特許 6962292 回転ピストン型のエンジンを用いた発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6962292

(24)【登録日】2021年10月18日

(45)【発行日】2021年11月5日

(54)【発明の名称】回転ピストン型のエンジンを用いた発電システム

(51)【国際特許分類】

   F02B 53/00 20060101AFI20211025BHJP

【ＦＩ】

   F02B53/00 C

【請求項の数】5

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2018-147755(P2018-147755)

(22)【出願日】2018年8月6日

(65)【公開番号】特開2020-23886(P2020-23886A)

(43)【公開日】2020年2月13日

【審査請求日】2020年11月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩橋 卓央

(72)【発明者】

【氏名】大塚 孝博

(72)【発明者】

【氏名】中村 伸昌

(72)【発明者】

【氏名】小関 知史

(72)【発明者】

【氏名】加賀美 知孝

(72)【発明者】

【氏名】福田 晶

【審査官】 池田 匡利

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１８／０１０６１５１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０４３１９５５１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２８０３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３３６４０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｂ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジングと、前記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、前記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、前記ハウジングの内周面と前記第１ピストン部材と前記第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のエンジンと、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第１回転電機と、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第２回転電機と、
前記エンジンの作動中において、前記第１回転電機の発電電力および前記第２回転電機の発電電力を制御する制御装置と、を備え、
前記第１回転電機は前記第１ピストン部材に接続され、
前記第２回転電機は前記第２ピストン部材に接続され、
前記制御装置は、前記エンジンの作動に伴い、前記第１ピストン部材が回転する場合に前記第１回転電機の発電電力を制御するとともに前記第２ピストン部材が回転する場合に前記第２回転電機の発電電力を制御し、
前記制御装置は、前記エンジンの作動中に、前記燃焼室内での燃料の燃焼によって前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材のうちのいずれか一方が回転する場合において、いずれか一方の回転速度が上限値を超えるときには、前記上限値を下回るときよりも、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクを増加させる、発電システム。

【請求項2】

ハウジングと、前記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、前記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、前記ハウジングの内周面と前記第１ピストン部材と前記第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のエンジンと、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第１回転電機と、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第２回転電機と、
前記エンジンの作動中において、前記第１回転電機の発電電力および前記第２回転電機の発電電力を制御する制御装置と、を備え、
前記第１回転電機は前記第１ピストン部材に接続され、
前記第２回転電機は前記第２ピストン部材に接続され、
前記制御装置は、前記エンジンの作動に伴い、前記第１ピストン部材が回転する場合に前記第１回転電機の発電電力を制御するとともに前記第２ピストン部材が回転する場合に前記第２回転電機の発電電力を制御し、
前記制御装置は、前記エンジンの作動中に、前記燃焼室内での燃料の燃焼によって前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材のうちのいずれか一方が回転する場合において、いずれか一方の回転速度が下限値を下回るときには、前記下限値を超えるときよりも、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクを減少させる、発電システム。

【請求項3】

ハウジングと、前記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、前記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、前記ハウジングの内周面と前記第１ピストン部材と前記第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のエンジンと、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第１回転電機と、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第２回転電機と、
前記エンジンの作動中において、前記第１回転電機の発電電力および前記第２回転電機の発電電力を制御する制御装置と、を備え、
前記第１回転電機は前記第１ピストン部材に接続され、
前記第２回転電機は前記第２ピストン部材に接続され、
前記制御装置は、前記エンジンの作動に伴い、前記第１ピストン部材が回転する場合に前記第１回転電機の発電電力を制御するとともに前記第２ピストン部材が回転する場合に前記第２回転電機の発電電力を制御し、
前記制御装置は、前記エンジンの作動中に、前記燃焼室内での燃料の燃焼によって、前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材のうちのいずれか一方が回転する場合において、前記第１ピストン部材の回転位置と前記第２ピストン部材の回転位置との回転角度差が許容範囲外であるときには、前記回転角度差が前記許容範囲内になるようにいずれか他方に接続される回転電機を電動機として制御する、発電システム。

【請求項4】

ハウジングと、前記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、前記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、前記ハウジングの内周面と前記第１ピストン部材と前記第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のエンジンと、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第１回転電機と、
前記エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第２回転電機と、
前記エンジンの作動中において、前記第１回転電機の発電電力および前記第２回転電機の発電電力を制御する制御装置と、を備え、
前記第１回転電機は前記第１ピストン部材に接続され、
前記第２回転電機は前記第２ピストン部材に接続され、
前記制御装置は、前記エンジンの作動に伴い、前記第１ピストン部材が回転する場合に前記第１回転電機の発電電力を制御するとともに前記第２ピストン部材が回転する場合に前記第２回転電機の発電電力を制御し、
前記エンジンは、前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材の回転方向を一方向に制限する制限装置を有しており、
円筒形状の内周面を備える前記ハウジング内において互いに対向して設けられる前記第１ピストン部材および前記第２ピストン部材の各々は、回転中心から前記ハウジングの内周面に向けて延在して設けられ、かつ、その端部が前記内周面に当接するように構成される本体部と、前記本体部の外周面に設けられる少なくとも１つのピストン片と、を備えており、
前記第１ピストン部材の前記ピストン片は、前記第２ピストン部材に向けて延在するとともにその端部が前記第２ピストン部材および前記ハウジングの内周面に当接するように構成され、前記第２ピストン部材の前記ピストン片は、前記第１ピストン部材に向けて延在するとともにその端部が前記第１ピストン部材および前記ハウジングの内周面に当接するように構成される、発電システム。

【請求項5】

前記制御装置は、前記エンジンの作動中において、前記第１回転電機において発生する回生トルクの増減によって前記第１ピストン部材の第１回転速度を調整する第１制御と、前記第２回転電機において発生する回生トルクの増減によって前記第２ピストン部材の第２回転速度を調整する第２制御とを選択的に実行する、請求項１〜４のいずれかに記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転ピストン型のエンジンを用いた発電システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００１−２４１３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような回転ピストン型のエンジンで、適切な燃焼制御を行なう場合には、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転位置の制御を精度高く行なうことが求められる。たとえば、複数のピストンの回転位置の制御を、ギヤ機構等を用いて行なうことが考えられるが、エンジンの構成が複雑になるため、製造コストや部品点数が増加するだけでなく、エンジンの耐久性が低下する場合がある。

【0005】

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、簡易な構成で、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転位置を精度高く制御可能な回転ピストン型のエンジンを用いた発電システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明のある局面に係る発電システムは、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のエンジンと、エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第１回転電機と、エンジンにより回転駆動されて発電を行なう第２回転電機と、エンジンの作動中において、第１回転電機の発電電力および第２回転電機の発電電力を制御する制御装置と、を備える。第１回転電機は第１ピストン部材に接続される。第２回転電機は第２ピストン部材に接続される。制御装置は、エンジンの作動に伴い、第１ピストン部材が回転する場合に第１回転電機の発電電力を制御するとともに第２ピストン部材が回転する場合に第２回転電機の発電電力を制御する。

【0007】

このようにすると、燃焼室内において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が回転することになる。このとき、第１ピストン部材が回転する場合には、第１回転電機の発電電力を制御することによって第１ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。また、第２ピストン部材が回転する場合には、第２回転電機の発電電力を制御することによって第２ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。また、これらの制御を行なうために新たな機構や部品等を別途追加する必要がないため、エンジンの構成を簡易な構成とすることができる。そのため、製造コストおよび部品点数の増加を抑制するとともに耐久性の低下を抑制することができる。

【0008】

好ましくは、制御装置は、エンジンの作動中において、第１回転電機において発生する回生トルクの増減によって第１ピストン部材の第１回転速度を調整する第１制御と、第２回転電機において発生する回生トルクの増減によって第２ピストン部材の第２回転速度を調整する第２制御とを選択的に実行する。

【0009】

このようにすると、エンジンの作動中に、第１ピストン部材が回転する場合には、第１回転電機において発生する回生トルクの増減によって第１ピストン部材の第１回転位置が調整される。また、エンジンの作動中に、第２ピストン部材が回転する場合には、第２回転電機において発生する回生トルクの増減によって第２ピストン部材の第２回転位置が調整される。そのため、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。

【0010】

さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの作動中に、燃焼室内での燃料の燃焼によって第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一方が回転する場合において、いずれか一方の回転速度が上限値を超えるときには、上限値を下回るときよりも、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクを増加させる。

【0011】

このようにすると、エンジンの作動中に、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が回転する場合、いずれか一方の回転速度が上限値を超えるときに、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクが増加されるので、いずれか一方の回転速度を低下させることができる。そのため、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。

【0012】

さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの作動中に、燃焼室内での燃料の燃焼によって第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一方が回転する場合において、いずれか一方の回転速度が下限値を下回るときには、下限値を超えるときよりも、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクを減少させる。

【0013】

このようにすると、エンジンの作動中に、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が回転する場合、いずれか一方の回転速度が下限値を下回るときに、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクが減少されるので、いずれか一方の回転速度を低下させることができる。そのため、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。

【0014】

さらに好ましくは、制御装置は、エンジンの作動中に、燃焼室内での燃料の燃焼によって、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一方が回転する場合において、第１ピストン部材の回転位置と第２ピストン部材の回転位置との回転角度差が許容範囲外であるときには、回転角度差が許容範囲内になるようにいずれか他方に接続される回転電機を電動機として制御する。

【0015】

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いずれか一方が回転する場合において、第１ピストン部材の回転位置と第２ピストン部材の回転位置との回転角度差が許容範囲外であるときには、許容範囲内になるようにいずれか他方に接続される回転電機が電動機として制御されるので、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。

【0016】

さらに好ましくは、エンジンは、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転方向を一方向に制限する制限装置を有している。円筒形状の内周面を備えるハウジング内において互いに対向して設けられる第１ピストン部材および第２ピストン部材の各々は、回転中心からハウジングの内周面に向けて延在して設けられ、かつ、その端部が内周面に当接するように構成される本体部と、本体部の外周面に設けられる少なくとも１つのピストン片と、を備えている。第１ピストン部材のピストン片は、第２ピストン部材に向けて延在するとともにその端部が第２ピストン部材およびハウジングの内周面に当接するように構成される。第２ピストン部材の前記ピストン片は、第１ピストン部材に向けて延在するとともにその端部が第１ピストン部材およびハウジングの内周面に当接するように構成される。

【0017】

このようにすると、燃焼室内において燃料が燃焼する場合に、制限装置により第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。

【発明の効果】

【0018】

この発明によると、簡易な構成で、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転位置を精度高く制御可能な回転ピストン型のエンジンを用いた発電システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本実施の形態における発電システムの概略構成の一例を示す図である。

【図2】発電システムの構成の一部を示す斜視図である。

【図3】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。

【図4】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】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。

【図6】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7】制御装置で実行される第１処理の一例を示すフローチャートである。

【図8】制御装置で実行される第２処理の一例を示すフローチャートである。

【図9】回生トルクと回転速度との関係を示す図である。

【図10】回転速度と回生トルクの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。

【図11】圧縮行程における圧縮量が不足する場合の制御装置の動作の一例を説明するための図である。

【図12】圧縮行程における圧縮量が過剰である場合の制御装置の動作の一例を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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。

【0021】

＜発電システム１の概略構成について＞
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、エンジン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。

【0022】

＜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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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よって形成されており、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。

【0027】

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。

【0028】

＜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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

＜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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

＜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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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子、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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

このような構成を有する発電システム１において、エンジン２の動作を適切に継続するために（すなわち、行程（１）〜（４）において、膨張行程、排気行程、吸気行程および圧縮行程を適切に行なうために）、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の回転位置の制御を精度高く行なうことが求められる。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の回転位置の制御をギヤ機構等を用いて行なうことが考えられるが、エンジンの構成が複雑になるため、製造コストや部品点数が増加するだけでなく、エンジンの耐久性が低下する場合がある。

【0070】

そこで、本実施の形態においては、エンジン２の構成を上述の構成とするとともに、制御装置２００は、エンジン２の作動中において、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクの増減によって第１ピストン部材２４の回転速度Ｎｍ１を調整する第１制御と、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクの増減によって第２ピストン部材２８の回転速度Ｎｍ２を調整する第２制御とを選択的に実行するものとする。

【0071】

このようにすると、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の回転位置を精度高く制御することができ、これによりエンジン２の燃焼の安定化を図ることも可能となる。また、これらの制御を行なうために新たな機構や部品等を別途追加する必要がないため、エンジン２の構成を簡易な構成とすることができる。そのため、製造コストおよび部品点数の増加を抑制するとともに耐久性の低下を抑制することができる。

【0072】

以下に、図７および図８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で実行される第１処理の一例を示すフローチャートである。図８は、制御装置２００で実行される第２処理の一例を示すフローチャートである。これら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。第１処理は、第１ＭＧ６１を制御対象とする処理であり、第２処理は、第２ＭＧ６２を制御対象とする処理である。制御装置２００は、第１処理と第２処理とを並行して実行することによってエンジン２を動作させる。

【0073】

図７に示すように、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、第１ＭＧ６１の回転位置（回転角度ＣＡ１）および第２ＭＧ６２の回転位置（回転角度ＣＡ２）を取得する。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を用いて第１ＭＧ６１の回転位置および第２ＭＧ６２の回転位置を取得する。

【0074】

Ｓ１０２にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の制御モードが回生モード（第１ＭＧ６１において回生トルクを発生させる制御モード）であるか否かを判定する。

【0075】

制御装置２００は、たとえば、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の回転位置が上述の行程（２）あるいは行程（４）に対応する回転位置（図５に示す第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８の回転位置）を基準とした所定範囲内である場合に、第１ＭＧ６１の制御モードが回生モードであると判定する。第１ＭＧ６１の制御モードが回生モードであると判定される場合（Ｓ１０２にてＹＥＳ）、処理はＳ１０４に移される。

【0076】

Ｓ１０４にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転速度を算出する。制御装置２００は、直前の予め定められた期間における第１ＭＧ６１の回転角度ＣＡ１の変化量を第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１として算出する。

【0077】

Ｓ１０６にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲内であるか否かを判定する。

【0078】

制御装置２００は、たとえば、現在の第１ピストン部材２４の回転位置（すなわち、ＭＧ６１の回転角度ＣＡ１）に対応する第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１の基準値を取得し、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が当該基準値を中心値とした所定範囲内であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、第１ピストン部材２４の回転位置と第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１の基準値との関係を示すマップを用いて第１ピストン部材２４の回転位置から第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１の基準値を取得する。第１ピストン部材２４の回転位置と第１ＭＧ６１の回転速度の基準値との関係を示すマップは、たとえば、実験等によって適合され、予め作成されて制御装置２００のメモリに記憶される。第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲内であると判定される場合（Ｓ１０６にてＹＥＳ）、処理はＳ１０８に移される。

【0079】

Ｓ１０８にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを初期値に維持する。なお、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１に基づいて回生トルクを決定する。図９は、回生トルクと回転速度との関係を示す図である。図９の一点鎖線は、基準制御ラインを示し、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１に対して設定される回生トルクの初期値を示す。図９の破線は、回生ブレーキ量の調整範囲（図９の斜線の範囲）の上限ラインを示す。図９の実線は、回生ブレーキ量調整範囲の下限ラインを示す。

【0080】

制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１がＮ（０）である場合には、回生トルクの初期値としてＴｑ（１）を設定し、設定された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。

【0081】

図７に戻って、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ１０６にてＮＯ）、処理はＳ１１０に移される。

【0082】

Ｓ１１０にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲よりも大きいか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲の上限値よりも大きい場合に、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲よりも大きいと判定する。第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲よりも大きいと判定される場合（Ｓ１１０にてＹＥＳ）、処理はＳ１１２に移される。

【0083】

Ｓ１１２にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回生トルクを増加させる。制御装置２００は、回生トルクを初期値よりも増加させる。図９に示すように、制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１がＮ（０）である場合には、回生トルクとして上限値Ｔｑ（２）を設定し、設定された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。

【0084】

図７に戻って、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１が所定範囲よりも大きくないと判定される（実質的に、回転速度Ｎｍが所定範囲の下限値よりも小さいと判定されることを意味する）場合（Ｓ１１０にてＮＯ）、処理はＳ１１４に移される。

【0085】

Ｓ１１４にて、制御装置２００は、回生トルクを減少させる。制御装置２００は、回生トルクを初期値よりも減少させる。図９に示すように、制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１がＮ（０）である場合には、回生トルクとして下限値Ｔｑ（０）を設定し、設定された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。

【0086】

図７に戻って、次に、Ｓ１０２にて、第１ＭＧ６１の制御モードが回生モードでないと判定される場合（Ｓ１０２にてＮＯ）、処理はＳ１１６に移される。

【0087】

Ｓ１１６にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内であるか否かを判定する。すなわち、制御装置２００は、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との回転角度差が所定範囲内であるか否かを判定するものである。

【0088】

制御装置２００は、たとえば、第２ＭＧ６２の回転位置に対応する第１ＭＧ６１の回転位置の基準値を取得し、第１ＭＧ６１の回転位置が当該基準値を中心として所定範囲内であるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、第２ＭＧ６２の回転位置と第１ＭＧ６１の回転位置の基準値との関係を示すマップを用いて第２ＭＧ６２の回転位置から第１ＭＧ６１の回転位置の基準値を取得する。第２ＭＧ６２の回転位置と第１ＭＧ６１の回転位置の基準値との関係を示すマップは、たとえば、実験等によって適合され、予め作成されて制御装置２００のメモリに記憶される。第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内であると判定される場合（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、処理はＳ１１８に移される。

【0089】

Ｓ１１８にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転位置を維持する。Ｓ１１６にて、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、処理はＳ１２０に移される。

【0090】

Ｓ１２０にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置（たとえば、図４に示すエンジン２の状態でいう時計回りの方向に進んだ回転位置）であるか否かを判定する。第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置であると判定される場合（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、処理はＳ１２２に移される。

【0091】

Ｓ１２２にて、制御装置２００は、次の行程以降の第１ＭＧ６１の回転位置を遅角側の回転位置に変更する（たとえば、図４に示すエンジン２の状態でいう反時計回りの方向に進んだ回転位置に変更する）。制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１に回生トルクを発生させるなど第１ＭＧ６１の回転位置の変化を遅らせることによって次の行程以降において第２ＭＧ６２の回転角度ＣＡ２と第１ＭＧ６１の回転角度ＣＡ１との差が所定範囲内になるように第１ＭＧ６１の回転位置を変更してもよい。

【0092】

一方、第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置でないと判定される場合（Ｓ１２０にてＮＯ）、処理はＳ１２４に移される。

【0093】

Ｓ１２４にて、制御装置２００は、次の行程以降の第１ＭＧ６１の回転位置を進角側の回転位置に変更する（たとえば、図４でいう時計回りの方向に進んだ回転位置に変更する）。制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１に駆動トルクを発生させるなどして第１ＭＧ６１の回転位置を進角側に変化させることによって次の行程以降において第２ＭＧ６２の回転角度ＣＡ２と第１ＭＧ６１の回転角度ＣＡ１との差が所定範囲内になるように第１ＭＧ６１の回転位置を変更してもよい。なお、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置でないと判定される時点で、第１ＭＧ６１の回転位置を進角側の回転位置に変更してもよい。

【0094】

次に第２処理の内容について図８を用いて説明する。図８に示すように、Ｓ２００にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転位置および第２ＭＧ６２の回転位置を取得する。

【0095】

Ｓ２０２にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の制御モードが回生モードであるか否かを判定する。制御装置２００は、たとえば、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の回転位置が上述の行程（１）あるいは行程（３）に対応する回転位置（図４に示す第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８の回転位置）を基準とした所定範囲内である場合に、第２ＭＧ６２の制御モードが回生モードであると判定する。

【0096】

第２ＭＧ６２の制御モードが回生モードであると判定される場合（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、処理はＳ２０４に移される。Ｓ２０４にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２を算出する。

【0097】

Ｓ２０６にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲内であるか否かを判定する。

【0098】

制御装置２００は、たとえば、現在の第１ピストン部材２４の回転位置に対応する第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２の基準値を取得し、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が当該基準値を中心値として所定範囲内であるか否かを判定する。第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲内であると判定される場合（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、処理はＳ２０８に移される。

【0099】

Ｓ２０８にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを初期値に維持する。第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ２０６にてＮＯ）、処理はＳ２１０に移される。

【0100】

Ｓ２１０にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲よりも大きいか否かを判定する。第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲よりも大きいと判定される場合（Ｓ２１０にてＹＥＳ）、処理はＳ２１２に移される。

【0101】

Ｓ２１２にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回生トルクを増加させる。回生トルクの増加の制御態様については、Ｓ１１２の処理におい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。

【0102】

第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲よりも大きくないと判定される場合（Ｓ２１０にてＮＯ）、処理はＳ２１４に移される。

【0103】

Ｓ２１４にて、制御装置２００は、回生トルクを減少させる。回生トルクの減少の制御態様については、Ｓ１１４の処理におい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れない。

【0104】

次に、Ｓ２０２にて、第２ＭＧ６２の制御モードが回生モードでないと判定される場合（Ｓ２０２にてＮＯ）、処理はＳ２１６に移される。

【0105】

Ｓ２１６にて、制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回転位置に対する第２ＭＧ６２の回転位置が所定範囲内であるか否かを判定する。第１ＭＧ６１の回転位置に対する第２ＭＧ６２の回転位置が所定範囲内であると判定される場合（Ｓ２１６にてＹＥＳ）、処理はＳ２１８に移される。

【0106】

Ｓ２１８にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回転位置を維持する。Ｓ２１６にて、第１ＭＧ６１の回転位置に対する第２ＭＧ６２の回転位置が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ２１６にてＮＯ）、処理はＳ２２０に移される。

【0107】

Ｓ２２０にて、制御装置２００は、第２ＭＧ６２の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置であるか否かを判定する。第２ＭＧ６２の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置であると判定される場合（Ｓ２２０にてＹＥＳ）、処理はＳ２２２に移される。

【0108】

Ｓ２２２にて、制御装置２００は、次の行程以降の第２ＭＧ６２の回転位置を遅角側の回転位置に変更する。一方、第２ＭＧ６２の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置でないと判定される場合（Ｓ２２０にてＮＯ）、処理はＳ２２４に移される。

【0109】

Ｓ２２４にて、制御装置２００は、次の行程以降の第２ＭＧ６２の回転位置を進角側の回転位置に変更する。

【0110】

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１０〜図１２を用いて説明する。

【0111】

図１０は、回転速度と回生トルクの時間変化の一例を示すタイミングチャートである。図１０の上段のグラフの縦軸は、回転速度を示す。図１０の下段のグラフの縦軸は、回生トルクを示す。図１０の上段および下段のグラフの横軸は、時間を示す。

【0112】

図１０のＬＮ１（実線）およびＬＮ４（破線）は、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２の変化を示す。図１０のＬＮ２（一点鎖線）は、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１の変化を示す。図７のＬＮ３（実線）およびＬＮ５（破線）は、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクの変化を示す。

【0113】

たとえば、時間ｔ（１）にて、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が行程（１）に対応した図４に示す位置関係になり、燃焼室Ａが膨張行程となる場合を想定する。

【0114】

時間ｔ（０）にて、燃焼室Ａにて第１ピストン部材２４の回転による圧力の上昇によって停止状態の第２ピストン部材２８が回転摺動を開始し、時間ｔ（０）にて、燃焼室Ａで自着火によって燃料が燃焼すると、図１０のＬＮ２に示すように第１ピストン部材２４がワンウェイクラッチ２２によって停止状態になるとともに第２ピストン部材２８の回転速度Ｎｍ２が増加していく。このとき、図１０のＬＮ３に示すように第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２に応じた回生トルクが発生するように第２インバータ７２が制御される。たとえば、回転速度Ｎｍ２が増加するとともに回生トルクが減少するように第２インバータ７２が制御される。

【0115】

エンジン２の作動中においては、第１処理と第２処理とが並行して実行される。すなわち、第１処理および第２処理の実行により、第１ＭＧ６１の回転位置と、第２ＭＧ６２の回転位置とが取得される（Ｓ１００，Ｓ２００）。

【0116】

第１処理においては、第１ＭＧ６１の制御モードが回生モードでないため（Ｓ１０２にてＮＯ）、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内であるか否かが判定される（Ｓ１１６）。第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内である場合には（Ｓ１１６にてＹＥＳ）、第１ＭＧ６１の回転位置は維持される（Ｓ１１８）。

【0117】

第２処理においては、第２ＭＧ６２の制御モードが回生モードであるため（Ｓ２０２にてＹＥＳ）、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が算出され（Ｓ１０４）、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲内であるか否かが判定される（Ｓ２０６）。第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲内である場合には（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、第２ＭＧ６２の回生トルクは初期値で維持される（Ｓ２０８）。

【0118】

時間ｔ（２）にて、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲よりも下回ると（Ｓ２０６にてＮＯ，Ｓ２１０にてＮＯ）、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクが減少される（Ｓ２１４）。そして、時間ｔ（３）にて、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲内になると（Ｓ２０６にてＹＥＳ）、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクが初期値に戻される（Ｓ２０８）。さらに、時間ｔ（４）にて、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２が所定範囲を超えると（Ｓ２０６にてＮＯ，Ｓ２１０にてＹＥＳ）、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクが増加される（Ｓ２１２）。

【0119】

第２ピストン部材２８の回転によって、燃焼室Ａ内の容積が増加するため、燃焼室Ａ内の圧力が減少していくため、第２ピストン部材２８に作用する回転力が減少する。そのため、時間ｔ（５）にて、第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２の減少が開始する。第２ＭＧ６２の回転速度Ｎｍ２の減少に応じて第２ＭＧ６２において発生する回生トルクは増加するように変化する。

【0120】

時間ｔ（６）にて、燃焼室Ｄにて第２ピストン部材２８の回転による圧力の上昇によって停止状態の第１ピストン部材２４が回転摺動を開始し、時間ｔ（７）にて、燃焼室Ｄで自着火によって燃料が燃焼すると、第２ピストン部材２８がワンウェイクラッチ２６によって停止状態になるとともに第１ピストン部材２４の回転速度Ｎｍ１が増加していく。このとき、第１ＭＧ６１の回転速度Ｎｍ１に応じた回生トルクが発生するように第１インバータ７１が制御される。

【0121】

次に圧縮行程における圧縮量の過不足が発生する場合の制御装置２００の動作について図１１および図１２を用いて説明する。

【0122】

＜圧縮行程における圧縮量が不足する場合について＞
図１１は、圧縮行程における圧縮量が不足する場合の制御装置２００の動作の一例を説明するための図である。たとえば、図１１の左側のエンジン２に示されるように、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が行程（１）に対応した位置関係になり、燃焼室Ａが直前の圧縮行程において圧縮量が不足している場合を想定する。

【0123】

燃焼室Ａが直前の圧縮行程において圧縮量が不足している場合には、第１ピストン部材２４の回転位置が第２ピストン部材２８の回転位置に対して適切な回転位置よりも遅角側（反時計回りの方向）にずれた回転位置になる。

【0124】

第１処理の実行によって、第１ＭＧ６１の回転位置と、第２ＭＧ６２の回転位置とが取得され（Ｓ１００）、第１ＭＧ６１の制御モードが回生モードでないため（Ｓ１０２にてＮＯ）、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内であるか否かが判定される（Ｓ１１６）。

【0125】

第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲よりも遅角側の回転位置であるため（Ｓ１２０にてＮＯ）、次の行程以降の第１ＭＧ６１の回転位置が進角側の回転位置に変更される（Ｓ１２４）。

【0126】

そのため、たとえば、図１１の右側のエンジン２に示されるように、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が行程（３）に対応した位置関係になる場合には、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内になるため、圧縮量が不足した状態が解消される。

【0127】

＜圧縮行程において圧縮量が過剰である場合＞
図１２は、圧縮行程における圧縮量が過剰である場合の制御装置２００の動作の一例を説明するための図である。たとえば、図１２の左側のエンジン２に示されるように、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が行程（１）に対応した位置関係になり、燃焼室Ａが直前の圧縮行程において圧縮量が過剰である場合を想定する。

【0128】

燃焼室Ａが直前の圧縮行程において圧縮量が過剰である場合には、第１ピストン部材２４の回転位置が第２ピストン部材２８の回転位置に対して適切な回転位置よりも進角側（時計回りの方向）にずれ位置になる。

【0129】

第１処理の実行によって、第１ＭＧ６１の回転位置と、第２ＭＧ６２の回転位置とが取得され（Ｓ１００）、第１ＭＧ６１の制御モードが回生モードでないため（Ｓ１０２にてＮＯ）、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内であるか否かが判定される（Ｓ１１６）。

【0130】

第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲外であると判定される場合（Ｓ１１６にてＮＯ）、第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲よりも進角側の回転位置であるため（Ｓ１２０にてＹＥＳ）、次の行程以降の第１ＭＧ６１の回転位置が遅角側の回転位置に変更される（Ｓ１２２）。

【0131】

そのため、たとえば、図１２の右側のエンジン２に示されるように、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位置関係が行程（３）に対応した位置関係になる場合には、第２ＭＧ６２の回転位置に対する第１ＭＧ６１の回転位置が所定範囲内になるため、圧縮量が可能な状態が解消される。

【0132】

以上のようにして、本実施の形態に係る発電システム１によると、エンジン２の燃焼室内におい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のうちのいずれかが回転することになる。このとき、第１ピストン部材２４が回転する場合には、第１ＭＧ６１において発生する電力を制御することによって第１ピストン部材２４の回転位置を精度高く制御することができる。また、第２ピストン部材２８が回転する場合には、第２ＭＧ６２において発生する電力を制御することによって第２ピストン部材２８の回転位置を精度高く制御することができる。また、これらの制御を行なうために新たな機構や部品等を別途追加する必要がないため、エンジンの構成を簡易な構成とすることができる。そのため、製造コストおよび部品点数の増加を抑制するとともに耐久性の低下を抑制することができる。したがって、簡易な構成で、ハウジング内を回転摺動する複数のピストンの回転位置を精度高く制御可能な回転ピストン型のエンジンを用いた発電システムを提供することができる。

【0133】

さらに、エンジン２の作動中において、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクの増減によって第１ピストン部材２４の回転速度Ｎｍ１を調整する第１制御と、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクの増減によって第２ピストン部材２８の回転速度Ｎｍ２を調整する第２制御とが選択的に実行される。そのため、第１ピストン部材２４が回転する場合には、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクの増減によって第１ピストン部材２４の回転位置が調整される。また、エンジン２の作動中に、第２ピストン部材２８が回転する場合には、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクの増減によって第２ピストン部材２８の回転位置が調整される。そのため、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の回転位置を精度高く制御することができる。

【0134】

さらに、エンジン２の作動中において、燃焼室内での燃料の燃焼によって第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８のうちのいずれか一方が回転する場合において、いずれか一方の回転速度が上限値を超えるときには、上限値を下回るときよりも、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクを増加させる。そのため、いずれか一方の回転速度を低下させることができる。これにより、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の回転位置を精度高く制御することができる。

【0135】

さらに、エンジン２の作動中において、燃焼室内での燃料の燃焼によって第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８のうちのいずれか一方が回転する場合において、いずれか一方の回転速度が下限値を下回るときには、下限値を超えるときよりも、いずれか一方に接続される回転電機の回生トルクを減少させる。そのため、いずれか一方の回転速度を低下させることができる。これにより、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の回転位置を精度高く制御することができる。

【0136】

さらに、エンジン２の作動中において、燃焼室内での燃料の燃焼によって、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８のうちのいずれか一方が回転する場合において、第１ピストン部材２４の回転位置と第２ピストン部材２８の回転位置との回転角度差が許容範囲外であるときには、回転角度差が許容範囲内になるようにいずれか他方に接続される回転電機を制御する。そのため、第１ピストン部材および第２ピストン部材の回転位置を精度高く制御することができる。

【0137】

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。

【0138】

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。

【0139】

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。

【0140】

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。

【0141】

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。

【0142】

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。

【符号の説明】

【0143】

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、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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】