(57)【要約】【課題】ピストン部材の衝突を回避する。【解決手段】エンジン装置は、回転ピストン型のエンジンと、エンジン装置を制御する制御装置とを備えている。エンジンは、第１ピストン部材と、第２ピストン部材とを含んでいる。エンジン装置は、第１ピストン部材に接続され、第１ピストン部材の回転により回生発電可能な、回転電機をさらに備えている。制御装置は、第１ピストン部材の回転の異常または回転電機の異常が検出された場合、第２ピストン部材の回転に対する負荷を増大する。【選択図】図７
2020204309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン装置であって、
回転ピストン型のエンジンを備え、
前記エンジンは、
円筒形状のハウジングと、
前記ハウジング内に回転中心を中心に一方向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前記回転中心を中心に前記一方向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、前記第１ピストン部材の回転方向の前方面および前記第２ピストン部材の回転方向の後方面は燃料を燃焼させるための第１燃焼室および第３燃焼室を形成し、前記ハウジングの前記内周面、前記第１ピストン部材の回転方向の後方面および前記第２ピストン部材の回転方向の前方面は燃料を燃焼させるための第２燃焼室および第４燃焼室を形成し、
前記第１燃焼室、前記第２燃焼室、前記第３燃焼室および前記第４燃焼室は前記一方向においてこの順に並び、前記第１燃焼室、前記第２燃焼室、前記第３燃焼室および前記第４燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返され、
さらに、前記第１ピストン部材に接続され、前記第１ピストン部材の回転により回生発電可能な、回転電機と、
前記エンジン装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記第１ピストン部材の回転の異常または前記回転電機の異常が検出された場合、前記第２ピストン部材の回転に対する負荷を増大する、エンジン装置。
【請求項２】
前記回転電機は、前記第１ピストン部材を回転駆動可能であり、
前記制御装置は、前記回転電機に要求される前記第１ピストン部材を回転駆動させるための駆動トルクに基づき、前記第１ピストン部材の回転の異常を検出する、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記第１ピストン部材の位相の目標値と実際の位相との差に基づき、前記第１ピストン部材の回転の異常を検出する、請求項１に記載のエンジン装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第２ピストン部材が停止するまで、前記第２ピストン部材の回転に対する負荷を増大させたまま保つ、請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジン装置。
【請求項５】
前記制御装置は、前記第２ピストン部材が停止すると、前記第２ピストン部材の回転に対する負荷をゼロにする、請求項４に記載のエンジン装置。
【請求項６】
エンジン装置であって、
回転ピストン型のエンジンと、
前記エンジン装置の動作を制御する制御装置とを備え、
前記エンジンは、
円筒形状のハウジングと、
前記ハウジング内に回転中心を中心に一方向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前記回転中心を中心に前記一方向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、前記第１ピストン部材の回転方向の前方面および前記第２ピストン部材の回転方向の後方面は燃料を燃焼させるための第１燃焼室および第３燃焼室を形成し、前記ハウジングの前記内周面、前記第１ピストン部材の回転方向の後方面および前記第２ピストン部材の回転方向の前方面は燃料を燃焼させるための第２燃焼室および第４燃焼室を形成し、
前記第１燃焼室、前記第２燃焼室、前記第３燃焼室および前記第４燃焼室は前記一方向においてこの順に並び、前記第１燃焼室、前記第２燃焼室、前記第３燃焼室および前記第４燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返され、
前記制御装置は、前記第２ピストン部材への前記第１ピストン部材の異常接近が検出された場合、前記第１ピストン部材の回転に対する負荷を増大する、エンジン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、エンジン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開平６−２５５９号公報（特許文献１）には、回転軸と、回転軸上で回転する第１ロータおよび第２ロータと、第１ロータおよび第２ロータの動力を回転軸へ伝達する動力伝達手段とを備えるロータリエンジンにおいて、第１ロータおよび第２ロータの真円回転運動により発生した回転動力を出力することにより回転ロスをなくすと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複数のピストン部材が独立して回転可能な回転ピストン型のエンジンにおいては、エンジンの運転を安定して継続するためにピストン部材同士の衝突を回避することが望まれる。上記文献には、ピストン部材を交互にストッパで制止することで１８０°ずつの間欠運転を行なうことが記載されているが、ピストン部材の衝突回避という観点からの記載はない。
【０００５】
本開示では、ピストン部材の衝突回避を可能とする、エンジン装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従うと、回転ピストン型のエンジンを備えるエンジン装置が提供される。エンジンは、円筒形状のハウジングと、ハウジング内に回転中心を中心に一方向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中心を中心に一方向に回転可能に支持される第２ピストン部材とを含んでいる。ハウジングの内周面、第１ピストン部材の回転方向の前方面および第２ピストン部材の回転方向の後方面は、燃料を燃焼させるための第１燃焼室および第３燃焼室を形成する。ハウジングの内周面、第１ピストン部材の回転方向の後方面および第２ピストン部材の回転方向の前方面は、燃料を燃焼させるための第２燃焼室および第４燃焼室を形成する。第１燃焼室、第２燃焼室、第３燃焼室および第４燃焼室は一方向においてこの順に並ぶ。第１燃焼室、第２燃焼室、第３燃焼室および第４燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返される。エンジン装置はさらに、第１ピストン部材に接続され、第１ピストン部材の回転により回生発電可能な、回転電機と、エンジン装置の動作を制御する制御装置とを備えている。制御装置は、第１ピストン部材の回転の異常または回転電機の異常が検出された場合、第２ピストン部材の回転に対する負荷を増大する。
【０００７】
第１ピストン部材または第１ＭＧの異常発生時に、相手側の第２ピストン部材を停止させる制御を実行することで、第１ピストン部材への第２ピストン部材の衝突を回避することができる。したがって、エンジンの運転を安定して継続することができる。
【０００８】
上記のエンジン装置において、回転電機は、第１ピストン部材を回転駆動可能であり、制御装置は、回転電機に要求される第１ピストン部材を回転駆動させるための駆動トルクに基づき、第１ピストン部材の回転の異常を検出してもよい。回転電機への負荷を認識して異常判定を行なうことで、異常発生時に回転電機の負荷を確実に低減して回転電機の発熱量増大を抑制することができる。
【０００９】
上記のエンジン装置において、制御装置は、第１ピストン部材の位相の目標値と実際の位相との差に基づき、第１ピストン部材の回転の異常を検出してもよい。第１ピストン部材が動いていないことを認識して異常判定を行なうことで、第１ピストン部材と第２ピストン部材との衝突を確実に回避することができる。
【００１０】
上記のエンジン装置において、制御装置は、第２ピストン部材が停止するまで、第２ピストン部材の回転に対する負荷を増大させたまま保ってもよい。これにより、第２ピストン部材を確実に停止させることができ、第１ピストン部材と第２ピストン部材との衝突を確実に回避することができる。
【００１１】
上記のエンジン装置において、制御装置は、第２ピストン部材が停止すると、第２ピストン部材の回転に対する負荷をゼロにしてもよい。これにより、第２ピストン部材に接続される回転電機への負荷を小さくすることができる。
【００１２】
本開示に従うと、回転ピストン型のエンジンを備えるエンジン装置が提供される。エンジンは、円筒形状のハウジングと、ハウジング内に回転中心を中心に一方向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中心を中心に一方向に回転可能に支持される第２ピストン部材とを含んでいる。ハウジングの内周面、第１ピストン部材の回転方向の前方面および第２ピストン部材の回転方向の後方面は、燃料を燃焼させるための第１燃焼室および第３燃焼室を形成する。ハウジングの内周面、第１ピストン部材の回転方向の後方面および第２ピストン部材の回転方向の前方面は、燃料を燃焼させるための第２燃焼室および第４燃焼室を形成する。第１燃焼室、第２燃焼室、第３燃焼室および第４燃焼室は一方向においてこの順に並ぶ。第１燃焼室、第２燃焼室、第３燃焼室および第４燃焼室内において吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返される。エンジン装置はさらに、エンジン装置の動作を制御する制御装置とを備えている。制御装置は、第２ピストン部材への第１ピストン部材の異常接近が検出された場合、第１ピストン部材の回転に対する負荷を増大する。
【００１３】
ピストン部材の異常接近が発生したときに第１ピストン部材を停止させる制御を実行することで、第２ピストン部材への第１ピストン部材の衝突を回避することができる。したがって、エンジンの運転を安定して継続することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示に係るエンジン装置に従えば、ピストン部材の衝突を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態におけるエンジン装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】エンジン装置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】第２ピストン部材の位置を調整する処理を示すフローチャートである。
【図８】ピストン部材の回転に関する制御量の目標値の一例を示すグラフである。
【図９】各回転電機への要求トルクの一例を示すグラフである。
【図１０】異常発生時の回転電機の位相変化の一例を示すグラフである。
【図１１】異常発生時の各回転電機への要求トルクの一例を示すグラフである。
【図１２】第二実施形態における、第２ピストン部材の位置を調整する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施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。
【００１７】
［第一実施形態］
＜エンジン装置１の概略構成について＞
図１は、本実施形態におけるエンジン装置１の概略構成の一例を示す図である。図２は、エンジン装置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、エンジン装置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とを含む。エンジン装置１はまた、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。
【００１８】
＜エンジン２の構成について＞
本実施形態において、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、水素、ガソリン、ガス（液化天然ガス、液化石油ガスなど）または軽油などが用いられる。エンジン２は、ハウジング４と、吸気管６と、排気管８と、燃料供給装置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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
燃料供給装置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る。燃料供給装置１０は、制御装置２００からの制御信号ＩＮＪに応じて、燃料を吸気管６内に供給する。吸気管６内に供給された燃料は、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。
【００２２】
ハウジング４の外周部分は、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。
【００２３】
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８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。
【００２４】
＜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。
【００２５】
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。
【００２６】
第１ピストン部材２４と、第２ピストン部材２８とは、ハウジング４によって回転可能に支持されている。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、図３中に一点鎖線で図示される回転中心ＡＸが一致している。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、回転中心ＡＸを中心に回転可能である。第１回転体２４ａと第２回転体２８ａとは、第１回転体２４ａの一方の端面と第２回転体２８ａの一方の端面とが軸方向に対向するように設けられる。
【００２７】
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。
【００２８】
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ＡＸについて互いに対称となる位置関係になるように第１回転体２４ａに設けられる。
【００２９】
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ＡＸ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。
【００３０】
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とがハウジング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。
【００３１】
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ＡＸ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ＡＸが一致するように第２出力軸１８が接続される。
【００３２】
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。
【００３３】
＜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、以下にエンジン装置１のエンジン２以外の構成について説明する。
【００３４】
第１回転体２４ａおよび第２回転体２８ａ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回転体２４ａは、第１出力軸１６を介して、第１ＭＧ６１の回転軸に接続されている。第２回転体２８ａは、第２出力軸１８を介して、第２ＭＧ６２の回転軸に接続されている。
【００３５】
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。
【００３６】
第１ＭＧ６１は、第１インバータ７１と電気的に接続されている。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。
【００３７】
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。第１ＭＧ６１は第１出力軸１６を介して第１ピストン部材２４に接続されており、第１ＭＧ６１は第１ピストン部材２４の回転により回生発電可能に構成されている。
【００３８】
または、制御装置２００は、第１ＭＧ６１において駆動トルクが発生するように第１インバータ７１を制御する。このとき、バッテリ８０の電力は、第１インバータ７１において直流電力から交流電力に変換され第１ＭＧ６１に供給される。第１ＭＧ６１は第１出力軸１６を介して第１ピストン部材２４に接続されており、第１ＭＧ６１は第１ピストン部材２４を回転駆動可能に構成されている。
【００３９】
制御装置２００は、第１インバータ７１に制御信号ＩＮＶ１を送信することにより、第１ピストン部材２４の回転動作を制御する。
【００４０】
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。
【００４１】
第２ＭＧ６２は、第２インバータ７２と電気的に接続されている。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。第２ＭＧ６２は第２出力軸１８を介して第２ピストン部材２８に接続されており、第２ＭＧ６２は第２ピストン部材２８の回転により回生発電可能に構成されている。
【００４３】
または、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。第２ＭＧ６２は第２出力軸１８を介して第２ピストン部材２８に接続されており、第２ＭＧ６２は第２ピストン部材２８を回転駆動可能に構成されている。
【００４４】
制御装置２００は、第２インバータ７２に制御信号ＩＮＶ２を送信することにより、第２ピストン部材２８の回転動作を制御する。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
エンジン装置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。
【００４８】
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、エンジン装置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。
【００４９】
＜燃焼室Ａ〜Ｄ、第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の動作＞
以上のような構成を有するエンジン装置１において、ハウジング４内に形成される燃焼室、およびピストン部材の動作について、以下に説明する。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。
【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）における、回転中心ＡＸに直交する断面が示される。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４ｍ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、燃料を燃焼させるための４つの燃焼室Ａ〜Ｄが形成される。第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂは、燃焼室Ａ〜Ｄの周方向の壁面を構成している。周方向に隣り合う２つの燃焼室は、第１壁面部材２４ｂおよび第２壁面部材２８ｂによって仕切られている。
【００５１】
燃焼室Ａおよび燃焼室Ｃは、ハウジング４の内周面４ｍ、第１ピストン部材２４の回転方向の前方面２４ｍ、および第２ピストン部材２８の回転方向の後方面２８ｎによって、規定されている。燃焼室Ｂおよび燃焼室Ｄは、ハウジング４の内周面４ｍ、第１ピストン部材２４の回転方向の後方面２４ｎ、および第２ピストン部材２８の回転方向の前方面２８ｍによって、規定されている。
【００５２】
図３に示されるワンウェイクラッチ２２，２６は、図４においては、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。図４中の時計回り方向は、実施形態における一方向に相当する。燃焼室Ａ、燃焼室Ｂ、燃焼室Ｃおよび燃焼室Ｄは、この一方向においてこの順に並んでいる。
【００５３】
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。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図中の時計回り方向に回転する。燃焼室Ａでは、燃焼室Ａ内の気体が膨張するともに燃焼室Ａの容積が増加する、膨張行程となる。
【００５４】
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図中の時計回り方向に回転すると、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。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。
【００５５】
一方、図４に示される燃焼室Ｄは、吸気管６と連通している。そのため、吸気管６から空気と燃料との混合気が燃焼室Ｄ内に吸入される。燃焼室Ｄでは、吸気管６から混合気が吸入される吸気行程となる。
【００５６】
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図中の時計回り方向に回転する途中で、燃焼室Ｄは吸気管６と非連通になる。第２ピストン部材２８がさらに回転すると、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。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。
【００５７】
図４に示される燃焼室Ｃでは、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図中の時計回り方向に回転すると、第１ピストン部材２４の回転位置が維持されるため、容積が増加する。燃焼室Ｃは、第２ピストン部材２８が回転する途中で、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。燃焼室Ｃでは、吸気管６から混合気が吸入される吸気行程となる。
【００５８】
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。
【００５９】
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。図５には、図４と同様に、ハウジング４の中央部分における回転中心ＡＸに直交する断面が示される。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との位置関係ならびに燃焼室Ａ〜Ｄの位置および容積が異なる点以外は同様である。
【００６０】
図５に示される燃焼室Ｄでは、圧縮行程の後の膨張行程となる。すなわち、燃焼室Ｄでは、圧縮された空気と燃料との混合気が自着火によって着火する。燃焼室Ｄで燃料が燃焼すると、第２ピストン部材２８の反時計回りの移動がワンウェイクラッチ２６によって抑制されるため、第２ピストン部材２８の回転位置が維持されつつ、第１ピストン部材２４のみが時計回りに回転し、燃焼室Ｄ内の気体の膨張とともに燃焼室Ｄの容積が増加する。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。燃焼室Ａ、燃焼室Ｂ、燃焼室Ｃおよび燃焼室Ｄ内において、吸気行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程からなるサイクルが繰り返される。
【００６６】
この場合において、図４に示すように、燃焼室Ａまたは燃焼室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または燃焼室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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
＜エンジン装置１の制御について＞
このような構成を有するエンジン装置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の回転制御を精度高く行なうことが求められる。
【００７４】
上述の構成を備えているエンジン２においては、第１ピストン部材２４に、第１出力軸１６を介して第１ＭＧ６１が接続されている。第２ピストン部材２８に、第２出力軸１８を介して第２ＭＧ６２が接続されている。制御装置２００は、第１ＭＧ６１および第２ＭＧ６２を制御する。
【００７５】
そこで、本実施形態においては、制御装置２００は、エンジン２の作動中に、第１ＭＧ６１の制御量を調整することにより第１ピストン部材２４の回転に対する負荷を増減し、第２ＭＧ６２の制御量を調整することにより第２ピストン部材２８の回転に対する負荷を増減する制御を実行する。制御装置２００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の回転制御を実行し、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の回転制御を実行する。
【００７６】
本実施形態においては、第１ＭＧ６１は、第１ピストン部材２４の回転により回生発電可能、かつ第１ピストン部材２４を回転駆動可能に、構成されている。制御装置２００は、第１ピストン部材２４に対する第１ＭＧ６１の制動力を調整し、第１ＭＧ６１による第１ピストン部材２４の回転速度の低下量または増加量を調整する。制御装置２００は、第１ピストン部材２４に対する第１ＭＧ６１の駆動力を調整し、第１ＭＧ６１による第１ピストン部材２４の回転速度の増加量を調整する。
【００７７】
第２ＭＧ６２は、第２ピストン部材２８の回転により回生発電可能、かつ第２ピストン部材２８を回転駆動可能に、構成されている。制御装置２００は、第２ピストン部材２８に対する第２ＭＧ６２の制動力を調整し、第２ＭＧ６２による第２ピストン部材２８の回転速度の低下量または増加量を調整する。制御装置２００は、第２ピストン部材２８に対する第２ＭＧ６２の駆動力を調整し、第２ＭＧ６２による第２ピストン部材２８の回転速度の増加量を調整する。
【００７８】
より具体的には、制御装置２００は、燃焼室Ａ〜Ｄ内で燃料が燃焼することによって第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８が回転する場合において、第１ピストン部材２４の回転に関する制御量が目標値を上回るとき、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを増大させて、第１ピストン部材２４の回転に対する負荷を増大する。第１ピストン部材２４の回転に関する制御量が目標値を下回るとき、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを減少させて、第１ピストン部材２４の回転に対する負荷を減少する。回生トルクをゼロまで減少させても第１ピストン部材２４の回転に関する制御量が目標値を下回るとき、第１ＭＧ６１に駆動トルクを発生させて、第１ＭＧ６１によって第１ピストン部材２４を回転駆動させる。
【００７９】
また制御装置２００は、燃焼室Ａ〜Ｄ内で燃料が燃焼することによって第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８が回転する場合において、第２ピストン部材２８の回転に関する制御量が目標値を上回るとき、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを増大させて、第２ピストン部材２８の回転に対する負荷を増大する。第２ピストン部材２８の回転に関する制御量が目標値を下回るとき、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを減少させて、第２ピストン部材２８の回転に対する負荷を減少する。回生トルクをゼロまで減少させても第２ピストン部材２８の回転に関する制御量が目標値を下回るとき、第２ＭＧ６２に駆動トルクを発生させて、第２ＭＧ６２によって第２ピストン部材２８を回転駆動させる。
【００８０】
実施形態のエンジン２においては、複数のピストン部材、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、独立して回転可能である。エンジン２の運転を安定して継続するために、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との衝突を回避することが望まれる。以下、本実施形態における制御装置２００で実行される、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との衝突を回避するための制御処理の詳細について説明する。
【００８１】
図７は、第２ピストン部材の位置を調整する処理を示すフローチャートである。以下、第１ピストン部材２４および第１ＭＧ６１を制御対象とする処理を例として説明するが、第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２においても、第１ピストン部材２４および第１ＭＧ６１と同様の処理が行なわれることは勿論である。制御装置２００は、第１ピストン部材２４および第１ＭＧ６１を制御対象とする処理と、第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２を制御対象とする処理とを交互に実行することによって、エンジン２を継続的に動作させる。
【００８２】
図７に示されるように、まずステップＳ１において、相手側の異常を確認する。図７に示される例においては、第１ピストン部材２４および第１ＭＧ６１が処理対象であるため、相手側とは、第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２をいう。制御装置２００は、第２ピストン部材２８および／または第２ＭＧ６２に異常が発生しているか否かを確認する。次にステップＳ２において、ステップＳ１における相手側の異常の確認の結果、異常が発生しているか否かの判断が行なわれる。異常の有無の判定の詳細については後述する。
【００８３】
ステップＳ２の判断において、相手側に異常が発生していないと判断された場合（ステップＳ２においてＮＯ）、ステップＳ３に進み、目標の位相曲線を確認する。
【００８４】
図８は、ピストン部材の回転に関する制御量の目標値の一例を示すグラフである。図８に示されるグラフの横軸は、ピストン部材の回転の周期を示す。横軸の１目盛りが１周期を示す。横軸の座標がゼロの値をとる時刻は、燃焼室Ａ〜Ｄのいずれか１つの燃焼室における混合気の着火の瞬間を示す。横軸の座標が０．５ずつ増加する毎に、着火が行なわれる。すなわち、横軸の座標が０．５の値をとる時刻に次回の着火が行なわれ、横軸の座標が１．０の値をとる時刻にさらにその次の着火が行なわれる。
【００８５】
図８に示されるグラフの縦軸は、ピストン部材の回転の角度、すなわち位相を示す。本実施形態のエンジン２は第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との２つのピストン部材を有しているので、１周期におけるピストン部材の回転角度は１８０°である。図８には、膨張行程となる燃焼室と排気行程となる燃焼室とを仕切るピストン部材の回転動作が示されている。縦軸の座標がゼロの値をとる位置は、膨張行程となる燃焼室の回転方向の中心を示す。そのため、燃焼室における着火の瞬間、すなわち横軸の座標がゼロであるときに、縦軸に示す角度は正の値をとっている。
【００８６】
図８には、時間とピストン部材の位相との関係を示す理想的な制御マップ（目標ライン）が図示されている。図８に示されるように、ピストン部材の理想的な回転動作は、概略以下の通りである。燃焼室での燃料の燃焼によってピストン部材が回転することにより、０〜０．５周期の間に位相が時間に対してほぼ線形に増加し、ピストン部材は１８０°近くまで回転する。その後ピストン部材は、ワンウェイクラッチの作用によって回転位置が維持される。１周期近くなると、もう一つのピストン部材の回転によって圧力が作用することにより、ピストン部材が回転し、このときピストン部材の位相は時間に対して緩やかに増加する。
【００８７】
制御装置２００は、図８に示される理想的な回転動作を目標値として、第１ピストン部材２４を制御する。
【００８８】
図９は、各回転電機への要求トルクの一例を示すグラフである。図９に示す２つのグラフの横軸は、図８に示されるグラフと同じく、ピストン部材の回転の周期を示す。上側のグラフの縦軸は、第１ＭＧ６１への要求トルクを示す。下側のグラフの縦軸は、第２ＭＧ６２への要求トルクを示す。縦軸のプラス方向は、駆動トルクを示し、縦軸のマイナス方向は、回生トルクを示す。
【００８９】
図８を併せて参照して、第１ピストン部材２４は、０〜０．５周期の間に位相が増加して、位相０°付近から１８０°付近まで移動する。膨張行程において第１ピストン部材２４に燃焼ガスの圧力が作用することにより、第１ピストン部材２４が回転する。この第１ピストン部材２４の回転時に、回転する第１ピストン部材２４に接続されている第１ＭＧ６１において回生トルクが発生させられる。
【００９０】
図４，５を参照して説明した通り、エンジン２は、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、動作する。第１ピストン部材２４が回転しており、したがって第１ＭＧ６１において回生トルクが発生させられているとき、第２ピストン部材２８は停止しており、したがって第２ＭＧ６２への要求トルクはほぼゼロである。
【００９１】
第１ピストン部材２４の停止とほぼ同時に、第２ピストン部材２８が回転を開始する。第２ピストン部材２８は、０．５〜１周期の間に位相が増加して、位相０°から１８０°付近まで移動する。この第２ピストン部材２８の回転時に、回転する第２ピストン部材２８に接続されている第２ＭＧ６２において回生トルクが発生させられる。第２ピストン部材２８が回転しており、したがって第２ＭＧ６２において回生トルクが発生させられているとき、第１ピストン部材２４は停止しており、したがって第１ＭＧ６１への要求トルクはほぼゼロである。
【００９２】
図７に戻って、次にステップＳ４において、トルク制御を実施する。制御装置２００は、回転角度ＣＡ１により検出される第１ピストン部材２４の実際の位相が、図８に示される回転の周期に対する位相の目標値と等しいか否かを判断する。制御装置２００は、エンジン２の作動中において、第１ピストン部材２４の位相をフィードバック制御して、第１ピストン部材２４の位相を目標値に近づけるように調整する。
【００９３】
第１ピストン部材２４の実際の位相が目標値よりも大きい場合、制御装置２００は、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを増加させる。これにより、第１ピストン部材２４の回転に対する負荷が増大し、第１ピストン部材２４の回転が抑制され、第１ピストン部材２４の位相が理想の位置に近づく。
【００９４】
第１ピストン部材２４の実際の位相が目標値よりも小さい場合、制御装置２００は、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを減少させる。これにより、第１ピストン部材２４の回転に対する負荷が減少し、第１ピストン部材２４の回転が促進され、第１ピストン部材２４の位相が理想の位置に近づく。
【００９５】
第１ピストン部材２４の実際の位相が目標値よりも小さく、かつ第１ＭＧ６１の回生トルクがゼロに設定されている場合、第１ＭＧ６１を発電機でなく電動機として使用する。第１ＭＧ６１によって駆動トルクを発生して第１ピストン部材２４を回転駆動させることにより、第１ピストン部材２４の位相を理想の位置に近づける処理が行なわれる。
【００９６】
次にステップＳ５において、第１ピストン部材２４の要求トルクの瞬時出力値の確認が行なわれる。
【００９７】
次にステップＳ６において、異常の有無の判定が行なわれる。制御装置２００は、第１ＭＧ６１への負荷を認識し、異常判定を行なう。制御装置２００は、たとえば、第１ＭＧ６１に要求される、第１ピストン部材２４を回転駆動させるための駆動トルクに基づき、第１ピストン部材２４の回転の異常を検出する。より具体的には、制御装置２００は、第１ピストン部材２４の駆動トルクに閾値を設定し、要求される駆動トルクが閾値を超えていると、第１ピストン部材２４がハウジング４内で固着するなどの、第１ピストン部材２４の回転の異常が発生していると判定する。制御装置２００は、その駆動トルクを発生させるための電流または電圧の値に基づいて、第１ピストン部材２４の回転の異常を判定してもよい。
【００９８】
制御装置２００は、第１ＭＧ６１に異常が発生していることを判断してもよい。たとえば、制御装置２００から第１インバータ７１に対して制御信号ＩＮＶ１を送信しているにも関わらず、第１ＭＧ６１の動作状態を検出するセンサの検出結果、たとえば第１レゾルバ１０１で検出した回転角度ＣＡ１によると、第１ＭＧ６１が制御信号ＩＮＶ１に対応した動作をしていないと判断された場合に、第１ＭＧ６１に異常が発生していると判定してもよい。また、第１ＭＧ６１の動作状態を検出するべきセンサから、検出信号の出力がなければ、断線などにより第１ＭＧ６１への電力遮断が発生している可能性があり、この場合も第１ＭＧ６１に異常が発生していると判定する。
【００９９】
図１０は、異常発生時の回転電機の位相変化の一例を示すグラフである。図１０に示されるグラフの横軸、縦軸は、図８に示されるグラフと同様に、それぞれ、ピストン部材の回転の周期、ピストン部材の位相を示す。
【０１００】
図１０に示されるように、第１ピストン部材２４が回転し、第１ピストン部材２４の位相が０°付近から増加する。時刻Ａに到達した時点以降、第１ピストン部材２４の位相が変化せずほぼ一定である。図８に示されるグラフを、図１０においては破線で示す。時刻Ａを起点として、第１ピストン部材２４の位相の目標値と実際の位相との差が次第に大きくなっている。時刻Ａ以降、時間が経過しても第１ピストン部材２４は回転していない。この場合、制御装置２００は、時刻Ａにおいて、第１ピストン部材２４に固着などの異常が発生したと判定する。
【０１０１】
上述した駆動トルクに基づく例に替えて、制御装置２００は、図１０に破線で示される第１ピストン部材２４の位相の目標値と、図１０に実線で示される第１ピストン部材２４の実際の位相との差に基づいて、第１ピストン部材２４の回転の異常を検出してもよい。制御装置２００は、位相の目標値と実際の位相との差に閾値を設定し、位相の差が閾値を超えていると、第１ピストン部材２４の回転の異常が発生していると判定してもよい。
【０１０２】
図７に戻って、次にステップＳ７において、ステップＳ６における異常有無判定の結果、第１ピストン部材２４および／または第１ＭＧ６１に異常が発生しているか否かの判断が行なわれる。異常が発生していないと判断されると（ステップＳ７においてＮＯ）、ステップＳ３〜Ｓ６までの処理が繰り返され、ステップＳ７の判断が再度行なわれる。
【０１０３】
ステップＳ７の判断において異常が発生していると判断されると（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ１１に進み、相手側に異常信号を送付する。制御装置２００は、相手側、すなわち第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２を制御対象とする制御フローに、異常信号を送付し、第１ピストン部材２４および／または第１ＭＧ６１に異常が発生しているという情報を与える。
【０１０４】
続いてステップＳ１２において、トルクの付与を停止する。制御装置２００は、第１ＭＧ６１で発生する回生トルクおよび駆動トルクをゼロにし、第１ピストン部材２４の駆動をやめ、第１ピストン部材２４の回転を停止させる。これにより、ステップＳ１３において、エンジン２が停止する。
【０１０５】
第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２を制御対象とする制御フローにおいて、上述したステップＳ６，Ｓ７と同様の処理を第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２について実行した結果、第２ピストン部材２８および／または第２ＭＧ６２に異常が発生していると判断された場合に、ステップＳ１１と同様に、異常信号を送付する。図７に示されるステップＳ１における相手側の異常の確認においては、制御装置２００は、第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２を制御対象とする制御フローから異常信号が送付されているか否かの確認を行なう。
【０１０６】
ステップＳ２の判断において、相手側に異常が発生していると判断された場合、すなわち、第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２を制御対象とする制御フローから異常信号が送付されている場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）、ステップＳ２１に進み、ロータ停止制御が開始される。制御装置２００は、ロータ、すなわち第１ピストン部材２４を停止させるための制御を、以下の通り実行する。
【０１０７】
具体的には、ステップＳ２２において、最大回生制御が実行される。この最大回生制御においては、第１ピストン部材２４に接続されている第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを増大する。典型的には、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを最大にする。これにより、第１ピストン部材２４の回転に対する負荷を増大する。
【０１０８】
図１１は、第１ピストン部材２４の回転の異常発生時における各回転電機への要求トルクの一例を示すグラフである。図１１に示す２つのグラフは、図９と同様に、ピストン部材の回転の周期に対する、第１ＭＧ６１および第２ＭＧ６２への要求トルクを示す。
【０１０９】
図１１には、第１ピストン部材２４の回転の異常または第１ＭＧ６１の異常が検出された場合の第２ＭＧ６２において発生する回生トルクの特性が示されており、図７に示されるステップＳ２２の処理とは、異常を発生する側と回生トルクを増大する側とが入れ替わっていることになる。しかしながら、第２ピストン部材２８の回転の異常または第２ＭＧ６２の異常が検出された場合の第１ＭＧ６１において発生する回生トルクの特性は、図１１に従って以下に説明する、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクの特性と同じであるので、図１１および他の図面を適宜参照して、ステップＳ２２の説明を続ける。
【０１１０】
第１ピストン部材２４の回転異常が発生する時刻Ａまでは、図９と同様に第１ＭＧ６１において回生トルクが発生している。時刻Ａで第１ピストン部材２４の回転異常が発生すると、第１ピストン部材２４の回転を促進するために第１ＭＧ６１の回生トルクが急速に減少する。回生トルクをゼロまで減少させた後、さらに第１ＭＧ６１は、第１ピストン部材２４を回転駆動させるための駆動トルクを発生する。この駆動トルクの発生にも関わらず、第１ピストン部材２４の位相は変化しないままであるため、第１ピストン部材２４を回転駆動させるための駆動トルクが急速に増大する。
【０１１１】
第１ＭＧ６１の駆動トルクには、閾値が設定されている。時刻Ｂにおいて、第１ＭＧ６１の駆動トルクの値が閾値にまで増大する。制御装置２００は、第１ＭＧ６１の駆動トルクが閾値に達したことによって、第１ピストン部材２４の回転に異常が発生していると判断する。つまり、ステップＳ５の瞬時出力確認の処理が時刻Ｂにおいて実行された場合、駆動トルクの値は閾値に到達していることになり、この場合、制御装置２００は、ステップＳ６の異常有無判定の処理において異常が発生していると判定する。制御装置２００は、第１ピストン部材２４を回転駆動させるための駆動トルクに基づき、第１ピストン部材２４の回転の異常を検出する。
【０１１２】
第１ピストン部材２４の回転の異常を検出した制御装置２００は、ステップＳ１２の処理について説明した通り、第１ピストン部材２４を回転駆動させるための駆動トルクの付与を停止する。図１１に示されるように、時刻Ｂ以降は、第１ＭＧ６１への要求トルクはゼロになっている。第１ＭＧ６１は、第１ピストン部材２４が回転していないので回生発電はを行なっておらず、駆動トルクの発生がなくなることで、時刻Ｂ以降は、回生トルクおよび駆動トルクのいずれも発生しなくなっている。
【０１１３】
第１ピストン部材２４の回転の異常が検出された時刻Ｂよりも後の時刻に、自着火などにより第２ピストン部材２８が回転を開始した場合、第２ＭＧ６２は、第２ピストン部材２８の回転に対する負荷となる回生トルクを発生させる。図１１の下側のグラフに示されるように、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを、ゼロから増大させる。典型的には、このとき第２ＭＧ６２は、第２ＭＧ６２において発生し得る最大の回生トルクを発生させる。
【０１１４】
回転異常を発生している第１ピストン部材２４は、図１０に示されるように、回転を停止している。このとき、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを増大させることにより、第２ピストン部材２８に制動力が作用し、第２ピストン部材２８の回転に対する負荷が増大していることで、第２ピストン部材２８の回転が抑制されている。第２ＭＧ６２が発生し得る最大の回生トルクを発生させることで、第２ピストン部材２８に強制ブレーキをかけ、回転する第２ピストン部材２８を最短で停止させることが可能になる。停止している第１ピストン部材２４への第２ピストン部材２８の接近を抑制できるので、第１ピストン部材２４への第２ピストン部材２８の衝突を回避することができる。したがって、エンジン２の運転を安定して継続することができる。
【０１１５】
図７に戻って、次にステップＳ２３において、第１ピストン部材２４の瞬時角速度を確認する。第１ピストン部材２４に接続されている第１ＭＧ６１の回生トルクを増大させた状態で、制御装置２００は、第１レゾルバ１０１で検出される回転角度ＣＡ１に基づいて、第１ピストン部材２４の瞬時角速度を算出する。
【０１１６】
続いてステップＳ２４において、第１ピストン部材の回転が発生しているか否かの判断が行なわれる。ステップＳ２３で算出された瞬時角速度がゼロであれば、第１ピストン部材２４は回転していないと判断される。ステップＳ２３で算出された瞬時角速度がゼロよりも大きければ、第１ピストン部材２４は回転していると判断される。第１ピストン部材２４が回転していると判断された場合（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、ステップＳ２２に戻り、ステップＳ２２の回生トルクを増大する処理と、ステップＳ２３の瞬時角速度を確認する処理とが繰り返される。
【０１１７】
ステップＳ２４の判断において第１ピストン部材２４が回転していないと判断された場合（ステップＳ２４においてＮＯ）、ステップＳ２５に進み、所定時間が経過したか否かの判断が行なわれる。この判断は、第１ピストン部材２４に回転駆動力が発生しない状態になってから回生トルクの作用による制動力を解除するようにして、回転異常を発生している可能性のある第２ピストン部材２８への第１ピストン部材２４の衝突を確実に回避できるように、行なわれる。この所定時間としては、たとえば、第１ピストン部材２４が回転中心ＡＸまわりに３６０°一回転するために必要な時間が、設定されてもよい。
【０１１８】
ステップＳ２５において所定時間が未だ経過していないと判断されれば（ステップＳ２５においてＮＯ）、ステップＳ２３に戻り、ステップＳ２３の瞬時角速度を確認する処理と、ステップＳ２４の第１ピストン部材２４が回転しているか否かの判断とが繰り返される。したがって、ステップＳ２４において第１ピストン部材２４が回転していないと一旦判断されても、所定時間が経過する前の再度の判断において第１ピストン部材２４が回転していると判断された場合には、ステップＳ２２の回生トルクを増大する処理に戻ることになる。これにより、第１ピストン部材２４の第２ピストン部材２８への衝突を確実に回避することができる。
【０１１９】
ステップＳ２５において所定時間が経過したと判断された場合（ステップＳ２５においてＹＥＳ）、すなわち、第１ピストン部材２４が停止した状態が所定時間継続したと判断された場合、ステップＳ２６に進み、最大回生制御を解除する。制御装置２００は、第１ＭＧ６１の回生トルクをゼロにする。図１１に示されるように、時刻Ｃにおいて回生トルクがゼロに減少している。これにより、相手側に異常が発生していると判断された場合の対応が終了する。そして、ステップＳ２７において、エンジン２が停止する。
【０１２０】
上記の説明では、ステップＳ２１でロータ停止制御が開始されると、次にステップＳ２２で最大回生制御が実行される例について説明した。この例に変えて、ロータ停止制御が開始された後、対象のピストン部材の回転が検出されたときに最大回生制御を開始して直ちに回転を止めるようにし、もしピストン部材の回転がなければ回生トルクをゼロに保ったまま所定時間経過を待つような制御としてもよい。
【０１２１】
以上説明したように、本実施形態のエンジン装置１では、図７に示されるように、制御装置２００は、第１ピストン部材２４の回転の異常または第１ＭＧ６１の異常が検出された場合、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを増大することにより、第２ピストン部材２８の回転に対する負荷を増大する。第１ピストン部材２４または第１ＭＧ６１の異常発生時に、異常が発生していない相手側の第２ピストン部材２８を停止させる制御を実行することで、第１ピストン部材２４がハウジング４内で固着する異常が発生していたとしても、第１ピストン部材２４への第２ピストン部材２８の衝突を回避することができる。したがって、エンジン２の運転を安定して継続することができる。
【０１２２】
図７に示されるように、第１ピストン部材２４の回転の異常または第１ＭＧ６１の異常が検出された場合、制御装置２００は、第１ピストン部材２４を駆動させるための駆動トルクの付与を停止する。第１ＭＧ６１に過大な負荷がかかると第１ＭＧ６１の発熱量が大きくなることがあるが、このように駆動トルクの付与を停止して第１ＭＧ６１の負荷を低減することで、発熱過多となる事態を防止することができる。
【０１２３】
図１１に示されるように、制御装置２００は、第１ＭＧ６１に要求される第１ピストン部材２４を回転駆動させるための駆動トルクに基づいて、第１ピストン部材２４の回転の異常を検出してもよい。第１ＭＧ６１への負荷を認識して異常判定を行なうことで、異常発生時に第１ＭＧ６１の負荷を確実に低減して第１ＭＧ６１の発熱量増大を抑制することができる。
【０１２４】
図１０に示されるように、制御装置２００は、第１ピストン部材２４の位相の目標値と実際の位相との差に基づいて、第１ピストン部材２４の回転の異常を検出してもよい。第１ピストン部材２４が動いていないことを認識して異常判定を行なうことで、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との衝突を確実に回避することができる。
【０１２５】
図７に示されるように、制御装置２００は、第２ピストン部材２８が停止するまで、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを増大させたまま保つ。第２ピストン部材２８の回転に対する負荷を増大させたまま保つことにより、第２ピストン部材２８を確実に停止させることができ、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との衝突を確実に回避することができる。
【０１２６】
図７，１１に示されるように、制御装置２００は、第２ピストン部材２８が停止すると、第２ＭＧ６２への要求トルクをゼロにして、第２ピストン部材２８の回転に対する負荷をゼロにする。これにより、第２ＭＧ６２への負荷を小さくすることができる。
【０１２７】
［第二実施形態］
図１２は、第二実施形態における、第２ピストン部材２８の位置を調整する処理を示すフローチャートである。第一実施形態と同様、以下、第１ピストン部材２４および第１ＭＧ６１を制御対象とする処理を例として説明するが、第２ピストン部材２８および第２ＭＧ６２においても、第１ピストン部材２４および第１ＭＧ６１と同様の処理が行なわれることは勿論である。
【０１２８】
図１２に示されるように、まずステップＳ１０１において、目標の位相曲線を確認する。次にステップＳ１０２において、トルク制御を実施する。これらのステップＳ１０１，Ｓ１０２における処理は、第一実施形態で説明したステップＳ３，Ｓ４における処理と同じであるので、説明を省略する。
【０１２９】
次にステップＳ１０３において、第１ピストン部材２４の位相を確認する。制御装置２００は、第１レゾルバ１０１を用いて、第１ＭＧ６１の回転位置を示す回転角度ＣＡ１を取得する。制御装置２００は、回転角度ＣＡ１により、第１ピストン部材２４の瞬時の位相を確認する。制御装置２００は、第２レゾルバ１０２を用いて、第２ＭＧ６２の回転位置を示す回転角度ＣＡ２を取得する。制御装置２００は、回転角度ＣＡ２により、第２ピストン部材２８の瞬時の位相を確認する。
【０１３０】
次にステップＳ１０４において、相手側ロータへの異常接近があるか否かを判断する。制御装置２００は、ステップＳ１０３で確認した第１ピストン部材２４および第２ピストン部材２８の位相から、第１ピストン部材２４と第２ピストン部材２８との位相差を算出する。制御装置２００は、算出した位相差に基づいて、第１ピストン部材２４が、相手側ロータ、すなわち第２ピストン部材２８に異常に接近していないかを判断する。異常接近が発生しているか否かを判断するための位相差の閾値は、予め設定されている。制御装置２００は、この閾値と算出された位相差とを比較して、異常接近があるか否かを判断する。
【０１３１】
上記の位相差の閾値は、第１ピストン部材２４の位相に対応して変動するものであってもよい。図４に示されるように、燃焼室Ａ内で燃料が燃焼する直前には混合気を圧縮するために燃焼室Ａの容積は減少しており、したがって、通常の動作として、第２ピストン部材２８に第１ピストン部材２４が接近して位相差が小さくなることが起こり得る。他方、図５に示されるように、燃焼室Ａが膨張・排気行程にあるときには、第２ピストン部材２８から第１ピストン部材２４が離れており位相差は比較的大きいのが通常の動作である。したがって、燃焼室Ａ内で燃料が燃焼する直前においては位相差の閾値を比較的小さくし、燃焼室Ａが膨張・排気行程にあるときには位相差の閾値を比較的大きくするように、閾値を変動させてもよい。
【０１３２】
相手側ロータへの異常接近がないと判断された場合（ステップＳ１０４においてＮＯ）、制御フローはそのままリターンされ、ステップＳ１０１の目標の位相曲線を確認する処理に戻る。
【０１３３】
相手側ロータへの異常接近があると判断された場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、ステップＳ１０５に進み、ロータ停止制御が行なわれる。具体的には、第１ピストン部材２４を停止させるために、第１ピストン部材２４の回生トルクを増大して、第１ピストン部材２４の回転に対する負荷を増大する制御が実行される。以下のステップＳ１０６〜Ｓ１１１における処理は、第一実施形態で説明したステップＳ２２〜Ｓ２７における処理と同じであるので、説明を省略する。
【０１３４】
このように、第二実施形態におけるエンジン装置１では、図１２に示されるように、制御装置２００は、第２ピストン部材２８への第１ピストン部材２４の異常接近が検出された場合、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを増大する。ピストン部材の異常接近が発生したときに第１ピストン部材２４を停止させる制御を実行することで、第２ピストン部材２８への第１ピストン部材２４の衝突を回避することができる。したがって、エンジン２の運転を安定して継続することができる。
【０１３５】
これまでの実施形態においては、第１ＭＧ６１において発生する回生トルクを増大することにより第１ピストン部材２４の回転に対する負荷を増大し、第２ＭＧ６２において発生する回生トルクを増大することにより第２ピストン部材２８の回転に対する負荷を増大する例について説明した。第１ピストン部材２４の回転に対する負荷の増大は、第１ＭＧ６１の回生トルクを増大させる代わりに、第１ピストン部材２４にブレーキをかけることにより、実現されてもよい。
【０１３６】
また、実施形態においては、第１ピストン部材２４に第１ＭＧ６１が接続され、第２ピストン部材２８に第２ＭＧ６２が接続される例について説明した。複数のピストン部材がそれぞれ別の回転電機に接続される構成に替えて、エンジン装置１が複数のピストン部材のいずれか１つに選択的に接続される１つの回転電機を備える構成としてもよい。たとえば、クラッチを使用することにより、回転電機と第１ピストン部材２４とが接続されるときと、回転電機と第２ピストン部材２８とが接続されるときとを切り換える構成としてもよい。
【０１３７】
以上のように実施形態について説明を行なったが、今回開示された実施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】
【０１３８】
１  エンジン装置、２  エンジン、４  ハウジング、４ｍ  内周面、６  吸気管、８  排気管、１０  燃料供給装置、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、２４ｍ，２８ｍ  前方面、２４ｎ，２８ｎ  後方面、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、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ  燃焼室、ＡＸ  回転中心、ＣＡ１，ＣＡ２  回転角度。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020204309.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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