(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有し、各気筒毎にピストンが配設され、該各ピストンがコネクティングロッドを介してクランク軸に連結され、更に、前記気筒毎にクランク軸が分割され、該各クランク軸が、各クランク軸のクランク角位相差を変更させるクランク位相変更装置にて連結された内燃機関において、
車体の上下振幅が所定値を越え、車体速度が所定値以下となり、且つ、スロットル開度が低負荷域を越える運転状態の時に、前記各クランク軸のクランク角位相差を、設定値より出力トルクのピークが大きくなる方向にずらすように前記クランク位相変更装置を制御する制御装置を設けたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関を搭載したことを特徴とする自動二輪車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動二輪車等に装備される内燃機関、特に、走行状態に応じてクランク角位相差を設定値よりずらすことにより、出力トルクの大きなピークが得られるようにした内燃機関並びに当該内燃機関を搭載した自動二輪車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から内燃機関は複数の気筒を有し、各気筒の燃焼室内で燃料が燃焼することによりピストンがシリンダ内を摺動し、このピストンの移動がコネクティングロッドを介してクランク軸に伝達されて回転駆動されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のものにあっては、例えば並列２気筒エンジンにおいて、クランクピンの位相配置には３６０°や１８０°などがあるが、この位相配置は固定的であり、凹凸を有する路面等では、トルク不足等を生じ、走破性が劣ることがある。
【０００４】
そこで、この発明は、凹凸を有する路面等でも、走破性を良好とすることができる内燃機関並びに当該内燃機関を搭載した自動二輪車を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有し、各気筒毎にピストンが配設され、該各ピストンがコネクティングロッドを介してクランク軸に連結され、更に、前記気筒毎にクランク軸が分割され、該各クランク軸が、各クランク軸のクランク角位相差を変更させるクランク位相変更装置にて連結された内燃機関において、車体の上下振幅が所定値を越え、車体速度が所定値以下となり、且つ、スロットル開度が低負荷域を越える運転状態の時に、前記各クランク軸のクランク角位相差を、設定値より出力トルクのピークが大きくなる方向にずらすように前記クランク位相変更装置を制御する制御装置を設けた内燃機関としたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の内燃機関を搭載した自動二輪車としたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
［発明の実施の形態１］
図１乃至図６には、この発明の実施の形態１を示す。
【０００９】
まず構成を説明すると、図１に示す自動二輪車には、「内燃機関」として４サイクルエンジン１が車体に支持されて配設され、このエンジン１の駆動力がクラッチ及び動力伝達装置２を介して後輪３に伝達されるようになっており、又、前方には前輪４が配置されている。
【００１０】
その４サイクルエンジン１は、概念的には図２に示すように構成されており、第１気筒Ａ及び第２気筒Ｂの直列２気筒を有し、これら第１，第２気筒Ａ，Ｂ毎に、それぞれ燃焼室に燃料を供給する吸気弁７ａ，７ｂ及び燃焼ガスを排気する排気弁８ａ，８ｂが配設されると共に、それらの弁７ａ…を所定のタイミングで開閉させるカム軸９ａ，９ｂが設けられている。
【００１１】
また、各気筒Ａ，Ｂには、それぞれピストン１０ａ，１０ｂが設けられ、これらピストン１０ａ，１０ｂがコネクティングロッド１１ａ，１１ｂを介して各気筒Ａ，Ｂ毎に分割された、クランク軸１２ａ，１２ｂに連結されて、ピストン１０ａ，１０ｂの往復動がコネクティングロッド１１ａ，１１ｂに回転運動として伝達されるようになっている。
【００１２】
さらに、そのクランク軸１２ａ，１２ｂがカム軸駆動伝導帯１３ａ，１３ｂを介して前記カム軸９ａ，９ｂに連結されている。
【００１３】
そして、その両クランク軸１２ａ，１２ｂの間には、これらのクランク軸１２ａ，１２ｂの位相を変更させるクランク位相変更装置１４が配設されている。
【００１４】
詳しくは、このクランク位相変更装置１４は、図４に示すように、第１気筒Ａのクランク軸１２ａの端部にストレートスプライン１２ｃが形成されると共に、第２気筒Ｂのクランク軸１２ｂの端部にヘリカルスプライン１２ｄが形成され、これら各スプライン１２ｃ，１２ｄにスライド部材１５が螺合されて、このスライド部材１５を介して両クランク軸１２ａ，１２ｂが連結されている。また、このスライド部材１５には、鍔状のピストン部１５ａが形成され、このピストン部１５ａがケーシング１６のシリンダ室１６ａ内に配設され、このシリンダ室１６ａを左室１６ｂと右室１６ｃとに仕切っている。このピストン部１５ａの先端部には、シリンダ室１６ａ内壁との間をシールするＯリング１７が設けられている。
【００１５】
また、そのケーシング１６は、第２気筒Ｂのクランク軸１２ｂに形成されたフランジ部１２ｅによりスラスト方向への移動が規制されるようになっている。
【００１６】
そして、それら両クランク軸１２ａ，１２ｂには、油路１２ｆ，１２ｇが形成され、これら油路１２ｆ，１２ｇはスライド部材１５に形成された油路１５ｂ，１５ｃを介して前記シリンダ室１６ａの左室１６ｂ及び右室１６ｃに連通されるようになっていると共に、両クランク軸１２ａ，１２ｂの油路１２ｆ，１２ｇは、シリンダブロック１８に形成された油路１８ａ，１８ｂに連結されることにより、図示省略のオイル供給源からオイルがシリンダ室１６ａの左室１６ｂ及び右室１６ｃに供給されるようになっている。また、そのスライド部材１５には、内部に前記両クランク軸１２ａ，１２ｂの間に位置するシール用圧入プレート１９が配設され、このプレート１９により、両クランク軸１２ａ，１２ｂの間が気密状態で仕切られるようになっている。
【００１７】
そのシリンダ室１６ａの左室１６ｂ及び右室１６ｃに供給された油圧の差により、スライド部材１５がスラスト方向に移動されると、その移動量に応じて、第１気筒Ａのクランク軸１２ａに対して第２気筒Ｂのクランク軸１２ｂが所定角度進角又は遅角し、両クランク軸１２ａ，１２ｂのクランク角位相差が設定値よりずれるようになっている。
【００１８】
さらに、その４サイクルエンジン１には、図２に示すように、クラッチ及び動力伝達装置２に車速センサ２２と、クランク軸１２ａのクランク角を検出するパルサーセンサ２５が配置され、又、フライホイールマグネット２３にエンジン回転数センサ２４と、クランク軸１２ｂのクランク角を検知するパルサーセンサ２６とが配置されると共に、図３に示すようにスロットル弁開度センサ２７及びシフト段センサ２８が設けられ、更に、車体側に図１に示すように車体上下振センサ２９が設けられ、これら各センサ２２…が図３に示すように制御装置３１に接続されている。
【００１９】
そして、これらセンサ２２…からの信号が制御装置３１に入力され、この制御装置３１からの電気信号がクランク位相制御装置３２に入力され、油圧により前記クランク位相変更装置１４が制御されるようになっている。また、その制御装置３１からの電気信号が燃料供給量補正装置３３に入力され、この燃料供給量補正装置３３により燃料供給装置３４が機械的あるいは電気的に制御されるようになっている。さらに、その制御装置３１からの信号により、クランク角位相に対応して点火装置３５が制御されるようになっている。すなわち、制御装置３１は、第１気筒Ａの点火はパルサーセンサ２５の信号に基づき、第２気筒Ｂの点火はパルサーセンサ２６の信号に基づき、それぞれのピストン１０ａ，１０ｂが上死点に達成するタイミングに対して所定のクランク角位相差で、点火装置３１を介してそれぞれの気筒の不図示の点火プラグにスパークを発生させる。
【００２０】
次に、作用について説明する。
【００２１】
車両走行中に、順次各センサ２２…からの信号が制御装置３１に入力され、車体上下動センサ２９による車体の上下振幅が所定値を越え、車速センサ２２による車体速度が所定値以下（中速域より小さい）、且つ、スロットル弁開度センサ２７によるスロットル開度が少なくとも低負荷域を越える運転状態の時において、制御装置３１からクランク位相制御装置３２に信号が送られてクランク位相変更装置１４が制御されて、上下振幅が大きい程、両クランク軸１２ａ，１２ｂのクランク角位相差が設定値よりずらされる。
【００２２】
具体的には、シリンダ室１６ａの左室１６ｂ又は右室１６ｃに所定量のオイルが送られることにより、左室１６ｂ内及び右室１６ｃ内の圧力差により、スライド部材１５がスラスト方向に所定量移動する。これにより、その移動量に応じて、第２気筒Ｂのクランク軸１２ｂが第１気筒Ａのクランク軸１２ａに対して所定角度進角又は遅角し、両クランク軸１２ａ，１２ｂのクランク角位相差が設定値より所定量ずらされる。この場合、パルサーセンサ２５，２６により、クランク軸１２ａ，１２ｂのクランク角が検知されてクランク角位相差が設定値より所定量ずらされるよう常にフィードバック制御される。
【００２３】
上記運転状態からはずれるようになる場合には、徐々にクランク角位相差を設定値に戻す。
【００２４】
そのようにクランク角位相差を設定値よりずらすことにより、出力トルクの大きなピークが得られるようになり、路面の凹凸を走破できるようになる。
【００２５】
すなわち、「車体上下動センサ２９による車体の上下振幅が所定値を越え」としたのは、連続する凹凸路面走行時は車体振動が増大するためであり、「車速センサ２２による車体速度が所定値以下（中速域より小さい）」としたのは、凹凸路面を走行するときには中速域以下の場合が殆どであり、又、「スロットル弁開度センサ２７によるスロットル開度が少なくとも低負荷域を越える運転状態の時」としたのは、連続する凹凸路面走行時は、大きな走破トルクがないと乗り切れないためである。
【００２６】
かかる状態の時には、スロットル開度が少なくとも低負荷域を越えており、所定以上の出力がエンジン１より導き出せる状態の上、さらにクランク角位相差を設定値よりずらすので複数気筒Ａ，Ｂからの出力トルク変動の位相がずれ、出力トルクの大きなピークが得られるようになり、路面の凹凸を走破できるようになる。
【００２７】
ここで、両クランク軸１２ａ，１２ｂのクランク角位相差を設定値より所定量ずらすことにより、出力トルクの大きなピークが得られるようになる点について、図５及び図６を用いて説明する。
【００２８】
すなわち、両クランク軸１２ａ，１２ｂのクランク角位相差の設定値が図５（Ａ）に示すように、３６０°であるとすると、この場合の第１，第２気筒Ａ，Ｂの吸気弁７ａ，７ｂ及び排気弁８ａ，８ｂの開閉タイミング及び点火タイミングは図６（Ａ）の（ａ）及び（ｂ）に示すようになる。即ちエンジン１はクランク軸１２ａ，１２ｂが１回転毎の等間隔で爆発燃焼が発生する。その場合のエンジントルクは、図６の（Ｂ）に示すように、第１気筒Ａのトルク特性曲線がａ、第２気筒Ｂのトルク特性曲線がｂに示すようになり、これら両気筒Ａ，Ｂの合成トルクの特性曲線がｃに示すようになる。
【００２９】
そして、この状態から、上記のようにクランク角位相差を上記設定値３６０°より所定量ずらし、図５の（Ｂ）のように、クランク角位相差を２７０°とすると、クランク軸１２ｂとピストン１０ｂがコネクティングロッド１１ｂで、クランク軸１２ｂとカム軸９ｂがカム軸駆動伝達帯１３ｂでそれぞれ連結されているので、第２気筒Ｂのピストン１０ｂが上死点に到達する上死点タイミング及び開閉タイミング、さらに点火タイミングは制御装置３１により制御されて（ｃ）に示すようになり、第２気筒Ｂのトルク特性曲線は図中二点鎖線で示すｄのように、特性曲線ｂより図中左側にずれる。これにより、第１気筒Ａのトルク特性曲線ａの波形と、第２気筒Ｂのトルク特性曲線ｄの波形との山・谷の位置が略一致することにより、合成トルクの特性曲線ｅは二点鎖線に示すようにピークＰが大きくなる。これにより、出力トルクの大きなピークＰが得られるようになり、路面の凹凸を走破できるようになる。
【００３０】
一方、シフト装置を有する車両においては、シフト段センサ２８によるシフト段が所定値以下で、且つ、スロットル弁開度センサ２７によるスロットル開度が所定値以上、あるいはスロットル開度の開速度が所定値以上の時、エンジン回転数センサ２４によるエンジン回転数が所定以上の割合で低下する時、クランク角位相差を設定値よりずらす。このエンジン回転数の低下割合が大きい程、ずらし量を大きくする。これにより、上記と同様に出力トルクの大きなピークが得られる。
【００３１】
これは路面の凸部を前輪４あるいは後輪３が乗り越えようとする時、負荷が瞬間的に増大し、エンジン回転数が低下する。これを捕らえてクランク角位相差を設定値よりずらし、大きな出力トルクのピークが得られるようにするので、凸部を乗り越えることができる。
【００３２】
なお、制御装置３１はクランク軸１２ａ，１２ｂそれぞれに対応したパルサーセンサ２５，２６からの信号により点火制御しており、クランク角位相差が変化しても特別な演算は必要がない。パルサーセンサ２５のみで点火制御する場合には、クランク角位相差の変化量に対応して演算し、各気筒においてピストン１０ａ，１０ｂが上死点に到達するタイミングに対して所定のクランク角位相差でそれぞれ点火できるようにする。
【００３３】
［発明の実施の形態２］
図７には、この発明の実施の形態２を示す。
【００３４】
この実施の形態２は、各気筒において、シリンダに不図示の排気口、排気口を配した２気筒２サイクルエンジンの場合について示す。図７は各気筒においてピストンが上死点に到達するタイミングを示している。あるいは、各気筒ではピストンが上死点になるタイミングに対して所定のクランク角位相差で点火がなされるので、点火タイミングを示しているとしても、爆発燃焼のタイミングを示しているとしても良い。同図の（Ａ）では、両気筒のクランク軸のクランク角位相差が設定値すなわち１８０°の場合に、各気筒の各点火タイミングが（ａ）,（ｂ）のようになっており、点火タイミングは間隔Ｌ１で等間隔となっている状態を示す。この状態から、両気筒のクランク軸のクランク角位相差を設定値よりずらすと各気筒においてピストンが上死点に到達するタイミングが変化するので点火タイミングも変化させられ、図７の（Ｂ）に示すようになる。この場合の第１気筒の点火タイミングは、図７（Ｂ）の（ａ）に示すように、図７（Ａ）の（ａ）の場合と同じであるが、第２気筒の点火タイミングは、図７（Ｂ）の（ｂ）に示すようにずれ、各気筒の各点火タイミングは、図７（Ａ）、（Ｂ）を合成した（ｃ）に示すように間隔がＬ２，Ｌ３（Ｌ２≠Ｌ３）となる。
【００３５】
従って、各気筒の点火タイミングの間隔Ｌ２となり接近し、この部分の燃焼により出力トルクの大きなピークが発生し、上記と同様に凹凸路面の走破性が向上する。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、２気筒の内燃機関についてこの発明を適用したが、これに限らず、３気筒等でも良いことは勿論である。なおさらに、点火装置のない４サイクルディーゼルエンジンにおいては、クランク軸、カム軸及びカム軸伝導帯を各気筒毎に独立に形成し、各気筒のクランク軸の間にクランク位相変更装置を配置するのみで良い。同様に２サイクルディーゼルエンジンにおいては、クランク軸を各気筒毎に独立に形成し、各気筒のクランク軸の間にクランク位相変更装置を配設するのみで良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１又は２に記載された発明によれば、クランク角位相差を設定値よりずらすことにより、出力トルクの大きなピークを得ることができ、凹凸路面の走破性等を向上させることができる。
【００３８】
さらに、請求項１又は２に記載された発明によれば、車体の上下振幅が所定値を越え、車体速度が所定値以下の条件の時が、凹凸の路面を走行している状態であり、且つ、スロットル開度が低負荷域を越える運転状態の時でなければ、所定以上の出力（凹凸路面を走破できる出力）が内燃機関より導き出せないからであり、かかる場合に、各クランク軸のクランク角位相差を設定値より出力トルクのピークが大きくなる方向にずらすことにより、凹凸路面走行時に自動的に出力トルクの大きなピークを得ることができ、凹凸路面の走破性を向上させることができる、という実用上有益な効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る自動二輪車の側面図である。
【図２】同実施の形態に係る４サイクルエンジンの概略図である。
【図３】同実施の形態に係る４サイクルエンジンの制御系のブロック図である。
【図４】同実施の形態に係るクランク位相変更装置の断面図である。
【図５】同実施の形態に係るクランク角位相を示す説明図である。
【図６】同実施の形態に係り、（Ａ）はバルブ開閉タイミング、（Ｂ）はトルクを示すグラフ図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る２サイクルエンジンの点火タイミングを示す図である。
【符号の説明】
１  ４サイクルエンジン（内燃機関）
12a,12b クランク軸
10a,10b ピストン
11a,11b コネクティングロッド
14  クランク位相変更装置
22  車速センサ
27  スロットル弁開度センサ
29  車体上下動センサ
31  制御装置
Ａ  第１気筒
Ｂ  第２気筒
【図１】
0004152500.tif 000002
【図２】
0004152500.tif 000003
【図３】
0004152500.tif 000004
【図４】
0004152500.tif 000005
【図５】
0004152500.tif 000006
【図６】
0004152500.tif 000007
【図７】
0004152500.tif 000008