发动机单元和车辆制造技术

提供了一种发动机单元和车辆。该发动机单元实现发动机可启动性和车辆可安装性的改进而无需使用摆回功能和减压功能，并且，当结合摆回功能和/或减压功能使用时，该发动机单元实现发动机可启动性和车辆可安装性的进一步改进。被安装到车辆的发动机单元包括启动电机。设置在启动电机中的飞轮包括磁极面，该磁极面沿启动电机的径向设置在永磁部分的内周表面上。该磁极面沿启动电机的周向并排布置。该磁极面的数目大于槽口的数目的2/3。至少在四冲程发动机体启动时，控制装置改变供应给每相绕组的电流，从而使得飞轮克服高负荷区域而旋转。

Engine unit and vehicle

【技术实现步骤摘要】
发动机单元和车辆本申请是申请日为2013年11月21日，申请号为201380062690.7，PCT国际申请号为PCT/JP2013/082302，且专利技术名称为“发动机单元和车辆”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及发动机单元和车辆。
技术介绍
安装到车辆(例如，摩托车)的发动机单元通常包括启动电机。该启动电机在发动机启动时由设置在车辆中的电池驱动，以旋转曲轴，使得启动发动机。在发动机启动时，缸体内的气体在压缩冲程被压缩，并且于此同时，对曲轴旋转的阻力在压缩冲程增大。启动电机需要克服压缩冲程的高负荷区域来旋转曲轴。由于启动电机被安装到车辆(例如，摩托车)，所以需要使启动电机适用于安装到车辆。例如，更具体地，启动电机应该具有适用于安装到车辆的尺寸。从车辆可安装性和行驶性能的角度来看，期望启动电机具有较小的尺寸。因此，要求启动电机满足以下两种需求：启动电机应适用于安装到车辆并且启动电机应能够输出克服压缩冲程的高负荷区域来旋转曲轴所需的转矩。为了满足需求，通常所提及的典型启动电机以较小尺寸设计，并且在发动机启动时以高转速(例如，约12000rpm)旋转。通过减速器等以较高的减速比(例如，1/30至1/20)降低启动电机的转速。以这种方式，通常所提及的典型启动电机获得用于启动发动机所需的转矩。即，通过高速旋转以及减速器的使用，通常所提及的典型启动电机实现了车辆可安装性以及启动发动机所需的转矩输出。然而，由于高速旋转和减速器的使用，通常所提及的典型启动电机面临着解决噪音和耐用性问题的困难。在此方面，通常已经提出了具有减小的转速并且因此具有减小的减速比的启动电机。这样的电机的示例包括连接到曲轴而没有减速器等介入到电机和曲轴之间的启动电机。该启动电机不可能引起噪音和耐用性的问题。由于该启动电机连接到曲轴而没有减速器等介入到电机和曲轴之间，获得用于启动发动机所需的转矩输出的企图必然涉及电机的尺寸增加，这会恶化车辆可安装性。为了改善车辆可安装性，已经提出了用于使具有低电机转矩的发动机启动的摆回功能和减压功能。专利文件1(PTL1)公开了具有摆回功能的发动机。摆回功能是这样的功能：在发动机启动时，为了克服压缩冲程的高负荷区域，一旦曲轴反转，然后就用施加到曲轴上的助摆使得曲轴正常旋转。通过使用摆回功能克服压缩冲程的高负荷区域。结果，这使得即使通过适用于产生较小的旋转转矩的启动电机也能启动发动机。专利文件2(PTL2)公开了具有减压功能的发动机。减压功能是用于在发动机的压缩冲程略微打开通常应该关闭的阀的功能，从而允许压缩气体逸出，使得压缩冲程中的负荷减小。减压功能使得即使具有较小的转矩也能启动发动机。因此，即使适用于产生较小的旋转转矩的启动电机也能启动发动机。引用列表：专利文献PTL1：国际公开No.WO01/038728PTL2：日本专利申请公开No.2007-255272
技术实现思路
技术问题摆回功能和减压功能提供了用于实现发动机可启动性和车辆可安装性的优化措施。本专利技术的目的在于提供一种发动机单元和车辆，该发动机单元和车辆改进发动机可启动性和车辆可安装性，而无需使用摆回功能和减压功能，并且当结合摆回功能和/或减压功能使用时，实现发动机可启动性和车辆可安装性的进一步改进。解决问题的技术方案为了解决上述问题，本专利技术采用了以下构造。(1)一种安装到车辆的发动机单元，所述发动机单元包括：四冲程发动机体，其在四个冲程期间具有在曲轴旋转时负荷较高的高负荷区域和在所述曲轴旋转时负荷较低的低负荷区域，所述高负荷区域包括压缩冲程，所述低负荷区域不包括压缩冲程；启动电机，其包括内定子和飞轮，所述内定子包括定子芯和多相绕组，所述定子芯具有沿周向间隔布置的多个槽口，所述绕组布置为使得经过所述槽口，所述飞轮包括永磁部分和背轭，所述永磁部分沿径向设置在所述内定子外，所述背轭沿所述径向设置在所述永磁部分外，所述飞轮被构造成随所述曲轴的旋转而旋转；以及控制装置，其与设置在所述内定子内的所述多相绕组连接，所述控制装置被构造成从包括在所述车辆中的电池向所述多相绕组提供电流，所述飞轮包括磁极面，所述磁极面沿所述启动电机的径向设置在所述永磁部分的内周表面上，所述磁极面沿所述启动电机的周向并排布置，所述飞轮中所包括的所述磁极面的数目大于所述槽口的数目的2/3，由于所述控制装置改变供应给所述每相绕组的电流，因此所述飞轮被构造成至少在启动所述四冲程发动机体时克服所述高负荷区域而旋转。根据(1)所述的发动机单元包括四冲程发动机体，所述发动机体在四个冲程期间具有高负荷区域和低负荷区域。高负荷区域是曲轴旋转时的负荷较高的旋转角区域。高负荷区域包括压缩冲程。低负荷区域是曲轴旋转时的负荷较低的旋转角区域。低负荷区域不包括压缩冲程。在四个冲程期间具有高负荷区域和低负荷区域的四冲程发动机体中，转矩波动较高，并且在从低负荷区域转换到高负荷区域时要求高转矩。在(1)的构造中，飞轮所包括的磁极面的数目大于槽口的数目的2/3。即，磁极的数目大。因此，永磁部分具有高磁导系数，使得磁通量增大。由于永磁部分的磁极面的面积小，能够降低定子芯中未用作互连磁通量的漏磁通量的出现。结果，能够确保发动机启动时的输出扭矩(发动机开始燃烧前的时间段内的输出转矩)。由于飞轮所包括的磁极面的数目大于槽口的数目的2/3，即，磁极的数目大；所以角速度ω大。这里，角速度ω表示电角度基于磁极的重复周期的角速度。大的角速度引起低的启动转矩。这使得处于静止状态的发动机迅速增大其转速。一般而言，在包括压缩冲程的高负荷区域中，通过活塞压缩四冲程发动机体的燃烧室中的气体的作用力被施加到曲轴并且用作曲轴沿正常旋转方向(当车辆向前行驶时车辆旋转的方向)旋转时的负荷。因此，曲轴必须克服该负荷(作用力)沿正常旋转方向旋转。然而，增大和减小向启动电机的每相绕组供应的电流会引起输出转矩的大小的波动，并且在从峰值转矩出现到下一个峰值转矩出现的时间段输出转矩减小。因此，在该时间段，由于负荷(作用力)的影响，曲轴的正常转速降低。例如，参照图10(b)，在从峰值转矩SL1出现到下一个峰值转矩SL2出现的时间段SLE长的情况下，负荷在时间段SLE中的影响大，使得曲轴的旋转速度显著降低。因此，由转矩SL2引起的曲轴在正常旋转方向上的力未有效地施加到转矩SL1引起的曲轴在正常旋转方向上的力。结果，曲轴的正常旋转易于间断。因此，曲轴难以克服高负荷区域平稳地旋转。在该方面，在(1)的构造中，由于如上所提及的，磁极的数目大，所以控制装置向每相绕组供应的电流的改变周期短。也就是说，由于磁极的数目大，所以向每相绕组供应的电流的频率大。因此，如图10(a)所示，从峰值SH1出现到下一个峰值SH2出现的时间段SHE短。因此，负荷在时间段SHE中的影响小。结果，抑制曲轴的旋转速度的减小。从而，由转矩SH2引起的曲轴在正常旋转方向上的力有效地施加到由转矩SH1引起的曲轴在正常旋转方向上的力。这改进了转矩的连续性，从而抑制负荷(作用力)的影响。与车辆高速行驶时相比，在发动机启动时，飞轮不容易获得足够的惯性(惯性的旋转矩)。在这种情形下，为了使飞轮能够克服高负荷区域而旋转，优选连续地加速正常旋转。也就是说，优选抑制曲轴转速的减小。这是曲轴连续性之所以重要的原因。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安装到车辆的发动机单元，所述发动机单元包括：四冲程发动机体，其在四个冲程期间具有在曲轴旋转时负荷较高的高负荷区域和在所述曲轴旋转时负荷较低的低负荷区域，所述高负荷区域包括压缩冲程，所述低负荷区域不包括压缩冲程；启动电机，其包括内定子和飞轮，所述内定子包括定子芯和多相绕组，所述定子芯具有沿周向间隔布置的多个槽口，所述绕组布置为使得经过所述槽口，所述飞轮包括永磁部分和背轭，所述永磁部分沿径向设置在所述内定子外，所述背轭沿所述径向设置在所述永磁部分外，所述飞轮被构造成随所述曲轴的旋转而旋转；以及控制装置，其被连接到设置在所述内定子中的所述多相绕组，所述控制装置被构造成从包括在所述车辆中的电池向所述多相绕组供应电流，所述飞轮包括磁极面，所述磁极面沿所述启动电机的径向设置在所述永磁部分的内周表面上，所述磁极面沿所述启动电机的周向并排布置，所述飞轮中所包括的所述磁极面的数目大于所述槽口的数目的，由于所述控制装置改变供应给所述每相绕组的电流，因此所述飞轮被构造成至少在启动所述四冲程发动机体时克服所述高负荷区域而旋转，其中，在数目大于所述槽口的数目的所述磁极面径向定位在所述内定子外的状态下，所述飞轮至少在所述四冲程发动机体启动后随所述曲轴的旋转而旋转，从而使得所述启动电机用作发电机，其中，所述绕组是集中绕组，并以U相、V相和W相的顺序布置，所述定子芯包括各自布置在所述多个槽口中的两者之间的齿，所述齿中的每一者包括与所述永磁部分的所述磁极面相对的端部，彼此相邻的所述端部之间沿所述周向的距离被设定为使得所述齿沿所述周向的所述端部的宽度等于或小于一个所述磁极面的宽度，所述齿的彼此相邻的所述端部之间沿所述周向的距离等于或小于所述绕组和所述背轭之间沿所述启动电机的径向的距离，执行向所述绕组供应电流至少直到所述飞轮克服包括第一压缩冲程的高负荷区域和包括第二压缩冲程的高负荷区域。...

【技术特征摘要】
2012.11.30 JP 2012-262546;2013.08.14 JP 2013-168421.一种安装到车辆的发动机单元，所述发动机单元包括：四冲程发动机体，其在四个冲程期间具有在曲轴旋转时负荷较高的高负荷区域和在所述曲轴旋转时负荷较低的低负荷区域，所述高负荷区域包括压缩冲程，所述低负荷区域不包括压缩冲程；启动电机，其包括内定子和飞轮，所述内定子包括定子芯和多相绕组，所述定子芯具有沿周向间隔布置的多个槽口，所述绕组布置为使得经过所述槽口，所述飞轮包括永磁部分和背轭，所述永磁部分沿径向设置在所述内定子外，所述背轭沿所述径向设置在所述永磁部分外，所述飞轮被构造成随所述曲轴的旋转而旋转；以及控制装置，其被连接到设置在所述内定子中的所述多相绕组，所述控制装置被构造成从包括在所述车辆中的电池向所述多相绕组供应电流，所述飞轮包括磁极面，所述磁极面沿所述启动电机的径向设置在所述永磁部分的内周表面上，所述磁极面沿所述启动电机的周向并排布置，所述飞轮中所包括的所述磁极面的数目大于所述槽口的数目的，由于所述控制装置改变供应给所述每相绕组的电流，因此所述飞轮被构造成至少在启动所述四冲程发动机体时克服所述高负荷区域而旋转，其中，在数目大于所述槽口的数目的所述磁极面径向定位在所述内定子外的状态下，所述飞轮至少在所述四冲程发动机体启动后随所述曲轴的旋转而旋转，从而使得所述启动电机用作发电机，其中，所述绕组是集中绕组，并以U相、V相和W相的顺序布置，所述定子芯包括各自布置在所述多个槽口中的两者之间的齿，所述齿中的每一者包括与所述永磁部分的所述磁极面相对的端部，彼此相邻的所述端部之间沿所述周向的距离被设定为使得所述齿沿所述周向的所述端部的宽度等于或小于一个所述磁极面的宽度，所述齿的彼此相邻的所述端部之间沿所述周向的距离等于或小于所述绕组和所述背轭之间沿所述启动...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川贵裕，日野阳至，古田秀树，
申请(专利权)人：雅马哈发动机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP