CN105705789A - 带发电构件的内燃机 - Google Patents

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CN105705789A CN201480060541.1A CN201480060541A CN105705789A CN 105705789 A CN105705789 A CN 105705789A CN 201480060541 A CN201480060541 A CN 201480060541A CN 105705789 A CN105705789 A CN 105705789A
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李太焕
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Abstract

本发明提供一种带发电构件的内燃机，其具备发电构件，该发电构件即使内燃机处于空转状态下也能将其振动能量效率良好地变换成电能量，而且能抑制压电元件、整流等的电路结构零件的空间。作为行驶车辆的内燃机(11)，在对承受凸轮轴(20)的动作的凸轮轴(20)进行支承的凸轮轴支承构件(25)的固定螺栓(26)上设置了发电构件(52)，并设置了积蓄由凸轮轴(20)的动作使发电构件(52)发电的电力的蓄电装置(152)。

Description

带发电构件的内燃机
技术领域
本发明涉及具备发电构件的内燃机。
背景技术
为了抑制二氧化碳的排出，利用内燃机的车辆的燃料利用率的改善手段，已由以车辆制造商为主的车辆零件制造商、燃料制造商提出了许多方案。例如混合动力汽车，通过使用再生制动将减速时的运动能量变换成电能量储存在二次电池中的手段，能实现大幅度的燃料利用率的改善。
进而，除了上述的燃料利用率改善手段之外，也可以采用在专利文献1或者专利文献2中公开了的手段。即，是如下的方式：通过将作为运动能量的一种的振动能量利用压电元件变换成电能量并储存在二次电池中的手段，实现车辆的燃料利用率的改善。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011－41344号公报
专利文献2:日本特开2008－30640号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在专利文献1及专利文献2中公开了的手段，因为将在运转车辆的状态下产生的振动能量变换成电能量，所以不能回收内燃机的在空转状态下的能量，作为能量回收手段不充分。
另外，在专利文献1及专利文献2中，回收对象的振动的最大振幅变大，需要将压电元件、电源电路设计成能耐受该最大振幅。因此，存在着与回收的电能量相比压电元件部分、电路结构零件变得过大的问题。
因此，本发明的目的是提供一种具备发电构件的内燃机，即使内燃机在空转状态下，也能将其振动能量效率良好地变换成电能量，而且能抑制压电元件、整流等的电路结构零件的空间。
为了解决课题的手段
本发明的上述目的由带发电构件的内燃机实现，该带发电构件的内燃机是行驶车辆的内燃机，其特征在于，以如下的方式构成：在承受构成上述内燃机的工作构件的动作的承受构件上设置发电构件，上述发电构件由上述工作构件的动作进行发电，将发电的电力积蓄在上述行驶车辆的蓄电装置中，上述工作构件是凸轮轴，上述承受构件是对上述凸轮轴进行支承的凸轮轴支承构件及上述凸轮轴支承构件的固定螺栓，在上述固定螺栓的内部设置了上述发电构件。
本发明的上述及其它目的、特征，将从下面的表述及对应的附图变得明确。
发明的效果
根据本发明，通过在凸轮轴支承构件的固定螺栓上设置发电构件，该凸轮轴支承构件是承受作为构成行驶车辆的内燃机的工作构件的凸轮轴的动作的承受构件，即使内燃机处于空转状态下也能将由进行动作的凸轮轴产生的振动能量变换成电能量。由此，能谋求行驶车辆的燃料利用率的改善。进而，由于在承受凸轮轴的动作的固定螺栓上设置了发电构件，所以设置在其内部的发电构件的变形量限于一定范围内。由此，能抑制整流等的电路结构零件的空间。
附图说明
图1是表示本发明的优选的实施方式的行驶车辆的内燃机附近的结构的概要图。
图2是图1所示的内燃机的吸气阀附近的简略侧面剖视图。
图3是图1所示的内燃机的凸轮轴附近的简略纵剖视图。
图4是本发明的另一个优选的实施方式的内燃机的吸气阀附近的简略侧面剖视图。
具体实施方式
为了实施发明的方式
下面，基于附图，对于本发明的优选的实施方式，详细地加以说明。
图1是表示本发明的优选的实施方式的行驶车辆的内燃机附近的结构的概要图。
在图1中，内燃机11通过使燃料在内燃机11内部的燃烧室16内燃烧并由其热能量将燃烧室16内的活塞推下，产生了使行驶车轮旋转的运动能量。
吸气从夹装了电子控制节流阀14的吸气管12经吸气阀15吸入燃烧室16内，另一方面，燃烧后的排气从燃烧室16经排气阀17排出，在被净化之后，向大气中放出。
吸气阀15及排气阀17，分别由设置在吸气侧凸轮轴20及排气侧凸轮轴21上的凸轮36进行开闭驱动。
即，由吸气阀15及排气阀17构成的阀机构，以如下的方式构成：将曲轴22的旋转由链条等传动给吸气侧凸轮轴20及排气侧凸轮轴21，通过这些凸轮轴20、21进行旋转，对燃烧室16的吸气阀15及排气阀17按照点火的顺序在适当的时期进行开闭。
本实施方式的内燃机，以如下的方式构成：由进行旋转的吸气侧凸轮轴20及排气侧凸轮轴21，直接推设置在吸气阀15及排气阀17的一端的阀挺杆34、34，使吸气阀15及排气阀17机械性地动作。
在各汽缸的吸气阀15的上游侧的吸气端口13上，设置了电磁式的燃料喷射阀18。燃料喷射阀18，以如下的方式构成：如果由来自发动机控制单元(ECU)151的喷射脉冲信号进行开阀驱动，则朝向吸气阀15喷射被调整成规定压力的燃料。
在内置微型计算机的ECU151中，输入来自各种传感器的检测信号，ECU151通过基于各种检测信号的运算处理，控制电子控制节流阀14、燃料喷射阀18等。ECU151，由来自蓄电装置152的电力进行工作，另一方面，接受来自蓄电装置152的充电量传感器(未图示)等的检测信号，控制蓄电装置152。
作为各种传感器，设置了对油门开度进行检测的油门开度传感器19、从曲轴22取出旋转信号的曲柄角传感器23、从吸气侧凸轮轴20取出旋转信号的凸轮角传感器24等。
图2是图1的内燃机的吸气阀附近的简略侧面剖视图。
在图2中，表示了设置在吸气侧凸轮轴20上的凸轮36的短径部与凸轮滑动接触面35接触的状态，此时，吸气端口13由吸气阀15关闭。
凸轮轴20或者21，在轴向具备多个适当的轮廓曲线的凸轮36，向与其接触的吸气阀15或者排气阀17提供周期性的直线往复运动。凸轮36的形状一般是圆弧型，即所谓的卵形，卵的长径和短径之差，成为阀15、17的上升量。
本实施方式的内燃机的吸气阀15，被插入设置在汽缸头33上的汽缸膛32内，由固定在汽缸头33上的筒状的阀导向件41支承吸气阀15的作为轴部分的阀杆30。而且，通过由金属制的螺旋弹簧31将阀下端的喇叭状部分的外周推到设置在汽缸头33上的阀片37上，保持了密闭性。
通过直接由凸轮36推设置在吸气阀15的阀杆30的上端部的阀挺杆34的上面，压缩螺旋弹簧31，其结果，设置在阀杆30的轴向下端部的吸气阀15反抗螺旋弹簧31的弹簧力地工作，从吸气端口13向燃烧室16内供给吸气。
进而，吸气阀15是构成内燃机11的工作构件，作为吸气阀15的承受构件设置的阀片37，具备阀接触部37a和第一发电构件37b，阀接触部37a是吸气阀15的喇叭状部分的外周接触的部分，第一发电构件37b与此阀接触部37a一体地构成。
第一发电构件37b，由陶瓷制的层压压电元件制作，并以承受沿吸气阀15的轴心方向的压缩力而产生电动势的方式构成，第一发电构件37b的形状，是在轴向扁平的环形状，在此环形状部均等地配置了压电元件。
由第一发电构件37b生成的电力，使用由二极管等构成的整流电路等公知的电源电路(未图示)，积蓄在行驶车辆的蓄电装置152中。
另外，在图2中表示了吸气阀15的侧面剖视图，但在排气阀17侧，也在阀片37上设置了第一发电构件37b。
在本实施方式中，在作为辅助吸气阀15的往复动作的加载构件的螺旋弹簧31的承受部，设置了第二发电构件51。螺旋弹簧31，是构成内燃机11的工作构件，此第二发电构件51，其形状、材料也与第一发电构件37b同样，由第二发电构件51生成的电力被积蓄在蓄电装置152中。另外，在图2中，以第二发电构件51和螺旋弹簧31接触的方式进行了表示，但也可以在这些构件之间配置垫圈等具有耐磨损性的构件。
根据本实施方式，由于通过在承受构成行驶车辆的内燃机11的工作构件(吸气阀15及排气阀17及螺旋弹簧31)的动作的承受构件(阀片37及螺旋弹簧31的承受部)上设置发电构件(37b及51)，即使内燃机11处于空转状态下，也能将振动能量变换成电能量，所以能谋求行驶车辆的燃料利用率的改善。进而，由于在承受动作的承受构件上设置了发电构件，所以发电构件的变形量限于一定范围内，因此，能抑制整流等的电路结构零件的空间。
进而，根据本实施方式，由于作为构成内燃机11的工作构件的吸气阀15及排气阀17的工作方向是一定的，所以能将吸气阀15及排气阀17的振动能量效率良好地变换成电能量，并且通过变更电路，在将发电构件做成了动作构件的情况下，能做成冲击减振器，能谋求振动、噪音的降低。另外，由于吸气阀15及排气阀17的工作力是在一定范围内，所以产生的电力被抑制在一定范围内，由此，由于不需要将电源电路结构零件的容量设定成过大，所以能减小该部分的空间。
另外，根据本实施方式，由于作为辅助吸气阀15及排气阀17的往复动作的加载构件，即作为构成行驶车辆的内燃机11的工作构件的螺旋弹簧31的弹簧力的工作方向是一定的，所以能由设置在承受螺旋弹簧31的弹簧力的承受部的第二发电构件51将螺旋弹簧31的振动能量效率良好地变换成电能量，另外，由于螺旋弹簧31的工作力是在一定范围内，所以能将产生的电力抑制在一定范围内。因此，由于不需要将电源电路结构零件的容量设定成过大，所以能减小该部分的空间。
图3是图1所示的内燃机的凸轮轴附近的简略纵剖视图。
在图3中，吸气侧凸轮轴20由内包了轴颈轴承的凸轮轴支承构件25铰接两端部，凸轮轴支承构件25由固定螺栓26固定在内燃机11上。
在本实施方式中，吸气侧凸轮轴20与构成内燃机11的工作构件相当，支承吸气侧凸轮轴20的凸轮轴支承构件25和此凸轮支承构件25的固定螺栓26，与承受作为工作构件的吸气侧凸轮轴20的动作的承受构件相当。
在本实施方式中，如图3所示，在固定螺栓26的内部从上方穿孔，在该孔的内部设置了第三发电构件52。第三发电构件52，由公知的压电薄膜形成，吸气侧凸轮轴20进行旋转，在凸轮36每次推压阀挺杆34时，固定螺栓26都上下地位移，生成电力。生成的电力积蓄在蓄电装置152中。
另外，在图3中，仅表示了吸气侧凸轮轴20，但在固定排气侧凸轮轴21的轴支承构件25的固定螺栓26的内部，也设置了第三发电构件52。
进而，即使在固定曲轴22的轴支承构件的固定螺栓26的内部设置第三发电构件52，也可以在将内燃机11安装在行驶车辆上的部分的固定螺栓26的内部设置第三发电构件52。
根据本实施方式，因为吸气侧凸轮轴20及排气侧凸轮轴21是构成行使车辆的工作构件，凸轮轴支承构件25是承受吸气侧凸轮轴20及排气侧凸轮轴21的动作的构件，在凸轮轴支承构件25的固定螺栓26上设置了第三发电构件52，所以即使内燃机处于空转状态下，也能将由进行动作的吸气侧凸轮轴20及排气侧凸轮轴21产生的振动能量变换成电能量，能谋求行驶车辆的燃料利用率的改善。进而，由于在作为承受构件的凸轮轴支承构件25的固定螺栓26上设置了第三发电构件52，所以第三发电构件52的变形量限于一定范围内，因此，能抑制整流等的电路结构零件的空间。
图4是本发明的另一个优选的实施方式的内燃机的吸气阀附近的简略侧面剖视图。
如果对比图4和图2则可以明确，本实施方式的内燃机11和图1至图3所示的实施方式的内燃机11的区别点，是在吸气侧凸轮轴20和吸气阀15的轴端部之间摆动自由地设置了摇臂39，在成为摇臂39的支点的位置，将油压式间隙调整器40设置在了汽缸头33内。
与图1至图3所示的实施方式同样，设置在吸气端口13的开口周缘部的环形状的阀片37，具备阀接触部37a和第一发电构件37b。另外，在作为辅助吸气阀15的往复动作的加载构件的螺旋弹簧31的承受部，设置了第二发电构件51。
这样，本实施方式的内燃机11，在阀机构上使用了摇臂39，但也能使用第一发电构件37b及第二发电构件51来积蓄电能量。
另外，在本实施方式中，由于使用了摇臂39，所以可以将阀的上升量增大到卵形的凸轮36的长径和短径之差以上。
本发明，不限定于以上的实施方式及实施例，在权利要求书记载的发明的范围内可以进行各种变更，不言而喻那些变更也包含在本发明的范围内。
例如，在上述实施方式中，在排气阀17侧的阀片37上设置了第一发电构件37b，在固定排气侧凸轮轴21的轴支承构件25的固定螺栓26的内部也设置了第三发电构件52，但也不一定需要在排气阀17侧的阀片37上设置第一发电构件37b，在固定排气侧凸轮轴21的轴支承构件25的固定螺栓26的内部设置第三发电构件52。
符号的说明
11：内燃机
12：吸气管
13：吸气端口
14：电控制节流阀
15；吸气阀
16：燃烧室
17：排气阀
18：燃料喷射阀
19：油门开度传感器
20：吸气侧凸轮轴
21：排气侧凸轮轴
22：曲轴
23：曲柄角传感器
24：凸轮角传感器
25：凸轮轴支承构件
26：固定螺栓
30：阀杆
31：螺旋弹簧
32：汽缸膛
33：汽缸头
34：阀挺杆
35：凸轮滑动接触面
36：凸轮
37：阀片
37a：阀接触部
37b：第一发电构件
39：摇臂
40：油压式间隙调整器
41：阀导向件
51：第二发电构件
52：第三发电构件
151：发动机控制单元
152：蓄电装置

Claims (3)

1.一种带发电构件的内燃机，是行驶车辆的内燃机，其特征在于，以如下的方式构成：在承受构成上述内燃机的工作构件的动作的承受构件上设置发电构件，上述发电构件由上述工作构件的动作进行发电，将发电的电力积蓄在上述行驶车辆的蓄电装置中，上述工作构件是凸轮轴，上述承受构件是对上述凸轮轴进行支承的凸轮轴支承构件及上述凸轮轴支承构件的固定螺栓，在上述固定螺栓的内部设置了上述发电构件。
2.如权利要求1记载的带发电构件的内燃机，其特征在于，还具备作为构成上述内燃机的工作构件而发挥作用的阀和承受上述阀的动作并作为承受构件而发挥作用的阀片，在上述阀片上具备由上述阀的动作进行发电的发电构件。
3.如权利要求2记载的带发电构件的内燃机，其特征在于，还具备辅助上述阀的往复动作并作为构成上述内燃机的工作构件而发挥作用的加载构件；和承受上述加载构件的动作并作为承受构件而发挥作用的上述加载构件的承受部，在上述加载构件的承受部具备由上述加载构件的动作进行发电的发电构件。
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