JP2745845B2 - Stirling engine output control device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、燃焼熱を利用したス
ターリングエンジンの出力制御装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output control device for a Stirling engine using combustion heat.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図７は、例えばＧ．ワーカー（Ｇ．ＷＡ
ＬＫＥＲ) 著，「スターリングエンジン」オクスフォー
ド大学刊行物（ＯＸＦＯＲＤ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
ＰＲＥＳＳ １９８０年) に示された従来のスターリン
グエンジン及びその制御装置を示す断面構成図である。
図において、１はヒータ管、２は再生器、３はクーラ、
４は高温側空間、５は低温側空間、６は反動室、７はク
ランク室、８はチャージタンクである。また、１７は作
動空間４，５からの出力を取出すクランク軸、２７は作
動空間の平均圧力を減圧し、チャージタンク８に作動ガ
スを充填するための圧縮機、２８は作動空間の平均圧力
を調節するためのコントロールバルブ、２９はコントロ
ールバルブ２８のスライダーである。2. Description of the Related Art FIG. Worker (G.WA
LKER), Stirling Engine, Oxford University Press (OXFORD UNIVERSITY)
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram showing a conventional Stirling engine and its control device shown in FIG. 1 (PRESS 1980).
In the figure, 1 is a heater tube, 2 is a regenerator, 3 is a cooler,
4 is a high temperature side space, 5 is a low temperature side space, 6 is a reaction chamber, 7 is a crank chamber, and 8 is a charge tank. Reference numeral 17 denotes a crankshaft for taking output from the working spaces 4 and 5; 27, a compressor for reducing the average pressure in the working space to charge the charge tank 8 with working gas; and 28, an average pressure in the working space. A control valve 29 for adjustment is a slider of the control valve 28.

【０００３】従来のスターリングエンジンの出力制御装
置は、主にチャージタンク８、圧縮機２７、コントロー
ルバルブ２８、スライダー２９で構成されている。スタ
ーリングエンジンの発生出力はヒータ管温度１で代表さ
れる高温側空間４の作動ガス温度と低温側空間５の作動
ガス温度の温度差とこれらの空間内の作動ガスの平均圧
力で決定される。エンジンを高い熱効率で運転するため
には、ヒータ管温度は高く保つ必要がある。このため、
エンジン出力の可変は、圧縮機２７を備えて、作動ガス
をチャージタンク８に高圧で貯えておき、ヒータ管温度
一定の条件下でコントロールバルブ２８を操作して、エ
ンジンに作動ガスを充填したり、エンジンから作動ガス
を放出させたりして行なっていた。A conventional output control device of a Stirling engine mainly comprises a charge tank 8, a compressor 27, a control valve 28, and a slider 29. The output of the Stirling engine is determined by the temperature difference between the working gas temperature in the high-temperature space 4 and the working gas temperature in the low-temperature space 5 represented by the heater tube temperature 1 and the average pressure of the working gas in these spaces. In order to operate the engine with high thermal efficiency, it is necessary to keep the heater tube temperature high. For this reason,
The engine output can be varied by providing a compressor 27, storing the working gas at a high pressure in the charge tank 8, operating the control valve 28 under the condition that the heater pipe temperature is constant, and filling the engine with the working gas. In this case, the working gas was released from the engine.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のス
ターリングエンジンの出力制御装置は、ヒータ管の温度
を制御する装置の他に高い圧縮比をもつ圧縮機２７が必
要であり、圧縮機駆動のために大きな動力を必要とする
等の問題点があった。The conventional output control device for a Stirling engine as described above requires a compressor 27 having a high compression ratio in addition to a device for controlling the temperature of the heater tube. For this reason, there was a problem that a large power was required.

【０００５】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、圧縮機を用いずに熱効率の低下
を防止でき、かつ、エンジンの出力制御幅を拡大できる
と共に、負荷の動力特性にあわせた円滑なエンジン運転
が可能なスターリングエンジンの出力制御装置を得るこ
とを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and can prevent a decrease in thermal efficiency without using a compressor, can increase an output control range of an engine, and can provide a power characteristic of a load. It is an object of the present invention to obtain a Stirling engine output control device that can smoothly operate the engine according to the requirements.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明に係るスターリ
ングエンジンの出力制御装置は、逆止弁と電磁弁とチャ
ージタンクを有し、エンジンのシリンダ内で発生する作
動ガスの圧力変化を利用してその圧力を制御し得る筒内
圧力制御手段、燃焼量を増減してヒータ管の温度を所定
の温度にするヒータ管加熱手段、ヒータ管温度が所定の
温度に達したことを検出して始動用モータを駆動するエ
ンジン始動手段、エンジンの回転数を検出する回転数検
出手段、負荷装置の負荷の状態を検出する負荷検出手
段、及び予め設定された回転数に対するヒータ管温度司
令値を持つ第１、第２ヒータ管温度パターンでヒータ管
を加熱して所定の温度になるように制御を行なうととも
に、シリンダ内の圧力を制御して回転数を制御するエン
ジン出力制御器を備え、該エンジン出力制御器は、上記
第１、第２ヒータ管温度パターンとシリンダ内の圧力制
御による回転数制御によって、所定の時間を経ても目標
回転数にならないことを判別して、その回転数を下げる
場合には、上記第１、第２ヒータ管温度パターンのヒー
タ管温度を段階的に低温側にシフトさせ、その回転数を
上げる場合には、上記第１、第２ヒータ管温度パターン
のヒータ管温度を段階的に高温側にシフトさせるように
構成したものである。An output control device for a Stirling engine according to the present invention has a check valve, a solenoid valve, and a charge tank, and utilizes a pressure change of a working gas generated in a cylinder of the engine. In-cylinder pressure control means capable of controlling the pressure, heater pipe heating means for increasing or decreasing the amount of combustion to bring the temperature of the heater pipe to a predetermined temperature, and for detecting that the heater pipe temperature has reached a predetermined temperature, An engine starter for driving a motor, a rotational speed detector for detecting an engine rotational speed, a load detector for detecting a load state of a load device, and a first heater tube temperature command value for a preset rotational speed. An engine output controller for controlling the heater tube according to the second heater tube temperature pattern to control the temperature to a predetermined temperature and controlling the pressure in the cylinder to control the number of revolutions. , The engine output controller, the
First and second heater tube temperature patterns and cylinder pressure control
By controlling the number of rotations, the target
Judging that it does not reach the number of revolutions and lowering the number of revolutions
In this case, the first and second heater tube temperature patterns are heated.
The temperature of the gas pipe is gradually shifted to the low temperature side,
To raise the temperature, the first and second heater tube temperature patterns
So that the heater pipe temperature of the
It is composed .

【０００７】[0007]

【０００８】また、エンジン出力制御器は、エンジンが
暖機されたことを判別して、エンジンの再始動時に、エ
ンジン始動のための始動手段へのスタート信号を暖機完
了前の第１始動用ヒータ管温度より低い第２始動用ヒー
タ管温度で発生させて始動すると共に、エンジン停止直
前のヒータ管温度パターンによってエンジンの回転数を
制御するように構成したものである。Further, the engine output controller determines that the engine has been warmed up, and when the engine is restarted, sends a start signal to a starting means for starting the engine for the first start before the completion of warming up. The second starting heater lower than the heater tube temperature
The engine is generated and started at the temperature of the heat pipe, and the engine speed is controlled by the heater pipe temperature pattern immediately before the engine is stopped.

【０００９】[0009]

【作用】この発明によるスターリングエンジンの出力制
御装置では、作動ガス圧縮機を用いずに、筒内圧調節と
ヒ−タ管温度制御を組み合わせたものであり、幅広い出
力制御幅と負荷の状態に見合ったエンジンの出力状態が
得られる。このため、エンジン、負荷装置で構成される
システムを安定にでき、さらに、高い効率で運転可能と
なる。The output control apparatus for a Stirling engine according to the present invention combines in-cylinder pressure control and heater pipe temperature control without using a working gas compressor, and is suitable for a wide output control width and load condition. The engine output status is obtained. For this reason, the system constituted by the engine and the load device can be stabilized, and can be operated with high efficiency.

【００１０】[0010]

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例によるスタ
ーリングエンジンの出力制御装置を、一部ブロックで示
す構成図である。図に示すエンジンはディスプレーサタ
イプのエンジンであるが、図中の１〜５及び１７は従来
装置に示したものと同一または相当のものである。６は
反動室兼クランク室、８はエンジンのクーラ３、動力取
出しピストン１０及びクロスヘッド１１からの作動ガス
冷却熱や摺動摩擦熱を放熱するための冷却水配管、９は
その冷却水循環用ポンプである。１２はクロスヘッド１
１とクランク軸１７を連結するコネクティングロッド、
１３はディスプレーサピストン１４とクランク軸１７を
連結するコネクティングロッドである。一点鎖線で示す
１５は送風量に見合った都市ガスを供給可能な仕組みを
持つヒータ管温度加熱器であり、送風機１５ａ、点火栓
１５ｂ、火炎検知ロッド１５ｃ、燃焼ノズル１５ｄなど
で構成されている。[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an output control device of a Stirling engine according to one embodiment of the present invention, which is shown in partial blocks. The engine shown in the figure is a displacer type engine, but 1 to 5 and 17 in the figure are the same as or equivalent to those shown in the conventional apparatus. 6 is a reaction chamber / crankcase, 8 is a cooling water pipe for radiating heat of cooling of the working gas and sliding friction heat from the cooler 3, the power take-out piston 10 and the crosshead 11 of the engine, and 9 is a pump for circulating the cooling water. is there. 12 is the crosshead 1
A connecting rod connecting the 1 to the crankshaft 17;
A connecting rod 13 connects the displacer piston 14 and the crankshaft 17. Reference numeral 15 indicated by a dashed line indicates a heater tube temperature heater having a mechanism capable of supplying city gas corresponding to the amount of air blow, and includes a blower 15a, an ignition plug 15b, a flame detection rod 15c, a combustion nozzle 15d, and the like.

【００１１】また、一点鎖線で示す１６は、アンローダ
弁１６ａ、減圧弁１６ｂ、増圧弁１６ｃ、逆止弁１６
ｅ、チャージタンク１６ｆ、緊急減速弁１６ｇで構成さ
れる筒内圧力調節器であり、エンジンの低温空間の圧力
変動を利用して、低温空間の平均圧力を減圧弁１６ｂや
増圧弁１６ｃのＯＮ−ＯＦＦによって筒内圧力を調節す
る。１８はヒータ管温度が所定の第１の始動用ヒータ管
温度（この例では６５０℃）になった時、エンジンを始
動するための駆動モータである。１９はクランク軸１７
に結合されたフライホイール、２０はクランク軸１７の
回転数を検出するための回転数検出器である。２２は例
えば圧縮機のような負荷装置、２１はエンジンの出力を
負荷装置に伝達するための伝達ベルトを示している。２
３は負荷装置の状態やエンジン回転数、ヒータ管温度、
エンジンのシリンダ温度を検出し、ヒータ管温度加熱器
１５や筒内圧力調節器１６を駆動制御するための機能を
もつエンジン出力制御器、１００はエンジンのシリン
ダ、１０１はシリンダ１００の壁に取り付けたシリンダ
温度検出器、１０２はヒータ管温度検出器である。Reference numeral 16 shown by a dashed line indicates an unloader valve 16a, a pressure reducing valve 16b, a pressure increasing valve 16c, a check valve 16
e, an in-cylinder pressure regulator constituted by a charge tank 16f and an emergency deceleration valve 16g. By utilizing the pressure fluctuation in the low temperature space of the engine, the average pressure in the low temperature space is turned on and off by the pressure reducing valve 16b and the pressure increasing valve 16c. OFF controls the in-cylinder pressure. Reference numeral 18 denotes a drive motor for starting the engine when the temperature of the heater tube reaches a predetermined first heater tube temperature for start (650 ° C. in this example). 19 is the crankshaft 17
Is a rotation speed detector for detecting the rotation speed of the crankshaft 17. Reference numeral 22 denotes a load device such as a compressor, and reference numeral 21 denotes a transmission belt for transmitting the output of the engine to the load device. 2
3 is the state of the load device, engine speed, heater pipe temperature,
An engine output controller having a function of detecting the cylinder temperature of the engine and driving and controlling the heater tube temperature heater 15 and the in-cylinder pressure regulator 16, 100 is the cylinder of the engine, and 101 is mounted on the wall of the cylinder 100. A cylinder temperature detector 102 is a heater tube temperature detector.

【００１２】図２，図３はエンジン出力制御器２３にお
ける制御方法の一例を示すフロ−チャ−トである。以
下、このフロ−チャ−トに基いてエンジン出力制御器２
３の動作を説明する。ステップＳ１でのサーモ運転等に
よる運転開始命令後、ステップＳ２でエンジンが暖機さ
れているか否かを判別し、シリンダ１００に取付けられ
たシリンダ温度検出知器１０１が４５０度Ｃ以下であれ
ば暖機前と判断して、ステップＳ３に移り、４５０度Ｃ
よりも高ければ暖機完了と判断してステップＳ１０に移
る。FIGS. 2 and 3 are flowcharts showing an example of a control method in the engine output controller 23. Hereinafter, the engine output controller 2 will be described based on this flowchart.
Operation 3 will be described. After an operation start command such as a thermo operation in step S1, it is determined in step S2 whether or not the engine is warmed up. If the cylinder temperature detection sensor 101 attached to the cylinder 100 is 450 ° C. or less, the engine is warmed up. Judge that it is the plane, move to step S3, and
If it is higher, it is determined that the warm-up is completed, and the process proceeds to step S10.

【００１３】ステップＳ３では、冷房運転か暖房運転か
を外気温度、室内温度条件で判別して冷房運転の場合は
ステップＳ４に、暖房運転の場合はステップＳ５に移
る。冷房運転の場合を例として以下に動作を説明する。
ステップＳ４でエンジンの暖機前の第１ヒータ管温度パ
ターンを設定する。即ち、予めエンジン目標運転回転数
とヒータ管の温度の関係が記憶されており、エンジンの
回転数制御は図示されていない室内温度と室内の設定温
度の偏差から計算され、ヒータ管温度を決定してヒータ
管温度の制御として実行される。In step S3, whether the operation is the cooling operation or the heating operation is determined based on the outside air temperature and the indoor temperature condition, and the operation proceeds to step S4 in the case of the cooling operation and to step S5 in the case of the heating operation. The operation will be described below by taking a cooling operation as an example.
In step S4, a first heater pipe temperature pattern before the engine is warmed up is set. That is, the relationship between the engine target operating speed and the temperature of the heater tube is stored in advance, and the engine speed control is calculated from the difference between the room temperature (not shown) and the set temperature in the room to determine the heater tube temperature. This is executed as control of the heater tube temperature.

【００１４】ステップＳ７で燃焼が開始される。ここで
は、送風機１５ａ、点火栓１５ｂへの高圧印加、燃料ノ
ズル１５ｄへの燃料供給等が予め決められた所定の手順
で行なわれ、正常な燃焼が行なわれているか否かを火炎
検知ロッド１５ｃによって検出し、異常のない場合にス
テップＳ８に移る。次に、ステップＳ８でヒータ管温度
がヒータ管温度検出器１０１の出力によってエンジンの
始動に十分な温度か否かを判別し、第１ヒータ管温度６
５０℃以上の時には十分とみなしてステップＳ９に移行
し、駆動モータ１８を所定時間駆動してエンジンの始動
を行なう。エンジン始動時は、筒内圧力調節器１６のア
ンローダ弁１６ａ、増圧弁１６ｃを開いて駆動モータを
回し、所定時間後にアンローダ弁を閉じる。もし、この
直後にエンジン回転数が予め設定された始動目標回転数
を越えるような場合は、減圧弁１６ｄが開き、増圧弁１
６ｃが閉じて、目標回転数を保つ制御動作が行なわれ
る。[0014] Combustion is started in step S7. Here, the application of high pressure to the blower 15a and the ignition plug 15b, the supply of fuel to the fuel nozzle 15d, and the like are performed in a predetermined procedure, and whether or not normal combustion is performed is determined by the flame detection rod 15c. If it is detected and there is no abnormality, the process proceeds to step S8. Next, in step S8, it is determined whether or not the heater tube temperature is sufficient for starting the engine based on the output of the heater tube temperature detector 101.
When the temperature is equal to or higher than 50 ° C., it is determined that the temperature is sufficient, and the process proceeds to step S9, in which the drive motor 18 is driven for a predetermined time to start the engine. When the engine is started, the unloader valve 16a and the pressure increasing valve 16c of the in-cylinder pressure regulator 16 are opened to rotate the drive motor, and after a predetermined time, the unloader valve is closed. If the engine speed exceeds the preset start target speed immediately after this, the pressure reducing valve 16d opens and the pressure increasing valve 1
6c is closed, and a control operation for maintaining the target rotation speed is performed.

【００１５】一方、ステップＳ２でシリンダ温度が４５
０℃より高ければ、暖機されているものとしてステップ
Ｓ１０に移り、エンジン停止直前のヒータ管温度パター
ンによってステップＳ７と同じ動作を持つステップＳ１
１に移行し、ステップＳ１２で第２の始動用ヒータ管温
度５５０℃以上であればステップＳ９に移行してエンジ
ンを始動する。On the other hand, in step S2, the cylinder temperature is set to 45
Is higher than 0 ° C., Ri moves to step S10 as being warmed up, the step S1 with the same operation as step S7 by the heater tube temperature pattern immediately before the engine stop
1 and at step S12, the second starting heater tube temperature.
If degrees 550 ° C. or higher and proceeds to step S9 for starting the engine.

【００１６】ステップＳ１３では、駆動モータ１８の停
止後エンジンの回転数（ｎ）が所定の回転数（３００ｒ
ｐｍ）より大きいか否かを判別して、所定の回転数（３
００ｒｐｍ）より大きいか場合は次のステップＳ１７に
移行する。所定の回転数（３００ｒｐｍ）以下の場合は
エンジン停止と判断して、ステップＳ１４で筒内圧調節
器１６のアンローダ弁を開くと同時に燃焼停止等も行な
って、エンジン停止動作を行なう。そして、ステツプＳ
７〜Ｓ１３を５回繰り返しても始動できない場合は、ス
テップＳ１５でエンジン異常とみなしステップＳ１６で
運転をストップする。In step S13, after the drive motor 18 is stopped, the engine speed (n) is increased to a predetermined speed (300 rpm).
pm), it is determined whether the rotation speed is greater than a predetermined rotation speed (3
(00 rpm), the flow shifts to the next step S17. If the engine speed is equal to or less than the predetermined rotational speed (300 rpm), it is determined that the engine is stopped. In step S14, the unloader valve of the in-cylinder pressure regulator 16 is opened, and at the same time, the combustion is stopped. And step S
If the engine cannot be started even after repeating steps S7 to S13 five times, it is determined that the engine is abnormal in step S15, and the operation is stopped in step S16.

【００１７】ステップＳ１７は回転数加速度（α）を判
別し、その加速度が所定値よりも大きい場合に通常の回
転数制御のための増圧弁１６ｃ、減圧弁１６ｂの制御に
加えて、緊急減速弁１６ｇを開きエンジンの暴走を防止
する。通常はステップＳ１８で筒内圧力調節によって目
標回転数が得られるように制御する。In step S17, the rotational speed acceleration (α) is determined. If the acceleration is larger than a predetermined value, the emergency deceleration valve is controlled in addition to the control of the pressure increasing valve 16c and the pressure reducing valve 16b for the normal rotational speed control. Open 16g to prevent engine runaway. Normally, control is performed in step S18 so that the target rotational speed is obtained by adjusting the in-cylinder pressure.

【００１８】ステップＳ１９〜Ｓ２２は、エンジン回転
数の制御を筒内圧力調節とヒータ管温度制御野組み合わ
せによって行なうことを示している。即ち、負荷からの
命令によるエンジン運転目標回転数と運転されている実
運転回転数との差をステップＳ１９でプラスマイナス２
０回転以内か否かを判別し、２０回転以上の時には、ス
テップＳ２０で目標回転数を得るための第１ヒータ管温
度パターンによるヒータ管温度目標値と実ヒータ管温度
との差がプラスマイナス２０℃以内か否かを判別する。
２０℃より小さい時には、ステップＳ２１で増減圧弁１
６ｃ、１６ｂのどちらか一方の開状態が所定の時間（３
０ｓｅｃ）続いたか否かを判別する。所定の時間（３０
ｓｅｃ）続いた時はステップＳ２２でヒータ管温度を、
図５に示すように第１ヒータ管温度パターンのヒータ管
温度をシフトさせた第１ヒータ管温度パターンに変更す
る。即ち、例えばプラス２０回転以上の時はマイナス２
０℃、マイナス２０回転以上の時はプラス２０℃シフト
させる。その後、所定の時間（３０ｓｅｃ）を経ても目
標回転数と実運転回転数が上記の範囲にない場合は、第
１ヒータ管温度パターンのヒータ管温度をさらにマイナ
スまたはプラス側に２０℃シフトさせた第１ヒータ管温
度パターンに変更する。このようにして第ｎ番目の第１
ヒータ管温度パターンまでヒータ管温度を変化させるよ
うにしている。Steps S19 to S22 indicate that the control of the engine speed is performed by a combination of in-cylinder pressure control and heater pipe temperature control. That is, the difference between the engine operation target rotation speed and the actual operation rotation speed that is being driven by the instruction from the load is calculated by adding or subtracting 2 in step S19.
It is determined whether or not the rotation is within 0 rotation. If the rotation is 20 rotations or more, the difference between the heater pipe temperature target value and the actual heater pipe temperature according to the first heater pipe temperature pattern for obtaining the target rotation speed in step S20 is ± 20. Determine whether it is within ° C.
When the temperature is lower than 20 ° C., the pressure reducing valve 1
6c and 16b are open for a predetermined time (3
0 sec) It is determined whether or not it has continued. For a predetermined time (30
sec) If continued, the heater tube temperature is set in step S22.
As shown in FIG. 5, the heater tube of the first heater tube temperature pattern
The temperature is changed to the first heater pipe temperature pattern in which the temperature is shifted . That is, for example, when the rotation is more than plus 20 rotations, minus 2
0 ° C, plus 20 ° C shift for more than -20 rotations
Let it. Thereafter, when the target rotational speed even after the predetermined time (30 sec) and the actual operation speed is not within the above range, the
The first heater tube temperature with the heater tube temperature of first heater tube temperature pattern was further 20 ° C. shifted toward the negative or positive side
Change to a degree pattern. Thus, the n-th first
The heater tube temperature is changed up to the heater tube temperature pattern .

【００１９】ここで、図２，図３の制御ステップでは示
していないが、通常ヒータ管温度は７５０℃以下で運転
するが、この温度を越えたヒータ管温度でヒータ管安全
使用温度７８０℃を越えた場合は、燃焼を停止させエン
ジンを自然停止させる。また、エンジン回転数が１６０
０回転以上の異常回転数となった場合は、アンローダー
弁１６ａ、緊急減速弁１６ｇを開くと同時に燃焼を停止
させてエンジンを自然停止させる。Here, although not shown in the control steps of FIGS. 2 and 3, the heater tube is normally operated at a temperature of 750 ° C. or lower. If it exceeds, stop combustion and stop the engine naturally. When the engine speed is 160
When the number of rotations becomes 0 or more, the unloader valve 16a and the emergency deceleration valve 16g are opened and the combustion is stopped at the same time to stop the engine naturally.

【００２０】ステップＳ２３は、通常のサーモストップ
や運転停止命令によってエンジンをストップさせるスト
ップ判別である。ストップを判別した場合はステップＳ
２４で、まずエンジンの運転回転数目標値を７００回転
に固定したあと、燃焼を停止させる。この後エンジンは
残り熱による回転を続けて負荷の必要トルクに見合った
エンジンの筒内圧力調節によって７００回転を保ち続
け、その後、自然停止するように構成されている。Step S23 is a stop determination for stopping the engine by a normal thermo-stop or operation stop command. If a stop is determined, step S
At 24, first, the engine rotation speed target value is fixed at 700 rotations, and then combustion is stopped. Thereafter, the engine is configured to continue to rotate by the remaining heat, maintain 700 rotations by adjusting the in-cylinder pressure of the engine according to the required torque of the load, and then stop naturally.

【００２１】次に、暖房運転の場合について説明する。
ステップＳ５に移行して、暖房時のための第２ヒータ管
温度パターンを呼び出し、その後はステップＳ７に移行
し、この後は上記と同様の制御を行なうようにしてあ
る。Next, the case of the heating operation will be described.
The process proceeds to step S5 to call the second heater pipe temperature pattern for heating, and then proceeds to step S7 to thereafter perform the same control as described above.

【００２２】図４〜図６はそれぞれこの実施例のスター
リングエンジンの出力制御器２３の制御動作を示すグラ
フである。横軸にはエンジン回転数、縦軸にはそれぞれ
管内圧力、ヒ−タ管温度、及び冷房時の圧縮機の必要駆
動トルクとエンジン出力トルクの関係を示している。即
ち図４はエンジン回転数に対する筒内圧力の制御幅を示
している。この実施例では、筒内圧力調節器の圧力調節
幅は６．３ＭＰａから４．３ＭＰａである。FIGS. 4 to 6 are graphs showing the control operation of the output controller 23 of the Stirling engine of this embodiment. The horizontal axis shows the engine speed, and the vertical axis shows the relationship between the pipe internal pressure, the heater pipe temperature, and the required driving torque of the compressor during cooling and the engine output torque, respectively. That is, FIG. 4 shows the control width of the in-cylinder pressure with respect to the engine speed. In this embodiment, the pressure adjustment width of the in-cylinder pressure regulator is from 6.3 MPa to 4.3 MPa.

【００２３】また、エンジン回転数とヒータ管温度の関
係は図５に示すように、ヒータ管温度は最高７５０℃を
保ように制御され、冷房運転を想定した第１ヒータ管温
度パターンとしては、例えばエンジン回転数に対して６
００回転で６８０℃、１１００回転で７５０℃のバター
ンを与えた。暖房運転を想定した第２ヒータ管温度パタ
ーンとしては、図示していないが６００回転で６５０
℃、１１００回転で７５０℃を与えている。また、段階
的な所定量の温度シフト量は、２０℃刻みで１２ステッ
プ、最低温度として４１０℃まで与えた。As shown in FIG. 5, the relationship between the engine speed and the heater tube temperature is controlled so that the heater tube temperature is maintained at a maximum of 750 ° C. As a first heater tube temperature pattern assuming a cooling operation, For example, 6 for engine speed
A pattern of 680 ° C at 00 rotation and 750 ° C at 1100 rotation was given. Although not shown, the second heater pipe temperature pattern assuming the heating operation is 650 at 600 rotations.
750 ° C at 1100 rpm. In addition, the stepwise predetermined amount of the temperature shift amount was given in 12 steps in increments of 20 ° C. and as a minimum temperature up to 410 ° C.

【００２４】また図６は、エンジンの筒内圧力可変とヒ
ータ管温度パターンのシフトによって、エンジン回転数
に対するエンジン出力トルクが変化する様子、及びこの
エンジン回転数で駆動される圧縮機トルクの関係を示し
ている。圧縮機トルクは、冷房運転条件（標準，過負
荷，低温）によっても異なる。この図からエンジンを目
標回転数に制御するためには、その圧縮機トルクが得ら
れるように、筒内圧力，ヒータ管温度の制御を行なう必
要があり、更にヒータ管温度パターンのシフトを行なう
必要があることを示している。FIG. 6 shows how the engine output torque changes with respect to the engine speed due to the variation of the in-cylinder pressure of the engine and the shift of the heater tube temperature pattern, and the relationship between the compressor torque driven at this engine speed. Is shown. The compressor torque also varies depending on the cooling operation conditions (standard, overload, low temperature). From this figure, in order to control the engine to the target number of revolutions, it is necessary to control the cylinder pressure and the heater pipe temperature so as to obtain the compressor torque, and further to shift the heater pipe temperature pattern. It indicates that there is.

【００２５】上記のように構成されたスターリングエン
ジンの出力制御装置では、作動ガスを圧縮するための圧
縮機が不要で、圧力制御幅の狭い筒内圧力調節器を用い
てもヒータ管温度制御と組み合わせることによって、幅
広い出力制御幅を実現可能で安定な出力制御と高い熱効
率を実現可能となる。In the output control device of the Stirling engine configured as described above, a compressor for compressing the working gas is not required, and even if a cylinder pressure regulator having a narrow pressure control width is used, the temperature control of the heater pipe can be performed. By combining them, a wide output control width can be realized, and stable output control and high thermal efficiency can be realized.

【００２６】実施例２．実施例１では、図２，図３に示
すようなフロ−チャ−トで制御を説明したが、上記の制
御ステップと同様な制御構成を持つ制御ステップであれ
ば、例えば、冷房運転か暖房運転か判別したのちにエン
ジンが暖機されているか否かを判別してフローさせても
いいことは当然である。Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, the control has been described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 2 and 3. However, if the control step has a control configuration similar to the above control step, for example, the cooling operation or the heating operation After determining whether the engine has been warmed up, it may be determined whether or not the engine is warmed up.

【００２７】実施例３．実施例１では、エンジンの暖機
状態の判別をシリンダに取付けられたシリンダ温度検出
器の出力によって行なったが、エンジンの暖機状態を判
別できる燃焼器の壁温度などによってもよいことは当然
である。また、その判別温度も４５０℃に限るものでは
ない。Embodiment 3 FIG. In the first embodiment, the warm-up state of the engine is determined based on the output of the cylinder temperature detector attached to the cylinder. However, the warm-up state of the engine may be determined based on the wall temperature of the combustor capable of determining the warm-up state of the engine. is there. Further, the determination temperature is not limited to 450 ° C.

【００２８】実施例４．実施例１では、冷房運転のため
の第１ヒータ管温度パターンを６００回転で６８０℃、
１１００回転で７５０℃とし、暖房運転のための第２ヒ
ータ管温度パターンを６００回転で６５０℃、１１００
回転で７５０℃としたが、負荷の条件にあわせて、その
温度設定を変えてもよいことは当然であり、その最高温
度も６５０℃、最低温度も３００℃程度であってもよ
い。また、段階的に変化させる温度ステップ等も２０℃
でなくとも１０〜２５℃程度であってもよいことは言及
するまでもない。Embodiment 4 FIG. In the first embodiment, the first heater pipe temperature pattern for the cooling operation is set to 680 ° C. at 600 rotations,
The temperature is set to 750 ° C. at 1100 rotations, and the second heater tube temperature pattern for the heating operation is set to 650 ° C.
Although the rotation was set to 750 ° C., it is natural that the temperature setting may be changed according to the load conditions, and the maximum temperature may be 650 ° C. and the minimum temperature may be about 300 ° C. In addition, the temperature step etc. to be changed stepwise is also 20 ° C.
Needless to say, the temperature may be about 10 to 25 ° C.

【００２９】[0029]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、逆止
弁と電磁弁とチャージタンクを有し、エンジンのシリン
ダ内で発生する作動ガスの圧力変化を利用してその圧力
を制御し得る筒内圧制御手段、燃焼量を増減してヒータ
管の温度を所定の温度にするヒータ管加熱手段、ヒータ
管温度が所定の温度に達したことを検出して始動用モー
タを駆動するエンジン始動手段、エンジンの回転数を検
出する回転数検出手段、負荷装置の負荷の状態を検出す
る負荷検出手段、及び予め設定された回転数に対するヒ
ータ管温度司令値を持つ第１、第２ヒータ管温度パター
ンでヒータ管を加熱して所定の温度になるように制御を
行なうと共に、シリンダ内の圧力を制御して回転数を制
御するエンジン出力制御器を備えたことにより、圧縮機
を用いずに熱効率の低下を防止でき、かつ、エンジンの
出力制御幅を拡大できるとともに、負荷の動力特性にあ
わせた円滑なエンジン運転が可能なスターリングエンジ
ンの出力制御装置を得ることができる効果がある。As described above, according to the present invention, a check valve, a solenoid valve, and a charge tank are provided, and the pressure is controlled by utilizing a pressure change of a working gas generated in an engine cylinder. In-cylinder pressure control means for obtaining, heater pipe heating means for increasing or decreasing the amount of combustion to bring the temperature of the heater pipe to a predetermined temperature, and starting the engine for detecting that the heater pipe temperature has reached a predetermined temperature and driving a starting motor. Means, a rotational speed detecting means for detecting a rotational speed of the engine, a load detecting means for detecting a load state of a load device, and first and second heater tube temperatures having a heater tube temperature command value for a preset rotational speed. Heater tubes are heated in a pattern to control to a predetermined temperature, and an engine output controller that controls the number of revolutions by controlling the pressure in the cylinder provides thermal efficiency without using a compressor. Reduction can be prevented, and it is possible to enlarge the output control range of the engine, there is an effect that it is possible to obtain an output control device of the Stirling engine capable of smooth engine operation to meet the power characteristics of the load.

【００３０】また、第１温度パターンでエンジンの目標
運転回転数が得られない場合、所定の時間後に複数段階
の温度で温度パターンを上下にシフトさせてヒータ管温
度制御が可能なように構成することにより、上記効果に
加えてさらにエンジンの出力制御幅を拡大できるスター
リングエンジンの出力制御装置を得ることができる効果
がある。When the target operating speed of the engine cannot be obtained with the first temperature pattern, the heater pipe temperature can be controlled by shifting the temperature pattern up and down at a plurality of temperatures after a predetermined time. Thus, in addition to the above effects, there is an effect that an output control device for a Stirling engine that can further increase the output control range of the engine can be obtained.

【００３１】また、エンジンの再始動時は、暖機前の第
１始動用ヒータ管温度より低い第２ヒータ管温度でエン
ジンを始動するとともに、エンジン停止直前のヒータ管
温度パターンによってエンジンの回転数制御を開始する
ように構成したことにより、上記効果に加えてさらに負
荷の動力特性にあわせた円滑なエンジン運転ができるス
ターリングエンジンの出力制御装置が得られる効果があ
る。When the engine is restarted, the engine is started at a second heater tube temperature lower than the first starter heater tube temperature before warm-up, and the engine speed is determined based on a heater tube temperature pattern immediately before the engine is stopped. With the configuration in which the control is started, in addition to the above-described effects, there is an effect that an output control device of a Stirling engine that can smoothly operate the engine in accordance with the power characteristics of the load is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】この発明の実施例１によるスターリングエンジ
ンの出力制御装置を一部ブロックで示す構成図である。FIG. 1 is a block diagram showing a partial configuration of an output control device of a Stirling engine according to a first embodiment of the present invention.

【図２】この発明の実施例１に係るエンジン出力制御器
における制御方法を示すフロ−チャ−トの一部である。FIG. 2 is a part of a flowchart showing a control method in the engine output controller according to the first embodiment of the present invention.

【図３】この発明の実施例１に係るエンジン出力制御器
における制御方法を示すフロ−チャ−トの一部である。FIG. 3 is a part of a flowchart showing a control method in the engine output controller according to the first embodiment of the present invention.

【図４】この発明の実施例１の制御動作に係り、エンジ
ン回転数に対する筒内圧力を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the in-cylinder pressure with respect to the engine speed in the control operation of the first embodiment of the present invention.

【図５】この発明の実施例１の制御動作に係り、エンジ
ン回転数に対するヒ−タ管温度を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a heater pipe temperature with respect to an engine speed in the control operation of the first embodiment of the present invention.

【図６】この発明の実施例１の制御動作に係り、エンジ
ン回転数に対するエンジントルク、圧縮機トルクを示す
グラフである。FIG. 6 is a graph showing an engine torque and a compressor torque with respect to an engine speed, according to a control operation of the first embodiment of the present invention.

【図７】従来のスターリングエンジンの出力制御装置を
示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a conventional output control device of a Stirling engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ヒータ管 １５ ヒータ管温度加熱器 １６ 筒内圧調節器 １８ 駆動モータ ２０ 回転検出器 ２２ 負荷装置 ２３ エンジン出力制御器 １００ シリンダー １０１ シリンダー温度検出器 １０２ ヒータ管温度検出器 Reference Signs List 1 heater pipe 15 heater pipe temperature heater 16 in-cylinder pressure regulator 18 drive motor 20 rotation detector 22 load device 23 engine output controller 100 cylinder 101 cylinder temperature detector 102 heater pipe temperature detector

フロントページの続き (72)発明者 川尻 和彦 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 中央研究所内 (56)参考文献 特開 平１−247747（ＪＰ，Ａ)Continuation of the front page (72) Inventor Kazuhiko Kawajiri 8-1-1, Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki City Mitsubishi Electric Corporation Central Research Laboratory (56) References JP-A-1-247747 (JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 逆止弁と電磁弁とチャージタンクを有
し、エンジンのシリンダ内で発生する作動ガスの圧力変
化を利用してその圧力を制御し得る筒内圧力制御手段、
燃焼量を増減してヒータ管の温度を所定の温度にするヒ
ータ管加熱手段、上記ヒータ管温度が所定の温度に達し
たことを検出して始動用モータを駆動するエンジン始動
手段、エンジンの回転数を検出する回転数検出手段、負
荷装置の負荷の状態を検出する負荷検出手段、及び予め
設定された回転数に対するヒータ管温度司令値を持つ第
１、第２ヒータ管温度パターンで上記ヒータ管を加熱し
て所定の温度になるように制御を行なうと共に、シリン
ダ内の圧力を制御して回転数を制御するエンジン出力制
御器を備え、該エンジン出力制御器は、上記第１、第２
ヒータ管温度パターンとシリンダ内の圧力制御による回
転数制御によって、所定の時間を経ても目標回転数にな
らないことを判別して、その回転数を下げる場合には、
上記第１、第２ヒータ管温度パターンのヒータ管温度を
段階的に低温側にシフトさせ、その回転数を上げる場合
には、上記第１、第２ヒータ管温度パターンのヒータ管
温度を段階的に高温側にシフトさせるように構成したこ
とを特徴とするスターリングエンジンの出力制御装置。An in-cylinder pressure control means having a check valve, an electromagnetic valve, and a charge tank, wherein the pressure can be controlled by utilizing a pressure change of a working gas generated in a cylinder of an engine;
Heater tube heating means for increasing or decreasing the amount of combustion to bring the temperature of the heater tube to a predetermined temperature; engine starting means for detecting that the heater tube temperature has reached a predetermined temperature and driving a starting motor; Means for detecting the number of rotations, load detecting means for detecting the state of the load of the load device, and the first and second heater pipe temperature patterns having a heater pipe temperature command value for a predetermined number of rotations. And an engine output controller for controlling the number of revolutions by controlling the pressure in the cylinder while controlling the engine to a predetermined temperature. The engine output controller includes the first and second engine output controllers.
Rotation by heater pipe temperature pattern and cylinder pressure control
With the speed control, the target speed is not reached after a predetermined time.
If it is determined that the rotation speed is not
The heater tube temperature of the first and second heater tube temperature patterns is
When shifting gradually to the low temperature side and increasing the rotation speed
A heater tube having the first and second heater tube temperature patterns.
An output control device for a Stirling engine, characterized in that the temperature is shifted stepwise to a high temperature side . 【請求項２】 エンジン出力制御器は、エンジンが暖機
されたことを判別して、上記エンジンの再始動時に、エ
ンジン始動のための始動手段へのスタート信号を暖機完
了前の第１始動用ヒータ管温度より低い第２始動用ヒー
タ管温度で発生させて始動すると共に、エンジン停止直
前のヒータ管温度パターンによって上記エンジンの回転
数を制御することを特徴とする請求項１記載のスターリ
ングエンジンの出力制御装置。 2. An engine output controller, wherein the engine is warmed up.
It is determined that the
Complete the warm-up of the start signal to the starting means for starting the engine.
The second starting heater, which is lower than the first starting heater tube temperature before completion.
When the engine is started at the temperature of the
Engine rotation according to previous heater tube temperature pattern
2. The starry according to claim 1, wherein the number is controlled.
Output control device for the engine.