JP2008223628A - Control device for free piston engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フリーピストンエンジンの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for a free piston engine.
近時、燃焼ガスの有する熱エネルギを高効率に取り出すという観点から、フリーピストンエンジンが注目されている。特許文献1には、フリーピストンエンジンのピストンに設けた永久磁石が、リニア発電機の磁界内を往復動されることにより発電を行うものが開示されている。また、特許文献2には、熱効率向上の観点から、シリンダ内の容積変化をみながら等圧膨張となるように発電機の磁界制御を行うことが開示されている。
ところで、フリーピストンエンジンにおいては、いかに圧縮比を所定のものとして確保するかが重要となる。すなわち、フリーピストンエンジンにおいては、そのストローク端を機械的に規制するクランク軸やコンロッドのような部材が存在しないため、圧縮比が一律に決定され難いものとなり、例えば発電負荷の相違や燃焼圧力の相違等によって圧縮比がかなり変動されることになる。この一方、熱効率向上や運転環境の相違等の種々の観点から、圧縮比をある一定値として設定したりあるいは可変制御することが要求されることもある。 By the way, in a free piston engine, it is important how to ensure a predetermined compression ratio. That is, in a free piston engine, there is no member such as a crankshaft or a connecting rod that mechanically regulates the stroke end, so the compression ratio is difficult to be determined uniformly. The compression ratio varies considerably due to differences and the like. On the other hand, it may be required to set the compression ratio as a certain constant value or to variably control it from various viewpoints such as improvement in thermal efficiency and difference in operating environment.
フリーピストンエンジンにおいて、圧縮比を所望の大きさとするのに、前述の特許文献2に記載のように、発電機の磁界制御を利用すること、つまり発電負荷を微妙に変更制御することが考えられる。しかしながら、この場合は、相当に複雑な磁界制御が要求されることになり、しかもピストン速度が大きくなると磁界制御が十分に追従しきれないことにもなりかねない。とりわけ、フリーピストンエンジンによって発電されたエネルギを、自動車を駆動するためのモータ駆動用として用いた場合は、相当に大きなピストン速度が要求されることになるので、磁界制御によって圧縮比を所望の値に設定することが非常に難しいものとなる。
In a free piston engine, in order to set the compression ratio to a desired size, it is conceivable to use the magnetic field control of the generator, that is, to slightly change and control the power generation load as described in
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、簡単な制御によって圧縮比を所望の値に設定できるようにしたフリーピストンエンジンの制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a control device for a free piston engine that allows a compression ratio to be set to a desired value by simple control.
前記目的を達成するため、本発明にあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における請求項1に記載のように、
シリンダと、該シリンダ内に往復動可能に嵌合されると共に該シリンダ内の燃焼圧力を受けるピストンと、を備えたフリーピストンエンジンの制御装置において、
前記ピストンの機械的変位に応じて変位される永久磁石および該永久磁石の周囲に配設された発電用コイルを有する発電機と、
前記ピストンの速度に関連した値を検出するピストン速度検出手段と、
前記ピストン速度検出手段によって検出手段されるピストン速度が所定速度以下になったときに、前記発電機による発電を停止させる発電停止手段と、
を備えているようにしてある。
In order to achieve the above object, the following solution is adopted in the present invention. That is, as described in
In a control device for a free piston engine comprising a cylinder and a piston that is reciprocally fitted in the cylinder and that receives a combustion pressure in the cylinder,
A generator having a permanent magnet displaced in accordance with a mechanical displacement of the piston and a power generating coil disposed around the permanent magnet;
Piston speed detecting means for detecting a value related to the speed of the piston;
Power generation stop means for stopping power generation by the generator when the piston speed detected by the piston speed detection means becomes a predetermined speed or less;
It is supposed to be equipped with.
上記解決手法によれば、ピストンが往復動されることにより、ピストンと機械的に連動された永久磁石が変位されて、発電用コイルから発電電力が取り出されることになる。そして、ピストン速度が所定速度以下にまで低下した時点で発電が停止されて、発電停止後のピストンの有する運動エネルギによって圧縮が行われることになる。ピストンの運動エネルギは、ピストン速度をV、ピストン質量をMとすると、「M・V・V・/2」であらわされる。ピストン質量Mは常に一定値であるので、ピストン速度Vに関連した値となる発電停止時のピストン所定速度を変更することによって、圧縮のためのピストンの運動エネルギが変更されることになる。換言すれば、上記所定速度をパラメータとして発電停止の制御を実行することによって、圧縮比を所望の大きさにすることができる。そして、所望の圧縮比を得るには、発電を停止するときのピストン速度をみておけばよいので、制御も非常に簡単となり、しかもピストン速度が大きくても容易に対応できるものである。 According to the above solution, when the piston is reciprocated, the permanent magnet mechanically interlocked with the piston is displaced, and the generated power is taken out from the power generating coil. Then, the power generation is stopped when the piston speed drops below the predetermined speed, and the compression is performed by the kinetic energy of the piston after the power generation is stopped. The kinetic energy of the piston is expressed as “M · V · V · / 2” where the piston speed is V and the piston mass is M. Since the piston mass M is always a constant value, the kinetic energy of the piston for compression is changed by changing the predetermined piston speed when power generation is stopped, which is a value related to the piston speed V. In other words, the compression ratio can be set to a desired magnitude by executing the power generation stop control using the predetermined speed as a parameter. In order to obtain a desired compression ratio, it is only necessary to look at the piston speed when power generation is stopped. Therefore, the control becomes very simple, and it can be easily handled even when the piston speed is high.
上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2以下に記載のとおりである。すなわち、
前記発電機によって充電されるバッテリを備え、
前記発電機による発電電圧が前記バッテリの電圧よりも大きくなるように前記所定速度が設定されている、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、発電機による発電を行っているときは、ピストン速度が所定速度よりも大きくなって、発電電圧がバッテリ電圧よりも大きくなる。これにより、別途昇圧器を用いることなく、発電機からの発電電力をバッテリに充電することが可能となる。
A preferred mode based on the above solution is as described in
Comprising a battery charged by the generator;
The predetermined speed is set so that the voltage generated by the generator is larger than the voltage of the battery;
(Corresponding to claim 2). In this case, when the power is generated by the generator, the piston speed becomes higher than the predetermined speed, and the generated voltage becomes higher than the battery voltage. This makes it possible to charge the battery with the generated power from the generator without using a separate booster.
フリーピストンエンジンの失火に関する値を検出する失火検出手段と、
前記失火検出手段によって失火が検出されたときに、前記所定速度が大きくなるように補正する補正手段と、
をさらに備えているようにしてある(請求項3対応)。この場合、失火が生じたときは、所定速度を大きな値に補正することにより圧縮比が大きくされ、以後の失火を防止することができる。
Misfire detection means for detecting a value related to misfire of the free piston engine;
Correction means for correcting the predetermined speed to increase when a misfire is detected by the misfire detection means;
Is further provided (corresponding to claim 3). In this case, when misfire occurs, the compression ratio is increased by correcting the predetermined speed to a large value, and subsequent misfire can be prevented.
フリーピストンエンジンのノッキングに関する値を検出するノッキング検出手段と、
前記ノッキング検出手段によってノッキングが検出されたときに、前記所定速度が小さくなるように補正する補正手段と、
をさらに備えているようにしてある(請求項4対応)。この場合、ノッキングが生じたときは、所定速度を小さな値に補正することにより圧縮比が小さくされ、以後のノッキングを防止することができる。
Knocking detection means for detecting a value related to knocking of the free piston engine;
Correction means for correcting the predetermined speed to be small when knocking is detected by the knocking detection means;
Is further provided (corresponding to claim 4). In this case, when knocking occurs, the compression ratio is reduced by correcting the predetermined speed to a small value, and subsequent knocking can be prevented.
本発明によれば、簡単な制御によって圧縮比を所望の値に設定できる。 According to the present invention, the compression ratio can be set to a desired value by simple control.
図1は、車両としての自動車を駆動するモータへの給電用としてフリーピストンエンジンを利用した場合の実施形態を示すものである。この図1において、1は駆動用(走行用)のモータで、実施形態ではACモータで構成されている。2R、2Lは左右の駆動輪(前輪または後輪)であり、この駆動輪2R、2Lは、デファレンシャルギア3を介してモータ1によって駆動される。
FIG. 1 shows an embodiment in which a free piston engine is used for supplying power to a motor that drives an automobile as a vehicle. In FIG. 1,
10は、発電ユニットであり、この発電ユニット10は、ピストンやシリンダを含むフリーピストンエンジン11と発電機12とを含めたユニット体として構成されている。フリーピストンエンジン11は、発電機12を駆動するもので、発電機12によって発電された電力(交流)は、整流器20によって直流に変換された後、DC−ACコンバータ21を介してモータ1に供給される一方、余剰電力はバッテリ22に供給される。また、バッテリ22からの電力が、上記DC−ACコンバータ21を介してモータ1に供給されるようにもなっている。制動時の回生エネルギを回収するため、制動時には、モータ1によって発電された電力が、整流器23によって直流に変換された後、DC−DCコンバータ24によって昇圧されてバッテリ22に供給される。
自動車の運転状態に応じた電力供給の流れは、例えば次のように行われるが、フリーピストンエンジン10による最大発電量は、モータ1による最大出力を確保できる程度に十分に大きいものとされている。
(1)要求発電量が極めて少ないとき
発進時や極軽負荷時でかつバッテリ22の蓄電量が大きいときである。このときは、発電機12での発電は行われず(フリーピストンエンジン11の停止状態)、バッテリ22からのみモータ1へ電力が供給される。
(2)要求発電量が少ないとき
軽負荷〜中負荷時でかつバッテリ22の蓄電量が多いときである。このときは、発電機12での発電が行われて(フリーピストンエンジン11が作動)、発電機12からもっぱらモータ1へ電力が供給される(若干の余剰電力分を発電して、余剰電力をバッテリ22に蓄電するようにしてもよい)。
(3)要求発電量が中〜大のとき
軽負荷〜高負荷時でかつバッテリ22の蓄電量が少ないときである。このときは、発電機12で走行に必要な電力以上の十分な発電が行われて(フリーピストンエンジン11が作動)、発電機12からモータ1へ電力が供給されると共に、十分な余剰電力がバッテリ22に蓄電される。
(4)回生制動時
モータ1が駆動輪2R、2Lによって駆動される発電機として機能されるときである。このときは、モータ1で発電された電力がバッテリ22に蓄電される。なお、フリーピストンエンジン11は、停止してもよいが、次の発電に備えて、極低速で運転を継続させることもできる。
The flow of power supply according to the driving state of the automobile is performed, for example, as follows, and the maximum power generation amount by the
(1) When the required power generation amount is very small At the time of starting or at an extremely light load, and when the storage amount of the
(2) When the required power generation amount is small It is when the
(3) When the required power generation amount is medium to large When the power storage amount of the
(4) Regenerative braking When the
次に、発電ユニット10の一例について、図2を参照しつつ説明する。この図2において、フリーピストンエンジン11は、両端がそれぞれ閉じられた円筒状部材によって構成されたシリンダ部材30を有する。シリンダ部材30は、その一端部側に第1シリンダ31が構成される一方、その他端部側に第2シリンダ32が構成されている。第1シリンダ31内には第1ピストン41が摺動自在に嵌合され、第2シリンダ32内には第2ピストン42が摺動自在に嵌合されている。各ピストン41と42とは、連結ロッド43によって連結されて互いに一体化されている。
Next, an example of the
第1シリンダ31と第1ピストン41とによって第1燃焼室51が画成され、第2シリンダ32と第2ピストン42とによって第2燃焼室52が画成されている。フリーピストンエンジン11は、実施形態では、自己着火式の2サイクルエンジンとされて、圧縮、膨張、排気、掃気のサイクルが繰り返されるようになっている。第1ピストン41と第2ピストン42とは、互いに行程が相違されて、一方のピストンが膨張行程末期にあるとき、他方のピストンが圧縮行程末期となるように設定される。これにより、一対のピストン41、42と連結ロッド43との連結ユニットUTは、互いに一体となって、シリンダ部材30の軸線方向に往復動されることになる。なお、図2は簡略表示のため、吸気ポート、排気ポート、掃気ポート等は図示を略してある。
A
前記連結ロッド43には、質量対となる磁石保持体44が一体形成されている。この磁石保持体44には、連結ロッド43の軸線方向に沿って多数の永久磁石45が固定されている。この永久磁石45に対応して、シリンダ30の外部には、3相交流用となる発電用コイル46が固定配置されている。これにより、発電用コイル46に磁界を与えた状態で、連結ユニットUTが往復動されると、永久磁石45が発電用コイル46の直近を移動して磁界の変化が生じて、発電用コイル46に誘導起電力が発生される(発電電力の発生)。このように、実施形態では、永久磁石45と発電用コイル46とで共同して、リニア式の発電機12が構成されている。
The connecting
図3は、燃料噴射の制御と発電制御とを行うための制御系統をブロック図的に示すものである。この図3において、Uは、マイクロコンピュータを利用して構成されたコントローラ(制御ユニット)である。このコントローラUには、各種センサS1〜S6からの信号が入力される。そして、コントローラUは、上記各種センサS1〜S6からの入力信号に基づいて、燃料噴射弁51からの燃料噴射制御と,発電機12の発電制御とを行う。
FIG. 3 is a block diagram showing a control system for performing fuel injection control and power generation control. In FIG. 3, U is a controller (control unit) configured using a microcomputer. Signals from various sensors S1 to S6 are input to the controller U. The controller U performs fuel injection control from the
上記センサS1は、車速を検出する車速センサである。センサS2は、アクセル開度を検出するアクセル開度センサである。センサS3は、ノッキング(のレベル)を検出するノッキングセンサである。センサS4は、失火を検出する失火センサである。センサS5は、ピストン速度度を検出するピストン速度センサである。センサS6は、ピストン位置を検出するピストン位置センサである。 The sensor S1 is a vehicle speed sensor that detects the vehicle speed. The sensor S2 is an accelerator opening sensor that detects the accelerator opening. The sensor S3 is a knocking sensor that detects knocking (level). The sensor S4 is a misfire sensor that detects misfire. The sensor S5 is a piston speed sensor that detects the degree of piston speed. The sensor S6 is a piston position sensor that detects the piston position.
上記ノッキングセンサS3は、ノッキングに関する値を検出する適宜のものを用いることができる。失火センサS4は、例えば燃焼によって発生するイオンの発生態様に応じた信号を出力するセンサ等、失火に関する値を検出する適宜のものを用いることができる。ピストン速度センサS5は、ユニット体UTの速度に関する適宜の値を検出するものとすることができ、例えば、もっとも精度よく検出できるセンサとしてリニアエンコーダを用いることができ、この他、発電電圧の大きさ(永久磁石45の移動速度に応じて変化する磁界の変化速度に相当)や、発電された交流電圧の相の変化をみることによってピストン速度を間接的に検出するものであってもよい。 As the knocking sensor S3, an appropriate sensor that detects a value related to knocking can be used. As the misfire sensor S4, for example, an appropriate sensor that detects a value related to misfire, such as a sensor that outputs a signal according to a generation mode of ions generated by combustion, can be used. The piston speed sensor S5 can detect an appropriate value related to the speed of the unit body UT. For example, a linear encoder can be used as a sensor that can be detected most accurately. (It corresponds to the change speed of the magnetic field which changes according to the moving speed of the permanent magnet 45) or the piston speed may be detected indirectly by looking at the change in the phase of the generated AC voltage.
発電機12による発電は、ピストン速度(連結ユニット体UTの速度)が所定速度よりも大きい状態のときにのみ実行され、所定速度以下では発電が停止される。ピストン速度が所定速度以下となったときに発電を停止した場合において、ピストン速度が変化する一例が示され図4に示され、この図4に示すような態様でピストン速度を変化させたときの発電電圧の変化態様が図5に示される。この図5において、BVで示す電圧値がバッテリ22の電圧値(出力電圧値)に相当しており、上記所定速度は、発電機12での発電電圧がBVよりも大きくなるような範囲でもって設定される。
The power generation by the
上述のように、発電を停止するときの所定速度が、バッテリ電圧よりも大きくなる範囲に設定されることから、発電機12で発電を実行している限り、発電機12での発電電圧はバッテリ電圧よりも大きい状態となる。これにより、別途電圧昇圧器を用いることなく、発電機12での発電電力をバッテリ22への充電用として供給することが可能となる。なお、発電電圧の波形は、ほぼ矩形波状となる。
As described above, since the predetermined speed when stopping power generation is set in a range larger than the battery voltage, as long as power generation is performed by the
図6は、燃焼室51,52に供給される混合気の空気過剰率λを2の一定値に設定し、発電機負荷G(N/(m/s))を2000の一定値に設定した状態で、発電を停止するときの所定速度VCを変化させたときのピストン移動量(移動位置)とピストン速度と圧縮比との関係を示すものである。この図6において、ピストン移動量は、連結ユニットUTの移動量として示してあり、ピストン速度が0の位置を境にして、上側部分が、一方の燃焼室(例えば燃焼室51)での燃焼圧力を受けて往動する様子を示し、下側部分が他方の燃焼室(例えば燃焼室52)での燃焼圧力を受けて復動するときの様子を示す。また、実線が発電を停止する所定速度VCを8.0m/sに設定したときを示し、破線が所定速度VCを7.0m/sに設定したときを示し、一点鎖線が所定速度VCを6.0m/sに設定したときを示す。
In FIG. 6, the excess air ratio λ of the air-fuel mixture supplied to the
図6において、ピストン移動量が、0mmの位置が一方の圧縮ストローク端位置となり、140mmの位置が他方側の圧縮ストローク端位置となる。したがって、ピストン速度が0のときに、ピストン移動量0mm(あるいは140mm)の位置から離れているほど、圧縮比が小さくなる。そして、発電停止となる所定速度VCが大きくなるほど、もっぱら圧縮のために用いられるユニット体UTの運動エネルギが大きくなって圧縮比が大きくなる、ということが理解される。 In FIG. 6, the position where the piston movement amount is 0 mm is one compression stroke end position, and the position where 140 mm is the other compression stroke end position. Therefore, when the piston speed is 0, the compression ratio becomes smaller as the piston moves away from the position of 0 mm (or 140 mm). It is understood that the kinetic energy of the unit body UT used exclusively for compression increases and the compression ratio increases as the predetermined speed VC at which power generation is stopped increases.
図7は、図6に対応した図であるが、発電停止となる所定速度VCを一定値である7.0m/sに設定した場合に、空気過剰率λと発電機負荷Gとを変化させたときの状態を示してある。すなわち、実線がλ=5、発電機負荷G=2500の場合を示し、一点鎖線がλ=5、発電機負荷G=2000の場合を示し、破線がλ=2、発電機負荷G=2500の場合を示し、二点鎖線がλ=2、発電機負荷G=2000の場合を示してある。この図7から明らかなように、発電停止する所定速度VCが一定値であれば、空気過剰率λの変化や発電負荷Gの変化にかかわらず、圧縮比が一定になることが理解される。 FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 6, but when the predetermined speed VC at which power generation is stopped is set to a constant value of 7.0 m / s, the excess air ratio λ and the generator load G are changed. The state is shown. That is, the solid line shows the case of λ = 5 and the generator load G = 2500, the one-dot chain line shows the case of λ = 5 and the generator load G = 2000, the broken line shows λ = 2 and the generator load G = 2500. In this case, the two-dot chain line is λ = 2 and the generator load G = 2000. As can be seen from FIG. 7, if the predetermined speed VC at which power generation is stopped is a constant value, the compression ratio is constant regardless of the change in the excess air ratio λ or the change in the power generation load G.
次に、ピストン速度度が所定速度VC以下になったときに発電停止(発電カット)を行うための制御例について、燃料噴射の制御と共に、図8、図9のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明でQはステップを示す。 Next, a control example for stopping power generation (power generation cut) when the piston speed becomes equal to or lower than the predetermined speed VC will be described with reference to the flowcharts of FIGS. In the following description, Q indicates a step.
メインのフローチャートとなる図8において、まず、Q1において、各種センサ等のからの信号が入力された後、Q2において、発電要求量が決定される。この発電要求量は、例えば、車速とアクセル開度とに基づいて決定することができる。この後、Q3において、発電要求量に応じた燃料噴射量が決定された後、Q4において、燃料噴射が実行される(吸気ポート噴射であるので、噴射タイミングの設定の自由度が高いものとなり、かつ燃焼室51,52では均一燃焼とされる)。
In FIG. 8, which is the main flowchart, first, in Q1, after signals from various sensors and the like are input, in Q2, the required power generation amount is determined. This required amount of power generation can be determined based on, for example, the vehicle speed and the accelerator opening. Thereafter, after the fuel injection amount corresponding to the power generation request amount is determined in Q3, fuel injection is executed in Q4 (since it is intake port injection, the degree of freedom in setting the injection timing becomes high, In the
前記Q4の後、Q5において、ノッキングセンサS3からの出力に基づいて、今回の燃焼がノッキングぎみであるか否かが判別される。このQ5の判別でYESのときは、発電停止するときの所定速度VCが、現在値よりも小さい値に補正される。この補正の度合は、ノッキングのレベルが高いほど大きくされる。 After Q4, at Q5, it is determined whether or not the current combustion is knocking based on the output from the knocking sensor S3. If the determination in Q5 is YES, the predetermined speed VC when power generation is stopped is corrected to a value smaller than the current value. The degree of correction increases as the level of knocking increases.
前記Q5の判別でNOのときは、Q6において、失火センサS4からの出力に基づいて、今回の燃焼が失火ぎみであるか否かが判別される。このQ6の判別でYESのときは、Q8において、発電停止するときの所定速度VCが、現在値よりも大きい値に補正される。この補正の度合は、失火のレベルが高いほど大きくされる。 When the determination in Q5 is NO, it is determined in Q6 whether or not the current combustion is misfiring based on the output from the misfire sensor S4. If YES in Q6, the predetermined speed VC when power generation is stopped is corrected to a value greater than the current value in Q8. The degree of correction increases as the misfire level increases.
前記Q6の判別でNOのときは、現在の所定速度VCであってもノッキングや失火が生じていないときであり、このときは、Q9において、現在の所定速度VCがそのまま維持される。前記Q7、Q8あるいはQ9の後は、それぞれ、Q10に移行して、設定された所定速度VCに記憶(更新)される。このQ10での処理は、例えば、基本的に要求圧縮比と発電停止となる所定速度VCとの対応関係を示すマップへの記憶値の更新となり、Q8,やQ9での補正は、このマップ値の補正となる。 When the determination at Q6 is NO, knocking or misfiring has not occurred even at the current predetermined speed VC. At this time, at Q9, the current predetermined speed VC is maintained as it is. After Q7, Q8 or Q9, the process shifts to Q10 and is stored (updated) at the set predetermined speed VC. The processing at Q10 is, for example, an update of a stored value to a map showing a correspondence relationship between a required compression ratio and a predetermined speed VC at which power generation is stopped, and the correction at Q8 and Q9 is the map value. Correction.
図9のフローチャートは、図8のフローチャートに対して所定時間毎に割り込み処理されるもので、まずQ21において、各種センサからの信号が読み込まれる。この後、Q22において、要求圧縮比が決定される。すなわち、例えば、現在のフリーピストンエンジン11の運転状態(例えば、燃料噴射量およびピストン速度)に基づいて空気過剰率λを決定して(例えばλ=2〜5の範囲で決定)、この決定された空気過剰率λに基づいて要求圧縮比が決定される(例えばマップによる照合)。 The flowchart in FIG. 9 is interrupted at predetermined time intervals with respect to the flowchart in FIG. 8. First, in Q21, signals from various sensors are read. Thereafter, at Q22, the required compression ratio is determined. That is, for example, the excess air ratio λ is determined based on the current operating state of the free piston engine 11 (for example, the fuel injection amount and the piston speed) (for example, determined in the range of λ = 2 to 5). Further, the required compression ratio is determined based on the excess air ratio λ (for example, collation with a map).
前記Q22の後、Q23において、要求圧縮比に基づいて、発電停止するときの所定速度VCが決定される。この所定速度VCの決定は、前述したQ10で説明したマップに照合することによって行われる(Q7,Q8での補正が行われている場合あり)。 After Q22, at Q23, a predetermined speed VC for stopping power generation is determined based on the required compression ratio. The predetermined speed VC is determined by collating with the map described in Q10 described above (the correction in Q7 and Q8 may be performed).
前記Q23の後、S24において、ピストン速度センサS5で検出された実際のピストン速度VPが、Q23で設定された所定速度VC以下であるか否かが判別される。このQ24のNOのときは、Q25において、発電をそのまま継続して実行させる処理を行った後、Q24に戻る。Q24の判別でYESのときは、Q26において、発電が停止される。 After Q23, in S24, it is determined whether or not the actual piston speed VP detected by the piston speed sensor S5 is equal to or lower than the predetermined speed VC set in Q23. When the answer is NO in Q24, the process returns to Q24 after performing a process of continuously executing power generation in Q25. If YES in Q24, power generation is stopped in Q26.
以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能であり、例えば次のような場合をも含むものである。ピストンは、互いに一体化された一対構造の場合に限らず、1つのみであってもよく、あるいは図2に示す構造のものを複数段並置したものであってもよい。例えば、図2に示す構造のものを3段並置して(ピストンつまり燃焼室の数は合計で6個)、1つの燃焼室の排気量を330ccとした場合には、総排気量1980ccのフリーピストンエンジンが得られることになる。ピストンを図2に示すような一対構造として採択しない場合は、例えば、ピストンを圧縮方向に付勢するリターンスプリングを別途設けるようにすればよい(所定速度VCで発電停止された時点でのピストン運動エネルギでもって、リターンスプリングに対して次の圧縮のためのエネルギを蓄積させる)。 Although the embodiment has been described above, the present invention is not limited to the embodiment, and can be appropriately changed within the scope described in the scope of claims. For example, the invention includes the following cases. . The piston is not limited to a pair of structures integrated with each other, but may be a single piston, or may be a structure in which a plurality of pistons having the structure shown in FIG. For example, when three stages of the structure shown in FIG. 2 are juxtaposed (the number of pistons or combustion chambers is 6 in total) and the displacement of one combustion chamber is 330 cc, the total displacement of 1980 cc is free. A piston engine will be obtained. In the case where the piston is not adopted as a pair structure as shown in FIG. 2, for example, a return spring that urges the piston in the compression direction may be separately provided (piston motion when power generation is stopped at a predetermined speed VC). With the energy, the energy for the next compression is stored in the return spring).
永久磁石45は、ユニット体UTつまりピストン51,52に対して一体に設けることなく、例えば、ピストン51,52に対して歯車等を介して連動された磁石保持体を設けて、この磁石保持体に永久磁石45を保持させるようにすればよい。特に、歯車を介して永久磁石をピストンと連動させる場合、ピストンの往復動に応じて永久磁石(磁石保持体)が正逆回転されるように構成することもでき、この場合は、発電機12としてはより発電効率の高い回転式のものを用いることができる。フリーピストンエンジンは、自動車用に限らず、定置式の発電用等に用いる等、その仕様範囲は限定されないものである。フリーピストンエンジンは、火花点火式であってもよく、あるいは4サイクル式にする等、適宜の形式を採択することができる。要求圧縮比は、可変とすることなく基本的に一定値のままとしもよく、また一定値とする場合には、大気圧や吸気温度等の運転環境の相違に応じて要求圧縮比を補正することもできる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。
The
10:発電ユニット
11:フリーピストンエンジン
12:発電機
22:バッテリ
30シリンダ部材
31:第1シリンダ
32:第2シリンダ
41:第1ピストン
42:第2ピストン
43:連結ロッド
44:磁石保持体
45:永久磁石
46:発電用コイル
51:第1燃焼室
52:第2燃焼室
U:コントローラ
S3:ノッキングセンサ
S4:失火センサ
S5:ピストン速度センサ
10: power generation unit 11: free piston engine 12: generator 22:
Claims (4)
前記ピストンの機械的変位に応じて変位される永久磁石および該永久磁石の周囲に配設された発電用コイルを有する発電機と、
前記ピストンの速度に関連した値を検出するピストン速度検出手段と、
前記ピストン速度検出手段によって検出手段されるピストン速度が所定速度以下になったときに、前記発電機による発電を停止させる発電停止手段と、
を備えていることを特徴とするフリーピストンエンジンの制御装置。 In a control device for a free piston engine comprising a cylinder and a piston that is reciprocally fitted in the cylinder and that receives a combustion pressure in the cylinder,
A generator having a permanent magnet displaced in accordance with a mechanical displacement of the piston and a power generating coil disposed around the permanent magnet;
Piston speed detecting means for detecting a value related to the speed of the piston;
Power generation stop means for stopping power generation by the generator when the piston speed detected by the piston speed detection means becomes a predetermined speed or less;
A control device for a free piston engine.
前記発電機によって充電されるバッテリを備え、
前記発電機による発電電圧が前記バッテリの電圧よりも大きくなるように前記所定速度が設定されている、
ことを特徴とするフリーピストンエンジンの制御装置。 In claim 1,
Comprising a battery charged by the generator;
The predetermined speed is set so that the voltage generated by the generator is larger than the voltage of the battery;
A control device for a free piston engine.
フリーピストンエンジンの失火に関する値を検出する失火検出手段と、
前記失火検出手段によって失火が検出されたときに、前記所定速度が大きくなるように補正する補正手段と、
をさらに備えていることを特徴とするフリーピストンエンジンの制御装置。 In claim 1 or claim 2,
Misfire detection means for detecting a value related to misfire of the free piston engine;
Correction means for correcting the predetermined speed to increase when a misfire is detected by the misfire detection means;
A control device for a free piston engine, further comprising:
フリーピストンエンジンのノッキングに関する値を検出するノッキング検出手段と、
前記ノッキング検出手段によってノッキングが検出されたときに、前記所定速度が小さくなるように補正する補正手段と、
をさらに備えていることを特徴とするフリーピストンエンジンの制御装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
Knocking detection means for detecting a value related to knocking of the free piston engine;
Correction means for correcting the predetermined speed to be small when knocking is detected by the knocking detection means;
A control device for a free piston engine, further comprising:
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---|---|
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010173630A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | General Electric Co <Ge> | Modular auxiliary power unit assembly for electric vehicle |
CN101958605A (en) * | 2009-07-16 | 2011-01-26 | 通用汽车环球科技运作公司 | Free piston linear alternator system and method |
JP2012202386A (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | Free piston generator |
CN102770637A (en) * | 2009-12-24 | 2012-11-07 | 自由活塞式发动机有限公司 | Combustion management system |
DE112012000915T5 (en) | 2011-03-28 | 2013-11-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Free piston generator |
US20160032820A1 (en) * | 2013-04-16 | 2016-02-04 | Regents Of The University Of Minnesota | Systems and methods for transient control of a free-piston engine |
JP2016109123A (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | 株式会社豊田中央研究所 | Control device for free piston generator |
WO2020075742A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | アムネクスト・テクノロジ株式会社 | Engine |
JP2021001606A (en) * | 2010-11-23 | 2021-01-07 | メインスプリング エナジー, インコーポレイテッド | High-efficiency linear combustion engine |
US11815004B2 (en) | 2017-04-24 | 2023-11-14 | General Electric Company | Adaptive linear linked piston electric power generator |
US12000331B2 (en) | 2022-12-07 | 2024-06-04 | Mainspring Energy, Inc. | High-efficiency linear generator |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5024619A (en) * | 1973-02-16 | 1975-03-15 | ||
JPS63502523A (en) * | 1985-10-10 | 1988-09-22 | ブロウン,アントン | Cyclic speed control in variable stroke machines |
US6199519B1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-03-13 | Sandia Corporation | Free-piston engine |
JP2003343202A (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Free piston engine driving linear generator |
JP2005155345A (en) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Denso Corp | Free-piston engine and generating equipment using the same |
JP2005524016A (en) * | 2002-04-25 | 2005-08-11 | ドイチェス ツェントルム フュール ルフト−ウント ラウムファールト エー ファウ | Free piston device with electric linear drive |
JP2005318708A (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Shikoku Res Inst Inc | Free piston generator |
JP2005539170A (en) * | 2002-09-16 | 2005-12-22 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | Energy converter |
JP2006506573A (en) * | 2002-11-20 | 2006-02-23 | エフエーファオ モトレンテクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 2-cycle free opposed piston internal combustion engine |
JP2006170071A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Denso Corp | Control device and method for free-piston engine |
JP2007532827A (en) * | 2004-04-19 | 2007-11-15 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | Method and system for controlling a free piston energy converter |
-
2007
- 2007-03-13 JP JP2007063759A patent/JP2008223628A/en active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5024619A (en) * | 1973-02-16 | 1975-03-15 | ||
JPS63502523A (en) * | 1985-10-10 | 1988-09-22 | ブロウン,アントン | Cyclic speed control in variable stroke machines |
US6199519B1 (en) * | 1998-06-25 | 2001-03-13 | Sandia Corporation | Free-piston engine |
JP2005524016A (en) * | 2002-04-25 | 2005-08-11 | ドイチェス ツェントルム フュール ルフト−ウント ラウムファールト エー ファウ | Free piston device with electric linear drive |
JP2003343202A (en) * | 2002-05-30 | 2003-12-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Free piston engine driving linear generator |
JP2005539170A (en) * | 2002-09-16 | 2005-12-22 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | Energy converter |
JP2006506573A (en) * | 2002-11-20 | 2006-02-23 | エフエーファオ モトレンテクニーク ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 2-cycle free opposed piston internal combustion engine |
JP2005155345A (en) * | 2003-11-20 | 2005-06-16 | Denso Corp | Free-piston engine and generating equipment using the same |
JP2007532827A (en) * | 2004-04-19 | 2007-11-15 | ボルボ テクノロジー コーポレイション | Method and system for controlling a free piston energy converter |
JP2005318708A (en) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Shikoku Res Inst Inc | Free piston generator |
JP2006170071A (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-29 | Denso Corp | Control device and method for free-piston engine |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010173630A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | General Electric Co <Ge> | Modular auxiliary power unit assembly for electric vehicle |
CN101958605A (en) * | 2009-07-16 | 2011-01-26 | 通用汽车环球科技运作公司 | Free piston linear alternator system and method |
DE102010026889B4 (en) * | 2009-07-16 | 2017-08-31 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) | Systems for free-piston linear generators |
CN102770637A (en) * | 2009-12-24 | 2012-11-07 | 自由活塞式发动机有限公司 | Combustion management system |
US11525391B2 (en) | 2010-11-23 | 2022-12-13 | Mainspring Energy, Inc. | High-efficiency linear generator |
JP2021001606A (en) * | 2010-11-23 | 2021-01-07 | メインスプリング エナジー, インコーポレイテッド | High-efficiency linear combustion engine |
JP2012202386A (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-22 | Toyota Central R&D Labs Inc | Free piston generator |
DE112012000915T5 (en) | 2011-03-28 | 2013-11-14 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Free piston generator |
US10202897B2 (en) * | 2013-04-16 | 2019-02-12 | Regents Of The University Of Minnesota | Systems and methods for transient control of a free-piston engine |
US20160032820A1 (en) * | 2013-04-16 | 2016-02-04 | Regents Of The University Of Minnesota | Systems and methods for transient control of a free-piston engine |
JP2016109123A (en) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | 株式会社豊田中央研究所 | Control device for free piston generator |
US11815004B2 (en) | 2017-04-24 | 2023-11-14 | General Electric Company | Adaptive linear linked piston electric power generator |
US11840957B2 (en) | 2017-04-24 | 2023-12-12 | General Electric Company | Adaptive linear linked piston electric power generator |
US11846230B2 (en) | 2017-04-24 | 2023-12-19 | General Electric Company | Adaptive linear linked piston electric power generator |
WO2020075742A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-16 | アムネクスト・テクノロジ株式会社 | Engine |
US12000331B2 (en) | 2022-12-07 | 2024-06-04 | Mainspring Energy, Inc. | High-efficiency linear generator |
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