專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的背景技術(shù)本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及設(shè)置有機(jī)電換能器的內(nèi)燃機(jī)，該換能器具有電馬達(dá)和發(fā)電機(jī)、電馬達(dá)或者發(fā)動機(jī)的作用。
現(xiàn)有技術(shù)的描述設(shè)置有機(jī)電換能器的發(fā)動機(jī)公開在JP-A182371/1997中，其中換能器設(shè)置在曲軸箱內(nèi)并且如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)一樣進(jìn)行工作?，F(xiàn)有技術(shù)發(fā)動機(jī)的機(jī)電換能器具有永磁體，它連接到連桿的大端上，而連桿連接往復(fù)運(yùn)動的活塞和曲軸；及定子線圈，它放置在固定到曲軸箱中的底座上，而該曲軸箱由缸體的下部和連接到缸體上的油底殼形成。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時，永磁體與連桿的大端一起相對于定子線圈進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。因此，借助于永磁體和定子線圈之間的電磁作用而在定子線圈內(nèi)產(chǎn)生了電動力，并且機(jī)電換能器起著發(fā)電機(jī)的作用。當(dāng)從電池把交流供給到定子線圈上時，借助于交流和永磁體之間的電磁作用，使電磁力沿著永磁體的旋轉(zhuǎn)路徑的切線方向作用在永磁體上，并且機(jī)電換能器起著馬達(dá)的作用。
在這種現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機(jī)中，安裝永磁體的連桿的大端繞著曲軸的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且繞著連桿軸頸的軸線沿著相對方向交替地轉(zhuǎn)動，而該連桿軸頸連接到連桿的大端上。因此，永磁體和定子線圈之間的間隙大小不能保持不變，該間隙變窄到最小尺寸大小只是非常短的時間，因此機(jī)電換能器不能有效地起著馬達(dá)或者發(fā)電機(jī)的作用。
根據(jù)這個問題形成了本發(fā)明，因此本發(fā)明的第一個目的是提供一種設(shè)置有電裝置如電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器的內(nèi)燃機(jī)，該電裝置具有磁性零件和線圈，該電裝置形成相對較小的尺寸大小，并且在磁體零件與線圈相對時，可以使磁性零件和線圈之間的較小間隙保持不變。
本發(fā)明的第二個目的是，在電裝置是電馬達(dá)時提高電馬達(dá)促使內(nèi)燃機(jī)中的曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時的效率；在電裝置是發(fā)電機(jī)時提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率；并且抑制內(nèi)燃機(jī)的重量增加。
本發(fā)明的概述根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)包括缸體；曲軸；軸承蓋，它固定到缸體上，從而把用來旋轉(zhuǎn)的曲軸安裝在缸體上；及曲柄室形成件，它形成了曲柄室；其特征在于，把磁場產(chǎn)生件固定到曲柄室內(nèi)的曲軸部分上，從而相對于曲軸不能運(yùn)動，把線圈安裝在曲柄室內(nèi)的軸承蓋上，并且磁場產(chǎn)生件和線圈至少形成了電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器。
根據(jù)本發(fā)明，由于形成電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器的磁場產(chǎn)生件和線圈安裝在曲軸和設(shè)置在曲柄室內(nèi)的軸承蓋上，因此抑制了把電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合在一起所引起的內(nèi)燃機(jī)尺寸大小增大的作用。由于磁場產(chǎn)生件固定到曲軸上，因此當(dāng)與曲軸一起旋轉(zhuǎn)的磁場產(chǎn)生件與線圈相對時，磁場產(chǎn)生件和安裝在軸承蓋上的線圈之間的較小間隙容易保持不變。因此當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成了電馬達(dá)時，可以產(chǎn)生促使曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的較大輔助力，并且當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成了發(fā)電機(jī)時，可以以較高的電能產(chǎn)生效率產(chǎn)生電能。由于線圈安裝在軸承蓋上，因此線圈可以與軸承蓋一起連接到缸體上并且可以拆下來，這有利于把線圈安裝在曲柄室內(nèi)的工作，潤滑內(nèi)燃機(jī)的主軸承的大量油可以有效地冷卻這些線圈，因此電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器以高效率進(jìn)行工作。
軸承蓋包括若干軸承蓋主體和連接件，該連接件連接軸承蓋主體，并且這些線圈相對于連接件設(shè)置在曲軸的軸線的側(cè)部上。
因此，這些線圈可以牢牢地固定到軸承蓋上，這有利于使磁場產(chǎn)生件和線圈之間的間隙保持不變。由于這些線圈相對于連接件設(shè)置在曲軸的軸線的側(cè)部上的空間內(nèi)，因此這些線圈不會使內(nèi)燃機(jī)的尺寸大小增大。
軸承蓋包括若干軸承蓋主體和連接軸承蓋主體的連接件，并且這些線圈安裝在連接件上。
因此，磁場產(chǎn)生件和線圈各自離曲軸的軸線以較長的距離進(jìn)行設(shè)置。因此，當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成電馬達(dá)時，可以產(chǎn)生促使曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的、較大的輔助扭矩。由于磁場產(chǎn)生件以較高的圓周速度進(jìn)行運(yùn)動，因此當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成發(fā)電機(jī)時可以以較高的產(chǎn)生效率來發(fā)電。由于線圈安裝在連接件上從而提高該若干軸承蓋主體的剛性，因此這些線圈牢牢地安裝在剛性較大的連接件上，這有利于使磁場產(chǎn)生件和線圈之間的較小間隙保持不變。
根據(jù)本發(fā)明，內(nèi)燃機(jī)包括曲軸和曲柄室形成件，這些形成件形成了曲柄室；其特征在于，磁場產(chǎn)生件被固定到曲柄室內(nèi)的曲軸部分上，線圈安裝在曲柄室內(nèi)的曲柄室形成件上，并且磁場產(chǎn)生件和線圈至少形成了電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)消除了在增大內(nèi)燃機(jī)的尺寸大小時在內(nèi)燃機(jī)中形成電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器的效果。由于磁場產(chǎn)生件固定到曲軸上，因此當(dāng)與曲軸一起旋轉(zhuǎn)的磁場產(chǎn)生件與線圈相對時，安裝在曲柄室形成件上的磁場產(chǎn)生件和線圈之間的較小間隙容易保持不變。因此，當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成電馬達(dá)時，可以產(chǎn)生促使曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的較大輔助力，并且當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成發(fā)電機(jī)時，可以以較高的發(fā)電效率來產(chǎn)生電能。
這些線圈可以安裝在線圈座上，這些線圈座設(shè)置在曲柄室內(nèi)，因此磁場產(chǎn)生件和線圈之間的間隙可以保持不變。
因此，當(dāng)與曲軸一起旋轉(zhuǎn)的磁場產(chǎn)生件與線圈相對時，磁場產(chǎn)生件和安裝在線圈保持室中的線圈之間的較小間隙容易保持不變，當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成電馬達(dá)時，可以產(chǎn)生促使曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的較大輔助力，并且當(dāng)磁場產(chǎn)生件和線圈形成發(fā)電機(jī)時，可以以較高的發(fā)電效率來產(chǎn)生電能。
最好地，磁場產(chǎn)生件安裝在平衡重上，而這些平衡重包括在曲軸之內(nèi)。因此，磁場產(chǎn)生件起著平衡重的作用，消除了由于電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合起來所導(dǎo)致的內(nèi)燃機(jī)重量增加，并且抑制了內(nèi)燃機(jī)的尺寸大小增大，因為平衡重原本就是設(shè)置在曲柄室內(nèi)。
曲柄室形成件包括油底殼，并且這些線圈可以浸入到裝在油底殼中的油內(nèi)。因此，裝在油底殼中的大量油可以有效地冷卻這些線圈，因此電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器可以高效地進(jìn)行工作。
附圖的簡短說明

圖1是沿包括內(nèi)燃機(jī)曲軸的軸線在內(nèi)的平面所截取的、本發(fā)明第一實施例的內(nèi)燃機(jī)的主要零件的縱向剖視圖；圖2是沿圖1的線II-II所截取的剖視圖；圖3A和3B是這樣的視圖它們有助于解釋在圖2所示的狀態(tài)下一對機(jī)電換能器中的永磁體和線圈之間相對于圓周方向的位置關(guān)系；圖4是有助于解釋線圈控制系統(tǒng)的視圖；圖5是本發(fā)明第二實施例的內(nèi)燃機(jī)的剖視圖，它與圖2相類似；圖6是本發(fā)明第三實施例的內(nèi)燃機(jī)的剖視圖，它與圖2相類似；圖7是本發(fā)明第四實施例的內(nèi)燃機(jī)的剖視圖，它與圖相類似；優(yōu)選實施例的描述在下文中參照圖1到7來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
參照圖1和2，它們示出了本發(fā)明第一實施例的內(nèi)燃機(jī)E，內(nèi)燃機(jī)E是三缸四沖程循環(huán)直列式內(nèi)燃機(jī)，該內(nèi)燃機(jī)E具有發(fā)動機(jī)主體，該發(fā)動機(jī)主體包括缸體1；缸蓋2，它連接到缸體1的上端上；及油底殼3，它連接到缸體1的下端上。缸體1具有氣缸元件1a，它通過在缸蓋2的側(cè)部上使三個氣缸C1、C2和C3連接成一體來形成；及曲軸箱元件1b，它位于油底殼3的側(cè)部上。曲軸箱元件1b和油底殼3限制出曲柄室4。曲軸5設(shè)置在曲柄室4內(nèi)，而它的軸線L沿著曲軸箱元件1b和油底殼3之間的分開平面進(jìn)行延伸。在第一實施例中，曲軸箱元件1b和油底殼3是曲柄室的形成件。活塞P1、P2和P3安裝成各自在氣缸C1、C2和C3內(nèi)可以進(jìn)行軸向滑動。借助于在燃燒室6內(nèi)所產(chǎn)生的燃燒壓力，使活塞P1到P3驅(qū)動來進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，從而通過連桿R1、R2和R3驅(qū)動曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，而燃燒室6形成于活塞P1到P3和缸蓋2之間。
曲軸5具有四個軸頸J1、J2、J3和J4。這四個軸頸J1到J4支撐在四個主軸承7中，這些主軸承7在曲柄室4內(nèi)的軸承結(jié)構(gòu)B1、B2、B3和B4上具有滑動軸承。軸承結(jié)構(gòu)B1到B4包括缸體1的支承部分D1、D2、D3和D4和軸承蓋8，而軸承蓋8連接到支承部分D1到D4上。主軸承7安裝在軸承孔內(nèi)，而這些軸承孔通過把軸承蓋8連接到軸承結(jié)構(gòu)D1到D4中來形成。軸承蓋8具有四個軸承蓋主體A1、A2、A3和A4，這些軸承蓋主體各自連接到支承部分D1到D4中；及板形連接件T，它連接到軸承蓋主體A1到A4中，從而使軸承蓋8具有較高的剛度。連接到邊緣部分A1a、A2a、A3a和A4a上的連接件T通過螺栓9使四個軸承蓋主體A1到A4與支承部分D1到D4固定在一起。因此，使軸承蓋8固定到缸體1上。
在曲軸5中，在鄰近兩個軸承結(jié)構(gòu)B1和B2的地方沿軸向形成一對曲拐臂W1和W2，連桿軸頸N1在曲拐臂W1和W2之間延伸，連桿R1連接到安裝在氣缸C1內(nèi)的活塞P1上，連桿R1連接到連桿軸頸N1上。同樣地，在鄰近兩個軸承結(jié)構(gòu)B2和B3的地方沿軸向形成一對曲拐臂W3和W4，連桿軸頸N2在曲拐臂W3和W4之間延伸，連桿R2連接到安裝在氣缸C2內(nèi)的活塞P2上，連桿R2連接到連桿軸頸N2上，及，在鄰近兩個軸承結(jié)構(gòu)B3和B4的地方沿軸向形成一對曲拐臂W5和W6，連桿軸頸N3在曲拐臂W5和W6之間延伸，并且連桿R3連接到安裝在氣缸C3內(nèi)的活塞P3上，連桿R3連接到連桿軸頸N3上。曲軸5、曲拐臂W1到W6和連桿軸頸N1到N3成一體地形成一個件。三個連桿軸頸N1到N3以120度的角度間隔進(jìn)行布置。曲拐臂W1到W6相對于曲軸5不能移動。
曲拐臂W1到W6具有平衡部分W1a、W2a、W3a、W4a、W5a、和W6a，這些平衡部分設(shè)置有平衡重，并且相對于曲軸5的軸線L各自與連桿軸頸N1到N3相對形成。平衡部分W1a到W6a產(chǎn)生了這樣的力這些力可以抵消作用在往復(fù)運(yùn)動零件上的主要慣性力，而這些往復(fù)運(yùn)動零件根據(jù)活塞P1到P3的往復(fù)運(yùn)動進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，如活塞P1到P3、連接到活塞P1到P3的零件如活塞環(huán)和活塞銷及連桿R1到R3。各自與活塞P1到P3相對應(yīng)的每對平衡零件W1a和W2a、平衡零件W3a和W4a及平衡零件W5a和W6a處于相同的相上。平衡零件W1a到W6a沿軸向設(shè)置成鄰近相應(yīng)的軸承結(jié)構(gòu)B1到B4。
驅(qū)動鏈輪10從軸承結(jié)構(gòu)B1固定地安裝在伸出到左側(cè)的、曲軸5的左端部上，如圖1所示一樣。正時鏈11在驅(qū)動鏈輪10和未示出的凸輪鏈輪之間進(jìn)行延伸，這些凸輪鏈輪各自固定地安裝在進(jìn)氣閥操作凸輪軸上和排氣閥操作凸輪軸上，而包括進(jìn)氣閥操作凸輪軸和排氣閥操作凸輪軸在內(nèi)的閥機(jī)構(gòu)設(shè)置在缸蓋2上。與每個氣缸C1到C3相結(jié)合的兩個進(jìn)氣閥和兩個排氣閥借助于凸輪來打開和關(guān)閉預(yù)定次數(shù)，而這些凸輪與凸輪軸形成一體，而這些凸輪軸由通過正時鏈11所傳遞的曲軸5的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力來驅(qū)動。
參照圖2，裝在油底殼3內(nèi)的油量被確定成第一油位H1即內(nèi)燃機(jī)E停止時的油位稍稍低于在活塞P1到P3處于它們的上死點的狀態(tài)時平衡零件W1a到W6a的下端的水平面，而第二油位H2即內(nèi)燃機(jī)E工作時的油位低于第一油位H1。由曲軸5所驅(qū)動的油泵12通過機(jī)油精濾器13和吸入管14從油底殼3中吸入，并且把油輸送到形成于缸體1內(nèi)的主潤滑油道中。然后，使油從主潤滑油道中供給到需要潤滑的滑動零件中，這些零件包括主軸承，它們支承曲軸5；連接件，它們連接連桿軸頸N1到N3和連桿R1到R3；活塞P1到P3的滑動表面；及氣缸C1到C3。供給到滑動零件中從而進(jìn)行潤滑的油滴到曲柄室4中并且在潤滑之后收集在油底殼3中。潤滑主軸承7的大量的油環(huán)繞著軸承蓋8的軸承蓋主體A1到A4進(jìn)行流動，并且潤滑滑動零件的油滴到連接件T的附近，而該連接件連接到軸承蓋主體A1到A4上，而這些軸承蓋主體設(shè)置成鄰近油底殼3的底壁。供給到主潤滑油道中的部分油潤滑閥機(jī)構(gòu)的滑動零件，并且在潤滑之后通過形成于缸體1中的返回通道和安裝正時鏈11的鏈條室15流到油底殼3中。
下文將描述形成于內(nèi)燃機(jī)E中的機(jī)電換能器。參照圖2，曲拐臂W1到W6的平衡零件W1a到W6a具有類似扇形的形狀，該扇形具有形成大約120度的中心角度的側(cè)邊。四個永磁體20即磁場產(chǎn)生件借助于壓配合固定地安裝在凹口內(nèi)，而這些凹口以基本上相等的間隔形成于平衡零件W1a到W6a中的每一個的邊緣部分上，而該邊緣部分離曲軸5的旋轉(zhuǎn)軸線L最遠(yuǎn)。永磁體20還起著平衡重的作用。永磁體20總是位于第一油位H1的上方。
軸承蓋主體A1到A4的邊緣部分A1a到A4a各自設(shè)置有法蘭A1b、A2b和A2c、法蘭A3b和A3c及法蘭A4b。六個線圈21固定到法蘭A1b、A2b和A2c、A3b和A3c及A4b中的每一個上。線圈21沿著徑向與永磁體20相對的方向在大約120度的角度范圍內(nèi)沿著圓弧設(shè)置在永磁體20的徑向外側(cè)上。線圈21布置成，固定的、徑向的、較小的間隙G形成于線圈21和永磁體20的徑向內(nèi)表面之間。因此，軸承蓋主體A1到A4起著線圈安裝零件的作用，并且線圈21設(shè)置在曲軸5的軸線L的側(cè)部相對于連接件T的空間內(nèi)。線圈21的零件低于第一油位H1或者第二油位H2，并且浸入在油中。由于線圈21設(shè)置在這樣的位置上，以致它們與潤滑曲軸的軸承結(jié)構(gòu)的油相接觸，因此可以有效地冷卻線圈21。
因此，每個曲拐臂W1到W6設(shè)置有若干永磁體20，并且這些永磁體20和線圈21形成了六個機(jī)電換能器M1、M2、M3、M4、M5和M6。如圖3A和3B所顯而易見的一樣，由于永磁體20和線圈21以前述布置進(jìn)行布置，因此具有永磁體20的三對機(jī)電換能器M1和M2、M3和M4及M5和M6相應(yīng)地安裝在相同相位的三對平衡重W1a和W2a、W3a和W4a及W5a和W6a上，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)E的曲軸5旋轉(zhuǎn)一個整圈時，至少這三對機(jī)電換能器中的一對的永磁體20與具有間隙G的相應(yīng)線圈21相對，而該間隙G形成于永磁體20和相應(yīng)線圈21之間。因此，在永磁體20和三對機(jī)電換能器M1和M2、M3和M4及M5和M6中的至少一對的線圈21之間產(chǎn)生了電磁作用。
參照圖4，機(jī)電換能器M1到M6的線圈21連接到由電子控制器40所控制的電力驅(qū)動元件(PDC)41上。PDU41使機(jī)電換能器M1到M6起著交流馬達(dá)(永磁體交流同步馬達(dá))的作用。在這樣的輔助工作模式下永磁體20和線圈21之間的電磁作用產(chǎn)生了輔助力，從而有助于曲軸5的旋轉(zhuǎn)，把驅(qū)動力供給到機(jī)電換能器M1到M6中。在這樣的再生式工作模式(regenerative operation)下曲軸5的旋轉(zhuǎn)能量借助于永磁體20和線圈21之間的電磁作用而轉(zhuǎn)換成電能，機(jī)電換能器M1到M6所產(chǎn)生的電能儲存在電能儲存裝置42中。儲存在電能儲存裝置中的電能用作這樣的驅(qū)動力該驅(qū)動力在輔助工作模式下用來驅(qū)動機(jī)電換能器M1到M6，并且在把電壓調(diào)整到合適電壓之后，該電能可以用來給電池充電。
在下文中描述該實施例的工作和作用。
內(nèi)燃機(jī)E工作，并且借助于活塞P1到P3來驅(qū)動曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。然后，安裝在平衡重W1a到W6a上的機(jī)電換能器M1到M6的永磁體20通過線圈21，這些線圈沿著通道安裝在軸承蓋主體A1到A4中，該通道位于線圈21的徑向內(nèi)側(cè)上，并且與線圈21隔開一個較小的間隙G。在下面這樣的工作模式中需要增加內(nèi)燃機(jī)E的輸出來加速時，電子控制器40向PDU41發(fā)出命令，從而把驅(qū)動力供給到機(jī)電換能器M1到M6中，從而使用機(jī)電換能器M1到M6作為電馬達(dá)來促使曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在下面這樣的工作模式中需要減少內(nèi)燃機(jī)E的輸出來減速時，或者儲存裝置42需要充電時，電子控制器40向PDU41發(fā)出命令，從而停止把驅(qū)動力供給到線圈21中，從而使用機(jī)電換能器M1到M6作為發(fā)電機(jī)，并且把機(jī)電換能器M1到M6所產(chǎn)生的電能供給到儲存裝置42中。
因此，機(jī)電換能器M1到M6的永磁體20和線圈21各自安裝在曲柄室4內(nèi)的曲拐臂W1到W6和軸承蓋主體A1到A4上。因此，抑制了由于把機(jī)電換能器M1到M6安裝到內(nèi)燃機(jī)E中所引起的內(nèi)燃機(jī)E的尺寸大小增大。由于線圈21設(shè)置在曲軸5的軸線L的側(cè)部上的空間內(nèi)，因此抑制了內(nèi)燃機(jī)E的尺寸大小增大。由于安裝永磁體20的曲拐臂W1到W6相對于曲軸5不能運(yùn)動，因此曲拐臂W1到W6與曲軸5一起旋轉(zhuǎn)，并且永磁體20和安裝在軸承蓋主體A1到A4中的線圈21之間的較小間隙G容易保持不變，機(jī)電換能器M1到M6起著發(fā)電機(jī)的作用，它們產(chǎn)生較大的輔助力從而促使曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且機(jī)電換能器M1到M6以較高電能的產(chǎn)生效率起著發(fā)電機(jī)的作用。由于機(jī)電換能器M1到M6設(shè)置有永磁體20和線圈21，并且永磁體20和相應(yīng)線圈之間的較小間隙G可以保持不變，因此機(jī)電換能器M1到M6起著可以產(chǎn)生較高輔助力的電馬達(dá)的作用，并且起著可以以高效率產(chǎn)生電能的發(fā)電機(jī)的作用。由于線圈21安裝在軸承蓋主體A1到A4上，因此安裝線圈21的軸承蓋主體A1到A4可以連接到缸體1的缸體元件1b上并且可以拆下來。因此，有利于在曲柄室4內(nèi)設(shè)置線圈21的工作。由于潤滑主軸承7的大量油在軸承蓋主體A1到A4的附近進(jìn)行流動，因此油可以有效地冷卻線圈21，并且提高了機(jī)電換能器M1到M6的效率。
由于安裝在曲軸5的曲拐臂W1到W6的平衡重W1a到W6a上的永磁體20可以用作平衡重，因此抑制了由于機(jī)電換能器M1到M6與內(nèi)燃機(jī)E的結(jié)合而引起的內(nèi)燃機(jī)E的重量增加。
由于線圈21固定到法蘭A1b、A2b和A2c、A3b和A3c及A4b上，而這些法蘭各自形成于軸承蓋主體A1到A4的邊緣部分A1a到A4a上，因此曲軸5的軸線L和線圈21之間的距離非常長，并且與線圈21一樣，安裝在平衡重W1a到W6a上的永磁體20可以設(shè)置在距離軸線L的一個較長距離上。因此，機(jī)電換能器M1到M6起著電馬達(dá)的作用，該電馬達(dá)借助于輔助力可以產(chǎn)生較大的輔助扭矩，從而促使曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且可以起著發(fā)電機(jī)的作用，在該發(fā)電機(jī)中，永磁體20以較高的圓周速度進(jìn)行運(yùn)動，該發(fā)電機(jī)以高效率產(chǎn)生電能。
由于線圈21的部分低于第一油位H1或者第二油位H2，并且浸入在裝于油底殼3中的油中，因此裝在油底殼3中的大量油使線圈21冷卻。因此可以進(jìn)一步提高線圈21的冷卻，并且提高了機(jī)電換能器M1到M6的效率。由于內(nèi)燃機(jī)E停止時平衡重W1a到W6a和永磁體20位于第一油位H1上方并且沒有浸入在油中，因此在內(nèi)燃機(jī)E工作時平衡重W1a到W6a和永磁體20不會攪動油，油不會對曲軸5的旋轉(zhuǎn)施加阻力，并且可以防止空氣和油進(jìn)行混合。
由于當(dāng)內(nèi)燃機(jī)E的曲軸5旋轉(zhuǎn)一個整圈時，三對機(jī)電換能器M1和M2、M3和M4及M5和M6中的至少一對的永磁體20與具有間隙G的相應(yīng)線圈21相對，而該間隙G形成于永磁體20和相應(yīng)線圈21之間，因此可以實現(xiàn)穩(wěn)定的輔助工作和穩(wěn)定的再生工作，并且可以抑制機(jī)電換能器M1到M6所引起的曲軸5的旋轉(zhuǎn)速度改變。
由于線圈21安裝在軸承蓋8上，減少由于燃燒室6內(nèi)的燃燒所產(chǎn)生的爆燃負(fù)荷的力作用在線圈21和安裝在平衡重W1a到W6a上的永磁體20之間。因此，軸承部分B1到B4上的曲軸5所施加的爆燃負(fù)荷減少了，因此主軸承7的壽命延長了。
由于機(jī)電換能器M1到M6的永磁體20和線圈21在間隙G的相對側(cè)上設(shè)置成相互相對，因此可以防止內(nèi)燃機(jī)E的寬度即沿著軸線L的尺寸大小增加。
參照圖5來描述本發(fā)明第二實施例的內(nèi)燃機(jī)，在圖5中，與第一實施例的內(nèi)燃機(jī)相同或者相應(yīng)的零件用相同的標(biāo)號來表示，并且省略了描述。
第二實施例與第一實施例的不同之處僅在于，與圖1所示的連接件T相對應(yīng)的零件與法蘭A1b、A2b、A2c、A3b、A3c和A4b及軸承蓋主體A1到A4形成一體。軸承蓋8用作線圈安裝件。由于線圈21安裝在軸承蓋8上，而該軸承蓋成一體地設(shè)置有軸承蓋主體A1到A4和連接件T，第二實施例中的內(nèi)燃機(jī)所需要的零件少于第一實施例中的內(nèi)燃機(jī)的零件，線圈21的定位誤差減少了，并且容易為所有的線圈21形成相等的間隙G。這些線圈21牢牢地固定到剛性軸承蓋8的部分上，而這些部分在鄰近連接件T的位置上形成一個件，這有利于保持永磁體20和線圈21之間的間隙G不變。
參照圖6來描述本發(fā)明第三實施例的內(nèi)燃機(jī)，在圖6中，與第一實施例的內(nèi)燃機(jī)相同或者相應(yīng)的零件用相同的標(biāo)號來表示，并且省略了描述。
在第三實施例的內(nèi)燃機(jī)中，除了六個線圈21固定地安裝在每個軸承蓋主體A1到A4中之外，三個線圈21和三個線圈21在形成曲柄室的曲軸箱1b的內(nèi)表面上設(shè)置成相對于垂直平面而對稱，該垂直平面包括曲軸5的軸線L，從而沿直徑方向與每個平衡重W1a到W6a上的永磁體20相對。安裝在曲軸箱1b的內(nèi)表面上的線圈21設(shè)置成這樣，較小的徑向間隙G形成于線圈21的內(nèi)表面和永磁體20之間。
除了第一實施例的這些效果之外，第三實施例還具有下面的效果。即使把機(jī)電換能器M1到M6安裝到內(nèi)燃機(jī)E中，抑制了內(nèi)燃機(jī)E的尺寸大小的增大，因為輔助線圈21安裝在曲軸箱1b的內(nèi)表面上。由于線圈21的數(shù)目(這些線圈在曲軸5轉(zhuǎn)一個整圈時與永磁體20相互作用)大于第一實施例的永磁體21所實驗的數(shù)目，因此可以得到增大的輔助力并且可以產(chǎn)生增大的電能量。
參照圖7來描述本發(fā)明第四實施例的內(nèi)燃機(jī)，在圖7中，與第一實施例的內(nèi)燃機(jī)相同或者相應(yīng)的零件用相同的標(biāo)號來表示，并且省略了描述。
在第四實施例中，盤形轉(zhuǎn)子30固定地安裝在靠近軸頸J4的部分上，該軸頸J4鄰近曲軸5上的曲拐臂W6。永磁體20間隔地連接到轉(zhuǎn)子30的圓周上。以與第一實施例的軸承部分A4上的線圈相同的布置，使六個線圈21布置在形成于軸承件A4上的法蘭A4b，從而與轉(zhuǎn)子30相一致，并且在永磁體20和線圈21之間形成徑向間隙G。
除了第一實施例的效果之外，第四實施例具有下面效果。內(nèi)燃機(jī)E設(shè)置有一個機(jī)電換能器M7。盡管線圈31布置在圓弧上，但是抑制了由于機(jī)電換能器M7施加在曲軸5上的輔助力而引起的曲軸5的旋轉(zhuǎn)的變化，因為永磁體20布置在轉(zhuǎn)子30的整個圓周上。
在下文中將描述前述實施例的變形。
在第一個實施例中，連接軸承蓋主體A1到A4的連接件T被連接到軸承蓋主體A1到A4的邊緣部分A1a、A2a、A3a和A4a上。當(dāng)連接件T設(shè)置成在連接件T和包括平衡重W1a到W6a在內(nèi)的曲拐臂W1到W6之間避免干擾時，連接件T不需要連接到軸承蓋主體A1到A4的邊緣部分A1a、A2a、A3a和A4a上。因此，即使設(shè)置了連接件T，但是線圈21可以設(shè)置成離開曲軸5的軸線L一個較長的距離，機(jī)電換能器M1到M6起著可以產(chǎn)生較大輔助扭矩從而促使曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的電馬達(dá)的作用。
盡管在第三實施例中首先使軸承蓋主體A1到A4設(shè)置有法蘭A1b、A2b、A2c、A3b、A3c及A4b，但是機(jī)電換能器M1到M6的線圈21可以連接到連接件T上，并且法蘭A1b、A2b、A2c、A3b、A3c及A4b可以省略。當(dāng)線圈21連接到連接軸承部分A1到A4的邊緣部分A1a到A4a的連接件T上時，曲軸5的軸線L和線圈21之間的距離可以增加一個等于法蘭A1b、A2b、A2c、A3b及A4b的徑向厚度的值，因此永磁體20可以設(shè)置在距離軸線L的一個增大距離上。因此，機(jī)電換能器M1到M6起著借助于輔助力而產(chǎn)生較大輔助扭矩從而促使曲軸5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的電馬達(dá)的作用，并且起著發(fā)電機(jī)的作用，在該發(fā)電機(jī)中，永磁體20以較高的圓周速度進(jìn)行運(yùn)動，并且可以以較高的效率產(chǎn)生電能。由于線圈21連接到連接件T上從而提高了軸承蓋主體A1到A4的剛性，因此線圈21牢牢地安裝在剛性連接件T，這有利于在永磁體20和線圈21之間保持間隙G不變。同樣地，在第四實施例中，軸承部分A4的法蘭A4b可以省略，機(jī)電換能器M7的線圈21可以連接到連接件T上。
在第三實施例中，在沒有把任何線圈連接到軸承蓋主體A1到A4上的情況下，線圈21只連接到曲軸箱1b上。
只要在永磁體20和線圈21之間形成固定間隙，那么線圈可以設(shè)置在曲柄室4內(nèi)的任何位置上。
盡管轉(zhuǎn)子30沿軸向設(shè)置成鄰近第四實施例中的軸承結(jié)構(gòu)B4，但是轉(zhuǎn)子30可以安裝在曲柄室4內(nèi)的曲軸5上的任何合適位置上。在這種情況下，輔助軸頸形成于曲軸5上，輔助軸頸支撐在輔助主軸承上，并且轉(zhuǎn)子30支撐在輔助主軸承和曲軸5上的軸承結(jié)構(gòu)B1或者B4之間的部分上。由于支撐轉(zhuǎn)子30的一部分曲軸5支撐在相對端上，因此可以抑制曲軸5彎曲。如果轉(zhuǎn)子30與曲軸5的平衡重W6a形成一體，那么可以減少零件的數(shù)目。
內(nèi)燃機(jī)可以不是單缸或者三缸內(nèi)燃機(jī)的多缸內(nèi)燃機(jī)。在具有四個或者多個氣缸的內(nèi)燃機(jī)中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)工作時，容易使安裝在曲拐臂上的永磁體20和與一些機(jī)電換能器的永磁體20有關(guān)的線圈21相互面對。因此，可以穩(wěn)定地實現(xiàn)電馬達(dá)的輔助工作和發(fā)電機(jī)的再生工作。
盡管前述實施例的軸承蓋8設(shè)置有連接件T，但是連接件T可以省略。如果下部缸體即曲柄室形成件設(shè)置在缸體1和油底殼3之間，那么軸承蓋8可以與下部缸體形成一體，這提高了用來支撐線圈21的支撐結(jié)構(gòu)的剛性，并且間隙G容易保持不變。
前述實施例中的永磁體20與線圈21形成相對，從而在永磁體20和線圈21之間形成了徑向間隙G。永磁體20可以連接到曲拐臂的側(cè)表面上，并且線圈21可以連接到軸承蓋主體的側(cè)表面上，因此永磁體20和這些線圈沿軸向設(shè)置成相互相對，而軸向間隙形成于永磁體20和線圈21之間。
線圈21安裝在軸承部分的整個圓周上，從而面對平衡重或者轉(zhuǎn)子30。盡管安裝在軸承蓋8上的一些線圈21浸入在油中，而該油裝在前述實施例中的油底殼3內(nèi)，但是所有線圈21部分地或者整體地浸入在該油中。
盡管永磁體20和線圈21形成了機(jī)電換能器，而每個換能器可以起著前述實施例中的電馬達(dá)和發(fā)電機(jī)的作用，但是永磁體20和線圈21形成了不能發(fā)電的馬達(dá)或者發(fā)電機(jī)。本發(fā)明的電馬達(dá)或者發(fā)電機(jī)可以是任何型式的交流電馬達(dá)或者任何型式的直流發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)，它包括缸體；曲軸；軸承蓋，它固定到缸體上，從而把用來旋轉(zhuǎn)的曲軸安裝在缸體上；及曲柄室形成件，它形成了曲柄室；其特征在于，把磁場產(chǎn)生件固定到曲柄室內(nèi)的曲軸部分上，從而相對于曲軸不能運(yùn)動，把線圈安裝在曲柄室內(nèi)的軸承蓋上，及磁場產(chǎn)生件和線圈至少形成了電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，軸承蓋包括若干軸承蓋主體和連接件，該連接件連接軸承蓋主體，并且這些線圈相對于連接件設(shè)置在曲軸的軸線的側(cè)部上。
3.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，軸承蓋包括若干軸承蓋主體和連接軸承蓋主體的連接件，并且這些線圈安裝在連接件上。
4.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，磁場產(chǎn)生件安裝在平衡重上，而這些平衡重包括在曲軸之內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，每個所述平衡部分呈扇形，每個所述磁場產(chǎn)生件安裝在每個所述平衡部分的邊緣部分上，所述邊緣部分離曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，曲柄室形成件包括油底殼，而線圈浸入裝在油底殼中的油中。
7.一種內(nèi)燃機(jī)，它包括曲軸；及曲柄室形成件，它形成了曲柄室；其特征在于，把磁場產(chǎn)生件固定到曲柄室內(nèi)的曲軸部分上，從而相對于曲軸不能運(yùn)動，把線圈安裝在曲柄室內(nèi)的曲柄室形成件上，及磁場產(chǎn)生件和線圈至少形成了電馬達(dá)、發(fā)電機(jī)或者機(jī)電換能器。
8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，這些線圈安裝在線圈座上，這些線圈座設(shè)置在曲柄室內(nèi)，因此磁場產(chǎn)生件和線圈之間的間隙可以保持不變。
9.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，磁場產(chǎn)生件安裝在平衡重上，而這些平衡重包括在曲軸之內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，每個所述平衡部分呈扇形，每個所述磁場產(chǎn)生件安裝在每個所述平衡部分的邊緣部分上，所述邊緣部分離曲軸的旋轉(zhuǎn)軸線最遠(yuǎn)。
11.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，曲柄室形成件包括油底殼，而線圈浸入裝在油底殼中的油中。
12.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，沿著圓弧，在與磁場產(chǎn)生件相對的位置上，把所述線圈各自固定地安裝在所述軸承蓋的徑向外側(cè)上，而該圓弧沿著所述徑向外側(cè)的邊緣進(jìn)行延伸。
13.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)，其特征于，所述線圈設(shè)置在這樣的位置上，以致它們與潤滑曲軸的軸承結(jié)構(gòu)的油相接觸。
全文摘要
內(nèi)燃機(jī)(E)包括曲軸(5)和軸承蓋(8),而該軸承蓋支撐旋轉(zhuǎn)的曲軸(5)。起著磁場產(chǎn)生件的作用的永磁體(20)連接到平衡重(W1a到W6a)上,這些平衡重與曲軸(5)的曲拐臂(W1到W6)形成一體。線圈(21)連接到軸承蓋(8)的軸承蓋主體(A1到A4)上。永磁體(20)和線圈(21)形成了機(jī)電換能器(M1到M6)。在永磁體(20)和相應(yīng)線圈(21)之間可靠地形成了較小的間隙,并且該間隙保持它們之間,而不會伴有內(nèi)燃機(jī)尺寸大小的實際增大。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作模式來控制機(jī)電換能器(M1到M6),從而起著電馬達(dá)或者發(fā)電機(jī)的作用。
文檔編號F02B63/04GK1365175SQ0210158
公開日2002年8月21日 申請日期2002年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月10日
發(fā)明者佐山剛彥, 大神生稔, 山本善夫, 佐藤浩光, 巖田和之 申請人:本田技研工業(yè)株式會社