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▶ アクエリアス・エンジンズ・セントラル・ユーロプ・スプウカ・ス・オグラニチョノン・オドポヴィエジャルノシチョンの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-07-27
(54)【発明の名称】エンジンを制御するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20220720BHJP
F02B 71/00 20060101ALI20220720BHJP
F02B 77/08 20060101ALI20220720BHJP
F02D 41/34 20060101ALI20220720BHJP
F02P 5/145 20060101ALI20220720BHJP
【ＦＩ】
F02D45/00 360Z
F02B71/00
F02B77/08 A
F02D41/34
F02P5/145 A
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577405
(86)(22)【出願日】2020-06-29
(85)【翻訳文提出日】2022-01-21
(86)【国際出願番号】 IB2020000742
(87)【国際公開番号】W WO2020260957
(87)【国際公開日】2020-12-30
(31)【優先権主張番号】16/456,301
(32)【優先日】2019-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】521565305
【氏名又は名称】アクエリアス・エンジンズ・セントラル・ユーロプ・スプウカ・ス・オグラニチョノン・オドポヴィエジャルノシチョン
【氏名又は名称原語表記】Ａｑｕａｒｉｕｓ Ｅｎｇｉｎｅｓ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｅｕｒｏｐｅ ＳＰ． Ｚ Ｏ．Ｏ．
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100131808
【弁理士】
【氏名又は名称】柳橋 泰雄
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(72)【発明者】
【氏名】ヤーコビー，シャウル
【テーマコード（参考）】
3G022
3G301
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G022CA01
3G022DA10
3G022GA00
3G301JA08
3G301MA18
3G301PA01Z
3G301PA07Z
3G301PE00Z
3G301PE03Z
3G301PE08Z
3G384AA00
3G384AA02
3G384BA18
3G384BA24
3G384BA52
3G384CA01
3G384CA23
3G384DA04
3G384ED04
3G384FA00Z
3G384FA01Z
3G384FA08Z
3G384FA28Z
3G384FA81Z
(57)【要約】
システムは、エンジンのピストンに関するパラメータを判定するに用いられ得る。パラメータは、ピストンの位置、速度などであってもよい。このピストンの位置、速度は、シリンダの基準点において、判定され得る。システムは、判定されたパラメータに基づいて制御され得る。エンジンは、線形レシプロエンジン、対向ピストンエンジンなどであってもよい。システムは、エンジンに接続されているベースに設けられている第１センサ、及びベースに設けられている第２センサを含んでもよい。第１センサは、第１センサの領域にあるピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成され得る。第２センサは、第２センサと関わるピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成され得る。システムは、エンジンの運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器を含んでもよい。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン内のピストンの位置を判定するためのシステムであって、第１出力又は第２出力を判定するように構成されている第１センサを備えており、
前記第１出力は、シリンダの第１領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記第２出力は、前記シリンダの第２領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記システムは、前記ピストンが前記シリンダ内の基準点に達するとき、前記エンジンのパラメータを判定するように構成されているコントローラを備えており、
前記コントローラは、前記基準点を決めると共に、前記第１センサの前記第１出力と前記第２出力との間の変化量に基づいて、前記ピストンの移動方向を判定するように構成されていることを特徴とする、システム。
【請求項2】
前記パラメータは、前記ピストンの前記位置を含むことを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項3】
前記システムは、第２センサを備えており、前記第２センサは、前記第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、前記ピストンによる移動距離を判定するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記パラメータに基づいて、前記システムの動作を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項5】
前記システムの前記動作は、前記システムに含まれるエネルギー変換器に与えられる荷重を含むことを特徴とする、請求項４のシステム。
【請求項6】
前記システムの前記動作は、燃料噴射タイミングを決めることを含むことを特徴とする、請求項４のシステム。
【請求項7】
前記第１センサは、前記基準点に配置されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項8】
前記基準点は、前記シリンダの中間点であることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項9】
前記第２センサは、前記ピストンによる前記移動距離を判定するように構成されており、前記移動距離は、前記インクリメントの数に対応する予め決められた大きさであることを特徴とする、請求項３のシステム。
【請求項10】
前記コントローラは、前記ピストンの前記位置は、第１の方向において、前記第２センサによって判定される前記ピストンによる前記移動距離の大きさで第１位置から離れている位置であることを判定するように構成されており、前記第１センサは前記第１位置に配置されていることを特徴とする、請求項３のシステム。
【請求項11】
前記パラメータは、前記ピストンの速度を含むことを特徴とする、請求項３のシステム。
【請求項12】
前記コントローラは、時間周期における前記第２センサによって検出されるインクリメントの第１の数に基づいて、前記ピストンの速度を判定するように構成されていることを特徴とする、請求項１０のシステム。
【請求項13】
前記時間周期は、前記ピストンが前記基準点に達するとき、開始することを特徴とする、請求項１２のシステム。
【請求項14】
前記時間周期は、前記ピストンが前記基準点に達するとき、終了することを特徴とする、請求項１２のシステム。
【請求項15】
前記コントローラは、前記第１センサと前記第２センサの出力に基づいて、前記エンジンを制御するように構成されていることを特徴とする、請求項３のシステム。
【請求項16】
前記コントローラは、前記ピストンの前記位置が予め決められた位置であると判定されるとき、燃料を前記シリンダに向けて噴射するように燃料噴射器を作動するように構成されていることを特徴とする、請求項１５のシステム。
【請求項17】
前記コントローラは、前記ピストンの前記位置が予め決められた燃焼位置であると判定されるとき、前記シリンダ内のイグニッションを生じるように構成されていることを特徴とする、請求項１６のシステム。
【請求項18】
前記コントローラは、前記シリンダ内の位置として、前記基準点を決めるように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項19】
前記コントローラは、前記ピストンが第１位置に達した後、前記ピストンが予め決められた時間周期で移動する位置として、前記基準点を決めるように構成されており、前記第１センサは前記第１位置に配置されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項20】
前記コントローラは、予め決められた距離の大きさで第１位置から離れている位置として、前記基準点を決めるように構成されており、前記第１センサは前記第１位置に配置されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項21】
エンジンの状態を判定するためのシステムであって、前記エンジンの構成要素が前記エンジン内の第１固定位置に達するとき、第１精度により、前記エンジンの前記状態に関連しているパラメータを判定するように構成されている第１センサと、
第２精度により、前記エンジンの前記状態に関連しているパラメータを判定するように構成されている第２センサとを備えており、
前記第２精度は、前記第１精度より高精度であり、
前記システムは、前記エンジンの前記状態を判定するように構成されている電子制御ユニットを備えており、
前記電子制御ユニットは、
前記第１センサの出力が第１の値であるとき、前記エンジンのピストンが前記エンジンの第１領域にあること、及び前記第１センサの出力が第２の値であるとき、前記ピストンが前記エンジンの第２領域にあることを判定すると共に、
前記ピストンが前記エンジン内の基準点に達するとき、前記第２センサの出力に基づいて、前記ピストンのパラメータを判定するように構成されており、
前記基準点は変動することを特徴とする、システム。
【請求項22】
線形レシプロエンジン内のピストンの位置を判定するためのシステムであって、前記線形レシプロエンジンと接続するように構成されているベースに設けられている第１センサと、
前記ベースに設けられている第２センサとを備えており、
前記第１センサは、前記第１センサの領域にある前記ピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成されており、
前記第２センサは、前記第２センサの領域にある前記ピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成されており、
前記ベースは、前記線形レシプロエンジンの線形往復運動を有効な動作に変換するように構成されているエネルギー変換器を含むことを特徴とする、システム。
【請求項23】
前記第１センサは、前記第１センサの位置とオーバーラップする前記ピストンと繋がるラックの位置に応じて、フラグを設定するように構成されていることを特徴とする、請求項２２のシステム。
【請求項24】
前記第２センサは、前記第２センサの前記領域を通過する前記ラックによって回転するホイールの歯に応じて、カウンタをインクリメントするように構成されていることを特徴とする、請求項２３のシステム。
【請求項25】
前記エネルギー変換器は、前記線形レシプロエンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されていることを特徴とする、請求項２２のシステム。
【請求項26】
前記エネルギー変換器は、前記第１センサ及び前記第２センサの出力に基づいて、可変抵抗を設定するように構成されていることを特徴とする、請求項２２のシステム。
【請求項27】
前記エネルギー変換器は、前記第１センサ及び前記第２センサの出力に基づいて、前記線形レシプロエンジンを動作させるための出力を生じるように構成されていることを特徴とする、請求項２２のシステム。
【請求項28】
前記第１センサ及び前記第２センサの出力に基づいて、前記シリンダ内において、スパークを作動させるための信号を送信するように構成されている電子制御ユニットを備えることを特徴とする、請求項２２のシステム。
【請求項29】
前記ラックは、第１の側において、ノッチを含んでおり、
第２の側において、歯付き部を含むことを特徴とする、請求項２３のシステム。
【請求項30】
線形レシプロエンジンを制御するための方法であって、第１センサによって、第１出力又は第２出力を判定するステップを備えており、
前記第１出力は、シリンダの第１領域にある前記線形レシプロエンジンのピストンに対応しており、
前記第２出力は、前記シリンダの第２領域にある前記ピストンに対応しており、
前記方法は、
前記第１センサの前記第１出力と前記第２出力との間の変化量に基づいて、前記ピストンの移動方向を判定するステップと、
前記第１センサの前記第１出力と前記第２出力との間の変化量に基づいて、燃料を前記シリンダの前記第１領域又は前記第２領域に向けて噴射するステップとを備えることを特徴とする、方法。
【請求項31】
前記方法は、第２センサによって検出されるインクリメントの第１の数に基づいて、前記ピストンによる移動距離を判定するステップと、
前記シリンダ内の基準点を決めるステップと、
前記移動距離の大きさで基準点から離れている位置として、前記シリンダ内の前記ピストンの位置を判定するステップとを備えており、
前記基準点は、前記シリンダを前記第１領域と前記第２領域に分けており、
前記移動距離は、前記第２センサがインクリメントの前記第１の数を検出するとき、判定されることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項32】
前記方法は、時間周期における第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、前記ピストンの速度を判定するステップと、
前記ピストンの速度に基づいて、前記ピストンと接続している揺動質量のエネルギーを判定するステップと、
前記揺動質量の判定された前記エネルギーに基づいて、前記線形レシプロエンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器の荷重を決めるステップと、
前記荷重を、前記ピストンが、自然発火が前記シリンダ内で起こる位置における停止に向けて減速するような値に設定するステップとを備えることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項33】
前記方法は、第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、前記ピストンによる移動距離、又は前記ピストンの速度を判定するステップを備えることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項34】
前記方法は、前記第１センサの出力における変化量に基づいて、前記ピストンが前記シリンダの中間点にあることを判定するステップを備えることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項35】
前記第２センサは、前記第２センサの領域を通過するラックによって回転するホイールの歯に応じて、前記インクリメントを判定するように構成されていることを特徴とする、請求項３３の方法。
【請求項36】
前記方法は、時間周期における第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、前記ピストンの速度を判定するステップと、
前記ピストンの速度が、前記シリンダの端部において、予め決められた位置に達するには不十分であることを判定することに応じて、前記シリンダ内において、スパークを生じるための信号を送信するステップとを備えることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項37】
前記方法は、エンジン始動モードにおいて、前記第１センサの出力に基づいて、前記ピストンを、前記第１領域と前記第２領域の対向する方向に移動させるため、エネルギー変換器から出力を生じるステップを備えることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項38】
前記方法は、時間周期における第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、前記ピストンの速度を判定するステップと、
エンジン始動モードにおいて、前記ピストンが、前記ピストンの速度に基づいて、最大量の圧縮と所定量の空気導入を生じる前記シリンダ内の位置を判定するステップと、
前記ピストンが前記第２センサの出力に基づいて前記位置に達することを判定することに応じて、前記シリンダ内において、スパークを生じるための信号を送信するステップとを備えることを特徴とする、請求項３０の方法。
【請求項39】
前記方法は、発電モードにおいて、前記第２センサの出力に基づいて、エネルギー変換器内の可変抵抗をインクリメントするステップを備えることを特徴とする、請求項３３の方法。
【請求項40】
前記方法は、前記発電モードにおいて、前記ピストンの速度が、自然発火が前記シリンダ内で起こる前記位置に達するには不十分であることを判定することに応じて、前記可変抵抗をデクリメントするステップを備えることを特徴とする、請求項３９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃エンジンの分野に関しており、特に、線形経路内で往復するフリーピストンを有する内燃エンジンの分野に関する。
【背景技術】
【0002】
内燃エンジンが知られている。一部のエンジンの構造は、例えば、単一又は複数のシリンダピストンのエンジン、対向ピストンエンジン、及びロータリエンジンを含む。最も一般的なピストンエンジンは、２ストロークエンジンと４ストロークエンジンである。これらの種類のエンジンは、相対的に多くの部品を含んでおり、適切な機能のため、例えば、潤滑システム、冷却システム、吸排気弁制御システムなどの多くの補助システムを必要とする。
【0003】
エンジンは、一回のストロークにおいて、エンジンがどれほど進行しているかなどのエンジンの動作状態に基づいて、制御され得る。エンジンを制御することは、エンジンを含むシステムにおいて、ピストン又は他の構成要素を位置決めすることを含んでもよい。エンジンは、動作状態に関する種々のパラメータを判定するように構成されているセンサを備えてもよい。センサから得られる情報は、動作状態を確認して、エンジンを制御するために用いられ得る。例えば、エンジンのシリンダ内のイグニッションは、ピストンが特定の位置にあることが判定されるとき、引き起こされ得る。また、センサ出力に応じて、補助システムの動作パラメータを調整するような他の動作が行われ得る。
【0004】
フリーピストンエンジンは、フリーピストンエンジンがクランクシャフトによって拘束されており、一部の態様の形状を単純化し得るため、発電源として有効であってもよい。また、フリーピストンエンジンは、イグニッションタイミングにおける改善された順応性を許容し得ると共に、エネルギー変換装置と繋がることにより、電力を生じることによく適している。
【0005】
一方、フリーピストンエンジンはクランクシャフトによって拘束されていないため、シリンダ内のピストンの位置は、所定の時間で判定することが難しい。例えば、フリーピストンエンジンは、クランク角センサを欠き得る。適切なイグニッションタイミングは、ピストンの位置が未知であるため、判定することが難しい。したがって、吸入、圧縮、燃焼、又は排出の段階が正確に分からない。例えば、ピストンと接続しているピストンロッドの位置を光学的に観察することによって、ピストンの位置を判定するように構成されているセンサは、複雑性、高コスト、パッケージングの制限に起因する制約に直面し得る。また、磁性を用いて物体の位置を判定するように構成されているセンサは、大きな磁場を生じるため、強力な磁石を必要とし得る。さらに、センサの精度は、外部磁場又は電場の影響によって、妨げられ得る。移動システムのパラメータを判定するための光学エンコーダ又は磁気エンコーダが知られている。一方、これらのエンコーダは、エンジンに取り付けられるとき、上述のような欠点を有する。
【0006】
また、一部の場合において、エンジンの揺動質量のエネルギーは、ピストンが方向を変えるとき、消費され得る。例えば、フリーピストンエンジンにおいて、燃焼は、ピストンが、ストロークの間、一方向に移動する運動エネルギーのすべてを消費し得る前に、シリンダ内で起こり得る。ピストンが方向を変える前に、移動するピストンのすべての運動エネルギーを得ることが有利である。エンジンを制御するためのシステムと方法における種々の改善が望まれている。
【発明の概要】
【0007】
一部の実施形態は、線形レシプロエンジン又は対向ピストンエンジンのような内燃エンジンに関連し得る。エンジン内のピストンの位置を判定するためのシステムは、ピストンがシリンダの第１領域又は第２領域内にあることを判定するように構成されているセンサ、検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンによる移動距離を判定するように構成されているセンサ、及びピストンがシリンダ内の基準点に達するとき、センサ出力に基づいて、エンジン内のピストンの位置を判定するように構成されているコントローラを含んでもよい。システムは、基準点の位置を判定し得る。基準点は、シリンダの中間点、又はリアルタイムで判定され得る別の位置であってもよい。
【0008】
一部の実施形態において、線形レシプロエンジン又は対向ピストンエンジンのようなエンジンを制御するための方法が提供され得る。方法は、第１センサによって、線形レシプロエンジンのピストンがシリンダの第１の半分又は第２の半分にあることを判定するステップ、第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンによる移動距離を判定するステップ、及び時間周期において、検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンの速度を判定するステップを含んでもよい。エンジンを制御することは、ピストンをシリンダ内の特定の位置に移動することを含んでもよい。
【0009】
本発明の代表的な利点と効果は、添付図面と併せて、以下の説明から明らかになる。所定の実施形態は、図と実施例によって、説明される。本明細書の実施例は、本開示の代表的な態様である。上述の概要と以下の詳細な説明の両方が、代表的且つ説明的であり、本発明を制限しようとしないことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
代表的な実施形態について詳細に説明する。添付図面において、実施例を示す。以下の説明は、添付図面に言及する。異なる図面における同じ符号は、他を示さない限り、同一又は類似の要素を示す。以下の代表的な実施形態の記載に説明されている実施は、本発明に従うすべての実施を示さない。代わりに、これらの実施は、請求項に記載され得るような本発明に関する態様に従うシステム、装置、及び方法の単なる実施例である。図内の要素の相対的寸法は、明確化のため、誇張され得る。
【0012】
エンジンの動作は、吸気、燃料の追加、空気と燃料の混合物の燃焼、及び燃焼生成物の排出のような種々の動作を含んでもよい。エンジン性能は、燃料を噴射するタイミング、イグニッションを引き起こすタイミングなどのような動作パラメータを制御することによって調整され得る。エンジンの一部の動作を制御するための前提条件として、エンジンの状態を確認することが有用であってもよい。例えば、イグニッションを引き起こす最適な位置は、エンジン内のピストンの位置に関連し得る。燃焼チャンバに向けて噴射するための燃料の最適な量は、所定の位置で測定されるピストンの速度に関連し得る。種々の動作は、エンジンの状態に応じ得る。このエンジンの状態は、ピストンの位置、速度、又は他のパラメータに関連し得る。いずれかの所定の時間にピストンの位置を確認することは、エンジンを制御するために有効であってもよい。
【0013】
所定のエンジンは、エンジンの運動を有効な動作に変換するためのエネルギー変換器と接続している往復マスを有してもよい。エネルギー変換器は、エンジンによって生じるエネルギーを動作に変換するように構成されているいずれかの装置を含んでもよい。エネルギー変換器は、発電機を含んでもよい。エネルギー変換器は、圧縮機を含んでもよい。発電機は、往復マスの機械的運動の力を、特定の電圧における電流出力のような電力に変換するように構成され得る。発電機は、空気ポンプに電力を供給するように構成され得る。ある構成において、ピストンは、一端において、ピストンロッドによって、アクチュエータと接続し得る。電力は、ピストンとピストンロッドの往復移動から生じ得る。発電機は、ピストンの往復移動に抵抗して、往復移動を電気的エネルギーに変換することによって、エネルギーを取り出すように構成され得る。
【0014】
センサは、エンジン又は発電機の種々の態様をモニタするために設けられ得る。センサは、他の構成要素に対するセンサの位置のような構成要素の物理的状態を検出し得る。エンジン内のピストンはシリンダで囲まれ得るため、シリンダ内のピストンの位置はリアルタイムで正確に判定できないという懸念がある。エンジンの所望の動作パラメータを判定することは、ピストンの位置に応じ得る。センサは、ピストンの位置を判定することを助けるように設けられ得る。センサ出力に基づいて、エンジンは、例えば、ピストンをシリンダ内の特定の位置に向けて移動することによって、制御され得る。
【0015】
センサ出力のようなデータを収集して分析し得るコントローラが設けられ得る。コントローラは、エンジンの動作を制御するように用いられ得る。また、コントローラは、エンジンと接続している発電機の動作を制御し得る。コントローラは、動作モードにおいて、エンジン又は発電機を動作するように構成され得る。この動作モードは、複数の異なる動作モードの内の１つであってもよい。例えば、コントローラは、電子制御ユニットを含んで、エンジンを始動するための制御ルーチン（例えば、「スタータ」モード）を実施するようにプログラムされ得る。
【0016】
動作モードは、以下の代表的なモードを含んでもよい。第１のモードは、同定を含んでもよい。第１のモードは、エンジンと発電機を含むシステム内のピストンの位置を特定し得る。第１のモードは、センサ出力に基づいて、ピストンの位置、ピストンの速度、又は他のパラメータを判定するために有効であってもよい。第１のモードは、システムが動作中であり、且つ動作の他のモードのための基礎として用いられ得るとき、エンジンシステム内で常に動作し得る。例えば、以下に記載するように、第２のモードは、第１のモードから収集された情報に基づき得る。
【0017】
第１のモードはまた、位置決めを含んでもよい。第１のモードは、発電機をパワー供給部として使用して、ピストンをシリンダ内の所望の位置に配置するように移動させ得る。ピストンを位置決めすることは、ピストンの位置を正確に判定するための助けになり得る。例えば、ピストンは、シリンダの反対側に向かう方向に移動し得る。シリンダの中間点のような所定の位置を横断するとき、ピストンは予め決められた距離の大きさでさらに移動し得る。この段階の後、シリンダの中間点に対するピストンの位置が分かり得る。
【0018】
第２モードは、エンジンの始動を含んでもよい。発電機は、パワー供給部として使用されて、ピストンが圧縮ストロークを開始し得る。発電機は、ピストンをシリンダの反対側に向けて移動させ得る。シリンダの中間点のような所定の位置に達するとき、燃料はシリンダの燃焼チャンバに向けて噴射され得る。また、空気が燃焼チャンバに供給され得る。発電機は、燃焼チャンバ内の圧縮を生じるように、ピストンを移動させ得る。発電機によって達成され得る最大圧縮点であると判定される位置のようなストロークの終了点に達するとき、イグニッションは引き起こされる。例えば、スパークはコントローラによって引き起こされ得る。燃焼チャンバ内でイグニッションが起こるとき、ピストンは、シリンダ内の反対方向に移動し得る。第２モードは、ピストンがそれぞれの繰り返しにより速く移動すると共に、繰り返し用いられ得る。ピストンは、それぞれのストロークにより、さらなる距離を移動して、シリンダ内でより大きな圧縮ができる。第２のモードにおいて、発電機は、イグニッションが起こるとき、シリンダ内の燃焼によって生じる運動に対して動作しないように、すぐに止まり得る。一部の場合において、発電機は、燃焼によってのみ、さらなるストロークにおけるピストンの運動が生じるように、止まり得る。
【0019】
第３モードは、エンジンの機械的運動に抵抗するように、発電機を動作することを含んでもよい。発電機は、ピストンの運動によって、電力を取り出し得る。第３モードは、インクリメントにおいて、行われ得る。例えば、発電機は、一組の抵抗により、ピストンの運動に抵抗するように構成され得る。ピストンが速度又は加速度を増加し続けるとき、発電機は抵抗をインクリメントし得る。ピストンが減速し始めるとき、発電機は抵抗をデクリメントし得る。インクリメント又はデクリメントは、ストロークごとに、又は他のレベルの精度により起こる。フィードバックループが、ピストンの速度、加速度、又は他のパラメータに応じて、抵抗を調整するように設けられ得る。パラメータは、第１モードに関して上述したセンサから判定され得る。パラメータは、揺動質量のエネルギーに関する量を含んでもよい。
【0020】
また、第３モードにおいて、エンジンの動作パラメータに対する調整が用いられ得る。例えば、ピストンが減速し始めるとき、追加の燃料が噴射され得る。一部の実施形態において、圧縮の量は修正され得る。
【0021】
第１から第３モードは、混ぜられ得る、又は変更され得る。第１から第３モードの変形例は、アシストモード、可変抵抗動作モード、又は自然発火モードを含んでもよい。例えば、アシストモードにおいて、ピストンが最適な圧縮の位置に達するために十分なエネルギーを欠いている（例えば、ピストンが、シリンダの中間点を横断するとき、予め決められた量よりも小さい運動量を有する）ことが判定されるとき、スパークのタイミングは、不着火又は他の異常動作に遭遇することなく、エンジンが動作し続けるように早められ得る。スパークタイミングは、位置が動力抽出に対して最適であることに関わらず、ピストンが速度ゼロに達することが判定されるピストンの位置に対応するように調整され得る。
【0022】
自然発火モードにおいて、予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）などが用いられ得る。自然発火モードにより、イグニッションが、バックアップとしてのみ、引き起こされることが決められ得るとき、ピストンは燃焼を生じ得る。自然発火モードに入ることは、他のセンサ、例えば温度センサからの入力に応じ得る。例えば、自然発火モードに入ることは、低温始動の状況において、禁じられ得る。
【0023】
自然発火モードは、フリーピストンエンジンがシリンダ内の燃焼位置を順応させることによく適しているため、有効であってもよい。最適な燃焼位置は、例えば、ピストンのエネルギー、噴射される燃料量、空気吸入量、及び大気質などに応じて、ストロークごとに変わり得る。また、エンジンに可変燃焼位置を与えることは、種々の種類の燃料と共に、高価なセンサを必要とすることなく、エンジンの使用ができるために有効であってもよい。
【0024】
一部のモードは共に用いられ得る。例えば、可変抵抗の動作は、アシストモードと共に用いられ得る。発電による滑らかなエンジンの動作を重視し得る。一部のモードは、スタータ又は発電機として、エネルギー変換器を用い得る。例えば、あるモードにおいて、エネルギー変換器は、ピストンの速度に従って、抵抗を調整するように構成されており、抵抗を無効にする、又は抵抗を補助力に変化させ得る。上述のモードと他のモードは、以下に詳細に記載される。
【0025】
エンジンの状態をモニタするように構成されているセンサを含む発電システムは、エンジンに取り付けられているアクチュエータと関わる相対的に単純なセンサを提供することによって、可能となり、安価な構造ができる。また、高帯域幅が得られる。センサ出力は基本的信号に基づき得る。また、センサは、例えば、シングルビットチャンネルの出力により構成され得る。センサは、ピストンがシリンダの北方又は南方の領域にあることを検出するように構成され得る。センサは、事象に応じてフラグを設定するように構成され得る。所定の事象は、センサの検出範囲内にある構成要素に対応し得る。フラグは、出力数値であってもよい。センサは、例えば、ピストンがシリンダの第１の側（例えば、北側）にあるとき、１を出力して、その他の場合、０を出力し得る。０の出力値は、ピストンがシリンダの第２の側（例えば、南側）にある時間に対応し得る。１の出力値は、構成要素がセンサの近くにある状況に対応し得る。０の出力値は、構成要素がセンサから隙間を空けている状況に対応し得る。また、事象は、センサの傍を通過する構成要素に対応し得る。例えば、センサは、トリガディスクのような車輪の歯がセンサの傍を通過することが判定されるとき、１を出力し得る。センサは、事象を検出するとき、カウンタをインクリメントする計数回路と接続し得る。回路は、トリガディスクの歯の数をカウントし得る。ピストンが移動する距離は、カウントされる歯の数に基づいて、判定され得る。ピストンの速度は、所定の間隔に渡ってカウントされる歯の数に基づいて、判定され得る。
【0026】
センサが、エンジンに機械的に直接繋がる構成要素を測定し得るため、高い精度が得られてもよい。例えば、ラックは、エンジン内のピストンにより移動するピストンロッドに取り付けられ得る。また、ラックは、ギア及びトリガディスクを含む他の構成要素と関わる。第１センサは、ラックが第１センサとオーバーラップすることを検出することによって、ピストンの北方又は南方の位置を判定し得る。第２センサは、トリガディスクの歯の数を検出することによって、ピストンが移動する距離を判定し得る。このトリガディスクは、予め決められた距離に対応し得る。発電システムは、高い信頼性と耐久性により、得られてもよい。システムは、安定しており、小型であり、安価であり、熱と汚染に抵抗し得る。
【0027】
本発明は、内燃エンジンに関する。本発明が、フリーピストンエンジンの実施例を提供する一方、本発明の態様は、広義で、フリーピストンエンジンに限定されないことに注目すべきである。むしろ、本明細書に記載の原理が他の内燃エンジン又は他の発電システムに適用され得ることが考えられる。例えば、パワーシステムは、対向ピストンの構成により、用いられ得る。パワーシステムはまた、片面ピストンの構成により、用いられ得る。
【0028】
本明細書に用いられるように、特に記載されない限り、「又は」という用語は、実行できない場合を除いて、すべての考えられる組み合わせを包含する。例えば、構成要素がＡ又はＢを含むことが記載されているとき、他に特に記載されない、又は実行できない場合がない限り、構成要素は、Ａ、Ｂ、又はＡとＢを含んでもよい。第２の実施例として、構成要素がＡ、Ｂ、又はＣを含むことが記載されているとき、他に特に記載されない、又は実行できない場合がない限り、構成要素は、Ａ、Ｂ、Ｃ、ＡとＢ、ＡとＣ、ＢとＣ、又はＡとＢとＣを含んでもよい。
【0029】
本発明に記載の内燃エンジンは、エンジンブロックを含んでもよい。「エンジンブロック」、また同義的に用いられる「シリンダブロック」という用語は、ピストンを収容する少なくとも１つのシリンダを含む統合された構造を含んでもよい。フリーピストンエンジンブロックの場合において、エンジンブロックは単一のシリンダを含んでもよい。シリンダは、２つの燃焼チャンバがある両面であってもよい。燃焼チャンバの一方は、ピストンのいずれかの側に設けられている。一部の実施形態において、エンジンブロックは複数のシリンダを含んでもよい。一部の実施形態において、２つの対向する燃焼チャンバは、例えば、２つの燃焼チャンバの間に設けられている共通の移動物体を備えてもよい。
【0030】
本発明によれば、シリンダは、エンジンブロックにおいて、少なくとも１つの燃焼チャンバを定め得る。本発明に記載の一部の内燃エンジンにおいて、燃焼チャンバは、エンジンブロック内のシリンダの単一の側に配置され得る。本発明に記載の一部の内燃エンジンにおいて、内燃エンジンは、２つの燃焼チャンバを含んでもよい。燃焼チャンバの一方は、エンジンブロック内のシリンダのいずれかの側に設けられている。
【0031】
本発明の実施形態はまた、シリンダ内にピストンを含んでもよい。フリーピストンエンジンにおいて用いられる本発明の一部の実施形態によれば、ピストンは、両側の２つの面を含んでもよい。一部の実施形態において、ピストンは、シリンダ内に「スライドできるように取り付けられている」とみなされ得る。これは、ピストンが、シリンダの一方の側から他方の側に向けて、シリンダ内の複数の位置を通ってスライドし得ることを示す。本発明が一部のピストンの実施例を記載する一方、本発明は、広義で、特定のピストンの構成又は構造に限定されない。
【0032】
図１は、パワーシステム１を示す。パワーシステム１は、エンジン１０、エネルギー変換器２０、及びベース３０を含む。エンジン１０は、線形方向に往復するように構成されている揺動質量を含むフリーピストンエンジンであってもよい。エンジン１０は、ベース３０と繋がり得る。ベース３０は、エンジン１０によって生じる機械的運動をエネルギー変換器２０に入力する、又はエネルギー変換器２０からエンジン１０に入力するように構成されているアクチュエータを含んでもよい。エネルギー変換器２０は、発電機を含み、バッテリのようなエネルギー蓄積装置と接続されていてもよい。エネルギー変換器２０は、第１バンク２０Ａと第２バンク２０Ｂを含んでもよい。第１バンク２０Ａと第２バンク２０Ｂは、エンジン１０の側に配置されて、それぞれ、発電機を含んでもよい。第１バンク２０Ａと第２バンク２０Ｂは、それぞれ、放熱のために用いられ得る冷却フィンを含んでもよい。
【0033】
図２は、パワーシステム１の概略図である。パワーシステム１は、コントローラ９０を含んでもよい。図１に示さない一方、コントローラ９０は、エンジン１０、エネルギー変換器２０、及びベース３０を形成するパワーシステム１の構造の一部であってもよいことが好ましい。図２において、実線で示すように、エンジン１０、ベース３０、及びエネルギー変換器２０は、互いに機械的に繋がることによって、接続され得る。破線で示すように、電気的接続が他の構成要素に設けられ得る。パワーシステム１はセンサを含んでもよい。例えば、図２は、センサ１１０、センサ１２０、センサ１３０、センサ１４０、及びセンサ１５０を含む複数のセンサを示す。
【0034】
コントローラ９０は、コンピュータ、又は電子制御ユニット（ＥＣＵ）などを含んでもよい。例えば、コントローラ９０は、ＣＰＵに基づくマイクロプロセッサとして構成されているＥＣＵ、処理プログラムを保存するためのＲＯＭ、データが一時的に保存され得るＲＡＭ、及び入出力ポートのような通信ポートを含んでもよい。コントローラ９０は、分離したＥＣＵを含んでもよい。それぞれのＥＣＵは、種々のシステムの構成要素のための専用の制御ユニットとして設けられ得る。例えば、エンジンＥＣＵは、電力管理ＥＣＵから分離して設けられ得る。一部の実施形態において、コントローラ９０は、種々のシステムの構成要素を制御する機能を統合する単一のＥＣＵであってもよい。コントローラ９０は、センサ１１０～１５０のような構成要素から、例えば入力ポートによって入力を受け取り得る。コントローラ９０は、エンジン１０又はエネルギー変換器２０のような構成要素に対する指示を出力し得る。コントローラ９０は、スパークがエンジン１０内で生じるように、スパークプラグに向けて指示を出し得る。コントローラ９０は、空気吸入を調整し得る。例えば、コントローラ９０は、スロットル開放角度を制御し得る。
【0035】
センサ１１０は、エンジン１０の温度を判定するように構成され得る温度センサを含んでもよい。センサ１１０は、例えば、エンジン１０の冷却システムと接続され得る。センサ１１０は、エンジン１０のシリンダ周りの冷却ジャケット内を流れる冷却材の温度を判定し得る。冷却材は、例えば、（図３に示す）流体ポート５を通して流れ得る。センサ１２０は、マニホールド絶対圧力（ＭＡＰ）センサ、又は空気流量（ＭＡＦ）センサなどのような流量センサを含み得る。センサ１２０は、エンジン１０に向けて流れる気体の量を判定し得る。センサ１２０は、エンジン１０の空気吸入システムと接続され得る。この空気吸入システムは、例えば、吸入チャンバ３２と接続され得る。
【0036】
センサ１３０は、第１位置センサを含んでもよい。センサ１４０は、第２位置センサを含んでもよい。第１位置センサと第２位置センサは、ベース３０に配置されて、エンジン１０と繋がる構成要素の位置を判定するように構成され得る。センサ１３０とセンサ１４０は、エンジンの構成要素の位置情報を直接又は間接的に得るために用いられ得る。センサ１３０とセンサ１４０は、異なる精度により、位置情報を判定するように構成され得る。例えば、センサ１３０は、エンジン１０内のピストンの位置を、シリンダの第１領域又は第２領域のいずれかとして判定するように構成され得る。第１領域と第２領域は、それぞれ、シリンダの半分であってもよい。センサ１３０の出力の転移点は、シリンダの中間点に対応し得る。一方、センサ１４０は、相対的に良い精度により、例えば、ピストンの移動の単位距離を決めることによって、ピストンの位置を判定するように構成され得る。センサ１４０は、ピストンが動作するインクリメントの数をカウントし得る。インクリメントは、それぞれ、予め決められた距離に対応し得る。予め決められた距離は、シリンダの長さの半分より小さくてもよい。したがって、センサ１４０の精度は、センサ１３０の精度より良い。センサ１４０は、センサ１３０の出力に基づいて、ピストンがシリンダの中間点のような所定の位置を通過する単位距離を決め得る。例えば、センサ１４０は、ピストンの移動によって移動するギアの歯の数をカウントし得る。ピストンが時間間隔内で移動する正確な距離は、判定され、時間間隔内でカウントされる歯の数に対応し得る。センサ１３０とセンサ１４０は、それぞれ、近接センサを含んでもよい。
【0037】
センサ１５０は、エネルギー変換器２０の動作状態をモニタするように構成され得る。センサ１５０は、電流計又は電圧計を含んでもよい。また、他のセンサは、抵抗のレベルのような発電機の他のパラメータをモニタするために設けられ得る。エネルギー変換器２０は、温度センサを備えてもよい。
【0038】
パワーシステム１は、他のセンサを含んでもよい。例えば、燃料計、燃料圧力計、冷却材圧力計などが設けられ得る。センサは、排出の流れを分析するように設けられ得る。
【0039】
センサは、コントローラ９０と接続され得る。コントローラ９０は、無線又は有線接続によって、構成要素と繋がり得る。
【0040】
図３は、本発明に記載のエンジン１０の代表的な実施形態を示す。エンジン１０は、フリーピストンエンジンであってもよい。フリーピストンエンジンは、内燃エンジンの１つの実施例である。エンジン１０は、エンジンブロック８を含む。少なくとも１つの燃焼チャンバを形成するシリンダ１２は、エンジンブロック８に含まれて、長手方向の中心軸Ａを有してもよい。図４は、エンジン１０の内部を示す。エンジン１０は、シリンダ１２に取り付けられている両面ピストン５０を含む。ピストン５０は、軸Ａに沿ってスライドするように構成され得る。ピストン５０は、シリンダの第１端部からシリンダの反対側の第２端部に向かう第１ストローク、及びシリンダの第２端部からシリンダの第１端部に向かう第２ストロークで移動するように構成され得る。図４は、図３のエンジンの斜視部分断面図を示す断面図である。ピストン５０は、ピストンロッド４０に取り付けられている。ピストンロッド４０は、第１ピストンロッド部４２と第２ピストンロッド部４３を含んでもよい。ピストンロッド４２，４３は、ピストン５０の径方向中心周りにセンタリングされて、軸Ａと合わせられ得る。ピストンキット５６は、ピストン５０とピストンロッド４０を含んでもよい。空気は、吸入チャンバ３２の吸気口２９を通してエンジン１０に供給されて、ピストンロッド４０内の通路を通してシリンダ１２内の燃焼チャンバに向けて伝達され得る。空気は、エンジン１０の第１の側の領域６５、及びエンジン１０の第２の側の領域６７に伝達し得る。それぞれの領域６５，６７は、前室を含んでもよい。ピストンロッド４０は、スライド作動弁の役割を果たし得る。排出ガスは、排出ポート１８を通してシリンダ１２から排出され得る。フリーピストンエンジンの実施例のさらなる詳細は、米国特許出願１６／２０７４７９号から得られる。この米国特許出願１６／２０７４７９号は、本明細書の一部を構成するものとして援用される。一部の実施形態において、スロットルは、吸入チャンバ３２に取り付けられ得る。
【0041】
図５は、本発明に従うフリーピストンエンジンの別の実施形態の斜視断面図を示す。図５に示すように、エンジン１０Ａは、インテークマニホールド３５を含んでもよい。インテークマニホールド３５は、それぞれの側面穴３３を通じてエンジン１０Ａの分離した前室と接続され得る。図４に示す側面穴３３が密閉されているエンジン１０と対照的に、図５に示すエンジン１０Ａは、側面穴３３を通じてインテークマニホールド３５に伝達するために開き得る。エンジン１０Ａは、一端において、閉じられ得る。例えば、エンジン１０Ａは、図４に示す吸入チャンバ３２を有する代わりに、（図５に図示しない）エンジン１０Ａの一方の側におけるピストンロッド部４２を囲むチャンバを有してもよい。
【0042】
【0043】
アクチュエータ３００は、エンジン１０の線形往復運動を、エネルギー変換器２０に入力される機械的運動に変換し得る。アクチュエータ３００はまた、エネルギー変換器２０の電気的エネルギーから生じる運動を、エンジン１０に入力される機械的運動に変換し得る。アクチュエータ３００は、ラックとギアを有するエネルギー伝達機構を含んでもよい。アクチュエータ３００は、エンジン１０と繋がるボディの運動の方向を逆転して、該ボディをエネルギー変換器２０の発電機に直接繋げ得る。
【0044】
アクチュエータ３００は、ラック３１０を含む。ラック３１０は、ピストンロッド４０のピストンロッド部４３と繋がる。ラック３１０は、ピストンロッド４０の一端を塞ぐプラグによって、ピストンロッド部４３と接続され得る。ベース３０は、密閉することにより、エンジン１０の気体がベース３０に入らないように、エンジン１０から遮断され得る。ラック３１０は、ギア３２１，３２２と繋がる。ラック３１０は、対向する側に配置されている歯を有する両面ラックであってもよい。ギア３２１，３２２は、ラック３１０のいずれかの側に配置され得る。アクチュエータ３００は、エンジン１０の軸Ａに平行な平面周りの二次元の鏡映対称性を有してもよい。例えば、アクチュエータ３００の対称性の平面は、軸Ａと合わせられ得る。アクチュエータ３００により、ベース３０はバランスを取り得る。
【0045】
アクチュエータ３００の一方の側において、ギア３２１はラック３３１と接続され得る。ラック３３１は、ロッド３５１によって、エネルギー変換器２０の第１バンク２０Ａと繋がる。ラック３３１はまた、ラック３３１の移動と共に回転し得るギア３４１と繋がる。一部の実施形態において、ギア３４１は、トリガホイールと繋がり得る。ギア３４１は、センサ１４０によって検出されるように構成されている構成要素の一部を形成し得る。
【0046】
アクチュエータ３００の構成要素は、検出のために用いられ得る。例えば、（図６に示さない）センサ１３０は、ベース３０に取り付けられ得る。また、センサ１３０は、ベース３０に設けられている穴１３１を通して、ラック３１０の接近を検出するように構成され得る。センサ１３０は、ラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップするとき、第１信号を出力すると共に、ラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップしないとき、第２信号を出力するように構成され得る。一部の実施形態において、センサ１３０は、磁場を変更することに応じて信号を出力するように構成され得る。この磁場は、センサ１３０内の電流を含んでもよい。一部の実施形態において、センサ１３０は、電磁石コイルを有する円筒形状の誘導センサを含んでもよい。センサ１３０は、穴１３１に収まり、ラック３１０に対向するように構成されているセンサ面を有してもよい。ラック３１０のような金属の物体がセンサ面の近くに移動するとき、出力信号がセンサ内に生じ得る。センサ１３０は、ラック３１０がオーバーラップする位置にあるとき、ギャップがセンサ１３０のセンサ面とラック３１０との間に設けられるように配置され得る。一部の実施形態において、ギャップは１ｍｍ以下であってもよい。
【0047】
図６に示すように、ロッド３５１は、エネルギー変換器２０の第１バンク２０Ａの長手方向の中心軸と合わせられ得る。第１バンク２０Ａを通るロッド３５１のスライド運動により、電気的エネルギーが生じ得る。エネルギー変換器２０は、固定子コイルを含んでもよい。第１バンク２０Ａを含むエネルギー変換器２０は、発電用装置の磁気極性アレイを含んでもよい。エネルギー変換器の実施例は、米国特許９９９５２１２号に示す。この米国特許９９９５２１２号は、本明細書の一部を構成するものとして援用される。
【0048】
上述と同様に、アクチュエータ３００の別の側において、ギア３２２は、ラック３３２と接続している。ラック３３２は、ロッド３５２によって、エネルギー変換器２０の第２バンク２０Ｂと繋がる。ラック３３２はまた、ラック３３２の移動と共に回転し得るギア３４２と繋がる。一部の実施形態において、ギア３４２は、トリガホイールと繋がり得る。ギア３４２は、センサ１４０によって検出されるように構成されている構成要素の一部を形成し得る。
【0049】
アクチュエータ３００が左側と右側を含むと共に、鏡映対称性を有してもよいため、パワーシステム１は、軸Ａに対する左側と右側に対してバランスを取り得る。エネルギー変換器２０は、第１バンク２０Ａと第２バンク２０Ｂを含んで、さらにバランスを取り得る。アクチュエータ３００により作用する横力は、打ち消され得る。また、ピストン５０は、軸Ａと合わせられるピストンロッド４０を有しており、例えば、ピストンが、クランクシャフトを回転することによって、拘束されるとき、生じるような横力がピストン５０に作用することを防ぎ得る。
【0050】
ベース３０は、支持固定具３６０のような他の構造に取り付けられ得る。パワーシステム１は、例えば固定具３６０によって、他の構成要素に取り付けられ得る。一部の実施形態において、エンジン１０、エネルギー変換器２０、及びベース３０を含むパワーシステム１の全体構造は、筐体によって収容されてもよい。構成要素１０，２０，３０は、発電ユニットとして、共にパッケージされ得る。
【0051】
図７Ａは、図６に示す位置と異なる横方向の位置における、本発明の実施形態のベース３０の内部を示す部分断面図である。図７Ａは、図１に示す平面Ｂ－Ｂから見る断面に対応し得る。図７Ａは、ブレース３５０の部分的に透過した図、及びベース３０の内部の詳細な図を示す。
【0052】
センサ１４０は、ベース３０に取り付けられ得る。また、センサ１４０は、アクチュエータ３００の構成要素の接近を検出するように構成され得る。図７Ａにおいて、センサ１４０のトリガディスク１４５を示す。トリガディスク１４５は、（図６に示す）アクチュエータ３００のギア３４１と繋がる。また、トリガディスク１４５は、ギア３４１と共に回転し得る。トリガディスク１４５は、シャフト１４４によって、ギア３４１と繋がり得る。一部の実施形態において、トリガディスク１４５は、ギア３４１と一体になり得る。例えば、トリガディスク１４５は、段付き構造を備えてもよい。この段付き構造において、トリガディスク１４５の第１段部は、ラック３３１とかみ合っており、トリガディスク１４５の第２段部は、センサ１４０によって検出されるように構成されている歯を含む。センサ１４０は、ベース３０に設けられている穴１４１を通して、トリガディスク１４５を検出するように構成され得る。センサ１４０は、トリガディスク１４５の歯がセンサ１４０に近づくとき、第１信号を出力すると共に、トリガディスク１４５の歯がセンサ１４０に近づかないとき、第２信号を出力するように構成され得る。一部の実施形態において、センサ１４０は、誘導センサを含んでもよい。一部の実施形態において、センサ１４０は、ホール効果センサを含んでもよい。センサ１４０は、穴１４１に収まり、トリガディスク１４５に対向するように構成されているセンサ面を有してもよい。トリガディスク１４５の歯のような金属の物体がセンサ面の近くに移動するとき、出力信号がセンサ内に生じ得る。
【0053】
センサ１３０は、ベース３０に取り付けられ得る。また、センサ１３０は、アクチュエータ３００の構成要素の接近を検出するように構成され得る。図７Ｃは、センサ１３０の構造の実施例を示す。センサ１３０は、ボディ１３２を含んでもよい。ボディ１３２は、細長い円筒形状部材であってもよい。ボディ１３２は、締結部材と関わるように構成され、例えば、ナットがねじ山に取り付けられ得るように、ねじ山を含んでもよい。センサ１３０は、ベース３０の穴１３１に収まり得る。ボディ１３２は、穴１３１に挿入され得る。また、ベース３０の壁部を挟むナットは締結される。これにより、センサ１３０をベース３０に固定する。センサ１３０は、コイル１３４を含んでもよい。コイル１３４は、ボディ１３２の内側に含まれ得る。センサ１３０は、物体２００に対向するように構成されているセンサ面１３３を有してもよい。物体２００は、センサ１３０に含まれる電気回路に影響を与え得る金属の物体であってもよい。センサ１３０とセンサ１４０は、磁気電気変換器を含んでもよい。磁気電気変換器において、起電力は、検出される磁場のレベルに従って変化し得る。磁気電気変換器は指向性があってもよい。
【0054】
図７Ｄに示すように、電気回路はセンサ１３０に含まれ得る。回路は、振動子１３６、及び電圧調整器１３７などのような種々の電気的な構成要素を含んでもよい。センサ１３０は、トリガ１３８と出力器１３９を含んでもよい。出力器１３９は、例えば、外部荷重と接続し得る。センサ１３０は、領域１３５がセンサ１３０から生じるように動作され得る。この領域１３５は、電磁場であってもよい。センサ１３０は、物体２００が領域１３５と関わり、センサ１３０に含まれる回路が出力信号を生じるように構成され得る。物体２００は、金属から形成され得る。センサ面１３３の領域における物体２００の運動は、センサ１３０内のインダクタンスに悪影響を及ぼし得る。図７Ｃと図７Ｄに示すセンサは、誘導センサの実施例を示す。
【0055】
図７Ｅを参照して、ホール効果センサの代表的な構成を示す。センサは、永久磁石１５１、検出要素１５２、及び出力ポート１５３を含んでもよい。ホイール１５５が設けられ得る。また、ホイール１５５は、回転するように構成され得る。検出要素１５２は、ホイール１５５と関わるように構成され得る。ホイール１５５は、歯１５６と窪み１５７を含んでもよい。センサは、歯１５６の１つが検出要素１５２に近づくとき、出力信号が生じるように構成され得る。センサは、歯が検出要素１５２に近づくとき、第１出力信号が生じて、窪みが検出要素１５２に近づくとき、第２出力信号が生じるように構成され得る。出力信号は、出力ポート１５３によって、送信され得る。センサは、最小のギャップＧが検出要素１５２の面と歯１５６との間にあるように構成され得る。センサ１４０は、図７Ｅに示すセンサと類似又は同一の構造を有するホール効果センサを含んでもよい。
【0056】
センサ１３０，１４０は、同じ種類又は異なる種類のセンサとして設けられ得る。一部の実施形態において、センサ１３０は、誘導センサを含んでもよい。一部の実施形態において、センサ１３０は、ホール効果センサを含んでもよい。図７Ａに戻り、センサ１３０は、ラック３１０に対向するように、穴１３１に収まり得る。センサ１３０は、磁場の変化に反応するように構成されている誘導センサを含んでもよい。誘導センサは、ラック３１０とセンサ１３０のオーバーラップの状態が変化するとき、信号を出力するように構成され得る。例えば、誘導センサは、ラック３１０が、センサ１３０とオーバーラップしない状態から、センサ１３０とオーバーラップする状態に遷移するとき、信号を出力するように構成され得る。誘導センサは、ラック３１０が、センサ１３０とオーバーラップする状態から、センサ１３０とオーバーラップしない状態に遷移するときも、信号を出力し得る。ホール効果センサは、静的な磁場を検出し得る。したがって、一部の実施形態において、ホール効果センサは、ラック３１０が、所定の時間に、センサ１３０とオーバーラップするか否かを検出するために用いられ得る。一部の実施形態において、パッケージングを向上するため、センサ１３０は、誘導センサを含んでもよい一方、センサ１４０は、ホール効果センサを含んでもよい。センサ１３０を誘導センサとして設けることは、反応性を向上し得る。
【0057】
図７Ｂは、センサ１４０の構造を示す本発明の実施形態の詳細図である。図７Ｂにおいて、ブレース３５０は図示しない。センサ１４０は、ベース３０の穴１４１を通して、トリガディスク１４５と繋がり得る。センサ１４０は、ホール効果センサを含んでもよい。センサ１４０は、トリガディスク１４５の歯がセンサ１４０のセンサ面を通過するとき、トリガディスク１４５の歯の接近を検出するように構成され得る。歯１４６がホール効果センサに近づくとき、センサ１４０の出力は１でもよい。窪み１４７がホール効果センサに近づくとき、センサ１４０の出力は０でもよい。
【0058】
一部の実施形態において、センサ１４０の面とトリガディスク１４５の歯との間の最小のギャップは、例えば、１ｍｍ以下に設定され得る。
【0059】
センサ１４０は、エンジン１０と繋がるギアの角運動を測定するように構成され得る。（図７Ｂに示さない）ギア３４１の角運動は、トリガディスク１４５の角運動に対応し得る。トリガディスク１４５は、歯のカウントが改善されるように、ギア３４１より大きくてもよい。例えば、ホール効果センサの信号対雑音比（ＳＮＲ）は、相対的に大きな物体（例えば、トリガホイールの歯）が検出されるように構成されているとき、改善され得る。
【0060】
トリガディスクを用いるホール効果センサの代替が、用いられ得る。例えば、角度位置センサはセンサ１４０に用いられ得る。
【0061】
回路は、センサ１３０若しくはセンサ１４０と接続され得る、又はセンサ１３０若しくはセンサ１４０に含まれ得る。回路は、信号調整電子機器を含んでもよい。回路は、センサ１３０又はセンサ１４０の信号を処理するように構成され得る。回路は、センサ１３０又はセンサ１４０からの出力に基づいて、エンジン位置の出力信号を判定するように構成され得る。
【0062】
一部の実施形態において、コントローラは、センサ１３０又はセンサ１４０の出力を処理するように設けられ得る。例えば、図２に示すコントローラ９０は、センサ１３０又はセンサ１４０の出力に基づいて、エンジン１０のピストンの位置を判定するように構成され得る。コントローラ９０は、予め決められたサンプリング周波数でセンサ１３０又はセンサ１４０をサンプリングするように構成され得る。予め決められたサンプリング周波数は、例えば、１００ＭＨｚ以上であってもよい。センサ１４０の出力が、１から０に、又は０から１に変わるとき、例えば、図４に示すようなピストン５０が、少なくとも所定の量を移動することが判定され得る。所定の量は、実験によって予め決められ得る。一部の実施形態において、所定の量は、エンジン１０とアクチュエータ３００の構成要素の物理的性質（例えば、寸法）に基づいて、確定的に決められ得る。コントローラ９０は、データ点の間に挿入するように構成され得る。１つの歯に関して、予め決められた移動距離があってもよい。コントローラ９０は、ピストン５０が、歯の長さの半分のような予め決められた移動距離よりも小さい距離を移動することを判定するように構成され得る。
【0063】
図７Ｂに示すように、センサ１４０は、円筒部１４２を含んでおり、トリガディスク１４５に対向するように構成されている面１４３を有してもよい。円筒部１４２は、ベース３０の穴１４１に収まり得る。面１４３は、センサ１４０のセンサ面を構成する。トリガディスク１４５の歯は、インボリュートギアのようなギアの歯と異なってもよい。代わりに、例えば、尖った歯は、別のギアとかみ合うように構成されている。トリガディスク１４５の歯は、相対的に広く、実質的に平坦な面を有してもよい。トリガディスク１４５の歯は、センサ１４０が、トリガディスク１４５の歯が面１４３に隣接するときを容易に検出し得るように構成され得る。
【0064】
図８Ａ～８Ｃを参照して、異なる段階における、エンジン１０の移動部品、アクチュエータ３００、及びエネルギー変換器２０を示す。図８Ａは、ピストン５０が第１位置にあるとき、パワーシステム１の位置を示す図である。図８Ａに示す位置において、エンジン１０は、第１燃焼位置にあってもよい。この位置は、エンジン１０の第１ストロークの開始点に対応し得る。第１ストロークにおいて、ピストン５０は、図８Ａにおける下方向に対応し得る第１の方向に移動し得る。第１のストロークが開始するとき、エネルギー変換器２０が第１の発電ストロークの開始にあってもよい。エネルギー変換器２０の発電ストロークは、固定子２１２を通して、移動物体２１１の運動に対応し得る。第１の発電ストロークの開始は、固定子２１２の一端における移動物体２１１の位置に対応し得る。また、第１の発電ストロークの終了は、固定子２１２の反対側の端部における移動物体２１１の位置に対応し得る。
【0065】
図８Ｂは、ピストン５０が第２位置にあるとき、パワーシステム１の位置を示す図である。この位置において、ピストン５０は、シリンダの中間点にあってもよい。図８Ｂに示す位置は、エンジン１０の第１ストロークの中間点に対応し得る。この位置はまた、第１の発電ストロークの中間点に対応し得る。
【0066】
図８Ｃは、ピストン５０が第３位置にあるとき、パワーシステム１の位置を示す図である。この位置において、エンジン１０は、第２燃焼位置にあってもよい。図８Ｃに示す位置は、エンジン１０の第１ストロークの終了点に対応し得る。このエンジン１０の第１ストロークの終了点は、エンジン１０の第２ストロークの開始点に対応し得る。この位置はまた、第１の発電ストロークの終了点、及び第２の発電ストロークの開始点に対応し得る。
【0067】
図８Ｃに示す位置に達した後、エンジン１０は、反対方向に往復し得る。エンジン１０の第２ストロークにおいて、ピストン５０は第２方向に移動し得る。この第２方向は、図８Ａ～８Ｃにおける上方向に対応し得る。第２ストロークにおいて、エンジン１０の移動部品、アクチュエータ３００、及びエネルギー変換器２０は、図８Ａ～８Ｃと逆の順序で移動し得る。パワーシステム１は、往復前後運動するエンジン１０と共に動作し得る。一部の実施形態において、電気的エネルギーが、それぞれのストロークにより、エネルギー変換器２０内に生じ得る。燃料の化学的エネルギーは、エンジン１０内で機械的エネルギーに変換され得る。一部の実施形態において、エネルギー変換器２０は、パワー供給部として用いられて、アクチュエータ３００とエンジン１０を移動し得る。
【0068】
アクチュエータ３００において、ギア３２１，３２２は、予め決められた範囲内でのみ回転するように構成され得る。したがって、歯は、ギア３２１又はギア３２２の外周の周りにおいて、部分的にのみ設けられ得る。予め決められた範囲は、エンジン１０のシリンダ１２内のピストンの最大移動の終了点に対応し得る。終了点は、エンジンヘッドとピストン５０の近位面との間の隙間の容積を起因として決められ得る。一部の実施形態において、ギア３２１，３２２は、ギア３２１，３２２の外周全体の周りに設けられている歯を含んでもよい。ギアの外周の周りにおいて、歯を部分的にのみ設けることは、パッケージングに有用であってもよい。例えば、ラック３１０とピストンロッド部４３の構成要素は、歯がギア３２１，３２２の周りに完全に設けられていないとき、共に近くに配置され得る。
【0069】
パワーシステム１は、複数の動作モードにおいて、動作するように構成され得る。本明細書に用いられるように、「第１モード」という用語は、「第１動作モード」を含んでもよい、又は「第１動作モード」に及んでもよい。
【0070】
図９を参照すると、図９は、第１モードのシステムの動作状態を示す表である。第１モードは、パワーシステム１を動作する動作モードであってもよい。第１モードは、エンジン位置同定モードに対応し得る。図９は、第１モードのパラメータを示し得る。パラメータは、パワーシステム１の種々の態様を示し得る。「噴射」のようなパラメータは、エンジン１０に与えられる燃料噴射を示し得る。「噴射」は、エンジン１０のスパークプラグが点火するように、エンジン１０のシリンダ内にイグニッションを生じることを示し得る。パワーシステム１が第１モードで動作するとき、他のパラメータが設定され得る。第１モードにおいて、噴射とイグニッションのパラメータの設定は、図９のＸマークによって示すように、オフ状態に設定され得る。オフ状態は、第１動作モードにおいて、噴射又はイグニッションができないことを示し得る。すなわち、エンジン１０は、燃料を噴射すること、又はスパークプラグを点火することを禁じられ得る。また、エネルギー変換器２０は、「エネルギー供給」モードに設定され得る。エネルギー供給モードにおいて、エネルギー変換器２０は、電気的エネルギーを機械的運動に変換するように構成され得る。例えば、エネルギー変換器２０は、モータとして動作するように構成され得る。エネルギー変換器２０は、原動機になるように構成され得る。
【0071】
パワーシステム１が動作モードにあるとき、エンジン１０とエネルギー変換器２０は、所定の方法で動作するように構成され得る。コントローラ９０のような制御装置は、エンジン１０又はエネルギー変換器２０に向けて指示を送信するように構成され得る。コントローラ９０は、エンジン１０の状態を示す情報を受け取り得る。例えば、コントローラ９０は、センサ１３０，１４０から出力を受け取り得る。コントローラ９０は、エンジン１０内のピストン５０の位置を判定し得る。パワーシステム１は、予め決められた満足している条件に応じて、所定の機能を行うように構成され得る。条件は、ピストン５０の位置に関連し得る。条件は、センサ１３０又はセンサ１４０の出力に基づき得る。パワーシステム１は、エネルギー変換器２０が、所定の方法で、センサ１３０又はセンサ１４０から特定の出力を受け取るとき、パワーシステム１の構成要素を移動するように構成され得る。本明細書に用いられるように、「センサ１３０からの出力」、「センサ１４０からの出力」、又は「センサ出力」のような用語は、パワーシステム１に接続されているそれぞれのセンサ又は回路の電気的信号の出力に対応し得る。
【0072】
図１０Ａは、エンジン１０が最初に第１位置、例えば「Ａ位置」にある状態の第１動作モードでパワーシステム１を動作する概略図である。Ａ位置は、アクチュエータ３００のラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップしない状態に対応し得る。この状態において、センサ１３０の出力は０であってもよい。
【0073】
パワーシステム１は、第１動作モードにおいて満足している第１の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第１の条件は、センサ１３０のような第１センサの出力に基づき得る。第１の条件は、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップしないことであってもよい。したがって、第１の条件は、センサ１３０の出力が０であることであってもよい。作動は、アクチュエータ３００が、ラック３１０を第１の方向に移動させるように移動することであってもよい。アクチュエータ３００の作動により、ピストン５０は、シリンダ１２の反対側に向けて移動する。例えば、ピストン５０は、シリンダ１２の北側にある。また、エネルギー変換器２０は、予め決められた方向において、力をアクチュエータ３００に入力し得る。予め決められた方向は、図１０Ａに示すように、ラック３１０が下降する傾向がある方向であってもよい。エネルギー変換器２０からの入力により、ピストン５０はシリンダ１２内を南側に向けて下降する。本明細書に用いられるように、「北側」は、図示するような上側に対応し得る。「南側」は、図の下側に対応し得る。「第１の方向」は、北側から南側に向かうピストンの移動に対応し得る。「第２の方向」は、南側から北側に向かうピストンの移動に対応し得る。第１の方向は、上方から下方に向かってもよい。第２の方向は、下方から上方に向かってもよい。図１０Ａに示すように、ラック３１０は、満足している第１の条件に応じて、下方の移動１０１０を受けてもよい。
【0074】
図１０Ｂは、エンジン１０が最初に第２位置、例えば「Ｂ位置」にある状態の第１動作モードにおいて、パワーシステム１を動作する概略図である。Ｂ位置は、アクチュエータ３００のラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップする状態に対応し得る。この状態において、センサ１３０の出力は１であってもよい。
【0075】
パワーシステム１は、第１動作モードにおいて満足している第２の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第２の条件は、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップすることであってもよい。したがって、第２の条件は、センサ１３０の出力が１であることであってもよい。作動は、アクチュエータ３００が、ラック３１０を第２の方向に移動させるように移動することであってもよい。アクチュエータ３００の作動により、ピストン５０は、シリンダ１２の反対側に向けて移動する。例えば、ピストン５０は、シリンダ１２の南側にあってもよい。また、エネルギー変換器２０は、予め決められた方向において、力をアクチュエータ３００に入力し得る。図１０Ｂに示すように、予め決められた方向は、ラック３１０が上昇する傾向がある方向であってもよい。エネルギー変換器２０からの入力により、ピストン５０はシリンダ１２内を北側に向けて上昇し得る。図１０Ｂに示すように、ラック３１０は、満足している第２の条件に応じて、上方の移動１０１１を受けてもよい。
【0076】
図１０Ｃは、第１動作モードに係るパワーシステム１の動作を示す表である。図１０Ｃの表は、コントローラ９０が実行するようにプログラムされている制御ルーチンを示し得る。図１０Ｃに示すように、エネルギー変換器の「１」の状態は、エネルギー変換器をパワー供給モードに設定することに対応し得る。噴射の０の状態は、燃料噴射が禁じられることを示し得る。（例えば、燃料噴射器が燃料を噴射できない。）イグニッションの０状態は、イグニッションが禁じられることを示し得る。（例えば、スパークプラグが点火できない。）一部の実施形態において、エネルギー変換器の「２」の状態は、エネルギー変換器を発電モード（例えば、機械的エネルギーの抽出による電力の発生）に設定することに対応し得る。一部の実施形態において、エネルギー変換器の「０」の状態は、エネルギー変換器を、パワー供給と発電のどちらも行われないオフ状態に設定することに対応し得る。
【0077】
パワーシステム１は、満足している条件に応じて、作動を行うように構成され得る。図１０Ｃに示すように、エンジン１０の初期Ａ位置に対応する第１の条件があってもよい。エンジン１０の初期Ｂ位置に対応する第２の条件があってもよい。第１及び第２の条件は、センサ１３０のような第１センサの出力に基づき得る。第１の条件が満足されている（例えば、センサ１３０の出力が０である）とき、指示が、ピストン５０を、センサ１３０の出力が０である位置から、センサ１３０の出力が１である位置に向けて移動するために出され得る。例えば、エネルギー変換器２０は、ラック３１０が、図１０Ａに関して上述した移動１０１０を受けるように、力をアクチュエータ３００に入力し得る。
【0078】
一部の実施形態において、パワーシステム１は、ピストン５０を、センサ１３０の出力が０である位置から、センサ１３０の出力が１である位置に向けて、予め決められた追加の距離を加えて移動するための指示を出すように構成され得る。予め決められた追加の距離は、例えば、Ｘ個のインクリメントとして設定され得る。Ｘ個のインクリメントは、トリガディスク１４５の歯の数に対応し得る。例えば、第１動作モードにおいて、コントローラ９０は、ピストン５０を、シリンダ１２の一方の側から、センサ１３０の出力が変化する位置（例えば、シリンダ１２の中間点）に向けて、トリガディスク１４５の４個の歯に対応する距離を加えて移動するように構成され得る。ピストン５０が、センサ１４０の出力に基づいて、予め決められた追加の距離を移動することが判定され得る。コントローラ９０は、別の条件が満足されるまで、力をアクチュエータ３００に入力するため、エネルギー変換器２０を作動するように構成され得る。エネルギー変換器２０は、別の条件が満足されるまで、アクチュエータ３００とピストン５０を移動し続け得る。別の条件は、トリガディスク１４５のＸ個のインクリメントが検出されることであってもよい。Ｘ個のインクリメントがセンサ１４０によって検出されるとき、ピストン５０が既知の位置にあること、及びエネルギー変換器２０が力をアクチュエータ３００に入力することを中止し得ることが判定され得る。図１０Ｃに従う処理を行う結果として、エンジン内のピストンの位置は、正確に特定され得る。
【0079】
図１０Ｄは、第１動作モードに従う制御ルーチンを示すフローチャートである。図１０Ｄは、第１動作モードに係るパワーシステム１の動作の別の図であってもよい。制御ルーチンは連続的に実行され得る。図１０Ｄの制御ルーチンの処理を終了した後、次の処理が実行され得る。一部の実施形態において、処理は、始まりに戻り、繰り返し得る。
【0080】
図１０Ｄにおいて、制御ルーチンは、ステップＳ１０１のときに開始する。ステップＳ１０２において、判定は、第１センサの出力に基づいて行われ得る。第１センサの出力は、第１位置センサの出力（例えば、生の検出信号）又は関連回路の出力（例えば、イベントフラグの検出信号）を示し得る。第１位置センサはセンサ１３０を含んでもよい。ステップＳ１０２において、第１センサの出力が０であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ１０３に向けて進み得る。第１センサの０の出力は、センサ１３０とオーバーラップしないラック３１０に対応し得る。一方、ステップＳ１０２において、第１センサの出力が１であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ１０４に向けて進み得る。第１センサの１の出力は、センサ１３０とオーバーラップするラック３１０に対応し得る。
【0081】
ステップＳ１０３において、パワーシステムは、ピストンが第１の方向に移動するように作動され得る。ステップＳ１０３は、ピストン５０が第１の方向に移動するように、エネルギー変換器２０がアクチュエータ３００を移動させることを含んでもよい。第１の方向は、例えば、図８Ａ～８Ｃにおける下方向に対応し得る。ステップＳ１０４において、パワーシステムは、ピストンが第２の方向に移動するように作動され得る。第２の方向は、第１の方向と逆であってもよい。第２の方向は、例えば、図８Ａ～８Ｃにおける上方向に対応し得る。ステップS１０３又はステップＳ１０４の後、ルーチンは、処理が終了するステップＳ１０５に向けて進み得る。
【0082】
図１０Ｅは、第１動作モードに従う制御ルーチンを示す別のフローチャートである。図１０Ｅの制御ルーチンは、図１０Ｄの制御ルーチンと類似する一方、追加の判定ステップを含むことによって修正され得る。図１０Ｅの制御ルーチンにおいて、処理は、ピストン５０が、エネルギー変換器２０によって開始される移動を停止する前に、少なくとも第２センサ（例えば、センサ１４０）のＸ個のインクリメントに対応する距離を移動するまで、待機し得る。図１０Ｅの制御ルーチンに示すように、処理は、それぞれのループにおいて、「ピストンを移動する」ステップに向けて戻り続け得る。「ピストンを移動する」ステップにおいて、エネルギー変換器２０は、パワー供給部として作動することによって、エネルギーをアクチュエータ３００に向けて入力し得る。一部の実施形態において、ピストン５０が、シリンダの中間点を横断した後、センサ１４０のＸ個のインクリメントに対応する距離を移動する条件を満足した後のみ、処理が終了し得る。エネルギー変換器２０は、ピストンを徐々に移動させるように構成され得る。エネルギー変換器２０は、ピストン５０が所望の位置にあるまで、パワーシステム１がセンサの状態を確認し続け得るように、エネルギーの小さなパルスを徐々に入力し得る。
【0083】
図１０Ｅにおいて、制御ルーチンは、ステップＳ２０１のときに開始する。ステップＳ２０２において、判定は、第１センサの出力に基づいて行われ得る。ルーチンは、ステップＳ２０２のときに行われる判定に基づいて、ステップＳ２０３又はステップＳ２０６に向けて進み得る。
【0084】
ステップＳ２０３において、パワーシステムは、ピストンが第１の方向に移動するように作動し得る。ステップＳ２０３は、ピストン５０が第１の方向に移動するように、エネルギー変換器２０がアクチュエータ３００を移動させることを含んでもよい。第１の方向は、例えば、図８Ａ～８Ｃにおける下方向に対応し得る。一方、ステップＳ２０６において、パワーシステムは、ピストンが第２の方向に移動するように作動され得る。第２の方向は、例えば、図８Ａ～８Ｃにおける上方向に対応し得る。
【0085】
ステップＳ２０３から続けて、ステップＳ２０４において、判定が、第１センサの出力に基づいて行われ得る。第１センサの出力がまだ０であるかが判定され得る。また、第１センサの出力がまだ０であるとき、ルーチンが戻り、ステップＳ２０３を繰り返し得る。ステップＳ２０４において、第１センサの出力が１であることが判定され得る。ステップＳ２０４において、第１センサの出力が、例えば、０から１に変化したことが判定され得る。第１センサの出力信号の変更は、シリンダ１２内の予め決められた位置に達するピストン５０に対応し得る。予め決められた位置は、シリンダ１２の中間点であってもよい。ステップＳ２０４において、第１センサの出力が１であることを判定した後、ルーチンはステップＳ２０５に向けて進み得る。
【0086】
ステップＳ２０５において、判定は、第２センサの出力に基づいて行われ得る。第２センサの出力は、第２位置センサの直接の出力（例えば、生の検出信号）又は関連回路の出力（例えば、計数回路によって判定されるカウント）を示し得る。第２位置センサはセンサ１４０を含んでもよい。ステップＳ２０５において、第２センサの出力が値Ｘより小さいことが判定されるとき、ルーチンが戻り、ステップＳ２０３を繰り返し得る。Ｘよりも小さい第２センサの出力は、少なくともトリガディスク１４５のＸ個の歯に対応する距離を移動しないピストン５０に対応し得る。一方、ステップＳ２０２において、第２センサの出力がＸ以上であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ２０９に向けて進み得る。第２センサのＸ以上の出力は、ピストン５０と、少なくとも既知の量を移動するラック３１０とに対応し得る。
【0087】
ステップＳ２０６～Ｓ２０８は、運動の方向が異なることを除いて、ステップＳ２０３～Ｓ２０５と類似してもよい。また、センサ出力は、対応して、逆転し得る。第２センサの出力は、移動の絶対値に基づき得る。例えば、センサ１４０は、移動の方向に関わらず、センサ１４０を通過するトリガディスク１４５の歯の数のようなインクリメントの数をカウントするように構成され得る。
【0088】
ステップＳ２０５又はステップＳ２０８の後、ルーチンは、処理が終了し得るステップＳ２０９に向けて進み得る。
【0089】
図１１を参照すると、図１１は、第２モードのための条件を動作するシステムを示す表である。第２モードは、パワーシステム１を動作する動作モードであってもよい。第２モードは、エンジン始動モードに対応し得る。図１１は、第２モードのパラメータを示し得る。第２モードにおいて、パラメータは、チェックマークによって示すように、エンジン１０に対する燃料の噴射ができるように設定され得る。パラメータは、エンジン１０のスパークプラグが点火できることによって、イグニッションができるように設定され得る。エネルギー変換器２０の設定が、「エネルギー供給」モードに設定され得る。例えば、エネルギー変換器２０は、モータとして動作するように構成され得る。エネルギー変換器２０は、原動機になるように構成され得る。
【0090】
図１２Ａは、第２動作モードにおいて、パワーシステム１を動作する概略図である。第１動作モードと同様に、エンジンは、最初に第１位置又は第２位置にあってもよい。図１２Ａに示す位置は、第２動作モードにおけるＡ位置であってもよい。第２動作モードにおけるＡ位置は、アクチュエータ３００のラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップする状態に対応し得る。この状態において、センサ１３０の出力は１であってもよい。
【0091】
第２動作モードにおいて、パワーシステム１は、満足している第１の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第１の条件は、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップすることであってもよい。したがって、第１の条件は、センサ１３０の出力が１であることであってもよい。作動は、アクチュエータ３００が、ラック３１０を第２の方向に移動させるように移動することであってもよい。上述のように、第２の方向は、図に示すような上方向に対応し得る。アクチュエータ３００の作動により、ピストン５０は、シリンダ１２の反対側に向けて移動する。例えば、ピストン５０は、シリンダ１２の南側にあってもよい。また、エネルギー変換器２０は、予め決められた方向において、力をアクチュエータ３００に入力し得る。図１２Ａに示すように、予め決められた方向は、ラック３１０が上昇する傾向がある方向であってもよい。エネルギー変換器２０からの入力により、ピストン５０はシリンダ１２内を北側に向けて上昇し得る。
【0092】
第１燃焼チャンバ７１は、シリンダ１２の北側において、形成され得る。燃焼チャンバ７１は、ピストン５０の位置によって決められる容積を有してもよい。ピストン５０がシリンダ１２内を上昇するとき、燃焼チャンバ７１の容積は減少し得る。燃焼チャンバは、ピストン５０のいずれかの側における行程容積を含む可変領域に対応し得る。また、燃焼チャンバは、ピストンがシリンダの一端からシリンダの反対端に向けて移動するとき、圧縮され得る。行程容積は、シリンダ１２内の少なくとも一部の往復運動の間、ピストン５０によって変動した容積として形成され得る。シリンダの全容量は、隙間の容積を足した行程容積に等しくてもよい。
【0093】
第２動作モードは、エンジン１０を始動する処理を含んでもよい。第２動作モードに係るエンジン１０を始動することは、エンジン１０内の圧縮とイグニッションの段階を開始することを含んでもよい。パワーシステム１は、吸入の段階を進めるため、ピストン５０をシリンダ１２の反対側に向けて移動するように構成され得る。ピストン５０がシリンダ１２の南側にある少なくとも一部の時間に対して、ピストンロッド部４２の開口部４４は、燃焼チャンバ７１に向けて曝され得る。吸気口２９を通してエンジン１０に向けて供給される空気は、燃焼チャンバ７１に伝達され得る。空気は、吸気口２９からピストンロッド部４２の開口部４５を通して移動し得る。空気は、ピストンロッド部４２内の経路を通して開口部４４に向けて移動し得る。空気は、開口部４４から燃焼チャンバ７１に向けて供給され得る。空気がエンジン１０に向けて供給されるとき、空気は、ピストン５０のストロークの異なる段階における（図４に示す）領域６５，６７に伝達され得る。
【0094】
例えば、図１２Ａにおける第２動作モードの始めにおいて、ピストン５０がシリンダ１２の領域にあることが判定され得る。ピストン５０は、シリンダ１２の半分、例えば北側又は南側のいずれかにあることを判定され得る。ピストン５０がシリンダ１２の一方の側にあるような満足している条件に応じて、第２動作モードは始まり得る。また、作動は、ピストン５０をシリンダ１２の反対側に向けて移動するように引き起こされ得る。ピストン５０とピストンロッド４０の運動により、少なくとも一部の空気がシリンダ１２内に引き込まれることが保証される。バルブは、ピストン５０が一方の側又は他のシリンダの中間点にあるときのみ、空気がエンジン１０のそれぞれの燃焼チャンバに向けて伝達されるように構成され得る。エンジン１０は、スライド作動弁を備えてもよい。スライド作動弁は、ピストン５０、ピストンロッド４０，シリンダ１２の境界を示すエンジンヘッドによって構成され得る。一部の実施形態において、ピストン５０がシリンダ１２の南側にあるとき、空気は第１燃焼チャンバに向けて流れる。ピストン５０がシリンダ１２の北側にあるとき、空気は第２燃焼チャンバに向けて流れる。少なくとも一部の空気吸入が起こり、一部の空気が燃焼チャンバにあるとき、圧縮が起こり得る。
【0095】
ピストン５０が、排出口１８が覆われるような位置に向けて移動するとき、圧縮の段階が始まり得る。燃焼チャンバが外部に対して密閉されるとき、圧縮は始まり得る。したがって、燃焼チャンバ内の気体は、ピストン５０が燃焼チャンバの容量を減少するように移動するとき、圧縮され得る。
【0096】
図１２Ｂは、燃焼チャンバ７１の圧縮段階が開始し得る状態の第２動作モードにおいて、パワーシステム１を動作する概略図である。ピストン５０は、シリンダ１２の中間点であってもよい。また、排出口１８は、ピストン５０によって完全に覆われ得る。破線１２００は、シリンダ１２の中間点を示し得る。ピストン５０は、ピストン５０の軸方向の中心が破線１２００と一致するように、破線１２００と合わせられ得る。この位置において、ピストンロッド部４２の開口部４４は、シリンダ１２の外側であってもよい。図１２Ｂに示す位置は、アクチュエータ３００のラック３１０が、センサ１３０とオーバーラップする状態から、センサ１３０とオーバーラップしない状態に遷移する状態に対応し得る。この状態において、センサ１３０の出力は、１から０に変化し得る。
【0097】
上述のように、パワーシステム１は、第２動作モードにおいて、満足している第１の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第１の条件は、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップすることである。作動は、アクチュエータ３００が、ラック３１０を上昇させるように移動することであってもよい。ラック３１０を移動して、ピストン５０を上昇する作動により、圧縮の段階が燃焼チャンバ７１内で始まり得る。次に、別の作動が、満足している他の条件に応じて、行われ得る。
【0098】
パワーシステム１は、第２動作モードにおいて満足している第２の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第２の条件は、第１センサの出力に基づき得る。第２の条件は、ラック３１０とセンサ１３０が、オーバーラップしている状態からオーバーラップしていない状態に変化する、又はオーバーラップしていない状態からオーバーラップしている状態に変化することであってもよい。第２の条件は、センサ１３０の出力が変化することであってもよい。センサ１３０の出力は、ピストン５０がシリンダ１２内の予め決められた位置に達することを示すように、１から０に、又は０から１に変化し得る。この予め決められた位置は、シリンダの中間点であってもよい。満足している第２の条件に応じる作動は、アクチュエータ３００が、ラック３１０が第２の方向に移動し続けるように、移動し続けることであってもよい。作動は、力をアクチュエータ３００に向けて供給するため、エネルギー変換器２０を動作し続けることであってもよい。一部の実施形態において、作動は、ピストン５０が移動し続けられることであってもよい。ピストン５０は、エネルギー変換器２０から外部に供給されるエネルギー又は内側で生じる燃焼のような、事前の運動の運動量を有してもよい。ピストン５０が移動し続けられることにより、エネルギー変換器２０における抵抗のレベルを減少することを備えてもよい。
【0099】
パワーシステム１は、第２動作モードにおいて満足している第３の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第３の条件は、センサ１４０のような第２センサの出力に基づき得る。第３の条件は、ピストン５０が、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップしている状態からオーバーラップしていない状態に変化する位置を越えて、所定の距離を移動する、例えば、シリンダの中間点を越えて所定の距離を移動することであってもよい。ピストン５０が移動する距離は、図１２Ｃに示す距離ｄに対応し得る。距離ｄは、破線１２００からピストン５０の軸方向の中心に向けて測定され得る。
【0100】
図１２Ｃは、第２動作モードにおいて、パワーシステム１を動作し続ける概略図である。図１２Ｃに示す位置において、ピストン５０は破線１２００から距離ｄを移動する。第２動作モードにおいて、距離ｄが予め決められた値に等しくなるとき、燃料噴射が起こり得る。予め決められた値は、トリガディスク１４５の歯の予め決められた数に対応し得る。トリガディスク１４５の歯の予め決められた数は、予め設定され得る値Ｙ１に対応し得る。図１２Ｃに示すように、燃料１２１０は、燃焼チャンバ７１内のシリンダ１２に向けて噴射され得る。コントローラ９０により、（図３に示す）燃料噴射器３４の１つは予め決められた量の燃料を噴射し得る。燃料の量は、シリンダ１２に向けて流れる空気の量と圧縮率に基づいて判定され得る。この圧縮率は、例えば、センサからの出力に基づいて決まり得る。
【0101】
第３の条件は、第１センサからの出力と第２センサからの出力の両方に基づき得る。第３の条件は、センサ１３０の出力が変化する位置の後、センサ１４０の出力が少なくとも値Ｙ１になるように判定されることであってもよい。例えば、第３の条件は、ピストン５０がシリンダ１２の中間点を横断することを示す、センサ１３０の出力が１から０に遷移した後、センサ１４０が、所定の距離を移動するピストン５０に対応し得るトリガディスク１４５のＹ１個のインクリメントを検出することであってもよい。
【0102】
ピストン５０は、燃焼チャンバ７１に含まれる空気が、燃料が燃焼チャンバ７１に追加できるように圧縮されるために十分な距離を移動することが判定され得る。燃料は、燃料空気混合物を形成するように、最適な混合ができるための位置において、燃焼チャンバ７１に追加され得る。
【0103】
一部の実施形態において、第３の条件は、センサ出力又は持続時間に基づき得る。パワーシステム１は、燃料噴射のタイミングを判定するように構成され得る。燃料噴射のタイミングは、基準点に関連し得る。例えば、パワーシステム１は、ピストン５０が、センサ１３０の出力が１から０に変化する位置に達した後、予め決められた時間に、燃料をシリンダ１２の燃焼チャンバ７１内に噴射するように構成され得る。燃料噴射のタイミングは、ピストンの速度、エンジンの速度（例えば、ｒｐｍ又はＨｚのような揺動質量の往復の比率）などのような他の要因に基づき得る。
【0104】
図１２Ｄは、第２動作モードにおいて、パワーシステム１を動作し続ける概略図である。図１２Ｄに示す位置において、ピストン５０は、図１２Ｃに比べて、破線１２００をさらに通過する。ピストン５０は、燃焼チャンバ７１における燃焼の段階が始まる燃焼位置まで移動し続ける。距離ｄが値Ｙ２のような予め決められた値以上になるとき、イグニッションが起こり得る。値Ｙ２は値Ｙ１より大きくてもよい。距離ｄが値Ｙ２以上になるとき、スパーク１２２０が燃焼チャンバ７１のシリンダ１２内で開始され得る。コントローラ９０により、（図３に示す）スパークプラグ３８の１つが点火し得る。したがって、（燃焼の段階とも呼称される）膨張の段階が開始し得る。膨張の段階に入るとき、ピストン５０の運動の方向が変化し得る。ピストン５０の運動の方向は逆転し得る。図１２Ｄに示す位置は、燃焼チャンバ７１内の圧縮の段階の終了に対応し得る。
【0105】
一部の実施形態において、シリンダ１２内のスパークの開始を判定することは、センサ出力又は持続時間に基づき得る。パワーシステム１は、イグニッションのタイミングを判定するように構成され得る。イグニッションのタイミングは、基準点に関連し得る。パワーシステム１は、ピストン５０が、センサ１３０の出力が１から０に変化する位置に達した後、予め決められた時間に、燃焼チャンバ７１内にイグニッションを引き起こすように構成され得る。イグニッションのタイミングは、燃料噴射のタイミングより遅れ得る。
【0106】
反対の方向を含む、上述と異なる方向において、第２動作モードにおける動作が起こり得ることが分かる。例えば、シリンダ１２の南側から北側に向かうストロークで移動するピストン５０の代わりに、ピストン５０は北側から南側に移動し得る。例えば、図１２Ａに示すように、第２モードにおける「Ａ位置」は、ピストン５０の初期位置がシリンダ１２の南側にある状況を示し得る。Ａ位置は、センサ１３０の１のセンサ出力（例えば、センサ１３０とオーバーラップするラック３１０）に対応し得る。第２モードにおける「Ｂ位置」は、ピストン５０の初期位置がシリンダ１２の北側にある状況を示し得る。Ｂ位置は、センサ１３０の０のセンサ出力（例えば、センサ１３０とオーバーラップしないラック３１０）に対応し得る。動作パラメータは、ピストン５０の初期位置に基づいて決められ得る。例えば、異なる値が、噴射又は燃焼を開始するタイミングを判定するために用いられ得る。ピストン５０がＡ位置で始動するとき、噴射を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ１であってもよい。また、燃焼を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ２であってもよい。ピストン５０がＢ位置で始動するとき、噴射を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ３であってもよい。また、燃焼を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ４であってもよい。一部の実施形態において、シリンダ１２は、破線１２００に対して対称であってもよい。例えば、破線１２００から第１エンジンヘッドに向かう、シリンダ１２の一方の側の境界を示す距離は、破線１２００から反対側のエンジンヘッドに向かう、シリンダ１２の他方の側の境界を示す距離と等しくてもよい。例えば、図２と図３に示すような、エンジン１０は、シリンダ１２のいずれかの側における燃料噴射器３４とスパークプラグ３８のような類似の構成要素を含んでもよい。センサ出力の絶対値は、判定に用いられ得る。したがって、一部の実施形態において、値Ｙ１と値Ｙ３は等しくてもよい。また、値Ｙ２と値Ｙ４は等しくてもよい。
【0107】
図１２Ａ～１２Ｄと比べて、動力システム１の運動が逆転しているとき、空気吸入は、異なるエンジン１０の構成要素を通して起こり得ることが分かる。例えば、動力システム１は、吸入の段階を進めるため、ピストン５０をシリンダ１２の北側からシリンダ１２の反対側（例えば、南側）に向けて移動するように構成され得る。ピストン５０がシリンダ１２の北側にある少なくとも一部の時間に対して、ピストンロッド部４３の開口部４８は、（図１２Ｃに示す）第２燃焼チャンバ７３に向けて曝され得る。吸気口２９を通してエンジン１０に向けて供給される空気は、燃焼チャンバ７３に伝達され得る。空気は、ピストンロッド部４２の開口部４５を通して吸気口２９から移動し得る。空気は、ピストン５０とピストンロッド部４３を通して延びるピストンロッド部４２内の経路を通して開口部４８に向けて移動し得る。空気は、開口部４８から燃焼チャンバ７３に向けて供給され得る。
【0108】
パワーシステム１は、第２動作モードにおいて満足している第４の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第４の条件は、第２センサの出力に基づき得る。作動は、燃焼チャンバ７１のような燃焼チャンバ内のイグニッションを開始することであってもよい。第４の条件は、第３の条件が満足した後の時間に基づき得る。第４の条件は、第３の条件が満足した後の位置に対する第２センサの出力に基づき得る。一部の実施形態において、第４の条件は、第１センサからの出力と第２センサからの出力の両方に基づき得る。
【0109】
図１２Ｄに示す位置において、ピストン５０が破線１２００から移動する距離ｄは、図１２Ｃにおける距離ｄより大きい。第２動作モードにおいて、距離ｄが予め決められた値に等しくなるとき、イグニッションが起こり得る。予め決められた値は、トリガディスク１４５の歯の予め決められた数に対応し得る。トリガディスク１４５の歯の予め決められた数は、予め設定され得る値Ｙ２に対応し得る。一部の実施形態において、イグニッションは、第３の条件又は第２の条件が満足された後、予め決められた時間間隔に基づいて引き起こされ得る。図１２Ｄに示すように、スパーク１２２０は、燃焼チャンバ７１のシリンダ１２内で開始し得る。コントローラ９０により、（図３に示す）スパークプラグ２８は点火し得る。
【0110】
第４の条件は、第１センサからの出力と第２センサからの出力の両方に基づき得る。第４の条件は、センサ１３０の出力が変化する位置の後、センサ１４０の出力が少なくとも値Ｙ２になるように判定されることであってもよい。例えば、第４の条件は、ピストン５０がシリンダ１２の中間点を横断することを示す、センサ１３０の出力が１から０に遷移した後、センサ１４０が、所定の距離を移動するピストン５０に対応し得るトリガディスク１４５のＹ２個のインクリメントを検出することであってもよい。
【0111】
ピストン５０が、燃焼チャンバ７１の圧縮率が燃焼に対して適切である位置に移動することが判定され得る。位置は、エンジン１０を始動するための最適な条件を考慮して判定され得る。第３の条件と第４の条件は、最適な始動条件を考慮して判定され得る。例えば、条件は、始動を容易にするように、濃度が大きい空気と燃料の混合物により、エンジン１０が動作するように設定され得る。
【0112】
図１２Ｅは、第２動作モードに係るパワーシステム１の動作を示す表である。図１２Ｅの表は、コントローラ９０が実行するようにプログラムされている制御ルーチンを示し得る。図１２Ｅに示すように、エネルギー変換器の「１」の状態は、エネルギー変換器をパワー供給モードに設定することに対応し得る。噴射の１の状態は、燃料噴射ができることを示し得る。（例えば、燃料噴射器が燃料を噴射するための動作ができる。）イグニッションの１の状態は、イグニッションができることを示し得る。（例えば、スパークプラグが点火できる。）
【0113】
パワーシステム１は、第２モードにおいて満足している条件に応じて、作動を行うように構成され得る。図１２Ｅに示すように、エンジン１０の初期Ａ位置に対応する第１の条件があってもよい。エンジン１０の初期Ｂ位置に対応する第２の条件があってもよい。第１及び第２の条件は、第１センサの出力に基づき得る。この第１センサは、センサ１３０であってもよい。第１の条件が満足されている（例えば、センサ１３０の出力が０である）とき、指示が、ピストン５０を、センサ１３０の出力が０である位置から、センサ１３０の出力が１である位置に向けて移動するために出され得る。例えば、エネルギー変換器２０は、ラック３１０が、ピストン５０がシリンダ１２の南側から北側に向けて移動する傾向がある移動を受けるように、力をアクチュエータ３００に入力し得る。
【0114】
パワーシステム１は、第２センサからの出力に基づいて、噴射とイグニッションのような作動を行うように構成され得る。図１２Ｅに示すように、第２センサの出力は、「Ｙ」として判定され得る。値Ｙが、上述のＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４のような所定の値に達するとき、所定の作動が行われ得る。図１２Ｅに従う処理を行う結果として、エンジンは、定常状態から開始し得る。また、燃焼が進み得る。図１２Ｅに従う処理は、図１０Ｃに従う処理の後、行われ得る。
【0115】
一部の実施形態において、エネルギー変換器の「０」の状態が用いられ得る。この「０」の状態は、エネルギー変換器をオフ状態に設定すること対応し得る。０の状態において、エネルギー変換器は、アクチュエータ３００に入力されるエネルギーを与えることを中止し得る。ピストン５０は、単独の燃焼により、移動し得る。
【0116】
図１２Ｆは、第２動作モードに従う制御ルーチンを示すフローチャートである。図１２Ｆは、第２動作モードに係るパワーシステム１の動作の別の図であってもよい。制御ルーチンは連続的に実行され得る。図１２Ｆの制御ルーチンの処理を終了した後、次の処理が実行され得る。一部の実施形態において、処理は、始まりに戻り、繰り返し得る。
【0117】
図１２Ｆにおいて、制御ルーチンは、ステップＳ３０１のときに開始する。ステップＳ３０２において、判定は、第１センサの出力に基づいて行われ得る。第１センサの出力は、第１位置センサの出力又は関連回路の出力を示し得る。第１位置センサはセンサ１３０を含んでもよい。ステップＳ３０２において、第１センサの出力が０であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ３０３に向けて進み得る。第１センサの０の出力は、センサ１３０とオーバーラップしないラック３１０に対応し得る。一方、ステップＳ３０２において、第１センサの出力が１であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ３１０に向けて進み得る。第１センサの１の出力は、センサ１３０とオーバーラップするラック３１０に対応し得る。
【0118】
ステップＳ３０３において、パワーシステムは、ピストンが第１の方向に移動するように作動され得る。ステップＳ３０３は、ピストン５０が第１の方向に移動するように、エネルギー変換器２０がアクチュエータ３００を移動させることを含んでもよい。第１の方向は、例えば、図１２Ａ～１２Ｄにおける下方向に対応し得る。ステップＳ３１０において、パワーシステムは、ピストンが第２の方向に移動するように作動され得る。第２の方向は、第１の方向と逆であってもよい。第２の方向は、例えば、図１２Ａ～１２Ｄにおける上方向に対応し得る。ステップＳ３０３又はステップＳ３１０の後、ルーチンは、それぞれの処理の分岐に向けて進み得る。
【0119】
ステップＳ３０３から続けて、ステップＳ３０４において、判定が、第１センサの出力に基づいて行われ得る。第１センサの出力がまだ０であるかが判定され得る。また、第１センサの出力がまだ０であるとき、ルーチンが戻り、ステップＳ３０３を繰り返し得る。ステップＳ３０４において、第１センサの出力が１であることが判定され得る。ステップＳ３０４において、第１センサの出力が、例えば、０から１に変化したことが判定され得る。第１センサの出力信号の変更は、シリンダ１２内の予め決められた位置に達するピストン５０に対応し得る。予め決められた位置は、シリンダ１２の中間点であってもよい。ステップＳ３０４において、第１センサの出力が１であることを判定した後、ルーチンはステップＳ３０５に向けて進み得る。
【0120】
ステップＳ３０５において、判定は、第２センサの出力に基づいて行われ得る。第２センサの出力は、第２位置センサの出力又は関連回路の出力を示し得る。第２位置センサはセンサ１４０を含んでもよい。例えば、ステップＳ３０５において、第２センサの出力が値Ｙ１より小さいことが判定されるとき、ルーチンが戻り、ステップＳ３０３を繰り返し得る。値Ｙ１よりも小さい第２センサの出力は、少なくともトリガディスク１４５のＹ１個の歯に対応する距離を移動しないピストン５０に対応し得る。一方、ステップＳ３０５において、第２センサの出力が値Ｙ１以上であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ３０６に向けて進み得る。第２センサの値Ｙ１以上の出力は、ピストン５０と、少なくとも既知の量を移動するラック３１０とに対応し得る。ピストン５０の移動量は、燃焼チャンバの容量を減少すること、及び燃焼チャンバに含まれる空気を圧縮することに対応し得る。
【0121】
ステップＳ３０６において、パワーシステムは、噴射を行い得る。ステップＳ３０６は、所定の量の燃料を噴射するため、指示を、燃焼チャンバ７１の燃料噴射器３４のような燃料噴射器に向けて出すパワーシステム１を備えてもよい。燃料の量は、センサの出力に基づいて、判定され得る、又は予め決められた量、例えば、エンジンの冷間始動ルーチンに対して用いられる量であってもよい。ステップＳ３０６の後、ルーチンはステップＳ３０７に向けて進み得る。
【0122】
ステップＳ３０７において、判定は、第２センサの出力に基づいて行われ得る。ステップＳ３０７における判定に対して用いられる値は、ステップＳ３０５において用いられる値と同じ、又はステップＳ３０５において用いられる値と異なってもよい。例えば、値Ｙ２が用いられ得る。この値Ｙ２は値Ｙ１よりも大きい。ステップＳ３０７において、第２センサの出力が値Ｙ２より小さいことが判定されるとき、ルーチンは、ステップＳ３０８に向けて進み、ピストンを第１の方向に移動させ得る。ステップＳ３０８は、ステップＳ３０３と類似してもよい。ステップＳ３０８は、ピストンが、ステップＳ３０３における量よりも小さい量を移動することを備えてもよい。ステップＳ３０８の後、ルーチンは、ステップＳ３０７に向けて戻り得る。ステップＳ３０７において、第２センサの出力が値Ｙ２以上であることが判定されるとき、ルーチンは、ステップＳ３０９に向けて進み得る。第２センサの値Ｙ２以上の出力は、ピストン５０と、少なくとも既知の量を移動するラック３１０とに対応し得る。ピストン５０の移動量は、燃焼チャンバの容量を減少すること、及び燃焼チャンバに含まれる空気を、燃焼ができる位置に向けて圧縮することに対応し得る。
【0123】
ステップＳ３０９において、パワーシステムは、イグニッションを行い得る。ステップＳ３０９は、点火するため、指示を、燃焼チャンバ７１のスパークプラグ２８のようなイグナイタに向けて出すパワーシステム１を備えてもよい。ステップＳ３０９は、エネルギー変換器２０が、燃焼に続くピストン５０の運動に対して動作しないように、エネルギー変換器２０を止めることを含んでもよい。ステップＳ３０９の後、ルーチンはステップＳ３２０に向けて進み得る。ステップＳ３２０において、処理は終了し得る。
【0124】
ステップＳ３０３，Ｓ３０８，Ｓ３１０，Ｓ３１５において、パワーシステム１は、エネルギー変換器２０を用いて、ピストン５０を駆動するように構成され得る。エネルギー変換器２０の出力は制限され得る。したがって、第２モードにおける燃焼チャンバ内で達成できる圧縮の量は、所定の量に制限され得る。それにも関わらず、燃焼ができるために十分な一部の圧縮は達成され得る。値Ｙ２又は値Ｙ４は、エネルギー変換器２０によって達成され得る最大量の圧縮に基づいて、決められ得る。
【0125】
ステップＳ３１０～Ｓ３１６は、運動の方向が異なることを除いて、ステップＳ３０３～Ｓ３０９と類似してもよい。また、センサ出力は、対応して、逆転し得る。第２センサの出力は、移動の絶対値に基づき得る。例えば、センサ１４０は、移動の方向に関わらず、センサ１４０を通過するトリガディスク１４５の歯の数のようなインクリメントの数をカウントするように構成され得る。値Ｙ１又は値Ｙ２は、それぞれ、値Ｙ３又は値Ｙ４と等しくてもよい。
【0126】
ステップＳ３０９又はステップＳ３１６の後、ルーチンは、処理が終了し得るステップＳ３２０に向けて進み得る。ステップＳ３２０に続いて、ルーチンは、ステップＳ３０１において、再び開始し得る。
【0127】
図１２Ｆのルーチンの繰り返しは、ピストン５０の速度を増大させるために、また改善されたエンジンの始動ができるために有用であってもよい。エネルギー変換器２０は、定常状態から、シリンダ１２の相対的に小さな量の圧縮のみを生じ得る。一方、ルーチンが繰り返されるたびに、ピストン５０は運動量を増大し得る。また、より大きな量の圧縮が達成され得るため、より激しい燃焼ができる。例えば、第１サイクルの後、ピストン５０は、燃焼により、方向を変更し得る（例えば、逆方向に変更し得る）。パワーシステム１は、第２動作モードにおいて、動作され続け得る。次のサイクルにおいて、エネルギー変換器２０は、電気的エネルギーを用いて、ピストン５０を再び移動し得る。ピストン５０が、燃焼により、既に移動し得るため、エネルギー変換器２０は、ピストン５０の運動を補助するように動作する。それぞれのストロークにより、ピストンの速度が増加するにつれて、より大きな圧縮が達成され得る。より大きなピストンの速度により、効率も向上し得る。所定の位置において、エンジン１０は、自給できるように、電気的補助を用いることなく、燃焼のみを用いて動作し得る。
【0128】
ピストン５０のそれぞれのストロークに対して、異なる値Ｙが、判定のステップのために用いられ得る。ピストンの速度が大きいとき、大きな値Ｙが、ピストン５０が、シリンダ１２内において、より大きな距離を移動して、且つより大きな圧縮を達成するように用いられ得る。
【0129】
図１２Ｆのフローチャートと並行して、所定のルーチンが、センサ１４０のような第２センサがデータを常に出力することのバックグラウンドで動作し得る。コントローラ９０は、第２センサのデータを分析し得る。コントローラ９０は、判定のステップに対して用いられる値Ｙを連続的に更新するように構成され得る。コントローラ９０はまた、ピストンの速度の最新の測定を判定するために構成され得る。ピストンの速度は、所定の時間周期にわたって、第２センサによって検出されるインクリメントの数をカウントすることによって、判定され得る。時間周期は、予め決められた継続時間であってもよい。ピストンの速度の判定は、ピストン５０が基準点に達するとき、起こり得る。このとき、判定されたピストンの速度が保存され得る。一部の実施形態において、時間周期は、ピストン５０が基準点に達するとき、開始し得る。一部の実施形態において、時間周期は、ピストン５０が基準点に達するとき、終了し得る。基準点は、センサ１３０の位置と一致し得る。ピストンの速度の判定は、変化する第１センサの出力が検出されるとき、起こり得る。例えば、コントローラ９０は、１から０に遷移する、又は０から１に遷移するセンサ１３０の出力に応じて、センサ１４０の出力に基づいて、ピストンの速度を判定するように構成され得る。一部の実施形態において、ピストンの速度又は（以下に記載する運動パラメータのような）他の値が、ピストン５０が基準点に達するとき、判定され得る。また、基準点は変化し得る。コントローラ９０は、基準点を決めるように構成され得る。例えば、コントローラ９０は、基準点が、センサ１３０の出力が遷移した後の予め決められた時間において、所定の位置にあること、又はセンサ１３０の位置から離れている位置にあること、若しくは任意の位置にあることを決めるように構成され得る。コントローラ９０は、センサ１３０の出力の遷移の後における時間遅れの後、ピストンの速度を判定するように構成され得る。時間遅れは、予め決められた持続時間であってもよい、又は、例えば、予め保存されたピストンの速度に応じて変化し得る。コントローラ９０はまた、センサ１３０の出力が遷移した後において、インクリメントの数がセンサ１４０によって検出された後、ピストンの速度を判定するように構成され得る。コントローラ９０は、図１２Ｆの処理のような他の処理が継続しているとき、値Ｙを更新し得る。
【0130】
図１３を参照すると、図１３は、第３モードのための条件を動作するシステムを示す表である。第３モードは、パワーシステム１を動作する動作モードであってもよい。第３モードは、エンジン動作モードに対応し得る。図１３は、第３モードのパラメータを示し得る。第３モードにおいて、パラメータは、エンジン１０に対する燃料の噴射ができるように設定され得る。パラメータは、エンジン１０のスパークプラグが点火できることによって、イグニッションができるように設定され得る。エネルギー変換器２０の設定が、「発電機」モードに設定され得る。例えば、エネルギー変換器２０は、エンジン１０の機械的運動から力を取り出して、電気的エネルギーを生じるように構成され得る。
【0131】
図１４Ａは、第３動作モードにおいて、パワーシステム１を動作する概略図である。第１動作モード及び第２動作モードと同様に、エンジンは、最初に第１位置又は第２位置にあってもよい。図１４Ａに示す位置は、第３動作モードにおけるＢ位置であってもよい。第３動作モードにおけるＢ位置は、アクチュエータ３００のラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップしない状態に対応し得る。この状態において、センサ１３０の出力は０であってもよい。
【0132】
第３動作モードにおいて、パワーシステム１は既に運動していてもよい。例えば、ピストン５０は、図１２Ａ～１２Ｄの処理から直接遷移することにより、運動していてもよい。ピストン５０は既に運動しているため、パワーシステム１はエンジン１０からエネルギーを取り出し始め得る。エネルギー変換器２０は、アクチュエータ３００によるピストン５０の運動の抵抗によって、エンジン１０からエネルギーを収集するように構成され得る。エネルギー変換器２０は、荷重と共に動作するように構成され得る。図１４Ａに示すように、エネルギー変換器２０は、ピストン５０の運動に対して作用する抵抗力１４５０を与え得る。例えば、ピストン５０は、シリンダ１２の北側で起こる燃焼１４０１によって、第１の方向（例えば、図１４Ａにおける下方向）に移動するように促され得る。抵抗力１４５０は、第１の方向と反対方向に作用し得る。抵抗力１４５０は、エンジンの動作状態に従って、変わり得る。例えば、抵抗力１４５０は、測定されるピストン５０の速度に基づいて、決まり得る。測定される速度は、基準点において、決まり得る。一部の実施形態において、抵抗力１４５０は、ピストン５０の運動を妨げないように、ゼロであってもよい。例えば、エンジン１０内のピストン５０の速度が増加するため、ピストン５０の往復運動に対する抵抗が最小化されるべきであることが判定され得る。
【0133】
第３動作モードにおいて、パワーシステム１は、満足している第１の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第１の条件は、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップしないことであってもよい。したがって、第１の条件は、センサ１３０の出力が０であることであってもよい。作動は、アクチュエータ３００が、ラック３１０を第１の方向に移動させるように移動することであってもよい。一部の実施形態において、作動は、アクチュエータ３００が移動し続けられることであってもよい。上述のように、ピストン５０は、例えば、シリンダ１２で起こる燃焼１４０１により、既に運動していてもよい。燃焼チャンバ７１内の燃焼１４０１は、ピストン５０の一回のストロークの終了、及び反対方向の別のストロークの開始に対応し得る。ピストン５０は、シリンダ１２の南側に向けて下降し得る。第１の条件が満足しているとき、例えば、センサ１３０とラック３１０がオーバーラップしていないとき、パワーシステム１により、ピストン５０は下降し続けられる。
【0134】
第３動作モードにおいて、パワーシステム１はまた、ピストン５０の運動に対して抵抗力を与えるように構成され得る。パワーシステム１は、揺動質量の運動に抵抗するように構成され得る。揺動質量は、ピストン５０、ピストンロッド４０、及びアクチュエータ３００の移動部品を含んでもよい。揺動質量が、エンジン１０の力に従って、移動し得るため、エネルギー変換器２０は、エンジン１０の機械的運動から電力を生じるように作動し得る。
【0135】
ピストン５０がシリンダ１２内を移動するとき、エンジン１０に向かう空気吸入が実行され得る。パワーシステム１は、吸入の段階を進めるため、ピストン５０をシリンダ１２の反対側に向けて移動するように構成され得る。図１４Ａに示すように、ピストン５０がシリンダ１２の北側にある少なくとも一部の時間に対して、ピストンロッド部４３の開口部４８は、燃焼チャンバ７３に向けて曝され得る。吸気口２９を通してエンジン１０に向けて供給される空気は、燃焼チャンバ７３に伝達され得る。空気は、ピストンロッド部４２の開口部４５を通して吸気口２９から移動し得る。空気は、ピストン５０とピストンロッド部４３を通して延びるピストンロッド部４２内の経路を通して開口部４８に向けて移動し得る。空気は、開口部４８から燃焼チャンバ７３に向けて供給され得る。
【0136】
空気は、開口部４８がシリンダ１２の内部に向けて曝されない位置まで、燃焼チャンバ７３に向けて供給され得る。一方、ピストン５０の反対側において、燃焼チャンバ７１の膨張の段階は、ピストン５０が、排出ポート１８が燃焼チャンバ７１に向けて曝され始める位置に達するまで、進み得る。図１４Ｂに示すように、ピストン５０は破線１２００に達し得る。破線１２００は、シリンダ１２の中間点に対応し得る。また、排出ポート１８は覆われ得る。その後、ピストン５０は移動し続けられる。また、排出ポートは曝され得る。その後、排出の段階が燃焼チャンバ７１内で開始し得る。排出の段階は、運動量の段階と一致し得る。運動量の段階は、エンジン１０を動作する段階を示し得る。この段階において、ピストン５０は、シリンダ１２内の予め決められた位置を越えてさらに移動する。予め決められた位置は、膨張の段階の終了点を示し得る。予め決められた位置は、ピストン５０の面が排出ポート１８を通過して、シリンダ１２の外側に向かう排出経路の少なくとも一部を曝す位置であってもよい。例えば、燃焼チャンバ７１内の燃料の燃焼により、膨張の段階において、ピストン５０は第１の方向（図１４Ｂにおける下方向）に移動する。ピストン５０は、膨張の段階が終わるときも（例えば、予め決められた位置に達した後も）、ピストン５０が排出ポート１８を越えて移動し続けるために十分なエネルギーを有してもよい。膨張の段階の終端を越えるピストン５０のさらなる移動は、ピストン５０の「オーバーシュート」を示し得る。ピストンのオーバーシュートは、膨張の段階の終了後、追加動作がエンジン１０から利用され得るため、有効であってもよい。膨張の段階の終了（及び運動量の段階の開始）と並行して、又は排出の段階が開始する少し前に、圧縮の段階が燃焼チャンバ７３内で開始し得る。運動量の段階におけるピストン５０の運動量は、ピストン５０の反対側における燃焼チャンバ７３内の圧縮する気体に対して有効であってもよい。
【0137】
図１４Ｂは、燃焼チャンバ７３の圧縮段階が開始し得る状態の第３動作モードにおいて、パワーシステム１を動作し続ける概略図である。この位置において、ピストン５０は、シリンダ１２の中間点にあってもよい。ピストン５０の位置は、０から１に変化するセンサ１３０の出力によって、判定され得る。抵抗力１４５０は、第１の方向と反対方向に作動し続けて、ピストン５０の運動に抵抗し得る。図１４Ｂに示す段階において、抵抗力１４５０は、図１４Ａにおける抵抗力と同じ大きさであってもよい。
【0138】
パワーシステム１は、第３動作モードにおいて満足している第２の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第２の条件は、センサ１３０又はセンサ１４０の出力に基づき得る。作動は、抵抗力１４５０がエネルギー変換器２０によって与えられることであってもよい。第２の条件は、ピストン５０が運動していると判定されることであってもよい。第２の条件は、事前のサイクルのセンサのデータに基づき得る。一部の実施形態において、第２の条件は、リアルタイムで分析されるセンサ出力に基づき得る。例えば、パワーシステム１は、センサ１３０又はセンサ１４０が、コントローラ９０によって分析されるデータを常に出力するように構成され得る。コントローラ９０は、例えば、エンジン１０が、第２動作モードにおいて、始動に成功したことを判定し得る。一部の実施形態において、コントローラ９０は、センサ１３０又はセンサ１４０からのセンサ出力が、ピストン５０が少なくとも所定の速度で移動することを示すとき、エンジン１０が始動に成功したことを判定し得る。ピストン５０の移動により、圧縮の段階が燃焼チャンバ内で進み得る。次に、別の作動が、満足している他の条件に応じて、行われ得る。
【0139】
一部の実施形態において、ピストン５０の移動方向は、センサ１３０の事前の出力に基づいて判定され得る。移動方向の判定はまた、センサ１３０の電流出力に基づき得る。例えば、センサ１３０の電流出力が１であり、且つセンサ１３０の事前の出力が０であるとき、ピストン５０が第１の方向に移動することが判定され得る。センサ１３０の電流出力が０であり、且つセンサ１３０の事前の出力が１であるとき、ピストン５０が第２の方向に移動することが判定され得る。
【0140】
図１４Ｃは、第３動作モードにおいて、パワーシステム１を動作し続ける概略図である。ピストン５０が第１の方向（図１４Ｃにおける下方向）に移動し続けるとき、（例えば、燃焼チャンバ７１における）ピストン５０の第１の側における運動量の段階が続き得る。また、ピストン５０の第２の側（例えば、燃焼チャンバ７３の位置に対応し得るピストン５０の反対側）における圧縮の段階が続き得る。
【0141】
図１４Ｃに示す位置において、ピストン５０は破線１２００から距離ｄを移動する。第２動作モードと同様に、第３動作モードにおいて、距離ｄが予め決められた値に等しくなるとき、燃料噴射が起こり得る。予め決められた値は、トリガディスク１４５の歯の予め決められた数に対応し得る。トリガディスク１４５の歯の予め決められた数は、第２動作モードに関して、上述と同じ又は異なる値Ｙ１に対応し得る。図１４Ｃに示すように、燃料１４１０は、燃焼チャンバ７３内のシリンダ１２に向けて噴射され得る。コントローラ９０により、（図３に示す）燃料噴射器３４の１つは予め決められた量の燃料を噴射し得る。燃料の量は、シリンダ１２に向けて流れる空気の量と圧縮率に基づいて判定され得る。この圧縮率は、例えば、センサからの出力に基づいて決まり得る。燃料の量は、他のセンサ（例えば、センサ１３０又はセンサ１４０）からの出力に基づいて修正され得る。例えば、燃料の量は、ピストン５０の決められたパラメータに基づいて調整され得る。抵抗力１４５０は、第１の方向と反対方向に作動し続けて、ピストン５０の運動に抵抗し得る。図１４Ｃに示す段階において、抵抗力１４５０は、図１４Ａにおける抵抗力と同じ大きさであってもよい、又は図１４Ｂにおける抵抗力と同じ大きさであってもよい。
【0142】
パワーシステム１は、第３動作モードにおいて満足している第３の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第３の条件は、センサ１４０のような第２センサの出力に基づき得る。第３の条件は、ピストン５０が、ラック３１０とセンサ１３０がオーバーラップしている状態からオーバーラップしていない状態に変化する位置を越えて、所定の距離を移動する、例えば、シリンダの中間点を越えて所定の距離を移動することであってもよい。一部の実施形態において、第３の条件は、第１センサからの出力と第２センサからの出力の両方に基づき得る。第３の条件は、センサ１３０の出力が変化する位置の後、センサ１４０の出力が少なくとも値Ｙ１になるように判定されることであってもよい。例えば、第３の条件は、ピストン５０がシリンダ１２の中間点を横断することを示す、センサ１３０の出力が１から０に遷移した後、センサ１４０が、所定の距離を移動するピストン５０に対応し得るトリガディスク１４５のＹ１個のインクリメントを検出することであってもよい。
【0143】
ピストン５０は、燃焼チャンバ７３に含まれる空気が、燃料が燃焼チャンバ７３に追加できるように圧縮されるために十分な距離を移動することが判定され得る。燃料は、燃料空気混合物を形成するように、最適な混合ができるための位置において、燃焼チャンバ７３に追加され得る。値Ｙ１は、エンジン動作条件に基づき得る最適な混合のための位置として決められ得る。値Ｙ１は、マップに基づいて決められ得る。
【0144】
図１４Ｄは、第３動作モードにおいて、パワーシステム１を動作し続ける概略図である。図１４Ｄに示す位置において、ピストン５０は、図１４Ｃに比べて、破線１２００をさらに通過する。ピストン５０は、燃焼チャンバ７３における燃焼の段階が始まる燃焼位置まで移動し続ける。距離ｄが値Ｙ２のような予め決められた値以上になるとき、イグニッションが起こり得る。値Ｙ２は値Ｙ１より大きくてもよい。距離ｄが値Ｙ２以上になるとき、スパーク１４２０が燃焼チャンバ７３のシリンダ１２内で開始され得る。コントローラ９０により、（図３に示す）スパークプラグ３８の１つが点火し得る。したがって、膨張の段階が燃焼チャンバ７３内で開始し得る。膨張の段階に入るとき、ピストン５０の運動の方向が変化し得る。ピストン５０の運動の方向は逆転し得る。図１４Ｄに示す位置は、燃焼チャンバ７３内の圧縮の段階の終了に対応し得る。抵抗力１４５０は、スパーク１４２０を与えると共になくなり得る。同時に、抵抗力１４６０は、抵抗力１４５０の方向と反対の方向に与えられ始める。
【0145】
反対の方向を含む、上述と異なる方向において、第３動作モードにおける動作が起こり得ることが分かる。例えば、シリンダ１２の北側から南側に向かうストロークで移動するピストン５０の代わりに、ピストン５０は南側から北側に移動し得る。例えば、図１４Ｄに示すように、第３モードにおける「Ａ位置」は、ピストン５０の初期位置がシリンダ１２の南側にある状況を示し得る。Ａ位置は、センサ１３０の１のセンサ出力（例えば、センサ１３０とオーバーラップするラック３１０）に対応し得る。例えば、図１４Ａに示すように、第３モードにおける「Ｂ位置」は、ピストン５０の初期位置がシリンダ１２の北側にある状況を示し得る。Ｂ位置は、センサ１３０の０のセンサ出力（例えば、センサ１３０とオーバーラップしないラック３１０）に対応し得る。動作パラメータは、ピストン５０の初期位置に基づいて決められ得る。例えば、異なる値が、噴射又は燃焼を開始するタイミングを判定するために用いられ得る。ピストン５０がＡ位置で始動するとき、噴射を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ１であってもよい。また、燃焼を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ２であってもよい。ピストン５０がＢ位置で始動するとき、噴射を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ３であってもよい。また、燃焼を判定するために用いられる距離ｄの値は値Ｙ４であってもよい。一部の実施形態において、シリンダ１２は、破線１２００に対して対称であってもよい。センサ出力の絶対値は、判定に用いられ得る。したがって、一部の実施形態において、値Ｙ１と値Ｙ３は等しくてもよい。また、値Ｙ２と値Ｙ４は等しくてもよい。
【0146】
図１４Ａ～１４Ｄと比べて、動力システム１の運動が逆転しているとき、空気吸入は、異なるエンジン１０の構成要素を通して起こり得ることが分かる。
【0147】
パワーシステム１は、第２動作モードと同様に、第３動作モードにおいて満足している第４の条件に応じて、作動を行うように構成され得る。第４の条件は、距離ｄが予め決められた値に等しくなるように、第２センサの出力に基づき得る。作動は、燃焼チャンバ７３のような燃焼チャンバ内のイグニッションを開始することであってもよい。
【0148】
第３動作モードにおいて、ピストン５０が、燃焼チャンバ７１の圧縮率が燃焼に対して適切である位置に移動することが判定され得る。位置は、エンジン１０を安定動作するための最適な条件を考慮して判定され得る。第３の条件と第４の条件は、最適な動作条件を考慮して判定され得る。例えば、条件は、発電を最大化するためのマップに従って、エンジン１０が動作するように設定され得る。一部の実施形態において、長時間持続する動作のためのマップが用いられ得る。
【0149】
図１４Ｅは、第３動作モードに係るパワーシステム１の動作を示す表である。図１４Ｅの表は、コントローラ９０が実行するようにプログラムされている制御ルーチンを示し得る。図１４Ｅに示すように、エネルギー変換器の「２」の状態は、エネルギー変換器を発電モード（例えば、機械的エネルギーの抽出による電力の発生）に設定することに対応し得る。噴射の１の状態は、燃料噴射ができることを示し得る。（例えば、燃料噴射器が燃料を噴射するための動作ができる。）イグニッションの１の状態は、イグニッションができることを示し得る。（例えば、スパークプラグが点火できる。）
【0150】
パワーシステム１は、第３モードにおいて満足している条件に応じて、作動を行うように構成され得る。図１４Ｅに示すように、エンジン１０の初期Ａ位置に対応する第１の条件があってもよい。エンジン１０の初期Ｂ位置に対応する第２の条件があってもよい。第１及び第２の条件は、第１センサの出力に基づき得る。この第１センサは、センサ１３０であってもよい。第１の条件が満足されている（例えば、センサ１３０の出力が０である）とき、指示が、ピストン５０を、センサ１３０の出力が０である位置から、センサ１３０の出力が１である位置に向けて移動するために出され得る。ピストン５０が既に移動しているとき、指示は無視され得る。一部の実施形態において、パワーシステム１により、単純に、エンジン１０が現在の状態の運動を続け得る。例えば、動作条件の変化は起こり得ない。
【0151】
第１センサ又は第２センサの出力に基づき得る別の条件があってもよい。別の条件は、ピストン５０が既に移動していることを示し得る。別の条件が満足されている（例えば、センサ１４０が、所定の時間周期にわたって、少なくとも所定の数のインクリメントを検出する）とき、ピストン５０が十分な速度で移動することが判定され得る。また、エネルギー変換器２０が、ピストン５０の運動に対して抵抗力を与えることによって、電気的エネルギーを生じるように作動され得る。
【0152】
パワーシステム１は、第２センサからの出力に基づいて、噴射とイグニッションのような作動を行うように構成され得る。図１４Ｅに示すように、第２センサの出力は、「Ｙ」として判定され得る。値Ｙが、上述のＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４のような所定の値に達するとき、所定の作動が行われ得る。噴射するための燃料の量、又は（例えば、抵抗力１４５０に悪影響を及ぼす）エネルギー変換器２０に与えるための荷重の量を決めるようなエンジン１０の動作の別の制御は、基準点で起こる判定に基づき得る。図１４Ｅに従う処理を行う結果として、エンジンは、電気的エネルギーが生じ得るとき、動作し得る。図１４Ｅに従う処理は、図１２Ｅに従う処理の後、行われ得る。
【0153】
図１４Ｆは、第３動作モードに従う制御ルーチンを示すフローチャートである。図１４Ｆは、第３動作モードに係るパワーシステム１の動作の別の図であってもよい。制御ルーチンは連続的に実行され得る。図１４Ｆの制御ルーチンの処理を終了した後、次の処理が実行され得る。一部の実施形態において、処理は、始まりに戻り、繰り返し得る。
【0154】
図１４Ｆにおいて、制御ルーチンは、ステップＳ４０１のときに開始する。図１４Ｆの制御ルーチンを開始することは、エンジンの揺動質量の構成要素が、少なくとも予め決められた速度で移動する条件に応じ得る。例えば、センサ１４０の出力に基づいて、ピストン５０が少なくとも所定の速度で移動する判定を行うことに応じて、制御ルーチンはステップＳ４０１に入り得る。次に、ステップＳ４０２において、判定は、第１センサの出力に基づいて行われ得る。第１センサの出力は、第１位置センサの出力又は関連回路の出力を示し得る。第１位置センサはセンサ１３０を含んでもよい。ステップＳ４０２において、第１センサの出力が０であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ４０３に向けて進み得る。第１センサの０の出力は、センサ１３０とオーバーラップしないラック３１０に対応し得る。一方、ステップＳ４０２において、第１センサの出力が１であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ４１２に向けて進み得る。第１センサの１の出力は、センサ１３０とオーバーラップするラック３１０に対応し得る。
【0155】
ステップＳ４０３において、パワーシステムは、ピストンが第１の方向に移動するように作動され得る。一部の実施形態において、ステップS４０３は、既に運動しているピストン５０が第１の方向に移動し続けられることを含んでもよい。第１の方向は、例えば、図１４Ａ～１４Ｄにおける下方向に対応し得る。ステップＳ４１２において、パワーシステムは、ピストンが第２の方向に移動するように作動され得る。第２の方向は、第１の方向と逆であってもよい。第２の方向は、例えば、図１４Ａ～１４Ｄにおける上方向に対応し得る。ステップＳ４０３又はステップＳ４１２の後、ルーチンは、それぞれの処理の分岐に向けて進み得る。
【0156】
ステップＳ４０３から続けて、ステップＳ４０４において、抵抗力が第２の方向に与えられ得る。ステップＳ４０４は、エネルギー変換器２０によって抵抗力１４５０を与えることを備えてもよい。ステップＳ４０４は、測定されたピストンの速度のような運動パラメータに基づいて、抵抗力１４５０の大きさを判定することを含んでもよい。測定されたピストンの速度は、基準点において決められ得る。
【0157】
次に、ステップＳ４０５において、判定は、第１センサの出力に基づいて行われ得る。第１センサの出力がまだ０であるかが判定され得る。また、第１センサの出力がまだ０であるとき、ルーチンが戻り、ステップＳ４０５を繰り返し得る。ルーチンは、予め決められた時間周期の後、ステップＳ４０５を繰り返し得る。ステップＳ４０５において、第１センサの出力が１であることが判定され得る。ステップＳ４０５において、第１センサの出力が、例えば、０から１に変化したことが判定され得る。第１センサの出力信号の変更は、シリンダ１２内の予め決められた位置に達するピストン５０に対応し得る。予め決められた位置は、シリンダ１２の中間点であってもよい。ステップＳ４０５において、第１センサの出力が１であることを判定した後、ルーチンはステップＳ４０６に向けて進み得る。
【0158】
ステップＳ４０６において、判定は、第２センサの出力に基づいて行われ得る。第２センサの出力は、第２位置センサの出力又は関連回路の出力を示し得る。第２位置センサはセンサ１４０を含んでもよい。例えば、ステップＳ４０６において、第２センサの出力が値Ｙ１より小さいことが判定されるとき、ルーチンが戻り、ステップＳ４０５を繰り返し得る。ルーチンは、予め決められた時間周期の後、ステップＳ４０５を繰り返し得る。値Ｙ１よりも小さい第２センサの出力は、少なくともトリガディスク１４５のＹ１個の歯に対応する距離を移動しないピストン５０に対応し得る。一方、ステップＳ４０６において、第２センサの出力が値Ｙ１以上であることが判定されるとき、ルーチンはステップＳ４０７に向けて進み得る。第２センサの値Ｙ１以上の出力は、ピストン５０と、少なくとも既知の量を移動するラック３１０とに対応し得る。ピストン５０の移動量は、燃焼チャンバの容量を減少すること、及び燃焼チャンバに含まれる空気を圧縮することに対応し得る。
【0159】
ステップＳ４０７において、パワーシステムは、噴射を行い得る。ステップＳ４０７は、所定の量の燃料を噴射するため、指示を、燃焼チャンバ７１の燃料噴射器３４のような燃料噴射器に向けて出すパワーシステム１を備えてもよい。燃料の量は、センサの出力に基づいて、判定され得る、又は予め決められた量、例えば、エンジンの冷間始動ルーチンに対して用いられる量であってもよい。ステップＳ４０７の後、ルーチンはステップＳ４０８に向けて進み得る。
【0160】
ステップＳ４０８において、判定は、第２センサの出力に基づいて行われ得る。ステップＳ４０８における判定に対して用いられる値は、ステップＳ４０６において用いられる値と同じ、又はステップＳ４０６において用いられる値と異なってもよい。例えば、値Ｙ２が用いられ得る。この値Ｙ２は値Ｙ１よりも大きい。ステップＳ４０８において、第２センサの出力が値Ｙ２より小さいことが判定されるとき、ルーチンは、ステップＳ４０９に向けて進み得る。また、ピストンは第１の方向に移動し続け得る。ステップＳ４０９は、ステップＳ４０３と類似してもよい。ステップＳ４０９の後、ルーチンは、ステップＳ４０８に向けて戻り得る。ステップＳ４０８において、第２センサの出力が値Ｙ２以上であることが判定されるとき、ルーチンは、ステップＳ４１０に向けて進み得る。第２センサの値Ｙ２以上の出力は、ピストン５０と、少なくとも既知の量を移動するラック３１０とに対応し得る。ピストン５０の移動量は、燃焼チャンバの容量を減少すること、及び燃焼チャンバに含まれる空気を、燃焼ができる位置に向けて圧縮することに対応し得る。
【0161】
ステップＳ４１０において、パワーシステムは、イグニッションを行い得る。ステップＳ４１０は、点火するため、指示を、燃焼チャンバ７３のスパークプラグ２８のようなイグナイタに向けて出すパワーシステム１を備えてもよい。ステップＳ４１１において、パワーシステムは、ピストンの運動に対して働く抵抗力を停止し得る。ステップＳ４１１は、抵抗力１４５０を止めることを含んでもよい。ステップＳ４１１は、抵抗力が作動する方向を逆転することを含んでもよい。例えば、抵抗力１４５０は取り除かれ、抵抗力１４６０が与えられ得る。
【0162】
ステップＳ４１２～Ｓ４２０は、運動の方向が異なることを除いて、ステップＳ４０３～Ｓ４１１と類似してもよい。また、センサ出力は、対応して、逆転し得る。第２センサの出力は、移動の絶対値に基づき得る。例えば、センサ１４０は、移動の方向に関わらず、センサ１４０を通過するトリガディスク１４５の歯の数のようなインクリメントの数をカウントするように構成され得る。値Ｙ１又は値Ｙ２は、それぞれ、値Ｙ３又は値Ｙ４と等しくてもよい。
【0163】
ステップＳ４１１又はステップＳ４２０の後、ルーチンは、処理が終了し得るステップＳ４２１に向けて進み得る。
【0164】
方法は、種々の変更に関わらず、図１０Ｄ、図１０Ｅ、図１２Ｆ、又は図１４Ｆのフローチャートの要素を含んでもよい。一部の実施形態において、エンジンを動作する方法は、図１０Ｅ、図１２Ｆ、及び図１４Ｆのフローチャートを実施することを含んでもよい。一部の実施形態において、複数のピストンの移動のステップが実行され得る。例えば、第１の方法は、ピストンの位置を特定するように実施され得る。ピストンは、第１動作モードのように、例えば、トリガディスク１４５の所定の数の歯による電力供給によって、移動し得る。次に、第２の方法が、燃料を噴射して、ピストンを移動し続けるように実施され得る。ピストンがさらなる量を移動するとき、例えば、距離ｄが、最適な圧縮の位置に達するとき、又はピストンが動作状態に基づいて移動し得るさらなる距離に達するとき、イグニッションは引き起こされ得る。
【0165】
エネルギー変換器２０は、種々の機能を行うように構成され得る。例えば、エネルギー変換器２０は、第１モードのように、ピストン５０のようなエンジンの構成要素をそれぞれの位置に向けて移動させ得る。エネルギー変換器２０は、例えば、第２モードに関して上述のように、エンジンを減速又は加速させ得る。エネルギー変換器はまた、例えば、第３モードに関して上述のように、エンジンに抵抗することによって、電力を生じ得る。
【0166】
実施形態において、エネルギー変換器は種々の抵抗を与え得る。アクチュエータ３００によって、エンジン１０に与えられる抵抗は、エンジン１０又は他の構成要素の動作状態に基づいて変わり得る。
【0167】
図１５を参照して、種々の抵抗により動作するパワーシステム１の構成を示す。センサ出力に基づいて、エネルギー変換器２０からアクチュエータ３００に向けて与えられる抵抗のレベルが変化し得る。例えば、情報は、トリガディスク４５０をモニタするように構成されているセンサ１４０から得られてもよい。コントローラ９０はピストン５０の速度を判定し得る。ピストン５０の速度はリアルタイムで判定され得る。
【0168】
コントローラ９０は、センサ１４０からの出力を常にモニタして、エネルギー変換器２０によって与えるための抵抗のレベルを計算するように構成され得る。コントローラ９０は、ピストンの速度の最新の判定に基づいて、抵抗の値を更新するように構成され得る。抵抗の更新は、例えば、予め決められた遅れの後、又は次のストロークにおいて、すぐに起こり得る。ピストンの速度は、所定の時間周期にわたって、第２センサによって検出されるインクリメントの数をカウントすることによって、判定され得る。ピストンの速度の判定は、第１センサの出力が変化したことを検出される時間において、起こり得る。例えば、コントローラ９０は、１から０に遷移する、又は０から１に遷移するセンサ１３０の出力に応じて、センサ１４０の出力に基づいて、ピストンの速度を決めるように構成されて、判定されたピストンの速度に基づいて、抵抗のレベルを決め得る。コントローラ９０は、センサ１３０の出力の遷移の後における予め決められた時間遅れの後、ピストンの速度を判定するように構成され得る。
【0169】
コントローラ９０がピストンの速度を判定するように構成されている位置は変わり得る。一部の実施形態において、コントローラ９０は、ピストン５０が、センサ１３０の出力が遷移する位置に達したことが判定されるとき、ピストンの速度を判定するように構成され得る。一部の実施形態において、コントローラ９０は、ピストン５０がシリンダ１２の中間点にあるとき、ピストンの速度を判定するように構成され得る。一部の実施形態において、コントローラ９０は、ピストン５０が、シリンダ１２の中間点を越えて、センサ１４０の予め決められた数のインクリメントのような所定の位置の距離に達するとき、ピストンの速度を判定するように構成され得る。ピストンの速度が判定される位置は、熱力学の影響を考慮して選択され得る。例えば、燃焼の段階が終了した後の位置において、ピストンの速度を判定することは、ピストン５０の運動エネルギーを正確に示すため、有用であってもよい。
【0170】
燃焼は、実質的に、ランダム性を含む処理であってもよい。エンジンシリンダ内の燃料の燃焼に関する確率的挙動があってもよい。例えば、一部のストロークにおいて、燃焼しなかった燃料は、燃焼の段階が終了するとき、燃焼チャンバに残り得る。一方、一部のストロークにおいて、燃料は完全に消費され得る。消費された燃料の量は、ピストンに与えられるエネルギーに悪影響を及ぼし得る。したがって、燃焼の効果は、ストロークごとに変わり得る。本発明の一部の実施形態において、ピストンの速度は、ストロークごとに判定され得る。また、パワーシステム１の動作パラメータは適切に調整され得る。例えば、それぞれのストロークは、燃焼によって与えられるピストン５０から適切な量のエネルギーを取り出すため、最大量の抵抗がエネルギー変換器２０によって与えられるように、最適化され得る。例えば、所定の最適な位置において、ピストン５０は、運動エネルギーを残すことなく、ストロークの終了点（例えば、「速度ゼロ」の位置）に達するように、エネルギー変換器２０の抵抗によって減速され得る。ストロークの終了点において、イグニッションは、ピストンが反対方向に移動し得る次のストロークを開始するように、引き起こされ得る。
【0171】
コントローラ９０は、ピストンの速度に関する情報を用いて、エンジン１０の揺動質量の運動量を計算し得る。揺動質量を形成する構成要素の性質は、既に知られていてもよい。ピストンの位置は、上述のように、判定され得る。したがって、ピストンから取り出され得る残りの量の動作が計算され得る。エネルギー変換器２０によって与えられるための荷重が、ピストンから取り出され得る残りの量の動作に基づいて決められ得る。図１５に示すように、ラック３１０は運動し得る、例えば下降し得る。センサ１４０は、ラック３１０がセンサ１３０とオーバーラップし始めた後、カウントされるトリガディスク１４５の歯の数を示すデータを出力し得る。したがって、ピストンの位置は判定され得る。また、ピストンの速度は判定され得る。情報は、リアルタイムで、コントローラ９０に入力されて、抵抗１４５０のレベルを設定するように用いられ得る。コントローラ９０は、ピストンが中間点を横断するとき、ピストンの速度を判定して、抵抗を計算するように構成され得る。コントローラ９０は、予め決められた間隔で抵抗を計算し得る。コントローラ９０は、抵抗を常に更新し得る。抵抗のレベルは、一回のストロークの間であっても変化し得る。図１５に示すように、エネルギー変換器２０とセンサ１４０は、通信できるように、（実線で示すように）コントローラ９０と繋がり得る。コントローラ９０は、エネルギー変換器２０に抵抗１４５０のレベルを調整させるように、（破線で示すように）指示を出力し得る。
【0172】
コントローラ９０は、基準点における揺動質量の運動パラメータを判定するように構成され得る。この基準点は、予め決められた位置であってもよい。例えば、コントローラ９０は、第１位置における揺動質量の運動量の大きさを決め得る。第１位置は、既知の位置であってもよい。第１位置は、センサ１３０のようなセンサの位置と一致し得る。第１位置は、線形レシプロエンジンのシリンダの中間点であってもよい。第１位置は、センサ出力が遷移する位置であってもよい。例えば、第１位置は、センサ１３０の出力が値を変化する位置であってもよい。コントローラ９０は、値を変化するセンサ１３０の出力に応じて、運動パラメータを判定するように構成され得る。一部の実施形態において、予め決められた位置は第２位置であってもよい。第２位置は、予め決められた距離で第１位置から離れていてもよい。運動パラメータは、複数のセンサの出力に基づいて決められ得る。例えば、コントローラ９０は、センサ１３０の出力が値を変化した後、センサ１４０が予め決められた数のインクリメントを検出する判定に応じて、運動パラメータを判定するように構成され得る。したがって、第２位置は、予め決められた距離で第１位置から離れ得る。一部の実施形態において、運動パラメータは、第１位置又は第２位置におけるピストンの速度に基づいて決められ得る。エネルギー変換器２０の抵抗のレベルが、運動パラメータを判定することに応じて、調整され得る。エネルギー変換器２０の荷重は、運動パラメータに基づき得る。
【0173】
一部の実施形態において、基準点自体は、エンジンの動作に関する情報に基づいて決められ得る。コントローラ９０は、エンジン１０が動作するとき、基準点の位置をリアルタイムで決めるように構成され得る。例えば、基準点は、より速いピストン５０が移動する第１位置からさらに離れていてもよい。一部の実施形態において、基準点は、より遅いピストン５０が移動する第１位置からさらに離れていてもよい。
【0174】
パワーシステム１は、混合モードで動作し得る。混合モードは、第１モードから第３モードまで、又は他のモードの態様を含んでもよい。パワーシステム１は、混合モードにおいて、（例えば、スタータとして）ピストン５０を移動するため、及び（例えば、発電機として）ピストンに抵抗するため、エネルギー変換器２０を用い得る。パワーシステム１は、アシストモードで動作するように構成され得る。例えば、コントローラ９０は、抵抗１４５０を調整することに加えて、満足している所定の条件に応じて、他の動作を制御するように構成され得る。一部の実施形態において、コントローラ９０は、抵抗を完全に止め得る。コントローラ９０は、イグニッションのタイミングを早め得る。コントローラ９０は、エンジンを動作し続けるため、ピストンが最適な圧縮の位置に達する前に、スパークプラグを点火させるように構成され得る。アシストモードは、不着火又は他の異常動作に遭遇することを防ぐため、エンジンを動作し続けるように用いられ得る。
【0175】
例えば、ピストン５０の現在位置と速度に基づいて、ピストン５０が、燃焼が起こる予定である最適な圧縮の位置に達するために十分なエネルギーを有していないことが判定され得る。コントローラ９０は、抵抗１４５０を止めて、エネルギー変換器２０の動作モードをパワー供給モードに変更し得る。したがって、エネルギー変換器２０は、ピストン５０が、最適な圧縮の位置、又は燃焼が起こり得る他の位置に達し得るように、エネルギーを入力し得る。パワーシステム１は、ピストン５０が、ストロークを失うことなく、往復し続けるように構成され得る。
【0176】
上述のように、エネルギー変換器は、荷重を設定するように構成され得る。荷重は抵抗力であってもよい。例えば、荷重は、ピストン５０の運動に対して作動し得る。荷重は抵抗１４５０を含んでもよい。一部の実施形態において、荷重は補助力であってもよい。エネルギー変換器２０は、ピストン５０の運動を補助するように構成され得る。荷重は、ピストン５０を移動するように出力を生じるエネルギー変換器２０に対応し得る。
【0177】
混合モードにおいて、エネルギー変換器２０は、ピストン５０の運動を補助することから、ピストン５０の運動に抵抗することに、又はピストン５０の運動に抵抗することから、ピストン５０の運動を助けることに変更するように構成され得る。エネルギー変換器２０は、ピストン５０の一回のストローク内で補助する又は抵抗することから変更するように構成され得る。ピストン５０のストロークは、シリンダ１２の一方の側における燃焼位置から進んで、シリンダ１２の他方の側における別の燃焼位置で終了し得る。エネルギー変換器２０が、ピストン５０の運動に抵抗すること、又はピストン５０の運動を補助することから変更するように、ピストン５０のパラメータがシリンダの中間であることが決められ得る。例えば、エネルギー変換器２０は、ピストン５０からエネルギーを取り出すように構成され得る。一方、ピストン５０の速度が、ピストン５０が、現在のストロークの終了時、次の燃焼位置に達するために十分なエネルギーを有さないレベルに低下するとき、エネルギー変換器２０は、スタータに変更されて、ピストン５０が次の燃焼位置に達するように、ピストン５０の運動を補助し得る。
【0178】
図１６は、センサの出力の情報処理を示す図である。センサ１３０又はセンサ１４０からの出力は、運動パラメータのようなパラメータを判定するために用いられ得る。センサ１４０は、データをカウンタに向けて出力し得る。カウンタは、センサ１４０によって検出されるインクリメントの数をカウントするように構成され得る。例えば、事象検出器は、事象の数を判定するように構成され得る。それぞれの事象は、センサ１４０の面１４３の傍を通過するトリガディスク１４５の歯に対応し得る。カウンタはクロックを含み得る。カウンタは、それぞれの事象にタイムスタンプを付けるように構成され得る。また、タイムスタンプは、センサ１３０の出力が遷移する位置のような他の事象に関連し得る。一部の実施形態において、センサ１３０又はセンサ１４０は、所定のクロックレートでサンプリングされ得る。
【0179】
図１６に示すように、カウンタの出力は、種々の他のユニットに対する入力であってもよい。例えば、カウンタとセンサ１３０からの入力を用いる位置判定器が設けられ得る。位置判定器は、シリンダ１２内のピストン５０の位置を判定するように構成され得る。位置判定器は、ピストンが既知の位置に達することを示し得るセンサ１３０の出力に基づいて、また（例えば、カウンタによって）ピストンが所定の距離をさらに移動することを示し得るセンサ１４０の出力に基づいて、ピストン５０の位置を判定し得る。位置判定器は、ピストン５０がシリンダ１２の第１の側又は第２の側にあることを判定し得る。ピストン５０が第１の側又は第２の側にあることの判定は、センサ１３０の現在の出力に基づき得る。一部の実施形態において、ピストン５０が第１の側又は第２の側にあることの判定は、事前の出力に基づき得る。
【0180】
位置判定器のように、種々の他の量は、他のユニットによって判定され得る。例えば、距離判定器が設けられ得る。距離判定器は、ピストン５０が所定の時間周期で移動する距離を判定するように構成され得る。ピストン５０の速度を判定するように構成されている速度判定器が設けられ得る。ピストン５０の加速度を判定するように構成されている加速度判定器が設けられ得る。加速度判定器は微分器を含んでもよい。加速度判定器は、速度判定器によって判定される速度の微分係数を判定するように構成され得る。一部の実施形態において、速度判定器は、距離判定器によって判定される距離の微分係数を判定するように構成され得る。
【0181】
一部の実施形態において、パワーシステムは、自然発火モードで動作するように構成され得る。図１７は、自然発火モードで動作するパワーシステム１の実施例を示す。自然発火モードにおいて、イグニッションは、バックアップであることを除いて動作しない。自然発火モードにおいて、燃料は、吸入ストロークの間、噴射され得る。一方、燃料空気混合物を点火するための放電（例えば、スパークプラグのスパーク）を用いる代わりに、ピストン５０は、シリンダ１２内を移動し続けて、混合物が自然に反応するまで、燃料空気混合物の密度と温度を増加し得る。
【0182】
比較例において、燃料は、エンジンの燃焼チャンバ内の空気と共に噴射され得る。また、燃焼チャンバの容量の少なくとも一部は、燃料を含んでもよい。イグニッションが、例えばスパークイグニッションによって引き起こされるとき、燃焼は、スパークに近い位置における燃焼チャンバ内で起こり始め得る。燃焼は、燃料と空気が、よく混合されて、燃焼チャンバ内の他の位置に拡げる領域で始まり得る。圧縮の段階が始まる前に、完全に混合された燃料と空気を有することは重要である。
【0183】
比較例と対照的に、エンジンは、以下の自然発火により動作し得る。燃料は噴射され得る。また、空気は、燃焼チャンバ７１のような燃焼チャンバに向けて供給され得る。ピストン５０は、シリンダ１２の北側に向けて移動して、燃焼チャンバ７１内の気体を圧縮させ得る。ピストン５０は、シリンダ１２の頂部に向けて徐々に近づくように移動し続け得る。燃焼チャンバ７１に含まれる空気と燃料は、拡散又は他の現象によって混ざり続ける。最終的には、ピストン５０は、燃焼チャンバ７１内の燃料空気混合物が、上昇した熱と密度による自己発火によって反応し得る位置に達し得る。図１７に示すように、破線１７０１は、自然発火が燃焼チャンバ７１内で起こり得る位置を示し得る。燃焼チャンバ７１の容量は、自然発火の条件が満足される値に向けて減少し得る。燃焼チャンバ７１内の燃料空気混合物は、この位置において、よく混合され得る。自然発火において、燃焼が燃焼チャンバ７１内で一様に起こり得る。したがって、排出は向上し得る。例えば、一部の実施形態において、自然発火が燃焼チャンバ７１内で起こる前に、炎はなくてもよい。予混合圧縮着火（ＨＣＣＩ）は、自然着火モードでパワーシステム１を動作する１つの実施例であってもよい。
【0184】
例えば、ＨＣＣＩを用いて、相対的に大きな圧縮が圧縮チャンバ内で得られてもよい。一部の実施形態において、燃焼は、例えば、従来のイグニッションにおいて一般的であってもよい６５バールではなく、２００バール以上で開始し得る。比較例において、スパークは、ピストンが、事前の燃焼によって与えられる運動エネルギーのすべてを消費する前に、開始し得る。したがって、ピストンは、まだ残りの運動エネルギーを有する間、通常より早く方向を変え得る。スパークイグニッションができないとき、ピストンは、圧縮ストロークにおいて、移動し続ける傾向がある。本発明の実施形態において、ＨＣＣＩが用いられ得る。また、最適な位置において、ピストンのすべての運動エネルギーが、燃焼チャンバ内の気体を圧縮するために用いられ得る。一部の実施形態において、ピストンの過剰なエネルギーは、発電機に対する動作入力として取り出され得る。
【0185】
図１７に示すように、ピストン５０は、上述の第２動作モード又は第３動作モードにおいて用いられるような燃焼位置に達した後、さらなる距離を移動し得る。破線１７０１は、スパークイグニッションが、第２動作モード又は第３動作モードにおいて、正常に用いられるとき、ピストンが通常横断しない平面を示し得る。図１７は、ピストン５０が、エンジン頂部とピストンの近位面との間において、一部の距離Ｚが残るシリンダ１２の位置にあってもよいことを示す。これは、クリアランスの容量を示し得る。したがって、気体がさらに圧縮され得る一部の容量が残る。増加した圧縮により、より激しい燃焼ができる。パワーシステム１は、自然発火が起こるまで、ピストン５０が、予め決められた通常の燃焼位置を越えてさらに移動できることにより、この距離を利用し得る。
【0186】
【0187】
図１９は、本発明の実施形態に係るアクチュエータ３００Ａの一部の拡大図である。ラック３１０Ａはノッチ３１１を含む。センサ１３０は、ノッチ３１１がセンサ１３０とオーバーラップすることを検出するように構成され得る。センサ１３０とノッチ３１１が、例えば、ピストン５０が、シリンダ１２の北側の半分又は南側の半分にあることの大まかな判定に対して用いられ得る。ラック３１０Ａは、ノッチ３１１の反対側において、正確な判定に対して用いられ得る歯付き部３１２を含んでもよい。センサ１４０は、歯付き部３１２のそれぞれの歯を検出するように構成され得る。
【0188】
ホイール３２１Ａは、パワーの伝達に対して、ラック３１０Ａの溝３１９と関わるピン３２９を含んでもよい。ホイール３２１Ａとホイール３２２Ａは、回転動作するエネルギー変換器と繋がり得る。ホイール３２１Ａ，３２２Ａの回転の機械的運動が、パワーの伝達に対して用いられ得る。アクチュエータ３００Ａが、エンジン１０の線形往復運動を回転エネルギーに変換することに対して有効であってもよい。
【0189】
図２０は、パワーシステム１の別の変形例を示す。エンジン１０は、チューブ２０００に対して接続され得る。チューブ２０００は、開口部２０１０を含んでもよい。図２１は、チューブ２０００の内部を示す部分的に透過した図である。ピストンロッド部４３は、質量３１０Ｂに接続され得る。ピストンロッド部４３は、段付きロッド部４３ａによって、質量３１０に接続され得る。
【0190】
センサ１３０は、開口部２０１０を通して、ピストン５０に接続されている構造をモニタするように構成され得る。一部の実施形態において、段付きロッド部は、ロッド４３に比べて大きく減少した直径を有してもよい。例えば、図２２に示すように、与えられたロッド部４３ｂがあってもよい。センサ１３０は、ピストンロッド部４３における不連続性を観察するように構成され得る。センサ１３０は、遷移部４３ｔがセンサ１３０の位置を横断するとき、検出し得る。
【0191】
本発明の代表的な実施形態に係る発電システムは、種々の利点を生じ得る。例えば、相対的に単純且つ安価なセンサが、エンジン内のピストンの位置の情報を得るために用いられ得る。センサ出力は、単純であり、またコントローラのような処理システムに向けてすぐに与えられ得る。コントローラは、エンジンから改善されたエネルギーの抽出ができる発電システムの動作状態を調整し得る。高速処理と高帯域幅が得られる。
【0192】
本発明の代表的な実施形態に係るエンジンは、別の利点を生じ得る。例えば、エンジンは、燃焼のための新鮮な空気を連続的に供給するとき、シリンダの熱い排出ガスのほぼ連続した清掃を助け得る。ほぼ連続的に取り入れられて、予め圧縮された新鮮な空気は、シリンダ内の温度を減少して、エンジンの効率と耐用年数を増加し得る。
【0193】
種々の変更は、本発明の主旨又は範囲から逸脱することなく、本発明の代表的な実施形態に対して行われ得る。例えば、エンジン１０によって生じる燃焼済み気体は、ターボチャージャを駆動するために用いられ得る。シリンダに取り入れられる圧縮された空気は、外部のコンプレッサによって加圧され得る。外部のコンプレッサは、シリンダの対向する端部から延びる往復ピストンロッド部によって駆動される。他の変形例は、気体がシリンダの径方向内側又は径方向外側に向かわないように、吸気ポート又は排出ポートの角度を変えることによって、回転効果を、シリンダに取り入れられる気体に与えることを含んでもよい。
【0194】
それぞれの端部におけるエンジン頂部によって囲まれる両面シリンダを含むエンジン、それぞれの端部に配置されている排出ユニット、及びシリンダ内を自由にスライドするピストンが用いられ得る。２つのピストンロッドは、ピストンの異なる側に接続されて、長手方向の軸と合わせられ得る。それぞれのピストンロッドは、排出口に向けて延びる窪みを有してもよい。排出口は、ピストンロッドと一体となる部分である排出弁を構成し得る。ピストンロッドはスライド弁を構成し得る。このエンジンの例は、米国特許９９９５２１２号に記載されている。
【0195】
センサ１３０とセンサ１４０のような第１センサと第２センサの実施例が記載されている一方、パワーシステムは、同様の機能を行い得る１つのみ又は複数のセンサを含んでもよい。一部の実施形態において、センサ１３０，１４０は、統合され得る。複数のピストン又はピストンロッドのような複数の移動部品に対応し得る複数のセンサが設けられ得る。
【0196】
図面のブロック図は、本発明の種々の代表的な実施形態に係るシステム、方法、及びコンピュータハードウェア／ソフトウェア製品の考えられる実施の構造、機能、動作を示し得る。これに関して、概略図におけるそれぞれのブロックは、電子回路のようなハードウェアを用いて実施され得る算術演算又は論理演算処理を示し得る。ブロックはまた、モジュール、セグメント、又は特定の論理機能を実施するための１つ以上の実行可能な指示を備えるコードの一部を示し得る。一部の代替的な実施において、ブロックに示す機能が、図に記載の順序を越えて起こり得ることが分かる。例えば、連続して示す２つのブロックは、実質的に同時に実行され得る、又は実施され得る。または、２つのブロックは、関連する機能に基づいて、逆の順序で実行され得る。一部のブロックはまた、除外され得る。例えば、図１４ＦのステップＳ４１０及びステップＳ４１１が同時に実行され得る。また、特定の機能又は作動を行う特殊用途のハードウェアベースのシステムによって、又は特殊用途のハードウェア及びコンピュータの指示の組み合わせによって、ブロック図のそれぞれのブロック、及びブロックの組み合わせが実施され得るが分かる。
【0197】
本発明の上述の部分を行うため、種々の要素の組み合わせが共に記載されている。本発明の態様は、広義で、上述の特定の組み合わせに限定されないことが分かる。むしろ、本発明に従うと共に、図面の実施例によって示す本発明の実施形態は、以下の１つ以上の特徴、すなわち単独の特徴、若しくは以下の１つ以上の他の特徴との組み合わせ、又は上述の特徴との組み合わせのいずれかを含んでもよい。
【0198】
例えば、エンジンを含むシステムが提供され得る。エンジンは、第１燃焼チャンバと第２燃焼チャンバを有するシリンダ、及びシリンダ内にスライドできるように取り付けられているピストンを含んでもよい。また、以下の要素が提供され得る。
エンジンと接続するように構成されているベースに設けられている第１センサ。
ベースに設けられている第２センサ。
第１センサは、第１センサの領域にあるピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成されている。
第２センサは、第２センサの領域にあるピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成されている。
ベースは、エンジンの運動を動作に変換するように構成されているエネルギー変換器を含む。
エネルギー変換器は、エンジンの運動を電力に変換するように構成されている。
エンジンは、線形レシプロエンジンである。
エネルギー変換器は、線形レシプロエンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されている。
シリンダは、第１燃焼チャンバが形成され得る第１端部、及び第２燃焼チャンバが形成され得る第２端部を有する。第１端部は、第２端部と対向する。
第１シリンダヘッドは、第１燃焼チャンバの端部に配置されている。第２シリンダヘッドは、第２燃焼チャンバの端部に配置されている。
第１燃焼チャンバと第２燃焼チャンバを通して延びる少なくとも１つのピストンロッド部を含むピストンロッド。少なくとも１つのピストンロッド部は、ピストンの第１の側に配置されている少なくとも１つの第１ポート、及びピストンの第１の側と対向するピストンの第２の側に配置されている少なくとも１つの第２ポートを有する。
エンジンは、対向ピストンエンジンである。
エンジンと接続するように構成されているベースに設けられている第１センサ。
ベースに設けられている第２センサ。
第１センサは、第１センサの領域にあるピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成されている。
第２センサは、第２センサの領域にあるピストンと繋がる構成要素に応じて、信号を発するように構成されている。
ベースは、エンジンの運動を動作に変換するように構成されているエネルギー変換器を含む。
エネルギー変換器は、エンジンの運動を電力に変換するように構成されている。
エンジンは、線形レシプロエンジンである。
エネルギー変換器は、線形レシプロエンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されている。
シリンダは、第１燃焼チャンバが形成され得る第１端部、及び第２燃焼チャンバが形成され得る第２端部を有する。第１端部は、第２端部と対向する。
第１シリンダヘッドは、第１燃焼チャンバの端部に配置されている。第２シリンダヘッドは、第２燃焼チャンバの端部に配置されている。
第１燃焼チャンバと第２燃焼チャンバを通して延びる少なくとも１つのピストンロッド部を含むピストンロッド。少なくとも１つのピストンロッド部は、ピストンの第１の側に配置されている少なくとも１つの第１ポート、及びピストンの第１の側と対向するピストンの第２の側に配置されている少なくとも１つの第２ポートを有する。
エンジンは、対向ピストンエンジンである。
【0199】
また、例えば、シリンダの第１端部において、第１燃焼チャンバと、シリンダの対向する第２端部において、第２燃焼チャンバとを有するシリンダを含む線形レシプロエンジンが提供され得る。第１シリンダヘッドは、第１燃焼チャンバの端部に配置されている。第２シリンダヘッドは、第２燃焼チャンバの端部に配置されている。ピストンは、シリンダ内にスライドできるように取り付けられている。ピストンロッドは、第１燃焼チャンバを通して延びる第１ピストンロッド部と、第２燃焼チャンバを通して延びる第２ピストンロッド部とを含む。第１ピストンロッド部は、ピストンの第１の側に配置されている第１ポートを有する。また、第２ピストンロッド部は、ピストンの第１の側と対向するピストンの第２の側に配置されている第２ポートを有する。また、以下の要素が提供され得る。
機械的運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器。
線形レシプロエンジンの機械的運動をエネルギー変換器に伝達するように構成されているアクチュエータを含むベース。
複数のモードのいずれかにおいて、線形レシプロエンジン又はエネルギー変換器を動作するように構成されているコントローラ。
アクチュエータは、線形レシプロエンジンと繋がる第１ラック、ギア、エネルギー変換器と繋がる第２ラックを含む。
アクチュエータは、線形レシプロエンジンと繋がるラック、及びエネルギー変換器と繋がるホイールを含む。
機械的運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器。
線形レシプロエンジンの機械的運動をエネルギー変換器に伝達するように構成されているアクチュエータを含むベース。
複数のモードのいずれかにおいて、線形レシプロエンジン又はエネルギー変換器を動作するように構成されているコントローラ。
アクチュエータは、線形レシプロエンジンと繋がる第１ラック、ギア、エネルギー変換器と繋がる第２ラックを含む。
アクチュエータは、線形レシプロエンジンと繋がるラック、及びエネルギー変換器と繋がるホイールを含む。
【0200】
また、シリンダの第１端部において、第１燃焼チャンバと、シリンダの対向する第２端部において、第２燃焼チャンバとを有するシリンダを含む線形レシプロエンジンを動作するための方法が提供され得る。第１シリンダヘッドは、第１燃焼チャンバの端部に配置されている。第２シリンダヘッドは、第２燃焼チャンバの端部に配置されている。ピストンは、シリンダ内にスライドできるように取り付けられている。ピストンロッドは、第１燃焼チャンバと第２燃焼チャンバを通して延びる少なくとも１つのピストンロッド部を含む。少なくとも１つのピストンロッド部は、ピストンの第１の側に配置されている少なくとも１つの第１ポート、及びピストンの第１の側と対向するピストンの第２の側に配置されている少なくとも１つの第２ポートを有する。また、以下の要素が提供され得る。
第１センサによって、線形レシプロエンジンのピストンがシリンダの第１の半分又は第２の半分にあることを判定するステップ。
第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンによる移動距離を判定するステップ。
時間周期において、検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンの速度を判定するステップ。
ピストンの速度に基づいて、ピストンと接続している揺動質量のエネルギーを判定するステップ。
揺動質量の判定されたエネルギーに基づいて、線形レシプロエンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器の荷重を決めるステップ。
第１センサによって、線形レシプロエンジンのピストンがシリンダの第１の半分又は第２の半分にあることを判定するステップ。
第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンによる移動距離を判定するステップ。
時間周期において、検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンの速度を判定するステップ。
ピストンの速度に基づいて、ピストンと接続している揺動質量のエネルギーを判定するステップ。
揺動質量の判定されたエネルギーに基づいて、線形レシプロエンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器の荷重を決めるステップ。
【0201】
また、例えば、シリンダの第１端部において、第１燃焼チャンバと、シリンダの対向する第２端部において、第２燃焼チャンバとを有するシリンダを含む内燃エンジンのピストンの位置を判定する方法が提供され得る。ピストンは、シリンダ内にスライドできるように取り付けられている。ピストンロッドは、燃焼チャンバを通して、ピストンからシリンダの外部の領域に向けて延びる。また、以下の要素が提供され得る。
第１センサによって、線形レシプロエンジンのピストンがシリンダの第１領域又は第２領域にあることを判定するステップ。
第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンによる移動距離を判定するステップ。
第１位置又は第２位置における揺動質量の運動パラメータを判定するステップ。
第１位置は、第１センサの出力が遷移する位置に対応する。
第２位置は、予め決められた距離で第１位置から離れている位置に対応する。
運動パラメータを判定するステップは、所定の間隔において、第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンの速度を判定するステップを含む。
運動パラメータは、第１位置において、判定されているピストンの速度に基づいている。
運動パラメータに基づいて変換されるエネルギーの荷重を決めるステップ。
荷重は、ピストンの運動に抵抗するように構成されている。
荷重は、ピストンの運動を補助するように構成されている。
第１センサによって、線形レシプロエンジンのピストンがシリンダの第１領域又は第２領域にあることを判定するステップ。
第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンによる移動距離を判定するステップ。
第１位置又は第２位置における揺動質量の運動パラメータを判定するステップ。
第１位置は、第１センサの出力が遷移する位置に対応する。
第２位置は、予め決められた距離で第１位置から離れている位置に対応する。
運動パラメータを判定するステップは、所定の間隔において、第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、ピストンの速度を判定するステップを含む。
運動パラメータは、第１位置において、判定されているピストンの速度に基づいている。
運動パラメータに基づいて変換されるエネルギーの荷重を決めるステップ。
荷重は、ピストンの運動に抵抗するように構成されている。
荷重は、ピストンの運動を補助するように構成されている。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図10E】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図12F】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図14E】
【図14F】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【手続補正書】
【提出日】2022-01-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン内のピストンの位置を判定するためのシステムであって、第１出力又は第２出力を判定するように構成されている第１センサを備えており、
前記第１出力は、シリンダの第１領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記第２出力は、前記シリンダの第２領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記システムは、
第２センサと、
前記ピストンが前記シリンダ内の基準点に達するとき、前記エンジンのパラメータを判定するように構成されているコントローラとを備えており、
前記コントローラは、
前記エンジンの事前の動作に基づいて、前記基準点を調整して、
時間周期における前記第２センサによって検出されるインクリメントの数に基づいて、前記ピストンの速度を判定して、
前記ピストンの速度に基づいて、前記ピストンと接続している揺動質量のエネルギーを判定して、
前記揺動質量の前記エネルギーに基づいて、前記エンジンの線形往復運動を電力に変換するように構成されているエネルギー変換器の荷重を決めるように構成されていることを特徴とする、システム。
【請求項2】
前記パラメータは、前記ピストンの前記位置を含むことを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項3】
前記第２センサは、前記第２センサによって検出される１つ以上のインクリメントの数に基づいて、前記ピストンの移動距離を判定するように構成されており、
前記パラメータは、前記ピストンの速度を含むことを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記パラメータに基づいて、前記システムの動作を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項5】
前記システムの前記動作は、前記エネルギー変換器に与えられる前記荷重を含んでおり、
前記エネルギー変換器は、前記システムに含まれることを特徴とする、請求項４のシステム。
【請求項6】
前記システムの前記動作は、燃料噴射タイミングを決めることを含むことを特徴とする、請求項４のシステム。
【請求項7】
前記コントローラは、前記シリンダ内の位置として、前記基準点を決めるように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項8】
前記コントローラは、前記ピストンが第１位置に達した後、前記ピストンが予め決められた時間周期で移動する位置として、前記基準点を決めるように構成されており、
前記第１センサは前記第１位置に配置されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項9】
前記コントローラは、予め決められた距離の大きさで第１位置から離れている位置として、前記基準点を決めるように構成されており、
前記第１センサは前記第１位置に配置されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項10】
前記第１センサは、前記エンジンの構成要素が前記エンジン内の第１固定位置に達するとき、第１精度により、前記パラメータに関する情報を判定するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項11】
前記第２センサは、第２精度により、前記パラメータに関する情報を判定するように構成されており、
前記第２精度は、前記第１精度より高精度であることを特徴とする、請求項１０のシステム。
【請求項12】
前記コントローラは、前記ピストンが前記基準点に達するとき、前記第２センサの出力に基づいて、前記パラメータを判定するように構成されていることを特徴とする、請求項１１のシステム。
【請求項13】
前記コントローラは、前記第１センサの前記第１出力と前記第２出力との間の変化量に基づいて、前記ピストンの移動方向を判定するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項14】
前記コントローラは、前記第１センサの前記第１出力と前記第２出力との間の変化量に基づいて、前記システムに燃料を前記シリンダの前記第１領域又は前記シリンダの前記第２領域に向けて噴射させることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項15】
前記コントローラは、前記荷重を、前記ピストンが、自然発火が前記シリンダ内で起こる位置における停止に向けて減速するような値に設定するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項16】
前記第１センサは、ホール効果センサを含むことを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項17】
前記コントローラは、前記第１センサの前記第１出力と前記第２出力との間の変化量に基づいて、前記ピストンが、前記シリンダの中間点に達して、
燃料が、前記ピストンが前記中間点に達するとき、前記シリンダの前記第１領域又は前記シリンダの前記第２領域に向けて噴射されることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項18】
前記第２センサは、前記第２センサの領域を通過するラックによって回転するホイールの歯に応じて、インクリメントを検出するように構成されており、
前記コントローラは、前記第２センサによって検出される１つ以上のインクリメントに基づいて、前記ピストンによる移動距離、又は前記ピストンの速度を判定するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項19】
前記コントローラは、エンジン始動モードにおいて、前記第１センサの出力に基づいて、前記ピストンを、前記第１領域と前記第２領域の対向する方向に移動させるため、エネルギー変換器から出力を生じるように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項20】
前記第２センサは、前記第２センサの領域を通過する前記エンジンの構成要素に応じて、インクリメントを検出するように構成されており、
前記コントローラは、
エンジン始動モードにおいて、前記ピストンが、前記ピストンの速度に基づいて、最大量の圧縮と所定量の空気導入を生じる前記シリンダ内の位置を判定して、
前記ピストンが前記第２センサの出力に基づいて前記位置に達することを判定することに応じて、前記シリンダ内において、スパークを生じるための信号を送信するように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項21】
前記第２センサは、前記第２センサの領域を通過する前記エンジンの構成要素に応じて、インクリメントを検出するように構成されており、
前記コントローラは、
前記第２センサによって検出される１つ以上のインクリメントに基づいて、前記ピストンによる移動距離、又は前記ピストンの速度を判定して、
発電モードにおいて、前記第２センサの出力に基づいて、エネルギー変換器内の可変抵抗をインクリメントするように構成されていることを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項22】
前記第２センサは、前記第２センサの領域を通過する前記エンジンの構成要素に応じて、インクリメントを検出するように構成されており、
前記コントローラは、
前記時間周期における前記第２センサによって検出される１つ以上のインクリメントに基づいて、前記ピストンの速度を判定して、
前記ピストンの速度に基づいて、前記シリンダの前記第１領域又は前記シリンダの前記第２領域に向けて噴射するための燃料の量を判定することを特徴とする、請求項１のシステム。
【請求項23】
エンジン内のピストンの位置を判定するためのシステムであって、
第１出力又は第２出力を判定するように構成されている第１センサを備えており、
前記第１出力は、シリンダの第１領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記第２出力は、前記シリンダの第２領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記システムは、
前記第２センサの領域を通過する前記エンジンの構成要素に応じて、インクリメントを判定するように構成されている第２センサと、
前記ピストンが前記シリンダ内の基準点に達するとき、前記エンジンのパラメータを判定するように構成されているコントローラとを備えており、
前記コントローラは、
前記エンジンの事前の動作に基づいて、前記基準点を調整して、
時間周期における前記第２センサによって検出される１つ以上のインクリメントに基づいて、前記ピストンの速度を判定して、
前記ピストンの速度に基づいて、前記ピストンと接続している揺動質量のエネルギーを判定して、
前記シリンダの端部において、前記ピストンの速度が予め決められた位置に達するために不十分であることを判定することに応じて、前記シリンダ内において、スパークを生じるための信号を送信するように構成されていることを特徴とする、システム。
【請求項24】
エンジン内のピストンの位置を判定するためのシステムであって、
第１出力又は第２出力を判定するように構成されている第１センサを備えており、
前記第１出力は、シリンダの第１領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記第２出力は、前記シリンダの第２領域内にある前記ピストンに対応しており、
前記システムは、
前記第２センサの領域を通過する前記エンジンの構成要素に応じて、インクリメントを検出するように構成されている第２センサと、
前記ピストンが前記シリンダ内の基準点に達するとき、前記エンジンのパラメータを判定するように構成されているコントローラとを備えており、
前記コントローラは、
前記エンジンの事前の動作に基づいて、前記基準点を調整して、
前記第２センサによって検出される１つ以上のインクリメントに基づいて、前記ピストンによる移動距離、又は前記ピストンの速度を判定して、
発電モードにおいて、前記第２センサの出力に基づいて、エネルギー変換器内の可変抵抗をインクリメントして、
前記発電モードにおいて、前記ピストンの速度が、自然発火が前記シリンダ内で起こる位置に達するために不十分であることを判定することに応じて、前記可変抵抗をデクリメントすることを特徴とする、システム。
【国際調査報告】