JP2020153304A - engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンに関する。 The present invention relates to an engine.
下記特許文献1には、ディスプレーサピストン及びパワーピストンを同一シリンダに収めるスターリングエンジンにおいて、ディスプレーサピストン及びパワーピストンと連結されるクランク軸をクランクケースに密閉し、クランクケース内に潤滑油を溜める構成が開示されている。さらに、パワーピストンの往復動によるクランクケース内の圧力変動を利用して開閉する給油弁と油戻し弁を設けて潤滑油を循環させる構成が開示されている。
The following
しかし、スターリングエンジンは、作動ガスとして不活性ガスを密閉している関係上、クランクケースの内圧が通常のエンジンより高く、このような静圧が高い状態では油圧スイッチによる潤滑油の油量検知が困難である。そして、焼却炉の煙道に据え付けて廃熱によってスターリングエンジンを運転する状況では、廃熱の供給を受ける期間、常に運転状態となるため、運転中における潤滑油の油量検知が必須である。また、この油量検知は、エンジン回転数に影響を受けないようにする必要がある。 However, since the Stirling engine seals an inert gas as a working gas, the internal pressure of the crankcase is higher than that of a normal engine, and in such a high static pressure state, the amount of lubricating oil can be detected by the hydraulic switch. Have difficulty. In a situation where the Stirling engine is operated by waste heat by installing it in the flue of an incinerator, it is always in an operating state during the period when the waste heat is supplied, so it is essential to detect the amount of lubricating oil during operation. In addition, this oil amount detection needs to be unaffected by the engine speed.
しかし、特許文献1は、エンジン運転中におけるクランクケース内の潤滑油の油量を確認する構成、制御について一切開示していない。
However,
そこで、本発明は上記課題に鑑み、エンジン運転中におけるクランクケース内の潤滑油の油量を精度よく確認することができるエンジンを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an engine capable of accurately confirming the amount of lubricating oil in the crankcase during engine operation.
本発明のエンジンは、往復動するピストンと、
前記ピストンの往復動により回転可能なクランク軸と、
前記ピストンと前記クランク軸とを連結する連結部材と、
前記クランク軸を軸支するとともに、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部を有するクランクケースと、
前記潤滑油貯留部に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第1連通孔と、
前記潤滑油貯留部から離れた位置に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第2連通孔と、
前記第1連通孔と前記第2連通孔を前記クランクケースの外で接続し、前記連結部材の運動により前記第1連通孔から前記潤滑油が流入する潤滑油経路と、
前記潤滑油経路に流入した前記潤滑油の流量を計測する流量計測装置と、
エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、前記流量に基づいて前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を計算し、前記油量が所定量以下であることを検知可能な油量検知部と、
前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記エンジン回転数が前記所定回転数以上となるように制御され、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する動作実行部と、を備えるものである。
The engine of the present invention has a reciprocating piston and
A crankshaft that can rotate by the reciprocating movement of the piston,
A connecting member that connects the piston and the crankshaft,
A crankcase that supports the crankshaft and has a lubricating oil storage portion that stores lubricating oil.
A first communication hole formed in the lubricating oil storage portion and communicating with the inside and outside of the crankcase,
A second communication hole formed at a position away from the lubricating oil storage portion and communicating with the inside and outside of the crankcase,
A lubricating oil path in which the first communication hole and the second communication hole are connected outside the crankcase and the lubricating oil flows in from the first communication hole due to the movement of the connecting member.
A flow rate measuring device that measures the flow rate of the lubricating oil that has flowed into the lubricating oil path, and
When the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage section is calculated based on the flow rate, and the oil amount detection unit capable of detecting that the amount of oil is equal to or lower than the predetermined amount. When,
When the engine speed is lower than the predetermined speed, the engine speed is controlled to be equal to or higher than the predetermined speed, and the oil amount detection unit increases the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage unit to a predetermined amount. It is provided with an operation execution unit that executes a predetermined operation when it is detected to be the following.
本発明のエンジンにおいて、前記潤滑油の温度を計測する油温計測装置と、
前記油温計測装置で計測された潤滑油の温度に応じて、前記油量検知部により計算された前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を補正する油量補正部と、を備えるものでもよい。
In the engine of the present invention, an oil temperature measuring device for measuring the temperature of the lubricating oil and
Even those provided with an oil amount correction unit that corrects the oil amount of the lubricating oil in the lubricating oil storage unit calculated by the oil amount detection unit according to the temperature of the lubricating oil measured by the oil temperature measuring device. Good.
本発明のエンジンにおいて、電磁弁を介して前記クランクケースと接続された潤滑油補給タンクを備え、
前記動作実行部は、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、前記電磁弁を開き、前記クランクケースに前記潤滑油補給タンクから潤滑油を流入させるものでもよい。
The engine of the present invention includes a lubricating oil supply tank connected to the crankcase via a solenoid valve.
When the operation executing unit detects that the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage unit is equal to or less than a predetermined amount by the oil amount detecting unit, the operation executing unit opens the solenoid valve and puts the lubricating oil supply tank in the crankcase. Lubricating oil may flow in from.
本発明のエンジンにおいて、前記クランクケースの内面であって前記第1連通孔の周囲に立設され、前記ピストンが下死点に位置するときに、前記連結部材の少なくとも一部を収容する筒状部材と、
前記筒状部材の側面に形成され、前記筒状部材の内外を連通する少なくとも一つの側面孔と、を備えるものでもよい。
In the engine of the present invention, a tubular shape that is erected on the inner surface of the crankcase and around the first communication hole and accommodates at least a part of the connecting member when the piston is located at the bottom dead center. Parts and
It may be provided with at least one side hole formed on the side surface of the tubular member and communicating inside and outside the tubular member.
本発明のエンジンにおいて、前記クランク軸の一端側に連結されるモータ発電機を備え、
前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記モータ発電機は、前記エンジン回転数が前記所定回転数となるように力行動作を行うものでもよい。
The engine of the present invention includes a motor generator connected to one end side of the crankshaft.
When the engine speed is lower than the predetermined speed, the motor generator may perform power running operation so that the engine speed becomes the predetermined speed.
本発明によれば、ピストンと連動して動く連結部材の運動により潤滑油経路に流入した潤滑油の流量を計測し、この流量から潤滑油貯留部の潤滑油の油量を計算することで、エンジンの運転中において油量検知を行うことができる。また、エンジン回転数が低い場合においても、エンジン回転数が所定回転数以上となるように制御されることで、油量検知部が油量を正確に検知可能となる。 According to the present invention, the flow rate of the lubricating oil that has flowed into the lubricating oil path due to the movement of the connecting member that moves in conjunction with the piston is measured, and the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage portion is calculated from this flow rate. The amount of oil can be detected while the engine is running. Further, even when the engine speed is low, the oil amount detection unit can accurately detect the oil amount by controlling the engine speed to be equal to or higher than the predetermined speed.
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1は、スターリングエンジン1の側面断面を示す概略図であり、図2は、スターリングエンジン1の正面断面を示す概略図である。また、図3は、図1のスターリングエンジン1の一部を拡大して示す模式図である。なお、以下では、β型のスターリングエンジン1を例に挙げて説明する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic view showing a side cross section of the Stirling
図1及び図2に示すように、スターリングエンジン1は、空気、ヘリウムガス、水素等の作動ガスが封入されたシリンダ2の内部に、ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4がそれぞれ往復動可能に収容されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the Stirling
シリンダ2は、一端を開口する一方で他端を閉塞した構成で有り、閉塞端部側にディスプレーサピストン3を配置する一方、開口端部側にパワーピストン4を配置している。シリンダ2内には、閉塞端部とディスプレーサピストン3との間に膨張空間5が形成され、ディスプレーサピストン3とパワーピストン4との間に圧縮空間6が形成されている。なお、シリンダ2内の膨張空間5と圧縮空間6とを合わせて、作動空間と呼ぶ。
The
スターリングエンジン1は、シリンダ2内の作動空間における作動ガスの温度を昇降させる熱交換器7が配設されている。熱交換器7は、膨張空間5と連通して外部からの入熱により作動ガスを加熱するヒータ8と、圧縮空間6と連通して外部への放熱により作動ガスを冷却するクーラ9と、ヒータ8とクーラ9とを連結する再生器10とを備えている。ディスプレーサピストン3がシリンダ2の開口端部側に向けて移動すると、ヒータ8で加熱された作動ガスが膨張空間5に流入することで、作動ガスの温度が上昇する。一方、ディスプレーサピストン3がシリンダ2の閉塞端部側に向けて移動すると、クーラ9で冷却された作動ガスが圧縮空間6に流入することで、作動ガスの温度が低下する。従って、熱交換器7とシリンダ2内の作動空間との間で作動ガスが順逆に流れることで、シリンダ2の作動空間における内圧が変化し、パワーピストン4の往復動を促す。
The Stirling
ヒータ8は、一端部が膨張空間5に連通し、他端部が再生器10の一端部に連通している。ヒータ8は、焼却炉等で発生する排ガスの熱を受けることで、内部を通過する作動ガスを加熱する。図1及び図2では、管状のヒータ8を2個のみ示しているが、実際には多数のヒータ8が設けられている。
One end of the
再生器10の他端部はクーラ9に連通している。また、クーラ9は圧縮空間6に連通している。クーラ9内には作動ガスと熱交換可能に冷却水が流れており、この熱交換によって作動ガスを冷却する。
The other end of the
再生器10及びクーラ9は、シリンダ2の外周部に配置されている。再生器10は、例えば、金属繊維や金網を積層させたものや、作動ガスの流路をハニカム形状などで配列させたものや、綿状金属繊維を内包させたものなどで構成されており、蓄熱式熱交換器として機能する。すなわち、再生器10は、ヒータ8からクーラ9に高温の作動ガスが流れる際には、作動ガスの熱を蓄熱する一方で、クーラ9からヒータ8に低温の作動ガスが流れる際には、蓄熱した熱を作動ガスに放熱する。
The
スターリングエンジン1は、シリンダ2の開口端部側に、パワーピストン4の往復動作を回転動作に変換して回転動力を出力する出力取り出し装置11を備える。出力取り出し装置11は、ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4それぞれと連結したクランク軸12をクランクケース13内に軸支させている。そして、クランク軸12の一端側が出力軸となり、クランクケース13内で、フライホイール14を介してモータ発電機15の入力軸16と連結されている。また、シリンダ2内におけるパワーピストン4より開口端部側の空間17aと、クランクケース13内の空間17bとにより、バッファ空間17を形成している。
The
ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4は、出力取り出し装置11のクランク軸12と接続することで、シリンダ2内を互いに所定の位相差で往復動する。なお、本実施形態では、ディスプレーサピストン3及びパワーピストン4の往復動作における位相差を90°としている。
The
出力取り出し装置11は、ディスプレーサピストン3に合わせて往復動するディスプレーサピストンヨーク51のクランク軸案内溝(貫通溝)51aに固定されたプレート51cと、パワーピストン4に合わせて往復動するパワーピストンヨーク(往復動部)52,53のクランク軸案内溝(貫通溝)52a,53aに固定されたプレート52c,53cのそれぞれに、軸受57〜59を介してクランク軸12のクランクピン54〜56が嵌合わされたスコッチ・ヨーク機構で構成されている。
The output take-out
図2に示すように、ディスプレーサピストンヨーク51は、その中央部分に、クランク軸12及びディスプレーサピストン3それぞれの軸方向に対して交差する方向(横方向)に長いクランク軸案内溝51aが設けられている。ディスプレーサピストンヨーク51におけるクランク軸案内溝51aを挟んだ両側部には、ディスプレーサピストン3の軸方向に沿う方向(縦方向)に、往復動案内穴(貫通穴)51bが穿設されている。そして、ディスプレーサピストンヨーク51の往復動案内穴51bには、ロータリブッシングなどの直動軸受63を介して、クランクケース13に固定されたガイド軸60が挿入されている。ディスプレーサピストンヨーク51は、一端がディスプレーサピストン3と連結したロッド66の他端と連結しており、ディスプレーサピストン3の往復動に合わせて、ディスプレーサピストン3と同一方向(縦方向)で往復動する。
As shown in FIG. 2, the display
図2に示すように、パワーピストンヨーク52は、その中央部分に、横方向に長いクランク軸案内溝52aが設けられており、クランク軸案内溝52aを挟んだ両側部に、往復動案内穴(貫通穴)52bが縦方向に穿設されている。そして、パワーピストンヨーク52の往復動案内穴52bには、直動軸受64を介して、クランクケース13に固定されたガイド軸61が挿入されている。パワーピストンヨーク52は、一端がパワーピストン4と連結したブリッジ67の他端と連結しており、パワーピストン4の往復動に合わせて縦方向で往復動する。パワーピストンヨーク53は、パワーピストンヨーク52と同様の形状をしているため、詳細な説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the
図1及び図2に示すように、パワーピストン4及びブリッジ67の中心には、パワーピストン4の軸方向に沿う方向(縦方向)に貫通穴4a,67aが設けられており、ディスプレーサピストン3と連結したロッド66が貫装されている。ロッド66は、パワーピストン4及びブリッジ67と相対的に移動可能であるとともに、パワーピストン4におけるロッド66の挿入部分にメカニカルシールなどによる動的シール機構(図示省略)が構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, through
図1に示すように、クランク軸12は、ブリッジ67とパワーピストンヨーク52,53を介して連結したクランクピン55,56の間に、ロッド66とディスプレーサピストンヨーク51を介して連結したクランクピン54を設けており、同位相のクランクピン55,56に対して所定の位相差(例えば、90°)でクランクピン54が取り付けられている。クランクケース13におけるシリンダ2との連結部分には、ブリッジ67が嵌挿されるブリッジ挿入穴68が設けられている。クランクケース13のブリッジ挿入穴68は、シリンダ2とクランクケース13との連結部分に構成されており、ブリッジ67のシリンダ2側部分がブリッジ挿入穴68に対して挿脱するようにして、ブリッジ67がパワーピストン4に合わせて往復動する。シリンダ2内におけるパワーピストン4より開口端部側のバッファ空間17aにおける、パワーピストン4の往復動に伴う容積変化による内圧の変動を低減する為に、シリンダ2内のバッファ空間17aとクランクケース13内のバッファ空間17bとの間に連通口17dを設けている。
As shown in FIG. 1, the
ディスプレーサピストン3は、クランク軸12の回転動力で往復動し、作動ガスが膨張空間5と圧縮空間6の間を行き来して、作動空間の内圧が変化する。この圧力変化によりパワーピストン4が往復動し、その往復動力がブリッジ67を介してパワーピストンヨーク52,53に伝達される。これにより、パワーピストンヨーク52,53がそれぞれ、ガイド軸61,62のそれぞれに沿って縦方向に往復動する。そして、パワーピストンヨーク52,53それぞれの往復動により、クランク軸案内溝52a,53aそれぞれをクランクピン55,56それぞれが回転しながら横方向に往復することで、クランク軸12が回転する。従って、パワーピストン4の往復動力を受けた出力取り出し装置11は、スコッチ・ヨーク機構により回転動力に変換してクランク軸12より出力し、フライホイール14及び入力軸16を介してモータ発電機15を回転させる。モータ発電機15の回転により発電する。
The
クランクケース13は、出力取り出し装置11における摺動部分に供給するための潤滑油を貯留する潤滑油貯留部13aを備える。潤滑油貯留部13aは、スターリングエンジン1の設置姿勢によって決定され、クランクケース13内の鉛直方向下部に相当する。
The
クランクケース13の内面であって潤滑油貯留部13aには、内筒131(筒状部材に相当)が立設されている。内筒131は、図1に示すようにディスプレーサピストン3の軸方向に沿う方向(縦方向)に延びている。内筒131は、ディスプレーサピストン3又はパワーピストン4が下死点に位置するときに、ディスプレーサピストンヨーク51又はパワーピストンヨーク52,53の少なくとも一部を収容するように構成されている。すなわち、ディスプレーサピストンヨーク51又はパワーピストンヨーク52,53が本発明の連結部材に相当する。本実施形態では、内筒131は、ディスプレーサピストンヨーク51の一部を収容するように配置されている。内筒131の側面131aは、ディスプレーサピストンヨーク51とパワーピストンヨーク52,53の間に配置される。
An inner cylinder 131 (corresponding to a tubular member) is erected on the inner surface of the
内筒131の側面131aには、内筒131の内外を連通する少なくとも一つの側面孔132が形成されている。側面孔132は、潤滑油を内筒131内に吸入する吸入孔として機能する。
At least one
内筒131に囲まれたクランクケース13の内面には、クランクケース13の内外を連通する第1連通孔133が形成されている。第1連通孔133は、潤滑油をクランクケース13の外へ排出する排出孔として機能する。
A
ディスプレーサピストン3が下死点まで移動する区間、すなわちディスプレーサピストンヨーク51が第1連通孔133に接近する方向へ移動する区間では、内筒131内の潤滑油の圧力が高まり、図3に示すように第1連通孔133から潤滑油がクランクケース13の外へ排出される。一方、ディスプレーサピストン3が上死点まで移動する区間、すなわちディスプレーサピストンヨーク51が第1連通孔133から離隔する方向へ移動する区間では、内筒131内の潤滑油の圧力が下がり、内筒131内に潤滑油が流入する。このとき、内筒131の側面131aに側面孔132を設けているため、図3に示すように潤滑油が側面孔132から内筒131内に流入しやすい。
In the section where the
第1連通孔133の開口面積は、側面孔132の総開口面積よりも大きいことが好ましい。第1連通孔133の開口面積が側面孔132の総開口面積よりも小さいと、ディスプレーサピストンヨーク51が第1連通孔133に接近する方向へ移動し、内筒131内の潤滑油の圧力が高まった場合に、第1連通孔133ではなく側面孔132から潤滑油がクランクケース13の外へ排出されやすくなる。
The opening area of the
クランクケース13の内面であって潤滑油貯留部13aから離れた位置には、クランクケース13の内外を連通する第2連通孔134が形成されている。すなわち、第2連通孔134は、クランクケース13内の潤滑油の油面よりも鉛直方向で高い位置に設けられている。第2連通孔134は、第1連通孔133から排出された潤滑油をクランクケース13に戻す戻し孔として機能する。
A
第1連通孔133と第2連通孔134は、クランクケース13の外に設けられた潤滑油経路135で接続されている。第1連通孔133から排出された潤滑油は、潤滑油経路135を介して第2連通孔134へ流れる。潤滑油経路135には、第1連通孔133から第2連通孔134に向かう方向を順方向とする逆止弁136が設けられている。逆止弁136を設けることにより、潤滑油経路135内の潤滑油が第1連通孔133側へ逆流することを防止できる。
The
また、潤滑油経路135には、逆止弁136よりも第2連通孔134側に流量計137(流量計測装置に相当)が設けられている。流量計137は、潤滑油経路135に流入した潤滑油の流量を計測することができる。これにより、潤滑油経路135を介して循環するクランクケース13内の潤滑油の有無を確認することができる。なお、流量計137としては、例えばタービン流量計を用いることができる。
Further, the lubricating
また、潤滑油経路135には、逆止弁136と流量計137の間に温度センサ138(油温計測装置に相当)が設けられている。温度センサ138は、潤滑油経路135内の潤滑油の温度を計測する。
Further, in the lubricating
スターリングエンジン1を制御する制御装置70は、油量検知部71と、記憶部72と、動作実行部73と、モータ制御部74と、を備えている。
The
油量検知部71は、エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、流量計137で計測された潤滑油の流量に基づいて、潤滑油貯留部13aの潤滑油の油量(保油量ともいう)を計算し、計算した保油量が所定量以下であることを検知可能となっている。「所定量」とは、焼付き等の不具合を起こさない保油量である。具体的には、油量検知部71は、記憶部72に予め記憶されている流量と保油量を関連付けたマップから、流量に関連付けられた保油量を取得する。図5に示すように保油量によって、計測される流量が異なっており、流量を計測することで保油量の計算が可能である。
When the engine rotation speed is equal to or higher than the predetermined rotation speed, the oil
しかし、図5に示すように、エンジン回転数によって保油量に対する流量の大きさが異なっている。これは、エンジン低回転時には、ディスプレーサピストンヨーク51の下降速度が遅く、潤滑油が潤滑油経路135に圧送される速度が遅くなり、潤滑油の流量が少なくなるためと考えられる。
However, as shown in FIG. 5, the magnitude of the flow rate with respect to the oil retention amount differs depending on the engine speed. It is considered that this is because when the engine speed is low, the descending speed of the
ところで、流量計137には不感域が存在し、小さい流量を検知しにくいため、エンジン低回転時には適切に流量を計測できず、保油量を正しく計算できない可能性がある。そのため、本発明の油量検知部71は、エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、流量に基づいて保油量を計算するようにしている。
By the way, since the
モータ制御部74は、モータ発電機15を制御するものであり、エンジン回転数が所定回転数より低い場合、モータ発電機15を力行制御する。これにより、モータ発電機15は、エンジン回転数が所定回転数となるように力行動作を行う。
The
動作実行部73は、油量検知部71により潤滑油貯留部13aの潤滑油の油量(保油量)が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する。所定の動作とは、例えばアラームの発報、潤滑油の補給、エンジンの停止等である。本実施形態では、動作実行部73は、モニターやスピーカ等の報知装置80に報知の実行を指令する。
When the oil
次に、上記のスターリングエンジン1の油量検知方法について説明する。図6は、エンジン起動時から運転中における油量検知の一例を示すフローチャートである。図7は、油量検知動作の一例を示すグラフである。
Next, the method for detecting the amount of oil in the
ステップS101において、エンジン起動信号がオンされると、モータ発電機15の力行動作によってエンジンが起動される。
When the engine start signal is turned on in step S101, the engine is started by the power running operation of the
ステップS102において、モータ発電機15の力行動作によって、エンジン回転数を保油量検知モード設定回転数Nd(所定回転数に相当)とする。エンジン回転数は保油量検知モード設定回転数NdにTd秒間保持される。
In step S102, the engine speed is set to the oil retention amount detection mode set speed Nd (corresponding to a predetermined speed) by the power running operation of the
ステップS103において、エンジン回転数Neを計測するとともに、油温を計測する。エンジン回転数Neは、モータ発電機15、又は不図示の回転数計測装置で計測される。油温は、温度センサ138で計測される。
In step S103, the engine speed Ne is measured and the oil temperature is measured. The engine speed Ne is measured by the
ステップS104において、流量計137で計測された流量に基づいて保油量Qを算出する。また、ステップS104において、タイマーTをリセットする。
In step S104, the oil retention amount Q is calculated based on the flow rate measured by the
ステップS105において、保油量Qが保油量下限値Qc(所定量に相当)以下であるか否かを判定する。ステップS105において保油量Qが保油量下限値Qc以下であるとき、ステップS106において、油量低下を示すアラームを発報する。 In step S105, it is determined whether or not the oil retention amount Q is equal to or less than the oil retention lower limit value Qc (corresponding to a predetermined amount). When the oil retention amount Q is equal to or less than the oil retention lower limit value Qc in step S105, an alarm indicating a decrease in oil amount is issued in step S106.
一方、ステップS105において保油量Qが保油量下限値Qcよりも大きいとき、ステップS107において、発電運転を継続する。 On the other hand, when the oil retention amount Q is larger than the oil retention lower limit value Qc in step S105, the power generation operation is continued in step S107.
ステップS108において、エンジン回転数Neが保油量検知モード設定回転数Nd以上であるか否かを判定する。ステップS108においてエンジン回転数Neが保油量検知モード設定回転数Nd以上であるとき、ステップS103に戻る。 In step S108, it is determined whether or not the engine speed Ne is equal to or higher than the oil retention detection mode set speed Nd. When the engine speed Ne is equal to or higher than the oil retention detection mode set speed Nd in step S108, the process returns to step S103.
一方、ステップS108においてエンジン回転数Neが保油量検出モード設定回転数Ndより低いとき、ステップS109において、タイマーカウントを開始する。 On the other hand, when the engine speed Ne is lower than the oil retention detection mode set speed Nd in step S108, the timer count is started in step S109.
その後、ステップS110において、タイマーTが保油量検知インターバルTcに達したか否かを判定する。タイマーTが保油量検知インターバルTcに達したとき、S102に戻って保油量検知モードを開始する。一方、タイマーTが保油量検知インターバルTcに達していないとき、S107に戻って発電運転を継続する。 After that, in step S110, it is determined whether or not the timer T has reached the oil retention amount detection interval Tc. When the timer T reaches the oil retention detection interval Tc, the process returns to S102 to start the oil retention detection mode. On the other hand, when the timer T has not reached the oil retention amount detection interval Tc, the process returns to S107 and the power generation operation is continued.
図8は、エンジン停止時における油量検知の一例を示すフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing an example of oil amount detection when the engine is stopped.
ステップS201において、エンジン停止信号がオンされると、ステップS202において、エンジンが停止される。 When the engine stop signal is turned on in step S201, the engine is stopped in step S202.
ステップS203において、T2秒後にモータ発電機15の力行動作によってエンジンが再起動される。
In step S203, the engine is restarted by the power running operation of the
ステップS204において、モータ発電機15の力行動作によって、エンジン回転数を保油量検知モード設定回転数Nd(所定回転数に相当)とする。エンジン回転数は保油量検知モード設定回転数NdにTd秒間保持される。
In step S204, the engine speed is set to the oil retention amount detection mode set speed Nd (corresponding to a predetermined speed) by the power running operation of the
ステップS205において、エンジン回転数Neを計測するとともに、油温を計測する。 In step S205, the engine speed Ne is measured and the oil temperature is measured.
ステップS206において、流量計137で計測された流量に基づいて保油量Qを算出する。また、ステップS206において、タイマーTをリセットする。
In step S206, the oil retention amount Q is calculated based on the flow rate measured by the
ステップS207において、保油量Qが保油量下限値Qc(所定量に相当)以下であるか否かを判定する。ステップS207において保油量Qが保油量下限値Qc以下であるとき、ステップS208において、油量低下を示すアラームを発報する。 In step S207, it is determined whether or not the oil retention amount Q is equal to or less than the oil retention lower limit value Qc (corresponding to a predetermined amount). When the oil retention amount Q is equal to or less than the oil retention lower limit value Qc in step S207, an alarm indicating a decrease in the oil amount is issued in step S208.
一方、ステップS207において保油量Qが保油量下限値Qcよりも大きいとき、ステップS209において、エンジン停止信号がオンされる。その後、ステップS210において、エンジンが停止される。 On the other hand, when the oil retention amount Q is larger than the oil retention lower limit value Qc in step S207, the engine stop signal is turned on in step S209. Then, in step S210, the engine is stopped.
ところで、潤滑油の流量は、温度に依存する。具体的には、温度が低下すると粘性が増加するため流量は少なくなる傾向にある。図9は、流量と保油量を関連付けたマップの温度依存を示す図である。図9に示すように、低温時は、同じ保油量であっても高温時よりも流量計137で計測される流量が少なくなる。これにより、低温時に基準温度時のマップを用いると、保油量を過小評価してしまう。そのため、制御装置70は、温度センサ138で計測された潤滑油の温度に応じて、油量検知部71により計算された潤滑油貯留部13aの潤滑油の油量を補正する油量補正部75を備えることが好ましい。
By the way, the flow rate of the lubricating oil depends on the temperature. Specifically, as the temperature decreases, the viscosity increases, so the flow rate tends to decrease. FIG. 9 is a diagram showing the temperature dependence of the map associating the flow rate with the oil retention amount. As shown in FIG. 9, at low temperature, the flow rate measured by the
[第2実施形態]
第1実施形態では、油量が低下した場合、油量低下を示すアラームを発報するのみであったが、自動的に潤滑油を補給するようにしてもよい。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, when the amount of oil decreases, only an alarm indicating the decrease in the amount of oil is issued, but the lubricating oil may be automatically replenished.
図10は、スターリングエンジン1に潤滑油補給タンク139が設けられている例を示す。第1実施形態と第2実施形態において、同じ符号は同じ機能を有するため、説明を省略する。
FIG. 10 shows an example in which the
潤滑油補給タンク139は、クランクケース13の内部へと供給する潤滑油を貯留する。潤滑油補給タンク139は、クランクケース13の外側に設けられ、供給路140によりクランクケース13に接続されている。供給路140は、クランクケース13の上部に接続されている。供給路140には、供給路140内の流路を開閉可能な電磁弁141が設けられている。通常時、電磁弁141は閉じられている。
The lubricating
動作実行部73は、油量検知部71により潤滑油貯留部13aの潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、電磁弁141を開き、クランクケース13に潤滑油補給タンク139から潤滑油を流入させる。
When the
また、例えば保油量下限値Qcを第1下限値と第1下限値よりも低い第2下限値との2つ設定しておき、保油量が第1下限値に達したときにアラームを発報し、保油量が第2下限値に達したときに、上記の動作を実行して自動的に潤滑油を補給するように構成してもよい。 Further, for example, the lower limit value Qc of the oil retention amount is set as the first lower limit value and the second lower limit value lower than the first lower limit value, and an alarm is issued when the oil retention amount reaches the first lower limit value. When the alarm is issued and the oil retention amount reaches the second lower limit value, the above operation may be executed to automatically replenish the lubricating oil.
[他の実施形態]
(1)第1実施形態では、油量が低下した場合、油量低下を示すアラームを発報するのみであったが、エンジンを停止するようにしてもよい。エンジンの停止は、例えば、圧縮空間6とクランクケース13の内部とに連通する不図示の連通経路と、連通経路の流路を開閉可能な不図示の開閉弁とを設けておき、動作実行部73が開閉弁に開指令を送信して開閉弁を閉状態から開状態にすることで、作動空間(膨張空間5と圧縮空間6)内の作動ガスを連通経路を介してバッファ空間17b(クランクケース13)内へ移動させることで可能である。また、例えば保油量下限値Qcを第1下限値と第1下限値よりも低い第2下限値との2つ設定しておき、保油量が第1下限値に達したときにアラームを発報し、保油量が第2下限値に達したときに、エンジンを停止するように構成してもよい。
[Other Embodiments]
(1) In the first embodiment, when the amount of oil decreases, only an alarm indicating the decrease in the amount of oil is issued, but the engine may be stopped. To stop the engine, for example, a communication path (not shown) that communicates with the compression space 6 and the inside of the
(2)前述の第1及び第2実施形態では、ディスプレーサピストンヨーク51及びパワーピストンヨーク52,53が鉛直方向に往復動するようにスターリングエンジン1を配置し、シリンダ2の下方に出力取り出し装置11を設ける例を示したが、ディスプレーサピストンヨーク51及びパワーピストンヨーク52,53が水平方向に往復動するようにスターリングエンジン1を配置し、シリンダ2の側方に出力取り出し装置11を設けるようにしてもよい。
(2) In the first and second embodiments described above, the
また、前述の第1及び第2実施形態では、β型のスターリングエンジン1に基づいて説明したが、α型やγ型等の他の形式のスターリングエンジンであっても構わない。さらに、エンジンの一例としてスターリングエンジン1を示したが、エンジンとしては、これに限定されず、クランクケース内に潤滑油を貯留する構造のエンジンであればよい。
Further, in the first and second embodiments described above, the description is based on the β-
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, it should be considered that the specific configuration is not limited to these embodiments. The scope of the present invention is shown not only by the description of the above-described embodiment but also by the scope of claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
1 スターリングエンジン
3 ディスプレーサピストン
4 パワーピストン
12 クランク軸
13 クランクケース
13a 潤滑油貯留部
15 モータ発電機
51 ディスプレーサピストンヨーク
52 パワーピストンヨーク
53 パワーピストンヨーク
70 制御装置
71 油量検知部
73 動作実行部
74 モータ制御部
75 油量補正部
131 内筒
132 側面孔
133 第1連通孔
134 第2連通孔
135 潤滑油経路
137 流量計
138 温度センサ
139 潤滑油補給タンク
141 電磁弁
1
Claims (5)
前記ピストンの往復動により回転可能なクランク軸と、
前記ピストンと前記クランク軸とを連結する連結部材と、
前記クランク軸を軸支するとともに、潤滑油を貯留する潤滑油貯留部を有するクランクケースと、
前記潤滑油貯留部に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第1連通孔と、
前記潤滑油貯留部から離れた位置に形成され、前記クランクケースの内外を連通する第2連通孔と、
前記第1連通孔と前記第2連通孔を前記クランクケースの外で接続し、前記連結部材の運動により前記第1連通孔から前記潤滑油が流入する潤滑油経路と、
前記潤滑油経路に流入した前記潤滑油の流量を計測する流量計測装置と、
エンジン回転数が所定回転数以上の場合に、前記流量に基づいて前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を計算し、前記油量が所定量以下であることを検知可能な油量検知部と、
前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記エンジン回転数が前記所定回転数以上となるように制御され、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、所定の動作を実行する動作実行部と、を備えるエンジン。 A reciprocating piston and
A crankshaft that can rotate by the reciprocating movement of the piston,
A connecting member that connects the piston and the crankshaft,
A crankcase that supports the crankshaft and has a lubricating oil storage portion that stores lubricating oil.
A first communication hole formed in the lubricating oil storage portion and communicating with the inside and outside of the crankcase,
A second communication hole formed at a position away from the lubricating oil storage portion and communicating with the inside and outside of the crankcase,
A lubricating oil path in which the first communication hole and the second communication hole are connected outside the crankcase and the lubricating oil flows in from the first communication hole due to the movement of the connecting member.
A flow rate measuring device that measures the flow rate of the lubricating oil that has flowed into the lubricating oil path, and
When the engine speed is equal to or higher than the predetermined speed, the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage section is calculated based on the flow rate, and the oil amount detection unit capable of detecting that the amount of oil is equal to or lower than the predetermined amount. When,
When the engine speed is lower than the predetermined speed, the engine speed is controlled to be equal to or higher than the predetermined speed, and the oil amount detection unit increases the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage unit to a predetermined amount. An engine including an operation execution unit that executes a predetermined operation when it is detected to be the following.
前記油温計測装置で計測された潤滑油の温度に応じて、前記油量検知部により計算された前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量を補正する油量補正部と、を備える、請求項1に記載のエンジン。 An oil temperature measuring device that measures the temperature of the lubricating oil,
A claim that includes an oil amount correction unit that corrects the oil amount of the lubricating oil in the lubricating oil storage unit calculated by the oil amount detection unit according to the temperature of the lubricating oil measured by the oil temperature measuring device. Item 1. The engine according to item 1.
前記動作実行部は、前記油量検知部により前記潤滑油貯留部の潤滑油の油量が所定量以下であると検知されたとき、前記電磁弁を開き、前記クランクケースに前記潤滑油補給タンクから潤滑油を流入させる、請求項1又は2に記載のエンジン。 A lubricating oil supply tank connected to the crankcase via a solenoid valve is provided.
When the operation executing unit detects that the amount of lubricating oil in the lubricating oil storage unit is equal to or less than a predetermined amount by the oil amount detecting unit, the operation executing unit opens the electromagnetic valve and puts the lubricating oil supply tank in the crankcase. The engine according to claim 1 or 2, wherein the lubricating oil is introduced from the engine.
前記筒状部材の側面に形成され、前記筒状部材の内外を連通する少なくとも一つの側面孔と、を備える、請求項1〜3の何れか1項に記載のエンジン。 A tubular member which is an inner surface of the crankcase and is erected around the first communication hole and accommodates at least a part of the connecting member when the piston is located at the bottom dead center.
The engine according to any one of claims 1 to 3, further comprising at least one side hole formed on a side surface of the tubular member and communicating inside and outside the tubular member.
前記エンジン回転数が前記所定回転数より低い場合、前記モータ発電機は、前記エンジン回転数が前記所定回転数となるように力行動作を行う、請求項1〜4の何れか1項に記載のエンジン。
A motor generator connected to one end side of the crankshaft is provided.
The method according to any one of claims 1 to 4, wherein when the engine speed is lower than the predetermined speed, the motor generator performs power running operation so that the engine speed becomes the predetermined speed. engine.
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