專利名稱：車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
眾所周知，以前的往復(fù)運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，是吸氣閥的關(guān)閥時(shí)間設(shè)定在下死點(diǎn)前，或設(shè)定在剛剛流入到氣缸內(nèi)的吸入氣體從打開著的吸氣閥倒流到吸氣孔的下死點(diǎn)后的、所謂以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)。這種以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)，與以奧托循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)相比，降低了壓縮行程上死點(diǎn)的壓縮壓力(實(shí)際的壓縮比)，另一方面，由于膨脹比保持與奧托循環(huán)形式相同，所以，對(duì)于上述實(shí)際的壓縮比來說，膨脹比相對(duì)變大了，因此，熱效率提高了，改善了指示燃料消耗率。但是，由于在密勒循環(huán)時(shí)吸氣閥設(shè)有象上述那樣的關(guān)閥時(shí)間，所以體積效率降低了。因此，內(nèi)燃機(jī)從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域，是在負(fù)荷和轉(zhuǎn)速大幅變化的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)的車輛用內(nèi)燃機(jī)，在這種情況下，在高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不能獲得足夠的輸出。因此，有的內(nèi)燃機(jī)為了補(bǔ)充不足的空氣量、獲得高輸出，設(shè)置增壓裝置，或根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的不同，切換密勒循環(huán)和奧托循環(huán)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行控制。
例如，在日本專利公報(bào)特開平8-218879號(hào)公開的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在缸蓋上，除了吸氣閥和排氣閥之外，還設(shè)有從吸氣通道分出的吸氣回流通道，同時(shí)，設(shè)有用于開、關(guān)與吸氣回流通道連通的燃燒室一側(cè)的開口部的吸氣回流閥，該吸氣回流閥由驅(qū)動(dòng)排氣閥的凸輪軸驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，在該凸輪軸上設(shè)有相位角可變裝置。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)由該相位角可變裝置設(shè)定在部分負(fù)荷時(shí)、在吸氣閥關(guān)閉之后也打開吸氣回流閥的時(shí)間，以流入到氣缸內(nèi)的吸入氣體通過吸氣回流通道回流到吸氣通道的密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，在高負(fù)荷時(shí)，設(shè)定與吸氣閥同時(shí)關(guān)閉吸氣回流閥的時(shí)間，以奧托循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)。
但是，上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)是，由于必須設(shè)置增壓裝置或相位角可變裝置，所以，除了內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜了之外，部件個(gè)數(shù)增加了，內(nèi)燃機(jī)的成本和重量也增加了。另外，遺憾的是，上述公報(bào)所公開的現(xiàn)有技術(shù)，由于內(nèi)燃機(jī)在高負(fù)荷時(shí)以奧托循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，通過密勒循環(huán)改善燃料消耗率并不徹底。
本發(fā)明是鑒于這樣的情況而提出的，其目的是，在具有包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)中，通過在包含高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)區(qū)域以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，以改善燃料消耗率，同時(shí)，用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)率，而且，抑制內(nèi)燃機(jī)的成本的增加和重量的增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，具備活塞；能自如往復(fù)運(yùn)動(dòng)地嵌合活塞的氣缸；在包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，在一定的開、關(guān)時(shí)間開、關(guān)的吸氣閥和排氣閥，上述吸氣閥的關(guān)閥時(shí)間設(shè)定在規(guī)定的關(guān)閥時(shí)間，即，下死點(diǎn)前，以及上述氣缸內(nèi)的氣體倒流到上述吸氣閥上游的下死點(diǎn)后，上述內(nèi)燃機(jī)的排氣量設(shè)定為在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域，通過在上述規(guī)定關(guān)閥時(shí)間關(guān)閉上述吸氣閥的控制，上述內(nèi)燃機(jī)能獲得最大必要指示輸出的規(guī)定排氣量。
根據(jù)該車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，規(guī)定排氣量的內(nèi)燃機(jī)，排氣量比現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)的大，使其通過在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的密勒循環(huán)形式的控制，能獲得內(nèi)燃機(jī)的最大必要指示輸出。因此，除了能確保用于產(chǎn)生最大必要指示輸出的吸入空氣量之外，內(nèi)燃機(jī)能在包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的、負(fù)荷和轉(zhuǎn)速大幅變化的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，與在運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的一部分依據(jù)密勒循環(huán)形式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)相比，進(jìn)一步改善了指示燃料消耗率。而且，采用用于在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域獲得驅(qū)動(dòng)車輛所需要的最大輸出—最大必要指示輸出的結(jié)構(gòu)，用于增大由缸筒的直徑和活塞的行程決定的排氣量的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也沒有增加部件個(gè)數(shù)，因此，提高了內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)率，能抑制內(nèi)燃機(jī)的成本的增加，再有，與設(shè)置增壓裝置的情況相比，由于能抑制內(nèi)燃機(jī)的重量的增加，所以，在這方面也能改善燃料消耗率。
本發(fā)明的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，上述最大必要指示輸出設(shè)定得比能產(chǎn)生的最大指示輸出小，使其在比產(chǎn)生該最大指示輸出的第1規(guī)定轉(zhuǎn)速低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速—第2規(guī)定轉(zhuǎn)速能獲得最大必要指示輸出，另外，能設(shè)置檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器和在該轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到超過上述第2規(guī)定轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的輸出降低手段。
這樣一來，具有以下效果。即，由于最大必要指示輸出比內(nèi)燃機(jī)能產(chǎn)生的最大指示輸出小，在任意的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，由根據(jù)用轉(zhuǎn)速檢測(cè)手段檢測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的輸出降低手段使其產(chǎn)生比最大指示輸出小的最大必要指示輸出，所以，設(shè)定最大必要指示輸出的自由度變大了，能根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的用途和作用在內(nèi)燃機(jī)上的最大負(fù)荷簡(jiǎn)單地設(shè)定最佳大小的最大必要指示輸出，且不會(huì)招致成本增加和重量增加。其結(jié)果是，能將同一內(nèi)燃機(jī)用于多種車輛上，能降低搭載該內(nèi)燃機(jī)的車輛的成本。
再有，由于使最大必要指示輸出比內(nèi)燃機(jī)能產(chǎn)生的最大指示輸出小，所以，即使使內(nèi)燃機(jī)以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，也能獲得最大必要指示輸出的第2規(guī)定轉(zhuǎn)速，比以奧托循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)的、產(chǎn)生與最大指示輸出一致的最大必要指示輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，因此，減少了產(chǎn)生最大必要指示輸出時(shí)的摩擦動(dòng)力損失，增加了凈指示輸出，改善了凈燃料消耗率。
本發(fā)明的自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，能在與上述活塞連接的曲軸上設(shè)置交流發(fā)電機(jī)和具備離心彈子的起步離合器。
這樣一來，具有以下效果。即，由于設(shè)置在曲軸上的交流發(fā)電機(jī)和起步離合器起到附加在曲軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(飛輪)的作用，所以，能抑制以較低的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的曲軸的旋轉(zhuǎn)波動(dòng)，能平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例的內(nèi)燃機(jī)的、從右側(cè)看的局部剖視圖。
圖2是沿圖1的II-II線剖切的剖視圖。
圖3是用于說明圖1的內(nèi)燃機(jī)的指示輸出和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照?qǐng)D1至圖3對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行說明。
應(yīng)用本發(fā)明的自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)E是搭載在摩托車上的、頂置凸輪軸式水冷單缸4沖程的自然吸氣式往復(fù)運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)，與后述的具備變速離合器C2和手動(dòng)變速器M的傳動(dòng)裝置一起構(gòu)成動(dòng)力單元。在本說明書中，“前后左右”意味著在以摩托車的車體為基準(zhǔn)時(shí)的“前后左右”。
參照?qǐng)D1和圖2，內(nèi)燃機(jī)E具有在左右對(duì)開的曲軸箱1上依次組裝有氣缸2、缸蓋3和缸蓋罩4且成為一體的發(fā)動(dòng)機(jī)本體。內(nèi)燃機(jī)E的曲軸5通過支承在曲軸箱1上的左右1對(duì)主軸承6、7，能自如旋轉(zhuǎn)地支承在曲軸箱1上，在氣缸2上形成有具有指向前方的稍稍斜上方的中心軸線的缸筒2a，嵌合在該缸筒2a中的活塞8通過連桿9連接在曲軸5上，用由于在活塞8和缸蓋3之間形成的燃燒室10內(nèi)的燃燒壓力而往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞8驅(qū)動(dòng)曲軸5旋轉(zhuǎn)。
在曲軸5的、延伸到由球軸承構(gòu)成的主軸承6的左側(cè)的左軸端部上，從主軸承6一側(cè)向左側(cè)依次設(shè)有驅(qū)動(dòng)鏈輪11和交流發(fā)電機(jī)12。驅(qū)動(dòng)鏈輪11與曲軸5結(jié)合成一體，凸輪鏈輪14與能自如旋轉(zhuǎn)地支承在缸蓋3上的凸輪軸13結(jié)合成一體，定時(shí)鏈條15掛在驅(qū)動(dòng)鏈輪11和凸輪鏈輪14之間，驅(qū)動(dòng)凸輪軸13以曲軸5的1/2的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。再有，在凸輪軸13的左端設(shè)有通過使用永久磁鐵的磁性聯(lián)軸器16與凸輪軸13連接并進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的冷卻水泵17。另外，交流發(fā)電機(jī)12具備固定在發(fā)電機(jī)罩子12c上的定子12a和包圍該定子12a的徑向外側(cè)與曲軸5結(jié)合成一體的碗狀的轉(zhuǎn)子12b。
另一方面，在曲軸5的、延伸到由滾柱軸承構(gòu)成的主軸承7的右側(cè)的右軸端部的外周，設(shè)有與曲軸5的旋轉(zhuǎn)軸線同軸的、能自如旋轉(zhuǎn)地支承在曲軸5上的圓筒狀的連接件18，在該連接件18的主軸承7一側(cè)一體地形成有1次驅(qū)動(dòng)齒輪19，連接件18的右側(cè)的前端部一體地連接在離心式的起步離合器C1的組成元件—離合器外環(huán)20上。該起步離合器C1還具備一體地連接在曲軸5上的離合器內(nèi)環(huán)21和多個(gè)離心彈子23。離心彈子23能自如搖動(dòng)地支承在與離合器內(nèi)環(huán)21結(jié)合成一體的鋼板22上，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過規(guī)定轉(zhuǎn)速時(shí)靠離心力抵在離合器外環(huán)20上，靠其摩擦力使起步離合器C1變成連接狀態(tài)。而且，起步離合器C1比以往的內(nèi)燃機(jī)的起步離合器大，或具備大質(zhì)量的離心彈子23，使其即使在內(nèi)燃機(jī)E轉(zhuǎn)速較低時(shí)，離心彈子23也能產(chǎn)生能確?？煽康剡M(jìn)行傳遞扭矩的比較大的離心力。
與1次驅(qū)動(dòng)齒輪19嚙合的1次被動(dòng)齒輪24能自如旋轉(zhuǎn)地支承在由常嚙合式的齒輪變速器構(gòu)成的手動(dòng)變速器M的主軸28上，該1次被動(dòng)齒輪24通過制動(dòng)器與變速離合器C2的離合器外環(huán)25相連接，該變速離合器C2設(shè)置在主軸28的、從曲軸箱1向右側(cè)突出的右端部上。變速離合器C2是具有用由駕駛員操作的釋放機(jī)構(gòu)摩擦結(jié)合或解除結(jié)合的多個(gè)離合器片26的摩擦式多片離合器，在靠彈簧力多個(gè)離合器片26摩擦結(jié)合時(shí)，曲軸5的轉(zhuǎn)矩通過離合器外環(huán)25傳遞到與主軸28結(jié)合成一體的離合器內(nèi)環(huán)27，變速離合器C2變成連接狀態(tài)，在解除了多個(gè)離合器片的摩擦結(jié)合時(shí)，從離合器外環(huán)25向離合器內(nèi)環(huán)27的轉(zhuǎn)矩傳遞被中斷，變速離合器C2變成非連接狀態(tài)。
在曲軸箱1內(nèi)，配置在曲軸5的后側(cè)的手動(dòng)變速器M具備設(shè)有主軸齒輪組29的上述主軸28和設(shè)有副軸齒輪組31的副軸30，當(dāng)由圖未示的變速操縱機(jī)構(gòu)使換擋鼓32旋轉(zhuǎn)時(shí)，卡在該換擋鼓32的凸輪槽中的撥叉在支承軸上恰當(dāng)?shù)叵蜃笥曳较蛞苿?dòng)，恰當(dāng)?shù)厥古c變速操作相對(duì)應(yīng)的主軸齒輪組29的齒輪和副軸齒輪組31的齒輪嚙合，進(jìn)行變速。
因此，曲軸5的轉(zhuǎn)矩從起步離合器C1傳遞到1次驅(qū)動(dòng)齒輪19，再通過由1次驅(qū)動(dòng)齒輪19和1次被動(dòng)齒輪24構(gòu)成的1次減速機(jī)構(gòu)和變速離合器C2，傳遞到手動(dòng)變速器M，變速后的轉(zhuǎn)矩通過2次減速機(jī)構(gòu)從副軸30傳遞到后輪，驅(qū)動(dòng)后輪旋轉(zhuǎn)。
如圖1所示，在內(nèi)燃機(jī)E上，在與活塞8之間形成燃燒室10的缸蓋3上，設(shè)有分別與燃燒室10連通的吸氣孔33和排氣孔34，還設(shè)有開關(guān)作為吸氣孔33的、燃燒室10一側(cè)的開口的吸氣口33a的吸氣閥35、和開關(guān)作為排氣孔34的燃燒室10一側(cè)的開口的排氣口34a的排氣閥36。而且，在吸氣孔33的上游一側(cè)—缸蓋3側(cè)面的開口上連接有吸氣管37，由圖未示的節(jié)流閥控制流量的空氣在該吸氣管37中流過，在該吸氣管37上設(shè)有向吸氣口33a噴射燃料形成混合氣的燃料噴射閥39，另外，在排氣孔34的下游一側(cè)—缸蓋3側(cè)面的開口上連接有排氣管38。另外，面向燃燒室10、用于點(diǎn)燃燃燒室10內(nèi)的混合氣的2個(gè)火花塞40(其中之一示于圖2)安裝在缸蓋3上。
再有，在固定于缸蓋3上的1對(duì)吸氣搖桿軸41和排氣搖桿軸42上，在其中央部分，支承有能分別自如搖動(dòng)的吸氣搖桿43和排氣搖桿44，在吸氣和排氣搖桿43、44的一端，設(shè)有能分別在與凸輪軸13形成一體的吸氣凸輪45、46和排氣凸輪45、46上滑動(dòng)的滾子，吸氣和排氣搖桿43、44的另一端分別抵在吸氣閥35和排氣閥36的閥桿的端部上。而且，由隨著吸氣和排氣凸輪45、46的旋轉(zhuǎn)而搖動(dòng)的吸氣和排氣搖桿43、44，與曲軸5同步地、以規(guī)定的開關(guān)時(shí)間和行程驅(qū)動(dòng)吸氣閥35和排氣閥36打開。因此，由這些凸輪軸13、吸氣和排氣搖桿43、44以及吸氣和排氣搖桿軸41、42構(gòu)成氣門搖桿機(jī)構(gòu)。
而且，設(shè)定吸氣閥35和排氣閥36的開關(guān)時(shí)間，使內(nèi)燃機(jī)E的、在包含從無負(fù)荷到上述節(jié)流閥全開時(shí)的高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的所有運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域?yàn)橐欢?，其中，吸氣閥35的開閥時(shí)間設(shè)定為與排氣閥36產(chǎn)生重疊(overlap)的排氣行程的上死點(diǎn)前，關(guān)閥時(shí)間設(shè)定為在吸氣行程的下死點(diǎn)前、或在該下死點(diǎn)后的壓縮行程，吸入到缸筒2a內(nèi)的吸入氣體通過吸氣口33a暫且反向流回到吸氣閥35上游的吸氣孔33中的規(guī)定關(guān)閥時(shí)間。另一方面，排氣閥36的開閥時(shí)間設(shè)定在爆發(fā)行程的下死點(diǎn)前，而且，關(guān)閥時(shí)間設(shè)定為在吸氣行程的上死點(diǎn)后。因此，具有從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的內(nèi)燃機(jī)E，在包含高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，以所謂的密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，另外，吸氣閥35的關(guān)閥時(shí)間—上述規(guī)定關(guān)閥時(shí)間，以內(nèi)燃機(jī)E能獲得后述的最大必要指示輸出(indicated power)PR為前提，考慮燃料消耗率等適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。
而且，由缸筒2a的直徑和活塞8的行程決定的內(nèi)燃機(jī)E的排氣量，設(shè)定為比最小排氣量V0大的規(guī)定排氣量V，該最小排氣量V0是吸氣閥35和排氣閥36在內(nèi)燃機(jī)E的包含高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)、在上述開關(guān)時(shí)間打開或關(guān)閉的條件下，在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域，能獲得的可產(chǎn)生為用于驅(qū)動(dòng)摩托車所需要的最大輸出的指示輸出的最大值—最大必要指示輸出PR的吸入空氣量。
該最小排氣量V0比現(xiàn)有的以奧托循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的自然吸氣式的往復(fù)運(yùn)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)(以下稱為“等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”)的排氣量大，現(xiàn)有的奧托循環(huán)式發(fā)動(dòng)機(jī)，吸氣閥和排氣閥在內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域、在一定的開關(guān)時(shí)間打開、關(guān)閉，而且，吸氣閥的關(guān)閥時(shí)間設(shè)定在幾乎不會(huì)產(chǎn)生吸入氣體從缸筒向吸氣孔倒流的吸氣行程的下死點(diǎn)之后，能產(chǎn)生與最大必要指示輸出相等的最大指示輸出(指示輸出的最大值)。其原因是因?yàn)?，在?nèi)燃機(jī)E，與上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，由于使吸氣閥35在下死點(diǎn)前關(guān)閉，所謂吸氣閥35早閉，或使吸氣閥35在下死點(diǎn)后關(guān)閉，所謂吸氣閥35晚閉，因此體積效率變小了，而且，是因?yàn)闉榱搜a(bǔ)充因其體積效率的降低而產(chǎn)生的吸入空氣量的不足，要增加排氣量，必須使其再產(chǎn)生用于補(bǔ)償由于該排氣量的增加而增加的機(jī)械摩擦損失部分的輸出。
而且，最小排氣量V0象以下那樣求出。
首先，設(shè)上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量為V1(m3)，體積效率為η1，用于使其產(chǎn)生最大指示輸出(它等于最大必要指示輸出)所需要的吸入空氣量為Q1(m3)，則Q1＝V1*η1(1)接著，設(shè)以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)，其排氣量為V2(m3)，以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的體積效率為η2，則用于吸入吸入空氣量Q1的排氣量V2可用下式表示V2＝Q1/η2＝V1*(η1/η2) (2)另一方面，設(shè)由于上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦而產(chǎn)生的機(jī)械摩擦動(dòng)力損失為PSf1(kW)，此時(shí)的機(jī)械摩擦動(dòng)力損失PSf1的摩擦平均有效壓力Pmf1(kPa)為pmf1＝120*PSf1/(N*V1) (3)N是內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速。而且排氣量V2的內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械摩擦動(dòng)力損失PSf2(kW)用該摩擦平均有效壓力pmf1表示為PSf2＝pmf1*N*V2/120 (4)因此排氣量的增加部分引起的機(jī)械摩擦動(dòng)力損失PSf(kW)能用下式求出PSf＝PSf2-PSf1(5)那么，在節(jié)流閥全開時(shí)，設(shè)以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的指示輸出(kW)為PS1，其平均有效壓力Pme1(kPa)可用下式表示Pme1＝120*PS1/(N*V1) (6)而且，用于補(bǔ)充由于機(jī)械摩擦動(dòng)力損失增加而產(chǎn)生的輸出降低部分的排氣量Vf(m3)，可用下式求出Vf＝120*PSf/(N*Pme1) (7)因此，最小排氣量V0(m3)可用下式求出V0＝V2+Vf(8)而且，通過增加排氣量Vf增加了排氣量，由于排氣量的增加而引起的機(jī)械摩擦動(dòng)力損失的增加部分很小，為可以忽略的程度。
而且，在該實(shí)施例，具有比最小排氣量V0大的規(guī)定排氣量V，該最小排氣量V0是比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)大的排氣量，而且，以吸氣閥35和排氣閥36在上述開、關(guān)時(shí)間打開或關(guān)閉的密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)E的指示輸出的最大值—最大指示輸出PM(參照?qǐng)D3)，由吸、排氣系的通道直徑和吸氣閥35、排氣閥36的直徑和行程、壓縮比等內(nèi)燃機(jī)E的各參數(shù)決定，另一方面，最大必要指示輸出PR由后述的輸出降低手段65設(shè)定，使其比內(nèi)燃機(jī)E能產(chǎn)生的最大指示輸出PM小。再有，規(guī)定排氣量V比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量大，獲得與上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大指示輸出相等的最大必要指示輸出時(shí)的、后述的第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2，比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大指示輸出時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低。
另外，來自檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器61、檢測(cè)上述節(jié)流閥的開度的開度傳感器62、檢測(cè)上述節(jié)流閥下游的吸氣壓力的壓力傳感器63、檢測(cè)冷卻水溫度或排氣溫度的溫度傳感器64等檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)E的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的檢測(cè)手段—上述各種傳感器61～64的檢測(cè)信號(hào)，被輸入到控制燃料噴射量和點(diǎn)火時(shí)間的控制手段—電子控制單元(ECU)60，依據(jù)這些檢測(cè)信號(hào)，燃料能以與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的噴射量從燃料噴射閥39噴出，還能控制點(diǎn)火線圈47的高電壓的產(chǎn)生時(shí)間，由2個(gè)火花塞40在與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)火時(shí)間進(jìn)行點(diǎn)火。
圖3是用于說明在內(nèi)燃機(jī)E上的上述節(jié)流閥全開時(shí)的指示輸出和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系的曲線圖，在此參照?qǐng)D3進(jìn)行說明。具有設(shè)定得比在式(8)得到的最小排氣量V0大的規(guī)定排氣量V的內(nèi)燃機(jī)E，如圖中的雙點(diǎn)劃線所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1時(shí)，具有產(chǎn)生最大指示輸出PM的輸出特性(實(shí)線所示)。
而且，具有在該第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1產(chǎn)生最大指示輸出PM的輸出特性的內(nèi)燃機(jī)E，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為小于第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1的第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2、例如是第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1的2/3時(shí)，在為了獲得最大必要指示輸出PR，用開度傳感器62測(cè)得的上述節(jié)流閥的開度為全開、且用轉(zhuǎn)速傳感器61測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2時(shí)，從在電子控制單元60進(jìn)行一連串的計(jì)算處理的輸出降低手段65，輸出停止驅(qū)動(dòng)燃料噴射閥39的信號(hào)，中斷從燃料噴射閥39供給燃料，降低內(nèi)燃機(jī)E的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。在此，第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2在小于第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1的前提條件下，設(shè)定為根據(jù)搭載有內(nèi)燃機(jī)E的車種或作用在內(nèi)燃機(jī)E上的最大負(fù)荷的不同，能獲得所需要的最大必要指示輸出PR。
以下對(duì)象上述那樣構(gòu)成的實(shí)施例的作用和效果進(jìn)行說明。
為了容易理解，在圖3中用虛線示出了具有比內(nèi)燃機(jī)E的規(guī)定排氣量V小的排氣量、產(chǎn)生與最大必要指示輸出PR相等的最大指示輸出Pm的上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)要的輸出特性。
一般情況下，由于內(nèi)燃機(jī)會(huì)產(chǎn)生由于在曲軸、曲軸銷、活塞、氣門搖桿機(jī)構(gòu)等各滑動(dòng)部位的由于摩擦引起的機(jī)械摩擦損失、和由用于驅(qū)動(dòng)油泵、交流發(fā)電機(jī)等各種輔機(jī)的輔機(jī)驅(qū)動(dòng)損失所構(gòu)成的摩擦動(dòng)力損失，所以，該內(nèi)燃機(jī)的凈輸出為從指示輸出減去摩擦動(dòng)力損失的差值。而且，由于該摩擦動(dòng)力損失隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加而增加，所以，雖然在指示輸出到達(dá)最大指示輸出之前，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高指示輸出越大，但同時(shí)摩擦動(dòng)力損失也在增加。
而且，能獲得內(nèi)燃機(jī)E的最大必要指示輸出PR的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、即第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2，比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大指示輸出Pm時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N3低，與此相對(duì)應(yīng)，對(duì)于內(nèi)燃機(jī)E的摩擦動(dòng)力損失(用實(shí)線表示)來說，我們知道，最大必要指示輸出PR中的摩擦動(dòng)力損失PLM比用虛線表示的摩擦動(dòng)力損失的、上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大指示輸出Pm中的摩擦動(dòng)力損失PLm小。而且，若對(duì)內(nèi)燃機(jī)E和上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，則在相同的指示輸出中，內(nèi)燃機(jī)E的摩擦動(dòng)力損失小。而且，在內(nèi)燃機(jī)E和上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，產(chǎn)生機(jī)械摩擦損失的滑動(dòng)部位是相同的，另外，使其產(chǎn)生輔機(jī)驅(qū)動(dòng)損失的輔機(jī)是相同的。
這樣一來，搭載在摩托車上的規(guī)定排氣量V的內(nèi)燃機(jī)E，由于在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，為了能獲得內(nèi)燃機(jī)E的最大必要指示輸出PR，與上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，由于具有比排氣量大的最小排氣量V0還大的規(guī)定排氣量V，因此，除了能確保用于使其產(chǎn)生最大必要指示輸出PR的吸入空氣量之外，由于內(nèi)燃機(jī)E能在包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的、負(fù)荷和轉(zhuǎn)速變化量很大的整個(gè)區(qū)域以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，與能在運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的一部分依據(jù)密勒循環(huán)形式進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)相比，能進(jìn)一步改善內(nèi)燃機(jī)E的指示燃料消耗率。
而且，由于采用在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域用于獲得驅(qū)動(dòng)摩托車所需要的最大輸出—最大必要指示輸出的結(jié)構(gòu)，用于增大由缸筒2a的直徑和活塞8的行程所決定的排氣量的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也沒增加零部件個(gè)數(shù)，所以，提高了內(nèi)燃機(jī)E的生產(chǎn)率，能抑制內(nèi)燃機(jī)E的成本的增加，再有，與設(shè)置增壓裝置的場(chǎng)合相比，由于能抑制內(nèi)燃機(jī)E的重量的增加，所以，在這方面也能改善燃料消耗率。
由于設(shè)有在用轉(zhuǎn)速傳感器61測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2時(shí)工作的輸出降低手段65，所以，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2，能使其在小于第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1的任意的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生比最大指示輸出PM小的最大必要指示輸出PR，因此，增大了設(shè)定最大必要指示輸出PR的自由度，另外，由于能根據(jù)搭載內(nèi)燃機(jī)E的車種和作用在內(nèi)燃機(jī)E上的最大負(fù)荷的不同，簡(jiǎn)單地設(shè)定最佳大小的最大必要指示輸出PR，且不會(huì)招致成本和重量的增加。其結(jié)果是，能將同一內(nèi)燃機(jī)E搭載在不同車種的摩托車上，能降低該摩托車的成本。
再有，由于增大內(nèi)燃機(jī)E的規(guī)定排氣量V，以使最大必要指示輸出PR比內(nèi)燃機(jī)E能產(chǎn)生的最大指示輸出PM小，因此，即使內(nèi)燃機(jī)E以密勒循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)，能獲得最大必要指示輸出PR的第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2也比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N3低，該發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N3是產(chǎn)生與以奧托循環(huán)形式運(yùn)轉(zhuǎn)的上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大指示輸出Pm一致的最大必要指示輸出的轉(zhuǎn)速。即，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1時(shí)能產(chǎn)生最大指示輸出PM的內(nèi)燃機(jī)E，由于在內(nèi)燃機(jī)E的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過小于第1規(guī)定轉(zhuǎn)速N1的第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2時(shí)工作的輸出降低手段65，能獲得最大必要指示輸出PR。此時(shí)，產(chǎn)生最大必要指示輸出PR的第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2為比在上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生最大指示輸出Pm時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速N3低的轉(zhuǎn)速，與上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，最大必要指示輸出PR中的摩擦動(dòng)力損失PLM減少了。因此，即使在內(nèi)燃機(jī)E的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域R上的高轉(zhuǎn)速區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，指示輸出中的摩擦動(dòng)力損失PL也比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的少。因此，凈指示輸出增加了，因此，能改善凈燃料消耗率，再有，即使在上述高轉(zhuǎn)速區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率很高時(shí)，也能進(jìn)一步改善內(nèi)燃機(jī)E的凈燃料消耗率。
由于設(shè)置在曲軸5的軸端部上的具備離心彈子23的起步離合器C1和具有轉(zhuǎn)子12b的交流發(fā)電機(jī)12起到附加在曲軸5上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(飛輪)的作用，所以能抑制在較低轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)的曲軸5的旋轉(zhuǎn)波動(dòng)，能平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)。再有，由于與上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，內(nèi)燃機(jī)E在低轉(zhuǎn)速區(qū)域運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，為了即使在低轉(zhuǎn)速狀態(tài)下也確保有可靠的傳遞力，起步離合器C1作得比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的大，或制成具備質(zhì)量比上述等價(jià)奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的離心彈子大的離心彈子23，因此，能增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，能進(jìn)一步抑制上述旋轉(zhuǎn)波動(dòng)。
另外，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過第2規(guī)定轉(zhuǎn)速N2時(shí)，輸出降低手段65切斷了供給到內(nèi)燃機(jī)E的燃料，所以，與控制點(diǎn)火時(shí)間、降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的情況相比，能減少燃料消耗，進(jìn)一步改善燃料消耗率。
以下，就改變上述實(shí)施例的局部結(jié)構(gòu)的實(shí)施例，對(duì)改變的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
在上述實(shí)施例，輸出降低手段65是用于控制燃料噴射閥39、切斷燃料的，但，也可以是減少燃料噴射量的，另外，通過使點(diǎn)火時(shí)間大大地滯后或提前于最佳點(diǎn)火時(shí)間，或停止點(diǎn)火，或進(jìn)行間隔點(diǎn)火，也能降低內(nèi)燃機(jī)E的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
在上述實(shí)施例，內(nèi)燃機(jī)E的規(guī)定排氣量V設(shè)定得比最小排氣量V0大，但也可以設(shè)定成使內(nèi)燃機(jī)E的規(guī)定排氣量V等于最小排氣量V0，在這種場(chǎng)合，最大必要指示輸出PR和最大指示輸出PM相同。因此，由于最大必要指示輸出PR是由吸、排氣系的通道直徑或吸氣閥35、排氣閥36的直徑以及行程、壓縮比等內(nèi)燃機(jī)E的各參數(shù)決定的，所以，不需要輸出降低手段65。
在上述實(shí)施例，內(nèi)燃機(jī)E是搭載在摩托車上的，但內(nèi)燃機(jī)也可以用于摩托車以外的車輛。另外，內(nèi)燃機(jī)也可以是多缸的。
權(quán)利要求
1.一種車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，具備活塞；能自如往復(fù)運(yùn)動(dòng)地嵌合活塞的氣缸；在包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，在一定的開關(guān)時(shí)間開關(guān)的吸氣閥和排氣閥，其特征是上述吸氣閥的關(guān)閥時(shí)間設(shè)定在規(guī)定的關(guān)閥時(shí)間，即，下死點(diǎn)前，以及上述氣缸內(nèi)的吸入氣體倒流到上述吸氣閥上游的下死點(diǎn)后兩者中的任意一個(gè)時(shí)間，上述內(nèi)燃機(jī)的排氣量設(shè)定為在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域，通過在上述規(guī)定關(guān)閥時(shí)間關(guān)閉上述吸氣閥的控制，上述內(nèi)燃機(jī)能獲得最大必要指示輸出的規(guī)定排氣量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，其特征是上述最大必要指示輸出設(shè)定得比能產(chǎn)生的最大指示輸出小，而且，在比產(chǎn)生該最大指示輸出的第1規(guī)定轉(zhuǎn)速低的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速—第2規(guī)定轉(zhuǎn)速能獲得上述最大必要指示輸出，另一方面，具備檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器和在該轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)到超過上述第2規(guī)定轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的輸出降低手段。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，其特征是在與上述活塞連接的曲軸上設(shè)有交流發(fā)電機(jī)和具備離心彈子的起步離合器。
全文摘要
具有包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域的車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)，在包含高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，根據(jù)密勒循環(huán)進(jìn)行控制，由此進(jìn)一步改善燃料消耗率，同時(shí)用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)提高內(nèi)燃機(jī)的生產(chǎn)率，而且，抑制內(nèi)燃機(jī)的成本的增加和重量的增加。車輛用自然吸氣式內(nèi)燃機(jī)E具備能自如往復(fù)運(yùn)動(dòng)地嵌合活塞8的氣缸2和在包含從無負(fù)荷區(qū)域到高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域的整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，在一定的開關(guān)時(shí)間開關(guān)的吸氣閥35和排氣閥36。吸氣閥35的關(guān)閥時(shí)間設(shè)定在下死點(diǎn)前，或氣缸2內(nèi)的吸入氣體倒流到吸氣閥35上游的下死點(diǎn)后的規(guī)定關(guān)閥時(shí)間。另外，內(nèi)燃機(jī)E的排氣量設(shè)定為在高負(fù)荷高轉(zhuǎn)速區(qū)域，通過在上述規(guī)定關(guān)閥時(shí)間關(guān)閉吸氣閥35的控制，內(nèi)燃機(jī)E能獲得最大必要指示輸出的規(guī)定排氣量。
文檔編號(hào)F02B61/06GK1486396SQ01822090
公開日2004年3月31日 申請(qǐng)日期2001年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月19日
發(fā)明者菊池一 , 菊池一紀(jì), 司, 飯嵨智司, 鈴木正剛 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社