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混合動(dòng)力車的制作方法

文檔序號(hào):4102999閱讀:132來源:國(guó)知局
專利名稱:混合動(dòng)力車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種具有發(fā)動(dòng)機(jī)和作為動(dòng)力源的電機(jī)的混合動(dòng)力車。
背景技術(shù)
在本領(lǐng)域中已經(jīng)公知的是,混合動(dòng)力車用來減少燃料消耗并抑制由于排放有害物而帶來的污染。該混合動(dòng)力車能將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和電機(jī)動(dòng)力一起傳遞到驅(qū)動(dòng)輪,并不僅用在兩輪機(jī)車上,而且也能用在三輪或四輪機(jī)車上。在兩輪的混合動(dòng)力車上,當(dāng)節(jié)氣門開度角度增加以把發(fā)動(dòng)機(jī)速度提高到預(yù)定速度或更高時(shí),電機(jī)開始使一個(gè)曲柄軸旋轉(zhuǎn),從而增加該曲柄軸的輸出扭矩(例如,參見專利文獻(xiàn)1)。
另外,混合動(dòng)力車具有通過利用電機(jī)來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu),從而減少了燃料消耗,同時(shí)抑制了由于排放有害物而導(dǎo)致的污染(例如,參見專利文獻(xiàn)2)。通過吸入由空氣和燃料組成的空氣-燃料混合物并使空氣-燃料混合物在燃燒室內(nèi)燃燒,發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力。在把空氣-燃料混合物吸到燃燒室的過程中,進(jìn)氣閥打開,而在把廢氣從燃燒室中排出過程中,排氣閥打開。
在專利文獻(xiàn)2中公開的混合動(dòng)力車為四輪機(jī)車,根據(jù)機(jī)車的行駛條件,該機(jī)車只由電機(jī)或只由發(fā)動(dòng)機(jī),或者由電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)兩者來驅(qū)動(dòng)。不僅在減速或者停車而且也在恒定速度行駛(巡航行駛)過程中,通過操作電機(jī)對(duì)電池充電。在恒定速度行駛過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪,同時(shí)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來對(duì)電池充電。
(專利文獻(xiàn)1)第2000-103384日本專利公開文件(第0014和0071段,以及圖2和圖14)(專利文獻(xiàn)2)第HEI11-220808號(hào)日本專利公開文件(第0014和0019段,以及圖6)

發(fā)明內(nèi)容
(本發(fā)明要解決的問題)在這種混合動(dòng)力車中,電機(jī)動(dòng)力作為輔助動(dòng)力,機(jī)車的最大動(dòng)力因此設(shè)定成較高動(dòng)力。因此,可采用具有較大額定動(dòng)力的電機(jī)。然而,在許多情況下,這種具有較大額定動(dòng)力的電機(jī)在尺寸和重量上較大。結(jié)果,當(dāng)在這種機(jī)車主體上安裝電機(jī)時(shí),帶來的問題是,很難設(shè)計(jì)電機(jī),同時(shí)需要對(duì)主體框架增強(qiáng)。在這樣情況下,有可能增加設(shè)計(jì)成本和制造成本。另外,從有效利用能量的觀點(diǎn)來看,需要提高對(duì)電機(jī)的有效利用。
因此,本發(fā)明的第一目的是提供這樣的混合動(dòng)力車,其中該機(jī)車可有效地獲得需要的動(dòng)力,而不需對(duì)懸架或框架進(jìn)行加強(qiáng)。
在如兩輪混合動(dòng)力車的混合動(dòng)力車中,其中具有較高工作速度型發(fā)動(dòng)機(jī)并采用可變閥定時(shí)系統(tǒng),有這樣的可能性,即進(jìn)氣閥和排氣閥均可以疊加方式打開。如果該疊加量較大,則在燃燒室內(nèi)的廢氣可返回到進(jìn)氣管,或可停留在缸體內(nèi)。因此,可能的是,要吸入到燃燒室內(nèi)的空氣-燃料量可降低。在這種情況下,必須增加燃料噴射量,以得到需要的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力,從而使燃料消耗增加。具體地說,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于較低負(fù)載狀態(tài)時(shí),節(jié)氣門的開度較小,同時(shí)在下一個(gè)進(jìn)氣沖程中要吸入的新的空氣-燃料混合物體積變小。因此,上述的返回到進(jìn)氣管或停留在缸體內(nèi)的廢氣的負(fù)面效應(yīng)變大。
因此,本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供這樣的混合動(dòng)力車,其中該機(jī)車可避免在預(yù)定的負(fù)載區(qū)域中燃料消耗的增加,以降低總的燃料消耗。
(解決問題的手段)根據(jù)權(quán)利要求1限定的發(fā)明,提供一種能把來自發(fā)動(dòng)機(jī)(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)20)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE)和來自電機(jī)(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的電機(jī)21)的電機(jī)動(dòng)力(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的電機(jī)動(dòng)力PM)結(jié)合傳遞到驅(qū)動(dòng)輪(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的后輪WR)的混合動(dòng)力車,該混合動(dòng)力車具有根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne)來控制所述電機(jī)的第一控制裝置(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的第一控制單元7);其中所述第一控制裝置控制所述電機(jī),從而使作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和所述電機(jī)動(dòng)力之和的合成動(dòng)力(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中合成動(dòng)力PC)小于或等于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)力(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中的最大動(dòng)力PEm)。
根據(jù)這種混合動(dòng)力車,在發(fā)動(dòng)機(jī)速度較低而合成動(dòng)力不超過發(fā)動(dòng)機(jī)最大動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi),電機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而增加從而導(dǎo)致合成動(dòng)力超過發(fā)動(dòng)機(jī)最大動(dòng)力時(shí),電機(jī)動(dòng)力減小或無效。這樣,電機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī),從而使合成動(dòng)力不超過發(fā)動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)力。因此,可采用具有較低速率動(dòng)力的電機(jī)。結(jié)果,電機(jī)可在尺寸上減小,并且當(dāng)在機(jī)車主體上安裝電機(jī)時(shí),有效地確保了電機(jī)的安裝空間。另外,不需要改變主體框架,從而降低了制造成本。
根據(jù)權(quán)利要求2限定的發(fā)明,提供一種能把來自發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和來自電機(jī)的電機(jī)動(dòng)力結(jié)合傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的混合動(dòng)力車,所述混合動(dòng)力車具有根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度來控制所述電機(jī)的第一控制裝置;其中所述第一控制裝置控制所述電機(jī),從而隨著所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而增加所述電機(jī)動(dòng)力,直到所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度達(dá)到第一轉(zhuǎn)速(如在第一優(yōu)選實(shí)施例中第一轉(zhuǎn)速N1),同時(shí)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度超過所述第一轉(zhuǎn)速后,隨著所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而降低所述電機(jī)動(dòng)力。
根據(jù)這種混合動(dòng)力車,由傳感器探測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和預(yù)先記錄在控制裝置中的發(fā)動(dòng)機(jī)速度(第一轉(zhuǎn)速)相互比較,如果傳感器探測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)速度小于或等于第一轉(zhuǎn)速,則控制裝置隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而增加電機(jī)動(dòng)力。因此,可在不超過第一轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi)提高加速性能。相反,如果傳感器探測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)速度超過第一轉(zhuǎn)速,則控制裝置隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而降低電機(jī)動(dòng)力。因此,可在不超過第一轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi),以恰當(dāng)值來保持作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和電機(jī)動(dòng)力之和的合成動(dòng)力。
根據(jù)包括權(quán)利要求2的權(quán)利要求3限定的發(fā)明,所述第一控制裝置控制所述電機(jī),從而使作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和所述電機(jī)動(dòng)力之和的合成動(dòng)力小于或等于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)力,并且在所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度超過所述第一轉(zhuǎn)速后,接近所述最大動(dòng)力。
在這種混合動(dòng)力車中,第一轉(zhuǎn)速設(shè)定為比發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力變?yōu)樽畲笾档牡诙D(zhuǎn)速較小的值。在從第一轉(zhuǎn)速到第二轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi),電機(jī)動(dòng)力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而減少。此時(shí),對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制,以便使合成動(dòng)力在不超過發(fā)動(dòng)機(jī)最大動(dòng)力的極限內(nèi)變大。因此,可采用具有較低速率動(dòng)力的電機(jī)。
根據(jù)權(quán)利要求4限定的發(fā)明,提供一種把來自發(fā)動(dòng)機(jī)(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的發(fā)動(dòng)機(jī)20)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和來自電機(jī)(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的電機(jī)21)的電機(jī)動(dòng)力結(jié)合驅(qū)動(dòng)輪(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的后輪WR)進(jìn)行傳遞的混合動(dòng)力車,所述混合動(dòng)力車具有控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述電機(jī)的第二控制裝置(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的第二控制單元7a);其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一負(fù)載區(qū)域(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的第一負(fù)載區(qū)域FLA)和第二負(fù)載區(qū)域(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的第二負(fù)載區(qū)域SLA),在第一負(fù)載區(qū)域,燃料消耗(如在第二優(yōu)選實(shí)施例中的燃料消耗FC)大致與在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上負(fù)載成正比變化,而在第二負(fù)載區(qū)域,隨著負(fù)載減少而在燃料消耗上的減小小于在所述第一負(fù)載區(qū)域的情況;以及當(dāng)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載落入到第二負(fù)載區(qū)域時(shí),所述第二控制裝置將所述電機(jī)作為發(fā)電機(jī)操作,而當(dāng)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載落入到所示第一負(fù)載區(qū)域時(shí),所述第二控制裝置將所述電機(jī)作為動(dòng)力裝置操作。
根據(jù)這種混合動(dòng)力車,通過切換電機(jī)的操作模式來改變發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載區(qū)域,以避免發(fā)動(dòng)機(jī)在燃料消耗增加的負(fù)載區(qū)域內(nèi)操作。也就是說,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在第二負(fù)載區(qū)域操作時(shí),電機(jī)作為發(fā)電機(jī),從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載,因此把發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載區(qū)域變化到第一負(fù)載區(qū)域??衫糜呻姍C(jī)發(fā)電得到的電能,以輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。
根據(jù)由權(quán)利要求5限定的發(fā)明,所述第二負(fù)載區(qū)域包括這樣的負(fù)載區(qū)域,其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)在較低負(fù)載下以較高速度操作。
利用這種結(jié)構(gòu),在發(fā)動(dòng)機(jī)以高速在較低負(fù)載下操作的條件下,通過第二控制裝置,發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載區(qū)域變換到第一負(fù)載區(qū)域。因此,可避免在正常行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)在第二負(fù)載區(qū)域內(nèi)操作。


圖1為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的混合動(dòng)力車的局部透明側(cè)視圖;圖2為在第一或第二優(yōu)選實(shí)施例中混合動(dòng)力車中第一或第二動(dòng)力單元的水平剖面圖;圖3為在第一優(yōu)選實(shí)施例中混合動(dòng)力車的方框圖;圖4為在第一優(yōu)選實(shí)施例中與發(fā)動(dòng)機(jī)速度有關(guān)的制動(dòng)馬力和制動(dòng)扭矩的曲線;圖5為在第一優(yōu)選實(shí)施例中具有較低速率動(dòng)力的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率的曲線;圖6為在第一優(yōu)選實(shí)施例中具有較高速率動(dòng)力的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率的曲線;圖7為在第二優(yōu)選實(shí)施例中混合動(dòng)力車輪廓的方框圖;圖8為在第二優(yōu)選實(shí)施例中制動(dòng)馬力或平均制動(dòng)有效壓力與平均有效壓力或燃料消耗之間的關(guān)系的曲線;圖9為燃料消耗和制動(dòng)馬力或平均制動(dòng)有效壓力之間的關(guān)系的曲線,該曲線示出了在優(yōu)選實(shí)施例中燃料消耗的降低。
(標(biāo)號(hào)說明)7第一控制單元(第一控制裝置)7a第二控制單元(第二控制裝置)16進(jìn)氣閥17節(jié)氣門18噴射器19真空度傳感器20發(fā)動(dòng)機(jī)21電機(jī)Ne發(fā)動(dòng)機(jī)速度N1第一轉(zhuǎn)速WR后輪(驅(qū)動(dòng)輪)PE發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PM電機(jī)動(dòng)力PC合成動(dòng)力PEm最大動(dòng)力
PLA第一負(fù)載區(qū)域SLA第二負(fù)載區(qū)域FC燃料消耗具體實(shí)施方式
(實(shí)現(xiàn)發(fā)明的模式)下面參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例如圖1所示,根據(jù)第一和第二優(yōu)選實(shí)施例的混合動(dòng)力車為兩輪機(jī)車或摩托車,該混合動(dòng)力車具有在該機(jī)車前部支撐前輪WF的前叉1。該前叉1可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在頭管2上,并可通過操作轉(zhuǎn)向柄3來轉(zhuǎn)向。下管4從該頭管2向后和向下延伸,中間框架5從下管4的下端大致水平向后延伸。另外,后架6從該中間框架5的后端向后和向上延伸。這樣,頭管2、下管4、中間框架5和后架6構(gòu)成了主體框架10。包括電源的動(dòng)力單元11在其一端(前端)可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在主體框架10上。作為驅(qū)動(dòng)輪的后輪WR可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝到動(dòng)力單元11的另一端(后端)。該動(dòng)力單元11通過安裝到后架6上的后減震器12而在其后部懸掛,從而使動(dòng)力單元11可圍繞樞軸擺動(dòng)。另外,主體框架10覆蓋有主體罩13。操作者的座14在其后部固定到主體罩13的上表面。在座14的前側(cè),作為操作者腳踏板的踏板15形成在主體罩13的中間部上。
如圖3所示,第一動(dòng)力單元11包括作為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)20,用于通過燃燒可燃空氣-燃料混合物而得到能量。另外,作為動(dòng)力裝置或發(fā)電機(jī)的電機(jī)21同軸設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)20的曲柄軸22上,連續(xù)可變的變速器(CVT)23連接到曲柄軸22上。來自發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21中至少一個(gè)的輸出經(jīng)過CVT23和曲柄軸22傳遞到后輪WR。
參見圖2,發(fā)動(dòng)機(jī)20包括經(jīng)過連接桿24連接到曲柄軸22上的活塞25,其中該曲柄軸22具有在機(jī)車的側(cè)向延伸的軸?;钊?5可滑動(dòng)地與形成在氣缸體26內(nèi)的氣缸27配合。該氣缸體26設(shè)計(jì)成氣缸27的軸在機(jī)車的縱向大致水平方向延伸。氣缸蓋28固定到氣缸體26的前端表面。燃燒空氣-燃料混合物的燃燒室20a由氣缸蓋28、氣缸27和活塞25來形成。
氣缸蓋28帶有進(jìn)氣閥和排氣閥(未示出),這兩個(gè)閥用于控制空氣-燃料混合物進(jìn)入到燃燒室20a或從燃燒室20a中排出,同時(shí)氣缸蓋28還帶有火花塞29。通過支撐在氣缸蓋28上的凸輪軸30的旋轉(zhuǎn)來打開或關(guān)閉進(jìn)氣閥或排氣閥。從動(dòng)鏈輪31固定到凸輪軸30的一端,而主動(dòng)鏈輪32固定到曲柄軸22上。環(huán)形凸輪鏈33繞在從動(dòng)鏈輪31和主動(dòng)鏈輪32之間。因此,凸輪軸30可隨著曲柄軸22一起旋轉(zhuǎn)。另外,冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)20的水泵34設(shè)置在凸輪軸30的一端。水泵34具有與凸輪軸30一體形成的旋轉(zhuǎn)軸35。因此,當(dāng)凸輪軸30旋轉(zhuǎn)時(shí),水泵34可進(jìn)行操作。
水泵34具有與旋轉(zhuǎn)軸35一起旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子36和構(gòu)成定子的外殼38。多個(gè)磁鐵37設(shè)置在轉(zhuǎn)子36的內(nèi)圓周上,同時(shí)多個(gè)磁鐵39也設(shè)置在外殼38的內(nèi)表面上,從而輔助轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)。在轉(zhuǎn)子36和外殼38之間限定了空間。該空間作為壓力室41,該壓力室41用于利用安裝在轉(zhuǎn)子36上的葉輪40來對(duì)冷卻水加壓。該冷卻水從水泵34的一端的入口42引入到壓力室41內(nèi),并從水泵34另一端的出口43排放到發(fā)動(dòng)機(jī)20。恒溫器44設(shè)置在出口43的上游,從而根據(jù)冷卻水的溫度來間歇地使冷卻水流動(dòng)停止。該恒溫器44包括密封件45、設(shè)置在密封件45內(nèi)的蠟46和對(duì)密封件45進(jìn)行偏壓的彈簧47。當(dāng)隨著蠟46溫度升高而膨脹時(shí),密封件45壓向彈簧47而移動(dòng),從而確保冷卻水通過。
電機(jī)21設(shè)置在定子殼體49上,該定子殼體49與支撐曲柄軸22的曲柄軸箱48的側(cè)端連接。該電機(jī)21為外轉(zhuǎn)子型電機(jī),其定子帶有線圈51,該線圈51包括固定到定子殼體49上的齒50和纏繞在齒50上的導(dǎo)體。該電機(jī)21包括固定到曲柄軸22上的轉(zhuǎn)子52。該轉(zhuǎn)子52具有大致為圓筒狀,從而可環(huán)繞在定子的外圓周上。磁體53設(shè)置在轉(zhuǎn)子52的內(nèi)圓周表面上。冷卻電機(jī)21的風(fēng)扇54安裝到轉(zhuǎn)子52上。當(dāng)風(fēng)扇54隨著曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),冷卻空氣可從穿過定子殼體49的罩55側(cè)面55a而形成的空氣入口而引入。
電機(jī)21作為啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)20或輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20增加動(dòng)力的動(dòng)力裝置,同時(shí)也作為把曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)變換成電能并把該電能充到存儲(chǔ)電池(圖2中沒有示出)中的充電器(發(fā)電機(jī))??刂齐姍C(jī)21的PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)輸入到終端56,同時(shí)可再生的電能從終端56輸出。在后面將要詳細(xì)描述的是,電機(jī)21具有比安裝在這種類型普通混合動(dòng)力車上電機(jī)的小的最大動(dòng)力。
定子殼體49帶有探測(cè)轉(zhuǎn)子52轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子傳感器57。當(dāng)轉(zhuǎn)子52旋轉(zhuǎn)時(shí),該轉(zhuǎn)子傳感器57輸出周期性的脈沖信號(hào)。該轉(zhuǎn)子52帶突起,該突起周期性地沿著旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置,以輸出該脈沖信號(hào)。由于轉(zhuǎn)子52隨著曲柄軸22而旋轉(zhuǎn),而不管電機(jī)21的操作模式,則曲柄軸22的轉(zhuǎn)速,即發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne可利用轉(zhuǎn)子傳感器57探測(cè)到。
用來把曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)傳遞到后輪WR的CVT 23為帶型CVT,該CVT包括主動(dòng)帶輪58、從動(dòng)帶輪62和繞在主動(dòng)帶輪58和從動(dòng)帶輪62之間的環(huán)形V型帶63。主動(dòng)帶輪58連接到伸出到曲柄軸箱48外的曲柄軸22的另一端。該從動(dòng)帶輪62通過離心式離合器61安裝到從動(dòng)軸60上,其中該從動(dòng)軸60可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐到變速箱59上。從動(dòng)軸60與曲柄軸22平行延伸。
主動(dòng)帶輪58包括固定到曲柄軸22上的固定半片帶輪58a和通過離心機(jī)構(gòu)58b可沿曲柄軸22軸向滑動(dòng)的可動(dòng)半片帶輪58c。環(huán)形V型帶63與彼此相對(duì)的固定半片帶輪58a和可動(dòng)半片帶輪58c之間的槽配合。
另一方面,從動(dòng)帶輪62包括固定半片帶輪62a和可動(dòng)半片帶輪62b,其中該固定半片帶輪62a可旋轉(zhuǎn)地安裝到從動(dòng)軸60上,而可動(dòng)半片帶輪62b通過彈簧64在從動(dòng)軸60的軸向朝固定半片帶輪62a偏壓。環(huán)形V型帶63與形成在彼此相對(duì)的固定半片帶輪62a和可動(dòng)半片帶輪62b之間的槽配合。
當(dāng)曲柄軸22的轉(zhuǎn)速增加時(shí),離心力被施加到主動(dòng)帶輪58上離心機(jī)構(gòu)58b的離心重量上,從而使可動(dòng)半片帶輪58c朝固定半片帶輪58a滑動(dòng)。結(jié)果,形成在固定半片帶輪58a和可動(dòng)半片帶輪58c之間的槽的寬度減少了與可動(dòng)半片帶輪58c滑動(dòng)量對(duì)應(yīng)的量。因此,主動(dòng)帶輪58和環(huán)形V型帶63之間的接觸位置向主動(dòng)帶輪58外側(cè)的徑向而移動(dòng),從而在主動(dòng)帶輪58的環(huán)形V型帶63的纏繞直徑增加。與之相關(guān),在從動(dòng)帶輪62的固定半片帶輪62a和可動(dòng)半片帶輪62b之間形成的槽的寬度也增加。這樣,環(huán)形V型帶63的纏繞直徑可根據(jù)曲柄軸22的轉(zhuǎn)速連續(xù)變化,借此,CVT23可根據(jù)曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)而動(dòng)和以無級(jí)方式來改變齒輪比。
該CVT 23的變速箱59帶有與腳蹬起動(dòng)踏板連接的腳踏軸66和根據(jù)腳蹬起動(dòng)踏板把腳踏軸66的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞到曲柄軸22上的腳踢啟動(dòng)器67。
另外,減速齒輪系69位于后輪WR的CVT23和軸68之間。該減速齒輪系69具有容納在齒輪箱70中的齒輪71和72,其中齒輪箱70側(cè)向連接到變速箱59的后端,從而把從動(dòng)軸60的旋轉(zhuǎn)傳遞到與之平行的軸68上。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中,圖3中示出的第一控制單元7控制發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21。該第一控制單元7為具有CPU(中央處理單元)、ROM(只讀存儲(chǔ)器)和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的第一控制裝置。該第一控制單元7輸入來自用于探測(cè)節(jié)氣門開口角度的節(jié)氣門開度傳感器8、機(jī)車速度傳感器9和轉(zhuǎn)子傳感器57的探測(cè)信號(hào),并把預(yù)定的控制信號(hào)輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)電路和操作發(fā)動(dòng)機(jī)20上火花塞29的點(diǎn)火裝置73(見圖2)上。在該優(yōu)選實(shí)施例中,第一控制單元7通過利用作為參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne來控制電機(jī)21(見圖4)。更具體地說,來自電機(jī)21的動(dòng)力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加而增加,直到發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速,而在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過預(yù)定轉(zhuǎn)速后,來自電機(jī)21的動(dòng)力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne進(jìn)一步增加而減少。
存儲(chǔ)電池74為通過放電而把電能提供到電機(jī)21上的電能供應(yīng)裝置。例如,存儲(chǔ)電池74可以是鎳金屬混合動(dòng)力電池。通過在電機(jī)21中發(fā)電而得到的再生能量可把電能充到存儲(chǔ)電池74上。另外,在該混合動(dòng)力車中,電能可從外部充電器75充到存儲(chǔ)電池74。當(dāng)僅通過電機(jī)21發(fā)電而得到的再生能量充入到存儲(chǔ)電池74中的量不足時(shí),外部充電器75用于附加地從插座等中把電能充到存儲(chǔ)電池74。外部充電器75可以是混合動(dòng)力車的部件,或者需要的話,也可以是可拆卸地安裝到混合動(dòng)力車上的獨(dú)立裝置。
下面參照?qǐng)D4來描述第一優(yōu)選實(shí)施例中第一控制單元7對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21的控制。在圖4中,水平軸表示發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne(rpm),而垂直軸表示曲柄軸22的制動(dòng)馬力PS(kW)和制動(dòng)扭矩T(N.m)。另外,線LM1表示電機(jī)動(dòng)力PM,而線LM2表示電機(jī)21的輸出扭矩TM。該線LE1表示發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE,而線LE2表示發(fā)動(dòng)機(jī)20的輸出扭矩TE。線LC1表示發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE和電機(jī)動(dòng)力PM之和的合成動(dòng)力PC。
如圖4中線LE1所示,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加而從較低的空轉(zhuǎn)速度N0(例如3000rpm到4000rpm)逐漸增加。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過第一轉(zhuǎn)速N1到達(dá)第二轉(zhuǎn)速N2(例如7500rpm到8500rpm)時(shí),就得到了最大動(dòng)力PEm。如線LE2所示,發(fā)動(dòng)機(jī)20的輸出扭矩TE在比第二轉(zhuǎn)速N2低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne處具有最大值。在該發(fā)動(dòng)機(jī)20中,不進(jìn)行缸的停止操作。
如LM1所示,電機(jī)動(dòng)力PM隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加而從較低的空轉(zhuǎn)速度N0逐漸增加。直到發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne達(dá)到第一轉(zhuǎn)速N1,并在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過第一轉(zhuǎn)速N1時(shí),接著就逐漸減少。如線LM2所示,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的增加,電機(jī)21的輸出扭矩TM幾乎沒有變化,直到發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne達(dá)到第一轉(zhuǎn)速N1,并在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過第一轉(zhuǎn)速N1后,接著逐漸減少。在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne達(dá)到第二轉(zhuǎn)速N2前,電機(jī)21的電機(jī)動(dòng)力PM和輸出扭矩TM變?yōu)榱恪?br> 如線LC1所示,隨著從較低空轉(zhuǎn)速度N0到第一轉(zhuǎn)速N1的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的增加,通過用電機(jī)動(dòng)力PM來輔助增加發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE而得到的復(fù)合動(dòng)力PC也增加。在從第一轉(zhuǎn)速N1到第二轉(zhuǎn)速N2的范圍內(nèi),發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE增加,但電機(jī)動(dòng)力PM逐漸地隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加而成反比減少。因此,該合成動(dòng)力PC在該轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)增加很少量或者幾乎不增加。另外,電機(jī)動(dòng)力PM在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne到達(dá)第二轉(zhuǎn)速N2前變成零,其中在該第二轉(zhuǎn)速N2,發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE變成最大動(dòng)力PEm。結(jié)果,合成動(dòng)力PC沒有超過發(fā)動(dòng)機(jī)20的最大動(dòng)力PEm。
在第一控制單元7中設(shè)定電機(jī)動(dòng)力PM的過程包括,例如,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne乘以預(yù)定系數(shù)。在這種情況下,預(yù)定系數(shù)包括在從較低空轉(zhuǎn)速度N0到第一轉(zhuǎn)速N1范圍內(nèi)采用的逐漸增加的系數(shù)和在比第一轉(zhuǎn)速N1更大的范圍內(nèi)采用的逐漸減少的系數(shù)。這些系數(shù)預(yù)先存儲(chǔ)在第一控制單元7的ROM內(nèi)。該第一控制單元7通過利用作為地址的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne來搜索ROM,以得到需要的系數(shù)。逐漸增加的系數(shù)具有預(yù)定值,從而比第一轉(zhuǎn)速N1較大的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi)的合成能量變成比發(fā)動(dòng)機(jī)20的最大動(dòng)力PEm小,同時(shí)接近該最大動(dòng)力PEm。
第一轉(zhuǎn)速N1大致與發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne對(duì)應(yīng),其中該發(fā)動(dòng)機(jī)速度通過操作節(jié)氣門手控拉鈕(未示出)從空轉(zhuǎn)狀態(tài)下對(duì)機(jī)車加速而得到增加。例如,該第一轉(zhuǎn)速N1與第二轉(zhuǎn)速N2的70%到80%范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度對(duì)應(yīng)。通過用這種方式來設(shè)定第一轉(zhuǎn)速,可提高比第一轉(zhuǎn)速N1較低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍(在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍或中等發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍)內(nèi)的加速性能。如果該第一轉(zhuǎn)速設(shè)定成比上述給定值大,則合成動(dòng)力可不期望地輕易超過發(fā)動(dòng)機(jī)20的最大動(dòng)力PM。在圖4中,在第一轉(zhuǎn)速N1的電機(jī)動(dòng)力PM對(duì)應(yīng)于電機(jī)21的最大動(dòng)力PMm。
安裝在混合動(dòng)力車上的電機(jī)21只需要具有足以輔助處于較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍和中等發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力。因此,具有比安裝到該類型其他混合動(dòng)力車上電機(jī)最大動(dòng)力較小的最大動(dòng)力的電機(jī)可作為電機(jī)21。結(jié)果,該電機(jī)21可在尺寸和重量上減少,并也可在驅(qū)動(dòng)效率(電子到機(jī)械轉(zhuǎn)換效率)和發(fā)電效率(機(jī)械到電子轉(zhuǎn)換效率)上提高。
下面參照?qǐng)D5和6來描述電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率的第一具體實(shí)例。在圖5和圖6中每一幅圖中,水平軸表示電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm),而垂直軸表示輸出電流(A)。另外,虛線示出了驅(qū)動(dòng)效率曲線,而雙點(diǎn)劃線示出了發(fā)電效率曲線。圖5示出了作為在該優(yōu)選實(shí)施例中混合動(dòng)力車中采用的、較低動(dòng)力電機(jī)21的實(shí)例的、具有0.6kw最大動(dòng)力的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率(線ESM1)和發(fā)電效率(線ESM2)。相比之下,圖6示出了具有3kw最大動(dòng)力的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率(線ELM1)和發(fā)達(dá)效率(線ELM2)。在圖6中,通過輸入與具有0.6kW最大動(dòng)力的電機(jī)的相同電流而得到驅(qū)動(dòng)效率,而通過輸出與具有0.6kW最大動(dòng)力的電機(jī)的相同電流而得到發(fā)電效率。
在圖5所示的效率圖中,從線ESM1和發(fā)電效率曲線中可以知道,在4000rpm處的驅(qū)動(dòng)效率大約為77%。另外,從線ESM2和發(fā)電效率曲線中可以知道,在4000rpm處的發(fā)電效率大約為35%。同樣地,在6000rpm處的驅(qū)動(dòng)效率大約為65%,而在6000rpm處的發(fā)電效率大約為75%。另外,在7000rpm處的發(fā)電效率大約為60%,而在7000rpm處的發(fā)電效率大約為85%。
相反,在圖6所示的效率圖中,從線ELM1和發(fā)電效率曲線中可以知道,在4000rpm處的驅(qū)動(dòng)效率大約為60%。另外,從線ELM2和發(fā)電效率曲線中可以知道,在4000rpm處的發(fā)電效率大約為50%。同樣地,在6000rpm處的驅(qū)動(dòng)效率大約為55%,而在6000rpm處的發(fā)電效率大約為53%。另外,在7000rpm處的驅(qū)動(dòng)效率大約為40%,而在7000rpm處的發(fā)電效率大約為60%。
與具有較低額定動(dòng)力的電機(jī)(見圖5)和具有較高額定動(dòng)力的電機(jī)(見圖6)相比,當(dāng)把提供相同電流以驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí),具有較低額定動(dòng)力電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率比具有較高額定動(dòng)力電機(jī)的較高。另外,當(dāng)通過發(fā)電得到相同電流時(shí),具有較低額定動(dòng)力電機(jī)的發(fā)電效率比具有較高額定動(dòng)力電機(jī)的較高。也就是說,通過采用具有在動(dòng)力極限附近范圍內(nèi)的較低額定動(dòng)力的電機(jī),驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率均可得到提高。特別是,即使在較低轉(zhuǎn)速時(shí),具有較低額定動(dòng)力的電機(jī)可得到驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率的較大有效值。
下面描述包括具有較低額定動(dòng)力電機(jī)的混合動(dòng)力車的操作。
當(dāng)啟動(dòng)混合動(dòng)力車中發(fā)動(dòng)機(jī)20以啟動(dòng)行駛時(shí),轉(zhuǎn)子傳感器57輸出隨著轉(zhuǎn)子52旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的周期性信號(hào),并該周期信號(hào)提供給第一控制單元7。該第一控制單元7通過利用該來自轉(zhuǎn)子傳感器57的周期性信號(hào)輸入來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne。該第一控制單元7把上述計(jì)算的當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne與存儲(chǔ)在ROM內(nèi)的第一轉(zhuǎn)速N1進(jìn)行比較。如果當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne小于或等于第一轉(zhuǎn)速N1,則第一控制單元7把PWM信號(hào)輸出到電機(jī)21上,從而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加而逐漸增加電機(jī)動(dòng)力PW。電機(jī)21根據(jù)該P(yáng)WM信號(hào)來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20。
更具體地說,當(dāng)通過由曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)而使凸輪軸30轉(zhuǎn)動(dòng)、進(jìn)而操作進(jìn)氣和排氣閥、從而把空氣-燃料混合物吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20的燃燒室20a內(nèi)時(shí),第一控制單元7把預(yù)定定時(shí)的控制信號(hào)輸出到點(diǎn)火裝置73,以點(diǎn)燃燃燒室20a內(nèi)的空氣-燃料混合物。因此,活塞25可通過上述的空氣-燃料燃燒來在氣缸27內(nèi)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。活塞25的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。另一方面,第一控制單元7把電能從存儲(chǔ)電池74中經(jīng)過終端56供應(yīng)到線圈51,從而使轉(zhuǎn)子52旋轉(zhuǎn)。因此,曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)可通過旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子52來輔助。由電機(jī)21輔助的曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)經(jīng)過CVT23和減速齒輪系69而傳遞到軸68,從而使后輪WR旋轉(zhuǎn)。此時(shí),混合動(dòng)力車的動(dòng)力成為圖4中線LC1示出的合成動(dòng)力PC。
當(dāng)通過操作者來操作節(jié)氣門手控拉鈕以增加發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne時(shí),以及由轉(zhuǎn)子傳感器57探測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過第一轉(zhuǎn)速N1時(shí),第一控制單元7把PWM信號(hào)輸出到電機(jī)21,從而隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的增加而逐漸減少電機(jī)動(dòng)力PM。根據(jù)該P(yáng)M信號(hào),電機(jī)21輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20。此時(shí),隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加,電機(jī)動(dòng)力PM逐漸減少,從而在比第一轉(zhuǎn)速N1較大的發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi)的合成動(dòng)力PC變化比小于或等于第一轉(zhuǎn)速N1發(fā)動(dòng)機(jī)速度范圍內(nèi)的變化小。另外,在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne達(dá)到第二轉(zhuǎn)速N2前,從第一控制單元7到電機(jī)21的命令值輸出變?yōu)榱?,從而停止了電機(jī)21的操作(旋轉(zhuǎn))。因此,通過只來自較高發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車。
在該混合動(dòng)力車中,采用了具有抑制最大動(dòng)力PMm的電機(jī)21,同時(shí)第一控制單元7控制電機(jī)21,從而使合成動(dòng)力PC不超過發(fā)動(dòng)機(jī)20的最大動(dòng)力PEm。因此,混合動(dòng)力車的最大動(dòng)力可維持在恰當(dāng)?shù)闹?。另外,由于不需要具有較大額定動(dòng)力的電機(jī),于是不需要對(duì)主體框架10和包括制動(dòng)器的懸架增強(qiáng),從而減輕了重量。因此,可利用傳統(tǒng)主體框架以降低設(shè)計(jì)成本和制造成本。另外,該機(jī)車主體可在重量上降低,同時(shí)可有效地確保電機(jī)21的安裝空間。此外,電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率比具有較高額定動(dòng)力的電機(jī)的要高,從而減少了燃料消耗。
另外,電機(jī)21輔助來自處于發(fā)動(dòng)機(jī)20的較低速度范圍(較低轉(zhuǎn)速范圍)和中等速度范圍(中等轉(zhuǎn)速范圍)內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)20的動(dòng)力。因此,即使利用較小節(jié)氣門手控拉鈕的操作量,也能得到較高加速性能,從而可縮短達(dá)到目標(biāo)車輛速度的時(shí)間間隔。當(dāng)?shù)谝豢刂茊卧?控制電機(jī)21、從而在比第一轉(zhuǎn)速N1較大的較高速度范圍內(nèi)制動(dòng)后,可由電機(jī)21實(shí)現(xiàn)發(fā)電,即再發(fā)電,則進(jìn)一步降低了燃料消耗。
混合動(dòng)力車可以是三輪機(jī)車或四輪機(jī)車,而不是圖1所示的兩輪機(jī)車或摩托車。
第一控制單元7可計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)20的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和最大動(dòng)力之間的偏差,并控制來自電機(jī)21的動(dòng)力,從而使該偏差變?yōu)榱恪A硗?,第一控制單?可通過把發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE乘以預(yù)定系數(shù)來計(jì)算來自電機(jī)21的目標(biāo)動(dòng)力。此時(shí),需要在第一控制單元7的ROM中儲(chǔ)存以下兩個(gè)系數(shù),即在不大于第一轉(zhuǎn)速N1的發(fā)動(dòng)機(jī)速度時(shí)逐漸增加的系數(shù)和在大于第一轉(zhuǎn)速N1的發(fā)動(dòng)機(jī)速度時(shí)逐漸減少的系數(shù)。
接著,圖7中示出了第二優(yōu)選實(shí)施例。在第二優(yōu)選實(shí)施例中的動(dòng)力單元11A包括作為內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)20,該內(nèi)燃機(jī)通過燃燒空氣-燃料混合物來得到動(dòng)力。另外,作為動(dòng)力裝置或發(fā)電機(jī)的電機(jī)21同軸設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)20的曲柄軸22上,同時(shí)連續(xù)可變傳輸裝置23(CVT)連接到曲柄軸22上。來自發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21中至少之一的輸出經(jīng)過CVT23傳遞到后輪WR。此外,存儲(chǔ)電池74連接到電機(jī)21上。當(dāng)電機(jī)21作為動(dòng)力裝置時(shí),該存儲(chǔ)電池74用于把電能提供到電機(jī)21上,或者當(dāng)電機(jī)21作為發(fā)電機(jī)時(shí),該存儲(chǔ)電池74用再生的動(dòng)力充電。發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21由作為第二控制裝置的第二控制單元7a來控制。
由空氣和燃料組成的空氣-燃料混合物經(jīng)過進(jìn)氣管16吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi),然后在發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)燃燒。節(jié)氣門17用于控制吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)的空氣量,該節(jié)氣門17可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在進(jìn)氣管16內(nèi)。節(jié)氣門17根據(jù)由操作者操作的節(jié)氣門手控拉鈕(未示出)的操作量來旋轉(zhuǎn)。噴射燃料的噴射器18和探測(cè)在進(jìn)氣管16內(nèi)真空度的真空度傳感器19設(shè)置在節(jié)氣門17和發(fā)動(dòng)機(jī)20之間。當(dāng)節(jié)氣門手控拉鈕的操作量較大時(shí),節(jié)氣門17的打開角度也大,從而經(jīng)過進(jìn)氣管16進(jìn)入的空氣量較大,同時(shí)由真空度傳感器19探測(cè)到的進(jìn)氣真空度于是就較小。因此,吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)的空氣和燃料量很大。相反,當(dāng)節(jié)氣門手控拉鈕的操作量較小時(shí),節(jié)氣門17的打開角度也小,從而經(jīng)過進(jìn)氣管16進(jìn)入的空氣量較小,同時(shí)由真空度傳感器19探測(cè)到的進(jìn)氣真空度于是就較大。因此,吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)的空氣和燃料量很小。
定子殼體49帶有用于探測(cè)轉(zhuǎn)子52轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)子傳感器57。由于轉(zhuǎn)子52隨著曲柄軸22旋轉(zhuǎn),于是可利用轉(zhuǎn)子傳感器57來探測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速Ne。
用于在中央控制發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21的第二控制單元7a為具有CPU(中央處理單元)、ROM(只讀存儲(chǔ)器)和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)的第二控制裝置。該第二控制單元7a輸入來自探測(cè)節(jié)氣門17的打開角度的節(jié)氣門開口傳感器(未示出)、真空度傳感器19和轉(zhuǎn)子傳感器57的探測(cè)信號(hào),并把預(yù)定控制信號(hào)輸出到電機(jī)21和點(diǎn)火裝置73的驅(qū)動(dòng)電路上,其中點(diǎn)火裝置73用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)20上的火花塞29。第二控制單元7a包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)20的進(jìn)氣真空度來計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載的裝置、根據(jù)來自轉(zhuǎn)子傳感器57的探測(cè)信號(hào)來計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne的裝置、通過把發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne乘以預(yù)定系數(shù)來計(jì)算制動(dòng)馬力PS的裝置、確定上述在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載是否落入在后面將要詳細(xì)描述的第二負(fù)載區(qū)域SLA內(nèi)的裝置,以及根據(jù)由上述確定裝置的確定結(jié)果把電機(jī)21的操作模式切換成動(dòng)力裝置模式或發(fā)電機(jī)模式的裝置。
在具有第二優(yōu)選實(shí)施例中上述結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力車操作中,電機(jī)21用于在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)20時(shí)使曲柄軸22旋轉(zhuǎn)。通過使曲柄軸22旋轉(zhuǎn),活塞25可滑動(dòng)地在氣缸27內(nèi)運(yùn)動(dòng),同時(shí),通過曲柄軸22的旋轉(zhuǎn),凸輪軸30借助于環(huán)形凸輪鏈33而旋轉(zhuǎn)。通過旋轉(zhuǎn)凸輪軸30,進(jìn)氣閥和排氣閥以預(yù)定的時(shí)間打開和關(guān)閉。當(dāng)操作者操作節(jié)氣門手控拉鈕的打開在進(jìn)氣管16內(nèi)的節(jié)氣門17時(shí),根據(jù)節(jié)氣門17打開角度量的空氣被吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20的燃燒室20a內(nèi)。此時(shí),第二控制單元7a通過把進(jìn)入量乘以預(yù)定空氣-燃料比率來計(jì)算燃料噴射量,以從噴射器18中噴射此計(jì)算量的燃料。因此,要吸入的空氣與燃料混合,從而得到空氣-燃料混合物。
吸入到燃燒室20a內(nèi)的空氣-燃料混合物被活塞25壓縮并接著由火花塞29點(diǎn)燃。通過空氣-燃料混合物的燃燒,活塞25朝曲柄軸22返回,從而使曲柄軸22旋轉(zhuǎn)。結(jié)果,在曲柄軸22產(chǎn)生制動(dòng)馬力PS。該制動(dòng)馬力PS大致與吸入到燃燒室20a內(nèi)的空氣-燃料混合物即燃料消耗FC的體積成正比。
經(jīng)過CVT23和減速齒輪系69,曲柄軸22的旋轉(zhuǎn)傳遞到68軸,從而使后輪WR旋轉(zhuǎn)。當(dāng)排氣閥打開時(shí),在燃燒后的空氣-燃料混合物作為廢氣從燃燒室20a內(nèi)排出。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)20為較高工作速度型以及進(jìn)氣閥和排氣閥由可變閥定時(shí)系統(tǒng)操作時(shí),出現(xiàn)了這樣情況,即進(jìn)氣閥和排氣閥均打開,也就是說,出現(xiàn)了重疊。如果該重疊量較大,則在燃燒后的排氣可返回到進(jìn)氣管16內(nèi),或者可停留在氣缸27內(nèi),在這種情況下,在接下來的進(jìn)氣沖程中的要吸入到燃燒室20a內(nèi)的空氣-燃料混合物的體積減少,從而制動(dòng)馬力PS降低。因此,必須吸入增加的空氣-燃料混合物(燃料)量,以得到需要的制動(dòng)馬力PS,從而制動(dòng)馬力PS和燃料消耗FC之間的正比例關(guān)系不能保持。
下面具體參見圖8,描述制動(dòng)馬力PS和燃料消耗FC之間的關(guān)系以及制動(dòng)馬力PS和平均有效壓力MEP之間關(guān)系。在圖8中,水平軸表示制動(dòng)馬力PS(KW)或基本上與之成正比的平均制動(dòng)有效壓力BMEP(kPa)。垂直軸表示平均有效壓力MEP(kPa)和燃料消耗FC(g/h)。
線LMP示出了平均有效壓力MEP。如線LMP所示,該平均有效壓力MEP隨著制動(dòng)馬力PS增加而減少。平均有效壓力MEP由抽吸損耗PMEP和機(jī)械損耗FMEP組成,其中抽吸損耗PMEP由通過節(jié)氣門17對(duì)吸入到發(fā)動(dòng)機(jī)20內(nèi)的空氣流限制而產(chǎn)生,而機(jī)械損耗FMEP由曲柄軸22的牽引阻力而形成。機(jī)械損耗FMEP基本上為常數(shù),而與制動(dòng)馬力PS無關(guān),但抽吸損耗PMEP隨著制動(dòng)馬力PS增加而減少。
相反,燃料消耗FC隨著制動(dòng)馬力PS增加而趨于增加。如虛線LECi所示,最初,燃料消耗FC需要以恒定速率隨著制動(dòng)馬力PS增加而增加。然而,如線LFCr所示,燃料消耗FC實(shí)際上具有這樣的特征,即它在中間負(fù)載區(qū)域和較大負(fù)載趨于大致與制動(dòng)馬力PS成正比,同時(shí)在較低負(fù)載區(qū)域,燃料消耗FC變得比最初燃料消耗較大。在下面描述中,第一負(fù)載區(qū)域FLA由制動(dòng)馬力PS大于或等于預(yù)定量(如0.8kw到0.9kw)的負(fù)載區(qū)域限定,同時(shí)特定燃料消耗(如在燃料消耗FC中隨著制動(dòng)馬力PS的變化)大致是恒定的,從而在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載和燃料消耗FC大致成正比關(guān)系。相反,第二負(fù)載區(qū)域SLA由制動(dòng)馬力PS小于上述預(yù)定量的負(fù)載區(qū)域來限定,同時(shí)特定燃料消耗隨著制動(dòng)馬力PS增加而增加,從而使在發(fā)動(dòng)機(jī)20的負(fù)載和燃料消耗FC不成正比關(guān)系。
第二負(fù)載區(qū)域SLA與這樣的狀態(tài)對(duì)應(yīng),即在較高速度,節(jié)氣門17設(shè)定為接近完全打開節(jié)氣門開度的打開角度,同時(shí)該區(qū)域?yàn)樵诮酉聛磉M(jìn)氣沖程中廢氣留在氣缸27內(nèi)的區(qū)域,因此,要吸入氣缸27內(nèi)的新空氣-燃料混合物的量減少。在第二負(fù)載區(qū)域SLA中,需要比在線性近似(見線LFCi)情況中燃料消耗較多的燃料消耗FC(見線LECr),使燃料消耗增加。
為了應(yīng)對(duì)這種情況,第二控制單元7a控制操作在第一負(fù)載區(qū)域FLA中而不是在第二負(fù)載區(qū)域SLA的發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21。也就是說,當(dāng)制動(dòng)馬力PS落入到第二負(fù)載區(qū)域SLA時(shí),該第二控制單元7a向電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)電路輸出控制信號(hào),以把電機(jī)21的操作模式切換成發(fā)電機(jī)模式。當(dāng)電機(jī)21啟動(dòng)產(chǎn)生電能時(shí),在發(fā)動(dòng)機(jī)20的負(fù)載增加以落入到第一負(fù)載區(qū)域FLA內(nèi)。此時(shí),燃料消耗FC臨時(shí)增加。然而,存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電池74內(nèi)的由電機(jī)21產(chǎn)生的電能在后面用于操作作為動(dòng)力裝置的電機(jī)21,從而輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20的旋轉(zhuǎn)。結(jié)果,燃料消耗FC完全降低了。
下面參見圖9所示的第二具體實(shí)例來更詳細(xì)描述這種效果。圖9示出了發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne設(shè)定為3000rpm的情況中燃料消耗FC,該空氣-燃料比設(shè)定成14.7,而混合動(dòng)力車以20km/h操作1小時(shí),之后以50km/h操作1小時(shí)。在圖9中,水平軸表示制動(dòng)馬力PS(kw)或平均制動(dòng)有效壓力BMEP(kpa),而垂直軸表示燃料消耗FC(g/h).
在現(xiàn)有技術(shù)的情況,如點(diǎn)A1所示,即混合動(dòng)力車在20km/h下操作,同時(shí)不改變發(fā)動(dòng)機(jī)20的負(fù)載,制動(dòng)馬力PS大約為0.3kw,而燃料消耗為245g/h。如當(dāng)A2所示,在混合動(dòng)力車以50km/h下操作,制動(dòng)馬力PS大約為1.2kw,且燃料消耗為420g/h。結(jié)果,在現(xiàn)有技術(shù)中整個(gè)燃料消耗為665g/h。
相反,在第二優(yōu)選實(shí)施例中的第二控制單元7a操作作為發(fā)電機(jī)的電機(jī)21,從而提高在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載。例如,當(dāng)電機(jī)21用作發(fā)電機(jī),同時(shí)機(jī)車速度保持在20km/h,在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載增加對(duì)應(yīng)于制動(dòng)馬力PS為0.5kw的量。這樣在負(fù)載上的增加對(duì)應(yīng)于沿著LFCr的點(diǎn)A1到A3的變化。在點(diǎn)A3,燃料消耗FC為320g/h.。這樣,在混合動(dòng)力車以20km/h行駛的過程中,當(dāng)電機(jī)21作為發(fā)電機(jī)時(shí),燃料消耗FC增加了75g/h。假定電機(jī)21的發(fā)電效率為0.81,則存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電池74內(nèi)由電機(jī)21產(chǎn)生的電能變?yōu)?.4kw。
在以50km/h行駛的情況中,存儲(chǔ)在存儲(chǔ)電池74內(nèi)的0.4kw的電能用來使電機(jī)21旋轉(zhuǎn),從而輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20。在電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)效率為0.81時(shí),通過提供0.4kw的電能,由電機(jī)21產(chǎn)生0.32kw的輸出。也就是說,當(dāng)制動(dòng)馬力PS保持在點(diǎn)A2時(shí),在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載從在50km/h處的制動(dòng)馬力PS減少0.32kW,該0.32kW由電機(jī)21輔助而產(chǎn)生。因此,需要得到在50km/h的發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載可減少到對(duì)應(yīng)于在點(diǎn)A4處制動(dòng)馬力PS的負(fù)載。結(jié)果,燃料消耗FC降低到332g/h。這樣,當(dāng)該混合動(dòng)力車保持50km/h的行駛速度時(shí),在21的輔助下,發(fā)動(dòng)機(jī)20的燃料消耗FC減少88g/h。
結(jié)果,當(dāng)通過從電機(jī)21發(fā)電增加在發(fā)動(dòng)機(jī)20上負(fù)載的情況中,整個(gè)的燃料消耗FC變?yōu)?52g/h。該燃料消耗FC對(duì)應(yīng)于在不通過發(fā)電增加負(fù)載的情況中傳統(tǒng)燃料消耗FC(=665g/h)的大約98%。這樣,燃料消耗FC可比現(xiàn)有技術(shù)改善大約2%。需要注意的是,上述特定值僅僅是示意性的,可根據(jù)機(jī)車類型和行駛條件而變化。
如上所述,混合動(dòng)力車具有第一負(fù)載區(qū)域FLA和第二區(qū)域SLA,其中在第一區(qū)域,燃料消耗FC大致與制動(dòng)馬力PS和在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載成正比,而在第二區(qū)域,不滿足這種比例關(guān)系,同時(shí)需要的燃料消耗FC增加。在該混合動(dòng)力車中,當(dāng)制動(dòng)馬力PS落入到該第二負(fù)載區(qū)域SLA時(shí),該第二控制單元7a操作作為發(fā)電機(jī)的電機(jī)21,從而提高在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載,因此維持在第一負(fù)載區(qū)域FLA內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)20和電機(jī)21的負(fù)載區(qū)域。根據(jù)制動(dòng)馬力PS,第二控制單元7a切換發(fā)動(dòng)機(jī)21的操作模式,從而改變?cè)诎l(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載,于是可避免在第二負(fù)載區(qū)域SLA上的發(fā)動(dòng)機(jī)20的操作。在通過電機(jī)21的發(fā)電過程中,燃料消耗FC臨時(shí)增加。然而,通過利用由該發(fā)電而產(chǎn)生的電能來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20,整個(gè)燃料消耗FC可降低。這樣導(dǎo)致的結(jié)果是,在整個(gè)負(fù)載區(qū)域中的燃料消耗FC可得到抑制。另外,當(dāng)?shù)诙?fù)載區(qū)域SLA設(shè)定為發(fā)動(dòng)機(jī)20在較低負(fù)載下以較高速度旋轉(zhuǎn)的負(fù)載區(qū)域,行駛的感覺得到改善。
下面描述控制在發(fā)動(dòng)機(jī)20上負(fù)載的過程的實(shí)例。
通過從制動(dòng)馬力PS中減去電機(jī)21的動(dòng)力分布,在第二優(yōu)選實(shí)施例中的第二控制單元7a計(jì)算在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載,并確定上述計(jì)算的負(fù)載是否落入在第一負(fù)載區(qū)域FLA或第二負(fù)載區(qū)域SLA中。當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)20的負(fù)載落入在第一負(fù)載區(qū)域FLA時(shí),在沒有變化情況下操作發(fā)動(dòng)機(jī)20,同時(shí)操作作為動(dòng)力裝置的電機(jī)21以輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20。輔助發(fā)動(dòng)機(jī)20的電機(jī)21的輸出設(shè)定為小于或等于在第二負(fù)載區(qū)域SLA中需要的制動(dòng)馬力PS和制動(dòng)馬力PS最大值之間的差。這樣設(shè)定的原因是,通過電機(jī)21的輔助來阻止在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載落入到第二負(fù)載區(qū)域SLA內(nèi)。相反地,當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載落入到該第二負(fù)載區(qū)域SLA中時(shí),電機(jī)21作為發(fā)電機(jī)操作。通過來自電機(jī)21發(fā)電而增加的發(fā)動(dòng)機(jī)20上的負(fù)載設(shè)定成這樣的值,通過該值,合成的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載落入到第一負(fù)載區(qū)域FLA內(nèi),也就是說,該值大于或等于對(duì)應(yīng)于在發(fā)電前在發(fā)動(dòng)機(jī)20上負(fù)載的制動(dòng)馬力PS和在第一負(fù)載區(qū)域FLA內(nèi)制動(dòng)馬力PS的最小值之間的差。
該混合動(dòng)力車可以是包括較高工作速度型發(fā)動(dòng)機(jī)20的三輪或四輪機(jī)車。特別是,該混合動(dòng)力車適合于運(yùn)動(dòng)汽車、ATV(全地形汽車)、雪橇和PWC(個(gè)人水艇)。
(發(fā)明效果)根據(jù)權(quán)利要求1,電機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī),從而使被輔助的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不超過發(fā)動(dòng)機(jī)最大動(dòng)力。因此,可采用具有較低速率動(dòng)力的電機(jī)。結(jié)果,機(jī)車主體可在重量上減小,同時(shí)電機(jī)的安裝空間可有效地保證。另外,電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效率和發(fā)電效率可提高,從而降低了燃料消耗。
根據(jù)權(quán)利要求2,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度小于或等于第一轉(zhuǎn)速時(shí),該電機(jī)動(dòng)力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而增加,從而在較低發(fā)動(dòng)機(jī)速度和中間發(fā)動(dòng)機(jī)速度下加速性能可得到提高,因此提高了反應(yīng)特征。相反,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度超過第一轉(zhuǎn)速時(shí),電機(jī)動(dòng)力隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而減少,從而可避免額外輔助力的產(chǎn)生。另外,機(jī)車主體可在重量上減少,同時(shí)電機(jī)的安裝空間也得到有效地保證。
根據(jù)權(quán)利要求3,第一控制裝置控制電機(jī),從而使合成動(dòng)力變得較大,在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力極限內(nèi)但不超過最大動(dòng)力。因此,可采用具有較低速率動(dòng)力的電機(jī)。結(jié)果,機(jī)車主體可在重量上減少,同時(shí)電機(jī)的安裝空間也得到有效保證。
根據(jù)權(quán)利要求4,當(dāng)在操作中發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載區(qū)域落入到第二負(fù)載區(qū)域內(nèi)時(shí),在該發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載增加,以在第一負(fù)載區(qū)域內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)。雖然燃料消耗臨時(shí)增加,但可避免在該第二負(fù)載區(qū)域內(nèi)的燃料消耗上的增加,同時(shí)通過利用來自電機(jī)發(fā)電得到的電能以輔助發(fā)動(dòng)機(jī),可減少在第一負(fù)載區(qū)域上的燃料消耗。結(jié)果,整個(gè)燃料消耗可降低。
根據(jù)權(quán)利要求5,在第二負(fù)載區(qū)域,不操作發(fā)動(dòng)機(jī)。因此,降低了整個(gè)燃料消耗,同時(shí)改善了行駛上的感覺。
權(quán)利要求
1.一種混合動(dòng)力車,能將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和來自電機(jī)的電機(jī)動(dòng)力結(jié)合傳遞到驅(qū)動(dòng)輪,所述混合動(dòng)力車具有根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度來控制所述電機(jī)動(dòng)力的第一控制裝置;其中所述第一控制裝置控制所述電機(jī),從而使作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和所述電機(jī)動(dòng)力之和的合成動(dòng)力小于或等于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)力。
2.一種混合動(dòng)力車,能將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和來自電機(jī)的電機(jī)動(dòng)力結(jié)合傳遞到驅(qū)動(dòng)輪,所述混合動(dòng)力車具有根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)速度來控制所述電機(jī)動(dòng)力的第一控制裝置;其中所述第一控制裝置控制所述電機(jī),從而隨著所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而增加所述電機(jī)動(dòng)力,直到所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度達(dá)到第一轉(zhuǎn)速;并且在所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度超過所述第一轉(zhuǎn)速后,隨著所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度增加而降低所述電機(jī)動(dòng)力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的混合動(dòng)力車,其中所述第一控制裝置控制所述電機(jī),從而使作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和所述電機(jī)動(dòng)力之和的合成動(dòng)力小于或等于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)力,并且在所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度超過所述第一轉(zhuǎn)速后,接近所述最大動(dòng)力。
4.一種混合動(dòng)力車,能將來自發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和來自電機(jī)的電機(jī)動(dòng)力結(jié)合傳遞到驅(qū)動(dòng)輪,所述混合動(dòng)力車具有控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述電機(jī)動(dòng)力的第二控制裝置;其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有第一負(fù)載區(qū)域和第二負(fù)載區(qū)域,在第一負(fù)載區(qū)域,燃料消耗大致與在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上負(fù)載成正比變化,而在第二負(fù)載區(qū)域,隨著負(fù)載的減少而在燃料消耗上的減小小于在所述第一負(fù)載區(qū)域的情況;以及當(dāng)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載落入到第二負(fù)載區(qū)域時(shí),所述第二控制裝置將所述電機(jī)作為發(fā)電機(jī)操作,而當(dāng)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)上的負(fù)載落入到所述第一負(fù)載區(qū)域時(shí),所述第二控制裝置將所述電機(jī)作為動(dòng)力裝置操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的混合動(dòng)力車,其中所述第二負(fù)載區(qū)域包括這樣的負(fù)載區(qū)域,其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)在較低負(fù)載下以較高速度操作。
全文摘要
一種混合動(dòng)力車。為了在不對(duì)懸架或框架增強(qiáng)的情況下有效地得到需要的動(dòng)力。在具有發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的混合動(dòng)力車中,線LM1所示,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加,第一控制單元逐漸增加電機(jī)動(dòng)力PM,直到發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過第一轉(zhuǎn)速N1。在發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne超過第一轉(zhuǎn)速N1時(shí),隨著發(fā)動(dòng)機(jī)速度Ne增加,第一控制單元使電機(jī)動(dòng)力PM逐漸降低,從而作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力PE和電機(jī)動(dòng)力PM之和的合成動(dòng)力不超過發(fā)動(dòng)機(jī)的最大動(dòng)力PEm。
文檔編號(hào)B62M23/02GK1572565SQ20041004299
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者堤崎高司, 黒木正宏, 田中邦彥 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社
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