本發(fā)明涉及通過油壓來調(diào)整上死點(diǎn)的位置以使壓縮比可變的發(fā)動(dòng)機(jī)。

本申請(qǐng)基于在日本于2014年1月20日申請(qǐng)的日本特愿2014-008103號(hào)而要求優(yōu)先權(quán)，并將其內(nèi)容援引于此。

背景技術(shù)：

在較多地用于船舶用發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在活塞的活塞桿的端部設(shè)有十字頭。連結(jié)棒(連接桿)將十字頭和曲柄軸連結(jié)，以將十字頭的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲柄軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

專利文獻(xiàn)1的發(fā)動(dòng)機(jī)為此種十字頭型的發(fā)動(dòng)機(jī)，在活塞頭內(nèi)設(shè)置兩個(gè)油壓室。若油壓作用于一個(gè)油壓室，則活塞頭和活塞桿的連結(jié)部分伸長。若油壓作用于另一個(gè)油壓室則連接部分縮短。而且，通過使利用油壓泵升壓的工作油作用于兩個(gè)油壓室中的哪一個(gè)來使活塞的長度可變。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特公昭63-52221號(hào)公報(bào)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

由于燃燒室中的燃燒壓力等，壓縮載荷作用于活塞頭和活塞桿。因此，在通過油壓使發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可變的情況下，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了能夠抵抗壓縮載荷而壓入工作油，所要求的油壓泵的輸出變得過大。

本發(fā)明鑒于此種問題，其目的在于提供即使不需要高輸出的油壓泵，也能夠使工作油升壓以變更壓縮比的發(fā)動(dòng)機(jī)。

用于解決問題的方案

為了解決上述問題，本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)具備：缸；活塞，其在缸內(nèi)往復(fù)移動(dòng)；曲柄軸，其與活塞的往復(fù)移動(dòng)連動(dòng)地旋轉(zhuǎn)；動(dòng)力傳遞部，其將活塞的往復(fù)動(dòng)力傳遞至曲柄軸；第一部件以及第二部件，其構(gòu)成活塞或動(dòng)力傳遞部，沿活塞的沖程方向使彼此的相向部相向，并且與這些相向部之間的沖程方向的距離對(duì)應(yīng)地，使活塞或動(dòng)力傳遞部的沖程方向的全長可變；油壓室，其在第一部件以及第二部件的兩個(gè)相向部之間形成；以及油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)，其通過對(duì)油壓室供給工作油，或者從油壓室排出工作油來變更第一部件以及第二部件的兩個(gè)相向部之間的距離，油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)具備柱塞泵，該柱塞泵具有工作油被引導(dǎo)到內(nèi)部的泵缸、以及在泵缸內(nèi)沿沖程方向移動(dòng)并且一端從泵缸突出的柱塞，通過柱塞被推入泵缸內(nèi)，將泵缸內(nèi)的工作油供給到油壓室，柱塞泵與活塞以及動(dòng)力傳遞部一同沿沖程方向移動(dòng)，柱塞受到與活塞以及動(dòng)力傳遞部的往復(fù)移動(dòng)的力相向的反力而被推入泵缸內(nèi)。

油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)還具備：第一凸輪板，其隨著柱塞泵的沖程方向的移動(dòng)而與柱塞接觸；以及第一促動(dòng)器，其使第一凸輪板移動(dòng)，以使第一凸輪板的姿勢(shì)或相對(duì)于柱塞的相對(duì)位置變化，在柱塞中，與第一凸輪板的姿勢(shì)或相對(duì)位置對(duì)應(yīng)地，與第一凸輪板的在沖程方向上的接觸位置變化，并且通過接觸位置來設(shè)定相對(duì)于泵缸的最大推入量也可。

第一凸輪板具有與柱塞的一端接觸的傾斜面，第一促動(dòng)器使第一凸輪板沿與沖程方向交叉的方向移動(dòng)也可。

油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)還具備溢流閥(spill valve)，該溢流閥具有：本體，其形成有供從油壓室排出的工作油流通的內(nèi)部流路；閥體，其在內(nèi)部流路中沿沖程方向移動(dòng)，以位移至使內(nèi)部流路閉塞的閉位置和使內(nèi)部流路中的工作油的流通成為可能的開位置；以及桿，其一端與閥體沿沖程方向相向，并且另一端從本體突出，通過桿被推入本體內(nèi)，閥體被桿推壓而位移至開位置，溢流閥與活塞以及動(dòng)力傳遞部一同沿沖程方向移動(dòng)，桿受到與活塞以及動(dòng)力傳遞部的往復(fù)移動(dòng)的力相向的反力而被推入本體內(nèi)也可。

油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)還具備：第二凸輪板，其隨著溢流閥的沖程方向的移動(dòng)而與桿接觸；以及第二促動(dòng)器，其使第二凸輪板移動(dòng)，以使第二凸輪板的姿勢(shì)或相對(duì)于桿的相對(duì)位置變化，在桿中，與第二凸輪板的姿勢(shì)或相對(duì)位置對(duì)應(yīng)地，與第二凸輪板的在沖程方向上的接觸位置變化，并且通過接觸位置來設(shè)定相對(duì)于溢流閥的最大推入量也可。

第二凸輪板具有與桿的一端接觸的傾斜面，第二促動(dòng)器使第二凸輪板沿與沖程方向交叉的方向移動(dòng)也可。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)，即使不需要高輸出的油壓泵，也能夠使工作油升壓以變更壓縮比。

附圖說明

圖1是示出單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體構(gòu)成的圖；

圖2A是用于說明活塞桿和十字頭銷的連結(jié)部分的，圖1的由單點(diǎn)劃線包圍的部分的放大圖；

圖2B是沿著圖2A的Ⅱ-Ⅱ線的截面圖；

圖3A是用于說明活塞桿和十字頭銷的相對(duì)位置變化的圖；

圖3B是用于說明活塞桿和十字頭銷的相對(duì)位置變化的圖；

圖4是用于說明柱塞泵以及溢流閥的配置的圖；

圖5是用于說明油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)的構(gòu)成的圖；

圖6A是用于說明柱塞泵的構(gòu)成的圖；

圖6B是用于說明柱塞泵的構(gòu)成的圖；

圖7A是用于說明溢流閥的構(gòu)成的圖；

圖7B是用于說明溢流閥的構(gòu)成的圖；

圖8A是用于說明可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的圖；

圖8B是用于說明可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的圖；

圖8C是用于說明可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的圖；

圖8D是用于說明可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的圖；

圖9是用于說明曲柄角和柱塞泵以及溢流閥的動(dòng)作定時(shí)的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。此種實(shí)施方式所示的尺寸、材料、其他具體數(shù)值等只不過是用于使本發(fā)明的理解容易的例示，除特別事先聲明的情況以外，不限定本發(fā)明。此外，在本說明書以及附圖中，對(duì)于實(shí)際上具有相同的功能、構(gòu)成的要素，通過附以相同的符號(hào)來省略重復(fù)說明，另外對(duì)與本發(fā)明無直接關(guān)系的要素省略圖示。

在以下的實(shí)施方式中，說明能夠選擇性地執(zhí)行主要使為氣體燃料的燃料氣體燃燒的氣體運(yùn)轉(zhuǎn)模式、以及使為液體燃料的燃料油燃燒的柴油運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的任一種運(yùn)轉(zhuǎn)模式的，所謂雙燃料型的發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，說明一個(gè)周期為雙循環(huán)(雙沖程)，且氣體在缸內(nèi)部沿一個(gè)方向流動(dòng)的單流掃氣式的情況。然而，適用本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)的種類不限于雙燃料型、雙循環(huán)型、單流掃氣式、十字頭型，為往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)即可。

圖1是示出單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100(十字頭型發(fā)動(dòng)機(jī))的整體構(gòu)成的圖。本實(shí)施方式的單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100例如用于船舶等。具體而言，單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100包含以下部件而構(gòu)成：缸110、活塞112、十字頭114、連結(jié)棒116、曲柄軸118、排氣端口120、排氣閥122、掃氣端口124、掃氣積存部126、冷卻器128、掃氣室130、以及燃燒室132。

在單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100中，在活塞112的上升行程以及下降行程這兩個(gè)行程之間，進(jìn)行排氣、吸氣、壓縮、燃燒、膨脹，活塞112在缸110內(nèi)往復(fù)移動(dòng)?；钊麠U112a的一端固定于活塞112。另外，十字頭114中的十字頭銷114a連結(jié)于活塞桿112a的另一端，十字頭114與活塞112一同往復(fù)移動(dòng)。十字頭114通過十字頭滑塊(crosshead shoe)114b而被限制與活塞112的沖程方向垂直的方向(圖1中左右方向)的移動(dòng)。

十字頭銷114a貫穿插入在連結(jié)棒116的一端設(shè)置的孔，以支撐連結(jié)棒116的一端。另外，連結(jié)棒116的另一端連結(jié)于曲柄軸118，為曲柄軸118相對(duì)于連結(jié)棒116旋轉(zhuǎn)的構(gòu)造。其結(jié)果，若隨著活塞112的往復(fù)移動(dòng)，十字頭114往復(fù)移動(dòng)，則與該往復(fù)移動(dòng)連動(dòng)，曲柄軸118旋轉(zhuǎn)。

在此，活塞桿112a、十字頭114(十字頭銷114a)、連結(jié)棒116作為將活塞112的往復(fù)動(dòng)力傳遞至曲柄軸118的動(dòng)力傳遞部起作用。

排氣端口120是在活塞112的上死點(diǎn)上方的缸頭110a設(shè)置的開口部，其開閉以用于對(duì)在缸110內(nèi)產(chǎn)生的燃燒后的排氣氣體進(jìn)行排氣。排氣閥122通過未圖示的排氣閥驅(qū)動(dòng)裝置而以既定的定時(shí)上下地滑動(dòng)，以使排氣端口120開閉。如此經(jīng)由排氣端口120而排氣的排氣氣體在被經(jīng)由排氣管120a供給到增壓機(jī)C的渦輪側(cè)之后，被排氣到外部。

掃氣端口124是從缸110下端側(cè)的內(nèi)周面(缸套(cylinder liner)110b的內(nèi)周面)貫穿到外周面的孔，且遍及缸110的整個(gè)周圍設(shè)有多個(gè)。而且，從掃氣端口124，與活塞112的滑動(dòng)動(dòng)作對(duì)應(yīng)地將活性氣體吸入缸110內(nèi)。此種活性氣體包含氧、臭氧等氧化劑，及其混合氣體(例如空氣)。

在掃氣積存部126，封入有通過增壓機(jī)C的壓縮機(jī)而被加壓的活性氣體(例如空氣)，且通過冷卻器128來冷卻活性氣體。冷卻的活性氣體被壓入在缸襯套(cylinder jacket)110c內(nèi)形成的掃氣室130。然后，通過掃氣室130與缸110內(nèi)的差壓來將活性氣體從掃氣端口124吸入缸110內(nèi)。

另外，在缸頭110a，設(shè)有未圖示的引燃噴射閥。在氣體運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的期望時(shí)間點(diǎn)從引燃噴射閥噴射適量燃料油。此種燃料油通過由缸頭110a、缸套110b、以及活塞112包圍的燃燒室132的熱而氣化以變?yōu)槿剂蠚怏w，而且自然著火，在極少的時(shí)間內(nèi)燃燒，并使燃燒室132的溫度極高。其結(jié)果，能夠以期望的定時(shí)可靠地燃燒流入缸110的燃料氣體?；钊?12主要通過因燃料氣體的燃燒引起的膨脹壓力而往復(fù)移動(dòng)。

在此，燃料氣體例如使LNG(液化天然氣)氣化而生成。另外，燃料氣體不限于LNG，例如，還能夠適用使LPG(液化石油氣)、輕油、重油等氣化的氣體。

另一方面，在柴油運(yùn)轉(zhuǎn)模式中，從引燃噴射閥噴射比氣體運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的燃料油噴射量的量多的燃料油。活塞112通過因燃料油而非燃料氣體的燃燒引起的膨脹壓力來往復(fù)移動(dòng)。

如此，單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100選擇性地執(zhí)行氣體運(yùn)轉(zhuǎn)模式和柴油運(yùn)轉(zhuǎn)模式中的任一種運(yùn)轉(zhuǎn)模式。而且，為了與各個(gè)選擇模式對(duì)應(yīng)地使活塞112的壓縮比可變，在單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100，設(shè)有可變機(jī)構(gòu)。以下，詳細(xì)說明可變機(jī)構(gòu)。

圖2A以及B是用于說明活塞桿112a和十字頭銷114a的連結(jié)部分的圖，在圖2A中，示出將圖1的單點(diǎn)劃線部分抽出的放大圖，在圖2B中，示出沿圖2A的Ⅱ(b)-Ⅱ(b)線的截面。

如圖2A以及B所示，活塞桿112a的另一端插入十字頭銷114a。具體而言，在十字頭銷114a，形成有與十字頭銷114a的軸向方向(圖2B中，左右方向)垂直地延伸的連結(jié)洞160。該連結(jié)洞160為油壓室，活塞桿112a的另一端(端部)插入(進(jìn)入)該油壓室。此時(shí)，通過活塞桿112a的另一端插入連結(jié)洞160來連結(jié)十字頭銷114a和活塞桿112a。

更詳細(xì)而言，在活塞桿112a，形成有活塞桿112a的外徑比一端側(cè)大的大徑部162a、以及與大徑部162a相比位于另一端側(cè)，且外徑比大徑部162a小的小徑部162b。

而且，連結(jié)洞160具有位于活塞112側(cè)的大徑洞部164a、和相對(duì)于大徑洞部164a在連結(jié)棒116側(cè)，與大徑洞部164a連續(xù)地形成，且內(nèi)徑比大徑洞部164a小的小徑洞部164b。

活塞桿112a的小徑部162b能夠插入連結(jié)洞160的小徑洞部164b，活塞桿112a的大徑部162a為能夠插入連結(jié)洞160的大徑洞部164a的尺寸。在小徑洞部164b的內(nèi)周面，配置有由O形圈構(gòu)成的第一密封部件O₁。

在與活塞桿112a的大徑部162a相比活塞桿112a的一端側(cè)，固定有外徑比連結(jié)洞160大的固定蓋166。固定蓋166為環(huán)狀部件，供活塞桿112a從活塞桿112a的一端側(cè)貫穿插入。在供活塞桿112a貫穿插入的固定蓋166的內(nèi)周面，配置由O形圈構(gòu)成的第二密封部件O₂。

在十字頭銷114a的朝向活塞112側(cè)的外周面，形成有沿十字頭銷114a的徑向方向凹陷的凹陷114c，固定蓋166抵接于該凹陷114c。

另外，在十字頭銷114a的內(nèi)部之中，在活塞桿112a和十字頭銷114a的連結(jié)部，形成有第一油壓室168a(油壓室)以及第二油壓室168b。

第一油壓室168a是通過由大徑部162a和小徑部162b的外徑差形成的階梯差面、大徑洞部164a的內(nèi)周面、以及由大徑洞部164a和小徑洞部164b的內(nèi)徑差形成的階梯差面包圍的空間。

在此，活塞桿112a以及十字頭銷114a構(gòu)成動(dòng)力傳遞部，是沿活塞112的沖程方向使彼此的相向部相向的第一部件和第二部件。具體而言，活塞桿112a的相向部是由大徑部162a和小徑部162b的外徑差形成的階梯差面。另外，十字頭銷114a的相向部是由大徑洞部164a和小徑洞部164b的內(nèi)徑差形成的階梯差面。

第二油壓室168b是由在大徑部162a之中，活塞桿112a的一端側(cè)的端面、大徑洞部164a的內(nèi)周面、以及固定蓋166包圍的空間。即，通過活塞桿112a的大徑部162a，大徑洞部164a被區(qū)劃到活塞桿112a的一端側(cè)和另一端側(cè)。而且，通過與活塞桿112a的大徑部162a相比被區(qū)劃到另一端側(cè)的大徑洞部164a，形成第一油壓室168a，且通過與活塞桿112a的大徑部162a相比被區(qū)劃到一端側(cè)的大徑洞部164a，形成第二油壓室168b。

供給油路170a以及排油路170b連通于第一油壓室168a。供給油路170a的一端在大徑洞部164a的內(nèi)周面(由大徑洞部164a和小徑洞部164b的內(nèi)徑差形成的階梯差面)開口，另一端連通于后述柱塞泵。排油路170b的一端在由大徑洞部164a和小徑洞部164b的內(nèi)徑差形成的階梯差面開口，另一端連通于后述溢流閥。

在固定蓋166的內(nèi)壁面開口的輔助油路170c連通于第二油壓室168b。輔助油路170c經(jīng)由固定蓋166和十字頭銷114a的抵接部分通過十字頭銷114a的內(nèi)部，并連通于油壓泵。

圖3A以及B是用于說明活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置變化的圖，在圖3A中，示出活塞桿112a較淺地進(jìn)入連結(jié)洞160的狀態(tài)，在圖3B中，示出活塞桿112a較深地進(jìn)入連結(jié)洞160的狀態(tài)。

第一油壓室168a的活塞112沖程方向的長度是可變的，若在對(duì)第一油壓室168a供給非壓縮性的工作油的狀態(tài)下密閉第一油壓室168a，則因?yàn)楣ぷ饔褪欠菈嚎s性的，所以能夠維持圖3A的狀態(tài)。

然后，若溢流閥開口，則通過因活塞112的往復(fù)移動(dòng)引起的來自活塞桿112a以及十字頭銷114a的壓縮載荷，工作油從第一油壓室168a通過排油路170b而被排出到溢流閥側(cè)。其結(jié)果，如圖3B所示，第一油壓室168a的活塞112沖程方向的長度變短。另一方面，第二油壓室168b的活塞112沖程方向的長度變長。

如此，活塞桿112a以及十字頭銷114a與上述相向部(由大徑部162a和小徑部162b的外徑差形成的階梯差面、以及由大徑洞部164a和小徑洞部164b的內(nèi)徑差形成的階梯差面)的沖程方向距離對(duì)應(yīng)地，使包含活塞桿112a以及十字頭銷114a的活塞112或動(dòng)力傳遞部的沖程方向的全長可變。

活塞桿112a進(jìn)入十字頭銷114a的連結(jié)洞160(油壓室)的進(jìn)入位置(進(jìn)入深度)變化第一油壓室168a以及第二油壓室168b的活塞112沖程方向的長度變化的量。如此，通過使活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置變化來使活塞112的上死點(diǎn)以及下死點(diǎn)的位置可變。

另外，當(dāng)在圖3B所示的狀態(tài)下活塞112到達(dá)上死點(diǎn)時(shí)，十字頭銷114a的活塞112沖程方向的位置通過連結(jié)棒116而得到固定。另一方面，雖然活塞桿112a連結(jié)于十字頭銷114a，但在其沖程方向上產(chǎn)生第二油壓室168b的量的游隙。

因此，根據(jù)單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100的旋轉(zhuǎn)數(shù)，存在活塞桿112a的慣性力變大，且活塞桿112a過于向活塞112側(cè)移動(dòng)的可能性。如此，為了使得不產(chǎn)生上死點(diǎn)位置的偏移，在第二油壓室168b，經(jīng)由輔助油路170c作用來自油壓泵的油壓，以抑制活塞桿112a的沿沖程方向的移動(dòng)。

另外，由于單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100在比較低速的旋轉(zhuǎn)數(shù)下使用，故活塞桿112a的慣性力小。從而，即使對(duì)第二油壓室168b供給的油壓低，也能夠抑制上死點(diǎn)位置的偏移。

另外，在活塞桿112a，設(shè)有從活塞桿112a(大徑部162a)的外周面去往徑向方向內(nèi)側(cè)的流路洞172。另外，在十字頭銷114a，設(shè)有貫穿孔174，該貫穿孔174從十字頭銷114a的外周面?zhèn)蓉灤┑竭B結(jié)洞160(大徑洞部164a)。貫穿孔174與油壓泵連通。

另外，流路洞172和貫穿孔174在活塞桿112a的徑向方向上相向，流路洞172與貫穿孔174連通。流路洞172的外周面?zhèn)鹊亩瞬颗c流路洞172的其他部位相比，活塞112的沖程方向(圖3A以及B中上下方向)的流路寬度較寬地形成，如圖3A以及B所示，即使活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置變化，也維持流路洞172和貫穿孔174的連通狀態(tài)。

在活塞桿112a(大徑部162a)的外周部，以沿活塞桿112a的軸向方向隔著流路洞172外周面?zhèn)榷瞬康姆绞剑渲糜蒓形圈構(gòu)成的第三密封部件O₃、第四密封部件O₄。

大徑部162a的與大徑洞部164a的內(nèi)周面相向的面積變小流路洞172的量，變得容易相對(duì)于大徑洞部164a傾斜。與此相對(duì)，通過小徑部162b被小徑洞部164b引導(dǎo)，來抑制活塞桿112a的相對(duì)于沖程方向的傾斜。

而且，在活塞桿112a的內(nèi)部，形成有冷卻流路176，冷卻流路176沿活塞112的沖程方向延伸，且供對(duì)活塞112以及活塞桿112a進(jìn)行冷卻的冷卻油流通。冷卻油路176通過在其內(nèi)部配置的，沿活塞112的沖程方向延伸的冷卻管178而被分成活塞桿112a的徑向方向外側(cè)的往路176a和內(nèi)側(cè)的復(fù)路176b。流路洞172在冷卻油路176中的往路176a開口。

從油壓泵供給的冷卻油經(jīng)由貫穿孔174、流路洞172而流入冷卻油路176的往路176a。往路176a和復(fù)路176b在活塞112的內(nèi)部連通，流過往路176a的冷卻油若到達(dá)活塞112的內(nèi)壁則通過復(fù)路176b，且返回小徑部162b。通過冷卻油接觸冷卻油路176的內(nèi)壁以及活塞112的內(nèi)壁來冷卻活塞112。

另外，在十字頭銷114a，形成有沿十字頭銷114a的軸向方向延伸的出口孔180，且小徑洞部164b連通于出口孔180。在冷卻活塞112之后，從冷卻油路176流入小徑洞部164b的冷卻油通過出口孔180，并被排出到十字頭銷114a外，且回流到貯槽。

對(duì)第一油壓室168a以及第二油壓室168b供給的工作油以及對(duì)冷卻油路176供給的冷卻油都回流到相同的貯槽且通過相同的油壓泵而被升壓。因此，能夠通過一個(gè)油壓泵來執(zhí)行使油壓作用的工作油的供給、以及冷卻用的冷卻油的供給，能夠降低成本。

在使活塞112的壓縮比可變的可變機(jī)構(gòu)，除了上述第一油壓室168a之外，還包含對(duì)第一油壓室168a的油壓進(jìn)行調(diào)整的油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)而構(gòu)成。接著，詳細(xì)說明油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)。

圖4是用于說明柱塞泵182以及溢流閥184的配置的圖，示出了單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100之中十字頭114附近的外觀以及部分截面。柱塞泵182以及溢流閥184分別固定于圖4中用交叉陰影線示出的十字頭銷114a。

在柱塞泵182以及溢流閥184各自的下方，配置有設(shè)備架橋(機(jī)関架橋)186b，該設(shè)備架橋186b的兩端固定于對(duì)十字頭114的往復(fù)移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)的2個(gè)引導(dǎo)板186a，以支撐兩個(gè)引導(dǎo)板186a。在設(shè)備架橋186a，載置有第一凸輪板188以及第二凸輪板190，第一凸輪板188以及第二凸輪板190分別能夠通過第一促動(dòng)器192以及第二促動(dòng)器194而在設(shè)備架橋186b上沿圖4中的左右方向移動(dòng)。

柱塞泵182以及溢流閥184沿活塞112的沖程方向與十字頭銷114a一體地往復(fù)移動(dòng)。另一方面，第一凸輪板188以及第二凸輪板處于設(shè)備架橋186b上，相對(duì)于設(shè)備架橋186b不沿活塞112的沖程方向移動(dòng)。

圖5是用于說明油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)196的構(gòu)成的圖。如圖5所示，油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)196包含以下部分而構(gòu)成：柱塞泵182、溢流閥184、第一凸輪板188、第二凸輪板190、第一促動(dòng)器192、第二促動(dòng)器194、第一切換閥198、第二切換閥200、位置傳感器202、以及油壓控制部204。

柱塞泵182包含泵缸182a、柱塞182b而構(gòu)成。在泵缸182a的內(nèi)部，經(jīng)由與油壓泵P連通的油路來引導(dǎo)工作油。柱塞泵182b在泵缸182a內(nèi)沿沖程方向移動(dòng)，并且其一端從泵缸182a突出。

第一凸輪板188具有相對(duì)于活塞112沖程方向傾斜的傾斜面188a，且配置在柱塞泵182的沖程方向下方。而且，若柱塞泵182與十字頭銷114a一同沿沖程方向移動(dòng)，則在接近下死點(diǎn)的曲柄角處，從泵缸182a突出的柱塞182b的一端與第一凸輪板188的傾斜面188a接觸。

然后，柱塞182b從第一凸輪板188的傾斜面188a受到與十字頭114的往復(fù)移動(dòng)的力相向的反力，且被推入泵缸182a內(nèi)。柱塞泵182通過柱塞182b被推入泵缸182a內(nèi)而將泵缸182a內(nèi)的工作油供給(壓入)到第一油壓室168a。

第一促動(dòng)器192例如通過經(jīng)由第一切換閥198供給的工作油的油壓而工作，以使第一凸輪板188沿與沖程方向交叉的方向(在此為與沖程方向垂直的方向)移動(dòng)。即，第一促動(dòng)器192通過第一凸輪板188的移動(dòng)而使第一凸輪板188相對(duì)于柱塞182b的相對(duì)位置變化。

如此，若第一凸輪板188沿與沖程方向垂直的方向移動(dòng)，則柱塞182b和第一凸輪板188在沖程方向上的接觸位置相對(duì)變化。例如，若第一凸輪板188向圖5中的左側(cè)移動(dòng)，則接觸位置向沖程方向的上方位移，若第一凸輪板188向圖5中的右側(cè)移動(dòng)，則接觸位置向沖程方向的下方位移。而且，通過該接觸位置來設(shè)定相對(duì)于泵缸182a的最大推入量。

溢流閥184包含本體184a、閥體184b、以及桿184c而構(gòu)成。在溢流閥184的本體184a的內(nèi)部，形成有供從第一油壓室168a排出的工作油流通的內(nèi)部流路。閥體184b配置于本體184a內(nèi)的內(nèi)部流路。桿184c的一端與本體184a內(nèi)的閥體184b相向，且另一端從本體184a突出。

第二凸輪板190具有相對(duì)于沖程方向傾斜的傾斜面190a，且配置在桿184c的沖程方向的下方。而且，若溢流閥184與十字頭銷114a一同沿沖程方向移動(dòng)，則在接近下死點(diǎn)的曲柄角處，從溢流閥184的本體184a突出的桿184c的一端與第二凸輪板190的傾斜面190a接觸。

然后，桿184c從第二凸輪板190的傾斜面190a受到與十字頭114的往復(fù)移動(dòng)的力相向的反力，且被推入本體184a內(nèi)。在溢流閥184中，閥體184b通過桿184c被推入本體184a內(nèi)既定量以上而移動(dòng)，工作油變得能夠在溢流閥184的內(nèi)部流路中流通，并從第一油壓室168a朝貯槽T排出工作油。

第二促動(dòng)器194例如通過經(jīng)由第二切換閥200供給的工作油的油壓而工作，使第二凸輪板190沿與沖程方向交叉的方向(在此為與沖程方向垂直的方向)移動(dòng)。即，第二促動(dòng)器194通過第二凸輪板190的移動(dòng)而使第二凸輪板190相對(duì)于桿184c的相對(duì)位置變化。

與第二凸輪板190的相對(duì)位置對(duì)應(yīng)，桿184c和第二凸輪板190在行程方向上的接觸位置變化。例如，若第二凸輪板190向圖5中的左側(cè)移動(dòng)，則接觸位置向沖程方向的上方位移，若第二凸輪板190向圖5中的右側(cè)移動(dòng)，則接觸位置向沖程方向的下方位移。而且，通過該接觸位置來設(shè)定相對(duì)于溢流閥184的最大推入量。

位置傳感器202檢測(cè)活塞桿112的沖程方向的位置，且輸出表示沖程方向位置的信號(hào)。

油壓控制部204取得來自位置傳感器202的信號(hào)，以確定活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置。而且，以活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置變?yōu)樵O(shè)定位置的方式使第一促動(dòng)器192以及第二促動(dòng)器194進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，以調(diào)整第一油壓室168a內(nèi)的油壓(工作油的油壓)。

如此，油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)196對(duì)第一油壓室168a供給工作油，或者，從第一油壓室168a排出工作油。接著，詳細(xì)說明柱塞泵182以及溢流閥184的具體構(gòu)成。

圖6A以及B是用于說明柱塞泵182的構(gòu)成的圖，示出基于包含柱塞182b中心軸的面的截面。如圖6A所示，在泵缸182a，設(shè)有供從油壓泵P供給的工作油流入的流入口182c、以及從泵缸182a朝第一油壓室168a排出工作油的排出口182d。

從流入口182c流入的工作油被積存于泵缸182a內(nèi)的儲(chǔ)油室182e。然后，如圖6B所示，若柱塞182b被推入泵缸182a，則儲(chǔ)油室182e的工作油被柱塞182b推壓，且從排出口182d供給到第一油壓室168a。

賦能部182f例如由盤簧構(gòu)成，一端固定于泵缸182a，且另一端固定于柱塞182b。而且，若柱塞182b被推入泵缸182a，則使推回柱塞182b的作用力作用于柱塞182b。

因此，在圖6B所示的狀態(tài)下，若隨著十字頭銷114a的移動(dòng)，柱塞182b沿從第一凸輪板188離開的方向移動(dòng)，則柱塞182b順從賦能部182f的作用力而返回圖6A所示的位置。防脫部件182g以柱塞182b不從泵缸182a脫落的方式限制柱塞182b的向從泵缸182a突出的方向的移動(dòng)。在此種柱塞182b的移動(dòng)過程中，工作油從流入口182c流入儲(chǔ)油室182e。流入儲(chǔ)油室182e的工作油接著在柱塞182b被推入泵缸182a時(shí)被從排出口182d朝第一油壓室168a供給。

在將流入口182c和儲(chǔ)油室182e連通的油路，設(shè)有止逆閥182h，為工作油不從儲(chǔ)油室182e朝流入口182c逆流的構(gòu)造。

另外，在將儲(chǔ)油室182e和排出口182d連通的油路，設(shè)有止逆閥182i，為工作油不從排出口182d朝儲(chǔ)油室182e逆流的構(gòu)造。

通過兩個(gè)止逆閥182h、182i，工作油從流入口182c朝排出口182d沿單方向流動(dòng)。

圖7A以及B為示出溢流閥184的構(gòu)成的圖，示出基于包含桿184c中心軸的面的截面。如圖7A所示，在溢流閥184的本體184a，設(shè)有供從第一油壓室168a排出的工作油流入的流入口184d、以及供工作油從溢流閥184的本體184a內(nèi)朝貯槽T排出的排出口184e。

從流入口184d流入的工作油在本體184a內(nèi)的內(nèi)部流路184f中流通。閥體184b配置于內(nèi)部流路184f，能夠在內(nèi)部流路184f中沿沖程方向移動(dòng)。

而且，閥體184b通過沿沖程方向移動(dòng)而位移至如圖7A所示地使內(nèi)部流路184f閉塞的閉位置、以及如圖7B所示地使內(nèi)部流路184f中的工作油的流通成為可能的開位置。

桿184c的一端與閥體184b沿沖程方向相向，通過桿184c被推入本體184a，閥體184b被桿184c推壓而位移至圖7B所示的開位置。

賦能部184f例如由盤簧構(gòu)成，一端固定于溢流閥184的本體184a，且另一端固定于閥體184b。賦能部184g始終使賦能力沿閥體184b使內(nèi)部流路184f閉塞的方向作用。而且，桿184c若被推入溢流閥184的本體184a，則抵抗賦能部184g的賦能力來推壓閥體184b。此時(shí)，賦能部184g使推回閥體184b的賦能力作用于閥體184b。

因此，在圖7B所示地閥體184b處于開位置時(shí)，若隨著十字頭銷114a的移動(dòng)，桿184c從第二凸輪板190離開，則閥體184b順從賦能部184g的賦能力而返回圖7A所示的閉位置。此時(shí)，防脫部件184h以桿184c不從溢流閥184的本體184a脫落的方式限制桿184c的向從本體184a突出的方向的移動(dòng)。

圖8A～D是用于說明可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作的圖。在圖8A中，以桿184c和第二凸輪板190的接觸位置為比較高的位置的方式，調(diào)整第二凸輪板190的相對(duì)位置。因此，在接近下死點(diǎn)的曲柄角處，桿184c被推入溢流閥184的本體184a的深處，溢流閥184打開，從第一油壓室168a排出工作油。此時(shí)，由于油壓泵P的油壓作用于第二油壓室168b，故穩(wěn)定地保持活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置。

在該狀態(tài)下，活塞112的上死點(diǎn)變低(接近十字頭銷114a側(cè))。即，單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100的壓縮比變小。

而且，油壓控制部204若從ECU(Engine Control Unit)等上位的控制部接收使單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100的壓縮比變大的指示，則如圖8B所示，使第二凸輪板190向圖8B中右側(cè)移動(dòng)。其結(jié)果，桿184c和第二凸輪板190的接觸位置變低，即使在接近下死點(diǎn)的曲柄角處，桿184c也不會(huì)被推入本體184a內(nèi)，與活塞112的沖程位置無關(guān)，溢流閥184被維持在關(guān)閉的狀態(tài)。即，第一油壓室168a內(nèi)的工作油變得不被排出。

然后，如圖8C所示，油壓控制部204使第一凸輪板188向圖8C中左側(cè)移動(dòng)。其結(jié)果，柱塞182b和第一凸輪板188的接觸位置變高。然后，在接近下死點(diǎn)的曲柄角處，若柱塞182b由于來自第一凸輪板188的反力而被推入泵缸182a內(nèi)，則泵缸182a內(nèi)的工作油被壓入第一油壓室168a。

其結(jié)果，活塞桿112a被通過油壓而上推，如圖8C所示，活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置位移，活塞112的上死點(diǎn)變高(變得離十字頭銷114a側(cè)遠(yuǎn))。即，單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100的壓縮比變大。

柱塞泵182在活塞112的每一個(gè)沖程中將儲(chǔ)存于柱塞泵182儲(chǔ)油室182e的工作油壓入第一油壓室168a。在該實(shí)施方式中，相對(duì)于儲(chǔ)油室182e的最大容積，第一油壓室168a的最大容積為數(shù)倍。因此，能夠根據(jù)柱塞泵182在活塞112的幾次沖程的量進(jìn)行動(dòng)作來調(diào)整壓入第一油壓室168a的工作油的量，以調(diào)整活塞桿112a的上推量。

若活塞桿112a和十字頭銷114a的相對(duì)位置變?yōu)槠谕奈恢茫瑒t油壓控制部204使第一凸輪板188向圖8B中右側(cè)移動(dòng)，以使柱塞182b和第一凸輪板188的接觸位置變低。如此，即使在接近下死點(diǎn)的曲柄角處，柱塞182b也不會(huì)被推入泵缸182a內(nèi)，柱塞泵182變得不工作。即，停止向第一油壓室168a壓入工作油。

如此，油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)196調(diào)整活塞桿112a的相對(duì)于第一油壓室168a的沖程方向的進(jìn)入位置?？勺儥C(jī)構(gòu)通過油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)196來調(diào)整第一油壓室168a的油壓，以變更活塞桿112a以及十字頭114的沖程方向的相對(duì)位置，從而使活塞112的上死點(diǎn)以及下死點(diǎn)的位置可變。

圖9是用于說明曲柄角和柱塞泵182以及溢流閥184的動(dòng)作定時(shí)的圖。在圖9中，為了方便說明，并列示出與第一凸輪板188的傾斜面188a的接觸位置不同的兩個(gè)柱塞泵182，但實(shí)際上，柱塞泵182為一個(gè)，通過第一凸輪板188移動(dòng)，與柱塞泵182的接觸位置位移。另外，溢流閥184以及第二凸輪板190省略圖示。

如圖9所示，設(shè)從下死點(diǎn)近前到下死點(diǎn)的曲柄角的范圍為角a，使從下死點(diǎn)開始與角a相同大小的相位角量的曲柄角的范圍為角b。另外，設(shè)從上死點(diǎn)近前到上死點(diǎn)的曲柄角的范圍為角c，使從上死點(diǎn)開始與角c相同大小的相位角量的曲柄角的范圍為角d。

當(dāng)柱塞泵182和第一凸輪板188的相對(duì)位置為通過圖9中右側(cè)示出的柱塞泵182示出的狀態(tài)時(shí)，柱塞泵182的柱塞182b與第一凸輪板188的傾斜面188a在曲柄角為角a的開始位置處開始接觸，且超過下死點(diǎn)在角b的結(jié)束位置處解除接觸。在圖9中，以幅度s示出柱塞泵182的沖程幅度。

另外，當(dāng)柱塞泵182和第一凸輪板188的相對(duì)位置為通過圖9中左側(cè)示出的柱塞泵182示出的狀態(tài)時(shí)，雖然柱塞泵182的柱塞182b在曲柄角變?yōu)橄滤傈c(diǎn)的位置處與傾斜面188a接觸，但柱塞182b不會(huì)被推入泵缸182a，而是立刻解除接觸。

如此，柱塞泵182當(dāng)曲柄角處于角a的范圍時(shí)動(dòng)作。具體而言，當(dāng)曲柄角處于角a的范圍時(shí)，柱塞泵182將工作油壓入第一油壓室168a。

另外，溢流閥184在曲柄角處于角b的范圍時(shí)動(dòng)作。具體而言，當(dāng)曲柄角處于角b的范圍時(shí)，溢流閥184將工作油從第一油壓室168a排出。

在此，對(duì)柱塞泵182在曲柄角處于角a的范圍時(shí)動(dòng)作，溢流閥184在曲柄角處于角b的范圍時(shí)動(dòng)作的情況進(jìn)行了說明。但是，還可以是柱塞泵182在曲柄角處于角c的范圍時(shí)動(dòng)作，溢流閥184在曲柄角處于角d的范圍時(shí)動(dòng)作。在該情況下，當(dāng)曲柄角處于角c的范圍時(shí)，柱塞泵182將工作油壓入第一油壓室168a。另外，當(dāng)曲柄角處于角d的范圍時(shí)，溢流閥184將工作油從第一油壓室168a排出。

當(dāng)在上死點(diǎn)、下死點(diǎn)以外的沖程范圍中使柱塞泵182、溢流閥184動(dòng)作時(shí)，必須使第一凸輪板188、第二凸輪板190、第一促動(dòng)器192、第二促動(dòng)器194等與柱塞泵182、溢流閥184的往復(fù)移動(dòng)同步地移動(dòng)。然而，如本實(shí)施方式這樣，通過在上死點(diǎn)、下死點(diǎn)附近處，使柱塞泵182、溢流閥184動(dòng)作，還可以不設(shè)置此種同步機(jī)構(gòu)，能夠降低成本。

但是，在各曲柄角夾著下死點(diǎn)的角度范圍(角a、角b)中柱塞泵182以及溢流閥184動(dòng)作的情況下，因?yàn)楦?10內(nèi)的壓力低，所以能夠從柱塞泵182將工作油容易地壓入第一油壓室168a。另外，從溢流閥182排出的工作油的油壓也較低，能夠抑制氣穴(cavitation)的發(fā)生，能夠較低地抑制使溢流閥184工作的載荷。而且，由于工作油的壓力高，故能夠避免活塞112的位置變得不穩(wěn)定等事態(tài)。

如上所述，單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)100為柱塞泵182利用十字頭114的往復(fù)移動(dòng)的力將工作油壓入第一油壓室168a，從而改變壓縮比的構(gòu)成，從而不需要產(chǎn)生高壓的油壓泵，能夠降低成本。

另外，通過第一凸輪板188和第一促動(dòng)器192，能夠調(diào)整柱塞182b的相對(duì)于泵缸182a的最大推入量，因而能夠調(diào)整工作油的壓入量，以容易地進(jìn)行壓縮比的微調(diào)整。例如，可以在一個(gè)沖程中將儲(chǔ)油室182e的最大容積量的工作油壓入第一油壓室168a，也可以調(diào)整第一凸輪板188的相對(duì)位置，在一個(gè)沖程中將儲(chǔ)油室182e的最大容積的一半的量的工作油壓入第一油壓室168a。如此，能夠在儲(chǔ)油室182e的最大容積的范圍內(nèi)任意地設(shè)定在一個(gè)沖程中壓入第一油壓室168a的工作油的量。

例如，在工作油從第一油壓室168a泄漏的情況下，為了能夠補(bǔ)充該泄漏量，還可以以始終從柱塞泵182將工作油壓入第一油壓室168a的方式設(shè)定在一個(gè)沖程中壓入第一油壓室168a的工作油的量。

另外，由于在第一凸輪板188設(shè)有傾斜面188a，故第一促動(dòng)器192僅通過使第一凸輪板188沿水平方向移動(dòng)，就能夠容易地設(shè)定在一個(gè)沖程中壓入第一油壓室168a的工作油的量。

另外，由于為利用十字頭114的往復(fù)移動(dòng)的力使溢流閥184開閉的構(gòu)成，故不需要產(chǎn)生高壓的油壓泵以打開溢流閥184，能夠降低成本。

另外，通過第二凸輪板190和第二促動(dòng)器194，能夠調(diào)整桿184c的相對(duì)于溢流閥184本體184a的最大推入量，因而能夠調(diào)整每一個(gè)沖程的工作油的排出量，容易地進(jìn)行壓縮比的微調(diào)整。

另外，由于在第二凸輪板190設(shè)有傾斜面190a，故第二促動(dòng)器194僅通過使第二凸輪板190沿水平方向移動(dòng)，就能夠容易地設(shè)定在一個(gè)沖程中從第一油壓室168a排出的工作油的量。

在上述實(shí)施方式中，對(duì)第一促動(dòng)器192以及第二促動(dòng)器194使第一凸輪板188以及第二凸輪板190的相對(duì)于柱塞182b以及桿184c的相對(duì)位置變化的情況進(jìn)行了說明。但是，第一促動(dòng)器192以及第二促動(dòng)器194還可以通過改變第一凸輪板188以及第二凸輪板190的姿勢(shì)來改變第一凸輪板188以及第二凸輪板190的接觸位置。

另外，雖然在上述實(shí)施方式中，對(duì)作為油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)196，具備柱塞泵182以及溢流閥184雙方的情況進(jìn)行了說明，但至少具備柱塞泵182即可。

在上述實(shí)施方式中，對(duì)使第一部件為活塞桿112a，使第二部件為十字頭銷114a的情況進(jìn)行了說明。但是，第一部件和第二部件還可以是構(gòu)成活塞112以及動(dòng)力傳遞部件的任何部件。例如，還可以將活塞112一分為二以作為第一部件和第二部件。在該情況下，在活塞112的內(nèi)部形成油壓室。同樣，還可以將活塞桿112a一分為二以作為第一部件和第二部件。在該情況下，在活塞桿112a的內(nèi)部形成油壓室。

以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但無需贅言，本發(fā)明不限于此種實(shí)施方式。顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在專利權(quán)利要求所記載的范疇內(nèi)想到各種變更例或修正例，認(rèn)為它們也當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性

本發(fā)明能夠用于通過油壓來調(diào)整上死點(diǎn)的位置以使壓縮比可變的發(fā)動(dòng)機(jī)。

符號(hào)說明

100 單流掃氣式雙循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))

110 缸

112 活塞

112a 活塞桿(動(dòng)力傳遞部、第一部件)

114 十字頭(動(dòng)力傳遞部)

114a 十字頭銷(動(dòng)力傳遞部、第二部件)

116 連結(jié)棒(動(dòng)力傳遞部)

118 曲柄軸

160 連結(jié)洞(油壓室)

168a 第一油壓室(油壓室)

176 冷卻油路

182 柱塞泵

182a 泵缸

182b 柱塞

184 溢流閥

184a 本體

184b 閥體

184c 桿

184f 內(nèi)部流路

188 第一凸輪板

188a 傾斜面

190 第二凸輪板

190a 傾斜面

192 第一促動(dòng)器

194 第二促動(dòng)器

196 油壓調(diào)整機(jī)構(gòu)