JP2012041897A

JP2012041897A - スターリングエンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2012041897A
Application number: JP2010185605A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Katayama; 正章片山; Daisaku Sawada; 大作澤田; Hiroshi Yaguchi; 寛矢口
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-08-20
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2012-03-01
Also published as: US20120042645A1

Abstract

【課題】デコンプ作用の停止に伴い、許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することを防止或いは抑制可能なスターリングエンジンの制御装置を提供する。
【解決手段】ＥＣＵ８０は、高温側気筒２０および低温側気筒３０と、気筒２０、３０間を往復流動する作動流体を逃がすことで、気筒２０、３０間を往復流動する作動流体が圧縮される度合いを低減するデコンプ作用をもたらすデコンプバルブ７１と、を備え、機関起動時にデコンプバルブ７１がデコンプ作用をもたらすスターリングエンジン１０につき、機関起動後にデコンプ作用を徐々に弱めるようにデコンプバルブ７１を制御する。デコンプバルブ７１は作動流体を作動空間とクランクケース１２０内との間で行き来させるようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明はスターリングエンジンの制御装置に関し、特に作動流体が圧縮される度合いを低減するデコンプ作用を得るようにしたスターリングエンジンに対して設けられるスターリングエンジンの制御装置に関する。

近年、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載される内燃機関の排熱や工場排熱を回収するために、スターリングエンジンが注目されてきている。スターリングエンジンは高い熱効率が期待できる上に、作動流体を外から加熱する外燃機関であるために、熱源を問わず、ソーラー、地熱、排熱といった各種の低温度差代替エネルギーを活用でき、省エネルギーに役立つという利点がある。
スターリングエンジンを起動するにあたり、作動流体をスターリングエンジンの外部に排出することでデコンプ作用を得るようにしている点で、本発明と関連性があると考えられる技術が例えば特許文献１で開示されている。
このほかスターリングエンジンの始動に関する技術を開示している点で本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献２で、デコンプ作用に関連した技術を開示している点で本発明と関連性があると考えられる技術が特許文献３でそれぞれ開示されている。

特開２００９−１２７４７６号公報特開平０５−３８９５６号公報特開２００５−２９９５９４号公報

特許文献１が開示する技術では、スターリングエンジンが自立運転を開始した場合に、作動流体の排出を停止するようにしている。このためこの技術では、スターリングエンジンの回転速度が高まっている自立運転開始時に、デコンプ作用の停止に伴い作動流体が作動空間に急に保持される。そしてこの結果、この技術では、許容トルク変動を超えるトルク変動の発生を招くことがあると考えられる。具体的には図６に示すように、例えば許容トルク変動が、平均トルクＴ_ｍを中心とした最大トルクＴ_ｍａｘおよび最小トルクＴ_ｍｉｎのトルク変動であるのに対して瞬間的なデコンプ作用の停止（デコンプ作用の停止開始時間Ｔ_Ｓ≒停止終了時間Ｔ_Ｅ）に伴い、トルクが最大トルクＴ_ｍａｘを超えるトルクＴ´_ｍａｘにまで変動するトルク変動が発生することがある。

そこで本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、デコンプ作用の停止に伴い、許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することを防止或いは抑制可能なスターリングエンジンの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は一対の気筒と、前記一対の気筒間を往復流動する作動流体を逃がすことで、前記一対の気筒間を往復流動する作動流体が圧縮される度合いを低減するデコンプ作用をもたらすデコンプ手段と、を備え、機関起動時に前記デコンプ手段が前記デコンプ作用をもたらすスターリングエンジンに対して設けられ、機関起動後に、前記デコンプ作用を徐々に弱めるように前記デコンプ手段を制御する制御手段を備えたスターリングエンジンの制御装置である。

また本発明は前記一対の気筒が、高温側シリンダおよび前記高温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる高温側ピストンを備える高温側気筒と、低温側シリンダおよび前記低温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる低温側ピストンを備える低温側気筒とであり、前記スターリングエンジンが、前記高温側ピストンおよび前記低温側ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸が設けられるクランクケースと、前記クランクケース内を加圧する加圧手段とを備えており、前記デコンプ手段が、前記一対の気筒間を往復流動する作動流体を前記クランクケース内との間で行き来させる構成であることが好ましい。

また本発明は高温側シリンダおよび前記高温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる高温側ピストンを備える高温側気筒と、低温側シリンダおよび前記低温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる低温側ピストンを備える低温側気筒とからなる一対の気筒と、前記高温側ピストンおよび前記低温側ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸が設けられるクランクケースと、前記一対の気筒間を往復流動する作動流体が存在する作動空間と前記クランクケース内とを連通する連通手段と、前記連通手段に介在するようにして設けられた流量調節弁と、を備えたスターリングエンジンに対して設けられ、前記流量調節弁を機関起動時に開弁するとともに、機関起動後に徐々に閉弁するように制御する制御手段を備えたスターリングエンジンの制御装置である。

本発明によれば、デコンプ作用の停止に伴い、許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することを防止或いは抑制できる。

ＥＣＵをスターリングエンジンとともに示す図である。ＥＣＵの動作をフローチャートで示す図である。トルク変動を示す図である。スターリングエンジンの変形例の要部を示す図である。スターリングエンジンの変形例に対応するＥＣＵの動作をフローチャートで示す図である。瞬間的なデコンプ作用の停止に伴うトルク変動を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は本実施例にかかるスターリングエンジンの制御装置であるＥＣＵ８０をスターリングエンジン１０とともに示す図である。スターリングエンジン１０は２気筒α型のスターリングエンジンである。スターリングエンジン１０は、クランク軸線ＣＬの延伸方向と気筒配列方向Ｘとが互いに平行になるように直列平行に配置された一対の気筒である高温側気筒２０および低温側気筒３０を有している。高温側気筒２０は高温側ピストンである膨張ピストン２１と高温側シリンダ２２とを、低温側気筒３０は低温側ピストンである圧縮ピストン３１と低温側シリンダ３２とをそれぞれ備えている。低温側シリンダ３２内を往復運動する圧縮ピストン３１は、高温側シリンダ２２内を往復運動する膨張ピストン２１に対して、クランク角で９０°程度遅れて動くように位相差が設けられている。ピストン２１、３１の往復運動はコネクティングロッド１１０を介してクランクケース１２０内に設けられたクランク軸１１３に伝達され、回転運動に変換される。

高温側シリンダ２２の上部空間は膨張空間となっている。膨張空間には加熱器４７で加熱された作動流体が流入する。加熱器４７は本実施例では具体的には車両に搭載されたガソリンエンジンの排気管１００の内部に配置されている。この点、スターリングエンジン１０は、排気ガスの流通方向Ｖ１に対してクランク軸線ＣＬの延伸方向（換言すれば気筒配列方向Ｘ）が平行になるように配置されている。加熱器４７において、作動流体は高温熱源を構成する流体である排気ガスから回収した熱エネルギーにより加熱される。
低温側シリンダ３２の上部空間は圧縮空間となっている。圧縮空間には冷却器４５で冷却された作動流体が流入する。
再生器４６は、作動空間である膨張空間および圧縮空間の間を往復する作動流体との間で熱の授受を行う。再生器４６は具体的には、作動流体が膨張空間から圧縮空間へと流れる時には作動流体から熱を受け取り、作動流体が圧縮空間から膨張空間へと流れる時には蓄えられた熱を作動流体に放出する。
作動流体には空気が適用されている。但しこれに限られず、作動流体には例えばＨｅ、Ｈ_２、Ｎ_２等の気体を適用することができる。

次にスターリングエンジン１０の動作について説明する。加熱器４７で作動流体が加熱されると、膨張して膨張ピストン２１が圧下され、これによりクランク軸１１３の回動が行われる。次に膨張ピストン２１が上昇行程に移ると、作動流体は加熱器４７を通過して再生器４６に移送され、そこで熱を放出して冷却器４５へと流れる。冷却器４５で冷却された作動流体は圧縮空間に流入し、さらに圧縮ピストン３１の上昇行程に伴って圧縮される。このようにして圧縮された作動流体は、今度は再生器４６から熱を奪いながら温度を上昇して加熱器４７へ流れ込み、そこで再び加熱膨張せしめられる。すなわち、かかる作動流体の往復流動を通じてスターリングエンジン１０が動作する。

ところで、本実施例ではスターリングエンジン１０の熱源が車両の内燃機関の排気ガスとなっていることから、得られる熱量に制約があり、その得られる熱量の範囲でスターリングエンジン１０を作動させる必要がある。そこで本実施例では、スターリングエンジン１０の内部フリクションを可能な限り低減させることとしている。具体的にはスターリングエンジン１０の内部フリクションのうち、最も摩擦損失が大きいピストンリングによる摩擦損失を無くすため、シリンダ２２、３２とピストン２１、３１との間で気体潤滑を行っている。

気体潤滑ではシリンダ２２、３２とピストン２１、３１の間の微小なクリアランスで発生する空気の圧力（分布）を利用して，ピストン２１、３１を空中に浮いた形にする。空中に物体を浮上させる気体潤滑は摺動抵抗が極めて小さいため、スターリングエンジン１０の内部フリクションを大幅に低減できる。空中に物体を浮上させる気体潤滑には、例えば加圧流体を噴出させ、発生した静圧によって物体を浮上させる静圧気体潤滑を適用することができる。但しこれに限られず、気体潤滑には例えば動圧気体潤滑を適用することもできる。

気体潤滑が行われるシリンダ２２、３２とピストン２１、３１との間のクリアランスは数十μmとなっている。そして、このクリアランスにはスターリングエンジン１０の作動流体が介在している。ピストン２１、３１それぞれは気体潤滑によりシリンダ２２、３２と非接触の状態、または許容できる接触状態で支持されている。したがってピストン２１、３１の周囲には、ピストンリングは設けられておらず、また一般にピストンリングと共に使用される潤滑油も使用されていない。気体潤滑では、微小クリアランスにより膨張空間、圧縮空間それぞれの気密が保たれ、リングレスかつオイルレスでクリアランスシールが行われる。

ところでスターリングエンジン１０では、より大きな出力を得るためにクランクケース１２０内を加圧している。この点、クランクケース１２０内を加圧するにあたり、スターリングエンジン１０は加圧ポンプ６１、加圧用配管６２および加圧用開閉弁６３をさらに備えている。加圧ポンプ６１はクランクケース１２０内を加圧する加圧手段となっており、加圧用配管６２は加圧ポンプ６１とクランクケース１２０とを接続する接続手段となっている。加圧用開閉弁６３は加圧用配管６２に介在するようにして設けられており、クランクケース１２０内の加圧の許可、禁止を切り替える切替手段となっている。

そしてスターリングエンジン１０では、運転にあたりクランクケース１２０内を加圧した場合であっても、ピストン２１、３１およびシリンダ２２、３２間に形成された微小クリアランスを通じて、膨張空間や圧縮空間に存在する作動流体の平均圧力と、クランクケース１２０内に存在する作動流体の平均圧力とが時間経過とともにほぼ等しくなるようになっている。このためスターリングエンジン１０では、クランクケース１２０内を加圧することで作動流体を高圧にし、これによってより大きな出力を得られるようにしている。

またスターリングエンジン１０では、起動トルクを低減するためにデコンプ作用が得られるようにしている。この点、デコンプ作用が得られるようにするにあたり、スターリングエンジン１０はデコンプバルブ７１およびバイパス管７２をさらに備えている。デコンプバルブ７１はバイパス管７２に介在するようにして設けられており、気筒２０、３０間を往復流動する作動流体を逃がすことで、気筒２０、３０間を往復流動する作動流体が圧縮される度合いを低減するデコンプ作用をもたらすデコンプ手段となっている。この点、デコンプバルブ７１は具体的には、気筒２０、３０間を往復流動する作動流体をクランクケース１２０内との間で行き来させるようになっている。

バイパス管７２は、気筒２０、３０間を往復流動する作動流体が存在する作動空間（圧縮空間、冷却器４５、再生器４６、加熱器４７および膨張空間によって構成される空間）とクランクケース１２０内とを連通する連通手段であり、本実施例では具体的には膨張空間とクランクケース１２０内とを連通している。このため、デコンプバルブ７１はさらに具体的には気筒２０、３０間を往復流動する作動流体を膨張空間とクランクケース１２０内との間で行き来させるようになっている。
またバイパス管７２に設けられたデコンプバルブ７１は、さらに気筒２０、３０間を往復流動する作動流体が存在する作動空間（ここでは膨張空間）とクランクケース１２０内とを連通、遮蔽可能であることに加えて、連通時の連通状態を変更可能な変更手段となっており、これによりデコンプ作用を弱めることができるようになっている。この点、デコンプバルブ７１には開度調節が可能な流量調節弁を適用でき、本実施例では具体的にはバタフライバルブが適用されている。

またスターリングエンジン１０に対してはさらにＥＣＵ８０が設けられている。ＥＣＵ８０は図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータと入出力回路とを備えている。ＥＣＵ８０にはスターリングエンジン１０の回転数Ｎ_ＳＥを検出するための回転数Ｎ_ＳＥ検出センサ９１や、クランクケース１２０内の圧力を検出するための圧力センサ９２や、加熱器４７と熱交換が行われる直前の排気ガス温度Ｔ_ｉｎを検出するための排気ガス温度センサ９３などの各種のセンサ・スイッチ類が電気的に接続されている。またＥＣＵ８０には加圧ポンプ６１や、加圧用開閉弁６３や、デコンプバルブ７１などの各種の制御対象が電気的に接続されている。

ＲＯＭはＣＰＵが実行する種々の処理が記述されたプログラムやマップデータなどを格納するための構成である。ＣＰＵがＲＯＭに格納されたプログラムに基づき必要に応じてＲＡＭの一時記憶領域を利用しつつ処理を実行することで、ＥＣＵ８０では各種の制御手段や判定手段や検出手段などが機能的に実現される。

例えばＥＣＵ８０では、機関起動時にデコンプ作用をもたらすようにデコンプバルブ７１を制御する制御手段が機能的に実現される。デコンプ作用をもたらすにあたって、制御手段は具体的にはデコンプバルブ７１を開弁するように制御するよう実現され、さらに具体的には開度が全開になるようにデコンプバルブ７１を制御するよう実現される。
また制御手段はデコンプ作用を停止するにあたり、機関起動後にデコンプ作用を徐々に弱めるように、すなわち徐々に閉弁するようにデコンプバルブ７１を制御するよう実現される。
この点、制御手段は具体的には回転数Ｎ_ＳＥが起動回転数（自立運転に必要な最低回転数）になった場合に、デコンプ作用を徐々に弱めるようにデコンプバルブ７１を制御するよう実現される。

またデコンプ作用を徐々に弱めるにあたり、制御手段は具体的にはまずデコンプバルブ７１の開度が中間開度になるようにデコンプバルブ７１を制御するとともに、中間開度で開弁した状態から徐々に全閉状態になるようにデコンプバルブ７１を制御するよう実現される。
中間開度は具体的には、スターリングエンジン１０が自立運転を開始した場合に、スターリングエンジン１０のトルク変動が、許容トルク変動を超えない範囲内でデコンプ作用を維持可能な開度に設定されている。この点、許容トルク変動内のトルク変動は例えば所定の運転時に発生する。所定の運転は具体的には機関起動後、自立運転を開始するスターリングエンジン１０が行うことになる運転となっており、本実施例ではさらに具体的には保証される使用限度とされる定格出力を発生させる定格運転となっている。
中間開度はまた、ピストン２１、３１およびシリンダ２２、３２間に形成される微小クリアランスによる絞りよりも絞りが大きくなる開度に設定されている。

さらにデコンプ作用を徐々に弱めつつ停止するにあたり、制御手段はデコンプ作用を徐々に弱めるようにデコンプバルブ７１を制御し始めてから（ここでは具体的にはデコンプバルブ７１の開度が中間開度になるようにデコンプバルブ７１を制御してから）、所定時間ｔ１が経過した場合に、全閉状態になるようにデコンプバルブ７１を制御するよう実現される。この点、所定時間ｔ１は、デコンプ作用を徐々に弱めつつデコンプ作用を停止するにあたり、スターリングエンジン１０のトルク変動が許容トルク変動を超えないようにするために必要な長さに予め設定されている。そして、スターリングエンジン１０のトルク変動が許容トルク変動を超えないようにするにあたり、所定時間ｔ１は具体的には回転数Ｎ_ＳＥに応じて予め設定されている。この点、中間開度についても、トルク変動が許容トルク変動を超えない範囲内でデコンプ作用を維持可能な開度にするにあたり、同様に回転数Ｎ_ＳＥに応じて予め設定することができる。

次にＥＣＵ８０で行われる動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。ＥＣＵ８０はスターリングエンジン１０が起動可能であるか否かを判定する（ステップＳ１）。スターリングエンジン１０が起動可能であるか否かを判定するにあたっては、例えば排気ガス温度Ｔ_ｉｎが、スターリングエンジン１０が自立運転可能になる温度として予め設定された所定温度よりも高いか否かで判定することができる。この点、加熱器４７における作動流体の受熱状態が、スターリングエンジン１０が内部摩擦や駆動系の慣性質量に打ち勝って出力を発生可能な状態である場合に、スターリングエンジン１０は自立運転可能になる。ステップＳ１で否定判定であれば、スターリングエンジン１０を起動できないため、本フローチャートを一旦終了する。

一方、ステップＳ１で肯定判定であれば、スターリングエンジン１０を起動することができる。この場合、ＥＣＵ８０はクランクケース圧の加圧が必要であるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的にはＥＣＵ８０は圧力センサ９２の出力に基づき、クランクケース圧が所定圧力よりも小さいか否かを判定し、所定圧力よりも小さい場合に加圧が必要であると判定する。そしてステップＳ２で肯定判定であれば、ＥＣＵ８０は加圧用開閉弁６３を開くとともに加圧ポンプ６１をＯＮにする（ステップＳ３）。これによりクランクケース１２０内の加圧が開始される。一方、ステップＳ２で否定判定であれば、ＥＣＵ８０は加圧用開閉弁６３を閉じるとともに加圧ポンプ６１をＯＦＦにする（ステップＳ４）。

続いてＥＣＵ８０は、デコンプバルブ７１を全開にする（ステップＳ５）。さらにＥＣＵ８０はスターリングエンジン１０を外部起動により起動する（ステップＳ６）。この点、スターリングエンジン１０を外部起動により起動するにあたっては、例えばエンジンや電動機などの動力源からの動力を用いてクランク軸１１３を駆動し、これによりピストン２１、３１を往復運動させることで起動することができる。そしてステップＳ６に先立ち、ステップＳ５でデコンプバルブ７１を全開にすることで、機関起動時にデコンプ作用が得られるようにすることができる。

ステップＳ６に続いて、ＥＣＵ８０は起動回転数までスターリングエンジン１０の回転数Ｎ_ＳＥを上昇させる（ステップＳ７）。続いてＥＣＵ８０は、デコンプバルブ７１の開度が中間開度になるようにデコンプバルブ７１を閉じるとともに、所定時間ｔ１をかけてデコンプバルブ７１を徐々に全閉にする（ステップＳ８）。続いてＥＣＵ８０はデコンプバルブ７１が全閉であるか否かを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９で否定判定であればステップＳ８に戻る。一方、ステップＳ９で肯定判定であれば、ＥＣＵ８０は自立運転中であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。自立運転中であるか否かは、例えばデコンプバルブ７１を全閉にした状態で回転数Ｎ_ＳＥが起動回転数を超えたか否かで判定することができる。ステップＳ１０で否定判定であればステップＳ８に戻る。一方、ステップＳ１０で肯定判定であれば、スターリングエンジン１０の外部起動動作を終了する（ステップＳ１１）。

次にＥＣＵ８０の作用効果について説明する。ここで、スターリングエンジン１０では機関起動時にデコンプバルブ７１を開き、作動空間とクランクケース１２０内との間で作動流体を行き来させることで、デコンプ作用を得るようにしている。このためスターリングエンジン１０はデコンプ作用によって起動トルクを抑制でき、この結果、スターリングエンジン１０を起動するにあたってより小さな動力でクランク軸１１３を駆動できる。一方、ＥＣＵ８０は、デコンプ作用を停止するにあたり、機関起動後にデコンプ作用を徐々に弱めるようにデコンプバルブ７１を制御する。そしてこれによりＥＣＵ８０は許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することを防止或いは抑制できる。

一方、デコンプ作用を徐々に弱めるにあたっては、例えば全開状態から開度が徐々に小さくなるようにデコンプバルブ７１を制御することもできる。これに対してＥＣＵ８０は、まずデコンプバルブ７１の開度が中間開度になるようにデコンプバルブ７１を制御することで、より早い段階で、且つより大きな度合いでデコンプ作用を低減でき、この結果、出力の早期向上を図ることができる。
またこの場合に、トルク変動が許容トルク変動を超えない範囲内でデコンプ作用を維持可能な開度に中間開度を設定することで、ＥＣＵ８０はデコンプバルブ７１の開度を中間開度に変更した場合に許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することを防止でき、さらにピストン２１、３１およびシリンダ２２、３２間に形成される微小クリアランスによる絞りよりも絞りが大きくなる開度に中間開度を設定することで、デコンプ作用を有効に機能させることができる。
またデコンプ作用を徐々に弱めつつ停止するにあたり、ＥＣＵ８０はデコンプ作用を弱め始めてから、所定時間ｔ１をかけてデコンプバルブ７１を徐々に全閉にすることで、デコンプ作用の停止に伴い、許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することをより確実に防止できる。

そしてＥＣＵ８０がこのようにしてトルク変動を防止する結果、スターリングエンジン１０では、具体的には図３に示すようなトルク変動が得られる。図３に示すようにこのトルク変動は、停止開始時間Ｔｓでデコンプバルブ７１の開度を中間開度に変更するとともに、デコンプ作用の停止開始時間Ｔ_Ｓから停止終了時間Ｔ_Ｅまでの間に、所定時間ｔ１をかけてデコンプバルブ７１を徐々に全閉にした結果、許容トルク変動の範囲内（平均トルクＴ_ｍを中心とした最大トルクＴ_ｍａｘおよび最小トルクＴ_ｍｉｎの範囲内）で時間Ｔ_Ｓから徐々に大きくなるとともに、時間Ｔ_Ｅで許容トルク変動内に落ち着くようになっている。すなわちＥＣＵ８０は具体的にはこのようにしてデコンプ作用の停止に伴い、許容トルク変動を超えるトルク変動が発生することを防止できる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば上述した実施例では、デコンプ作用を徐々に弱めるにあたって、デコンプ作用をより有効に利用できる点で好適であることから、回転数Ｎ_ＳＥが起動回転数になった場合に、デコンプバルブ７１の開度が中間開度になるようにデコンプバルブ７１を制御するとともに、所定時間ｔ１をかけて中間開度から徐々にデコンプバルブ７１を全閉にする場合について説明した。
しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、デコンプ作用を徐々に弱めるにあたり、制御手段は例えばスターリングエンジン起動後に発生する最初のトルク変動の山を超えた後に、適宜の回転数でデコンプ作用を徐々に弱めるようにデコンプ手段を制御してもよい。

また上述した実施例ではデコンプ手段がデコンプバルブ７１である場合について説明した。しかしながら、本発明においては必ずしもこれに限られず、デコンプ手段は例えば図４に示すような複数（ここでは２つ）のバルブであるメインバルブ７５およびサブバルブ７６で構成されてもよい。図４はデコンプバルブ７１およびバイパス管７２の代わりに、バルブ７５、７６および多段バイパス管７７を設けたスターリングエンジン１０の変形例の要部を示している。多段バイパス管７７は、作動空間（具体的にはここでは冷却器４５および膨張空間）とクランクケース１２０内とを連通するにあたり、同じバイパス経路を形成する複数の配管を多段構成で備える多段バイパス手段であり、複数の配管として具体的にはメイン配管７７ａとサブ配管７７ｂとを備えている。これに対してメインバルブ７５はメイン配管７７ａに、サブバルブ７６はサブ配管７７ｂに介在するようにしてそれぞれ設けられており、メイン配管７７ａはサブ配管７７ｂよりも大きな流路を形成している。

かかる変形例において、バルブ７５、７６には開度を調節可能な流量調節弁を適用することができ、この場合には例えば図５に示すようにしてデコンプ作用を停止することができる。なお、図５に示すフローチャートはステップＳ８、Ｓ９の代わりにステップＳ２１からＳ２４までが設けられている点以外、図３に示すフローチャートと同一のものとなっている。またかかる変形例においてＥＣＵ８０は、デコンプバルブ７１の代わりにバルブ７５、７６が制御対象としてＥＣＵ８０に電気的に接続されており、且つバルブ７５、７６を制御するにあたり、図５に示す制御を行うように制御手段が機能的に実現されるものとする。

図５に示すように、ステップＳ７に続いてＥＣＵ８０は、バルブ７５の開度が中間開度になるようにメインバルブ７５を制御するとともに、所定時間ｔ２をかけて中間開度から徐々にメインバルブ７５を全閉にする（ステップＳ２１）。この点、メインバルブ７５につき、中間開度および所定時間ｔ２はデコンプバルブ７１にかかる中間開度および所定時間ｔ１と同様にして予め設定することができる。続いてＥＣＵ８０は、メインバルブ７５が全閉であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして否定判定であればステップＳ２１に戻り、肯定判定であれば、ＥＣＵ８０はサブバルブ７６の開度が中間開度になるようにサブバルブ７６を制御するとともに、所定時間ｔ３をかけて中間開度から徐々にサブバルブ７６を全閉にする（ステップＳ２３）。この点、サブバルブ７６につき、中間開度および所定時間ｔ３はデコンプバルブ７１にかかる中間開度および所定時間ｔ１と同様にして予め設定することができる。続いてＥＣＵ８０は、サブバルブ７６が全閉であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。そして否定判定であればステップＳ２３に戻り、肯定判定であればステップＳ１０に進む。
この場合にも、デコンプ作用を瞬間的に停止することなく、デコンプ作用を徐々に弱めつつ停止することで、デコンプ作用の停止に伴い、許容トルク変動を超える大きなトルク変動が発生することを防止できる。

また例えば上述した実施例でＥＣＵ８０によって機能的に実現される制御手段は、その他の電子制御装置や専用の電子回路などのハードウェアやこれらの組み合わせによって実現されてもよい。

１０スターリングエンジン
２０高温側気筒
２１膨張ピストン
２２高温側シリンダ
３０低温側気筒
３１圧縮ピストン
３２低温側シリンダ
６１加圧ポンプ
６２加圧用配管
６３加圧用開閉弁
７１デコンプバルブ
７２バイパス管
８０ＥＣＵ
１２０クランクケース

Claims

一対の気筒と、
前記一対の気筒間を往復流動する作動流体を逃がすことで、前記一対の気筒間を往復流動する作動流体が圧縮される度合いを低減するデコンプ作用をもたらすデコンプ手段と、
を備え、機関起動時に前記デコンプ手段が前記デコンプ作用をもたらすスターリングエンジンに対して設けられ、
機関起動後に、前記デコンプ作用を徐々に弱めるように前記デコンプ手段を制御する制御手段を備えたスターリングエンジンの制御装置。
請求項１記載のスターリングエンジンの制御装置であって、
前記一対の気筒が、高温側シリンダおよび前記高温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる高温側ピストンを備える高温側気筒と、低温側シリンダおよび前記低温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる低温側ピストンを備える低温側気筒とであり、
前記スターリングエンジンが、前記高温側ピストンおよび前記低温側ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸が設けられるクランクケースと、前記クランクケース内を加圧する加圧手段とを備えており、
前記デコンプ手段が、前記一対の気筒間を往復流動する作動流体を前記クランクケース内との間で行き来させるスターリングエンジンの制御装置。
高温側シリンダおよび前記高温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる高温側ピストンを備える高温側気筒と、低温側シリンダおよび前記低温側シリンダとの間で気体潤滑が行われる低温側ピストンを備える低温側気筒とからなる一対の気筒と、
前記高温側ピストンおよび前記低温側ピストンの往復運動を回転運動に変換するクランク軸が設けられるクランクケースと、
前記一対の気筒間を往復流動する作動流体が存在する作動空間と前記クランクケース内とを連通する連通手段と、
前記連通手段に介在するようにして設けられた流量調節弁と、を備えたスターリングエンジンに対して設けられ、
前記流量調節弁を機関起動時に開弁するとともに、機関起動後に徐々に閉弁するように制御する制御手段を備えたスターリングエンジンの制御装置。