JP2002250245A - 往復動内燃機関およびその運転方法 - Google Patents

往復動内燃機関およびその運転方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来と同等の大きさの図示出力における摩擦
損失動力を従来よりも減少させて正味出力を増加させ、
正味燃料消費率を改善する往復動内燃機関の運転方法を
提供する。 【解決手段】 機関回転数が第1所定回転数N1のとき最
大図示出力PMを発生する出力特性を有する往復動内燃機
関に備えられた出力低下手段が、第1所定回転数N1未満
の第2所定回転数N2にて該内燃機関(その出力特性が実
線で示される)の必要図示出力PSが得られるように、第
2所定回転数N2を越えたとき機関出力を低下させる。こ
れにより、内燃機関が運転される機関回転域Rのうちの
高回転域が、従来技術(その出力特性が破線で示され
る)において、必要図示出力PS(最大図示出力Pm)が発
生する機関回転数N3よりも低い回転数に設定されて、従
来と同等の大きさの図示出力における摩擦損失動力PLが
従来よりも減少し、正味出力が増加し、正味燃料消費率
が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機関回転数が第1
所定回転数のとき最大図示出力を発生する出力特性を有
する往復動内燃機関において、前記第1所定回転数未満
の機関回転数において必要図示出力を得るようにした往
復動内燃機関およびその運転方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、所定の排気量を有する往復動内燃
機関において、内燃機関の全負荷時(またはスロットル
弁全開時)の性能曲線で表される図示出力の最大値、す
なわち最大図示出力は、吸・排気系の通路径や吸・排気
弁の径およびリフト量、圧縮比等の内燃機関を構成する
部材の諸元に依存して決定される。そして、このように
して決定される最大図示出力は内燃機関の排気量が大き
いほど大きくなり、また排気量の異なる内燃機関におい
て、同じ大きさの図示出力を発生するときの機関回転数
は、排気量が大きいほど低くなる。さらに、該最大図示
出力が発生する機関回転数は、内燃機関が運転される機
関回転域のうちの高回転域にあり、この最大図示出力
が、該内燃機関に要求されている図示出力の最大値であ
る必要図示出力となっている。
【0003】また、車両用内燃機関では、所定の機関回
転数に達したときに、変速機等から構成される動力伝達
装置にクランク軸のトルクを伝達する発進クラッチが設
けられる。この発進クラッチとして、支持軸に揺動自在
に支持された遠心ウエイトからなるクラッチシューを有
する遠心式クラッチが使用される場合、クラッチシュー
の重心が、クランク軸の回転方向で支持軸よりも進み側
に位置する、いわゆるリーディング式の遠心式クラッチ
が使用されていた。そして、リーディング式の遠心式ク
ラッチでは、クラッチアウタとクラッチシューとの間の
摩擦力がクラッチシューを径方向外方に揺動させるよう
に作用する(以下、セルフロック作用という。)ため、
クラッチでのトルク伝達性能、すなわちクラッチ容量を
高めることができる利点がある。さらに、内燃機関のク
ランク軸に結合された交流発電機のロータは、クランク
軸の回転変動を抑制するためのフライホイールと一体に
形成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、往復動内燃
機関には、クランク軸、クランクピン、ピストン、動弁
装置等の各摺動部における機械的摩擦損失と、オイルポ
ンプ、発電機等の各種補機を駆動するための補機駆動損
失とからなる摩擦損失動力が発生するため、該内燃機関
の正味出力は、図示出力から摩擦損失動力を差し引いた
値となる。そして、この摩擦損失動力は機関回転数の増
加に応じて増加することから、図示出力は機関回転数が
高くなるほど増加するものの、同時に摩擦損失動力も増
加するため、最大図示出力が発生する機関回転数が含ま
れる高回転域において、単位正味出力および単位時間当
たりの燃料消費率である正味燃料消費率を大幅に改善す
ることは困難であり、前記高回転域での運転頻度が高い
内燃機関では燃料消費率が悪化していた。
【0005】また、リーディング式の遠心式クラッチで
は、非接続状態からのクラッチの接続時に、セルフロッ
ク作用により、クラッチシューの、クラッチアウタに対
する押圧力の急増、すなわちクランク軸に作用する負荷
の急増に起因するクランク軸の回転数の低下と、その回
転数の低下によるクラッチシューのクラッチアウタに対
する押圧力の減少、すなわちクランク軸に作用する負荷
の減少に起因するクランク軸の回転数の上昇とを繰り返
す結果、ジャダーと呼ばれる振動が発生し易く、この振
動が車体を通じて乗員に伝わっていた。そして、低い回
転域をその運転域とする内燃機関では、発進クラッチが
接続状態となる機関回転数も低くなるため、適正なクラ
ッチ容量を確保するためには、クラッチシューの重量を
増加させたり、クラッチシューを大型化する必要がある
が、このことは、ジャダーによる車体に対する加振力を
大きくして、伝達される振動が乗員に不快感を与えるこ
とになる。
【0006】さらに、フライホールによるクランク軸の
回転変動の抑制の程度を調整するためには、フライホイ
ールと共に該フライホイールと一体の交流発電機を交換
する必要があるため、簡単な調整ができない難点があ
り、また低い回転域をその運転域とする内燃機関では、
回転変動を抑制する更なるフライホイールが必要となる
ことがあるが、そのような場合には、新たなフライホイ
ールを設けるスペースを確保する必要から、内燃機関が
大型化することがあった。
【0007】本願発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであり、請求項1ないし請求項4記載の発明
は、内燃機関が運転される機関回転域のうちの高回転域
が、最大図示出力が発生する機関回転数よりも低い回転
数に設定されると共に、この高回転域において必要図示
出力を得ることにより、従来と同等の大きさの図示出力
における摩擦損失動力を従来よりも減少させて正味出力
を増加させ、正味燃料消費率を改善する往復動内燃機関
の運転方法を提供することを目的とする。そして、請求
項5記載の発明は、請求項1記載の運転方法を行う往復
動内燃機関を提供することを目的とし、請求項6記載の
発明は、さらに、遠心式クラッチからなる発進クラッチ
の接続時に発生するジャダーを低減することを目的と
し、請求項7および請求項8記載の発明は、さらに、内
燃機関を大型化することなく、回転慣性質量の調整が容
易なフライホイールを設けることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本願の
請求項1記載の発明は、機関回転数が第1所定回転数の
とき最大図示出力を発生する出力特性を有する往復動内
燃機関において、該内燃機関は、機関回転数を検出する
回転数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段
を備え、該出力低下手段は、前記第1所定回転数未満の
第2所定回転数にて前記内燃機関の必要図示出力が得ら
れるように、前記回転数センサにより検出された機関回
転数が前記第2所定回転数を越えたとき、前記内燃機関
の機関出力を低下させる往復動内燃機関の運転方法であ
る。
【0009】この請求項1記載の発明によれば、第2所
定回転数を越えたとき作動する出力低下手段により、最
大図示出力が得られる第1所定回転数よりも低い第2所
定回転数にて、本発明の内燃機関に要求されている最大
の図示出力である必要図示出力が得られる。そして、従
来の往復動内燃機関では、最大図示出力が前記必要図示
出力となっているため、本発明の内燃機関は、前記必要
図示出力よりも大きな最大図示出力を発生し得る出力特
性を有することから、前記従来の内燃機関よりも排気量
が大きな内燃機関となっている。それゆえ、前記必要図
示出力が発生する第2所定回転数は、前記従来の内燃機
関において最大図示出力が発生するときの機関回転数よ
りも低い回転数となって、前記必要図示出力のうちの摩
擦損失動力は、前記従来の内燃機関よりも減少するの
で、本発明の内燃機関が、その機関回転域のうちの高回
転域で運転されるときにも、図示出力のうちの摩擦損失
動力は、前記従来の内燃機関よりも減少して、正味出力
が増加する。また、本発明の内燃機関は、前記従来の内
燃機関に比べて低い高回転域を有する機関回転域で運転
されるため、該機関回転域よりも高い回転域での運転に
も耐えるようにするために高剛性、高強度が要求される
構成部品から構成される前記従来の内燃機関とは異な
り、剛性および強度が比較的低い構成部品により内燃機
関を構成することができる。
【0010】その結果、前記必要図示出力が、前記従来
の内燃機関に比べて低い機関回転数で得られるため、本
発明の内燃機関が運転される機関回転域のうちの高回転
域においても、図示出力のうちの摩擦損失動力が減少し
て、正味出力が増加するので、正味燃料消費率が改善さ
れて、前記高回転域での運転頻度が高い内燃機関の燃料
消費率が改善される。また、本発明の内燃機関は、前記
従来の内燃機関に比べて低い高回転域を有する機関回転
域で運転されるため、剛性および強度が比較的低い構成
部品により内燃機関を構成することができるので、内燃
機関の軽量化ができ、この点でも燃料消費率が改善され
る。
【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の往
復動内燃機関の運転方法において、前記第2所定回転数
は、前記第1所定回転数を上限値としたときの機関回転
域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域に分
けたときの中回転域または低回転域に属する機関回転数
であるものである。
【0012】この請求項2記載の発明によれば、第2所
定回転数は、第1所定回転数を上限値としたときの機関
回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転域
に分けたときの中回転域または低回転域に属する回転数
であるため、前記従来の内燃機関の最大図示出力が発生
するときの機関回転数と比べても大幅に低い回転数とな
り、したがって第2所定回転数が含まれる高回転域にお
ける図示出力のうちの摩擦損失動力も、前記従来の内燃
機関に比べて大幅に減少して、その分、正味出力が増加
する。また、本発明の内燃機関は、前記従来の内燃機関
に比べて大幅に低い高回転域を有する機関回転域で運転
されるため、さらに剛性および強度が低い構成部品によ
り内燃機関を構成することができる。
【0013】その結果、請求項1記載の発明の効果が一
層促進される。すなわち、第2所定回転数は、本発明の
内燃機関が運転される機関回転域のうちの中回転域また
は低回転域に属する回転数であるため、前記従来の内燃
機関の最大図示出力が発生するときの機関回転数に比べ
ても大幅に低い回転数となるので、第2所定回転数が含
まれる高回転域における図示出力のうちの摩擦損失動力
も大幅に減少して正味出力が大きくなり、正味燃料消費
率が大幅に改善されて、高回転域での運転頻度が高い内
燃機関の燃料消費率が一層改善される。また、本発明の
内燃機関は、前記従来の内燃機関に比べて大幅に低い高
回転域を有する機関回転域で運転されるため、さらに剛
性および強度が低い構成部品により内燃機関を構成する
ことができるので、内燃機関の一層の軽量化ができる。
【0014】請求項3記載の発明は、請求項1または請
求項2記載の往復動内燃機関の運転方法において、前記
内燃機関はマニュアル変速機を備えた車両に搭載され、
前記第2所定回転数は、前記マニュアル変速機の各変速
段に対応して設定されるものである。
【0015】この請求項3記載の発明によれば、マニュ
アル変速機の各変速段に対応して第2所定回転数が設定
されるので、変速段毎の駆動力が確保されたうえで、各
変速段における第2所定回転数を変更することによりシ
フトアップ時の駆動力を任意に変更できる。その結果、
引用された請求項記載の発明の効果に加えて、次の効果
が奏される。すなわち、マニュアル変速機の変速段毎の
駆動力が確保されたうえで、シフトアップ時の駆動力変
化を任意に変更できるので、シフトアップ時の駆動力変
化を滑らかにして、スムーズな加速運転を実現できる。
さらに、減速比の異なるギヤを有する車種に対する駆動
力の確保およびシフトアップ時の駆動力変化の調整も容
易になる。
【0016】請求項4記載の発明は、請求項1ないし請
求項3のいずれか1項記載の往復動内燃機関の運転方法
において、前記出力低下手段は、前記内燃機関への燃料
供給を停止するものである。
【0017】この請求項4記載の発明によれば、機関回
転数が第2所定回転数を越えたとき、出力低下手段は内
燃機関に供給される燃料をカットするので、例えば点火
時期を制御して機関出力を低下させる場合に比べて、燃
料消費が少なくなる。その結果、引用された請求項記載
の発明の効果に加えて、次の効果が奏される。すなわ
ち、出力低下手段は内燃機関に供給される燃料をカット
するので、燃料消費が少なくなり、燃料消費率が一層改
善される。
【0018】請求項5記載の発明は、機関回転数が第1
所定回転数のとき最大図示出力を発生する出力特性を有
する往復動内燃機関において、前記内燃機関は、制御手
段、機関回転数を検出する回転数センサおよび機関出力
を低下させる出力低下手段を備え、前記制御手段は、前
記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第1
所定回転数未満の第2所定回転数を越えたとき、前記出
力低下手段により前記内燃機関の機関出力を低下させる
往復動内燃機関である。
【0019】この請求項5記載の発明によれば、制御手
段、回転数センサおよび出力低下手段を有する往復動内
燃機関により、請求項1記載の発明と同様の効果が奏さ
れる。
【0020】請求項6記載の発明は、請求項5記載の往
復動内燃機関において、前記内燃機関は車両用内燃機関
であり、該内燃機関のクランク軸には発進クラッチが結
合され、該発進クラッチは、所定の機関回転数を越えた
ときクラッチアウタに当接する揺動自在な遠心ウエイト
からなるクラッチシューを有するトレーリング式の遠心
式クラッチであるものである。
【0021】この請求項6記載の発明によれば、トレー
リング式の遠心式クラッチでは、クラッチシューの重心
が、クランク軸の回転方向で支持軸よりも遅れ側にある
ため、クラッチの非接続状態からクラッチシューがクラ
ッチアウタに当接するクラッチ接続時に、摩擦力がクラ
ッチシューを径方向内方に揺動させるように作用するの
で、クラッチシューの、クラッチアウタに対する押圧力
の大きさの変化は、リーディング式のものに比べて小さ
くなり、その押圧力の増加、すなわちクランク軸に作用
する負荷の増加に起因するクランク軸の回転数の低下
と、その回転数の低下によるクラッチシューのクラッチ
アウタに対する押圧力の減少、すなわちクランク軸に作
用する負荷の減少に起因するクランク軸の回転数の上昇
との繰り返しによる回転数の変動幅を小さくすることが
できる。
【0022】その結果、請求項5記載の発明の効果に加
えて、次の効果が奏される。すなわち、発進クラッチ
は、トレーリング式の遠心式クラッチから構成されるの
で、クラッチ接続時に、クラッチシューのクラッチアウ
タとの当接によるクランク軸の回転数の変動幅を小さく
することができて、ジャダーを低減することができ、発
生するジャダーによる車両に対する加振力は小さいもの
となって、伝達される振動による乗員の不快感が軽減さ
れる。そして、クラッチ接続時の機関回転数が低い場合
にクラッチシューの重量を増加させ、またはクラッチシ
ューを大型化させたときにも、適正なクラッチ容量を確
保したうえで、ジャダーを低減することができる。
【0023】請求項7記載の発明は、請求項5または請
求項6記載の往復動内燃機関において、前記内燃機関の
クランク軸には、スタータモータにより回転駆動される
被動部材が一方向クラッチを介して結合され、該一方向
クラッチのアウタレースは、前記クランク軸と一体に回
転する交流発電機のロータの結合部に着脱可能に結合さ
れると共に該結合部よりも径方向外方に延びることによ
り、回転慣性質量を調整可能なフライホールを構成する
ものである。
【0024】この請求項7記載の発明によれば、従来の
一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存したス
ペースを利用して、アウタレースが交流発電機のロータ
の結合部よりも径方向外方に延びるように形成され、こ
のアウタレースによりフライホイールが構成される。し
かも、フライホールを構成するアウタレースは交流発電
機のロータに着脱可能であるので、フライホイールの回
転慣性質量の調整がアウタレースのみを交換することに
よりできる。
【0025】その結果、引用された請求項記載の発明の
効果に加えて、次の効果が奏される。すなわち、従来の
一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存したス
ペースを利用して、交流発電機のロータの結合部に結合
されると共に、結合部よりも径方向外方に延びるアウタ
レースによりフライホイールが構成されるので、内燃機
関の大型化を回避しつつフライホイールを追加して設け
ることができて、クランク軸の回転変動を一層抑制する
ことができる。しかも、フライホールを構成するアウタ
レースは交流発電機のロータに着脱可能であるので、フ
ライホイールの回転慣性質量の調整は、アウタレースの
みを交換することにより簡単にできて、回転変動の抑制
の程度を容易に調整することができる。
【0026】請求項8記載の発明は、請求項7記載の往
復動内燃機関において、前記アウタレースは、所定半径
よりも外側に軸方向での最大幅を有し、前記所定半径よ
りも内側に前記ロータの軸方向での一端部である前記結
合部が嵌合される凹部を有するものである。
【0027】この請求項8記載の発明によれば、アウタ
レースは、ロータの結合部の径方向外方で軸方向に存す
るスペースを利用して、所定半径よりも外側で軸方向で
の最大幅を有するように形成されることから、回転慣性
質量を大きくすることができる。しかも、交流発電機の
ロータの軸方向での一端部である結合部が、アウタレー
スの凹部に嵌合されるので、その嵌合している分、アウ
タレースとロータとを結合したときの軸方向での寸法が
小さくなる。
【0028】その結果、請求項7記載の発明の効果に加
えて、次の効果が奏される。すなわち、径方向で大型化
されたアウタレースは、ロータの結合部の径方向外方で
軸方向に存するスペースを利用して、所定半径よりも外
側で軸方向での最大幅を有するように形成されることか
ら、内燃機関の大型化を回避したうえで、回転慣性質量
を大きくすることができて、回転変動の抑制に効果的な
フライホイールを構成できる。しかも、所定半径よりも
内側で、交流発電機のロータの軸方向での一端部である
結合部がアウタレースの凹部に嵌合されるので、アウタ
レースとロータとを結合したときの軸方向での寸法が小
さくなって、この点でも内燃機関の大型化を回避でき
る。
【0029】なお、この明細書において、「軸方向」と
は、クランク軸の回転軸線の方向を意味し、「径方向」
とは、クランク軸の回転軸線を中心とする放射方向を意
味する。
【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施例を図1な
いし図6を参照して説明する。本願発明が適用される往
復動内燃機関1は、自動2輪車に搭載される、単気筒の
頭上カム軸式4サイクル往復動内燃機関であり、その要
部構成図である図1および図2を参照すると、火花点火
式、かつ水冷式の内燃機関1は、クランクケース2の上
端に、シリンダ3、シリンダヘッド4およびヘッドカバ
ー(図示されず)が順次組み付けられて一体とされる。
クランクケース2にはクランク軸5が1対の主軸受18,1
9を介して回転自在に支持され、シリンダ3内に摺動自
在に嵌合されたピストン6の往復動が、コンロッド7を
介してクランク軸5の回転動に変換される。
【0030】クランク軸5の、主軸受18から左方に延び
る左軸端部には、主軸受18側から左方に向かって駆動ス
プロケット30、スタータドリブンギヤ62および交流発電
機31が順次設けられる。クランク軸5と一体に結合され
た駆動スプロケット30と、シリンダヘッド4に回転自在
に支持されたカム軸32に一体に結合されたカムスプロケ
ット33との間には、タイミングチェーン34が掛け渡され
て、カム軸32が、クランク軸5の1/2の回転数で回転
駆動される。さらに、カム軸5の左端には永久磁石を使
用した磁気カップリング35を介してカム軸32と駆動結合
される冷却水ポンプ36が設けられる。
【0031】図3および図4を併せて参照すると、スタ
ータモータ60のピニオンギヤ60aから、減速ギヤ61を介
して回転駆動される被動部材としてのスタータドリブン
ギヤ62は、そのボス部62aの内周面とクランク軸5の外
周面に配置された多数のニードル63を介して、クランク
軸5に回転自在に支持される。そして、スタータドリブ
ンギヤ62は、周知のカム型の一方向クラッチ64を介して
クランク軸5に結合される。すなわち、一方向クラッチ
64の後述するアウタレース66は、アウタレース66に形成
された3つのねじ孔Hに螺合される3本のボルトBによ
り、交流発電機31の、クランク軸5と一体に回転するロ
ータ31bに締結される。
【0032】一方向クラッチ64は、インナレース65とし
ての円環状のボス部62aと、円環状のアウタレース66と
の間に配置されたカム面を有する多数のころ状のカム67
と、カム67相互を所定間隔に保持するカム保持器68と、
各カム67の軸方向での移動を規制する1対のサイドプレ
ート69,70と、各カム67に連結されたスプリング71とを
備えている。
【0033】これにより、始動時には、スタータモータ
60の回転が、ピニオンギヤ60aから減速ギヤ61を介して
スタータドリブンギヤ62に伝達され、さらに一方向クラ
ッチ64およびロータ31bを介してクランク軸5に伝達さ
れて、クランク軸5が回転駆動される。そして、内燃機
関1が自力回転を始めて、クランク軸5の回転数がスタ
ータドリブンギヤ62の回転数を上回るようになったと
き、クランク軸5からスタータドリブンギヤ62への回転
の伝達は、一方向クラッチ64により遮断される。
【0034】また、交流発電機31は、発電機カバー37に
固定されたステータ31aと、該ステータ31aの外方を囲ん
でクランク軸5に一体に結合された椀状のロータ31bと
を備える。ロータ31bは、クランク軸5に対して、回転
方向にキー結合されると共に、軸方向にナット38により
締結される基部31cと、該基部31cのフランジ部31c1にリ
ベット結合される椀状の磁石保持部31dとを有する。そ
して、アウタレース66は、ロータ31bの結合部としての
フランジ部31c1に、ボルトBにより着脱可能に締結され
る。
【0035】ところで、アウタレース66は、従来の一方
向クラッチのアウタレースの径方向外方に存していたス
ペースを利用して、従来のアウタレースよりも径方向に
大きくされて、フランジ部31c1よりも径方向外方に延び
ることにより、発電機カバー37の内周面37a付近まで延
びて、その外周面66aが内周面37aに近接する位置を占め
る。また、アウタレース66の、軸方向でのロータ31b側
の端面には、所定半径であるフランジ部31c1の回転軸線
Lからの半径にほぼ等しい位置に、軸方向に所定幅の段
差を有する段差部66bが形成される。そして、アウタレ
ース66には、該段差部66bの外側に、アウタレース66
の、軸方向での幅が最大となる外側部分66cが、外周面6
6aに達する径方向範囲に渡って形成され、段差部66bの
内側に、軸方向での幅が外側部分66cのそれよりも前記
段差の分小さくされた内側部分66dが、内周面66eの近傍
にまでの径方向範囲に渡って形成され、この段差部66b
および内側部分66dにより、フランジ部31c1が嵌合され
る凹部72が形成される。
【0036】このように、アウタレース66の外側部分66
cは、フランジ部31c1よりも径方向外方に位置すると共
に、一方向クラッチ64とロータ31bとの間に存する軸方
向でのスペースを利用して、軸方向での幅を大きくする
ことができ、それによって外側部分66cの質量を大きく
することが可能となる。したがって、アウタレース66
は、クランク軸5と一体に回転する交流発電機31のロー
タ31bに着脱可能とされることで、アウタレース66のみ
を交換することにより回転慣性質量の調整が可能であ
り、かつクランク軸5の回転変動を抑制するためのフラ
イホイールを構成する。
【0037】一方、クランク軸5の、主軸受19から右方
に延びる右軸端部の外周には、クランク軸5の回転軸線
Lと同軸に、クランク軸5に回転自在に支持された筒状
部材40が設けられ、該筒状部材40の主軸受19側には駆動
ギヤ41が一体に形成され、筒状部材40の右側の先端部に
は発進クラッチ50が設けられる。
【0038】図2および図5を参照すると、発進クラッ
チ50は、クランク軸5と一体に回転するドライブプレー
ト51と、ドライブプレート51の外側に位置して筒状部材
40と一体に回転する椀状のクラッチアウタ52とを有する
遠心式クラッチからなる。該ドライブプレート51に固定
された3つの支持軸53には、3つの遠心ウェイトからな
るクラッチシュー54が、それぞれ揺動自在に支持され、
外側面に摩擦材からなるライニング55を有する各クラッ
チシュー54は、クラッチシュー54の重心が支持軸53の位
置よりもクランク軸5の回転方向Aで遅れ側に位置する
ように配置されて、発進クラッチ50の接続時に、摩擦力
がクラッチシュー54を径方向内方に揺動させるように作
用することから、この遠心式クラッチは、いわゆるトレ
ーリング式の遠心式クラッチとなっている。
【0039】発進クラッチ50は、機関回転数Nが所定の
回転数を越えたときに接続するように構成される。すな
わち、機関回転数Nが所定の機関回転数を越えたとき、
クラッチシュー54は、発生する遠心力により、クラッチ
スプリング56のばね力に抗して支持軸53を中心に径方向
外方に揺動し、ライニング55を介してクラッチアウタ52
の内周面に当接して、発進クラッチ50の接続が開始さ
れ、やがてドライブプレート51とクラッチアウタ52とが
一体に回転するようになり、発進クラッチ50が完全接続
状態になる。
【0040】そして、発進クラッチ50は、内燃機関1の
機関回転数Nが低回転数のときにも確実なトルク伝達が
可能なクラッチ容量を確保することが可能な比較的大き
な遠心力がクラッチシュー54に発生するように、従来の
内燃機関のそれよりも大型のクラッチシュー54とされる
か、または大きな質量を持つクラッチシュー54を備えた
ものとされる。
【0041】駆動ギヤ41と噛合する被動ギヤ43は、常時
噛み合い式のギヤ変速機であるマニュアル変速機Mのメ
イン軸44に回転自在に支持され、該被動ギヤ43は、メイ
ン軸44の、クランクケース2から右方に突出した右端部
に設けられた変速クラッチCのクラッチアウタにダンパ
を介して駆動連結される。変速クラッチCは、運転者に
より操作されるリレーズ機構により摩擦接合または接合
解除がなされる多数のクラッチ板を有する摩擦式多板ク
ラッチであり、多数のクラッチ板がスプリング力により
摩擦接合したとき、クランク軸5のトルクが、クラッチ
アウタを介してメイン軸44と一体に結合されたクラッチ
インナに伝達されて、変速クラッチCが接続状態とな
り、多数のクラッチ板の摩擦接合が解除されたとき、ク
ラッチアウタからクラッチインナへのトルクの伝達が断
たれて、変速クラッチCが非接続状態となる。
【0042】クランクケース2内でクランク軸5の後方
に配置されるマニュアル変速機Mは、メインギヤ群45が
設けられたメイン軸44およびカウンタギヤ群47が設けら
れカウンタ軸46を備え、図示されない変速操作機構によ
りシフトドラム48が回転されると、シフトドラム48のカ
ム溝に係合したシフトフォークが支持軸上で左右方向に
適宜移動して、変速操作に対応したメインギヤ群45のギ
ヤとカウンタギヤ群47のギヤとが適宜噛み合って変速が
行われる。
【0043】なお、ドライブプレート51の軸方向の一側
には、カバー80により覆われて形成される遠心ストレー
ナ81が形成され、メインギャラリ(図示されず)に連通
する油路82を経て遠心ストレーナ81に供給された潤滑油
に混入している異物が、遠心ストレーナ81において、遠
心力により分離されて、清浄な潤滑油がクランク軸5の
内部に形成された油路83を経てクランクピン5a等の潤滑
箇所に供給される。
【0044】それゆえ、クランク軸5のトルクは、発進
クラッチ50から筒状部材40と一体の駆動ギヤ41に伝達さ
れ、さらに、駆動ギヤ41および被動ギヤ43からなる1次
減速機構、変速クラッチCを介して、マニュアル変速機
Mに伝達され、変速後のトルクが、カウンタ軸46から2
次減速機構(図示されず)を介して後輪WRに伝達され
て、後輪WRが回転駆動される(図1参照)。
【0045】図1および図2を再度参照すると、内燃機
関1において、ピストン6との間に燃焼室8を形成する
シリンダヘッド4には、燃焼室8にそれぞれ連通する吸
気ポート9および排気ポート10が設けられ、さらに吸気
ポート9の燃焼室8側の開口を開閉する吸気弁11および
排気ポート10の燃焼室8側の開口を開閉する排気弁12が
設けられる。吸気弁11および排気弁12は、カム軸32およ
びロッカアーム(図示されず)等から構成される動弁装
置により、クランク軸5と同期して、所定の開閉時期お
よびリフト量で開弁駆動される。さらに、燃焼室8に臨
んで、燃焼室8内の混合気に点火するための点火栓13が
シリンダヘッド4に装着される。
【0046】吸気ポート9の上流側であるシリンダヘッ
ド4側面の開口には吸気管14が接続され、該吸気管14に
は、吸気ポート9に向かって燃料を供給して混合気を形
成する燃料噴射弁16が設けられる一方、排気ポート10の
下流側であるシリンダヘッド4側面の開口には排気管15
が接続される。
【0047】燃料噴射量と点火時期とを制御する制御手
段である電子制御ユニット(ECU)20には、機関回転
数Nを検出する回転数センサ21、スロットル弁開度を検
出する開度センサ22、スロットル弁下流の吸気圧力を検
出する圧力センサ23、冷却水温を検出する温度センサ24
等の内燃機関1の運転状態を検出する検出手段である前
記各種センサ21〜24からの検出信号が入力され、これら
検出信号に基づいて、燃料噴射弁16からは、機関運転状
態に応じた噴射量で燃料が噴射され、さらに点火コイル
17での高電圧の発生時期が制御されて、点火栓13によ
り、機関運転状態に応じた点火時期で点火が行われる。
【0048】ここで、全負荷時(スロットル弁全開時)
の性能曲線を示す図6を参照すると、設定された排気
量、例えば200ccの排気量を有する内燃機関1は、
吸・排気系の通路径や吸気弁11・排気弁12の径およびリ
フト量、圧縮比等の、内燃機関1の図示出力の最大値で
ある最大図示出力PMを決定する内燃機関1を構成する部
材の諸元により、図中二点鎖線で示されるように、機関
回転数Nが第1所定回転数N1である6000rpmのと
きに、最大図示出力PMが発生する出力特性を有してい
る。
【0049】そして、この第1所定回転数N1で最大図示
出力PMを発生する出力特性を有する内燃機関1におい
て、第1所定回転数N1未満の第2所定回転数N2、例えば
3500rpmにおいて、内燃機関1に要求されている
図示出力の最大値である必要図示出力PSが得られるよう
に、回転数センサ21で検出される機関回転数Nが第2所
定回転数N2を越えたとき、電子制御ユニット20での一連
の演算処理で構成される出力低下手段26から、燃料噴射
弁16の駆動を停止する信号が出力されて、燃料噴射弁16
からの燃料の供給がカットされ、内燃機関1の機関出力
が低下させられる。
【0050】このとき、第2所定回転数N2は、必要図示
出力PSが得られる機関回転数Nであることを前提とし
て、内燃機関1の排気量および最大図示出力PMに決定さ
れる。そして、この実施例では、第2所定回転数N2は、
内燃機関1が、停止時(機関回転数Nが0(ゼロ))か
ら第1所定回転数N1を上限値とする機関回転域で運転さ
れると仮定して、該機関回転域を三等分して低回転域、
中回転域および高回転域に分けたときの中回転域に属す
る機関回転数Nとされ、内燃機関1が運転される機関回
転域Rのうちの高回転域に属する。
【0051】次に、前述のように構成された実施例の作
用および効果について説明する。図6を参照すると、排
気量が内燃機関1のそれの略1/2であって、必要図示
出力PSと等しい最大図示出力Pmを発生する従来の往復動
内燃機関の出力特性が破線で示されている。そして、内
燃機関1の必要図示出力PSが得られる機関回転数N、す
なわち第2所定回転数N2は、前記従来の内燃機関におい
て最大図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3の1/
2以下であり、それに対応して、内燃機関1の必要図示
出力PSのうちの摩擦損失動力PLMは、やはり破線で示さ
れる前記従来の内燃機関の最大図示出力Pmのうちの摩擦
損失動力PLmの1/2以下であることがわかる。そし
て、内燃機関1と前記従来の内燃機関とを比較すると、
同じ大きさの図示出力のうちの摩擦損失動力PLは、内燃
機関1のほうが少なくなっている。なお、図6の摩擦損
失動力PLのデータを得るに当たり、内燃機関1と前記従
来の内燃機関とにおいて、機械的摩擦損失が生じる摺動
部は同じ箇所とされ、また補機駆動損失を生じさせる補
機は同一とされた。
【0052】このように、機関回転数Nが第1所定回転
数N1のとき最大図示出力PMを発生する出力特性を有する
内燃機関1において、内燃機関1が第1所定回転数N1未
満であって、第1所定回転数N1を上限値としたときの機
関回転域を三等分して低回転域、中回転域および高回転
域に分けたときの中回転域に属する第2所定回転数N2を
越えたとき作動する出力低下手段26により、最大図示出
力PMが得られる第1所定回転数N1よりも大幅に低い第2
所定回転数N2にて、内燃機関1に要求されている最大の
図示出力である必要図示出力PSが得られる。そして、前
記従来の内燃機関では最大図示出力Pmが必要図示出力PS
となっているため、内燃機関1は、必要図示出力PSより
も大きな最大図示出力PMを発生し得る出力特性を有する
ことから、前記従来の内燃機関よりも排気量が大きな内
燃機関となっている。そして、必要図示出力PSが発生す
る第2所定回転数N2は、前記従来の内燃機関において最
大図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3と比べても
大幅に低い回転数となり、必要図示出力PSのうちの摩擦
損失動力PLMは、前記従来の内燃機関に比べて大幅に減
少するので、内燃機関1が、その機関回転域Rのうちの
高回転域で運転されるときにも、図示出力のうちの摩擦
損失動力PLは、前記従来の内燃機関よりも大幅に減少し
て、その分、正味出力が増加するので、正味燃料消費率
が大幅に改善されて、前記高回転域での運転頻度が高い
ときにも内燃機関1の燃料消費率が改善される。また、
内燃機関1は、前記従来の内燃機関に比べて大幅に低い
高回転域を有する機関回転域Rで運転されるため、該機
関回転域Rよりも高い回転域での運転にも耐えるように
するため高剛性、高強度が要求される構成部品から構成
される前記従来の内燃機関とは異なり、剛性および強度
が比較的低い構成部品により内燃機関1を構成すること
ができるので、内燃機関1の軽量化ができ、この点でも
燃料消費率が改善される。
【0053】また、機関回転数Nが第2所定回転数N2を
越えたとき、出力低下手段26は内燃機関1に供給される
燃料をカットするので、点火時期を制御して機関出力を
低下させる場合に比べて、燃料消費が少なくなり、燃料
消費率が一層改善される。
【0054】また、内燃機関1は前記従来の内燃機関に
比べて大幅に低い高回転域を有する機関回転域Rで運転
されるにも拘わらず、クランク軸5に設けられた発進ク
ラッチ50および交流発電機31が、クランク軸5に付加さ
れた回転慣性質量として機能するため、低回転数のクラ
ンク軸5の回転変動が抑制されて、スムーズな運転が可
能となる。さらに、内燃機関1は従来の内燃機関に比べ
て低い回転域で運転されることから、低回転数において
も確実なトルク伝達ができるように、発進クラッチ50
は、従来の内燃機関のものよりも大型とされたり、また
は従来の内燃機関に比べて大きな質量を有する遠心ウエ
イトを備えたものとされるので、回転慣性質量を増加さ
せることができて、前記回転変動が一層抑制される。
【0055】そのうえ、発進クラッチ50はトレーリング
式の遠心式クラッチから構成されるので、クラッチシュ
ー54の重心はクランク軸5の回転方向Aで支持軸53より
も遅れ側にあり、機関回転数Nが前記所定の機関回転数
を越えて、発進クラッチ50が非接続状態からクラッチシ
ュー54のライニング55がクラッチアウタ52に当接するク
ラッチ接続時に、摩擦力がクラッチシュー54を径方向内
方に揺動させるように作用する。そのため、クラッチシ
ュー54の、クラッチアウタ52に対する押圧力の大きさの
変化は、リーディング式のものに比べて小さくなり、そ
の押圧力の増加、すなわちクランク軸5に作用する負荷
の増加に起因するクランク軸5の回転数の低下と、その
回転数の低下によるクラッチシュー54のクラッチアウタ
52に対する押圧力の減少、すなわちクランク軸5に作用
する負荷の減少に起因するクランク軸5の回転数の上昇
との繰り返しによる回転数の変動幅を小さくすることが
できて、ジャダーを低減することができ、発生するジャ
ダーによる車両に対する加振力は小さいものとなって、
伝達される振動による乗員の不快感が軽減される。
【0056】そして、第2所定回転数N2が、前記中回転
域に属すると共に、前記従来の内燃機関において最大図
示出力Pmが発生するときの機関回転数N3の1/2以下の
回転数であることにより、内燃機関1が従来に比べて低
い回転数領域に属する機関回転域Rにおいて運転される
場合にも、クラッチシュー54の重量を増加させ、または
クラッチシュー54を大型化させて適正なクラッチ容量を
確保したうえで、ジャダーを低減することができる。
【0057】スタータドリブンギヤ62をクランク軸5に
結合する一方向クラッチ64のアウタレース66は、従来の
一方向クラッチのアウタレースの径方向外方に存したス
ペースを利用して、交流発電機31のロータ31bのフラン
ジ部31c1に結合されると共に、フランジ部31c1よりも径
方向外方に延びるように形成され、このアウタレース66
によりフライホイールが構成されるので、内燃機関1の
大型化を回避しつつフライホイールを追加して設けるこ
とができて、クランク軸5の回転変動を一層抑制するこ
とができる。しかも、フライホールを構成するアウタレ
ース66は交流発電機31のロータ31bに着脱可能であるの
で、フライホイールの回転慣性質量の調整は、アウタレ
ース66のみを交換することにより簡単にできて、回転変
動の抑制の程度を容易に調整することができる。
【0058】径方向で大型化されたアウタレース66は、
ロータ31bのフランジ部31c1の径方向外方で軸方向に存
するスペースを利用して、段差部66bが形成される前記
所定半径よりも外側に形成される外側部分66cで軸方向
での最大幅を有することから、内燃機関1の大型化を回
避したうえで、回転慣性質量をさらに大きくすることが
できる。
【0059】それゆえ、第2所定回転数N2が、前記中回
転域に属すると共に、前記従来の内燃機関において最大
図示出力Pmが発生するときの機関回転数N3の1/2以下
の回転数であることにより、内燃機関が従来に比べて低
い回転域に属する機関回転域Rにおいて運転される場合
にも、一方向クラッチ64のアウタレース66を利用して、
内燃機関1の大型化を回避したうえで、フライホイール
の増設が可能であり、しかも回転慣性質量を大きくする
ことができて、クランク軸5の回転変動の抑制に効果的
なフライホイールを構成できる。
【0060】しかも、前記所定半径よりも内側で、交流
発電機31のロータ31bの軸方向での一端部であるフラン
ジ部31c1が、アウタレース66の凹部72に嵌合されるの
で、その嵌合している分(段差分)、アウタレース66と
ロータ31bとを結合したときの軸方向での寸法が小さく
なって、この点でも内燃機関1の大型化を回避できる。
【0061】以下、前述した実施例の一部の構成を変更
した実施例について、変更した構成に関して説明する。
前記実施例では、第2所定回転数N2は、中回転域に属す
る回転数であったが、第2所定回転数N2は、第1所定回
転数N1未満であればよく、その大きさは、前述のよう
に、内燃機関1の排気量および最大図示出力PMに基づい
て決定され、これによっても、前記実施例に比べると、
燃料消費率の改善の程度および内燃機関1の軽量化の程
度は少なくなるものの、正味燃料消費率の改善、内燃機
関1の軽量化等の、前記実施例と同種の効果が奏され
る。
【0062】また、図1に図示されるように、マニュア
ル変速機Mの変速位置を検出するギヤ位置スイッチ25を
設けて、第2所定回転数N2が、1速から4速までの変速
段を有するマニュアル変速機Mの各変速段に対応して設
定されるようにしてもよい。その際、各変速段において
必要な駆動力が確保されるように、各第2所定回転数N2
は、減速比が最も大きい1速での第2所定回転数N2が最
も高く、以下、減速比が小さくなるにつれて、各変速段
での第2所定回転数N2が順次低くなるように設定され
る。
【0063】このようにすることで、マニュアル変速機
Mの各変速段に対応して第2所定回転数N2が設定される
ので、変速段毎の駆動力が確保されたうえで、各変速段
における第2所定回転数N2を変更することによりシフト
アップ時の駆動力を任意に変更できるので、シフトアッ
プ時の駆動力変化を滑らかにして、スムーズな加速運転
を実現できる。さらに、減速比の異なるギヤを有する車
種に対する駆動力の確保およびシフトアップ時の駆動力
変化の調整も容易になる。
【0064】前記実施例では、出力低下手段26は、燃料
噴射弁16を制御して、燃料カットを行うものであった
が、燃料噴射量を減量するものであってもよく、また点
火時期を最適点火時期から大きく遅角または進角させる
か、または点火の停止または間引き点火を行うことで、
内燃機関1の機関出力を低下させるものであってもよ
い。そして、出力低下手段26により、燃料噴射量の減
量、点火時期の遅角または進角、点火の間引きがなされ
た場合には、第2所定回転数N2を越えたときの出力の低
下は、図6の一点鎖線で示されるように、燃料カットを
実行したときに比べて緩やかなものとなり、さらにこれ
らの場合、最高回転数を燃料カットまたは点火の停止に
より規制することもできる。
【0065】第2所定回転数N2は、内燃機関1の排気量
が大きく、かつ必要図示出力PSが小さいときは、第1所
定回転数N1を上限値としたときの機関回転域の低回転域
に属する機関回転数Nとすることもできる。さらに、内
燃機関1は多気筒であってもよく、車両は、自動2輪車
以外の車両であってよい。
【0066】前記実施例では、アウタレース66に凹部72
が形成されたが、この凹部72はなくてもよく、また前記
所定半径は、ロータ31bの基部31cのフランジ部31c1の半
径とされたが、フランジ部31c1の半径よりも大きくても
よい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施例である往復動内燃機関の要部
構成図である。
【図2】図1の内燃機関のクランク軸の回転軸線を含む
平面での平断面図である。
【図3】図2の要部拡大平断面図である。
【図4】図3において、交流発電機および一方向クラッ
チのサイドプレートを外したときのIV矢視図である。
【図5】図2において、ドライブプレートを外したとき
のV矢視図である。
【図6】図1の内燃機関の性能曲線を示すグラフであ
る。
【符号の説明】
1…内燃機関、2…クランクケース、3…シリンダ、4
…シリンダヘッド、5…クランク軸、6…ピストン、7
…コンロッド、8…燃焼室、9…吸気ポート、10…排気
ポート、11…吸気弁、12…排気弁、13…点火栓、14…吸
気管、15…排気管、16…燃料噴射弁、17…点火コイル、
18,19…主軸受、20…電子制御ユニット、21…回転数セ
ンサ、22…開度センサ、23…圧力センサ、24…温度セン
サ、25…ギヤ位置スイッチ、26…出力低下手段、30…駆
動スプロケット、31…交流発電機、31b…ロータ、31c1
…フランジ部、32…カム軸、33…カムスプロケット、34
…タイミングチェーン、35…磁気カップリング、36…冷
却水ポンプ、37…発電機カバー、38…ナット、40…筒状
部材、41…駆動ギヤ、43…被動ギヤ、44…メイン軸、45
…メインギヤ群、46…カウンタ軸、47…カウンタギヤ
群、48…シフトドラム、50…発進クラッチ、51…ドライ
ブプレート、52…クラッチアウタ、53…支持軸、54…ク
ラッチシュー、55…ライニング、56…クラッチスプリン
グ、60…スタータモータ、61…減速ギヤ、62…スタータ
ドリブンギヤ、63…ニードル、64…一方向クラッチ、65
…インナレース、66…アウタレース、66b…段差部、66c
…外側部分、66d…内側部分、67…カム、68…カム保持
器、69,70…サイドプレート、71…スプリング、72…凹
部、80…カバー、81…遠心ストレーナ、82,83…油路、
C…変速クラッチ、M…マニュアル変速機、WR…後
輪、R…機関回転域、A…回転方向、B…ボルト、H…
ねじ孔、L…回転軸線。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B60K 41/08 B60K 41/08 F02D 29/00 F02D 29/00 H 45/00 310 45/00 310K F02N 15/02 F02N 15/02 D F16D 43/18 F16D 43/18 (72)発明者 久保田 良 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 中村 正志 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 高橋 克徳 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 3D041 AA09 AA21 AA35 AC18 AD02 AD07 AD10 AD17 AE07 AE09 AE16 AE30 3G084 BA01 BA11 BA13 BA17 CA04 CA09 DA02 DA35 FA06 FA31 FA33 3G093 AA02 AA04 BA19 CA11 DA01 DB10 DB11 EA01 EA03 EB03 FB02 3G301 HA01 JA02 KA09 KA25 KA26 LB01 MA11 ND03 NE06 PA07Z PA11Z PE01Z PE08Z PF07Z 3J068 AA01 AA05 BA14 BB08 CA03 CB03 DD01 DD04 DD05 DD06 DD12 DD14 GA16 GA19

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機関回転数が第1所定回転数のとき最大
    図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関に
    おいて、 前記内燃機関は、機関回転数を検出する回転数センサお
    よび機関出力を低下させる出力低下手段を備え、該出力
    低下手段は、前記第1所定回転数未満の第2所定回転数
    にて前記内燃機関の必要図示出力が得られるように、前
    記回転数センサにより検出された機関回転数が前記第2
    所定回転数を越えたとき、前記内燃機関の機関出力を低
    下させることを特徴とする往復動内燃機関の運転方法。
  2. 【請求項2】 前記第2所定回転数は、前記第1所定回
    転数を上限値としたときの機関回転域を三等分して低回
    転域、中回転域および高回転域に分けたときの中回転域
    または低回転域に属する機関回転数であることを特徴と
    する請求項1記載の往復動内燃機関の運転方法。
  3. 【請求項3】 前記内燃機関はマニュアル変速機を備え
    た車両に搭載され、前記第2所定回転数は、前記マニュ
    アル変速機の各変速段に対応して設定されることを特徴
    とする請求項1または請求項2記載の往復動内燃機関の
    運転方法。
  4. 【請求項4】 前記出力低下手段は、前記内燃機関への
    燃料供給を停止することを特徴とする請求項1ないし請
    求項3のいずれか1項記載の往復動内燃機関の運転方
    法。
  5. 【請求項5】 機関回転数が第1所定回転数のとき最大
    図示出力を発生する出力特性を有する往復動内燃機関に
    おいて、 前記内燃機関は、制御手段、機関回転数を検出する回転
    数センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を備
    え、前記制御手段は、前記回転数センサにより検出され
    た機関回転数が前記第1所定回転数未満の第2所定回転
    数を越えたとき、前記出力低下手段により前記内燃機関
    の機関出力を低下させることを特徴とする往復動内燃機
    関。
  6. 【請求項6】 前記内燃機関は車両用内燃機関であり、
    該内燃機関のクランク軸には発進クラッチが結合され、
    該発進クラッチは、所定の機関回転数を越えたときクラ
    ッチアウタに当接する揺動自在な遠心ウエイトからなる
    クラッチシューを有するトレーリング式の遠心式クラッ
    チであることを特徴とする請求項5記載の往復動内燃機
    関。
  7. 【請求項7】 前記内燃機関のクランク軸には、スター
    タモータにより回転駆動される被動部材が一方向クラッ
    チを介して結合され、該一方向クラッチのアウタレース
    は、前記クランク軸と一体に回転する交流発電機のロー
    タの結合部に着脱可能に結合されると共に該結合部より
    も径方向外方に延びることにより、回転慣性質量を調整
    可能なフライホールを構成することを特徴とする請求項
    5または請求項6記載の往復動内燃機関。
  8. 【請求項8】 前記アウタレースは、所定半径よりも外
    側に軸方向での最大幅を有し、前記所定半径よりも内側
    に前記ロータの軸方向での一端部である前記結合部が嵌
    合される凹部を有することを特徴とする請求項7記載の
    往復動内燃機関。
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