阅读说明：本技术 压缩比控制装置及发动机 (Compression ratio control device and engine ) 是由 增田裕 梅本义幸 泷本崇弘 寺本润 四井和树 井口敬德 于 2019-03-20 设计创作，主要内容包括：压缩比控制装置(180)具备压缩比控制部(182),前述压缩比控制部(182)在至少发动机负荷为既定负荷(发动机全负荷)以下的情况下,基于检测部的检测信号以最大燃烧压力接近燃烧压力上限值(压力缸内压上限值)的方式控制燃烧室(128)的压缩比。(A compression ratio control device (180) is provided with a compression ratio control unit (182), wherein the compression ratio control unit (182) controls the compression ratio of a combustion chamber (128) such that the maximum combustion pressure approaches the combustion pressure upper limit value (cylinder inner upper limit value) based on a detection signal of a detection unit when at least the engine load is equal to or less than a predetermined load (full engine load).)

压缩比控制装置及发动机

技术领域

本申请涉及压缩比控制装置及发动机。本申请主张基于在2018年3月28日提出的日本专利申请第2018-063299号的优先权的权利，将其内容引用于本申请。

背景技术

专利文献1的十字头型发动机在活塞杆与十字头销之间设置有液压机构。专利文献1通过使液压机构工作来使活塞杆上下移动，改变十字头型发动机的压缩比。

专利文献1：日本特开2014-20375号公报。

专利文献1中，例如，在供给燃料被从柴油改变成气体的情况下改变压缩比，由此实现燃烧效率的提高。但是，希望开发出使发动机的燃烧效率进一步提高的技术。

发明内容

本申请的目的在于，提供能够提高发动机的燃烧效率的压缩比控制装置及发动机。

为了解决上述问题，本申请的压缩比控制装置具备检测部和控制部，前述检测部检测与发动机负荷及燃烧室的最大燃烧压力的至少一方相关的信号，前述控制部在至少发动机负荷为既定负荷以下的情况下，基于检测部的检测信号，以最大燃烧压力接近预先设定的燃烧压力上限值的方式控制燃烧室的压缩比。

也可以是，控制部在最大燃烧压力不足燃烧压力上限值的范围将压缩比控制成最高压缩比。

也可以是，具有改变压力缸内的活塞的上死点位置的压缩比可变机构。

也可以是，检测部具有检测发动机转速的转速检测传感器、检测被向燃烧室供给的燃料的喷射量的喷射量检测传感器、检测燃烧室内的压力的压力检测传感器、及检测被向燃烧室供给的活性气体的压力即扫气压的扫气压检测传感器中的至少一个传感器。

也可以是，控制部比较压力检测传感器检测的最大燃烧压力与燃烧压力上限值，以最大燃烧压力接近燃烧压力上限值的方式控制压缩比。

也可以是，控制部基于扫气压检测传感器检测的扫气压、压缩比、比热比，推定最大燃烧压力，比较推定的最大燃烧压力与燃烧压力上限值，以最大燃烧压力接近燃烧压力上限值的方式控制压缩比。

也可以是，检测部具有检测可变螺距螺旋桨的叶片的角度的角度检测传感器，控制部基于叶片的角度与发动机转速导出最大燃烧压力，比较导出的最大燃烧压力与燃烧压力上限值，以最大燃烧压力接近燃烧压力上限值的方式控制压缩比。

此外，也可以是，本申请的发动机具备上述压缩比控制装置。

发明效果

根据本申请的压缩比控制装置及发动机，能够提高燃烧效率。

附图说明

图1是表示发动机的整体构成的说明图。

图2A是将活塞杆与十字头销的连结部分抽出的抽出图。

图2B是压缩比控制装置的功能块图。

图3A是将变形例的活塞杆与十字头销的连结部分抽出的抽出图。

图3B是变形例的压缩比控制装置的功能块图。

图4是表示由压力检测传感器测定的压力缸内的压力的一例的图。

图5A是表示将燃烧室的压缩比固定的情况下的发动机负荷与最大燃烧压力的关系的图。

图5B是表示燃烧室的压缩比固定的情况和可变的情况的发动机负荷与最大燃烧压力的关系的图。

图6A是表示图5B所示的发动机负荷区域的燃料消耗率(燃烧效率)与发动机负荷的关系的图。

图6B是表示图5B所示的发动机负荷区域的最大燃烧压力与发动机负荷的关系的图。

图6C是表示图5B所示的发动机负荷区域的压缩压力与发动机负荷的关系的图。

图6D是表示图5B所示的发动机负荷区域的扫气压与发动机负荷的关系的图。

图6E是表示图5B所示的发动机负荷区域的有效压缩比与发动机负荷的关系的图。

图7是表示压缩比控制部的压缩比的控制处理的流程图的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本申请的实施方式进行详细的说明。实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等仅为为了容易理解的例示，除了特别地相反说明的情况下，不对本申请进行限定。另外，在本说明书及附图中，关于实质上具有相同的功能、构成的要素，标注相同的附图标记来省略重复的说明。此外，与本申请无直接关系的要素省略图示。

图1是表示发动机100的整体构成的说明图。如图1所示，发动机100构成为包括压力缸110、活塞112、活塞杆114、十字头116、连接棒118、曲轴120、飞轮122、压力缸罩124、排气阀箱126、燃烧室128、排气阀130、排气阀驱动装置132、排气管134、扫气存积空间（掃気溜）136、冷却器138、压力缸夹套140。

压力缸110内设置活塞112。活塞112在压力缸110内往复移动。活塞112安装有活塞杆114的一端。活塞杆114的另一端连结十字头116的十字头销150。十字头116与活塞112一体地往复移动。借助导瓦（ガイドシュー）116a，限制十字头116的图1中左右方向(与活塞112的冲程方向垂直的方向)的移动。

十字头销150轴支承于在连接棒118的一端设置的十字头轴承118a。十字头销150将连接棒118的一端支承。活塞杆114的另一端与连接棒118的一端被经由十字头116连接。

连接棒118的另一端与曲轴120连结。曲轴120能够相对于连接棒118旋转。若随着活塞112的往复移动而十字头116往复移动，则曲轴120旋转。在发动机100处设置有转速检测传感器184。转速检测传感器184设置于曲轴120的附近。转速检测传感器184通过检测曲轴120的角度来检测发动机转速。

在曲轴120处安装飞轮122。由于飞轮122的惯性，曲轴120等的旋转稳定化。压力缸罩124设置于压力缸110的上端。排气阀箱126插通于压力缸罩124。

排气阀箱126的一端面对活塞112。在排气阀箱126的一端，排气端口126a开口。排气端口126a向燃烧室128开口。燃烧室128被压力缸罩124、压力缸110、活塞112围绕地形成于压力缸110的内部。

排气阀130的阀***于燃烧室128。排气阀驱动装置132安装于排气阀130的杆部。排气阀驱动装置132配置于排气阀箱126。排气阀驱动装置132使排气阀130沿活塞112的冲程方向移动。

若排气阀130向活塞112侧移动，则排气端口126a开阀。若排气端口126a开阀，则压力缸110内产生的燃烧后的排出气体被从排气端口126a排出。排气后，若排气阀130向排气阀箱126侧移动，则排气端口126a闭阀。

排气管134安装于排气阀箱126及增压机C。排气管134的内部与排气端口126a及增压机C的涡轮机连通。被从排气端口126a排出的排出气体被穿过排气管134向增压机C的涡轮机供给后被向外部排出。

借助增压机C的压缩机将活性气体加压。这里，活性气体例如为空气。被加压的活性气在扫气存积空间136被冷却器138冷却。压力缸110的下端被压力缸夹套140围绕。在压力缸夹套140的内部形成扫气室140a。冷却后的活性气体被压入扫气室140a。

在压力缸110的下端侧设置扫气端口110a。扫气端口110a是从压力缸110的内周面贯通至外周面的孔。扫气端口110a被沿压力缸110的周向隔离地设置多个。

若活塞112从扫气端口110a向下死点位置侧移动，则借助扫气室140a与压力缸110内的差压，活性气体被从扫气端口110a向压力缸110内吸入。在扫气室140a设置有扫气压检测传感器186。扫气压检测传感器186检测被向压力缸110(燃烧室128)内供给的活性气体的压力即扫气压。

在扫气端口110a附近或压力缸110的从扫气端口110a至压力缸罩124的部位设置无图示的气体燃料喷射阀。燃料气体被从气体燃料喷射阀向喷射后流入压力缸110内。

在压力缸罩124设置无图示的先导喷射阀。适量的燃料油被从先导喷射阀向燃烧室128内喷射。燃料油由于燃烧室128的热而气化，着火，燃烧，燃烧室128升温。被活塞112压缩的燃料气体及活性气体的混合气由于燃烧室128的热而着火，燃烧。活塞112借助基于燃料气体(混合气)的燃烧的膨胀压而往复移动。在压力缸罩124设置有喷射量检测传感器188。喷射量检测传感器188检测从无图示的气体燃料喷射阀向燃烧室128供给的燃料的喷射量。此外，在压力缸罩124设置有压力检测传感器190。压力检测传感器190检测压力缸110(燃烧室128)内的压力。

另外，转速检测传感器184、扫气压检测传感器186、喷射量检测传感器188及压力检测传感器190与后述的压缩比控制部182连接，将检测值(检测信号)向压缩比控制部182输出。另外，图1中将信号的流动用虚线的箭头表示。

这里，燃料气体例如是将LNG(液化天然气)气体化而生成的。但是，燃料气体不限于LNG，例如也能够应用将LPG(液化石油气)、轻油、重油等气体化的。

在发动机100处设置有压缩比可变机构V。在发动机100处设置有控制燃烧室128的压缩比的压缩比控制装置180。压缩比控制装置180构成为包括转速检测传感器184、扫气压检测传感器186、喷射量检测传感器188、压力检测传感器190等的检测部、压缩比控制部182。压缩比控制部182基于从转速检测传感器184、扫气压检测传感器186、喷射量检测传感器188、压力检测传感器190等的检测部得到的信号控制压缩比可变机构V。以下，详细说明压缩比可变机构V及压缩比控制装置180。

图2A、图2B是压缩比可变机构V及压缩比控制装置180的概略构成图。图2A是将活塞杆114与十字头销150的连结部分抽出的抽出图。图2B是压缩比控制装置180的功能块图。如图2A所示，在十字头销150的活塞112侧的外周面形成平面部152。平面部152相对于活塞112的冲程方向沿大致垂直的方向延伸。

在十字头销150形成销孔154。销孔154向平面部152开口。销孔154从平面部152沿冲程方向向曲轴120侧(图2A中为下侧)延伸。

在十字头销150的平面部152设置罩部件160。罩部件160借助紧固连结部件162安装于十字头销150的平面部152。罩部件160覆盖销孔154。在罩部件160处设置沿冲程方向贯通的罩孔160a。

活塞杆114具有大径部114a及小径部114b。大径部114a的外径比小径部114b的外径大。大径部114a形成于活塞杆114的另一端。大径部114a***通于十字头销150的销孔154。小径部114b形成于比大径部114a靠活塞杆114的一端侧的位置。小径部114b***通于罩部件160的罩孔160a。

液压室154a形成于销孔154的内部。销孔154被大径部114a在冲程方向上间隔。液压室154a是被大径部114a间隔的销孔154的底面154b侧的空间。

压缩比可变机构V具备液压调整机构O。液压调整机构O构成为包括液压配管170、液压泵172、止回阀174、分岔配管176、切换阀178。

油路156的一端向底面154b开口。油路156的另一端向十字头销150的外部开口。在油路156的另一端处连接液压配管170。液压泵172与液压配管170连通。液压泵172基于来自压缩比控制部182的指示将从无图示的油罐供给的工作油向液压配管170供给。在液压泵172与油路156之间设置止回阀174。借助止回阀174抑制从油路156侧向液压泵172侧的工作油的流动。工作油被从液压泵172经由油路156压入液压室154a。

在液压配管170的油路156与止回阀174之间连接分岔配管176。在分岔配管176处设置切换阀178。切换阀178例如是电磁阀。切换阀178基于来自压缩比控制部182的指示被控制成开状态或者闭状态。液压泵172的工作中，切换阀178闭阀。液压泵172的停止中，若切换阀178开阀，则工作油被从液压室154a向分岔配管176侧排出。切换阀178的与油路156相反的一侧与无图示的油罐连通。被排出的工作油存积于油罐。油罐将工作油向液压泵172供给。

根据液压室154a的工作油的油量，大径部114a在冲程方向上在销孔154的内周面滑动。结果，活塞杆114在冲程方向上移动。活塞112与活塞杆114一体地移动。活塞杆114向冲程方向移动，由此活塞112的上死点位置可变。

压缩比可变机构V构成为包括液压室154a及活塞杆114的大径部114a。压缩比可变机构V通过使上死点位置移动来使压缩比可变。通过调整向液压室154a供给的工作油的油量，压缩比可变机构V能够改变发动机100的压力缸110内的活塞112的上死点位置及下死点位置。

这里，对设置一个液压室154a的情况进行说明。但是，也可以是，被大径部114a间隔的销孔154的罩部件160侧的空间154c也是液压室。该液压室可以与液压室154a组合使用，也可以单独使用。

图2B中主要表示关于压缩比可变机构V的控制的构成。如图2B所示，压缩比控制装置180具备压缩比控制部182。压缩比控制装置180例如由 (ECU，Engine Control Unit)构成。压缩比控制装置180由中央处理装置(CPU)、储存有程序等的只读存储器、作为工作区域的随机存储器等构成，控制发动机100整体。

压缩比控制部182控制液压泵172及切换阀178，使活塞112的上死点位置移动。这样，压缩比控制部182控制发动机100的几何上的压缩比。

图3A、图3B是变形例的压缩比可变机构Va及压缩比控制装置180a的概略构成图。图3A是将变形例的活塞杆114和十字头销150的连结部分抽出的抽出图。图3B是变形例的压缩比控制装置180a的功能块图。

压缩比可变机构Va构成为包括液压室154a及活塞杆114的大径部114a。压缩比可变机构Va具备液压调整机构Oa。液压调整机构Oa构成为包括液压泵172、摆动管302、柱塞泵304、溢流阀306、柱塞驱动部308、溢流阀驱动部310。

液压泵172基于来自压缩比控制部182的指示，将被从无图示的油罐供给的工作油向摆动管302供给。摆动管302是将液压泵172与柱塞泵304连接的配管。摆动管302能够在随着十字头销150移动的柱塞泵304与液压泵172之间摆动。

柱塞泵304安装于十字头销150。柱塞泵304具有棒状的柱塞304a、将柱塞304a能够滑动地容纳的筒状的压力缸304b。

柱塞泵304为，随着十字头销150的移动而移动，由此，柱塞304a与柱塞驱动部308接触。柱塞泵304为，柱塞304a与柱塞驱动部308接触，由此在压力缸304b内滑动，将压力缸304b内的工作油升压来向液压室154a供给。在压力缸304b，在设置于端部的工作油的喷出侧的开口设置第1止回阀304c。在压力缸304b，在设置于侧周面的吸入侧的开口设置第2止回阀304d。

柱塞驱动部308基于来自压缩比控制部182的指示被向与柱塞304a接触的接触位置、不与柱塞304a接触的非接触位置驱动。柱塞驱动部308通过与柱塞304a接触将柱塞304a向压力缸304b侧推压。

第1止回阀304c通过阀体被向压力缸304b的内侧施力而闭阀。第1止回阀304c通过闭阀来抑制被向液压室154a供给的工作油向压力缸304b内逆流。第1止回阀304c在压力缸304b内的工作油的压力为第1止回阀304c的施力部件的作用力(开阀压力)以上时，阀体被工作油推压而开阀。

第2止回阀304d通过阀体被向压力缸304b的外侧施力而闭阀。第2止回阀304d通过闭阀来抑制被向压力缸304b供给的工作油向液压泵172逆流。此外，第2止回阀304d在被从液压泵172供给的工作油的压力为第2止回阀304d的施力部件的作用力(开阀压力)以上时，阀体被工作油推压而开阀。另外，第1止回阀304c设定成开阀压力比第2止回阀304d的开阀压力高。

溢流阀306安装于十字头销150。溢流阀306与液压室154a及无图示的油罐连接。溢流阀306具有棒状的杆306a、能够滑动地容纳杆306a的筒状的主体306b、阀体306c。在主体306b的内部，形成有被从液压室154a排出的工作油流通的内部流路。阀体306c配置于主体306b内的内部流路。

溢流阀306随着十字头销150的移动而移动，由此，杆306a与溢流阀驱动部310接触。溢流阀驱动部310基于来自压缩比控制部182的指示，被向与杆306a接触的接触位置、不与杆306a接触的非接触位置驱动。溢流阀驱动部310通过与杆306a接触来将杆306a向主体306b侧推压。杆306a通过被向主体306b侧推压而使阀体306c开阀。阀体306c开阀，由此，存积于液压室154a的工作油返回油罐。

柱塞驱动部308及溢流阀驱动部310例如构成为包括由通过使与柱塞泵304及溢流阀306的相对位置变化来进行工作控制的凸轮板构成的机构。此外，柱塞驱动部308及溢流阀驱动部310构成为包括借助致动器使凸轮板的相对位置驱动的机构。

图3B中主要表示关于压缩比可变机构Va的控制的构成。如图3B所示，压缩比控制装置180a具备压缩比控制部182。压缩比控制装置180a例如由发动机控制单元(ECU，EngineControl Unit)构成。压缩比控制装置180a由中央处理装置(CPU)、储存有程序等的只读存储器、作为工作区域的随机存储器等构成，控制发动机100整体。

压缩比控制部182控制液压泵172、柱塞驱动部308、溢流阀驱动部310，使活塞112的上死点位置移动。这样，压缩比控制部182控制发动机100的几何上的压缩比。

但是，发动机100根据压力缸110的耐久性关于压力缸110内的压力确定上限值(以下称作压力缸内压上限值)。图4是表示由压力检测传感器190测定的压力缸110内的压力的一例的图。图4中，纵轴表示压力缸110内的压力(压力缸内压)，横轴表示曲柄角。

如图4所示，随着曲柄角从下死点接近上死点，压力缸110内的混合气(空气及燃料)被活塞112压缩，压力缸110内的温度及压力上升 (压缩行程)。曲柄角从下死点到达到达上死点前的A点时，压力缸110内的混合气燃烧，由于此时产生的热而燃烧气体膨胀 (燃烧行程及膨胀行程)。产生由于基于燃烧气体的膨胀的压力上升而推起活塞112的力。

在本实施方式中，将由压力检测传感器190测定的压力缸110内的压力中的曲柄角在A点前的压缩行程的压力称作压缩压力Pcomp。此外，将由压力检测传感器190测定的压力缸110内的压力中的曲柄角在A点后的燃烧行程及膨胀行程的压力称作燃烧压力P。此外，将燃烧压力P中的最大的压力称作最大燃烧压力Pmax。最大燃烧压力Pmax为一个燃烧周期中的由压力检测传感器190测定的压力缸110内的最大压力。另外，图4中的虚线表示压缩行程中从被测定的压力推定的A点后的压缩压力，图4中的B点表示推定的压缩压力的峰位置(峰值)。此外，图4中的C点表示燃烧压力P的峰位置(峰值)，即，最大燃烧压力Pmax的位置。

如上所述，在发动机100处确定压力缸内压上限值(燃烧压力上限值)。因此，发动机100需要将最大燃烧压力Pmax抑制成压力缸内压上限值以下。这里，最大燃烧压力Pmax根据被向燃烧室128供给的活性气体的压力即扫气压Ps而变化。具体地，扫气压Ps越大则最大燃烧压力Pmax越大，扫气压Ps越小则最大燃烧压力Pmax越小。

扫气压Ps根据发动机负荷而变化。具体地，发动机负荷(例如发动机转速)越大则扫气压Ps越大，发动机负荷越小则扫气压Ps越小。因此，扫气压Ps变为最大、即发动机负荷变为最大的发动机全负荷(100%负荷)时，最大燃烧压力Pmax也变为最大。因此，发动机100通常在固定燃烧室128的压缩比的情况下以发动机全负荷时的最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值的方式设定压缩比。

图5A、图5B是表示发动机负荷与最大燃烧压力Pmax的关系的图。图5A、图5B中，纵轴表示最大燃烧压力Pmax，横轴表示发动机负荷。图5A是表示将燃烧室128的压缩比固定的情况下的发动机负荷与最大燃烧压力Pmax的关系的图。图5B是表示燃烧室128的压缩比固定的情况下和可变的情况下的发动机负荷与最大燃烧压力Pmax的关系的图。图5A及图5B中，单点划线表示压力缸内压上限值PmaxLimit。

图5A中的实线表示根据燃烧室128的压缩比固定的情况下的发动机负荷而变化的最大燃烧压力Pmax。如图5A所示，燃烧室128的压缩比固定的情况下，最大燃烧压力Pmax在发动机全负荷状态下为压力缸内压上限值PmaxLimit。最大燃烧压力Pmax越大则能够使燃料消耗率越少(即改善燃烧效率)。因此，最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit的发动机全负荷状态下燃烧效率被改善。

但是，如图5A所示，燃烧室128的压缩比固定的情况下，最大燃烧压力Pmax在发动机负荷比发动机全负荷状态小的负荷状态下不到达压力缸内压上限值PmaxLimit。因此，图5A所示的例子中，在发动机负荷比发动机全负荷状态小的负荷状态下，有燃烧效率改善的余地。

因此，在本实施方式中，压缩比控制部182至少在发动机负荷为既定负荷以下的情况下，以最大燃烧压力Pmax接近预先设定的压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制燃烧室128的压缩比(压缩比可变机构V)。在本实施方式中，压缩比控制部182能够取得从压力检测传感器190输出的检测值(包括最大燃烧压力Pmax的压力缸内压)。因此，压缩比控制部182比较由压力检测传感器190检测的最大燃烧压力Pmax与压力缸内压上限值PmaxLimit，以最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比。

压缩比控制部182能够通过控制压缩比可变机构V将燃烧室128的压缩比从压缩比ε0在压缩比εn之间改变。压缩比ε0为燃烧室128的压缩比最小的压缩比。压缩比εn为燃烧室128的压缩比最大的压缩比。

图5B中的实线表示根据本实施方式的燃烧室128的压缩比可变的情况下的发动机负荷而变化的最大燃烧压力Pmax。在本实施方式中，压缩比控制部182以发动机全负荷状态下燃烧室128的压缩比为最小的压缩比ε0的方式控制压缩比可变机构V。如图5B所示，在发动机全负荷状态下使燃烧室128的压缩比为最小的压缩比ε0时，最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。这里，图5B的虚线表示燃烧室128的压缩比根据以最小的压缩比ε0固定的状态的发动机负荷而变化的最大燃烧压力Pmax。

压缩比控制部182以在比发动机全负荷状态小的负荷状态下燃烧室128的压缩比为比最小的压缩比ε0大的压缩比的方式控制压缩比可变机构V。如上所述，最大燃烧压力Pmax根据扫气压Ps而变化，但也根据燃烧室128的压缩比而变化。具体地，压缩比越大则最大燃烧压力Pmax越大，压缩比越小则最大燃烧压力Pmax越小。

因此，通过将燃烧室128的压缩比改变成比最小的压缩比ε0大的压缩比，即使在扫气压Ps减少而最大燃烧压力Pmax变小的情况下，也能够使最大燃烧压力Pmax变大。结果，在比发动机全负荷状态小的负荷状态下，也能够使最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit。

这样，压缩比控制部182通过改变燃烧室128的压缩比，在发动机负荷变小的情况下也能够使最大燃烧压力Pmax维持为压力缸内压上限值PmaxLimit。图5B所示的发动机负荷区域R1通过将燃烧室128的压缩比从最小的压缩比ε0在最大的压缩比εn的范围内改变，使最大燃烧压力Pmax为能够维持成压力缸内压上限值PmaxLimit的范围。

在发动机负荷区域R1，压缩比控制部182能够在燃烧室128的压缩比可变的情况下(图5B中的实线)得到比燃烧室128的压缩比固定(图5B中的虚线)的情况下大的压缩比。如上所述，压缩比越大则最大燃烧压力Pmax越大。

因此，在发动机负荷区域R1，使燃烧室128的压缩比为比最小的压缩比ε0大的压缩比的情况下(图5B中的实线)的最大燃烧压力Pmax能够比使压缩比为最小的压缩比ε0的情况下(图5B中的虚线)的最大燃烧压力Pmax大。这样，压缩比控制部182在发动机负荷区域R1，在最大燃烧压力Pmax不超过压力缸内压上限值PmaxLimit的范围内，能够使燃烧室128的压缩比尽可能大，由此能够改善燃烧效率。

图5B所示的发动机负荷区域R2为即使将燃烧室128的压缩比设定成最大的压缩比εn最大燃烧压力Pmax也不足压力缸内压上限值PmaxLimit的范围。这里，发动机负荷区域R1为包括发动机全负荷的发动机负荷区域。此外，发动机负荷区域R2为比发动机负荷区域R1小的负荷区域。

在发动机负荷区域R2，最大燃烧压力Pmax在燃烧室128的压缩比固定(虚线)的情况下和可变(实线)的情况下均不足压力缸内压上限值PmaxLimit。但是，在发动机负荷区域R2，在燃烧室128的压缩比可变(实线)的情况下，压缩比控制部182能够得到比燃烧室128的压缩比固定(虚线)的情况大的压缩比εn。

因此，在发动机负荷区域R2，燃烧室128的压缩比可变(实线)时的最大燃烧压力Pmax能够比压缩比固定(虚线)的情况下的最大燃烧压力Pmax大。这样，压缩比控制部182在发动机负荷区域R2也能够通过使燃烧室128的压缩比尽可能大来改善燃烧效率。

由此，压缩比控制部182在最大燃烧压力Pmax不足压力缸内压上限值PmaxLimit的范围，将压缩比控制成最高压缩比。具体地，压缩比控制部182在使压缩比为最大的压缩比εn时的最大燃烧压力Pmax不足压力缸内压上限值PmaxLimit的情况下，控制成使压缩比维持成最大的压缩比εn。

图6A、图6B、图6C、图6D、图6E是表示本实施方式的发动机100的性能的图。图6A是表示图5B所示的发动机负荷区域R1的燃料消耗率(燃烧效率)与发动机负荷的关系的图。图6A中，纵轴表示燃料消耗率，横轴表示发动机负荷。图6A中的发动机负荷按Ea、Eb、Ec、Ed、Ee的顺序变小。即，发动机负荷Ea、Eb、Ec、Ed、Ee的关系为Ea＞Eb＞Ec＞Ed＞Ee的关系。发动机负荷Ea表示发动机全负荷(100%负荷)。以后的图6B~图6E中的发动机负荷Ea、Eb、Ec、Ed、Ee也为与图6A相同的定义。此外，图6A中，虚线表示燃料消耗率最小的最小燃料消耗率。

图6B是表示图5B所示的发动机负荷区域R1的最大燃烧压力Pmax与发动机负荷的关系的图。图6B中，纵轴表示最大燃烧压力Pmax，横轴表示发动机负荷。此外，图6B中，单点划线表示压力缸内压上限值PmaxLimit。另外，压力缸内压上限值与发动机负荷无关地为恒定的值。

图6C是表示图5B所示的发动机负荷区域R1的压缩压力Pcomp与发动机负荷的关系的图。图6C中，纵轴表示压缩压力Pcomp，横轴表示发动机负荷。这里，压缩压力Pcomp例如如图4中的B点所示，为推定的压缩压力的峰值。此外，图6C中，单点划线为推定的压缩压力的峰值的目标值(以下称作目标压缩压力)。通过使压缩压力Pcomp的峰值接近目标压缩压力，能够使最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit。另外，压缩压力Pcomp的峰值为目标压缩压力时，最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。

如图6C所示，目标压缩压力根据发动机负荷而变动，并非恒定的值。具体地，目标压缩压力是随着发动机负荷变小而变小、随着发动机负荷变大而变大的值。这是因为，图4中的B点所示的压缩压力Pcomp的峰值、图4中的C点所示的燃烧压力P的峰值(最大燃烧压力Pmax)的差Δ随着发动机负荷变大而变大。随着发动机负荷变大而目标压缩压力变大，由此，即使随着发动机负荷变大而差Δ变大，也能够使最大燃烧压力Pmax与发动机负荷无关地为一样的值。

图6D是表示图5B所示的发动机负荷区域R1的扫气压Ps与发动机负荷的关系的图。图6D中，纵轴表示扫气压Ps，横轴表示发动机负荷。如图6D所示，扫气压Ps随着发动机负荷变大而变大，随着发动机负荷变小而变小。

图6E是表示图5B所示的发动机负荷区域R1的有效压缩比εef与发动机负荷的关系的图。图6E中，纵轴表示有效压缩比εef，横轴表示发动机负荷。如图6E所示，有效压缩比εef随着发动机负荷变大而变小，随着发动机负荷变小而变大。有效压缩比εef是燃烧室128的实际的压缩比，由扫气端口110a关闭的瞬间的压力缸110内的容积与活塞112到达上死点时的燃烧室128的容积的比所示。

压缩比控制部182如图6B所示，随着从发动机全负荷状态发动机负荷按照发动机负荷Ea、Eb、Ec、Ed、Ee的顺序变小，使燃烧室128的压缩比按照压缩比ε0、ε1、ε2、εn-1、εn的顺序变化。这里，压缩比为按照ε0、ε1、ε2、εn-1、εn的顺序变大的值。即，压缩比ε0、ε1、ε2、εn-1、εn的关系为ε0＜ε1＜ε2＜εn-1＜εn的关系。

具体地，压缩比控制部182在发动机负荷Ea(发动机全负荷)下将燃烧室128的压缩比设定成压缩比ε0。通过在发动机负荷Ea下设定成压缩比ε0，能够使最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。此外，压缩比控制部182在发动机负荷Eb下将燃烧室128的压缩比设定成压缩比ε1。通过在发动机负荷Eb下设定成压缩比ε1，能够使最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。

此外，压缩比控制部182在发动机负荷Ec下将燃烧室128的压缩比设定成压缩比ε2。通过在发动机负荷Ec下设定成压缩比ε2，能够使最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。此外，压缩比控制部182在发动机负荷Ed下将燃烧室128的压缩比设定成压缩比εn-1。通过在发动机负荷Ed下设定成压缩比εn-1，能够使最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。此外，压缩比控制部182在发动机负荷Ee下将燃烧室128的压缩比设定成压缩比εn。通过在发动机负荷Ee下设定成压缩比εn，能够使最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit。

根据本实施方式，压缩比控制部182在至少发动机负荷为既定负荷(发动机全负荷)以下的情况下，以最大燃烧压力Pmax接近预先设定的压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制燃烧室128的压缩比。压缩比控制部182从发动机全负荷状态随着发动机负荷变小而压缩比变大。由此，如图6D所示，在扫气压Ps变小的情况下，也如图6B所示地能够使最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit。由此，如图6A所示，在各发动机负荷Ea~Ee下能够使燃料消耗率最小 (即改善燃烧效率)。

图7是表示基于压缩比控制部182的压缩比的控制处理的流程图的图。

首先，压缩比控制部182基于从压力检测传感器190输出的信号导出当前的压力缸内压 (步骤S102)。接着，压缩比控制部182判定最大燃烧压力Pmax是否比压力缸内压上限值PmaxLimit小 (步骤S104)。压缩比控制部182在最大燃烧压力Pmax比压力缸内压上限值PmaxLimit小的情况下(步骤S104中为是)，进入步骤S106。另一方面，压缩比控制部182在最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit以上的情况下(步骤S104中为否)，进入步骤S110。

步骤S104下为是的情况下，压缩比控制部182控制压缩比可变机构V，使燃烧室128的压缩比增大 (步骤S106)。压缩比控制部182在使燃烧室128的压缩比增大后，判定燃烧室128的压缩比是否为最大的压缩比εn (步骤S108)。燃烧室128的压缩比为最大的压缩比εn的情况下 (步骤S108中为是)进入步骤S116。燃烧室128的压缩比不为最大的压缩比εn的情况下(步骤S108中为否)返回步骤S102，再进行步骤S102~S104的处理。

步骤S104中为否的情况下，压缩比控制部182判定最大燃烧压力Pmax是否比压力缸内压上限值PmaxLimit大 (步骤S110)。压缩比控制部182在最大燃烧压力Pmax比压力缸内压上限值PmaxLimit大的情况下(步骤S110中为是)进入步骤S112。另一方面，压缩比控制部182在最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit以下、即最大燃烧压力Pmax为压力缸内压上限值PmaxLimit的情况下(步骤S110中为否)进入步骤S116。

步骤S110中为是的情况下，压缩比控制部182控制压缩比可变机构V，使燃烧室128的压缩比减少 (步骤S112)。压缩比控制部182在使燃烧室128的压缩比减少后，判定燃烧室128的压缩比是否为最小的压缩比ε0 (步骤S114)。燃烧室128的压缩比为最小的压缩比ε0的情况下(步骤S114中为是)进入步骤S116。燃烧室128的压缩比不为最小的压缩比ε0的情况下(步骤S114中为否)返回步骤S102，在进行步骤S102、S104、S110的处理。

在步骤S108或步骤S114中为是及在步骤S110为否的情况下，压缩比控制部182控制压缩比可变机构V，维持燃烧室128的压缩比 (步骤S116)，结束压缩比的控制处理。

在上述实施方式中，说明了压缩比控制部182根据由压力检测传感器190测定的最大燃烧压力Pmax改变压缩比的例子。但是，最大燃烧压力Pmax也可以不被压力检测传感器190测定。例如，压缩比控制部182也可以取代压力检测传感器190而基于由扫气压检测传感器186测定的扫气压Ps推定最大燃烧压力Pmax。

具体地，压缩比控制部182也可以基于扫气压Ps、压缩比、比热比推定最大燃烧压力Pmax。压缩比控制部182也可以比较推定的最大燃烧压力Pmax和压力缸内压上限值PmaxLimit，以最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比。

此外，在上述实施方式中，说明了压缩比控制部182根据最大燃烧压力Pmax改变压缩比的例子。但是，不限于此，压缩比控制部182也可以根据发动机负荷改变压缩比。例如，压缩比控制部182基于由转速检测传感器184检测的发动机转速、由喷射量检测传感器188检测的燃料喷射量导出发动机负荷。该情况下，压缩比控制部182具有预先储存有表示相对于发动机负荷的压缩比的映射的只读存储器。压缩比控制部182能够通过参照储存于只读存储器的映射改变成与导出的发动机负荷对应的压缩比。

此外，压缩比控制部182也可以具有预先储存有表示相对于发动机转速的压缩比的映射的只读存储器。该情况下，压缩比控制部182能够通过参照储存于只读存储器的映射来改变与被转速检测传感器184检测的发动机转速对应的压缩比。这样，通过改变与发动机负荷或发动机转速对应的压缩比，压缩比控制部182能够在各发动机负荷或发动机转速下使最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit。

此外，压缩比控制部182也可以与压缩压力Pcomp对应地改变压缩比。例如，压缩比控制部182根据由压力检测传感器190测定的压力缸内压推定压缩压力Pcomp的峰值。该情况下，压缩比控制部182具有预先储存有表示相对于发动机负荷或发动机转速的目标压缩压力的映射的只读存储器。压缩比控制部182能够通过参照储存于只读存储器的映射而改变成推定的压缩压力的峰值为目标压缩压力的压缩比。这样，通过改变成压缩压力Pcomp的峰值为目标压缩压力的压缩比，压缩比控制部182能够在各发动机负荷下使最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit。

此外，压缩比控制部182也可以根据推定的压缩压力的峰值、上述图4中的B点和C点的差Δ推定最大燃烧压力Pmax。该情况下，压缩比控制部182具有预先储存表示相对于发动机负荷或发动机转速的差Δ的映射的只读存储器。压缩比控制部182能够通过参照储存于只读存储器的映射来从推定的压缩压力的峰值与差Δ推定最大燃烧压力Pmax。压缩比控制部182也可以比较推定的最大燃烧压力Pmax和压力缸内压上限值PmaxLimit，以最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比。

这样，发动机100具备检测与发动机负荷及燃烧室128的最大燃烧压力的至少一方相关的信号的检测部(例如，转速检测传感器184、压力检测传感器190等)。压缩比控制部182基于从这样的检测部取得的信号，能够以最大燃烧压力Pmax接近预先设定的压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比。

此外，根据被发动机100驱动的被驱动部件(例如船舶用螺旋桨)的种类，有即使发动机转速相同发动机负荷也不同的情况。例如，作为被发动机100驱动的被驱动部件，有固定螺距螺旋桨和可变螺距螺旋桨。固定螺距螺旋桨的叶片(翼)的角度固定，可变螺距螺旋桨能够改变叶片的角度。因此，可变螺距螺旋桨有即使与固定螺距螺旋桨转速相同但也与叶片的角度对应地发动机负荷不同的情况。

压缩比控制部182在发动机100将固定螺距螺旋桨旋转驱动的情况下，根据上述方法能够以最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比。但是，压缩比控制部182在发动机100将可变螺距螺旋桨旋转驱动的情况下，有根据上述方法不能以最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比的情况。

因此，也可以是，压缩比控制部182在将可变螺距螺旋桨旋转驱动时，在不能通过上述方法控制压缩比的情况下，基于可变螺距螺旋桨的叶片的角度与发动机转速，例如导出最大燃烧压力Pmax。并且，也可以是，比较导出的最大燃烧压力Pmax与压力缸内压上限值PmaxLimit，以最大燃烧压力Pmax接近压力缸内压上限值PmaxLimit的方式控制压缩比。

具体地，压缩比控制部182能够从能够检测可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度的角度检测传感器192(检测部：参照图2B及图3B)取得关于可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度的信息。该情况下，压缩比控制部182具有预先储存有表示相对于可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度及发动机转速的最大燃烧压力Pmax的映射的只读存储器。压缩比控制部182通过参照储存于只读存储器的映射，能够从当前的可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度及发动机转速导出最大燃烧压力Pmax。

另外，储存于只读存储器的映射也可以是表示相对于可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度及发动机转速的压缩比的映射。该情况下，压缩比控制部182能够通过参照储存于只读存储器的映射根据当前的可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度及发动机转速导出压缩比。此外，压缩比控制部182基于可变螺距螺旋桨VP的叶片的角度、发动机转速、燃料喷射量，能够导出发动机负荷。因此，储存于只读存储器的映射也可以是上述映射(例如表示相对于发动机负荷的压缩比的映射)。

以上，参照附图的同时对本申请的实施方式进行了说明，但本申请显然不限于该实施方式。若为本领域技术人员，显然可知在权利要求书所记载的范围内能够想到各种改变例或修正例，可知显然关于它们也属于本申请的技术范围。

例如，在上述实施方式中，列举双循环型、单流扫气式、十字头型的发动机100为例进行了说明。但是，发动机的种类不限于双循环型、单流扫气式、十字头型。至少为发动机即可。此外，在上述实施方式中，对向压力缸110(燃烧室128)内供给气体燃料(燃料气体)的例子进行了说明。但是，不限于此，也可以向压力缸110(燃烧室128)内供给液体燃料。此外，发动机100例如也可以是分别使用气体燃料和液体燃料的双燃料型的。此外，发动机100不限于用于船舶，例如也可以用于汽车。

产业上的可利用性

本申请能够利用于压缩比控制装置及发动机。

附图标记说明

100：发动机

110：压力缸

112：活塞

128：燃烧室

180、180a：压缩比控制装置

182：压缩比控制部(控制部)

184：转速检测传感器(检测部)

186：扫气压检测传感器(检测部)

188：喷射量检测传感器(检测部)

190：压力检测传感器(检测部)

192：角度检测传感器(检测部)

V：压缩比可变机构

Va：压缩比可变机构

VP：可变螺距螺旋桨。