阅读说明：本技术 发电装置以及汽车 (Power generation device and automobile ) 是由 西田恵哉 畑村耕一 于 2019-01-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能减少振动的产生,并且能提高热效率的发电装置。发电装置(10A)包括：使右曲轴(31)和左曲轴(32)彼此反转的发动机(1)；作为主惯性体的右飞轮(41)和左飞轮(42)；以及作为副惯性体的发电马达(2),第一旋转方向的总惯性矩和第二旋转方向的总惯性矩彼此平衡50％以上。(The invention provides a power generation device capable of reducing vibration and improving heat efficiency. A power generation device (10A) is provided with: an engine (1) that reverses a right crankshaft (31) and a left crankshaft (32) relative to each other; a right flywheel (41) and a left flywheel (42) as main inertial bodies; and a power generation motor (2) as a secondary inertial body, wherein the total inertia moment in the first rotational direction and the total inertia moment in the second rotational direction are balanced by 50% or more.)

发电装置以及汽车

技术领域

本发明涉及搭载于车辆来产生用于驱动车辆的电能的发电装置以及搭载有该发电装置的汽车。

背景技术

以往，开发了搭载有各种形式的混合动力系统的混合动力汽车。在作为混合动力系统的分类之一的串联形式中，发动机转动发电机来产生电力，另一方面来自发动机的动力未被直接传送至驱动轮。车辆通过使用由电池提供的电力来转动驱动马达从而进行驱动。

用于上述串联形式的发动机根据电池的余量重复运转和停止。为了抑制搭乘者感觉到该发动机的运行而有损舒适性，作为串联形式的发动机被要求的各种特性之一，列举出噪声和振动的产生少。

例如，专利文献1中公开了一种能减少噪声和振动的具备内燃机和发电机的机械组合(称为“第一装置”)。具体而言，第一装置具备彼此并行配置的两个汽缸/活塞单元，在汽缸/活塞单元中经由连接杆分别连接有曲轴。在两个曲轴中分别设置有平衡配重，并且分别同轴紧固有正齿轮(スパー歯車)。而且，两个正齿轮啮合而彼此反转。

由此，两个正齿轮的振动惯性力彼此抵消，因此振动的产生得以减少。而且，第一装置通过使一个发电机经由中间齿轮与正齿轮连接，由此进行发电。

此外，非专利文献1中公开了一种作为改进了第一装置的装置，经由链条将发电机分别连接于两个正齿轮的构成的装置(称为“第二装置”)。第二装置中，通过使两个发电机分别以曲轴的2倍的转速彼此反转，消除了二次惯性力的不平衡。此外，在发动机的运行中产生的转矩变动的反作用力产生不平衡力矩，但第二装置通过两个发动机消除了该不平衡力矩。由此，进一步减少振动的产生。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公报“专利第6153869号公报(2017年6月28日发行行)”

非专利文献

非专利文献1：“Components_LEADING INNOVATIONS_THE ZERO VIBRATIONENGINE”，[online]，OBRIST Powertrain GmbH，[平成29年12月7日检索]，因特网〈URL：https：//www.obrist-powertrain.com/components/〉

发明内容

发明所要解决的问题

作为搭载于串联形式的车辆的发动机，对于以下几点还有更多希望。即，在串联形式中，使用发电机将由发动机产生的动力转换为电能后，将电能供给至驱动马达。因此，能量的传送效率必然会下降。由此，为了弥补其能量的传送效率的下降，要求更进一步提高发动机的热效率。

然而，上述以往技术中所述的第一、第二装置能谋求振动的产生的减少，而另一方面，在热效率方面，改善是有限的。作为一种搭载于串联形式的车辆的具备发动机和发电机的发电装置，要求开发兼顾静音性和高热效率的新技术。

本发明的一方式是鉴于上述以往问题点而完成的，其目的在于提供一种能减少振动的产生，并且提高热效率的发电装置。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，本发明的一方式中的发电装置的特征在于，具备：活塞发动机，通过第一活塞和第二活塞彼此对置，并且在共用汽缸内往复运动，从而使第一曲轴与所述第一活塞对应地在第一旋转方向旋转，使第二曲轴与所述第二活塞对应地在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转；主惯性体，分别与所述第一曲轴和所述第二曲轴连结；以及副惯性体，经由动力传送部与所述主惯性体连接，并且以所述动力传送部所具有的基本增速比增速，从而与所述主惯性体连动地旋转，所述副惯性体至少包含发电机，当将所述主惯性体的惯性矩与所述副惯性体的惯性矩乘以所述基本增速比得到的积之和设为总惯性矩时，所述第一旋转方向的所述总惯性矩和所述第二旋转方向的所述总惯性矩彼此平衡50％以上。

发明效果

根据本发明的一方式，能提供一种能减少振动的产生，并且提高热效率的车辆用发电装置。

附图说明

图1是表示具备发电装置的串联形式的动力总成的概略构成的图。

图2的(a)是表示本发明的实施方式1中的发电装置的概略构成的俯视图，图2的(b)是表示上述发电装置的概略构成的侧视图。

图3是表示本发明的实施方式2中的发电装置的概略构成的侧视图。

图4的(a)是表示本发明的实施方式3中的发电装置的概略构成的俯视图，图4的(b)是表示上述发电装置的概略构成的侧视图。

图5是表示本发明的实施方式4中的发电装置的概略构成的侧视图。

图6的(a)是表示本发明的实施方式5中的搭载有发电装置的汽车的概略构成的俯视图，图6的(b)是表示上述汽车的变形例的俯视图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，以下的描述用于更好地理解发明的主旨，除非另有说明，否则不构成对本发明的限制。本申请的各附图中所描述的构成的形状以及尺寸(长度、深度、宽度等)并不一定反应实际的形状以及尺寸，为了附图的清楚和简要进行了适当地变更。

首先，基于附图1，对具备发电装置的串联形式的混合动力车的动力总成进行说明，并且对本领域中的以往的问题以及本发明人所构想的解决方法进行说明。图1是表示具备发电装置10的串联形式的动力总成100的概略构成的图。

如图1所示，动力总成100具备发电装置10、动力控制单元(PCU)7、电池8以及驱动马达9。发电装置10包含发动机1、发电马达2以及壳体3。发动机1和发电马达2通过未图示的支承构造体与壳体3刚性接合。

PCU7包含逆变器和转换器等各种电控制系统，并且进行驱动马达9的控制等。由发电马达2产生的电力经由PCU7对电池8充电。PCU7使用由电池8供电的电力来使驱动马达9运行。驱动马达9经由未图示的驱动单元来驱动车辆的车轮。

发电马达2、PCU7、电池8以及驱动马达9可以使用串联形式的混合动力车的动力总成所具备的公知的设备。因此，为了避免描述的冗余化，省略与其相关的详细说明。此外，在以下的说明中也同样地，有时对能够采用公知的部件的构成适当地省略图示以及详细说明。

一般而言，搭载于将由内燃机产生的动力传送至车轮来进行驱动的以往车辆的往复式汽油发动机设计为能根据车辆的加速以及减速等各种情况的运转来适当地产生动力。以下，有时也将往复式汽油发动机称为普通型发动机。该普通型发动机为多个汽缸被汽缸盖覆盖而收纳在气缸体内的多缸构造，应用了活用该构造来减少振动的产生的各种技术。

对此，在如上所述的串联形式的混合动力车中，发动机1基本上仅用于使用发电马达2来产生电力。因此，发动机1的使用情况与普通型发动机不同，在运行时，以中速范围的旋转速度来运转，以使转矩增大。发动机1无需假设以从低速范围至高速范围的各种旋转速度运行，只要能在很窄的旋转范围内高效地运转即可。

但是，如上所述，在串联形式中，由发动机1产生的动力一旦转换成电能后便被驱动马达9使用，因此能量的传送效率不可避免地会下降。为了能弥补该传热效率的下降，发动机1的热效率高成为尤其重要的特性。

迄今为止，开发了与普通型发动机的热效率的提高有关的各种各样的技术(例如，减少机械性阻力损失等的技术)。但是，普通型发动机本质上难以减少冷却损失。这是因为诸如产生因热量传递至大的汽缸盖而引起的冷却损失以及减小燃烧室的表面积与容积之比(以下，有时也称为S/V比)的值是困难的。

在普通型发动机中，通过(i)减少缸数、(ii)使冲程(往复运动的活塞的行程的长度)大于缸内径(燃烧室的缸内径)等来谋求燃油效率(热效率)的改善。此外，也可以采用涡轮增压、稀薄燃烧(Lean burn)等方法。

但是，在普通型发动机中，即使通过这些方法来提高热效率，其改善也是有限的，并且存在因发动机的运行而产生的振动会增大的问题。

此外，在将以往众所周知的旋转式发动机作为搭载于串联形式的混合动力车的发动机来使用的情况下，在本质上也难以提高热效率。

本发明人对在这种情况下适用于串联形式的混合动力车的发动机进行了深入研究，构想了使用对置活塞式发动机(也称为对抗活塞式发动机)，而不使用作为当前发动机的主流的普通型发动机。而且，实现在该发动机的运行中减少振动的产生，来完成本发明。

〔实施方式1〕

若基于图2的(a)和图2的(b)来对本发明的一个实施方式的发电装置进行说明则如下所述。需要说明的是，为了便于理解地表示发电装置的构造，在图2的(a)和图2的(b)中，透过汽缸20的壳体部的一部分来表示。

此外，在本说明书的以下说明中，为了方便说明，以如下方式来对上下左右的方向进行规定并说明。即，在附图页面的平面内方向，在以将附图编号记载在页面的上部的方式来观察附图时，将左手侧设为“左”，将右手侧设为“右”。此外，在以下说明中，除非有特别记载，否则“下”都意味着重力方向的下方。需要说明的是，当然，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行在发电装置的左右更换构成构件等的设计变更。

在本实施方式中说明的发电装置10A能够用作上述的图1中记载的动力总成100所具备的发电装置10。即，在本实施方式中，对搭载于串联形式的混合动力车的发电装置10A进行说明。本发明的一方式中的发电装置也可以表现为搭载于车辆来产生用于驱动车辆的电能的车辆用发电装置。

此外，本发明的一方式中的发电装置能适当地搭载于由发动机等的运行引起的振动的产生可能会成为问题的车辆。换言之，本发明的一方式中的发电装置优选用于搭载于要求高静音性(低振动性以及低噪声性)的车辆。

需要说明的是，作为搭载本发明的一方式中的发电装置的车辆，并不限于一般汽车，例如也可以是大型汽车、自动两轮车、自动三轮车等各种车辆。此外，本发明的一方式中的发电装置也可以应用于电动汽车等用于延长续航距离的系统(增程器)、以及像摩托艇那样的小型船舶等。

＜装置构成＞

基于图2的(a)来对本实施方式的发电装置10A的构成进行说明。图2的(a)是表示本实施方式的发电装置10A的概略构成的俯视图。

如图2的(a)所示，发电装置10A具备：发动机(活塞发动机)1；作为主惯性体发挥作用的右飞轮41和左飞轮42；以及作为副惯性体发挥作用的发电马达2。发动机1、右飞轮41和左飞轮42以及发电马达2通过在后文加以记述的动力传送部连接而彼此连动。

发动机1是具备各种辅机类(未图示)的对置活塞式发动机的主体部(发动机主体)。发动机1具备汽缸20、在汽缸20内穿插的两个活塞、以及分别与该活塞连接的连杆和曲轴(Crank shaft)的组。

具体而言，通过第一活塞21和第二活塞22在汽缸20内以彼此对置的方式往复运动来使发动机1运行。在汽缸20内形成有燃烧室23。燃烧室23形成为由第一活塞21所具有的活塞头21a、第二活塞22所具有的活塞头22a、以及汽缸20的内壁20a包围。

图中，燃烧室23内记载的星形标记表示汽缸20的中心，表示燃料理想的点火位置。该点火位置的燃料的点火例如可以使用激光点火来实现。这在本说明书的以下描述中也是相同的。需要说明的是，燃烧室23内的燃料的燃烧方式没有特别限定。

通过燃料在燃烧室23内燃烧，第一活塞21和第二活塞22以彼此对置的方式往复运动。上述燃料从未图示的燃料缸供给至发动机1。上述燃料例如是轻油。在该情况下，发动机1设置有喷出未图示的燃料的喷油器，以一般在柴油发动机中使用的公知的燃烧方式运行。本实施方式的发电装置10A的发动机1以两个行程(冲程)为一个循环来运行。

需要说明的是，上述燃料并不限于轻油，也可以使用汽油、含氢的混合燃料、生物乙醇燃料、其他燃料等。发动机1可以以对应于燃料的种类的方式采用公知的燃烧方式。例如，在使用汽油来作为燃料的情况下，发动机1可以在燃烧室23中设置有未图示的火花塞以及喷出燃料的喷油器。

第一活塞21经由右连杆26与右曲轴(第一曲轴)31的曲柄销31a连接。此外，第二活塞22经由左连杆27与左曲轴(第二曲轴)32的曲柄销32a连接。

右曲轴31具备平衡配重31b。右曲轴31的旋转轴的方向的一端部连结有连结齿轮46。右曲轴31在上述连结齿轮46的附近装配有右飞轮41。右飞轮41和连结齿轮46在与右曲轴31的旋转相同的方向以相同的旋转速度(转速)旋转。

左曲轴32具备平衡配重32b，并且在旋转轴的方向的一端部连结有左飞轮42。左飞轮42在与左曲轴32的旋转相同的方向以相同的旋转速度(转速)旋转。

发电装置10A所包括的发电马达2设置于发动机1的侧方部。发电马达2例如可以使用公知的车辆用发电机(交流发电机)。

发电马达2具备旋转轴2a。发电马达2配置为从该发电马达2突出的旋转轴2a的前端朝向发动机1的方向。旋转轴2a中按远离发电马达2的顺序装配有增速齿轮51和链条接受部(链轮)52。增速齿轮51和链条接受部52与旋转轴2a同轴设置，与旋转轴2a连动地旋转，即在与发电马达2相同的方向以相同的旋转速度(转速)旋转。

在左飞轮42的外周形成有齿，左飞轮42与链条接受部52经由增速链条53彼此连接。此外，装配于右曲轴31的连结齿轮46与增速齿轮51彼此啮合。

发电装置10A具备连结齿轮46与增速齿轮51的组合(第一动力传送部)、和左飞轮42、增速链条53以及链条接受部52的组合(第二动力传送部)。

上述第一动力传送部和第二动力传送部具有彼此相同的增速比，是将在发动机1中产生的动力传送至发电马达2的动力传送部。发电马达2经由上述第一动力传送部与右飞轮41连接(连动地旋转)，并且经由上述第二动力传送部与左飞轮42连接(连动地旋转)。

上述第一动力传送部和第二动力传送部设计为具有彼此相同的增速比。发电装置10A中，左飞轮42和连结齿轮46具有彼此大致相同的直径，链条接受部52和增速齿轮51具有彼此大致相同的直径。由此，容易使上述第一动力传送部和第二动力传送部具有相同的增速比。

此外，如上所述，发动机1和发电马达2通过未图示的支承构造体与壳体3(参照图1)刚性接合。而且，右曲轴31的旋转轴31d、左曲轴32的旋转轴32d、以及发电马达2的旋转轴2a彼此平行。

(发动机的运行)

以下，参照图2的(a)和(b)来对上述发动机1的运行进行说明。图2的(b)是表示发电装置10A的概略构成的侧视图。

在发动机1中，在图2的(a)所示的状态下，第一活塞21和第二活塞22分别位于上静点的附近。当燃料在燃烧室23内燃烧时，第一活塞21向图中右方向运动，第二活塞22向图中左方向运动。

如图2的(b)所示，在发动机1运行时与上述活塞的运动连动，从而使右曲轴31在第一旋转方向旋转，并且使左曲轴32在第二旋转方向旋转。在此，图中，上述第一旋转方向是顺时针的方向，上述第二旋转方向是逆时针的方向。

假想圆31c表示在发动机1运行时右曲轴31的曲柄销31a所描绘的轨迹。此外，假想圆32c表示在发动机1运行时左曲轴32的曲柄销32a所描绘的轨迹。此外，假想圆2b示意性地表示发电马达2的内部的旋转体(例如转子)的旋转。

以下，将右曲轴31的上述第一旋转方向的旋转速度设为旋转速度SR1，将左曲轴32的上述第二旋转方向的旋转速度设为旋转速度SR2。右飞轮41以旋转速度SR1旋转，左飞轮42以旋转速度SR2旋转。旋转速度SR1与旋转速度SR2是指，旋转方向彼此相反，旋转速度(转速)相同。

增速齿轮51基于连结齿轮46的齿数和增速齿轮51的齿数以规定变速齿轮速比(增速比)增速并在上述第二旋转方向旋转。此外，链条接受部52基于左飞轮42的齿数和链条接受部52的齿数通过增速链条53以规定增速比增速，从而在上述第二旋转方向旋转。换言之，发电马达2以动力传送部所具有的规定增速比(基本增速比)增速，从而与右飞轮41和左飞轮42连动地旋转。将发电马达2在上述第二旋转方向的旋转速度设为旋转速度SR3。

在此，对一般的往复式发动机的运行进行说明。在具有将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动的构造的发动机中，通过活塞的惯性力的不平衡产生起振力，并且产生作为转矩变动的反作用力而产生的起振力矩。因此，能通过发动机的运行产生振动。特别是，缸数越少，产生的振动越大。

对此，本实施方式的发电装置10A通过第一活塞21和第二活塞22的对称运动来使往复惯性力完全平衡。进而，发电装置10A中，由右飞轮41和左飞轮42的加速以及减速的转矩变动产生的反作用力是平衡的。以下，对此进行详细说明。

(惯性矩的平衡)

一般而言，在串联形式的混合动力车中，要求由发动机引起的振动和噪音的产生较少。在该情况下，发动机基本上仅用于使发电马达旋转，因此不需要高输出，所以构成为缸数较少。此外，无需使转速过高。由此，发动机通过进行高负载(高转矩)的运转来使转矩变动增大。

因此，以往的对置活塞式发动机在应用于串联形式的混合动力车时容易产生振动。因此，本领域技术人员一般不太愿意采用对置活塞式发动机。本发明人构想了通过将发电马达2用作副惯性体，来以比较简单的构成来解决上述问题。

发电马达2通过上述第一动力传送部和第二动力传送部，相对于右飞轮41和左飞轮42的旋转以规定增速比(基本增速比)n增速旋转。即，右飞轮41、左飞轮42、以及发电马达2彼此连动地旋转，它们的旋转速度的关系在于旋转速度SR1＝旋转速度SR2＝(旋转速度SR3)/n。

本实施方式的发电装置10A中，(i)在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41的惯性矩、和(ii)在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42的惯性矩与发电马达2的惯性矩乘以增速比得到的积之和彼此平衡。即，本实施方式的发电装置10A满足下述公式(1)的关系。

IRF＝ILF+n×IG…(1)

在上述公式中，

IRF：在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41的惯性矩

ILF：在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42的惯性矩

IG：在上述第二旋转方向旋转的发电马达2的惯性矩

n：上述动力传送部的规定增速比(基本增速比)。

以下，对上述公式(1)中包括的n×IG进行说明。当旋转体的速度变化(角加速度)乘以惯性矩时，便是用于加速的转矩。基于上述的增速比n，发电马达2的角加速度是右飞轮41的角加速度的n倍。这是因为角加速度与速度成比例，因此与增速比也成比例。

因此，在发动机1的运行中，发电马达2以是否具有由质量、直径等确定的固有惯性矩IG的n倍的惯性矩的方式影响上述总惯性矩。因此，惯性矩的平衡的上述公式(1)包括n×IG。该n×IG也可以表现为发动机1的运行中的发电马达2的实效惯性矩。

由上述公式(1)可知，本实施方式的发电装置10A的右飞轮41的惯性矩IRF大于左飞轮42的惯性矩ILF。即，右飞轮41的质量或直径中的至少任一个大于左飞轮42。

如此一来，本实施方式的发电装置10A能通过所谓的海伦平衡器效应(Heronbalancer effect)来减少由转矩变动的反作用力引起的不平衡力矩的产生。

此外，如图2的(b)所示，优选的是，在俯视观察时，发电装置10A的右曲轴31的旋转轴31d和左曲轴32的旋转轴32d分别位于包括汽缸20的中心的水平面的下方。在该情况下，能使燃料在燃烧室23中燃烧时的右连杆26和左连杆27的状态接近水平。因此，能减少在第一活塞21和第二活塞22中产生的对汽缸20的内壁的推力。此外，右曲轴31和左曲轴32必然彼此反转。

另外，发电装置10A满足上述公式(1)的关系即可，上述的构成仅为一个例子，动力传送部等的具体构成并没有特别限定。

(与惯性矩的平衡有关的补记)

在发电装置10A中，上述第一旋转方向的总惯性矩和上述第二旋转方向的总惯性矩彼此相同。但是，本发明的一方式中的发电装置并不限于此。

在此，将上述第一旋转方向的总惯性矩设为第一总惯性矩FMI，将上述第二旋转方向的总惯性矩设为第二总惯性矩SMI。

例如，本发明的一方式中的发电装置10A1中，第一总惯性矩FMI和第二总惯性矩SMI彼此大致相同即可。在该情况下，发电装置10A1满足下述公式(1-1)的关系。

IRF≈ILF+n×IG…(1-1)。

此外，本发明的一方式中的发电装置具有以下效果：即使惯性矩的平衡不完全，根据平衡的比率，也能减少振动的产生。以下，严密的计算是比较复杂的，因此基于概略性计算来进行计算。例如，在惯性矩平衡50％的情况下，能将由发动机的转矩变动的反作用力产生的振动减少至一半(50％)。在该情况下，发电装置能有效地提高低振动性。此外，例如，在惯性矩平衡70％的情况下，能将由发动机的转矩变动的反作用力产生的振动减少至30％。

因此，本发明的一方式中的发电装置10A2例如可以是第一总惯性矩FMI和第二总惯性矩SMI彼此平衡50％以上的构成。

在此，“第一总惯性矩FMI和第二总惯性矩SMI彼此平衡50％以上”以如下方式定义。当第一总惯性矩FMI大于第二总惯性矩SMI时，在该情况下，上述发电装置10A2满足(SMI/FMI)＞0.5…(1-2)的关系即可。需要说明的是，在第二总惯性矩SMI大于第一总惯性矩FMI的情况下，上述公式(1-2)的左边为(FMI/SMI)。

而且，本发明的另一方式中的发电装置优选为第一总惯性矩FMI和第二总惯性矩SMI彼此平衡70％以上，更优选为彼此平衡90％以上。

本发明的又一方式中的发电装置进一步优选为第一总惯性矩FMI和第二总惯性矩SMI完全(100％)或大致完全(95％以上)平衡。在该情况下，上述发电装置可以在发动机的运行中几乎没有振动。

需要说明的是，以上对于惯性矩的平衡的说明即使在后文加以记述的其他实施方式中也相同。

(本发电装置的优点)

综上所述，本实施方式的发电装置10A具备作为对置活塞式发动机的发动机1。当将主惯性体的惯性矩与副惯性体的惯性矩乘以增速比得到的积之和设为总惯性矩时，发电装置10A的上述第一旋转方向的总惯性矩和上述第二旋转方向的总惯性矩彼此平衡。由此，实现以下效果。

(1)提高热效率

能使发动机1实质的冲程比缸内径长，例如能使冲程/缸内径之比为约2倍以上。原因是即使一个曲柄冲程相同，实际的活塞的运动也为2倍。一般而言，普通型发动机为了提高热效率尝试了长冲程化，但冲程/缸内径之比最多为1.2至1.3左右。

此外，由于发动机1中不需要汽缸盖，因此能减小燃烧室23的表面积。因此，在以相同的排气量进行比较的情况下，发动机1与普通型发动机相比能大幅度减小S/V比，并能减少冷却损失。

因此，发电装置10A通过使用发动机1能提高热效率，以弥补串联形式的混合动力车中的能量的传送效率下降。而且，发电装置10A在发动机1中不需要复杂的汽缸盖，由此还能抑制制造成本。

(2)减少振动以及噪声的产生

此外，发电装置10A在发动机1运行时实现以下效果。即，发电装置10A中，通过左右活塞的对称运动来消除发动机1产生的往复惯性力。此外，发电装置10A通过由彼此反转的右飞轮41和左飞轮42以及发电马达2产生的海伦平衡器效应，使由转矩变动的反作用力引起的不平衡力矩减少。

因此，发电装置10A能以对应串联形式的混合动力车所要求的静音性以及低振动性的方式减少振动以及噪声的产生。

(3)轻量化以及省空间化

串联形式的车辆搭载有大且重的电池。因此，搭载于串联形式的混合动力车的发动机要求轻量，并且尺寸小。此外，作为搭载于车辆的发电装置，为了提高燃油效率，轻量是理所当然优先的，还要求容易搭载于车辆的形状。

本实施方式的发动机1需要两组曲轴，但不需要汽缸盖。因此，在以相同的排气量进行比较的情况下，发动机1可以是与具备汽缸盖的普通型发动机同等的质量。此外，发动机1的形状和输出轴的位置与普通型发动机不同，因此在向车辆搭载时需要进行配置的设计，但通过以如下方式进行配置也能紧凑地进行搭载。即，在车身车身内即车辆的前方或后方的车轴的外侧部分，通过以将发电装置10A的长度方向作为车宽方向的方式进行配置而紧凑地收纳在车身内。具体而言，可以参照在后文加以记述的实施方式5来对该配置进行理解。在串联形式的混合动力车中，输出轴的位置由驱动马达的配置确定。因此，配置发电装置10A的自由度高。

此外，由于发电装置10A使发电马达2增速来进行驱动，因此可以采用小型轻量的发电机来作为发电马达2。因此，能使发电装置10A轻量化。

需要说明的是，上述(1)至(3)所述的内容在将本发明的一方式中的发电装置用作电动汽车的增程器的情况下也是相同的。

(其他构成)

(a)本实施方式的发电装置10A的发动机1以两个行程(冲程)运行。本发明的其他方案的发电装置并不限于此，也可以是发动机以四个行程运行的方式。在该情况下，例如，通过具备Pinnacle发动机公司正在开发的吸排气套阀，能实现四个行程的运行。

(b)连结齿轮46和增速齿轮51优选以减少齿隙的方式设置有反齿隙机构。该反齿隙机构可以使用公知的构成(摩擦齿轮等)。在本说明书中，可以将具备反齿隙机构的齿轮称为反齿隙齿轮。在该情况下，能减少由驱动转矩变动引起的打齿声的产生。

(c)增速链条53可以用连结了奇数个齿轮的构造代替。这在本说明书的以下记载的各种增速链条中也是相同的。

(d)发电马达2以旋转轴2a与右曲轴31的旋转轴31d和左曲轴32的旋转轴32d平行的方式配置即可，发电马达2的位置没有特别限定。

(e)主惯性体不限于右飞轮41和左飞轮42。例如，通过增加连结齿轮46的重量，可以作为在第一旋转方向旋转的主惯性体发挥作用。

(f)本发明的一方式中的发电装置不限于一个气缸，也可以是两个以上。

〔实施方式2〕

以下，对本发明的其他实施方式进行说明。需要说明的是，为了方便说明，对具有与在上述实施方式中说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记，并不再重复其说明。

所述实施方式1的发电装置10A是一种具备一个发电马达2来作为副惯性体的构成。对此，本实施方式的发电装置10B的不同点在于，是一种具备一个发电马达2和一个机械式增压器61来作为副惯性体的构成。此外，发电装置10B在汽缸200中形成有供从机械式增压器61送气的空气流入的流入口201。

基于图3对本实施方式中的电装置10B的构成进行说明。图3是表示本实施方式的发电装置10B的概略构成的侧视图。

如图3所示，发电装置10B具备经由增速带60与右曲轴31连接的机械式增压器61。机械式增压器61吸入空气A1并压缩后，将该压缩后的空气通过送气管62送至中间冷却器63。压缩后的空气通过中间冷却器63被冷却后，在第二活塞22处于下静点的附近的状态下，通过流入口201进入汽缸200内。流入汽缸200内的空气在汽缸200内从左向右流动，通过未图示的流出口将燃烧结束的气体排出。从流出口排出的排气作为排气A2在排气管64内通过并流动。

机械式增压器61是利用在发动机中产生的动力来工作的机械增压器(Mechanicalsupercharger)。这种机械式增压器61在内部具备旋转的转子。本发明人构想了将机械式增压器61用作副惯性体。需要说明的是，利用排气的流动的涡轮增压器或电磁驱动的增压器等作为发电装置所具备的副惯性体来使用是不合适的。

发电装置10B包含如下来作为动力传送部。即，发电装置10B包含连结齿轮46和增速齿轮51的组合(第一动力传送部)以及左飞轮42、增速链条53以及链条接受部52的组合(第二动力传送部)。发电装置10B还包含右曲轴31、增速带60、以及机械式增压器61的组合(第三动力传送部)。增速带60与设置于右曲轴31的未图示的旋转体连接。

发电马达2以上述第一动力传送部所具有的第一增速比增速，从而在第二旋转方向(图3中，逆时针)旋转。此外，发电马达2以上述第二动力传送部所具有的第二增速比增速，从而在第二旋转方向(图3中，逆时针)旋转。上述第一增速比和第二增速比设计为彼此相同的增速比。

机械式增压器61以上述第三动力传送部所具有的第三增速比增速，从而与右飞轮41连动地在第一旋转方向(图3中，顺时针)旋转。将机械式增压器61的内部的旋转体的旋转速度设为SR4。

在此，将在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41的惯性矩与机械式增压器61的惯性矩乘以第三增速比得到的积之和设为上述第一旋转方向的总惯性矩。此外，将在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42的惯性矩与发电马达2的惯性矩乘以第一增速比得到的积之和设为上述第二旋转方向的总惯性矩。

本实施方式的发电装置10B中，上述第一旋转方向的总惯性矩与上述第二旋转方向的总惯性矩彼此平衡。即，本实施方式的发电装置10B满足下述公式(2)的关系。

IRF+nsc×ISC＝ILF+ng×IG…(2)

在上述公式中，

IRF：在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41的惯性矩

ISC：在上述第一旋转方向旋转的机械式增压器61的惯性矩

ILF：在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42的惯性矩

IG：在上述第二旋转方向旋转的发电马达2的惯性矩

nsc：上述第三动力传送部所具有的第三增速比

ng：上述第一动力传送部所具有的第一增速比或上述第二动力传送部所具有的第二增速比。

由上述公式(2)可知，本实施方式的发电装置10B中，右飞轮41的惯性矩IRF大于左飞轮42的惯性矩ILF。而且，在发电装置10B中，发电马达2的惯性矩IG乘以第一增速比或第二增速比得到的积(ng×IG)大于机械式增压器61的惯性矩ISC乘以第三增速比得到的积(nsc×ISC)。换言之，发电马达2的实效惯性矩大于机械式增压器61的实效惯性矩。

综上所述，本实施方式的发电装置10B具备机械式增压器61，并能增加发动机1的输出。此外，发电装置10B的第一旋转方向的惯性矩和第二旋转方向的惯性矩平衡，并且能减少由转矩变动的反作用力引起的不平衡力矩的产生。

〔实施方式3〕

以下，对本发明的又一个实施方式进行说明。需要说明的是，为了方便说明，对具有与在上述实施方式中说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记，并不再重复其说明。

所述实施方式1的发电装置10A是一种具备一个发电马达2来作为副惯性体的构成。对此，本实施方式的发电装置10C的不同点在于，是一种具备两个发电马达(发电马达11和发电马达12)来作为副惯性体的构成。

基于图4的(a)和(b)，对本实施方式中的发电装置10C的构成进行说明。图4的(a)是表示本实施方式的发电装置10C的概略构成的俯视图，图4的(b)是表示上述发电装置10C的概略构成的侧视图。

发电装置10C在右曲轴31的旋转轴的方向的一端部连接有右飞轮41a，在左曲轴32的旋转轴的方向的一端部连接有左飞轮42a。

发电装置10C在汽缸20的侧方部彼此邻接地配设有发电马达(第一发电机)11和发电马达(第二发电机)12。在发电马达11的旋转轴11a设置有链条接受部(第一动力接受部)52a和连动齿轮(第一连动部件)71。在发电马达12的旋转轴12a设置有链条接受部52b和连动齿轮(第二连动部件)72。

假想圆11b示意性地表示发电马达11的内部的旋转体的旋转，假想圆12b示意性地表示发电马达12的内部的旋转体的旋转。

右飞轮41a和左飞轮42a分别在外周形成有齿。右飞轮41a与链条接受部52a经由增速链条56彼此连接。左飞轮42a与链条接受部52b经由增速链条57彼此连接。

右飞轮41a以旋转速度SR11旋转，左飞轮42a以旋转速度SR12旋转。

发电马达11以右飞轮41a、增速链条56以及链条接受部52a的组合(第一动力传送部)所具有的规定增速比(第一增速比)增速，从而与右飞轮41a连动地在第一旋转方向旋转。将发电马达11的旋转速度设为SR13。

发电马达12以左飞轮42a、增速链条57以及链条接受部52b的组合(第二动力传送部)所具有的规定增速比(第二增速比)增速，从而与左飞轮42a连动地在第二旋转方向旋转。将发电马达12的旋转速度设为SR14。

发电装置10C的第一增速比与第二增速比相同。发电马达11和发电马达12的连动齿轮71与连动齿轮72啮合(卡合)，并且彼此在相反的旋转方向以相同的旋转速度旋转地连动。

右飞轮41a、左飞轮42a、发电马达11以及发电马达12彼此连动地旋转。它们的旋转速度的关系在于旋转速度SR11＝旋转速度SR12＝(旋转速度SR13)/n＝(旋转速度SR14)/n。

在此，将在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41a的惯性矩与发电马达11的惯性矩乘以第一增速比得到的积(发电马达11的实效惯性矩)之和设为上述第一旋转方向的总惯性矩。此外，将在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42a的惯性矩与发电马达12的惯性矩乘以第二增速比得到的积(发电马达12的实效惯性矩)之和设为上述第二旋转方向的总惯性矩。

本实施方式的发电装置10C的上述第一旋转方向的总惯性矩与上述第二旋转方向的总惯性矩彼此平衡。即，本实施方式的发电装置10C满足下述公式(3)的关系。

IRF+ng1×IG1＝ILF+ng2×IG2…(3)

在上述公式中，

IRF：在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41的惯性矩

ILF：在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42的惯性矩

IG1：在上述第一旋转方向旋转的发电马达11的惯性矩

IG2：在上述第二旋转方向旋转的发电马达12的惯性矩

ng1：上述第一动力传送部所具有的第一增速比

ng2：上述第二动力传送部所具有的第二增速比。

本实施方式的发电装置10C为IRF＝ILF、IG1＝IG2、ng1＝ng2的关系。发电装置10C不需要具有复杂的结构，便能满足上述公式(3)的关系。发电装置10C的发电马达11的实效惯性矩和发电马达12的实效惯性矩彼此相等。

综上所述，本实施方式的发电装置10C的第一旋转方向的惯性矩和第二旋转方向的惯性矩平衡，并且能减少由转矩变动的反作用力引起的不平衡力矩的产生。

此外，本实施方式的发电装置10C中，不对连动齿轮71和连动齿轮72施加驱动转矩。而且，在发电装置10C中，连动齿轮71和连动齿轮72的圆周速度很快。由此，连动齿轮71和连动齿轮72不易产生打齿声。因此，本实施方式的发电装置10C能进一步提高静音性。

此外，本实施方式的发电装置10C通过将连动齿轮71和连动齿轮72作为反齿隙齿轮，能进一步提高静音性。不对连动齿轮71和连动齿轮72施加大的转矩，因此能使用负荷小的反齿隙齿轮。因此，能抑制由反齿隙齿轮引起的机械能量损失，并且能提高静音性。

此外，发电装置10C在旋转轴11a安装有相位可变部件75。相位可变部件75能使连动齿轮71与链条接受部52a的相位关系(相位角)变化。通过使用相位可变部件75，能使右曲轴31与左曲轴32的相位关系变化。相位可变部件75、第一动力传送部以及第二动力传送部可以作为曲柄相位可变机构发挥作用。

发电装置10C不对连动齿轮71和连动齿轮72施加驱动转矩。因此，可以使用转矩小的相位可变部件75。因此，能容易地实现几何学压缩比可变的发电装置10C。在该情况下，能根据发动机1的燃烧状态、温度等来调节几何学压缩比。此外，通过降低压缩比来防止爆震音。因此，能通过简单的构成来更加高效地运转。

而且，发电装置10C能使用两个发电马达来高效地进行发电。此外，在发电装置10C中，连动齿轮71和连动齿轮72以及链条接受部52a和链条接受部52b收纳在右飞轮41a与左飞轮42a之间的空间。由此，发电装置10C能在空间上具有紧凑的形状。

需要说明的是，上述相位可变部件75当然也可以装配于旋转轴12a。

(变形例)

在发电装置10C的变形例中，例如，可以是发电马达12的半径小于发电马达11的半径，并且旋转轴12a延伸的方向的长度较长的形状。例如，由于空间的关系，也可以采用这种构成。在该情况下，IG1＞IG2。因此，在发电装置10C的变形例中，可以以ng1＜ng2的方式设计第一动力传送部和第二动力传送部。在该情况下，需要改变齿轮齿数比以使连动齿轮72的齿数少于连动齿轮71的齿数。

〔实施方式4〕

以下，对本发明的又一个实施方式进行说明。需要说明的是，为了方便说明，对具有与在上述实施方式中说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记，并不再重复其说明。

所述实施方式3的发电装置10C是一种具备发电马达11和发电马达12来作为副惯性体的构成。对此，本实施方式的发电装置10D的不同点在于，是一种除了发电马达11和发电马达12以外，还具备一个机械式增压器61来作为副惯性体的构成。此外，省略图示但与所述实施方式2同样地，发电装置10D在汽缸200形成有供从机械式增压器61送气的空气流动的流入口和排出口。

基于图5，对本实施方式的发电装置10D的构成进行说明。图5是表示本实施方式的发电装置10D的概略构成的侧视图。

如图5所示，发电装置10D具备经由增速带80与左飞轮42b连接的机械式增压器61。机械式增压器61以左飞轮42b、增速带80、以及机械式增压器61的组合(第三动力传送部)所具有的第三增速比增速，从而与左飞轮42b连动地在第二旋转方向旋转。

将左飞轮42b、增速链条57以及链条接受部52b的组合作为第二动力传送部，将右飞轮41b、增速链条56以及链条接受部52a的组合作为第一动力传送部。

在发电装置10D中，上述第二动力传送部所具有的规定增速比(第二增速比)小于上述第一动力传送部所具有的规定增速比(第一增速比)。而且，在发电装置10D中，调整连动齿轮71和连动齿轮72的大小和齿数，以使右曲轴31和左曲轴32的转速彼此同步。具体而言，与连动齿轮72相比，连动齿轮71的尺寸更小，并且齿数少。

由此，与机械式增压器61的惯性矩加上第二旋转方向的惯性矩对应地，降低发电马达12的转速。由此，发电装置10D能使第二旋转方向的总惯性矩与第一旋转方向的总惯性矩一致。即，本实施方式的发电装置10D满足下述公式(4)的关系。

IRF+ng1×IG1＝ILF+ng2×IG2+nsc×ISC…(4)

在上述公式中，

IRF：在上述第一旋转方向旋转的右飞轮41的惯性矩

ILF：在上述第二旋转方向旋转的左飞轮42的惯性矩

IG1：在上述第一旋转方向旋转的发电马达11的惯性矩

IG2：在上述第二旋转方向旋转的发电马达12的惯性矩

ISC：在上述第一旋转方向旋转的机械式增压器61的惯性矩

ng1：上述第一动力传送部所具有的第一增速比

ng2：上述第二动力传送部所具有的第二增速比

nsc：上述第三动力传送部所具有的第三增速比。

〔实施方式5〕

以下，对本发明的又一个实施方式进行说明。需要说明的是，为了方便说明，对具有与在上述实施方式中说明的构件相同的功能的构件标注相同的附图标记，并不再重复其说明。

在所述实施方式1至4中，对本发明的一方式中的发电装置进行了说明。对此，在本实施方式中，对具备本发明的一方式中的发电装置的汽车进行说明。

图6的(a)是表示搭载有本实施方式的发电装置10的汽车90A的概略构成的俯视图，图6的(b)是表示作为变形例的汽车90B的构成的俯视图。

发电装置10是本发明的一方式中的发电装置，例如，可以是在所述实施方式1至4中说明的发电装置10A至发电装置10D中的任一个。在此，发电装置10为发电装置10C的构成。

汽车90A没有限定，例如，可以是串联形式的混合动力车。或者，汽车90A也可以是具备发电装置10的电动汽车。

在此，实际上，为了驱动发动机1而与各种辅机等(未图示)进行组合，发电装置10的发动机1成为发电用对置活塞式发动机。在本说明书中，也会将发电用对置活塞式发动机中不包括各种辅机的部分(图2和图4所述的发动机1)称为活塞发动机的主体部分。

如图6的(a)所示，汽车90A在车身内的比前轮的轴91更靠前方的位置搭载有活塞发动机的主体部分。发电装置10设置为(i)右曲轴31的旋转轴和左曲轴32的旋转轴分别在汽车90A的整个长度方向延伸。此外，发电装置10设置为(ii)发电马达11和发电马达12装配在汽车90A的中央侧。

此外，如图6的(b)所示，汽车90B在车身内的比后轮的轴92更靠后方的位置搭载有活塞发动机的主体部分。而且，发电装置10以与上述(i)和(ii)中所述相同的朝向收纳在汽车90B的车身内。

根据上述的构成，能提供将具备发动机1的发电装置10紧凑地收纳在车身内的汽车90A和汽车90B。

本发明并不限于上述的各实施方式，在技术方案所示的范围内能进行各种变更，通过对分别在不同实施方式中公开的技术手段进行适当组合而得到的实施方式包括在本发明的技术范围内。

〔总结〕

为了解决上述问题，本发明的一方式的发电装置的特征在于，具备：活塞发动机，通过第一活塞和第二活塞彼此对置，并且在共用汽缸内往复运动，从而使第一曲轴与所述第一活塞对应地在第一旋转方向旋转，使第二曲轴与所述第二活塞对应地在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向旋转；主惯性体，分别与所述第一曲轴和所述第二曲轴连结；以及副惯性体，经由动力传送部与所述主惯性体连接，并且以所述动力传送部所具有的基本增速比增速，从而与所述主惯性体连动地旋转，所述副惯性体至少包含发电机，当将所述主惯性体的惯性矩与所述副惯性体的惯性矩乘以所述基本增速比得到的积之和设为总惯性矩时，所述第一旋转方向的所述总惯性矩和所述第二旋转方向的所述总惯性矩彼此平衡50％以上。

此外，本发明的一方式的发电装置可以是如下构成：所述主惯性体包含连结于所述第一曲轴的第一主惯性体和连结于所述第二曲轴的第二主惯性体，所述副惯性体包含彼此邻接配设的第一发电机和第二发电机，所述动力传送部包含第一动力传送部和第二动力传送部，所述第一发电机经由所述第一动力传送部与所述第一主惯性体连接而在所述第一旋转方向旋转，所述第二发电机经由所述第二动力传送部与所述第二主惯性体连接，在所述第二旋转方向旋转而在所述第一发电机的旋转轴安装有第一连动部件，在所述第二发电机的旋转轴安装有第二连动部件，所述第一发电机和所述第二发电机的所述第一连动部件与所述第二连动部件卡合，彼此在相反的旋转方向旋转连动。

此外，本发明的一方式的发电装置中，使所述第一发电机和所述第二发电机连动的所述第一连动部件和所述第二连动部件可以是反齿隙齿轮。

此外，本发明的一方式的发电装置也可以是所述第一动力传送部包含第一动力接受部，该第一动力接受部安装于所述第一发电机的旋转轴，接受从所述第一曲轴传送的动力，在所述第一发电机的旋转轴设有相位可变部件，该相位可变部件使所述第一连动部件与所述第一动力接受部的相位角互相变化，所述第一曲轴与所述第二曲轴的相位关系可变。

此外，本发明的一方式的发电装置也可以是所述副惯性体还包含机械式增压器，所述动力传送部还包含第三动力传送部，所述机械式增压器经由所述第三动力传送部与所述第二主惯性体连接，以所述第三动力传送部所具有的第三增速比增速，从而与所述第二主惯性体连动地在所述第二旋转方向旋转，所述第二动力传送部所具有的第二增速比小于所述第一动力传送部所具有的第一增速比，所述第一连动部件和所述第二连动部件基于所述第一增速比和所述第二增速比来调整各自的旋转速度，以使所述第一发电机的旋转速度与所述第二发电机的旋转速度同步。

此外，本发明的一方式的发电装置也可以是所述主惯性体包含连结于所述第一曲轴的第一主惯性体和连结于所述第二曲轴的第二主惯性体，所述副惯性体包含第一发电机和机械式增压器，所述动力传送部包含第一动力传送部、第二动力传送部以及第三动力传送部，所述第一发电机(i)经由所述第一动力传送部与所述第一主惯性体连接，以所述第一动力传送部所具有的第一增速比增速，且(ii)经由所述第二动力传送部与所述第二主惯性体连接，以所述第二动力传送部所具有的与所述第一增速比相等的第二增速比增速，从而在所述第二旋转方向旋转，所述机械式增压器经由所述第三动力传送部与所述第一主惯性体连接，以所述第三动力传送部所具有的第三增速比增速，从而与所述第一主惯性体连动地在所述第一旋转方向旋转。

此外，本发明的一方式的发电装置也可以是所述第一主惯性体的惯性矩大于所述第二主惯性体，并且所述第一发电机的惯性矩与所述第一增速比或所述第二增速比之积大于所述机械式增压器的惯性矩与所述第三增速比之积。

本发明的一方式的汽车是一种搭载有所述发电装置的汽车，其特征在于，所述发电装置的所述活塞发动机的主体部分配置于比所述汽车的前轮的轴更靠前方或比后轮的轴更靠后方的的任一位置，并且设置为(i)所述第一曲轴的旋转轴和所述第二曲轴的旋转轴分别在所述汽车的整个长度方向延伸，且(ii)所述发电机配置于所述汽车的中央侧。

附图标记说明

1：发动机(活塞发动机)

2：发电马达(发电机)

10、10A至10D：发电装置

21：第一活塞

22：第二活塞

20：汽缸

31：右曲轴(第一曲轴)

32：左曲轴(第二曲轴)

41：右飞轮(主惯性体)

42：左飞轮(主惯性体)

52a：链条接受部(第一动力接受部)

61：机械式增压器

71：连动齿轮(第一连动部件)

72：连动齿轮(第二连动部件)

75：相位可变部件