WO2002052140A1

WO2002052140A1 - Moteur alternatif a combustion interne et son procede d'exploitation

Info

Publication number: WO2002052140A1
Application number: PCT/JP2001/010113
Authority: WO
Inventors: Masatoshi Suzuki; Toshio Shimada; Ryo Kubota; Masashi Nakamura; Katsunori Takahashi
Original assignee: Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2002-07-04
Also published as: EP1344925A4; CN1404549A; AR032206A1; JP2002250245A; JP3642418B2; BR0108515A; CN100408835C; MY134561A; EP1344925A1; TW536581B; KR20020081335A; BR0108515B1; KR100761188B1; TR200201967T1

Description

明細書往復動内燃機関およびその運転方法技術分野

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背景技術

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（indicated output) の最大値、すなわち最大図示出力は、吸 ·排気系の通路径、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る。また、排気量の異なる複数の内燃機関を対比すると、同じ大きさの図示出力を発生するときの機関回転数は、内燃機関の排気量が大きいほど低くなる。また、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速度域のうちの高回転速度域にあり、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。

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ツチが設けられる。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ェイトからなるクラッチシユーを有する遠心式クラッチが使用される場合、クラッチシュ一の重心が、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、クラッチァウタ部材とクラッチシユーとの間の摩擦力がクラッチシユ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。

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。したがつて、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速度域において、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、前記高回転速度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。

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、クラッチシユーの、クラッチァゥ夕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ユーのクラッチァウタ部材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、ジャダ一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、低い回転速度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、クラッチシユーの重量を増加させたり、クラッチシユーを大型化する必要があるが、このことは、ジャダ一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。

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、また低い回転速度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ぺ一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。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、内燃機関が運転される機関回転速度域のうちの高回転速度域が、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、この高回転速度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。

また、本発明は、上記往復動内燃機関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、さらに、当該往復動内燃機関において、遠心式クラッチからなる発進クラツチの接続時に発生するジャダ一を低減すること、および内燃機関を大型化することなく、回転慣性質量の調整を容易に行えるフライホイール構造を得ることを目的とする。

発明の開示

本発明の一態様によれば、機関回転速度が第 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の運転方法であって、機関回転速度を検出する回転速度センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を有する往復動内燃機関を与えるステップ、および回転速度センサにより検出された機関回転速度が第 1所定回転数未満の第 2所定回転数を越えたとき、出力低下手段により、第 2所定回転数にて内燃機関の必要図示出力が得られるように、当該内燃機関の出力を低下させるステップ、とからなる往復動内燃機関の運転方法が提供される。

この発明によれば、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、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し、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、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、従来の内燃機関よりも減少する。したがって、本発明によれば、内燃機関がその回転速度域のうちの高回転速度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、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、本発明によれば、内燃機関は、従来の内燃機関に比べて低い高回転速度域を有する機関回転速度域で運転されるため、機関回転速度域よりも高い回転速度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このように、前記必要図示出力が、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、本発明により内燃機関が運転される回転速度域のうちの高回転速度域においても、図示出力のうちの摩擦損失動力が減少して、正味出力が増加し、それにより、正味燃料消費率が改善されて、前記高回転速度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、本発明では、内燃機関が、従来の内燃機関に比べて低い高回転速度域を有する機関回転速度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、それにより、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。上記往復動内燃機関の運転方法において、第 1所定回転数を上限値としたときの機関回転速度域を三等分して低回転速度域、中回転速度域および高回転速度域に分けた場合、前記第 2所定回転数は、前記中回転速度域または低回転速度域に属する回転数とすることができる。

これによつて、機関回転速度は、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速度と比べても大幅に低い回転速度となり、したがって第 2所定回転数が含まれる高回転速度域における図示出力のうちの摩擦損失動力も、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、内燃機関が、従来の内燃機関に比べて大幅に低い高回転速度域を有する機関回転速度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。

前記内燃機関は複数の変速段をもつマニュアル変速機に連結し、第 2所定回転数は、マニュアル変速機のそれぞれの変速段に対応して設定することができる。このように、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ツプ時の駆動力を任意に変更できる。その結果、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ツプ時の駆動力変化の調整も容易になる。

出力低下手段は、内燃機関への燃料供給を停止することにより行うことができる。このようにすることによって、例えば点火特性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。なお、出力低下手段は、点火特性を変化または制御することにより行うこともできる。点火特性の変化または制御は、点火時期を最適時期から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を含む。

内燃機関は、機関回転数を検出する回転速度センサ、機関出力を低下させる出力低下手段、および制御手段を備えるようにし、この制御手段は、前記回転速度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ようにすることができる。

前記内燃機関は車両用内燃機関とし、該内燃機関は、クランク軸と、クランク軸に結合されかつクラッチァウタ部材を有する発進クラッチとを備えるようにし、この発進クラッチは、所定の機関回転速度を越えたときクラッチァウタ部材に当接する揺動自在な遠心ウェイトからなるクラッチシユーを有するトレ一リング式遠心式クラッチとすることができる。トレ一リング式遠心式クラッチでは、クラッチシユーの重心が、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、クラツチの非接続状態からクラッチシュ一がクラッチアウタ部材に当接するクラッチ接続時に、摩擦力がクラッチシユーを径方向内方に揺動させるように作用する。したがって、クラッチシュ一の、クラッチァゥ夕部材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ユーのクラッチァウタ部材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。

その結果、ジャダ一を低減することができ、発生するジャダ一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ユーの重量を増加させ、またはクラッチシュ一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、ジャダ一を低減することができる。

往復動内燃機関は、クランク軸に連結され、かつス夕一夕モータにより回転駆動される被動部材と、クランク軸と前記被動部材との間に介在し、ァウタレースを有する一方向クラッチとを備えるようにし、ァゥタレ一スは、前記クランク軸と一体に回転する交流発電機の口一夕の結合部に着脱可能に結合する共に該結合部よりも径方向外方に延長させ、これにより回転慣性質量を調整可能なフライホ —ルを構成することができる。

その結果、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、フラィホールを構成するァゥ夕レースは交流発電機の口一夕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、ァゥタレ一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。

ァウタレースは、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交流発電機のロー夕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ように構成できる。そのようにすることによって、回転慣性質量を大きくすることができ、しかも、交流発電機のロー夕の軸方向での一端部である結合部が、ァ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、ァ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を小さくすることができる。

その結果、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、交流発電機の口一夕の軸方向での一端部である結合部がァゥ夕レースの凹部に嵌合されるので、ァ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つて、この点でも内燃機関の大型化を回避できる。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。

図面の簡単な説明

図 1は、本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は、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は図 2の要部拡大平断面図である。

図 4は、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 I V矢視図である。

図 5は、図 2において、ドライブプレ一トを外したときの V矢視図である。図 6は、図 1の内燃機関の性能曲線と従来の内燃機関の性能曲線とを対比して示すグラフである。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例を図 1ないし図 6を参照して説明する。

図 1に示すように、本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およびヘッド力バ一（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， 19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。

図 2において、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 18^1から左方に向かって駆動スプロケット 30、スター夕ドリブンギヤ 62および交流発電機 31が順次設けられる。クランク軸 5には駆動スプロケット 30がー体に結合され、またシリンダへッド 4に回転自在に支持されたカム軸 32にカムスプロケット 33がー体に結合されており、駆動スプロケット 30と力ムスプロケット 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。

図 3および図 4を併せて参照すると、スター夕モータ 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二一ドル 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、ス夕一夕ドリブンギヤ 62は、周知のカム型の一方向クラツチ 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の後述するァウタレース 66は、ァウタレース 66に形成された 3つのねじ孔 Hに螺合される 3本のポルト Bにより、交流発電機 31の、クランク軸 5と一体に回転する口一夕 31bに締結される。

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、円環状のァゥタレ一ス 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 (図 4 ) 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。

これにより、始動時には、スター夕モータ 60の回転が、ピニオンギヤ 60aから減速ギヤ 61を介してス夕一夕ドリブンギヤ 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の回転数がスター夕ドリブンギヤ 62の回転数を上回るようになったとき、クランク軸 5からス夕一夕ドリブンギヤ 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。また、交流発電機 31は、発電機カバー 37に固定されたステ一夕 31aと、該ステ一夕 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。口一タ 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、軸方向にナツ卜 38により締結される基部 31cと、該基部 31cのフランジ部 31cl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、ァウタレース 66 は、口一夕 31bの結合部としてのフランジ部 31clに、ポルト Bにより着脱可能に締結される。

ところで、ァウタレース 66は、従来の一方向クラッチのァ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、従来のァウタレースよりも径方向に大きくされて、フランジ部 31clよりも径方向外方に延びており、したがって、ァゥ夕レース 66は、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、ァウタレース 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 31 c 1の回転軸線し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、ァウタレース 66には、該段差部 66bの外側に、ァウタレース 66の、軸方向での幅が最大となる外側部分 66cが、外周面 66aに達する径方向範囲にわたって形成され、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わたって形成され、この段差部 66bおよび内側部分 66dにより、フランジ部 31clが嵌合される凹部 72が形成される。

このように、ァウタレース 66の外側部分 66cは、フランジ部 31clよりも径方向外方に位置すると共に、一方向クラッチ 64と口一夕 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、それによつて外側部分 66cの質量を大きくすることが可能となる。したがって、ァウタレース 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、ァウタレース 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。

一方、クランク軸 5の、主軸受 19から図 2においてお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がー体に形成され、筒状部材 40の右側の先端部には発進クラツチ 50が設けられる。

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ァゥ夕部材 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ユー 54が、それぞれ揺動自在に支持されている。各クラッチシュ一 54はその外側面に摩擦材からなるライニング 55を有しており、クラッチシユー 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一 54 を径方向内方に揺動させるように作用する。よって、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。

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、クラツチシュ一 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を介してクラッチァゥ夕 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とクラッチァウタ部材 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。

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ツ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ユー 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ユー 54とされるか、または大きな質量を持つクラッチシュ一 54を備えたものとされる。

前記駆動ギヤ 41と嚙合する被動ギヤ 43は、常時嚙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（図 2で見て）に突出した右端部に設けられた変速クラッチ Cのクラッチァウタ部材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一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る。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、クラッチァウタ部材を介してメイン軸 44と一体に結合されたクラッチインナ部材に伝達されて、変速クラッチ Cが接続状態となり、一方、多数のクラッチ板の摩擦接合が解除されたとき、クラッチアウタ部材からクラッチィンナ部材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。

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前記マニュアル変速機 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の外周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（図 2において）に適宜移動して、変速操作に対応したメインギヤ群 45のギヤとカウン夕ギヤ群 47のギヤとが適宜嚙み合って変速が行われる。

なお、ドライブプレ一ト 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。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次減速機構および変速クラッチ 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、カウン夕軸 46から 2次減速機構（図示されず）を介して後輪 W_Rに伝達されて、後輪 W_Rが回転駆動される（図 1参照）。

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へッド 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 1 1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がシリンダへッド 4に装着される。

吸気ポート 9の上流側であるシリンダへッド 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、排気ポ一ト 10の下流側であるシリンダへッド 4側面の開口には排気管 15が接続される。

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ュニット（E C U ) 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 2 ギヤ位置スィツチ 25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 21〜25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。

ここで、内燃機関の全負荷時（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 2 0 0 c cの排気量を有する内燃機関 1 は、図 6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 6 0 0 0 r p mのときに、内燃機関 1の図示出力（ind i cated output)の最大値である最大図示出力 PMが発生する出力特性を有している。この最大図示出力 PMは、内燃機関 1を構成する部材の諸元（吸 ·排気系の通路径、吸気弁 11 ·排気弁 12の径およびリフト量、圧縮比等）により決まるものである。なお、図 6において、実線の曲線 P Lは、内燃機関 1の摩擦損失動力曲線を示している。

そして、本発明では、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 3 5 0 0 r p m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が得られるようにする。このためには、回転数センサ 21 ( 図 1 ) 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、回転数センサ 21から電子制御ュニット 20に信号が入力され、この信号に応じて一連の演算処理が行われて、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燃料噴射弁 16に出力され、燃料噴射弁 16からの燃料の供給がカットされ、その結果、内燃機関 1の出力が低下させられる。

上記第 2所定回転数 N2は、内燃機関 1の必要図示出力 PSが得られる回転数であることを条件として、排気量および最大図示出力 PMを考慮して決められる。そして、内燃機関 1が、停止時（機関回転数 Nが 0 (ゼロ） ) から上限値としての第 1所定回転数 N1までの回転速度域で運転されると仮定し、また、該回転速度域を三等分して、低回転速度域、中回転速度域および高回転速度域に分けたとして、この実施例では、第 2所定回転数 N2は、内燃機関 1の中回転速度域に属する機関回転数とされる。この中回転速度域は、内燃機関 1が運転される機関回転速度域 R (図 2 ) のうちの高回転速度域に属する。

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、内燃機関 1の排気量の略 1 / 2の排気量をもち、かつ必要図示出力 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と、最大図示出力 Pmのうちの摩擦損失動力 PLmを含む摩擦損失動力曲線とがそれぞれ破線で示されている。図 6からは次のことがわかる。すなわち、内燃機関 1 の必要図示出力 PSが得られる機関回転数、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が発生するときの回転数 N3の 1 / 2以下であり、また、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、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。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の方が従来の内燃機関より少なくなつている。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。

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、中回転速度域（第 1所定回転数 N1を上限値としたときの機関回転速度域を三等分して低回転速度域、中回転速度域および高回転速度域に分けたときの中回転速度域）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であり、必要図示出力 PSのうちの摩擦損失動力 PL Mは、前記従来の内燃機関に比べて大幅に減少する。したがって、内燃機関 1が、その機関回転速度域 Rのうちの高回転速度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、前記高回転速度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速度域を有する機関回転速度域 Rで運転されるため、該機関回転速度域 Rよりも高い回転速度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で構成される前記従来の内燃機関とは異なり、岡 IJ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。その結果、内燃機関 1を軽量化でき、この点でも燃料消費率が改善される。

また、機関回転数が第 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ツトするので、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。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速度域を有する機関回転速度域 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速度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ェ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。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、クラッチシユー 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一 54のライニング 55がクラッチァウタ部材 52に当接するクラッチ接続時に、摩擦力がクラッチシユー 54を径方向内方に揺動させるように作用する。そのため、クラッチシュ一 54の、クラッチァウタ部材 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ユー 54のクラッチァウタ部材 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、ジャダ一を低減することができ、発生するジャダ一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、第 2所定回転数 N2が、前記中回転速度域に属すると共に、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速度域 Rにおいて運転される場合にも、クラッチシユー 54の重量を増加させ、またはクラッチシュ一 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、ジャダ一を低減することができる。

スター夕ドリブンギヤ 62をクランク軸 5に結合する一方向クラツチ 64のァウタレース 66は、従来の一方向クラッチのァウタレースの径方向外方に存したスぺースを利用して、交流発電機 31の口一夕 31 bのフランジ部 31 c lに結合されると共に、フランジ部 31 c lよりも径方向外方に延びるように形成され、このァゥ夕レース 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一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ァゥタレ一ス 66は交流発電機 31のロータ 31 b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、ァゥ夕レース 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。

径方向で大型化されたァウタレース 66は、口一夕 31 bのフランジ部 31 c 1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。

それゆえ、第 2所定回転数 N2が、前記中回転速度域に属すると共に、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速度域に属する機関回転速度域 Rにおいて運転される場合にも、一方向クラッチ 64のァウタレース 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。

しかも、前記所定半径よりも内側で、交流発電機 31のロー夕 31bの軸方向での一端部であるフランジ部 31clが、ァウタレース 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）、ァゥ夕レース 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つて、この点でも内燃機関 1の大型化を回避できる。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のみ説明する。

前記実施例では、第 2所定回転数 N2は、中回転速度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、これによつても、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。

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ャ位置スィッチ 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所定回転数が順次低くなるように設定される。

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ツプ時の駆動力を任意に変更でき、それにより、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。

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つたが、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。

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速度域の低回転速度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。

前記実施例では、ァウタレース 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 31 cのフランジ部 31 clの半径とされたが、フランジ部 31 c lの半径よりも大きくてもよい。

Claims

請求の範囲

1 . 機関回転速度が第 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の運転方法であって、次のステップを含む。

機関回転速度を検出する回転速度センサおよび機関出力を低下させる出力低下手段を有する往復動内燃機関を与えるステップ、および

前記回転速度センサにより検出された機関回転速度が前記第 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、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、当該内燃機関の出力を低下させるステップ、

2 . 請求項 1記載の往復動内燃機関の運転方法であって、

前記第 1所定回転数を上限値としたときの機関回転速度域を三等分して低回転速度域、中回転速度域および高回転速度域に分けた場合、前記第 2所定回転数は、前記中回転速度域または低回転速度域に属する回転数である。

3 . 請求項 1記載の往復動内燃機関の運転方法であって、

前記内燃機関は複数の変速段をもつマニュアル変速機に連結され、

前記第 2所定回転数は、前記マニュアル変速機のそれぞれの変速段に対応して設定される。

4. 請求項 1記載の往復動内燃機関の運転方法であつて、

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。

5 . 請求項 1記載の往復動内燃機関の運転方法であって、

前記出力低下手段は、前記内燃機関の点火特性を変化させる。

6 . 機関回転速度が第 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であって、

機関回転速度を検出する回転速度センサと、

機関出力を低下させる出力低下手段と、

制御手段と、を備え、

前記制御手段は、前記回転速度センサにより検出された機関回転速度が前記第 1所定回転数未満の第 2所定回転数を越えたとき、前記出力低下手段を前記内燃機関の出力を低下させるように作動させる。

7 . 請求項 6記載の往復動内燃機関であって、

前記内燃機関は車両用内燃機関であり、

該内燃機関は、

クランク軸と、

クランク軸に結合されかつクラッチァウタ部材を有する発進クラッチと、を備え、

該発進クラッチは、所定の機関回転速度を越えたとき前記クラッチァウタ部材に当接する揺動自在な遠心ウェイトからなるクラッチシユーを有するトレーリング式遠心式クラッチである。

8 . 請求項 7記載の往復動内燃機関であって、

前記クランク軸に連結され、かつスター夕モー夕により回転駆動される被動部材と、

前記クランク軸と前記被動部材との間に介在し、ァウタレースを有する一方向クラッチと、を備え、

前記ァウタレースは、前記クランク軸と一体に回転する交流発電機のロー夕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ていて、これにより回転慣性質量を調整可能なフライホールが構成される。

9 . 請求項 8記載の往復動内燃機関であって、

前記ァウタレースは、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交流発電機の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。