JP5529622B2 - Engine driving method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明はエンジンの駆動方法および装置に係り、特にエンジンのピストンを油圧で駆動させることによってエンジンの挙動を計測する試験装置に関する。 The present invention relates to an engine driving method and apparatus, and more particularly to a test apparatus for measuring engine behavior by hydraulically driving an engine piston.
エンジンの挙動を計測する試験装置として、エンジンベンチが知られている。エンジンベンチは、エンジンのクランクシャフトに伝達系シャフトが接続され、さらにその伝達系シャフトにダイナモメータが接続されている。そして、ダイナモメータで所定の負荷を与えることによってエンジンの試験が行われる。 An engine bench is known as a test device for measuring the behavior of the engine. The engine bench has a transmission shaft connected to the crankshaft of the engine and a dynamometer connected to the transmission shaft. Then, the engine is tested by applying a predetermined load with the dynamometer.
このようなエンジンベンチでは、伝達系シャフトやダイナモメータが必要となるため、装置が大型化するという問題や、コストが増加するという問題があり、さらには、伝達系シャフトで共振が発生して正確な計測が難しいという問題や、燃焼室そのものの挙動を正確に計測できないという問題がある。 Such an engine bench requires a transmission system shaft and a dynamometer, which causes problems such as an increase in the size of the apparatus and an increase in cost. There are problems that it is difficult to measure accurately and that the behavior of the combustion chamber itself cannot be measured accurately.
これらの問題を解消する試験装置として、クランクシャフトの代わりに油圧式アクチュエータを接続した試験装置が考えられる。たとえば、特許文献1の試験装置は、エンジンの燃焼室側に配設されたピストン(以下、燃焼室用ピストンという)に油圧式アクチュエータが接続されている。この油圧式アクチュエータは、駆動用シリンダと、駆動用ピストンと、それらを連結するロッドと、駆動用シリンダの両端に設けられた二つのポートと、を備える。そして、二つのポートに対して圧油を供給・排出することによって、駆動用ピストンを移動させ、燃焼室用ピストンを駆動している。このように構成された特許文献1の試験装置によれば、燃焼室用ピストンを油圧式アクチュエータで駆動するので、温度条件や湿潤条件などの諸現象をそれぞれ単独で設定し、試験を行うことができる。 As a test apparatus for solving these problems, a test apparatus in which a hydraulic actuator is connected instead of the crankshaft can be considered. For example, in the test apparatus of Patent Document 1, a hydraulic actuator is connected to a piston (hereinafter referred to as a combustion chamber piston) disposed on the combustion chamber side of the engine. This hydraulic actuator includes a driving cylinder, a driving piston, a rod connecting them, and two ports provided at both ends of the driving cylinder. Then, by supplying and discharging pressure oil to and from the two ports, the driving piston is moved to drive the combustion chamber piston. According to the test apparatus of Patent Document 1 configured as described above, since the combustion chamber piston is driven by a hydraulic actuator, it is possible to perform tests by setting various phenomena such as temperature conditions and wet conditions independently. it can.
ところで、近年では、エンジンの開発工程において各種モデル化によるシミュレーションが行われており、燃焼室内の挙動を正確に計測してモデル化したいという要望がある。そのためには、燃焼室用ピストンを正確に変位させながら(たとえば正弦波状に正確に変位させながら)、各種の計測を行う必要がある。 By the way, in recent years, simulations by various modeling are performed in the engine development process, and there is a demand to accurately measure and model the behavior in the combustion chamber. For that purpose, it is necessary to perform various measurements while accurately displacing the combustion chamber piston (for example, while accurately displacing the combustion chamber piston).
しかしながら、特許文献1の試験装置は、燃焼室用ピストンを正確に変位させることが難しいという問題があった。すなわち、燃焼室の内圧は、混合気が爆発した瞬間に急激に増加するため、その瞬間に駆動力が不足して燃焼室用ピストンの変位が正確な位置からずれるという問題が生じる。この問題を解消するためには、内圧のピーク値に合わせて大きな駆動力を確保する必要があり、駆動用ピストンの受圧面を大きくしなければならない。しかし、その場合は、駆動用ピストンおよび駆動用シリンダが大型化するという問題や、油量が多量に必要になるという問題があり、現実に実施することが困難である。 However, the test apparatus of Patent Document 1 has a problem that it is difficult to accurately displace the combustion chamber piston. That is, the internal pressure of the combustion chamber increases rapidly at the moment when the air-fuel mixture explodes, so that there is a problem that the driving force is insufficient at that moment and the displacement of the combustion chamber piston shifts from an accurate position. In order to solve this problem, it is necessary to secure a large driving force in accordance with the peak value of the internal pressure, and the pressure receiving surface of the driving piston must be enlarged. However, in this case, there are problems that the drive piston and the drive cylinder are increased in size and that a large amount of oil is required, which is difficult to implement in practice.
本発明はこのような事情に鑑みて成されたものであり、大型化したり、多量の油量を要することなく、ピストンを正確に変位させることのできるエンジンの駆動方法および装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an engine driving method and apparatus capable of accurately displacing a piston without increasing the size or requiring a large amount of oil. Objective.
請求項1の発明は前記目的を達成するために、エンジンの燃焼室を形成する燃焼室用ピストンを、駆動用シリンダと駆動用ピストンとを有する油圧式アクチュエータによって駆動するエンジンの駆動方法において、前記駆動用ピストンの両面を受圧面とする第1の油圧駆動制御と、前記駆動用ピストンに連結されたロッドの端面を受圧面とする第2の油圧駆動制御と、を行うエンジンの駆動方法であって、前記燃焼室用ピストンの位置を検出し、前記検出値に応じて、第2の油圧駆動制御を行うことを特徴とするエンジンの駆動方法を提供する。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an engine driving method in which a combustion chamber piston forming a combustion chamber of an engine is driven by a hydraulic actuator having a driving cylinder and a driving piston. An engine driving method that performs first hydraulic drive control in which both surfaces of a driving piston are pressure receiving surfaces and second hydraulic drive control in which an end surface of a rod connected to the driving piston is a pressure receiving surface. Thus, a position of the combustion chamber piston is detected, and a second hydraulic drive control is performed according to the detected value .
本発明によれば、駆動用ピストンの両面を受圧面とする第1の油圧駆動制御の他に、ロッドの端面を受圧面とする第2の油圧駆動制御を行うようにしたので、大きな駆動力を確保することができる。したがって、装置を大型化したり、多量の油量を要することなく、燃焼室用ピストンの駆動力を増加することができ、燃焼室用ピストンを正確に変位させることができる。本発明によれば、たとえば着火タイミングで第2の油圧駆動制御を行い、駆動力を増加させることができる。これにより、燃焼室の内圧が増加するタイミングに合わせて駆動力を増加させることができ、燃焼室用ピストンを正確に変位させることができる。 According to the present invention, in addition to the first hydraulic drive control in which both surfaces of the drive piston are pressure receiving surfaces, the second hydraulic drive control is performed in which the end surface of the rod is the pressure receiving surface. Can be secured. Therefore, the driving force of the combustion chamber piston can be increased without increasing the size of the apparatus or requiring a large amount of oil, and the combustion chamber piston can be accurately displaced. According to the present invention, for example, the second hydraulic drive control can be performed at the ignition timing to increase the driving force. Thus, the driving force can be increased in accordance with the timing at which the internal pressure of the combustion chamber increases, and the combustion chamber piston can be accurately displaced.
請求項2の発明は請求項1において、前記第1の油圧駆動制御と、前記第2の油圧駆動制御とを独立して行うことを特徴とする。本発明によれば、第1の油圧駆動制御と第2の油圧駆動制御とを独立して行うので、たとえば、大きな駆動力が必要となる短時間のみ、第1の油圧駆動制御に加えて第2の油圧駆動制御を行うことができ、駆動力を一時的に増加させることができる。なお、「独立して行う」とは、第1の油圧駆動制御の実施に関係なく、第2の油圧駆動制御の実施を設定できることを意味する。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the first hydraulic drive control and the second hydraulic drive control are performed independently. According to the present invention, since the first hydraulic drive control and the second hydraulic drive control are performed independently, for example, the first hydraulic drive control is performed in addition to the first hydraulic drive control only for a short time when a large driving force is required. 2 can be performed, and the driving force can be temporarily increased. Note that “perform independently” means that the execution of the second hydraulic drive control can be set regardless of the execution of the first hydraulic drive control.
請求項3に記載の発明は前記目的を達成するために、エンジンの燃焼室を形成する燃焼室用ピストンを油圧式アクチュエータによって駆動するエンジンの駆動装置において、前記油圧式アクチュエータは、駆動用シリンダと、前記駆動用シリンダ内に配置された駆動用ピストンと、前記駆動用シリンダ内に設けられ、前記駆動用ピストンを受圧面とする二つのピストン側油圧室と、前記駆動用ピストンに連結されたロッドと、前記ロッドの端面を受圧面とする端面側油圧室と、前記ピストン側油圧室と前記端面側油圧室に圧油を供給・排出する油圧回路と、前記油圧回路の圧油の供給・排出を制御する制御装置と、前記燃焼室用ピストンの位置を検出する位置検出センサを備え、前記制御装置は、前記位置検出センサの検出値に応じて、前記端面側油圧室への圧油の供給・排出を制御することを特徴とするエンジンの駆動装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in order to achieve the above object, an engine drive device for driving a combustion chamber piston forming a combustion chamber of an engine by a hydraulic actuator, wherein the hydraulic actuator includes: a drive cylinder; A driving piston disposed in the driving cylinder, two piston-side hydraulic chambers provided in the driving cylinder and having the driving piston as a pressure receiving surface, and a rod connected to the driving piston. An end face side hydraulic chamber having the end face of the rod as a pressure receiving surface, a hydraulic circuit for supplying and discharging pressure oil to and from the piston side hydraulic chamber and the end face side hydraulic chamber, and supply and discharge of pressure oil from the hydraulic circuit a control device for controlling the, comprising a position sensor for detecting the position of the piston for said combustion chamber, said controller, in response to the detection value of the position detection sensor, wherein To provide a driving device for an engine and controls the supply and discharge of pressure oil to the surface side hydraulic chamber.
本発明によれば、ピストン側油圧室の他にロッド側油圧室を設けているので、ロッドの端面を受圧面として利用することができ、駆動力を増加させることができる。したがって、装置を大型化したり、油量を大幅に増量することなく、燃焼室用ピストンの駆動力を増加することができ、燃焼室用ピストンを正確に変位することができる。本発明によれば、燃焼室用ピストンの位置に応じて、端面側油圧室への圧油の供給・排出を行うので、たとえば、燃焼室用ピストンが上端位置に近い一瞬にのみ、圧油を端面側油圧室に供給して駆動力を増加させる。これにより、燃料の燃焼時に燃焼室の内圧が増加するタイミングに合わせて駆動力を増加させることができ、燃焼室用ピストンをスムーズに駆動することができる。 According to the present invention, since the rod side hydraulic chamber is provided in addition to the piston side hydraulic chamber, the end surface of the rod can be used as a pressure receiving surface, and the driving force can be increased. Therefore, the driving force of the combustion chamber piston can be increased without increasing the size of the device or greatly increasing the amount of oil, and the combustion chamber piston can be accurately displaced. According to the present invention, the pressure oil is supplied to and discharged from the end face side hydraulic chamber according to the position of the combustion chamber piston. Supply to the end face side hydraulic chamber to increase the driving force. As a result, the driving force can be increased in accordance with the timing at which the internal pressure of the combustion chamber increases during fuel combustion, and the combustion chamber piston can be driven smoothly.
請求項4の発明は請求項3において、前記制御装置は、前記端面側油圧室と前記ピストン側油圧室とを独立して制御することを特徴とする。本発明によれば、端面側油圧室とピストン側油圧室とを独立して制御するので、たとえば、大きな駆動力が必要となる短時間のみ、端面側油圧室に圧油を供給して駆動力を一時的に増加させることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the control device according to the third aspect is characterized in that the end surface side hydraulic chamber and the piston side hydraulic chamber are independently controlled. According to the present invention, since the end surface side hydraulic chamber and the piston side hydraulic chamber are controlled independently, for example, the driving force is supplied by supplying pressure oil to the end surface side hydraulic chamber only for a short time when a large driving force is required. Can be temporarily increased.
本発明によれば、ピストンの両面だけでなく、ロッドの端面を受圧面として利用するので、装置を大型化したり、油量を大幅に増量したりすることなく、燃焼室用ピストンの駆動力を増加させることができる。 According to the present invention, since not only the both surfaces of the piston but also the end surface of the rod is used as the pressure receiving surface, the driving force of the combustion chamber piston can be increased without increasing the size of the device or greatly increasing the amount of oil. Can be increased.
以下、添付図面に従って、本発明に係るエンジンの駆動方法および装置の好ましい実施形態について説明する。図1は、本発明の駆動方法が適用された試験装置10の概略構成を示している。
Hereinafter, preferred embodiments of an engine driving method and apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
同図に示す試験装置10は、燃焼室用ピストン14を油圧で駆動して試験する装置であり、主として、燃焼室12Aを有する燃焼室用シリンダ12と、燃焼室用シリンダ12内に配設された燃焼室用ピストン14と、燃焼室用ピストン14を駆動する油圧式アクチュエータ20とで構成されている。
A
燃焼室12Aは、燃焼室用シリンダ12の内壁と燃焼室用ピストン14とによって囲まれた空間であり、吸気弁16、排気弁18、着火装置19などを備えている。これらの吸気弁16、排気弁18、着火装置19が所定のタイミングで制御されることによって、燃料含有ガスが吸気弁18から燃焼室12Aに供給され、燃焼室12A内で燃焼した後、その排ガスが排気弁18から排気される。この燃焼によって燃焼室用ピストン14が駆動される。
The
燃焼室用ピストン14は、油圧式アクチュエータ20に接続されており、この油圧式アクチュエータ20によって駆動力が付与される。油圧式アクチュエータ20は主として駆動用シリンダ22、駆動用ピストン24、ロッド26、油圧回路30、制御装置44、位置センサ46によって構成される。
The
駆動用シリンダ22は、略筒状に形成されており、燃焼室用シリンダ12の内部に設けられている。駆動用シリンダ22の内部には駆動用ピストン24が摺動自在に設けられ、この駆動用ピストン24によって駆動用シリンダ22の内部が二つの油圧室(以下、ピストン側油圧室22A、22Bという)に隔てられている。
The
駆動用ピストン24にはロッド26が連結されており、このロッド26を介して駆動用ピストン24が燃焼室用ピストン14に連結されている。したがって、駆動用ピストン24が上下に移動することによって、燃焼室用ピストン14も上下に移動し、駆動力が付与される。
A
ロッド26は、駆動用ピストン24に貫通した状態で取り付けられており、その下端部分は、駆動用シリンダ22の内部の小径部分に摺動自在に設けられている。これにより、ロッド26の端面26Cと駆動用シリンダ22の内壁とによって、油圧室(以下、端面側油圧室22Cという)が形成される。
The
各油圧室(ピストン側油圧室22A、22Bと端面側油圧室22C)にはそれぞれ、ポート28A、28B、28Cが設けられている。ポート28Aはピストン側油圧室22Aの上端位置に設けられており、ポート28Bはピストン側油圧室22Bの下端位置に設けられており、ポート28Cはピストン22の端面側油圧室22Cの下端位置に設けられている。
油圧回路30は、これらのポート28A〜28Cに圧油を供給したり、ポート28A〜28Cから圧油を排出したりするための回路であり、サーボ弁32、切替弁34、ポンプ36、アキュムレータ38、回収部40、各配管42A〜42Gを備える。
The
配管42A〜42Cはそれぞれポート28A〜28Cに接続される。これらのうち、配管42Bと配管42Cは切替弁34に接続されており、この切替弁34は配管42Dを介してサーボ弁32に接続されるとともに、配管42Eを介して回収部40に接続される。切替弁34は、配管42Bと配管42Dを連通し、且つ、配管42Cと配管42Eを連通する第1ポジションと、配管42Dと配管42Bと配管42Cを連通する第2ポジションとで切り替わるように構成される。切替弁34は、後述の制御装置44によって切替制御される。
The
一方、配管42Aは配管42Dとともにサーボ弁32に接続されており、このサーボ弁32には配管42Fと配管42Gとが接続されている。配管42Fは、ポンプ36やアキュムレータ38に接続されており、これらから圧油が供給される。配管42Gは回収部40に接続されている。サーボ弁32は、配管42A、42D、42F、42Gを全て遮断する第1ポジションと、配管42Aと配管42F、配管42Dと配管42Gを連通する第2ポジションと、配管42Aと配管42G、配管42Dと配管42Fを連通する第3ポジションとで切り替えるように構成される。サーボ弁32は制御装置44に接続されており、制御装置44によって切り替え制御される。
On the other hand, the
制御装置44には位置センサ46が接続されている。位置センサ46は、駆動用シリンダ22の底部に設けられており、ロッド26の位置を検出できるようになっている。たとえば、位置センサ46として磁気式のリニアガイドが用いられ、ロッド26の孔26Dに差し込まれるように配置されている。この位置センサ46によってロッド26の位置、すなわち、燃焼室用ピストン14の位置が検出される。なお、本実施の形態では、ロッド26の位置を検出するようにしたが、燃焼室用ピストン14そのものの位置を、たとえば光学式センサなどで検出するようにしてもよい。
A
位置センサ46の検出信号は、制御装置44に出力される。制御装置44は、位置センサ46の検出値に応じてサーボ弁32や切替弁34を制御する。以下、サーボ弁32と切替弁34の制御例について説明する。
A detection signal of the
たとえば、燃焼室用ピストン14が下死点に到達した際、サーボ弁32を第3ポジションに切り替えることによって、圧油を配管42D、42Bを介してピストン側油圧室22Bに供給し、ピストン側油圧室22Aの圧油を配管42A、42Gを介して回収部40に排出する。その際、切替弁34は第1ポジションとし、ロッド側油圧室22Cを配管42C、42Eを介して回収部40に連通し、大気圧油を回収部40から吸い上げる。これにより、駆動用ピストン24が上昇するので、燃焼室用ピストン14が上昇する。
For example, when the
そして、燃焼室用ピストン14が上死点に到達した際、サーボ弁32を第2ポジションに切り替えることによって、圧油を配管42F、42Aを介してピストン側油圧室22Aに供給し、ピストン側油圧室22Bの圧油を配管42B、42D、42Gを介して回収部40に排出する。これにより、駆動用ピストン24が下降するので、燃焼室用ピストン14が下降する。このような操作を繰り返すことによって、燃焼室用ピストン14を上下に移動させることができる。
When the
さらに本実施の形態では、上昇中の燃焼室用ピストン14が所定の位置(たとえば燃焼室12Aの内圧が急激に上昇する位置)に到達した際に、切替弁34を第2ポジションに切り替える。これにより、配管42Dの圧油が配管42Bだけでなく、配管42Cへ供給されるようになり、圧油がロッド側油圧室22Cへ供給される。したがって、ロッド26を押圧する力を増加させることができ、駆動力を一時的に増加させることができる。なお、燃焼室用ピストン14の移動を停止する場合には、サーボ弁32を第1ポジションに切り替えればよい。
Furthermore, in the present embodiment, when the rising
次に上記の如く構成された試験装置10の作用について、4サイクルエンジンの例で説明する。図2(a)はエンジンにおける燃焼室用ピストン14の変位量の経時変化を示しており、図2(b)は同時刻における燃焼室12Aの内圧の経時変化を示している。
Next, the operation of the
同図において時刻α1、α3、α5は燃焼室用ピストン14が上死点となる時刻であり、時刻α2、α4は下死点となる時刻であり、時刻α6は着火タイミングである。また、α1〜α2は吸気行程であり、燃焼室用ピストン14が下降し、混合気が燃焼室12Aに吸い込まれる状態である。α2〜α3は圧縮行程であり、燃焼室用ピストン14が上昇して混合気が圧縮される状態である。α3〜α4は爆発行程であり、着火された混合気の燃焼、膨張によって燃焼室用ピストン14が押し下げられる状態である。α4〜α5は排気行程であり、燃焼室用ピストン14が慣性によって上昇し、燃焼ガスが燃焼室用シリンダ12の外に押し出される状態である。エンジンは、これらの吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程を繰り返すことによって駆動される。
In the figure, times α1, α3, and α5 are times when the
図2(b)に示すように、α6で着火されると、燃焼室12Aの内圧は、着火に少し遅れて(すなわちα7で)内圧が急激に増加し、さらに火炎が伝播した時点で(すなわちα8で)内圧がピークを迎える。その後、内圧が徐々に降下し、α9で燃焼による内圧の増加分が無くなる。
As shown in FIG. 2 (b), when ignited at α6, the internal pressure of the
このように燃焼室12Aの内圧は、着火直後のα7〜α9で燃焼による増加が生じる。このため、従来の試験装置はこの期間で駆動力が一時的に不足するので、燃焼室用ピストン14を正弦波状に正確に変位させることができなくなる。
Thus, the internal pressure of the
これに対して、本実施の形態の試験装置10は、従来の試験装置と異なり、ピストン側油圧室22A、22Bの他に端面側油圧室22Cを備えている。したがって、燃焼室用ピストン14の駆動力を一時的に増加させることができる。以下、従来の試験装置と比較して具体的に説明する。
On the other hand, unlike the conventional test apparatus, the
図5は、比較例となる従来の試験装置50の概略構成を示している。同図に示すように、従来の試験装置50は、図1に示した試験装置10と比較して、油圧室22Cがない点で異なっている。すなわち、図5の駆動用シリンダ22の内部は、駆動用ピストン24によって隔てられたピストン側油圧室22A、22Bのみが形成されている。そして、ピストン側油圧室22Bのポート28Bは、配管42Bを介してサーボ弁32に接続されている。
FIG. 5 shows a schematic configuration of a
上記の如く構成された従来の試験装置50は、駆動用ピストン24の上面と下面のみが受圧面として作用するので、得られる駆動力が小さい。このため、燃焼室12Aの内圧が著しく大きくなる期間(図2のα7〜α9)では駆動力が不足し、燃焼室用ピストン24の移動が上昇時には遅くなり、下降時には早くなる。したがって、従来の試験装置50では、燃焼室用ピストン24を正弦波状に正確に変位させることができなくなる。この問題を解消する方法として、駆動用ピストン24の上面と下面が大きくなるように設計することによって、大きな駆動力を確保する方法が考えられる。しかし、その場合には、油圧式アクチュエータ20が大型化したり、圧油の量が大量に必要になるという問題が発生するため、現実に実施することが困難である。
In the
これに対して本実施の形態の試験装置10は、ピストン側油圧室22A、22Bの他に端面側油圧室22Cを設けており、ロッド26の端面26Cを受圧面として利用している。したがって、燃焼室12Aの内圧が著しく大きくなる期間(図2のα7〜α9)で、端面側油圧室22Cに圧油を供給し、駆動力を一時的に増加させることができる。これにより、一時的な駆動力不足を解消することができるので、燃焼室用ピストン14を正弦波状に正確に変位させることができる。また、端面側油圧室22Cはロッド26の端面26Cの後方空間を利用しているので、油圧式アクチュエータ20が大型化することを防止できる。
On the other hand, the
特に本実施の形態は、燃焼室用ピストン14の位置に応じて(具体的には図2のα7〜α9に相当する位置のときに)端面側油圧室22Cに圧油を供給している。したがって、燃焼室12Aの内圧が増加する期間のみで駆動力を増加させることができ、他の期間で無駄に大きな駆動力を発生させることを防止できる。
Particularly, in the present embodiment, the pressure oil is supplied to the end face side
さらに本実施の形態は、ピストン側油圧室22A、22Bとロッド側油圧室22Cとが独立して駆動するように油圧回路30を構成し、さらに、制御装置46が、ピストン側油圧室22A、22Bを駆動する第1の油圧駆動制御と、ロッド側油圧室22Cを駆動する第2の油圧駆動制御とを独立して行っている。したがって、第2の油圧駆動制御を行うタイミングを自由に変更することができ、様々な試験条件に対応することができる。たとえば、着火タイミング(α6)を変更した場合には、燃焼室12Aの内圧の増加分が見られる期間α7〜α9も変化するが、本実施の形態によれば、第2の油圧駆動制御を行うタイミングを独立して変更できるので、簡単に対応することができる。
Further, in the present embodiment, the
なお、上述した実施形態は、燃焼による内圧の増加分が見られる期間(α7〜α9)のみ、端面側油圧室22Cに圧油を供給するようにしたが、これに限定するものではなく、別のタイミング、たとえばα2〜α4の全体で端面側油圧室22Cに圧油を供給するようにしてもよい。また、燃焼室用ピストン14の位置に関係なく、たとえば着火タイミングなどによる時間制御を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the pressure oil is supplied to the end face side
また、上述した実施形態は、ピストン側油圧室22A、22Bと端面側油圧室22Cに別々に圧油を供給・排出するようにしたが、これに限定するものではなく、同時に圧油を供給・排出するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the pressure oil is separately supplied to and discharged from the piston side
また、上述した実施の形態は、端面側油圧室22Cを駆動用シリンダ22の内部に設けたが、これに限定するものではなく、駆動用シリンダ22の外部に油圧室を形成してもよい。
In the above-described embodiment, the end face side
さらに、油圧回路30の構成は上述した実施形態に限定されるものではなく、ピストン側油圧室22A、22Bと端面側油圧室22Cに対して、圧油の供給先・排出先を切り替えられるように構成されていればよい。たとえば図3は、図1の油圧回路30と異なる構成の油圧回路60を備えた例である。
Further, the configuration of the
図3の油圧回路60は、二つのサーボ弁62、64によって圧油の回路を切り替える例であり、主としてサーボ弁62、サーボ弁64、ポンプ66、アキュムレータ68、回収部70、各配管72A〜72Gを備える。
The
配管72A〜72Cはそれぞれポート28A〜28Cに接続される。これらのうち、配管72Aと配管72Bはサーボ弁62に接続されており、このサーボ弁62には配管72Fと配管72Gとが接続されている。配管72Fは、ポンプ76やアキュムレータ78に接続されており、これらから圧油が供給される。配管72Gは回収部70に接続されている。サーボ弁62は、配管72A、72B、72F、72Gを全て遮断する第1ポジションと、配管72Aと配管72F、配管72Bと配管72Gを連通する第2ポジションと、配管72Aと配管72G、配管72Bと配管72Fを連通する第3ポジションとで切り替えるように構成される。サーボ弁62は制御装置74に接続されており、制御装置74によって切り替え制御される。
The
一方、配管72Cはサーボ弁64に接続されており、このサーボ弁64には配管72D、72E、72Hが接続される。配管72Dは配管72Fに接続され、配管72Eは配管72Gに接続される。また、配管72Hはその先端が閉塞される。サーボ弁64は、配管72C、72D、72E、72Hを全て遮断する第1ポジションと、配管72Cと配管72D、配管72Eと配管72Hを連通する第2ポジションと、配管72Cと配管72E、配管72Dと配管72Hを連通する第3ポジションとで切り替えるように構成される。サーボ弁64は制御装置74に接続されており、制御装置74によって切り替え制御される。
On the other hand, the pipe 72C is connected to the
制御装置74には、燃焼室用ピストン14の位置を検出する位置センサ76に接続されており、この位置センサ76で検出した燃焼室用ピストン14の位置に応じてサーボ弁62、64の制御を行う。以下、サーボ弁62、64の制御例について説明する。
The
たとえば、燃焼室用ピストン14が下死点に到達した際、サーボ弁62を第3ポジションに切り替えることによって、圧油を配管72F、72Bを介してピストン側油圧室22Bに供給し、ピストン側油圧室22Aの圧油を配管72A、72Gを介して回収部40に排出する。その際、サーボ弁64は第3ポジションとし、ロッド側油圧室22Cを配管72C、72E、72Gを介して回収部70に連通し、大気圧油を回収部70から吸い上げる。これにより、駆動用ピストン24が上昇するので、燃焼室用ピストン14が上昇する。
For example, when the
そして、燃焼室用ピストンが上死点に到達した際、サーボ弁62を第2ポジションに切り替えることによって、圧油を配管72F、72Aを介してピストン側油圧室22Aに供給し、ピストン側油圧室22Bの圧油を配管72B、72Gを介して回収部70に排出する。これにより、駆動用ピストン24が下降するので、燃焼室用ピストン14が下降する。このような操作を繰り返すことによって、燃焼室用ピストン14を上下に移動させることができる。
When the combustion chamber piston reaches top dead center, the servo valve 62 is switched to the second position, whereby pressure oil is supplied to the piston side
さらに本実施の形態では、上昇中の燃焼室用ピストン14が所定の位置(たとえば燃焼室12Aの内圧が急激に上昇する位置)に到達した際に、サーボ弁64を第2ポジションに切り替える。これにより、配管72Fの圧油がサーボ弁62だけでなく、サーボ弁64にも供給され、配管72Cを介してロッド側油圧室22Cへ供給される。したがって、ロッド26を押圧する力を増加させることができ、駆動力が一時的に増加させることができる。なお、燃焼室用ピストン14の移動を停止する場合には、サーボ弁62、64を第1ポジションに切り替えればよい。
Furthermore, in the present embodiment, when the rising
上記の如く構成された第2の実施形態によれば、サーボ弁62、64を切り替え制御することによって、ピストン側油圧室22A、22Bと端面側油圧室22Cに対して圧油の供給・排出を独立して制御することができる。
According to the second embodiment configured as described above, the supply and discharge of pressure oil to and from the piston-side
なお、上述した第1、第2の実施形態では、ロッド26を一つの部品として構成したが、複数の部品によって構成してもよい。また、上述した第1、第2の実施形態では、アクチュエータ20を直接固定したが、これに限定するものではなく、他の部材を介して取り付けてもよい。たとえば、図4は、それらの構成を含む試験装置を示す概略構成図である。
In the first and second embodiments described above, the
図4に示す第3の実施形態の試験装置は、図1に示した試験装置10と比較して、ロッド26が複数の部品から成る点で異なっている。すなわち、図4の試験装置は、燃焼室用ピストン14にロッド26Aが連結されるとともに、駆動用ピストン24にロッド26Bが連結され、さらにロッド26Aのフランジ26Cとロッド26Bのフランジ26Dとがネジなどによって着脱自在に連結されている。したがって、本実施の形態によれば、ロッド26Aやアクチュエータ20などを交換することができ、たとえばストローク量を簡単に変更することができる。
The test apparatus of the third embodiment shown in FIG. 4 is different from the
また、駆動用シリンダ22の下端には連結部材80が着脱自在に連結されており、さらにこの連結部材80が燃焼室用シリンダ12に着脱自在に連結されている。したがって、連結部材80を簡単に交換することができ、たとえば長さの異なる連結部材80に交換することによって、燃焼室用ピストン14の移動範囲を変更することができる。
A connecting
なお、上述した第1〜第3の実施形態は、燃焼室用ピストン14の位置制御(すなわち正確に変位させるような制御)を行ったが、これに限定するものではなく、燃焼室用ピストン14の負荷制御(すなわち燃焼室用ピストン14が所定の負荷になるような制御)を行うようにしてもよい。その場合、たとえばロッド26にロードセルを取り付けることによって負荷を計測するとともに、その負荷が設定値になるように油圧式アクチュエータを制御するとよい。
In the first to third embodiments described above, the position control of the combustion chamber piston 14 (that is, the control for accurately displacing the combustion chamber piston 14) is performed. Load control (that is, control so that the
また、上述した第1〜第3の実施形態は、燃焼室用ピストン14を駆動する装置に本発明を適用したが、吸気弁16や排気弁18の駆動装置に本発明を適用してもよい。
In the first to third embodiments described above, the present invention is applied to a device for driving the
10 試験装置
12 燃焼室用シリンダ
14 燃焼室用ピストン
16 吸気弁
18 排気弁
20 油圧式アクチュエータ
22 駆動用シリンダ
22A、22B ピストン側油圧室
22C 端面側油圧室
24 駆動用ピストン
26 ロッド
28A〜28C ポート
30 油圧回路
32 サーボ弁
34 切替弁
36 ポンプ
38 アキュムレータ
40 回収部
42A〜42G 配管
44 制御装置
46 位置センサ
60 油圧回路
62 サーボ弁
64 切替弁
66 ポンプ
68 アキュムレータ
70 回収部
72A〜72H 配管
74 制御装置
76 位置センサ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記駆動用ピストンの両面を受圧面とする第1の油圧駆動制御と、
前記駆動用ピストンに連結されたロッドの端面を受圧面とする第2の油圧駆動制御と、
を行うエンジンの駆動方法であって、
前記燃焼室用ピストンの位置を検出し、
前記検出値に応じて、第2の油圧駆動制御を行うことを特徴とするエンジンの駆動方法。 In a driving method of an engine in which a combustion chamber piston forming a combustion chamber of an engine is driven by a hydraulic actuator having a driving cylinder and a driving piston,
First hydraulic drive control in which both surfaces of the drive piston are pressure receiving surfaces;
A second hydraulic drive control in which an end face of a rod connected to the drive piston is a pressure receiving surface;
An engine driving method for performing
Detecting the position of the combustion chamber piston;
A second hydraulic drive control is performed according to the detected value .
前記油圧式アクチュエータは、
駆動用シリンダと、
前記駆動用シリンダ内に配置された駆動用ピストンと、
前記駆動用シリンダ内に設けられ、前記駆動用ピストンを受圧面とする二つのピストン側油圧室と、
前記駆動用ピストンに連結されたロッドと、
前記ロッドの端面を受圧面とする端面側油圧室と、
前記ピストン側油圧室と前記端面側油圧室に圧油を供給・排出する油圧回路と、
前記油圧回路の圧油の供給・排出を制御する制御装置と、
前記燃焼室用ピストンの位置を検出する位置検出センサを備え、
前記制御装置は、前記位置検出センサの検出値に応じて、前記端面側油圧室への圧油の供給・排出を制御することを特徴とするエンジンの駆動装置。 In an engine drive device for driving a combustion chamber piston forming a combustion chamber of an engine by a hydraulic actuator,
The hydraulic actuator is
A driving cylinder;
A driving piston disposed in the driving cylinder;
Two piston-side hydraulic chambers provided in the driving cylinder and having the driving piston as a pressure receiving surface;
A rod connected to the drive piston;
An end face side hydraulic chamber having the end face of the rod as a pressure receiving surface;
A hydraulic circuit for supplying and discharging pressure oil to the piston-side hydraulic chamber and the end surface-side hydraulic chamber;
A control device for controlling supply / discharge of pressure oil in the hydraulic circuit;
A position detection sensor for detecting the position of the combustion chamber piston;
The engine drive device according to claim 1, wherein the control device controls supply / discharge of pressure oil to / from the end face side hydraulic chamber according to a detection value of the position detection sensor .
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