JP2020033975A - Starter of rotation piston-type engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転ピストン型エンジンの始動装置に関するものである。 The present invention relates to a starting device for a rotary piston type engine.
従来の回転ピストン型のエンジンとして、たとえば、特開2001−241303号(特許文献1)には、円筒形状のハウジング内にハウジングの中心軸を回転中心として、ハウジング内を摺動する複数のピストンが設けられ、ハウジングの内周面と、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンとによって形成される燃焼室において、燃料を燃焼させることによって出力軸を回転させる構成が開示されている。 2. Description of the Related Art As a conventional rotary piston type engine, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-241303 (Patent Document 1) discloses a plurality of pistons that slide inside a cylindrical housing around a central axis of the housing as a rotation center. There is disclosed a configuration in which an output shaft is rotated by burning fuel in a combustion chamber provided and formed by an inner peripheral surface of a housing and a plurality of pistons rotatably sliding in the housing.
上記のような回転ピストン型のエンジンの始動時においては、たとえば、スタータモータを用いて複数のピストンを一定の回転速度(たとえば、200rpm〜300rpm)で5回〜10回程度回転させることによって燃焼室内を着火可能な状態にすることが考えられる。しかしながら、燃焼室内を着火可能な状態にするためには、複数のピストンを一定の回転速度以上で回転させる必要があるため、スタータモータの動作開始から複数のピストンを一定の回転速度以上で回転させるまでに時間を要する場合がある。その結果、エンジンの始動時において速やかに所定の燃焼状態にすることができない場合がある。 At the time of starting the above-described rotary piston type engine, for example, the starter motor is used to rotate a plurality of pistons at a constant rotation speed (for example, 200 rpm to 300 rpm) about 5 to 10 times to thereby start the combustion chamber. It is conceivable to make the ignition possible. However, in order to make the combustion chamber ignitable, it is necessary to rotate the plurality of pistons at a certain rotation speed or more, so that the plurality of pistons are rotated at a certain rotation speed or more from the start of operation of the starter motor. May take some time to complete. As a result, when the engine is started, there may be a case where the predetermined combustion state cannot be quickly achieved.
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、始動時において、所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御する回転ピストン型エンジンの始動装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and has as its object to control the rotation of a plurality of pistons that rotate and slide in a housing so that a predetermined combustion state is achieved at the time of starting. To provide a starting device for a rotating piston type engine.
この発明のある局面に係る回転ピストン型エンジンの始動装置は、ハウジングと、ハウジング内に回転可能に支持される第1ピストン部材と、ハウジング内に回転可能に支持される第2ピストン部材と、を含み、ハウジングの内周面と第1ピストン部材と第2ピストン部材とによって燃料を燃焼させるための燃焼室が形成される回転ピストン型エンジンの始動装置である。この始動装置は、第1ピストン部材および第2ピストン部材に接続され、電動機として機能することで動力を発生するとともに発電機として機能することで電力を発生する単数または複数の回転電機と、回転電機を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、エンジンの始動が要求される場合に、回転電機を電動機として機能させ、第1ピストン部材と第2ピストン部材とを近づけて燃焼室内の気体の圧縮を行なう始動制御を実行する。 A starting device for a rotary piston engine according to an aspect of the present invention includes a housing, a first piston member rotatably supported in the housing, and a second piston member rotatably supported in the housing. A starting device for a rotary piston engine in which a combustion chamber for burning fuel is formed by an inner peripheral surface of a housing, a first piston member, and a second piston member. The starting device is connected to a first piston member and a second piston member, and generates one or more rotating electric machines that generate power by functioning as an electric motor and generate electric power by functioning as a generator; And a control device for controlling the When a start of the engine is required, the control device causes the rotating electric machine to function as an electric motor, and performs a start control of bringing the first piston member and the second piston member close to each other to compress the gas in the combustion chamber.
このようにすると、エンジンの始動が要求される場合に、第1ピストン部材と第2ピストン部材とを近づけて燃焼室内の気体を圧縮することによって着火させるので、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれかを回転させることができる。そのため、エンジンが所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御することができる。 With this configuration, when the engine needs to be started, the first piston member and the second piston member are brought close to each other to compress the gas in the combustion chamber, thereby igniting the first piston member and the second piston member. Either the member or the second piston member can be rotated. Therefore, it is possible to control the rotation of the plurality of pistons that slide and rotate in the housing so that the engine enters a predetermined combustion state.
好ましくは、制御装置は、エンジンの始動が要求される場合に、着火可能な状態になる速度で第1ピストン部材と第2ピストン部材とが近づくように回転電機を制御する。 Preferably, the control device controls the rotating electric machine such that when the engine is required to start, the first piston member and the second piston member approach each other at a speed at which ignition is possible.
このようにすると、第1ピストン部材と第2ピストン部材とが近づけて燃焼室内の気体を圧縮することによって燃焼室内の燃料を着火させることができる。そのため、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれかを回転させることができる。特に、ピストンの移動速度が遅いとピストンのシール部等から燃焼室内の気体の漏れが多く十分に圧縮されないため着火できないが、ピストンの移動速度が速ければ漏れが少ないので十分に圧縮されて着火ができる。「着火可能な状態になる速度」とは後者の側であることを意味する。 In this case, the fuel in the combustion chamber can be ignited by bringing the first piston member and the second piston member close to each other and compressing the gas in the combustion chamber. Therefore, one of the first piston member and the second piston member can be rotated by burning the fuel. In particular, if the moving speed of the piston is slow, the gas in the combustion chamber leaks from the seal portion of the piston, etc., so that it cannot be ignited because it is not sufficiently compressed. it can. "The speed at which the ignition becomes possible" means the latter side.
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの始動が要求される場合に、初回または数回目の圧縮時に燃焼室内の燃料を着火させる。 More preferably, the control device ignites the fuel in the combustion chamber at the first or several compressions when the engine is required to be started.
このようにすると、初回または数回目の圧縮時に燃焼室内の燃料を着火させるので、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれかを回転させることができる。そのため、エンジンの始動時において速やかに所定の燃焼状態にすることができる。 With this configuration, the fuel in the combustion chamber is ignited at the time of the first or several compressions, so that either the first piston member or the second piston member can be rotated by burning the fuel. Therefore, a predetermined combustion state can be quickly achieved when the engine is started.
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの始動が要求される場合に、始動制御を実行する前に、第1ピストン部材が始動初期位置である第1の位置になるように回転電機を制御するとともに、第2ピストン部材が始動初期位置である第2の位置になるように回転電機を制御する。 More preferably, when starting of the engine is required, the control device controls the rotating electric machine such that the first piston member is at a first position, which is an initial starting position, before performing start control. , The rotating electric machine is controlled such that the second piston member is at the second position, which is the initial starting position.
このようにすると、エンジンの始動が要求される場合に、第1ピストン部材および第2ピストン部材をそれぞれ第1の位置および第2の位置にすることができる。そのため、エンジンの始動時においてエンジンが所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御することができる。 In this way, when starting of the engine is required, the first piston member and the second piston member can be set to the first position and the second position, respectively. Therefore, it is possible to control the rotation of the plurality of pistons that rotate and slide in the housing so that the engine is brought into a predetermined combustion state when the engine is started.
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの停止時に、第1ピストン部材が始動初期位置である第1の位置になるように回転電機を制御するとともに、第2ピストン部材が始動初期位置である第2の位置になるように回転電機を制御する。 More preferably, the control device controls the rotary electric machine such that the first piston member is at a first position, which is an initial starting position, when the engine is stopped, and the second piston member is at a second position, which is an initial starting position. The rotating electric machine is controlled to be at the position of.
このようにすると、エンジンの停止時に、第1ピストン部材および第2ピストン部材をそれぞれ第1の位置および第2の位置にすることができる。そのため、エンジンの始動時においてエンジンが所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御することができる。 With this configuration, when the engine is stopped, the first piston member and the second piston member can be set to the first position and the second position, respectively. Therefore, it is possible to control the rotation of the plurality of pistons that rotate and slide in the housing so that the engine is brought into a predetermined combustion state when the engine is started.
さらに好ましくは、制御装置は、始動制御の実行中において、第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれか一方の回転状態が他方と衝突する回転状態である場合に他方を一方から離隔する方向に回転させる。 More preferably, the control device separates one of the first piston member and the second piston member from the other during the execution of the start control, when the rotation state of one of the first piston member and the second piston member is a collision state with the other. Rotate in the direction.
このようにすると、第1ピストン部材と第2ピストン部材との衝突を回避することができる。 With this configuration, it is possible to avoid collision between the first piston member and the second piston member.
さらに好ましくは、制御装置は、始動制御の実行中において、燃焼室内で燃料が着火したか否かを判定し、燃焼室内で燃料が着火していないと判定される場合に、第1ピストン部材と第2ピストン部材とをさらに近づけて着火させる。 More preferably, the control device determines whether the fuel has been ignited in the combustion chamber during the execution of the start control, and when it is determined that the fuel has not been ignited in the combustion chamber, the first piston member and The second piston member is brought closer to fire.
このようにすると、始動制御の実行中において、燃焼室内で燃料が着火していないと判定される場合に、第1ピストン部材と第2ピストン部材とをさらに近づけて圧縮させるので確実に着火させることができる。 With this configuration, when it is determined that the fuel is not ignited in the combustion chamber during the execution of the start control, the first piston member and the second piston member are brought closer to each other and compressed, so that the ignition is reliably performed. Can be.
さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの作動に伴い、第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちの少なくともいずれかが回転する場合に回転電機の発電電力を制御する。 More preferably, the control device controls the generated electric power of the rotating electric machine when at least one of the first piston member and the second piston member rotates with the operation of the engine.
このようにすると、第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちの少なくともいずれかが回転する場合に、回転電機を用いて発電を行なうことができる。 With this configuration, when at least one of the first piston member and the second piston member rotates, power can be generated using the rotating electric machine.
この発明によると、始動時において、所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御する回転ピストン型エンジンの始動装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a starting device for a rotary piston type engine that controls the rotation of a plurality of pistons that rotate and slide in the housing so that a predetermined combustion state is obtained at the time of starting.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
<発電システム1の概略構成について>
以下に、本実施の形態に係る回転ピストン型エンジンを用いた発電システムの構成および動作について説明する。図1は、本実施の形態における発電システム1の概略構成の一例を示す図である。図2は、発電システム1の構成の一部を示す斜視図である。図1および図2に示すように、発電システム1は、回転ピストン型エンジン(以下、単にエンジンと記載する)2と、第1MG(Motor Generator)61と、第2MG(Motor Generator)62と、第1インバータ71と、第2インバータ72と、バッテリ80と、負荷90と、第1レゾルバ101と、第2レゾルバ102と、制御装置200とを含む。
<About the schematic configuration of the
Hereinafter, the configuration and operation of the power generation system using the rotating piston type engine according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a schematic configuration of a
<エンジン2の構成について>
本実施の形態において、エンジン2は、回転ピストン型の内燃機関である。エンジン2の燃料には、たとえば、ガスやガソリンや軽油等が用いられる。エンジン2は、ハウジング4と、吸気管6と、排気管8と、インジェクタ10と、スロットルバルブ12と、スロットルモータ14と、第1出力軸16と、第2出力軸18とを含む。
<About the configuration of the
In the present embodiment, the
吸気管6の一方端は、ハウジング4の吸気ポート(図示せず)に接続される。吸気管6の他方端には、たとえば、エアクリーナ(図示せず)が接続される。エアクリーナは、エンジン2の外部から吸入される空気から異物を除去する。エンジン2の作動中において、吸気管6には、エアクリーナから吸入された空気が流通する。吸気管6を流通する空気は、ハウジング4の吸気ポートに流通する。
One end of the
スロットルバルブ12は、吸気管6に設けられ、吸気管6を流通する空気の流量を制限する。スロットルバルブ12の開度(スロットル開度)は、制御装置200からの制御信号THに応じて動作するスロットルモータ14によって調整される。
The
インジェクタ10は、吸気管6のスロットルバルブ12よりも上流側に設けられ、制御装置200からの制御信号INJに応じて燃料(たとえば、ガス)を吸気管6内に噴射する。噴射された燃料は、吸気管6内で空気と混合されてハウジング4の吸気ポートに流通する。
The
ハウジング4の外周部分は、図2に示すように円筒形状に形成されており、その内周部分も円筒形状に形成されている。ハウジング4は、その内部に、第1出力軸16に接続される第1ピストン部材と、第2出力軸18に接続される第2ピストン部材とを収納する。
The outer peripheral portion of the
排気管8の一方端は、ハウジング4の排気ポート(図示せず)に接続される。排気管8の他方端には、たとえば、排気処理装置(図示せず)が接続される。エンジン2の作動中において、ハウジング4内での燃焼により生じた排気は、ハウジング4の排気ポートから排気管8に流通する。排気管に流通する排気は、排気処理装置によって浄化されて、エンジン2の外部に排出される。
One end of the
<エンジン2の内部構造について>
以下、エンジン2の内部構造の一例について図3を参照しつつ説明する。図3は、エンジン内部に設けられるピストン部材の構成の一例を示す図である。
<About the internal structure of the
Hereinafter, an example of the internal structure of the
図3に示すように、ハウジング4内には、第1ピストン部材24と、第2ピストン部材28とが組み合わされて収納される。第1ピストン部材24は、第1回転体24aと、第1壁面部材24bとを含む。第2ピストン部材28は、第2回転体28aと、第2壁面部材28bとを含む。第1壁面部材24bおよび第2壁面部材28bが「ピストン片」に相当する。
As shown in FIG. 3, the
第1回転体24aと、第2回転体28aとは、回転中心が一致するようにハウジング4によって回転自在に支持され、第1回転体24aの一方の端面と、第2回転体28aの一方の端面とが対向するように設けられる。
The
第1回転体24aおよび第2回転体28aは、その回転中心を含む断面に斜面部分を有するように形成される。これにより、第1回転体24aと第2回転体28aとが組み合わされた状態において、第1回転体24aと第2回転体28aとの間には、V字形状の断面を有する凹部が周方向に形成される。
The
第1回転体24aには、回転中心からハウジング4の内周面に向けて延在するように設けられ、端部がハウジング4の内周面に当接する第1壁面部材24bが設けられる。第1壁面部材24bは、2つの三角形の板状部材によって構成される。第1壁面部材24bの2つの三角形の板状部材は、回転中心について互いに対称となるに位置関係になるように第1回転体24aに設けられる。
The first
第2回転体28aには、回転中心からハウジング4の内周面に向けて延在するように設けられ、端部がハウジング4の内周面に当接する第2壁面部材28bが設けられる。第2壁面部材28bは、上述の第1壁面部材24bを構成する板状部材と同形状となる、2つの三角形の板状部材によって構成される。第2壁面部材28bの2つの三角形の板状部材は、回転中心について互いに対称となる位置関係になるように第2回転体28aに設けられる。
The second
第1壁面部材24bおよび第2壁面部材28bの三角形の板状部材は、いずれも、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28がハウジング4に収納されている状態において第1回転体24aと第2回転体28aとの間の凹部とハウジング4の内周面とによって形成される三角形の断面形状に合致するように形成される。また、第1壁面部材24bおよび第2壁面部材28bの三角形の板状部材の外周部分は、ハウジング4の内周面と摺動可能に構成される。
Each of the triangular plate-like members of the
各部材間の当接部分や摺動部分には、シール等が適宜設けられる。第1回転体24aには、回転中心が一致するように第1出力軸16が接続される。第2回転体28aには、回転中心が一致するように第2出力軸18が接続される。さらに、第1回転体24aおよび第2回転体28aの各々とハウジング4との間には、たとえば、ワンウェイクラッチ22,26が設けられる。ワンウェイクラッチ22は、第1回転体24aのハウジング4内における予め定められた回転方向へのみ回転を許容し、予め定められた回転方向とは逆方向への回転を抑制する。同様に、ワンウェイクラッチ26は、第2回転体28aのハウジング4内における予め定められた回転方向へのみ回転を許容し、予め定められた回転方向とは逆方向への回転を抑制する。
A seal or the like is appropriately provided at a contact portion or a sliding portion between the members. The
<エンジン2以外の構成について>
図1および図2に戻って、以下に発電システム1のエンジン2以外の構成について説明する。
<About the configuration other than the
Returning to FIGS. 1 and 2, the configuration of the
第1出力軸16および第2出力軸18は、いずれもハウジング4内での燃料の燃焼によって回転する。第1出力軸16は、第1MG61の回転軸に接続される。第2出力軸18は、第2MG62の回転軸に接続される。また、第1出力軸16は、第1MG61の回転力によって回転可能であり、第2出力軸18は、第2MG62の駆動トルクによって回転可能である。
Both the
第1MG61および第2MG62の各々は、電動機として機能することで動力を発生するとともに発電機として機能することで電力を発生する回転電機である。本実施の形態において、第1MG61および第2MG62は、たとえば、いずれも三相交流回転電機である。第1インバータ71および第2インバータ72は、いずれも直流電力と交流電力との間で電力変換が可能に構成される電力変換装置である。
Each of
第1MG61は、第1インバータ71と電気的に接続される。第1インバータ71は、制御装置200からの制御信号INV1によって制御される。すなわち、第1MG61と第1インバータ71との間で授受される電力は、制御装置200からの制御信号INV1によって制御される。
制御装置200は、たとえば、第1MG61において回生トルクが発生するように第1インバータ71を制御する。このとき、第1MG61において発生する回生電力は、第1インバータ71において交流電力から直流電力に変換され、バッテリ80に供給される。バッテリ80は、第1インバータ71から供給される直流電力によって充電される。あるいは、制御装置200は、第1MG61において駆動トルクが発生するように第1インバータ71を制御する。このとき、バッテリ80の電力は、第1インバータ71において直流電力から交流電力に変換され第1MG61に供給される。
第2MG62は、第2インバータ72と電気的に接続される。第2インバータ72は、制御装置200からの制御信号INV2によって制御される。すなわち、第2MG62と第2インバータ72との間で授受される電力は、制御装置200からの制御信号INV2によって制御される。
制御装置200は、たとえば、第2MG62において回生トルクが発生するように第2インバータ72を制御する。このとき、第2MG62において発生する回生電力は、第2インバータ72において交流電力から直流電力に変換され、バッテリ80に供給される。バッテリ80は、第2インバータ72から供給される直流電力によって充電される。あるいは、制御装置200は、第2MG62において駆動トルクが発生するように第2インバータ72を制御する。このとき、バッテリ80の電力は、第2インバータ72において直流電力から交流電力に変換され第2MG62に供給される。
バッテリ80は、たとえば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池によって構成される直流電源である。なお、バッテリ80は、第1インバータ71あるいは第2インバータ72から供給される直流電力の貯蔵が可能な蓄電装置であればよく、たとえば、バッテリ80に代えて、キャパシタ等が用いられてもよい。
The
発電システム1の動作は、制御装置200によって制御される。制御装置200は、各種処理を行なうCPU(Central Processing Unit)と、プログラムおよびデータを記憶するROM(Read Only Memory)およびCPUの処理結果等を記憶するRAM(Random Access Memory)等を含むメモリと、外部との情報のやり取りを行なうための入・出力ポート(いずれも図示せず)とを含む。入力ポートには、上述したセンサ類(たとえば、第1レゾルバ101および第2レゾルバ102)が接続される。出力ポートには、制御対象となる機器(たとえば、エンジン2、第1インバータ71、第2インバータ72等)が接続される。
The operation of the
制御装置200は、各センサおよび機器からの信号、ならびにメモリに格納されたマップおよびプログラムに基づいて、発電システム1が所望の作動状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア(電子回路)により処理することも可能である。
第1レゾルバ101は、第1MG61の回転軸(第1出力軸16)の回転角度(以下、回転角度CA1と記載する)を検出する。第1レゾルバ101は、検出した回転角度CA1を示す信号を制御装置200に送信する。
第2レゾルバ102は、第2MG62の回転軸(第2出力軸18)の回転角度(以下、回転角度CA2と記載する)を検出する。第2レゾルバ102は、検出した回転角度CA2を示す信号を制御装置200に送信する。
<発電システム1の動作について>
以上のような構成を有する発電システム1の動作について図4〜図6を用いて説明する。
<Operation of
The operation of the
図4は、燃焼室Aで燃料が燃焼する場合における各構成部材の動作の一例を説明するための図である。図5は、燃焼室Dで燃料が燃焼する場合における各構成部材の動作の一例を説明するための図である。 FIG. 4 is a diagram for explaining an example of the operation of each component when fuel is burned in the combustion chamber A. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the operation of each component when fuel is burned in the combustion chamber D.
図4には、ハウジング4の中央部分(たとえば、第1回転体24aと第2回転体28aとの当接部分)の断面が示される。図4に示すように、ハウジング4内には、ハウジング4の内周面と、第1ピストン部材24と、第2ピストン部材28とによって、4つの燃焼室A〜Dが形成される。なお、ワンウェイクラッチ22,26は、図4において、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28の反時計回りの回転を抑制し、時計回りの回転を許容する。
FIG. 4 shows a cross section of a central portion of the housing 4 (for example, a contact portion between the first
図4に示される燃焼室Aでは、圧縮された空気と燃料との混合気が自着火によって着火する膨張行程となる。すなわち、燃焼室Aで燃料が燃焼すると、第1ピストン部材24の反時計回りの移動がワンウェイクラッチ22によって抑制されるため、第1ピストン部材24の回転位置が維持されつつ、第2ピストン部材28のみが破線矢印の方向に回転し、燃焼室A内の気体の膨張とともに燃焼室Aの容積が増加する。
In the combustion chamber A shown in FIG. 4, an expansion process is performed in which a mixture of compressed air and fuel is ignited by self-ignition. That is, when the fuel is burned in the combustion chamber A, the counterclockwise movement of the
図4に示される燃焼室Bでは、膨張した排気が排気管8から排出される排気行程となる。すなわち、燃焼室Aでの燃料の燃焼によって、第2ピストン部材28が破線矢印の方向に回転すると、第1ピストン部材24の回転位置が維持されるため、燃焼室Bの容積が減少する。このとき、燃焼室Bは、排気管8と連通している。そのため、燃焼室B内の排気は、燃焼室Bの容積の減少とともに、排気管8に排出されていく。
In the combustion chamber B shown in FIG. 4, the expanded exhaust gas is discharged from the
図4に示される燃焼室Cでは、吸気管6から空気と燃料との混合気が吸入される吸気行程となる。すなわち、燃焼室Aでの燃料の燃焼によって、第2ピストン部材28が破線矢印の方向に回転すると、第1ピストン部材24の回転位置が維持されるため、燃焼室Cの容積が増加する。このとき、燃焼室Cは、第2ピストン部材28が破線矢印の方向に回転する途中で、吸気管6と連通する。そのため、燃焼室Cの容積の増加とともに、吸気管6から混合気が燃焼室C内に吸入される。
In the combustion chamber C shown in FIG. 4, an intake stroke in which a mixture of air and fuel is sucked from the
図4に示される燃焼室Dでは、吸気管6から吸入された混合気が圧縮される圧縮行程となる。すなわち、燃焼室Aでの燃料の燃焼によって、第2ピストン部材28が破線矢印の方向に回転すると、第1ピストン部材24の回転位置が維持されるため、燃焼室Dの容積が減少する。このとき、燃焼室Dは、吸気管6および排気管8のいずれにも連通していないため、燃焼室Dの容積の減少によって燃焼室D内の混合気が圧縮される。
In the combustion chamber D shown in FIG. 4, the air-fuel mixture sucked from the
そして、燃焼室D内の圧力が上昇することによって第1ピストン部材24に時計回りの力が作用すると、第1ピストン部材24が回転し、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係が図5に示す位置関係となる。
Then, when a clockwise force acts on the
図5には、図4と同様にハウジング4の中央部分の断面が示される。図5に示されるエンジン2の構成は、図4に示されるエンジン2の構成と比較して、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係および燃焼室A〜Dの位置および容積が異なる点以外は同様である。
FIG. 5 shows a cross section of the central portion of the
図5に示される燃焼室Dでは、圧縮行程の後の膨張行程となる。すなわち、燃焼室Dでは、圧縮された空気と燃料との混合気が自着火によって着火する。燃焼室Dで燃料が燃焼すると、第2ピストン部材28の反時計回りの移動がワンウェイクラッチ26によって抑制されるため、第2ピストン部材28の回転位置が維持されつつ、第1ピストン部材24のみが時計回りに回転し、燃焼室D内の気体の膨張とともに燃焼室Dの容積が増加する。
In the combustion chamber D shown in FIG. 5, the expansion stroke follows the compression stroke. That is, in the combustion chamber D, the mixture of the compressed air and the fuel is ignited by self-ignition. When the fuel is burned in the combustion chamber D, the counterclockwise movement of the
図5に示される燃焼室Aでは、膨張行程の後の排気行程となる。すなわち、燃焼室Dでの燃料の燃焼によって、第1ピストン部材24が時計回りに回転すると、第2ピストン部材28の回転位置が維持されるため、燃焼室Aの容積が減少する。このとき、燃焼室Aは、排気管8と連通している。そのため、燃焼室A内の排気は、燃焼室Aの容積の減少とともに、排気管8に排出されていく。
In the combustion chamber A shown in FIG. 5, the exhaust stroke follows the expansion stroke. That is, when the
図5に示される燃焼室Bでは、排気行程の後の吸気行程となる。すなわち、燃焼室Dでの燃料の燃焼によって、第1ピストン部材24が時計回りに回転すると、第2ピストン部材28の回転位置が維持されるため、燃焼室Bの容積が増加する。このとき、燃焼室Bは、第1ピストン部材24が回転する途中で、吸気管6と連通する。そのため、燃焼室Bの容積の増加とともに、吸気管6から混合気が燃焼室B内に吸入される。
In the combustion chamber B shown in FIG. 5, the intake stroke follows the exhaust stroke. That is, when the
図5に示される燃焼室Cでは、吸気行程の後の圧縮行程となる。すなわち、燃焼室Dでの燃料の燃焼によって、第1ピストン部材24が時計回りに回転すると、第2ピストン部材28の回転位置が維持されるため、燃焼室Cの容積が減少する。このとき、燃焼室Cは、吸気管6および排気管8のいずれにも連通していないため、燃焼室Cの容積の減少によって燃焼室C内の混合気が圧縮される。
In the combustion chamber C shown in FIG. 5, the compression stroke is performed after the intake stroke. That is, when the
そして、燃焼室C内の圧力が上昇することによって第2ピストン部材28に時計回りの力が作用すると、第2ピストン部材28が回転し、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係が図4に示す位置関係となる。
When the pressure in the combustion chamber C rises and a clockwise force acts on the
このようにして、燃焼室A〜Dのうちのいずれかで燃焼する毎に、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とが交互に回転することによってエンジン2が動作する。この場合において、図4に示すように、燃焼室Aあるいは燃焼室Cにおいて燃料が燃焼する場合には、第2ピストン部材28が所定の回転位置まで回転する間に、第2ピストン部材28の回転を制動する回生トルクを第2MG62において発生させることによって発電する。同様に、図5に示すように、燃焼室Bあるいは燃焼室Dにおいて燃料が燃焼する場合には、第1ピストン部材24が所定の回転位置まで回転する間に、第1ピストン部材24の回転を制動する回生トルクを第1MG61において発生させることによって発電する。
In this way, every time combustion is performed in any of the combustion chambers A to D, the
すなわち、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とが交互に回転することによって、第1MG61および第2MG62において発電され、発電された交流電力が第1インバータ71および第2インバータ72において直流電力に変換され、バッテリ80に供給される。
That is, the
図6は、各燃焼室における行程の変化の一例を説明するための図である。図6に示すように、たとえば、行程(1)では、燃焼室Aが膨張行程となり、燃焼室Bが排気行程となり、燃焼室Cが吸気行程となり、燃焼室Dが圧縮行程となる。第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係は、図4に示す位置関係となる。そのため、行程(1)においては、燃焼室Aでの燃焼により第2ピストン部材28が回転し、第2MG62において回生トルクが発生させられる。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a change in the stroke in each combustion chamber. As shown in FIG. 6, for example, in the stroke (1), the combustion chamber A becomes an expansion stroke, the combustion chamber B becomes an exhaust stroke, the combustion chamber C becomes an intake stroke, and the combustion chamber D becomes a compression stroke. The positional relationship between the
行程(2)では、燃焼室Aが排気行程となり、燃焼室Bが吸気行程となり、燃焼室Cが圧縮行程となり、燃焼室Dが膨張行程となる。第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係は、図5に示す位置関係となる。そのため、行程(2)においては、燃焼室Dでの燃焼により第1ピストン部材24が回転し、第1MG61において回生トルクが発生させられる。
In the stroke (2), the combustion chamber A becomes an exhaust stroke, the combustion chamber B becomes an intake stroke, the combustion chamber C becomes a compression stroke, and the combustion chamber D becomes an expansion stroke. The positional relationship between the
行程(3)では、燃焼室Aが吸気行程となり、燃焼室Bが圧縮行程となり、燃焼室Cが膨張行程となり、燃焼室Dが排気行程となる。第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係は、図4に示す位置関係となる。そのため、行程(3)においては、燃焼室Cでの燃焼により第2ピストン部材28が回転し、第2MG62において回生トルクが発生させられる。
In the stroke (3), the combustion chamber A becomes the intake stroke, the combustion chamber B becomes the compression stroke, the combustion chamber C becomes the expansion stroke, and the combustion chamber D becomes the exhaust stroke. The positional relationship between the
行程(4)では、燃焼室Aが圧縮行程となり、燃焼室Bが膨張行程となり、燃焼室Cが排気行程となり、燃焼室Dが吸気行程となる。第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との位置関係は、図5に示す位置関係となる。そのため、行程(4)においては、燃焼室Bでの燃焼により第1ピストン部材24が回転し、第1MG61において回生トルクが発生させられる。
In the stroke (4), the combustion chamber A becomes a compression stroke, the combustion chamber B becomes an expansion stroke, the combustion chamber C becomes an exhaust stroke, and the combustion chamber D becomes an intake stroke. The positional relationship between the
以降、エンジン2の動作が継続する限り、行程(1)〜行程(4)の動作が繰り返し行なわれることになる。
Thereafter, as long as the operation of the
このような構成を有する発電システム1に含まれるエンジン2の始動時においては、たとえば、スタータモータを用いて複数のピストンを回転させることによって燃焼室内を着火可能な状態にすることが考えられる。しかしながら、燃焼室内を着火可能な状態にするためには、複数のピストンを一定の回転速度以上で回転させる必要があるため、スタータモータの動作開始から複数のピストンを一定の回転速度以上で回転させるまでに時間を要する場合がある。その結果、エンジンの始動時において速やかに所定の燃焼状態にすることができない場合がある。
When the
そこで、本実施の形態においては、制御装置200は、エンジン2の始動が要求される場合に、第1MG61または第2MG62を電動機として機能させ、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とを近づけて燃焼室内の気体の圧縮を行なう始動制御を実行するものとする。
Therefore, in the present embodiment, when starting of
このようにすると、エンジンの始動が要求される場合に、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とを近づけて燃焼室内の気体を圧縮することによって着火させるので、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちのいずれかを回転させることができる。そのため、エンジン2が所定の燃焼状態になるように、ハウジング4内を回転摺動する第1ピストン部材24および第2ピストン部材28の回転を制御することができる。本実施の形態において、第1MG61と、第2MG62と、制御装置200とによってエンジン2の始動装置が実現される。
With this configuration, when the engine needs to be started, the
以下に、図7を参照して、本実施の形態における制御装置200で実行される制御処理について説明する。図7は、制御装置200で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、所定の制御周期毎にメインルーチン(図示せず)から呼び出されて実行される。なお、後述する他のフローチャートに示される処理についても同様である。
Hereinafter, a control process executed by
ステップ(以下、ステップをSと記載する)100にて、制御装置200は、エンジン2の始動指令があるか否かを判定する。制御装置200は、たとえば、エンジン2が停止状態であって、かつ、ユーザによってエンジン2の始動操作(たとえば、始動ボタンを押す等)が行なわれたことがセンサやスイッチ等を用いて検出される場合に始動指令があると判定する。始動指令があると判定される場合(S100にてYES)、処理はS102に移される。
In step (hereinafter, step is described as S) 100,
S102にて、制御装置200は、第1ピストン部材24の回転位置および第2ピストン部材28の回転位置を取得する。制御装置200は、たとえば、第1レゾルバ101の検出結果を用いて第1ピストン部材24の回転位置を取得するとともに、第2レゾルバ102の検出結果を用いて第2ピストン部材28の回転位置を取得する。
In S102,
S104にて、制御装置200は、先行MGと後追MGとを特定する。先行MGとは、エンジン2の始動時に4つの燃焼室のうちの最初に燃料が燃焼する燃焼室において回転方向側のピストン部材に連結されるMGである。後追MGとは、エンジン2の始動時に4つの燃焼室のうちの最初に燃料が燃焼する燃焼室において回転方向とは逆側のピストン部材に連結されるMGである。
In S104,
図8は、エンジン2の始動時における第1ピストン部材24と第2ピストン部材28の位置関係の一例を説明するための図である。
FIG. 8 is a view for explaining an example of the positional relationship between the
たとえば、図8に示すような第1ピストン部材24の回転位置と第2ピストン部材28の回転位置とが取得される場合には、第2MG62が先行MGとして特定され、第1MG61が後追MGとして特定される。
For example, when the rotational position of the
図7に戻って、S106にて、制御装置200は、実際の第1ピストン部材24の回転位置と、第1ピストン部材24の始動初期位置との差分の大きさ(以下、ズレ量Aと記載する)を取得する。同様に、制御装置200は、実際の第2ピストン部材28の回転位置と、第2ピストン部材28の始動初期位置との差分の大きさ(以下、ズレ量Bと記載する)を取得する。
Returning to FIG. 7, in S106,
第2MG62が先行MGとして特定され、第1MG61が後追MGとして特定される場合には、第1ピストン部材24の始動初期位置と第2ピストン部材28の始動初期位置とは、それぞれ、図8に示される第1ピストン部材24の回転位置と第2ピストン部材28の回転位置となる。
When the
第1MG61が先行MGとして特定され、第2MG62が後追MGとして特定される場合には、第1ピストン部材24の始動初期位置と第2ピストン部材28の始動初期位置とは、それぞれ図8に示される第2ピストン部材28の回転位置と第1ピストン部材24の回転位置となる。第1ピストン部材24の始動初期位置および第2ピストン部材28の始動初期位置は、たとえば、エンジン2の始動時に4つの燃焼室のうちの最初に燃料が燃焼する燃焼室が吸気管6に連通しないように設定される。
When the
S108にて、制御装置200は、ズレ量Aがしきい値A(0)よりも小さく、かつ、ズレ量Bがしきい値B(0)よりも小さいか否かを判定する。なお、しきい値A(0)は、しきい値B(0)と同じ値であってもよいし、異なる値であってもよい。しきい値A(0)およびしきい値B(0)とは、たとえば、第1ピストン部材24の回転位置と第2ピストン部材28の回転位置がエンジン2の始動性に影響のない回転位置となることを判定するための値であって、予め定められた値である。エンジン2の始動性に影響のない回転位置とは、たとえば、エンジン2の始動時に最初に燃料が燃焼する燃焼室が吸気管6に連通しない回転位置である。ズレ量Aがしきい値A(0)よりも小さく、かつ、ズレ量Bがしきい値B(0)よりも小さいと判定される場合(S108にてYES)、処理はS110に移される。
In S108,
S110にて、制御装置200は、後追MGによる圧縮制御を実行する。具体的には、制御装置200は、後追MGとして特定されたMGを予め定められた回転速度で回転させる制御を圧縮制御として実行する。後追MGとして特定されたMGの圧縮制御の実行時の回転速度としては、上限回転速度であるものとして説明するが、着火可能な状態になるまで圧縮できる回転速度であればよく、特に上限回転速度に限定されるものではない。
In S110,
S112にて、制御装置200は、燃焼室内において着火したか否かを判定する。制御装置200は、たとえば、先行MGに連結されるピストン部材の回転速度がしきい値を超える場合に、燃焼室内において着火したと判定する。制御装置200は、たとえば、第1レゾルバ101あるいは第2レゾルバ102を用いて先行MGに連結されるピストン部材の回転速度を取得することができる。燃焼室内において着火したと判定される場合(S112)にてYES)、処理はS114に移される。
In S112,
S114にて、制御装置200は、連続運転制御を実行する。具体的には、制御装置200は、図6を用いて説明したように、燃焼室A〜Dにおいて行程(1)〜行程(4)を繰り返すことによってエンジン2、第1MG61および第2MG62を動作させる。
At S114,
なお、ズレ量Aがしきい値A(0)以上であったり、あるいは、ズレ量Bがしきい値B(0)以上であったりすると(S108にてNO)、処理はS116に移される。 If displacement A is greater than or equal to threshold value A (0), or if displacement B is greater than or equal to threshold value B (0) (NO in S108), the process proceeds to S116.
S116にて、制御装置200は、第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちの少なくともいずれかの回転位置の修正が可能であるか否かを判定する。
In S116,
制御装置200は、たとえば、実際の第1ピストン部材24の回転位置が始動初期位置に対してワンウェイクラッチ22によって回転可能な予め定められた回転方向とは逆方向にずれている場合には、第1ピストン部材24の回転位置の修正が可能であると判定する。
For example, when the actual rotation position of the
同様に、制御装置200は、たとえば、実際の第2ピストン部材28の回転位置が始動初期位置に対してワンウェイクラッチ26によって回転可能な予め定められた回転方向とは逆方向にずれている場合には、第2ピストン部材28の回転位置の修正が可能であると判定する。
Similarly, the
第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちの少なくともいずれかの回転位置の修正が可能であると判定される場合(S116にてYES)、処理はS118に移される。一方、第1ピストン部材24および第2ピストン部材のいずれの回転位置も修正可能でないと判定される場合(S116にてNO)、処理はS110に移される。
If it is determined that the rotational position of at least one of the
S118にて、制御装置200は、回転位置を修正する。制御装置200は、たとえば、ズレ量Aがしきい値A(0)以上であって、かつ、第1ピストン部材24の回転位置の修正が可能であると判定される場合には、第1ピストン部材24が始動初期位置になるように第1MG61を制御する。さらに、制御装置200は、たとえば、ズレ量Bがしきい値B(0)以上であって、かつ、第2ピストン部材28の回転位置の修正が可能であると判定される場合には、第2ピストン部材28が始動初期位置になるように第2MG62を制御する。
In S118,
S120にて、制御装置200は、ズレ量A,Bを取得する。取得方法については上述のS106にて説明したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。制御装置200は、その後処理をS108に戻す。
In S120,
また、S112にて、着火していないと判定される場合(S112にてNO)、処理はS122に移される。S122にて、制御装置200は、圧縮制御を継続し、処理をS112に戻す。
If it is determined in S112 that ignition has not occurred (NO in S112), the process proceeds to S122. In S122,
以上のような構造およびフローチャートに基づく制御装置200の動作について図8〜図11を用いて説明する。
The operation of the
図9は、エンジン2の始動時の第1ピストン部材24の動作の一例を説明するための図である。図10は、着火時における第2ピストン部材28の動作の一例を説明するための図である。図11は、着火時における第1ピストン部材24の回転位置がずれた場合における制御装置200の動作の一例を説明するための図である。
FIG. 9 is a view for explaining an example of the operation of the
<第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とが始動初期位置である場合>
たとえば、図8に示されるように、第1ピストン部材24の回転位置と第2ピストン部材28の回転位置とがそれぞれ始動初期位置である場合を想定する。
<When the
For example, as shown in FIG. 8, it is assumed that the rotational position of the
ユーザの始動操作が行なわれると(S100にてYES)、第1ピストン部材24の回転位置と第2ピストン部材28の回転位置とが取得され(S102)、第2MG62が先行MGとして特定されるとともに第1MG61が後追MGとして特定される(S104)。
If the user performs a start operation (YES in S100), the rotational position of
第1ピストン部材24および第2ピストン部材28と各始動初期位置とのズレ量A,Bがそれぞれ取得され(S106)、取得されたズレ量Aがしきい値A(0)よりも小さく、かつ、ズレ量Bがしきい値B(0)よりも小さいと判定される場合(S108にてYES)、後追MGである第1MG61による圧縮制御が実行される(S110)。すなわち、第1MG61の回転軸が回転するように第1インバータ71が制御されることによって、第1ピストン部材24が図9の矢印に示すように回転する。
The deviation amounts A and B between the
図9に示すように、第1ピストン部材24の回転位置が図8に示す第1ピストン部材24の回転位置よりも予め定められた回転方向(図9に示すエンジン2において時計回りの方向)に回転すると、燃焼室内の気体の容積が圧縮されることによって燃焼室内の圧力が上昇する。このとき、燃焼室内の圧力は、着火可能な状態になる圧力よりも低いと、着火せずに(S112にてNO)、圧縮制御が継続される(S122)。
As shown in FIG. 9, the rotational position of the
図10の実線矢印に示すように、第1ピストン部材24の回転位置が図8および図9に示す第1ピストン部材24の回転位置よりもさらに予め定められた回転方向に回転すると、燃焼室A内の気体の容積がさらに圧縮されることによって燃焼室内の圧力がさらに上昇する。このとき、燃焼室内の気体が着火する場合には、図10の破線矢印に示すように、燃料が燃焼することにより発生する燃焼圧力によって第2ピストン部材28が予め定められた方向に回転する。燃焼圧力によって第2ピストン部材28の回転速度がしきい値を超えることによって着火したと判定されると(S112にてYES)、連続運転制御が実行される(S114)。
As shown by a solid arrow in FIG. 10, when the rotational position of the
なお、たとえば、燃焼室内の燃料量が少ない場合などにおいては、図10に示す第1ピストン部材24の回転位置でも燃焼室内の気体が着火しない場合がある(S112にてNO)。このような場合には、圧縮制御が継続される(S112にてNO)。その結果、図11に示すように、第1ピストン部材24の回転位置が図10に示す第1ピストン部材24の回転位置よりもさらに予め定められた回転方向に回転するときに、燃焼室の気体が着火可能な状態になるまで圧縮されることによって燃焼室内の気体が着火し(S112にてYES)、連続運転制御が実行される(S114)。
For example, when the amount of fuel in the combustion chamber is small, the gas in the combustion chamber may not ignite even at the rotational position of the
<第2ピストン部材28が始動初期位置からずれている場合>
たとえば、エンジン2の停止時において、第1ピストン部材24の回転位置が始動初期位置であって、第2ピストン部材28の回転位置が始動初期位置よりも予め定められた方向とは逆方向にB(0)以上ずれた回転位置である場合を想定する。
<When the
For example, when the
ユーザの始動操作が行なわれると(S100にてYES)、第1ピストン部材24の回転位置と第2ピストン部材28の回転位置が取得され(S102)、第2MG62が先行MGとして特定されるとともに第1MG61が後追MGとして特定されるものとする(S104)。
When the user performs a start operation (YES in S100), the rotational position of
第1ピストン部材24および第2ピストン部材28と各始動初期位置とのズレ量A、Bがそれぞれ取得され(S106)、ズレ量Bがしきい値B(0)以上であると判定される場合(S108にてNO)、回転位置の修正可能であると判定されるときに(S116にてYES)、第2ピストン部材28が予め定められた回転方向に回転され、始動初期位置になるように第2MG62が制御される(S118)。再度ズレ量A,Bが取得され(S120)、取得されたズレ量Aがしきい値A(0)よりも小さく、かつ、ズレ量Bがしきい値B(0)よりも小さいと判定される場合(S108にてYES)、後追MGである第1MG61による圧縮制御が実行される。
When the deviation amounts A and B between the
なお、その後の動作については、上述の第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とがいずれも始動初期位置である場合の動作と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
The subsequent operation is the same as the operation in the case where both the
以上のようにして、本実施の形態に係るエンジン2の始動装置によると、エンジン2の始動が要求される場合に、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とを近づけて燃焼室内の気体を圧縮することによって着火させるので、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちのいずれかを回転させることができる。そのため、エンジン2が所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御することができる。したがって、始動時において、所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御する回転ピストン型エンジンの始動装置を提供することができる。
As described above, according to the starter of the
さらに、エンジン2の始動が要求される場合に、着火可能な状態になる速度で第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とが近づくように第1MG61または第2MG62が制御されるので、燃焼室内の燃料を着火させて、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちのいずれかを回転させることができる。特に、ピストンの移動速度が遅いとピストンのシール部等から燃焼室内の気体の漏れが多く十分に圧縮されないため着火できないが、ピストンの移動速度が速ければ漏れが少ないので十分に圧縮されて着火ができる。「着火可能な状態になる速度」とは後者の側であることを意味する。
Furthermore, when the
さらに、エンジン2の始動が要求される場合に、ズレ量AまたはBがしきい値よりも大きく、修正可能であると、第1ピストン部材24が始動初期位置になるように第1MG61が制御されるとともに、第2ピストン部材28が始動初期位置になるように第2MG62が制御される。そのため、エンジン2が所定の燃焼状態になるように、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転を制御することができる。
Further, when the start of the
さらに、始動制御の実行中において、燃焼室内で燃料が着火していないと判定される場合に、圧縮制御の継続により、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とをさらに近づけて圧縮させるので確実に着火させることができる。
Further, when it is determined that the fuel is not ignited in the combustion chamber during the execution of the start control, the
さらに、エンジンの始動が要求される場合に、初回の圧縮時に燃焼室内の燃料を着火させるので、燃料が燃焼することによって第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちのいずれかを回転させることができる。そのため、エンジンの始動時において速やかに所定の燃焼状態にすることができる。
Further, when starting of the engine is required, the fuel in the combustion chamber is ignited at the time of the first compression, so that one of the
さらに、制御装置200は、エンジン2の作動に伴い、第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちの少なくともいずれかが回転する場合に回転したピストン部材に接続されたモータジェネレータの発電電力を制御する。これにより、ピストン部材に接続されたモータジェネレータを用いて発電を行なうことができる。
Further,
以下、変形例について説明する。
上述の実施の形態では、ハウジング4内に設けられるピストン部材が2つである場合を一例として説明したが、ハウジング4内に設けられるピストン部材は、3つ以上であってもよい。この場合、ハウジング内に形成される複数の燃焼室のうちのいずれか一つで燃料が燃焼するようにしてもよいし、あるいは、複数の燃焼室で燃料が燃焼するようにしてもよい。
Hereinafter, modified examples will be described.
In the above-described embodiment, the case where the number of the piston members provided in the
さらに上述の実施の形態では、第1回転体24aと第2回転体28aとの間の凹部の回転断面が三角形状とし、第1ピストン部材24および第2ピストン部材28は、いずれも三角形の板状部材が第1壁面部材24bおよび第2壁面部材28bとして設けられるものとして説明したが、凹部の回転断面の形状および第1壁面部材24bおよび第2壁面部材28bの形状は、三角形に限定されるものではなく、たとえば、四角形であってもよいし、半円形であってもよいし、扇形であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the rotation cross section of the concave portion between the first
さらに上述の実施の形態では、インジェクタ10は、吸気管6に燃料を噴射するものとして説明したが、たとえば、ハウジング4内の圧縮行程の燃焼室内に燃料を直接噴射する構成であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
さらに上述の実施の形態では、制御装置200は、第1インバータ71、第2インバータ72、スロットルモータ14およびインジェクタ10を制御するものとして説明したが、複数の制御装置を用いてこれらの電気機器を制御してもよい。たとえば、制御装置200は、第1インバータ71と第2インバータ72とを制御する第1制御装置と、スロットルモータ14とインジェクタ10とを制御する第2制御装置とに分けて、これらの電気機器を制御してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
さらに上述の実施の形態では、燃料が着火しない場合に圧縮制御を継続することで初回の圧縮時に燃焼室内の燃料を着火させるものとして説明したが、たとえば、数回目(たとえば、2回または3回)の圧縮時に燃焼室内の燃料と着火させるようにしてもよい。制御装置200は、たとえば、圧縮制御によって燃料が着火しない場合に、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28とのうちの駆動対象を直前の圧縮制御の駆動対象となる一方のピストン部材から他方のピストン部材に切り替えて圧縮制御を実行してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the description has been given assuming that the fuel in the combustion chamber is ignited at the time of the first compression by continuing the compression control when the fuel is not ignited. ) May be ignited with the fuel in the combustion chamber at the time of compression. For example, when the fuel is not ignited by the compression control, the
さらに上述の実施の形態では、燃焼室内で混合気が自着火することによって燃料が燃焼する場合を一例として説明したが、たとえば、点火プラグを用いて燃焼室以内の混合気を着火させることによって燃料を燃焼させる構成であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the fuel is burned by the self-ignition of the air-fuel mixture in the combustion chamber is described as an example. May be burned.
この場合、制御装置200は、たとえば、第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちの回転させる一方の回転速度に基づいて燃焼室内の気体の圧縮比がしきい値に到達する場合に燃焼室内の気体を点火するように点火プラグを制御してもよい。
In this case,
以下、図12を参照して、この変形例(以下、第1変形例と記載する)における制御装置200で実行される処理について説明する。図12は、第1変形例における制御装置200で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
Hereinafter, with reference to FIG. 12, a process executed by the
なお、図12のフローチャートのS100〜S120の処理は図7のフローチャートのS100〜S120の処理と比較して以下に説明する点を除きそれぞれ同じ処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。 The processes of S100 to S120 in the flowchart of FIG. 12 are the same as the processes of S100 to S120 in the flowchart of FIG. 7 except for the points described below. Therefore, the detailed description will not be repeated.
S110にて、後追MGによる圧縮制御が実行された後に、S200にて、制御装置200は、後追MGの実回転速度を算出する。制御装置200は、たとえば、第1レゾルバ101および第2レゾルバ102のうちの後追MGとして特定された方のレゾルバの検出結果を用いて後追MGの実回転速度を算出する。
After the compression control by the trailing MG is performed in S110, the
S202にて、制御装置200は、燃焼室内の圧縮比が狙いの圧縮比に到達するか否かを判定する。圧縮比は、現在の燃焼室内の容積に対する最も容積が大きくなるときの燃焼室内の容積の比で示される。制御装置200は、たとえば、後追MGの実回転速度やピストン部材の回転位置等を用いて現在の圧縮比を算出する。狙いの圧縮比は、たとえば、実験等によって予め設定されてもよいし、あるいは、エンジン2の吸気温度や吸入空気量等のエンジン2の運転状態に応じて設定されてもよい。燃焼室内の圧縮比が狙いの圧縮比に到達すると判定される場合(S202にてYES)、処理はS204に移される。なお、燃焼室内の圧縮比が狙いの圧縮比に到達していないと判定される場合(S202にてNO)、処理はS200に戻される。
In S202,
S204にて、制御装置200は、点火制御を実行する。すなわち、制御装置200は、点火動作が行なわれるように点火プラグを制御する。
In S204,
このようにすると、燃焼室内の気体の圧縮比がしきい値に到達する場合に気体を点火させるので第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちのいずれかを回転させることができる。そのため、エンジン2が所定の燃焼状態になるように、ハウジング4内を回転摺動する第1ピストン部材24および第2ピストン部材28を制御することができる。
With this configuration, the gas is ignited when the compression ratio of the gas in the combustion chamber reaches the threshold value, so that one of the
さらに上述の実施の形態では、後追MGによる圧縮制御の実行後に着火したか否かを判定するものとして説明したが、たとえば、後追MGによる圧縮制御の実行中において、第1ピストン部材および第2ピストン部材のうちのいずれか一方の回転状態が他方と衝突する回転状態である場合に他方を一方から離隔する方向に回転させるようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, it has been described that it is determined whether or not ignition has occurred after execution of the compression control by the trailing MG. For example, during the execution of the compression control by the trailing MG, the first piston member and the When one of the two piston members rotates in a state of collision with the other, the other may be rotated in a direction away from one.
以下、図13を参照して、この変形例(以下、第2変形例と記載する)における制御装置200で実行される処理について説明する。図13は、第2変形例における制御装置200で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
Hereinafter, with reference to FIG. 13, a process performed by the
なお、図13のフローチャートのS100〜S120の処理は図7のフローチャートのS100〜S120の処理と比較して以下に説明する点を除きそれぞれ同じ処理である。そのため、その詳細な説明は繰り返さない。 The processes of S100 to S120 in the flowchart of FIG. 13 are the same as the processes of S100 to S120 in the flowchart of FIG. 7 except for the following points. Therefore, the detailed description will not be repeated.
S110にて、後追MGによる圧縮制御が実行された後に、S300にて、制御装置200は、後追MGの実回転速度を算出する。
After the compression control by the trailing MG is performed in S110, in S300,
S302にて、制御装置200は、後追MGのピストン部材が先行MGのピストン部材に衝突する可能性があるか否かを判定する。制御装置200は、たとえば、後追MGのピストン部材の回転状態が衝突の可能性がある回転状態であるか否かを判定する。回転状態は、回転速度と回転位置とを含む。制御装置200は、たとえば、後追MGのピストン部材の回転速度がしきい値を超える場合に衝突の可能性がある回転状態であると判定してもよいし、あるいは、後追MGのピストン部材の回転位置と先行MGのピストン部材の回転位置との差分の大きさがしきい値を下回る場合に衝突可能性がある回転状態であると判定してもよいし、あるいは、後追MGのピストン部材の回転速度がしきい値を超え、かつ、後追MGのピストン部材の回転位置と先行MGのピストン部材の回転位置との差分の大きさがしきい値を下回る場合に衝突可能性がある回転状態であると判定してもよい。後追MGのピストン部材が先行MGのピストン部材に衝突する可能性があると判定される場合(S302にてYES)、処理はS304に移される。
In S302,
S304にて、制御装置200は、先行MGを駆動する。制御装置200は、たとえば、予め定められた回転角度だけピストン部材が回転するように先行MGを駆動してもよいし、後追MGのピストン部材の回転速度を用いて設定された回転角度だけピストン部材が回転するように先行MGを駆動してもよいし、あるいは、後追MGのピストン部材の回転位置と先行MGのピストン部材の回転位置との差分の大きさを用いて設定された回転角度だけピストン部材が回転するように先行MGを駆動してもよい。
In S304,
このようにすると、始動制御の実行中において、第1ピストン部材24と第2ピストン部材28との衝突を回避することができる。
By doing so, it is possible to avoid collision between the
さらに上述の実施の形態では、エンジン2の始動時に、第1ピストン部材24の回転位置が始動初期位置でない場合や、第2ピストン部材28の回転位置が始動初期位置でない場合に、回転位置を修正するものとして説明したが、たとえば、エンジン2の停止時に、第1ピストン部材24の回転位置と、第2ピストン部材28の回転位置とをそれぞれに対応する始動初期位置に回転させるように第1MG61および第2MG62を制御するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, when the
以下、図14を参照して、この変形例(以下、第3変形例と記載する)における制御装置200で実行される処理について説明する。図14は、第3変形例における制御装置200で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
Hereinafter, with reference to FIG. 14, a process executed by the
S400にて、制御装置200は、停止指令があるか否かを判定する。制御装置200は、たとえば、エンジン2が作動状態であって、かつ、ユーザによってエンジン2の停止操作(たとえば、始動ボタン(あるいは停止ボタン)を押す等)が行なわれたことがセンサやスイッチ等を用いて検出される場合に停止指令があると判定する。停止指令があると判定される場合(S400にてYES)、処理はS402に移される。
At S400,
S402にて、制御装置200は、エンジン2の回転を停止させる。制御装置200は、たとえば、第1MG61および第2MG62の回転を停止させることによってエンジン2の回転を停止させてもよい。
In S402,
S404にて、制御装置200は、第1ピストン部材24の回転位置および第2ピストン部材28の回転位置を取得する。S406にて、制御装置200は、先行MGと後追MGとを特定する。S408にて、制御装置200は、ズレ量A,Bを取得する。
In S404,
なお、S404,S406およびS408の具体的な処理内容については、S102,S104およびS106の処理内容と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。 Since the specific processing contents of S404, S406 and S408 are the same as the processing contents of S102, S104 and S106, the detailed description will not be repeated.
S410にて、制御装置200は、ズレ量Aがしきい値A(0)よりも小さく、かつ、ズレ量Bがしきい値B(0)よりも小さいか否かを判定する。なお、しきい値A(0),B(0)については、上述したとおりであるため、その詳細な説明は繰り返さない。ズレ量Aがしきい値A(0)よりも小さく、かつ、ズレ量Bがしきい値B(0)よりも小さいと判定される場合(S410にてYES)、この処理は終了する。
In S410,
もし、ズレ量Aがしきい値A(0)以上であったり、あるいは、ズレ量Bがしきい値B(0)以上であったりすると(S410にてNO)、処理はS412に移される。 If deviation amount A is greater than or equal to threshold value A (0), or deviation amount B is greater than or equal to threshold value B (0) (NO in S410), the process proceeds to S412.
S412にて、制御装置200は、回転位置の修正が可能であるか否かを判定する。回転位置の修正が可能であると判定される場合(S412にてYES)、処理はS414に移される。
In S412,
S414にて、制御装置200は、回転位置を修正する。S416にて、制御装置200は、ズレ量A、Bを取得する。制御装置200は、その後処理をS410に戻す。なお、回転位置の修正が可能でないと判定される場合(S412にてNO)、この処理は終了される。また、S412,S414およびS416の具体的な処理内容については、S116,S118およびS120の処理内容と同様であるため、その詳細な説明は繰り返さない。
In S414,
このようにすると、エンジン2の停止時に第1ピストン部材24および第2ピストン部材28を始動初期位置になるようにすることができるため、エンジン2の始動時において第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のうちのいずれかを回転させてエンジン2を始動させることができる。
With this configuration, when the
さらに上述の実施の形態では、第1ピストン部材24に第1MG61が連結され、第2ピストン部材28に第2MG62が連結される場合を一例として説明したが、1つのモータジェネレータに、第1ピストン部材24および第2ピストン部材28のいずれか一方が選択的に連結される構成であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
図15は、変形例におけるピストン部材の構成の一例を示す図である。図15に示すように、この変形例において、第2ピストン部材28に接続される第2出力軸18は、中空円筒形状を有する。第1ピストン部材24に接続される第1出力軸16は、第2出力軸18の内周側に第2ピストン部材28および第2出力軸18を貫通して設けられる。第1出力軸16および第2出力軸18は、クラッチ30を経由して、モータジェネレータ32の回転軸31に接続される。
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a configuration of a piston member according to a modification. As shown in FIG. 15, in this modification, the
クラッチ30は、たとえば、制御装置200から制御信号に応じて動作する電動アクチュエータ(図示せず)によって回転軸31と第1出力軸16とを連結した第1状態と、回転軸31と第2出力軸18とを連結した第2状態とのうちのいずれか一方から他方に切替可能に構成される。
The clutch 30 has, for example, a first state in which the
このような構成にしても、制御装置200によりクラッチ30の状態を第1状態および第2状態のうちのいずれかに選択的に切り替えることによって、上述したように、エンジン2を始動させたり、エンジン2の作動状態を維持させたりすることができる。
Even with such a configuration, as described above, the
なお、上記した変形例は、その全部または一部を組み合わせて実施してもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
The above-described modifications may be implemented by combining all or some of them.
The embodiments disclosed this time are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 発電システム、2 エンジン、4 ハウジング、6 吸気管、8 排気管、10 インジェクタ、12 スロットルバルブ、14 スロットルモータ、16 第1出力軸、18 第2出力軸、22,26 ワンウェイクラッチ、24 第1ピストン部材、24a 第1回転体、24b 第1壁面部材、28 第2ピストン部材、28a 第2回転体、28b 第2壁面部材、30 クラッチ、32 モータジェネレータ、61 第1MG、62 第2MG、71 第1インバータ、72 第2インバータ、80 バッテリ、90 負荷、101 第1レゾルバ、102 第2レゾルバ、200 制御装置。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1ピストン部材および前記第2ピストン部材に接続され、電動機として機能することで動力を発生するとともに発電機として機能することで電力を発生する単数または複数の回転電機と、
前記回転電機を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記エンジンの始動が要求される場合に、前記回転電機を電動機として機能させ、前記第1ピストン部材と前記第2ピストン部材とを近づけて前記燃焼室内の気体の圧縮を行なう始動制御を実行する、回転ピストン型エンジンの始動装置。 Including a housing, a first piston member rotatably supported in the housing, and a second piston member rotatably supported in the housing, an inner peripheral surface of the housing and the first piston member A starting device for a rotary piston engine, wherein a combustion chamber for burning fuel is formed by the second piston member and the second piston member.
One or more rotating electric machines that are connected to the first piston member and the second piston member, generate power by functioning as an electric motor, and generate power by functioning as a generator,
A control device for controlling the rotating electric machine,
The control device causes the rotating electric machine to function as an electric motor when the engine is required to be started, and brings the first piston member and the second piston member close to each other to start the compression of the gas in the combustion chamber. A starting device for a rotating piston engine that performs control.
Priority Applications (2)
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-
2018
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