CN103210199A - 斯特林发动机 - Google Patents
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Abstract
斯特林发动机(10A)具备：气缸(22)、(32)；活塞(21)、(31)，在其与相对应的气缸(22)、(32)之间实施有气体润滑；曲轴箱(62)，其中设置有将活塞(21)、(31)的往复运动转换为旋转运动的曲轴(61)；冷却器(45)，其对实施膨胀工作的工作流体进行冷却，所述斯特林发动机(10A)根据曲轴箱(62)内的湿度而对启动正时进行调节。
Description
技术领域
本发明涉及一种斯特林发动机。
背景技术
已知一种具备如下的活塞的斯特林发动机，所述活塞在其与气缸之间实施有气体润滑（例如，参照专利文献1）。例如，在专利文献2中公开了如下的技术，即，关于除此之外还设置有吸湿器的这一点，被认为在结构上与本发明存在关联性的技术。此外，例如在专利文献3中公开了如下的技术，即，关于设置有湿度传感器的这一点，被认为在结构上与本发明存在关联性的技术。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-222992号公报
专利文献2：日本特开平9-264192号公报
专利文献3：日本特开平5-172058号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在斯特林发动机中，当使周期成立时，能够通过冷却器来对实施膨胀工作的工作流体进行冷却。但是，当冷却器对未被充分实施热量输入的工作流体进行冷却时，存在工作流体中所包含的水分凝结，并产生结露的可能性。并且，在具备在与气缸之间实施气体润滑的活塞的斯特林发动机中，存在凝结了的水浸入到活塞、气缸之间，结果导致妨碍气体润滑的可能性。
本发明鉴于上述课题，其目的在于提供一种如下的斯特林发动机，该斯特林发动机能够改善在具备在与气缸之间实施气体润滑的活塞的情况下气体润滑被凝结水妨碍的现象。
用于解决课题的方法
本发明为一种斯特林发动机，其具备：气缸；活塞，在其与所述气缸之间实施有气体润滑；曲轴箱，其中设置有将所述活塞的往复运动转换为旋转运动的曲轴；冷却器，其对实施膨胀工作的工作流体进行冷却，所述斯特林发动机根据内部湿度而对启动正时进行调节。
本发明可以采用如下的结构，即，所述斯特林发动机根据预定的部位处的内部湿度来对启动正时进行调节，并且在所述预定的部位处的内部湿度已低于预定值时开始启动。
本发明可以采用如下的结构，即，还具备使内部湿度降低的除湿部。
本发明可以采用如下的结构，即，在所述曲轴箱内还具备冷却部，所述冷却部与所述冷却器相比能够使工作流体的温度更加降低。
本发明可以采用如下的结构，即，所述斯特林发动机根据所述曲轴箱内的湿度来实施所述冷却部的运转。
本发明可以采用如下的结构，即，在所述曲轴箱内，于所述冷却部的周围还设置有隔壁部。
本发明可以采用如下的结构，即，所述冷却器通过在其与冷却介质之间进行热交换从而对工作流体进行冷却，所述斯特林发动机还具备能够对朝向所述冷却器的冷却介质的供给进行控制的控制阀，并且将所述控制阀控制为，在启动前对冷却介质的流通进行限制。
发明效果
根据本发明，能够改善在具备在与气缸之间实施气体润滑的活塞的情况下气体润滑被凝结水妨碍的现象。
附图说明
图1为表示实施例1的斯特林发动机的图。
图2为实施例1的预定值的说明图。
图3为表示实施例1的控制动作的图。
图4为表示实施例2的斯特林发动机的图。
图5为表示实施例3的斯特林发动机的图。
图6为表示冷却部的第一具体例的图。
图7为表示冷却部的第二具体例的图。
图8为内燃机暖机时的状态变化的说明图。
图9为由冷却器实施的冷却开始时的状态变化的说明图。
图10为表示实施例4的斯特林发动机的图。
图11为表示实施例4的控制动作的图。
图12为表示实施例5的斯特林发动机的图。
图13为表示实施例6的斯特林发动机的图。
图14为表示实施例6的控制动作的图。
图15为表示实施例7的斯特林发动机的图。
图16为实施例7的预定值的说明图。
图17为表示实施例7的控制动作的图。
图18为表示实施例8的斯特林发动机的图。
图19为表示实施例8的控制动作的图。
图20为表示受热时间与受热量之间的关系的图。
具体实施方式
利用附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1为表示斯特林发动机10A的图。斯特林发动机10A为多缸（在此为2缸）α型的斯特林发动机。斯特林发动机10A具备被直列平行设置的高温侧缸20及低温侧缸30。此外，具备冷却器45、再生器46和加热器47。高温侧缸20具备，作为高温侧活塞的膨胀活塞21和高温侧气缸22，且低温侧缸30具备，作为低温侧活塞的压缩活塞31和低温侧气缸32。
高温侧气缸22的上部空间成为膨胀空间。在膨胀空间内流入有通过加热器47而被加热了的工作流体。加热器47在流通的工作流体与内燃机的排气之间实施热交换。并且据此，利用从排气中回收了的热能，来对工作流体进行加热。关于这一点，在斯特林发动机10A中，内燃机的排气构成了高温热源。
低温侧气缸32的上部空间成为压缩空间。在压缩空间内流入有通过冷却器45而被冷却了的工作流体。冷却器45通过在其与作为冷却介质的冷却水之间进行热交换，从而对工作流体进行冷却。再生器46在其与往复于膨胀空间、压缩空间之间的工作流体之间实施热量的授受。具体而言，再生器46在工作流体从膨胀空间向压缩空间流动时，从工作流体中吸收热量，而在工作流体从压缩空间向膨胀空间流动时，向工作流体排出所积蓄的热量。在工作流体中应用了空气。但是并不限定于此，在工作流体中还可以应用例如He、H2、N2等的气体。
接下来，对斯特林发动机10A的动作进行说明。当加热器47对工作流体进行加热时，工作流体将膨胀，并对膨胀活塞21A进行压下。接下来，当膨胀活塞21变化为上升行程时，工作流体穿过加热器47，并被移送至再生器46。并且，在再生器46中放出热量，并使该热量向冷却器45流动。通过冷却器45而被冷却了的工作流体流入压缩空间，并且随着压缩活塞31的上升而被压缩。以这种方式被压缩的工作流体，此次在从再生器46中吸收热量的同时使温度上升，并向加热器47中流入。并且，再次被加热而进行膨胀。
关于这一点，在斯特林发动机10A中以这种方式在膨胀空间与压缩空间之间进行往复流动的工作流体成为，实施膨胀工作的工作流体。而且，冷却器45通过对在膨胀空间与压缩空间之间进行往复流动的工作流体进行冷却，从而对实施膨胀工作的工作流体进行冷却。斯特林发动机10A能够使与相对应的内燃机共用的冷却水流通于冷却器45。关于这一点，在斯特林发动机10A中，于启动前（例如，相对应的内燃机的启动时）开始朝向冷却器45的冷却水的流通。
但是，在斯特林发动机10A中，在活塞21、31与相对应的气缸22、32之间实施气体润滑。在气体润滑中，利用在活塞21、31与气缸22、32之间的微小的间隙中所产生的空气的压力（分布），而使活塞21、31成为浮于空中的形态。因为气体润滑的滑动阻力极小，所以能够使斯特林发动机10A的内部摩擦大幅度地降低。对于使物体浮于空中的气体润滑，具体而言例如可以应用使加压流体喷出，并通过所产生的静压而使物体上浮的静压气体润滑。但是，并不限定于此，气体润滑例如也可以为动压气体润滑。
斯特林发动机10A还具备曲轴61和曲轴箱62。曲轴61将活塞21、31的往复运动转换为旋转运动。曲轴61在活塞21、31之间设置相位差。曲轴61被设置在曲轴箱62中。曲轴箱62对曲轴61的曲轴部进行收纳。
斯特林发动机10A还具备加压泵65、加压用配管66和加压用开闭阀67。加压泵65对曲轴箱62内进行加压。具体而言，加压泵65通过从外部获取空气，并将空气加压充填至曲轴箱62内，从而对曲轴箱62内进行加压。加压用配管66对加压泵65和曲轴箱62进行连接。加压用开闭阀67以存在于加压用配管66上的方式而设置，并且对曲轴箱62内的加压的许可、禁止进行切换。
在斯特林发动机10A中，即使在对曲轴箱62内进行了加压的情况下，也可通过形成在活塞21、31与气缸22、32之间的微小间隙，而使存在于膨胀空间和压缩空间内的工作流体的平均压力、和存在于曲轴箱62内的工作流体的平均压力随着时间的经过而变得大致相等。因此，在斯特林发动机10A中设定为，通过对曲轴箱62内进行加压，从而使工作流体成为高压，且由此获得了更大的输出。
斯特林发动机10A还具备起动机70、湿度计80和ECU90A。起动机70通过对曲轴61进行驱动，从而对斯特林发动机10A的启动进行辅助。湿度计80被设置在曲轴箱62中，并对曲轴箱62内的湿度（曲轴箱62处的斯特林发动机10A的内部湿度）进行测量。关于这一点，在斯特林发动机10A中，曲轴箱62相当于预定的部位。
ECU90A为电子控制装置，且在ECU90A上分别电连接有，作为控制对象的起动机70，和作为传感器、开关类元件的加压泵65、加压用开闭阀67和湿度计80。在ECU90A中，通过使CPU基于被存储于ROM中的程序，并根据需要在利用RAM的临时存储区域的同时执行处理，从而实现了例如以下所示的控制部等各种的功能部。
控制部根据斯特林发动机10A的内部湿度而对启动正时进行调节。关于这一点，控制部根据曲轴箱62内的湿度而对启动正时进行调节。控制部在曲轴箱62内的湿度低于预定值α时开始启动。并且由此，在曲轴箱62内的湿度高于预定值α的情况下（具体而言，在此为在预定值α以上的情况下），在已低于预定值α时开始启动。当开始启动时，具体而言控制部对起动机70进行驱动。斯特林发动机10A通过具备可实现所涉及的控制部的ECU90A，从而实施这些控制。
图2为预定值α的说明图。纵轴表示湿度，横轴表示经过时间。纵轴的湿度表示，使冷却水流通的冷却器45处的斯特林发动机10A的内部湿度。如图2所示，在启动前的湿度为100%时，能够判断为处于在冷却器45中产生结露的状态。在这种情况下，当湿度已低于100%时，能够判断出加热器47对工作流体的加热随着时间经过而发展的结果为，变为在冷却器45中不产生结露的状态。
另一方面，在斯特林发动机10A中的、作为工作流体的温度降低最多的部位的冷却器45和作为通过湿度计80而实际地测量湿度的部位的曲轴箱62内，工作流体的温度会有所不同，并且距离也较远。因此，具体而言，能够将预定值α设定为，与100%相比仅减小与如下的湿度差相对应的量的值，所述湿度差为，当在使冷却水流通的冷却器45中湿度已低于100%时，至少能够存在于这些部位之间的湿度差。此外，能够将预定值α设定为，进一步减小与由于湿度计80其本身而引起的测量误差相对应的量的值。
接下来，利用图3所示的流程图，来对由ECU90A所实施的斯特林发动机10A的控制动作进行说明。ECU90A对湿度进行测量（步骤S1）。而且，对是否为能够启动的湿度进行判断（步骤S2）。在步骤S2中，具体而言，对所测量到的湿度是否低于预定值α进行判断。如果在步骤S2中为否定判断，则返回步骤S1。而且，此后，当在步骤S2中做出肯定判断时，则所测量到的湿度将低于预定值α。如果在步骤S2中做出肯定判断，则ECU90A开始启动（步骤S3）。在步骤S3中，具体而言ECU90A对起动机70进行驱动。另外，在步骤S3中可以设定为，当其他的启动条件（例如，斯特林发动机10A是否能够自动运转）成立时开始启动。在步骤S3之后，结束本流程图。
接下来，对斯特林发动机10A的作用效果进行说明。斯特林发动机10A根据曲轴箱62内的湿度来对启动正时进行调节。而且由此能够设定为，当处于在使工作流体的温度降低最多的冷却器45中不产生结露的状态时，开始启动。因此，斯特林发动机10A能够改善气体润滑被凝结水妨碍的情况。而且由此，具体而言能够防止或抑制摩擦增大的情况和滑动部受到损伤的情况。
具体而言，斯特林发动机10A通过在曲轴箱62内的温度已低于预定值α时开始启动，从而能够在处于冷却器45中不产生结露的状态时开始启动。
当斯特林发动机10A的内部处于加压状态时，工作流体中所包含的水分变得容易凝结，其结果为，气体润滑变得容易被凝结水妨碍。因此，斯特林发动机10A适合于，例如通过对曲轴箱62内进行加压从而将内部置于加压状态的情况。
在斯特林发动机10A中，在将工作流体设为空气时将会包含水分，其结果为，气体润滑容易被凝结水妨碍。因此，斯特林发动机10A适合于，将工作流体设为空气的情况。关于这一点，斯特林发动机10A结合在使内部成为了加压状态时工作流体中所包含的水分变得容易凝结的情况，从而特别适合于具备加压泵65的情况，所述加压泵65通过从外部获取空气并将空气加压填充至内部，从而将内部置于加压状态。
实施例2
图4为表示斯特林发动机10B的图。斯特林发动机10B在将湿度计80设置在冷却器45上的这一点、和具备ECU90B以代替ECU90A的这一点以外，与斯特林发动机10A实质上相同。在斯特林发动机10B中，湿度计80对冷却器45的湿度（冷却器45处的斯特林发动机10B的内部湿度）进行测量。关于这一点，在斯特林发动机10B中，冷却器45相当于预定的部位。
ECU90B除了控制部以如下方式被实现的这一点以外，与ECU90A实质上相同。即，在ECU90B中，当控制部根据内部湿度来对启动正时进行调节时，根据冷却器45的湿度来对启动正时进行调节。而且，通过在冷却器45的湿度低于预定值β时开始启动，从而在冷却器45的湿度在预定值β以上的情况下，在已低于预定值β时开始启动。预定值β能够被设定为例如100%。预定值β能够被设定为，进一步减小与由于湿度计80其本身而引起的测量误差相对应的量的值。
另外，斯特林发动机10B的控制动作本身与图3所示的斯特林发动机10A的控制动作相同。因此，对于表示斯特林发动机10B的控制动作的流程图，将省略图示。关于这一点，在采用斯特林发动机10B的情况下，在步骤S2中应用预定值β以取代预定值α。
接下来，对斯特林发动机10B的作用效果进行说明。在斯特林发动机10B中，通过根据冷却器45的湿度来对启动正时进行调节，从而能够对是否为在冷却器45中产生结露的状态进行直接判断。因此，当斯特林发动机10B改善了气体润滑被凝结水妨碍的现象时，能够高精度地判断出恰当的启动正时，与此相对应地，斯特林发动机10B与斯特林发动机10A相比，在能够提前启动正时的这一点上更为适合。
实施例3
图5为表示斯特林发动机10C的图。斯特林发动机10C除了还具备冷却部100以外，与斯特林发动机10A实质上相同。也可以对例如斯特林发动机10B实施相同的变更。冷却部100被设置在曲轴箱62内，并且与冷却器45相比能够使工作流体的温度更加降低。
图6为表示冷却部100的第一具体例的图。图6所示的冷却装置200具备压缩机201、凝结部202、蒸发部203和驱动电机204。压缩机201对制冷剂F进行压缩。由压缩机201压缩了的制冷剂F在凝结部202中凝结，并释放出热量。在凝结部202中凝结了的制冷剂F在例如膨胀后，在蒸发部203中蒸发，并吸收热量。驱动电机204对压缩机201进行驱动。关于这一点，具体而言，冷却部100通过由例如所涉及的冷却装置200的蒸发部204来实现，从而能够成为可利用制冷剂F的气化热来实施冷却的冷却部。
图7为表示冷却部100的第二具体例的图。图7所示的冷却装置300具备直流电源301、P型半导体302、N型半导体303、电极304、305和开关306。冷却装置300通过利用开关306将被电极305接合的半导体302、303连接在直流电源301上以便流通电流，从而发挥珀耳帖效果，所述珀耳帖效果为，在一个电极侧（在此为电极304侧）产生吸热，并且在另一个电极侧（在此为电极305侧）产生发热的效果。
关于这一点，具体而言，冷却部100通过由例如所涉及的冷却装置300的半导体302、303、电极305、306所构成的半导体单元来实现，从而能够成为可利用珀耳帖效果所产生的吸热来实施冷却的冷却部。
冷却部100通过使结露产生，从而使工作流体中所包含的水分减少，并且由此来发挥除湿效果。因此，冷却部100同时还相当于除湿部。另一方面，作为使斯特林发动机10C的内部湿度降低的除湿部，并不限定于冷却部100，还能够在曲轴箱62内设置例如可实施通过除湿剂而进行的除湿的除湿器。关于这一点，除湿部也可以通过被设置在例如加压用配管66中，从而对导入到斯特林发动机10C的内部的空气进行除湿。所涉及的除湿部还能够利用可实施例如通过除湿剂而进行的除湿的除湿器来实现。
接下来，对斯特林发动机10C的作用效果进行说明。图8为内燃机暖机时的状态变化的说明图。纵轴表示水蒸气量，横轴表示时间。图形A表示斯特林发动机10C的情况，图形A′表示未通过冷却部100实施冷却的情况。点P1以与冷却器45的冷却温度相对应的方式来表示在暖机后工作流体将会具有的预定的水蒸气量。点P2、P2′表示结露消失的位置。点P3、P3′表示暖机后的位置。曲线C1表示饱和水蒸气曲线。
斯特林发动机10C通过在曲轴箱62内具备冷却部100，从而能够使冷却部100中产生结露。而且由此，通过进行除湿，从而能够使冷却器45的湿度降低提前。其结果为，图案A与图案A′相比能够降低结露消失的温度。由此，斯特林发动机10C与斯特林发动机10A相比较，能够使冷却器45的湿度降低提前，与此相对应地，在能够使启动正时提前的这一点上斯特林发动机10C更为适合。
当在启动开始的同时使冷却水流通于冷却器45时，斯特林发动机10C还能够以如下所示的方式来防止结露的产生。图9为由冷却器45实施的冷却开始时的状态变化的说明图。纵轴表示水蒸气量，横轴表示时间。图案B表示斯特林发动机10C的情况，图案B′表示未通过冷却部100实施冷却的情况。点P11表示启动前的位置。点P12以与点P11相对应的方式来表示在通过冷却部100进行了冷却时水蒸气量将会降低的位置。点P13、P13′表示启动开始时的位置。曲线C1表示饱和水蒸气曲线。
当在启动开始的同时使冷却水流通于冷却器45中时，斯特林发动机10C通过在启动前利用冷却部100来实施冷却，从而能够使冷却器45的湿度降低。而且由此，由于图案B与图案B′相比使水蒸气量进一步降低，因此即使在冷却器45的冷却开始时工作流体的温度降低，也能够防止在冷却器45中产生结露的情况。因此，斯特林发动机10C在启动开始的同时使冷却水流通于冷却器45的情况下，也能够防止在冷却器45中产生结露的情况本身。
实施例4
图10为表示斯特林发动机10D的图。斯特林发动机10D除了具备能够对冷却部100的运转进行控制的运转控制部101的这一点、和具备ECU90C以代替ECU90A以外，与斯特林发动机10C实质上相同。ECU90C除了还电连接有运转控制部101以作为控制对象这一点、和控制部进一步以如下方式被实现的这一点以外，与ECU90A实质上相同。另外，也可以对例如还设置了冷却部100的斯特林发动机10B实施相同的变更。
在ECU90C中，控制部进一步以根据曲轴箱62内的湿度来实施冷却部100的运转的方式而被实现。具体而言，控制部在曲轴箱62内的湿度高于预定值α时（具体而言，在此为，在预定值α以上时）实施冷却部100的运转。此外，在曲轴箱62内的湿度低于预定值α时，停止冷却部100的运转。另外，当对还设置了冷却部100的斯特林发动机10B应用相同的变更时，曲轴箱62内的湿度成为冷却器45的湿度，预定值α成为预定值β。
控制部通过对运转控制部101进行控制，从而实施冷却部100的运转。关于这一点，具体而言，运转控制部101能够通过例如以下所示的结构而实现。即，当冷却部100为例如蒸发部203时，运转控制部101能够通过驱动电机204而实现。此外，当冷却部100为例如由半导体302、303、电极304、305构成的半导体单元时，运转控制部101能够通过开关306而实现。
接下来，利用图11所示的流程图，对由ECU90C实施的斯特林发动机10D的控制动作进行说明。ECU90C对湿度进行测量（步骤S11），并对是否为能够启动的湿度进行判断（步骤S12）。如果在步骤S12中为否定判断，则ECU90C实施冷却部100的运转（步骤S13）。接下来，ECU90C对湿度进行测量（步骤S14），并对所测量的湿度是否为能够启动的湿度进行判断（步骤S15）。另外，具体而言，在步骤S12、S15中对所测量到的湿度是否低于预定值α进行判断。
如果在步骤S15中为否定判断，则返回到步骤S13。由此，在所测量到的湿度低于预定值α之前的期间内，实施冷却部100的运转。另一方面，如果在步骤S15中为肯定判断，则ECU90C停止冷却部100的运转（步骤S16）。而且，在步骤S12中为肯定判断时或者在步骤S16之后，开始启动（步骤S17）。另外，在步骤S17中也可以设为，在其他的启动条件成立时开始启动。在步骤S17之后，结束本流程。
接下来，对斯特林发动机10D的作用效果进行说明。斯特林发动机10D能够采用如下方式，即，通过根据曲轴箱62内的湿度来实施冷却部100的运转，从而能够在除湿有效地作用于启动正时的提前化的范围内实施冷却部100的运转。而且由此，能够抑制冷却部100的运转所需的能量的无谓的消耗。
具体而言，斯特林发动机10D通过在曲轴箱62内的湿度高于预定值α时，实施冷却部100的运转，并且在曲轴箱62内的湿度低于预定值α时，停止冷却部100的运转，从而能够在除湿有效地作用于启动正时的早期化的范围内实施冷却部100的运转。
实施例5
图12为表示斯特林发动机10E的图。斯特林发动机10E除了在曲轴箱62内，于冷却部100的周围还设置有隔壁部102的这一点以外，与斯特林发动机10C实质上相同。也可以对例如斯特林发动机10D和还设置了冷却部100的斯特林发动机10B实施相同的变更。具体而言，隔壁部102通过具有通风部，从而以能够进行朝向冷却部100的通风的方式被设置在冷却部100的周围。隔壁部102可以作为例如曲轴箱62的一部分而被设置。
接下来，对斯特林发动机10E的作用效果进行说明。在斯特林发动机10E中，通过设置隔壁部102，从而能够防止或抑制如下的情况，即，在冷却部100中凝结了的凝结水通过振动等而飞散，并且浸入到活塞21、31及相对应的气缸22、32之间的情况。因此，斯特林发动机10E与斯特林发动机10C相比较，能够更加适当地改善气体润滑被凝结水妨碍的情况。
实施例6
图13为表示斯特林发动机10F的图。斯特林发动机10F除了还具备能够对朝向冷却器45的冷却水的供给进行控制的控制阀110及控制阀110用的作动器111的这一点、和具备ECU90D以代替ECU90A的这一点以外，与斯特林发动机10A实质上相同。ECU90D除了还电连接有作动器111以作为控制对象的这一点、和控制部进一步以如下方式被实现的这一点以外，与ECU90A实质上相同。也可以对例如斯特林发动机10B、10C、10D或者10E实施相同的变更。
在ECU90D中，控制部以将控制阀110控制为在启动前对冷却水的流通进行限制（具体而言，在此，对控制阀110进行闭阀）的方式而被实现。关于这一点，在斯特林发动机10F中，如果在启动前控制部未将控制阀110控制为对冷却水的流通进行限制，则控制阀110将成为在启动前解除了冷却水的流通限制的状态（具体而言，在此为开阀了的状态）。而且由此而设定为，在启动前朝向冷却器45的冷却水的流通限制被解除。即，具体而言，在此设定为，在启动前开始朝向冷却器45的冷却水的流通。
具体而言，控制部通过在曲轴箱62内的湿度高于预定值α时（具体而言，在此为，在预定值α以上时），将控制阀110控制为对冷却水的流通进行限制，从而将控制阀110控制为，在启动前对冷却水的流通进行限制。另一方面，控制部在曲轴箱62内的湿度已低于预定值α时，将控制阀110控制为，对冷却水的流通限制进行解除（具体而言，在此为，对控制阀110进行开阀）。控制部通过对作动器111进行控制，从而对控制阀110进行控制。另外，当对斯特林发动机10B应用相同的变更时，曲轴箱62内的湿度成为冷却器45的湿度，预定值α成为预定值β。
接下来，利用图14所示的流程图，对由ECU90D实施的斯特林发动机10F的控制动作进行说明。ECU90D对湿度进行测量（步骤S21），并对是否为能够启动的湿度进行判断（步骤S22）。如果在步骤S22中为否定判断，则ECU90D对控制阀110进行闭阀（步骤S23）。接下来，ECU90D对湿度进行测量（步骤S24），并对是否为能够启动的湿度进行判断（步骤S25）。另外，在步骤S22、S25中，具体而言对所测量到的湿度是否低于预定值α进行判断。
如果在步骤S25中为否定判断，则返回到步骤S23。由此，在所测量到的湿度低于预定值α之前的期间内，控制阀110被闭阀。另一方面，如果在步骤S25中为肯定判断，则ECU90D对控制阀110进行开阀（步骤S26）。而且，当在步骤S22中为肯定判断、或者步骤S26之后，ECU90D开始启动（步骤S27）。另外，在步骤S27中可以设为，在其他的启动条件成立时开始启动。在步骤S27之后，结束本流程。
接下来，对斯特林发动机10F的作用效果进行说明。斯特林发动机10F通过将控制阀110控制为，在启动前对冷却水的流通进行限制，从而能够使冷却器45的冷却能力降低。而且由此，能够通过促进暖机，从而使冷却器45的湿度降低提前。因此，斯特林发动机10F与斯特林发动机10A相比较，能够使冷却器45的湿度降低提前，与此相对应地，在能够使启动正时提前的这一点上斯特林发动机10F更加适合。
具体而言，斯特林发动机10F通过在曲轴箱62内的湿度高于预定值α时，将控制阀110控制为对冷却水的流通进行限制，并且在曲轴箱62内的湿度已低于预定值α时，将控制阀110控制为对冷却水的流通限制进行解除，从而从结露的观点出发，能够在对启动正时的提前化有效的范围内，使冷却器45的冷却能力降低。
实施例7
图15为表示斯特林发动机10G的图。斯特林发动机10G除了设置有温度计85以代替湿度计80的这一点、和具备ECU90E以代替ECU90A的这一点以外，与斯特林发动机10A实质上相同。ECU90E除了代替湿度计80而电连接有温度计85的这一点、和控制部以如下所示方式而被实现的这一点以外，与ECU90A实质上相同。也可以对例如斯特林发动机10C、10D、10E或者10F实施相同的变更。
温度计85被设置在冷却器45内。温度计85对冷却器45中的工作流体的温度进行检测。在ECU90E中，当根据内部湿度来对启动正时进行调节时，控制部根据冷却器45中的工作流体的温度来对启动正时进行调节。具体而言，控制部在冷却器45中的工作流体的温度高于预定值γ时开始启动。预定值γ为目标温度，并被设定为冷却水的沸点。
图16为预定值γ的说明图。纵轴表示压力，横轴表示温度。曲线C2表示水的蒸气压曲线。横轴的各个温度表示沸点。如图16所示，沸点根据压力而沿着曲线C2进行变化。相对于此，在斯特林发动机10G中，将内压设定为固定，并对预定值γ进行设定。预定值γ例如可以为与斯特林发动机10G的内压对应的可变值。斯特林发动机10G的内压可以通过例如压力传感器来进行检测。
接下来，利用图17所示的流程图，来对由ECU90E实施的斯特林发动机10G的控制动作进行说明。ECU90E对冷却器45中的工作流体的温度进行测量（步骤S31），并对是否为能够启动的温度进行判断（步骤S32）。在步骤S32中，具体而言对所测量到的温度是否高于预定值γ进行判断。如果在步骤S32中为否定判断，则返回到步骤S31。如果在步骤S32中为肯定判断，则ECU90E开始启动（步骤S33）。另外，在步骤S33中也可以设为，当其他的启动条件成立时开始启动。在步骤S33之后，结束本流程。
接下来，对斯特林发动机10G的作用效果进行说明。斯特林发动机10G根据冷却器45中的工作流体的温度，来对启动正时进行调节。具体而言，在冷却器45中的工作流体的温度高于预定值γ时开始启动，并且将预定值γ设定为冷却水的沸点。而且由此，当斯特林发动机10G根据内部湿度来对启动正时进行调节时，即使不对预定的部位处的内部湿度进行特别检测，也能够在冷却器45中不产生结露的状态下进行启动。其结果为，能够改善气体润滑被凝结水妨碍的情况。
实施例8
图18为表示斯特林发动机10H的图。斯特林发动机10H除了没有特别设置湿度计80的这一点、和具备ECU90F以代替ECU90D的这一点以外，与斯特林发动机10F实质上相同。ECU90F除了取代湿度计80而电连接有检测部86的这一点、和控制部以如下所示的方式而实现的这一点以外，与ECU90D实质上相同。也可以对例如根据需要而进一步设置了控制阀110、作动器111的斯特林发动机10C、10D、10E实施相同的变更。
检测部86以具备能够对相对应的内燃机的运转状态进行检测的传感器、开关类的方式而构成。检测部86例如包括：对内燃机的进入空气量进行测量的空气流量计、能够对内燃机的转数进行检测的曲轴转角传感器、能够对用于实现对于内燃机的加速要求的加速踏板的踩下量（加速器开度）进行检测的加速器开度传感器、和实施内燃机的启动的点火开关。在ECU90F中，能够根据检测部86的输出，来对例如相对应的内燃机的启动正时和燃料喷射量（燃料喷射阀的开阀期间）进行检测。关于这一点，在ECU90F上也可以代替例如检测部86而以能够相互通信的方式连接有内燃机控制用的ECU。或者，ECU90F也可以为内燃机控制用的ECU。
当在ECU90F中根据内部湿度来对启动正时进行调节时，控制部根据受热时间来对启动正时进行调节。当根据受热时间来对启动正时进行调节时，具体而言，控制部在受热时间长于预定时间T时开始启动。预定时间T被设定为，冷却器45中的工作流体的温度高于预定值γ的时间。具体而言，预定时间T能够通过以如下的方式进行计算（推断）从而进行设定。
即，控制部对所对应的内燃机的排气热量进行计算并进行累计。而且，根据计算出的排气热量的累计值和斯特林发动机10H的热容量（包括考虑到加热器47的热交换能力和在被实施热交换的工作流体以外处的受热的工作流体在内的、受热部整体的热容量），来对工作流体的温度上升率进行计算。而且，根据计算出的温度上升率和作为目标温度的预定值γ，来对预定时间T进行计算。控制部通过在每次计算出排气热量的累计值时对预定时间T进行计算，从而对预定时间T进行更新。
具体而言，排气热量可以根据例如所对应的内燃机的进入空气量和燃料喷射量来进行计算。具体而言，温度上升率可以通过斯特林发动机10H的热容量除以排气热量的累计值来进行计算。而且，预定时间T可以通过预定值γ除以温度上升率来进行计算。当以此方式计算出预定时间T时，控制部最迟在对应的内燃机的启动时使控制阀110闭阀，并且在斯特林发动机10H的启动时进行开阀。
接下来，利用图19所示的流程图，来对由ECU90F实施的斯特林发动机10H的控制动作进行说明。ECU90F对是否为对应的内燃机的启动时进行判断（步骤S41）。如果为否定判断，则返回到步骤S41。如果为肯定判断，则ECU90F开始进行对受热时间的测量（步骤S42）。此外，对控制阀110进行闭阀（步骤S43）。接下来，ECU90F对排气热量进行计算及累计（步骤S44）。此外，对工作流体的温度上升率进行计算（步骤S45）。
接下来，ECU90F对预定时间T进行计算（步骤S46），并且对是否经过了能够启动的受热时间进行判断（步骤S47）。在步骤S47中，具体而言对受热时间是否长于预定时间T进行判断。如果在步骤S47中为否定判断，则返回到步骤S44。由此，在步骤S47中做出肯定判断之前的期间内，每当在步骤S44中计算出排气热量的累计值时，在步骤S46中重新计算出预定时间T，其结果为，预定时间T被更新。如果在步骤S47中为肯定判断，则ECU90F开始启动（步骤S48）。此外，对控制阀110进行开阀（步骤S49）。另外，在步骤S48中也可以设为，当其他的启动条件成立时开始启动。在步骤S49之后，结束本流程。
接下来，对斯特林发动机10H的作用效果进行说明。斯特林发动机10H根据受热时间，来对启动正时进行调节。具体而言，在受热时间长于预定时间T时开始启动，并且将预定时间T设定为，冷却器45中的工作流体的温度高于预定值γ的时间。而且由此，当斯特林发动机10H根据内部湿度来对启动正时进行调节时，即使不对预定的部位处的内部湿度进行特别检测，也能够在冷却器45中没有产生结露的状态下进行启动。其结果为，能够改善气体润滑被凝结水妨碍的情况。
斯特林发动机10H通过最迟在对应的内燃机的启动时对控制阀110进行闭阀，从而能够停止由冷却器45实施的冷却。而且由此，通过促进暖机，从而能够实现启动正时的提前化。另外，当根据受热时间来对启动正时进行调节时，斯特林发动机10H也可以使冷却水流通于冷却器45。但是，在这种情况下，当对预定时间T进行计算时，还需要考虑冷却器45中的冷却。
图20为表示受热时间与受热量之间的关系的图。纵轴表示受热量，横轴表示受热时间。如图20所示，在斯特林发动机10H中，当受热时间经过了预定时间T时，受热量超过目标热量H，其结果为，能够进行启动。关于这一点，斯特林发动机10H在根据内部湿度来对启动正时进行调节时，也可以根据受热量来对启动正时进行调节。此时，能够在受热量超过作为预定量的目标热量H时进行启动，并且能够将该预定量设定为，冷却器45中的工作流体的温度高于预定值γ的量（与预定时间T相对应的受热量）。
以上，虽然对本发明的实施例进行了详细叙述，但是本发明并不限定于所涉及的特定的实施例，在权利要求所记载的本发明的要旨的范围内，能够进行各种各样的变形和变更。
例如，斯特林发动机并不一定限定于内燃机，也可以被设定为，对从燃气轮机等适当的结构中排放出的热量进行回收。此外，预定的部位也并不一定限定于曲轴箱和冷却器。关于这一点，如果为曲轴箱，则在例如湿度计的设置容易的这一点上是适合的。另一方面，如果为冷却器，则在能够直接判断是否为在冷却器中产生结露的状态的这一点上是适合的。
符号说明
斯特林发动机 10A、10B、10C、10D、10E、10F、10G、10H；
膨胀活塞 21；
高温侧气缸 22；
压缩活塞 31；
压缩气缸 32；
冷却器 45；
曲轴 61；
曲轴箱 62；
加压泵 65；
起动机 70；
湿度计 80；
ECU 90A、90B、90C、90D、90E、90F；
冷却部 100。
Claims (7)
1.一种斯特林发动机，具备：
气缸；
活塞，在其与所述气缸之间实施有气体润滑；
曲轴箱，其中设置有将所述活塞的往复运动转换为旋转运动的曲轴；
冷却器，其对实施膨胀工作的工作流体进行冷却，
所述斯特林发动机根据内部湿度而对启动正时进行调节。
2.如权利要求1所述的斯特林发动机，其中，
所述斯特林发动机根据预定的部位处的内部湿度来对启动正时进行调节，并且在所述预定的部位处的内部湿度已低于预定值时开始启动。
3.如权利要求1或2所述的斯特林发动机，其中，
还具备使内部湿度降低的除湿部。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的斯特林发动机，其中，
在所述曲轴箱内还具备冷却部，所述冷却部与所述冷却器相比能够使工作流体的温度更加降低。
5.如权利要求4所述的斯特林发动机，其中，
所述斯特林发动机根据所述曲轴箱内的湿度来实施所述冷却部的运转。
6.如权利要求4或5所述的斯特林发动机，其中，
在所述曲轴箱内，于所述冷却部的周围还设置有隔壁部。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的斯特林发动机，其中，
所述冷却器通过在其与冷却介质之间进行热交换从而对工作流体进行冷却，
所述斯特林发动机还具备能够对朝向所述冷却器的冷却介质的供给进行控制的控制阀，并且将所述控制阀控制为，在启动前对冷却介质的流通进行限制。
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