプ３３Ｌの作動状態から停止状態への遷移状態が示されている。第１作動状態では、プランジャポンプ３３Ｌは排油機構として機能する。第２操作状態では、プランジャポンプ３３Ｌは給油機構として機能する。
【0087】
なお、図１７では、２つのプランジャポンプ３３のうちプランジャポンプ３３Ｌの構成および各状態が例示されている。ただし、プランジャポンプ３３Ｒの構成はプランジャポンプ３３Ｌの構成と同様であり、プランジャポンプ３３Ｒの状態もプランジャポンプ３３Ｌと同様に停止状態、第１作動状態、第２作動状態および遷移状態の間で切り替えられる。プランジャポンプ３３Ｒの各状態は、図１７中の油路１１３および排出油路１２２をそれぞれ油路１１４および排出油路１２３に置き換えたものである。
【0088】
図１７に示されるように、プランジャポンプ３３Ｌは、ハウジング４０１と、ハウジング４０１内を摺動可能なプランジャ本体部４０２ａを含むプランジャ４０２とを備える。プランジャ４０２の摺動方向は、ピストン２５の摺動方向と一致する。
【0089】
ハウジング４０１は、第１筒状部４０１ａと、第２筒状部４０１ｂとを含む。第１筒状部４０１ａの下部に、プランジャ本体部４０２ａが嵌合される。例えば、第１筒状部４０１ａは円筒形であり、プランジャ本体部４０２ａは円柱形である。第２筒状部４０１ｂは、第１筒状部４０１ａの上部と接続される。例えば、第２筒状部４０１ｂは、上側に底部を有し、下側に開口を有する円筒形である。
【0090】
第１筒状部４０１ａの内部には、圧縮バネ４０３が設けられている。圧縮バネ４０３は、当該圧縮バネ４０３の圧縮方向が上下方向となる姿勢で、プランジャ本体部４０２ａの上部と当接する。プランジャ本体部４０２ａは、圧縮バネ４０３の復元力によって、下方向に付勢される。プランジャ本体部４０２ａの下部は、第１筒状部４０１ａより下方に延びる。プランジャ本体部４０２ａの下部には、ローラ４０４がピン４０５を介して設けられている。ピン４０５は、上下方向に直交する方向に延びている。ローラ４０４は、ピン４０５の中心軸まわりに回転可能である。プランジャ本体部４０２ａの上部には、上方向に延びるプランジャ突起部４０２ｂが形成される。
【0091】
ハウジング４０１内には、第１ポンプ油圧室４０６および第２ポンプ油圧室４０７が形成される。第１ポンプ油圧室４０６および第２ポンプ油圧室４０７は、プランジャ４０２側からプランジャ４０２の摺動方向（つまり、上下方向）に沿って順に並ぶ。具体的には、第１ポンプ油圧室４０６は第１筒状部４０１ａの内部に形成され、第２ポンプ油圧室４０７は第２筒状部４０１ｂの内部に形成される。
【0092】
第１ポンプ油圧室４０６と第２ポンプ油圧室４０７とを連通する連通孔４０８が、第１筒状部４０１ａの上部に形成される。第２ポンプ油圧室４０７には、第２ポンプ油圧室４０７から第１ポンプ油圧室４０６への作動油の流れを制限する第１ポンプ逆止弁４０９が設けられる。第１ポンプ逆止弁４０９は、第１ポンプ弁体４０９ａと、圧縮バネ４０９ｂとを含む。圧縮バネ４０９ｂは、当該圧縮バネ４０９ｂの圧縮方向が上下方向となる姿勢で、第１ポンプ弁体４０９ａと当接する。第１ポンプ弁体４０９ａは、第２ポンプ油圧室４０７から第１ポンプ油圧室４０６に向かう方向に圧縮バネ４０９ｂによって付勢され、連通孔４０８を第２ポンプ油圧室４０７側から塞ぐ。連通孔４０８は、プランジャ４０２のプランジャ突起部４０２ｂと対向している。プランジャ突起部４０２ｂは、連通孔４０８に挿通可能である。
【0093】
第２筒状部４０１ｂには、図１５中の油路１１３と接続される（つまり、下ピストン油圧室１０７と接続される）第１ポート４１０が形成される。第１筒状部４０１ａにおける第１ポンプ油圧室４０６を画成する部分には、図１５中の供給油路１１１と接続される第２ポート４１１が形成される。第１筒状部４０１ａにおけるプランジャ本体部４０２ａの側面と対向する部分には、図１５中の排出油路１２２と接続される第３ポート４１２が形成される。
【0094】
第２ポート４１１と供給油路１１１との間には、筒状部４１３が介在している。例えば、筒状部４１３は円筒形である。筒状部４１３の内部は、第２ポート４１１および供給油路１１１とそれぞれ連通している。筒状部４１３内には、第１ポンプ油圧室４０６から供給油路１１１に向かう作動油の流れを制限する第２ポンプ逆止弁４１４が設けられる。第２ポンプ逆止弁４１４は、第２ポンプ弁体４１４ａと、圧縮バネ４１４ｂとを含む。圧縮バネ４１４ｂは、当該圧縮バネ４１４ｂの圧縮方向が筒状部４１３の軸方向となる姿勢で、第２ポンプ弁体４１４ａと当接する。第２ポンプ弁体４１４ａは、筒状部４１３内側から供給油路１１１に向かう方向に圧縮バネ４１４ｂによって付勢され、筒状部４１３の供給油路１１１側の開口を筒状部４１３内側から塞ぐ。
【0095】
プランジャ本体部４０２ａには、貫通路４０２ｃが、プランジャ本体部４０２ａの上部からプランジャ本体部４０２ａの側面に亘って貫通して形成される。プランジャ本体部４０２ａの側面における貫通路４０２ｃの開口４０２ｄの周方向位置（具体的には、プランジャ４０２の周方向の位置）は、第３ポート４１２の周方向位置と対応する（具体的には、略一致する）。
【0096】
プランジャポンプ３３Ｌは、プランジャ４０２が上方向に押圧されることによって作動する。つまり、プランジャ４０２は、押圧されることによってプランジャポンプ３３Ｌを作動させる被押圧部に相当する。プランジャ４０２が上方向に押圧されていない場合、プランジャポンプ３３Ｌは、図１７に示される停止状態となる。停止状態では、第１ポンプ逆止弁４０９および第２ポンプ逆止弁４１４が閉状態となる。
【0097】
プランジャ４０２が上方向に押圧され、プランジャ４０２が停止状態から距離ｈ１だけ上昇すると、プランジャポンプ３３Ｌは、図１７に示される第１作動状態となる。第１作動状態では、プランジャ本体部４０２ａと一体にプランジャ突起部４０２ｂが上方向に移動することにより、第１ポンプ弁体４０９ａがプランジャ突起部４０２ｂによって押し上げられる。それにより、第１ポンプ逆止弁４０９が開状態となる。第１作動状態では、貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと第３ポート４１２との間で上下位置が略一致する。ゆえに、貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと、第３ポート４１２とが連通される。よって、油路１１３と排出油路１２２とが、第２ポンプ油圧室４０７、第１ポンプ油圧室４０６および貫通路４０２ｃを介して、連通される。ゆえに、作動油が、油路１１３から排出油路１２２へ、第２ポンプ油圧室４０７、第１ポンプ油圧室４０６および貫通路４０２ｃを介して送られ、排出油路１２２を通って排出される。それにより、図１５中の下ピストン油圧室１０７が減圧される。
【0098】
プランジャ４０２が上方向に押圧され、プランジャ４０２が停止状態から距離ｈ１よりも長い距離ｈ２だけ上昇すると、プランジャポンプ３３Ｌは、図１７に示される第２作動状態となる。第２作動状態では、プランジャ本体部４０２ａと一体にプランジャ突起部４０２ｂが上方向に移動することにより、第１ポンプ弁体４０９ａがプランジャ突起部４０２ｂによって押し上げられる。それにより、第１ポンプ逆止弁４０９が開状態となる。第２作動状態では、第１作動状態と異なり、貫通路４０２ｃの開口４０２ｄの上下位置は、第３ポート４１２の上下位置よりも高くなる。ゆえに、貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと、第３ポート４１２とは連通しない。よって、第１ポンプ油圧室４０６で加圧された作動油が、第２ポンプ油圧室４０７および第１ポート４１０を介して油路１１３に送られる。それにより、図１５中の下ピストン油圧室１０７が加圧される。
【0099】
第１作動状態または第２作動状態の後、プランジャ４０２の押圧が解除されると、プランジャポンプ３３Ｌは、図１７に示される遷移状態となる。遷移状態では、圧縮バネ４０３の復元力によって、プランジャ４０２が下方向に移動することにより、第１ポンプ油圧室４０６が減圧される。それにより、第１ポンプ逆止弁４０９が閉状態となり、第２ポンプ逆止弁４１４が開状態となる。ゆえに、供給油路１１１から第１ポンプ油圧室４０６に、第２ポート４１１を介して作動油が送られる。プランジャポンプ３３Ｌは、作動状態（具体的には、第１作動状態または第２作動状態）から遷移状態を経て停止状態に戻る。
【0100】
なお、プランジャポンプ３３を作動させる作動機構としては、上述した図１１、図１２中の作動機構２２または図１３、図１４中の作動機構２３が用いられ得る。ここで、作動機構によるプランジャ４０２の押し込み量（つまり、停止状態からのプランジャ４０２の移動距離）を変えることによって、プランジャポンプ３３の作動状態を、第１作動状態と第２作動状態との間で切り替えることができる。プランジャ４０２の押し込み量は、例えば、プランジャポンプ３３の作動時における作動機構２２のアーム２２ａの先端または作動機構２３のカム部２３ｃの位置を調整することによって、調整され得る。
【0101】
上記のように、ピストン２５では、上ピストン油圧室１０６または下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構は、プランジャポンプ３３である。プランジャポンプ３３は、連通孔４０８に挿通可能なプランジャ突起部４０２ｂと、ハウジング４０１におけるプランジャ本体部４０２ａの側面と対向する部分に形成される第３ポート４１２と、プランジャ本体部４０２ａの第１ポンプ油圧室４０６側からプランジャ本体部４０２ａの側面に亘って貫通して形成される貫通路４０２ｃとを備える。ゆえに、プランジャポンプ３３は、上述したように、給油機能と排油機能とを併せ持つ。それにより、ピストン２５内の油圧供給先（つまり、上ピストン油圧室１０６または下ピストン油圧室１０７）への作動油の供給と排出とを１つのプランジャポンプ３３により実現することができる。ゆえに、例えば各ピストン油圧室に対して給油機構および排油機構（例えば、リリーフ弁）のペアをそれぞれ設けた場合と比較して、ピストン２５の部品点数が増大することが抑制される。よって、ピストン２５の製造コストを低減することができる。
【0102】
ここで、図１７に示されるように、ピストン２５では、プランジャ本体部４０２ａの側面における貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと、プランジャ突起部４０２ｂの先端との間の上下方向（つまり、プランジャ４０２の摺動方向）の長さＬ１は、第３ポート４１２と、連通孔４０８との間の上下方向の長さＬ２よりも長い。それにより、貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと第３ポート４１２との間で上下位置が略一致する第１作動状態において、プランジャ突起部４０２ｂの先端の上下位置を連通孔４０８の上下位置よりも上にすることができる。ゆえに、第１作動状態において、連通孔４０８を塞ぐ第１ポンプ弁体４０９ａまでプランジャ突起部４０２ｂの先端が届かない状況を抑制することができる。よって、第１作動状態において、第１ポンプ弁体４０９ａをプランジャ突起部４０２ｂによって押し上げ、第１ポンプ逆止弁４０９を開状態にすることが適切に実現される。それにより、第１作動状態において、油路１１３と排出油路１２２を連通させることが適切に実現される。また、プランジャ４０２が第１作動状態に対してさらに上昇する第２作動状態においても、第１ポンプ弁体４０９ａをプランジャ突起部４０２ｂによって押し上げ、第１ポンプ逆止弁４０９を開状態にすることが適切に実現される。
【0103】
また、図１７に示されるように、プランジャ本体部４０２ａの側面における貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと、プランジャ本体部４０２ａの側面における上端部（つまり、第１ポンプ油圧室４０６側の端部）との間の上下方向（つまり、プランジャ４０２の摺動方向）の長さＬ３は、第３ポート４１２と第２ポート４１１との間の上下方向の長さＬ４よりも短い。それにより、貫通路４０２ｃの開口４０２ｄと第３ポート４１２との間で上下位置が略一致する第１作動状態において、プランジャ本体部４０２ａの側面における上端部の上下位置を第２ポート４１１の上下位置よりも下にすることができる。ゆえに、第１作動状態において、第２ポート４１１がプランジャ本体部４０２ａの側面により塞がれる状況を抑制することができる。
【0104】
ここで、第１作動状態から停止状態への遷移状態において、第２ポンプ逆止弁４１４が閉状態となったままプランジャ４０２が下方向に移動すると、第１ポンプ油圧室４０６が過剰に低圧となってしまい、プランジャ４０２を下方向に移動させる力として圧縮バネ４０３の復元力が不足する場合がある。ゆえに、第１作動状態において、第２ポート４１１がプランジャ本体部４０２ａの側面により塞がれないようにすることによって、遷移状態において、第１ポンプ油圧室４０６が過剰に低圧となることを抑制し、プランジャ４０２を下方向に適切に移動させることができる。また、プランジャ４０２が第１作動状態に対してさらに上昇する第２作動状態においても、第２ポート４１１がプランジャ本体部４０２ａの側面により塞がれる状況を抑制することができるので、第２作動状態から停止状態への遷移状態において、プランジャ４０２を下方向に適切に移動させることができる。
【0105】
【0106】
図１８は、本開示の第３の実施形態に係る低圧縮比の場合のピストン３５を示す断面図である。図１９は、本開示の第３の実施形態に係る高圧縮比の場合のピストン３５を示す断面図である。ピストン３５は、上述したピストン１５と同様に、エンジン１のシリンダ１２内を摺動可能である。
【0107】
図１８に示されるように、ピストン３５では、上述したピストン１５と比較して、上ピストン油圧室１０６および下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構が異なる。具体的には、下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構として、給排油機構３４Ｌが設けられる。上ピストン油圧室１０６と接続される給排油機構として、給排油機構３４Ｒが設けられる。給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒは互いに同様の構成要素を有する。なお、以下では、給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒを特に区別しない場合、給排油機構３４とも呼ぶ。給排油機構３４Ｌは、ピストン３５の下部に設けられる逆止弁部３４Ｌａと、ピストン３５の外部における逆止弁部３４Ｌａの下方に設けられる給排油部３４Ｌｂとを備える。給排油機構３４Ｒは、ピストン３５の下部に（つまり、下死点側に）設けられる逆止弁部３４Ｒａと、ピストン３５の外部における逆止弁部３４Ｒａの下方に（つまり、下死点側に）設けられる給排油部３４Ｒｂとを備える。
【0108】
各給排油機構３４は、給油機能と排油機能とを併せ持つ。図１８および図１９では、給排油機構３４Ｌが給油機構として作動し、給排油機構３４Ｒが排油機構として作動する状態が例示されている。給排油機構３４Ｌが後述する図２０のように作動すると、下ピストン油圧室１０７への給油が行われる。給排油機構３４Ｒが後述する図２１のように作動すると、上ピストン油圧室１０６からの排油が行われる。なお、給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒの詳細については、後述する。
【0109】
給排油部３４Ｌｂおよび給排油部３４Ｒｂは、ピストン３５の下方に位置する支持台４１に設けられる。支持台４１における逆止弁部３４Ｌａの下方には、上方向に延びるシリンダ部４２が設けられている。給排油部３４Ｌｂは、シリンダ部４２と嵌合する。シリンダ部４２の側部には、シリンダ部４２の内部と外部とを連通するポート４２ａが設けられている。支持台４１における逆止弁部３４Ｒａの下方には、上方向に延びるシリンダ部４３が設けられている。給排油部３４Ｒｂは、シリンダ部４３と嵌合する。シリンダ部４３の側部には、シリンダ部４３の内部と外部とを連通するポート４３ａが設けられている。
【0110】
支持台４１には、シリンダ部４２の内部空間およびシリンダ部４３の内部空間と切替弁４４とを連通する油路４１ａが形成されている。油路４１ａは、シリンダ部４２の底部で当該シリンダ部４２の内部空間と接続され、シリンダ部４３の底部で当該シリンダ部４３の内部空間と接続される。
【0111】
切替弁４４は、油圧ポンプ４５と接続されている。切替弁４４の動作を制御することによって、油圧ポンプ４５からシリンダ部４２の内部空間（具体的には、シリンダ部４２の底部と給排油部３４Ｌｂの底部との間の空間）およびシリンダ部４３の内部空間（具体的には、シリンダ部４３の底部と給排油部３４Ｒｂの底部との間の空間）へ油路４１ａを介して作動油が供給される状態と、シリンダ部４２の内部空間およびシリンダ部４３の内部空間から油路４１ａを介して作動油が排出される状態とを切り替えることができる。
【0112】
シリンダ部４２の内部空間およびシリンダ部４３の内部空間へ作動油が供給されると、給排油部３４Ｌｂおよび給排油部３４Ｒｂが上昇する。シリンダ部４２の内部空間およびシリンダ部４３の内部空間から作動油が排出されると、給排油部３４Ｌｂおよび給排油部３４Ｒｂが下降する。給排油部３４Ｌｂおよび給排油部３４Ｒｂの上下位置を調整することによって、給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒを、作動可能である状態と非作動である状態との間で切り替えることができる。
【0113】
具体的には、給排油部３４Ｌｂおよび給排油部３４Ｒｂの内部空間がそれぞれシリンダ部４２のポート４２ａおよびシリンダ部４３のポート４３ａと連通する場合、給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒが作動可能となる。給排油部３４Ｌｂおよび給排油部３４Ｒｂの内部空間がそれぞれシリンダ部４２のポート４２ａおよびシリンダ部４３のポート４３ａと連通しない場合、給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒが非作動となる。図１８および図１９では、給排油機構３４Ｌおよび給排油機構３４Ｒが作動可能である状態が示されている。
【0114】
シリンダ部４２のポート４２ａおよびシリンダ部４３のポート４３ａは、切替弁４６を介して油圧ポンプ４５と接続されている。切替弁４６の動作を制御することによって、ポート４２ａが油圧ポンプ４５と接続されポート４３ａが排出口と接続される状態と、ポート４３ａが油圧ポンプ４５と接続されポート４２ａが排出口と接続される状態とを切り替えることができる。図１８および図１９では、ポート４２ａが油圧ポンプ４５と接続されポート４３ａが排出口と接続される状態が示されている。この状態では、給排油機構３４Ｌが給油機構として作動し、給排油機構３４Ｒが排油機構として作動する。
【0115】
図１８に示される状態では、油圧ポンプ４５から給排油部３４Ｌｂへ、供給油路としてのポート４２ａを介して作動油が供給される。給排油機構３４Ｌの作動時には、後述するように、給排油部３４Ｌｂの内部空間と逆止弁部３４Ｌａの内部空間とが連通する。逆止弁部３４Ｌａは、油路１１３を介して、下ピストン油圧室１０７と接続される。下ピストン油圧室１０７には、加圧された作動油が、給排油機構３４Ｌから油路１１３を介して送られる。加圧された作動油が給排油機構３４Ｌから下ピストン油圧室１０７に送られることによって、下ピストン油圧室１０７が加圧される。
【0116】
給排油機構３４Ｒの作動時には、後述するように、給排油部３４Ｒｂの内部空間と逆止弁部３４Ｒａの内部空間とが連通する。逆止弁部３４Ｒａは、油路１１４を介して、上ピストン油圧室１０６と接続される。給排油部３４Ｒｂには、上ピストン油圧室１０６から、油路１１４を介して作動油が送られる。給排油部３４Ｒｂの内部空間はシリンダ部４３のポート４３ａと接続されている。ゆえに、給排油部３４Ｒｂに送られた作動油は、排出油路としてのポート４３ａを介して排出される。それにより、上ピストン油圧室１０６が減圧される。
【0117】
このような下ピストン油圧室１０７の加圧および上ピストン油圧室１０６の減圧を繰り返し行うことにより、図１９に示されるように、図１８の上下位置に対してピストン冠１５ａを上側に移動させ、圧縮比を高くすることができる。
【0118】
図１８および図１９に示される状態と異なり、ポート４３ａが油圧ポンプ４５と接続されポート４２ａが排出口と接続される状態になるように切替弁４６の動作を制御した場合、給排油機構３４Ｌが排油機構として作動し、給排油機構３４Ｒが給油機構として作動する。つまり、この場合には、給排油機構３４Ｌにより下ピストン油圧室１０７からの排油が行われ、給排油機構３４Ｒにより上ピストン油圧室１０６への給油が行われる。上ピストン油圧室１０６の加圧および下ピストン油圧室１０７の減圧を繰り返し行うことにより、図１８に示されるように、ピストン冠１５ａを下側に移動させ、圧縮比を低くする（つまり、図１８の圧縮比に戻す）ことができる。
【0119】
【0120】
図２０に示されるように、逆止弁部３４Ｌａは、ピストン３５の下部に（つまり、下死点側に）形成されるピストンポート５０１ａを含むポート部材５０１と、ピストンポート５０１ａを塞ぐピストン弁体５０２ａを含むピストン逆止弁５０２とを有する。
【0121】
ポート部材５０１は、ピストン３５の下部に設けられる。例えば、ポート部材５０１は、上端に開口を有し、下端に底部を有する円筒形である。ポート部材５０１の下部は、ピストン３５の下端より下方に延びる。ポート部材５０１の上側の開口は、カバー５０３により覆われる。ポート部材５０１の底部に、ポート部材５０１の内部と外部とを連通するピストンポート５０１ａが形成される。ピストンポート５０１ａは上下方向に延びている。ポート部材５０１の下端には、給排油部３４Ｌｂとの接触面５０１ｂが形成されている。例えば、接触面５０１ｂは、球面状である。
【0122】
ポート部材５０１およびカバー５０３によって、ポート部油圧室５０４が画成される。ポート部材５０１の側部には、ポート部油圧室５０４と図１８中の油路１１３とを連通するポート５０１ｃが形成される。ゆえに、ピストンポート５０１ａは、ポート部油圧室５０４、ポート５０１ｃおよび油路１１３を介して、下ピストン油圧室１０７と連通する。
【0123】
ピストン逆止弁５０２は、ポート部油圧室５０４内に設けられる。ピストン逆止弁５０２は、ピストン３５内からピストン３５外へのピストンポート５０１ａを介した作動油の流れを制限する。ピストン逆止弁５０２は、ピストン弁体５０２ａと、圧縮バネ５０２ｂとを含む。圧縮バネ５０２ｂは、当該圧縮バネ５０２ｂの圧縮方向が上下方向となる姿勢で、ピストン弁体５０２ａと当接する。ピストン弁体５０２ａは、ピストン３５内側から（具体的には、ポート部油圧室５０４から）ピストンポート５０１ａに向かう方向に圧縮バネ５０２ｂによって付勢され、ピストンポート５０１ａをピストン３５内側から塞ぐ。ピストン弁体５０２ａのリフト量は、カバー５０３の下部から下方に延びる突起部５０３ａによって制限される。
【0124】
給排油部３４Ｌｂは、ハウジング５１１と、ハウジング５１１内を移動可能であり上下方向に延びる延在部材５１２とを有する。ハウジング５１１は、底部５１１ａと、外側筒状部５１１ｂと、内側筒状部５１１ｃとを含む。例えば、外側筒状部５１１ｂおよび内側筒状部５１１ｃは円筒形である。外側筒状部５１１ｂは、上下方向に延びる。外側筒状部５１１ｂの下側の開口は底部５１１ａにより塞がれる。内側筒状部５１１ｃは、外側筒状部５１１ｂの内周部に嵌合する。内側筒状部５１１ｃは、外側筒状部５１１ｂ内を上下方向（つまり、ピストン３５の摺動方向）に摺動する。
【0125】
外側筒状部５１１ｂの内部には、圧縮バネ５１３が設けられている。圧縮バネ５１３は、当該圧縮バネ５１３の圧縮方向が上下方向となる姿勢で、内側筒状部５１１ｃの下部と当接する。内側筒状部５１１ｃは、圧縮バネ５１３の復元力によって、上方向に付勢される。内側筒状部５１１ｃの上端部は、外側筒状部５１１ｂの上端部よりも上側に位置する。内側筒状部５１１ｃは、外側筒状部５１１ｂの上端部により係止され、外側筒状部５１１ｂに対して上方向に抜け出ないようになっている。
【0126】
ハウジング５１１内には、図１８中の供給油路としてのポート４２ａと連通する給排油部油圧室５１４が形成される。具体的には、給排油部油圧室５１４は、内側筒状部５１１ｃの下部、外側筒状部５１１ｂの内周部および底部５１１ａの上部により画成される。底部５１１ａには、給排油部油圧室５１４とポート４２ａとを接続する油路５１５が形成される。底部５１１ａの上部には、上方向に延びる筒部５１６が形成されている。油路５１５は、筒部５１６内を通って給排油部油圧室５１４と接続される。
【0127】
給排油部油圧室５１４の上部（つまり、上死点側）には、油圧室開口５１７が形成される。具体的には、内側筒状部５１１ｃの下部には、弁座５１８が設けられる。油圧室開口５１７は、弁座５１８によって画成される。つまり、油圧室開口５１７は、内側筒状部５１１ｃの下部に形成される。
【0128】
内側筒状部５１１ｃの内部には、圧縮バネ５１９が設けられている。圧縮バネ５１９は、当該圧縮バネ５１９の圧縮方向が上下方向となる姿勢で、延在部材５１２の拡径部５１２ａの下部と当接する。延在部材５１２は、圧縮バネ５１９の復元力によって、上方向に付勢される。延在部材５１２は、内側筒状部５１１ｃの上側の開口を通過してハウジング５１１の外部まで延びる。延在部材５１２は、内側筒状部５１１ｃの上端部により係止され、内側筒状部５１１ｃに対して上方向に抜け出ないようになっている。内側筒状部５１１ｃの上端部には、シーリング部材５２０が設けられている。
【0129】
延在部材５１２の下端には、給排油部弁体５１２ｂが設けられる。給排油部弁体５１２ｂは、弁座５１８より下方に位置しており、油圧室開口５１７を給排油部油圧室５１４側から塞ぐ。給排油部弁体５１２ｂは、圧縮バネ５１９の復元力によって、上方向に付勢される。ゆえに、給排油部弁体５１２ｂは、給排油部油圧室５１４内から給排油部油圧室５１４外への油圧室開口５１７を介した作動油の流れを制限する。
【0130】
給排油機構３４Ｌは、給排油部３４Ｌｂが逆止弁部３４Ｌａにより下方向に押圧されることによって作動する。図２０に示される例では、時刻Ｔ１１において、ピストン３５が下降しているものの、逆止弁部３４Ｌａは給排油部３４Ｌｂと接触していない。この時、ピストン逆止弁５０２は閉状態であるので、ポート部油圧室５０４の油圧は保持されている。また、油圧室開口５１７は、給排油部弁体５１２ｂにより閉じられている。
【0131】
時刻Ｔ１１の後の時刻Ｔ１２において、逆止弁部３４Ｌａが給排油部３４Ｌｂと接触する。この時、ポート部材５０１の接触面５０１ｂが内側筒状部５１１ｃのシーリング部材５２０と接触するとともに、延在部材５１２の上端とピストン逆止弁５０２のピストン弁体５０２ａとが、接触して互いに押し合う。それにより、ピストン逆止弁５０２がピストンポート５０１ａに対して相対的に上昇するので、ピストン逆止弁５０２が開状態となる。さらに、延在部材５１２が油圧室開口５１７に対して相対的に下降するので、油圧室開口５１７が給排油部弁体５１２ｂにより開放される。ゆえに、油路１１３とポート４２ａとが連通する。
【0132】
このように油路１１３とポート４２ａとが連通した状態は、時刻Ｔ１２の後、ピストン３５が下死点まで到達する時刻Ｔ１３を経て、逆止弁部３４Ｌａが給排油部３４Ｌｂから離れる（つまり、給排油部３４Ｌｂと接触しない状態となる）位置までピストン３５が上昇する時刻Ｔ１４までの間、維持される。ゆえに、時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１４までの間、加圧された作動油が、給排油機構３４Ｌから油路１１３に送られる。それにより、図１８中の下ピストン油圧室１０７が加圧される。
【0133】
【0134】
上述したように、給排油機構３４Ｒの構成は、給排油機構３４Ｌの構成と同様である。ただし、給排油機構３４Ｒでは、逆止弁部３４Ｒａのポート５０１ｃは、図１８中の油路１１４と連通する。ゆえに、ピストンポート５０１ａは、ポート部油圧室５０４、ポート５０１ｃおよび油路１１４を介して、上ピストン油圧室１０６と連通する。また、給排油部３４Ｒｂのハウジング５１１内に形成される給排油部油圧室５１４は、図１８中の排出油路としてのポート４３ａと連通する。具体的には、ハウジング５１１の底部５１１ａに形成される油路５１５は、給排油部油圧室５１４とポート４３ａとを接続する。
【0135】
給排油機構３４Ｒは、給排油部３４Ｒｂが逆止弁部３４Ｒａにより下方向に押圧されることによって作動する。図２１に示される例では、時刻Ｔ２１において、ピストン３５が下降しているものの、逆止弁部３４Ｒａは給排油部３４Ｒｂと接触していない。この時、ピストン逆止弁５０２は閉状態であるので、ポート部油圧室５０４の油圧は保持されている。また、油圧室開口５１７は、給排油部弁体５１２ｂにより閉じられている。
【0136】
時刻Ｔ２１の後の時刻Ｔ２２において、逆止弁部３４Ｒａが給排油部３４Ｒｂと接触する。この時、ポート部材５０１の接触面５０１ｂが内側筒状部５１１ｃのシーリング部材５２０と接触するとともに、延在部材５１２の上端とピストン逆止弁５０２のピストン弁体５０２ａとが、接触して互いに押し合う。それにより、ピストン逆止弁５０２がピストンポート５０１ａに対して相対的に上昇するので、ピストン逆止弁５０２が開状態となる。さらに、延在部材５１２が油圧室開口５１７に対して相対的に下降するので、油圧室開口５１７が給排油部弁体５１２ｂにより開放される。ゆえに、油路１１４とポート４３ａとが連通する。
【0137】
このように油路１１４とポート４３ａとが連通した状態は、時刻Ｔ２２の後、ピストン３５が下死点まで到達する時刻Ｔ２３を経て、逆止弁部３４Ｒａが給排油部３４Ｒｂから離れる（つまり、給排油部３４Ｒｂと接触しない状態となる）位置までピストン３５が上昇する時刻Ｔ２４までの間、維持される。ゆえに、時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２４までの間、作動油が、油路１１４からポート４３ａへ給排油機構３４Ｒを介して送られ、ポート４３ａを通って排出される。それにより、図１８中の上ピストン油圧室１０６が減圧される。
【0138】
上記のように、ピストン３５では、上ピストン油圧室１０６または下ピストン油圧室１０７と接続される給排油機構は、給排油機構３４である。給排油機構３４は、上ピストン油圧室１０６または下ピストン油圧室１０７と連通するピストンポート５０１ａと、ピストンポート５０１ａを塞ぐピストン弁体５０２ａを含むピストン逆止弁５０２とを有する逆止弁部（具体的には、逆止弁部３４Ｌａ，３４Ｒａ）を備える。また、給排油機構３４は、ハウジング５１１と、ハウジング５１１内に形成される給排油部油圧室５１４と、給排油部油圧室５１４に形成される油圧室開口５１７と、油圧室開口５１７を給排油部油圧室５１４側から塞ぐ給排油部弁体５１２ｂを含み、ピストンポート５０１ａに挿通可能な延在部材５１２とを有する給排油部（具体的には、給排油部３４Ｌｂ，３４Ｒｂ）を備える。ゆえに、摺動体としてのピストン３５への外部の油供給源（具体的には、油圧ポンプ４５）からの給油、および、ピストン３５から外部への排油を、給排油機構３４を介して行うことができる。よって、摺動体としてのピストン３５の給排油（つまり、給油および排油）を適切に行うことができる。
【0139】
ここで、例えば、ピストン３５の摺動に伴い伸縮する給排油機構（例えば、テレスコ管を含む機構）を利用することによって、ピストン３５への外部の油供給源からの給油、および、ピストン３５から外部への排油を行うことが考えられる。しかしながら、この場合、装置全体が大型化するおそれがある。ピストン３５の給排油機構として給排油機構３４を用いることによって、装置全体の大型化が抑制される。さらに、ピストン３５の給排油機構として給排油機構３４を用いることによって、給排油機構における部品間の摺動部分を低減することができる。
【0140】
また、給排油機構３４では、ハウジングは、外側筒状部５１１ｂと、当該外側筒状部５１１ｂ内をピストン１５の摺動方向（具体的には、上下方向）に摺動する内側筒状部５１１ｃとを含む。内側筒状部５１１ｃは、下側から上側に向かう方向に付勢される。内側筒状部５１１ｃにおける上側の端部は、外側筒状部５１１ｂにおける上側の端部よりも上側に位置する。給排油部油圧室５１４は、内側筒状部５１１ｃにおける下側と、外側筒状部５１１ｂの内周部により画成される。油圧室開口５１７は、内側筒状部５１１ｃにおける上側に形成される。延在部材５１２は、内側筒状部５１１ｃにおける上側の開口を通過してハウジング５１１の外部まで延びる。それにより、延在部材５１２の上端とピストン弁体５０２ａとが接触して互いに押し合うことによってピストン逆止弁５０２および油圧室開口５１７が開放された状態を、内側筒状部５１１ｃが外側筒状部５１１ｂ内を摺動する間（例えば、図２０中の時刻Ｔ１２から時刻Ｔ１４までの間または図２１中の時刻Ｔ２２から時刻Ｔ２４までの間）継続させることができる。ゆえに、ピストン３５への外部の油供給源からの給油、および、ピストン３５から外部への排油をより適切に行うことができる。
【0141】
また、給排油機構３４では、内側筒状部５１１ｃにおける上側には、シーリング部材５２０が設けられている。それにより、逆止弁部と給排油部との接触（例えば、逆止弁部３４Ｌａと給排油部３４Ｌｂとの接触または逆止弁部３４Ｒａと給排油部３４Ｒｂとの接触）において、逆止弁部または給排油部が損傷することを抑制することができる。
【0142】
なお、給排油機構３４は、給排油部油圧室５１４と連通する油路を、供給油路と排出油路との間で切り替える切替弁（例えば、図１８中の切替弁４６）を有することが好ましい。それにより、１つの給排油機構３４で給油機能と排油機能とを賄うことができるので、部品点数を低減することができる。
【0143】
以上、添付図面を参照しながら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。
【0144】
上記では、船舶用のトランクピストン型のエンジン１について説明した。しかしながら、本開示に係るエンジンは、船舶以外の他の用途で用いられるトランクピストン型のエンジン（例えば、車両用のトランクピストン型のエンジン等）であってもよい。
【0145】
上記では、各図面を参照して、各構成要素の形状および配置について説明したが、本開示に係るエンジンは、上記の例に特に限定されない。例えば、溝部１０４の内部空間の横断面形状および突起部１０５の横断面形状は、矩形以外の形状（例えば、円、楕円もしくは多角形またはこれらを組み合わせた形状）であってもよい。また、例えば、溝部１０４は、上から見て時計回りに進むにつれて上方に傾斜していてもよい。また、例えば、ピストン冠１５ａに形成される突起部１０５および下傾斜面１１７の数は、上記の例に特に限定されない。また、例えば、ピストンスカート１５ｂに形成される溝部１０４、上傾斜面１０９および突出部１１９の数は、上記の例に特に限定されない。また、例えば、プランジャポンプ３１、スプール弁３２、プランジャポンプ３３および給排油機構３４の各部材は、複数の部材によって形成されてもよい。また、プランジャポンプ３１、スプール弁３２、プランジャポンプ３３および給排油機構３４において互いに接続する部材同士は、一体的に形成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0146】
本開示は、エンジンに利用することができる。
【符号の説明】
【0147】
１：エンジン １２：シリンダ １５，２５，３５：ピストン １５ａ：ピストン冠 １５ｂ：ピストンスカート １６：ピストンピン １７：コンロッド ２１：燃焼室 ２２，２３：作動機構 ３１：プランジャポンプ ３２：スプール弁 ３３，３３Ｌ，３３Ｒ：プランジャポンプ ３４，３４Ｌ，３４Ｒ：給排油機構 ３４Ｌａ，３４Ｒａ：逆止弁部 ３４Ｌｂ，３４Ｒｂ：給排油部 １０１：触火面 １０２：リング溝 １０３：ピン孔 １０４：溝部 １０５：突起部 １０６：上ピストン油圧室 １０７：下ピストン油圧室 １０８：貫通部材 １０９：上傾斜面 １１０潤滑油供給溝 １１１：供給油路 １１７：下傾斜面 ２０１：ハウジング ２０２：プランジャ ３０１：ハウジング ３０２：スプール ４０１：ハウジング ４０２：プランジャ ４０２ａ：プランジャ本体部 ４０２ｂ：プランジャ突起部 ４０２ｃ：貫通路 ４０２ｄ：開口 ４０６：第１ポンプ油圧室 ４０７：第２ポンプ油圧室 ４０８：連通孔 ４０９：第１ポンプ逆止弁 ４０９ａ：第１ポンプ弁体 ４０９ｂ：圧縮バネ ４１０：第１ポート ４１１：第２ポート ４１２：第３ポート ４１３：筒状部 ４１４：第２ポンプ逆止弁 ４１４ａ：第２ポンプ弁体 ４１４ｂ：圧縮バネ ５０１：ポート部材 ５０１ａ：ピストンポート ５０１ｂ：接触面 ５０１ｃ：ポート ５０２：ピストン逆止弁 ５０２ａ：ピストン弁体 ５０２ｂ：圧縮バネ ５０３：カバー ５０３ａ：突起部 ５０４：ポート部油圧室 ５１１：ハウジング ５１１ａ：底部 ５１１ｂ：外側筒状部 ５１１ｃ：内側筒状部 ５１２：延在部材 ５１２ａ：拡径部 ５１２ｂ：給排油部弁体 ５１３：圧縮バネ ５１４：給排油部油圧室 ５１５：油路 ５１６：筒部 ５１７：油圧室開口 ５１８：弁座 ５１９：圧縮バネ ５２０：シーリング部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】