JP2008075561A - 多気筒内燃機関 - Google Patents

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Takashi Abe
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Satoru Nojima
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Abstract

【課題】制御を簡素化することができると共に、熱的負荷に対して有利な、あるいは振動に対して有利な多気筒内燃機関を提供する。
【解決手段】吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶが設けられたシリンダヘッド５，６と、吸排気弁ＩＶ，ＥＶを開弁作動する動弁装置と、動弁装置が収容される動弁室をシリンダヘッド５，６と共に形成するシリンダヘッドカバー７，８とを備え、動弁装置のうち少なくとも一部の動弁装置３３を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、前バンクＢｆと後バンクＢｒを備えたＶ型内燃機関であって、クランク軸２方向の両端側の気筒を常時稼動気筒とすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、多気筒内燃機関、特に気筒休止可能な多気筒内燃機関に関する。
例えば、直列４気筒エンジンの中には、各気筒に設けた４個の機関弁を吸排気弁１個ずつを組にして選択的に休止可能としたものがある。このように選択的に機関弁を休止させる機能を持たせることで、各気筒毎に吸排気弁を共に閉鎖する場合、吸排気弁を１個ずつ閉鎖する場合、吸排気弁を共に稼動する場合を組合わせて４つのパターンでエンジンを運転制御することを可能としている。
特開２００４−２９３３７９号公報
しかしながら、上記従来の４気筒エンジンにあっては、４つのパターンの気筒運転状態が存在し、かつ、各気筒において吸排気弁の休止状態に、全ての吸排気弁が休止する場合と、一部の吸排気弁が休止する場合の２通り存在するため、制御が複雑化するという課題がある。
そこで、この発明は制御を簡素化することができると共に、熱的負荷に対して有利な、あるいは振動に対して有利な多気筒内燃機関を提供するものである。
上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、機関弁（例えば、実施形態における吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶ）が設けられたシリンダヘッド（例えば、実施形態におけるシリンダヘッド５，６）と、前記機関弁を開弁作動する動弁装置（例えば、実施形態における動弁装置３３）と、前記動弁装置が収容される動弁室を前記シリンダヘッドと共に形成するシリンダヘッドカバー（例えば、実施形態におけるシリンダヘッドカバー７，８）と、前記動弁装置を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、前バンク（例えば、実施形態における前バンクＢｆ）と後バンク（例えば、実施形態における後バンクＢｒ）を備えたＶ型内燃機関であって、クランク軸（例えば、実施形態におけるクランク軸２）方向の両端側（例えば、実施形態における＃１気筒、＃４気筒）の気筒を常時稼動気筒とすることを特徴とする。
このように構成することで、機関弁が休止しない常時稼動気筒を設けるようにすると共に動弁装置を休止し全ての機関弁を休止することで気筒を休止して制御を簡素化することが可能となる。また、熱負荷の大きい常時稼動気筒を走行風が当たりやすいクランク軸方向の左右幅の両端側に配置して走行風で効果的に冷却することが可能となる。
請求項２に記載した発明は、前記前バンクでかつ左右両端部に位置する気筒を常時稼動気筒とし、後バンクの気筒（例えば、実施形態における＃２気筒、＃３気筒）を休止可能気筒とすることを特徴とする。
このように構成することで、熱負荷の大きい常時稼動気筒をより前側で効果的に走行風で冷却することが可能となる。
請求項３に記載した発明は、前記Ｖ型内燃機関は、自動二輪車に搭載されることを特徴とする。
このように構成することで、内燃機関が外部に露出している自動二輪車において、クランク軸の両端側あるいは前バンク側の熱負荷の大きい常時稼動気筒を走行風により効果的に冷却することが可能となる。
また、前バンクの気筒をクランク軸の両端側に配置した場合には、前バンクの中央部から後方に向けて走行風が抜けるようにし、後方に位置する後バンクの気筒にも走行風を流すことができる。
請求項４に記載した発明は、機関弁が設けられたシリンダヘッドと、前記機関弁を開弁作動する動弁装置と、前記動弁装置が収容される動弁室を前記シリンダヘッドと共に形成するシリンダヘッドカバーと、前記動弁装置を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、前バンクと後バンクを備えたＶ型内燃機関であって、クランク軸方向の両端部の気筒（例えば、実施形態における＃１気筒、＃４気筒）を休止可能気筒として前バンクに設定し、常時稼動気筒（例えば、実施形態における＃２気筒、＃３気筒）を後バンクに設定したことを特徴とする。
このように構成することで、機関弁が休止しない常時稼動気筒を設けるようにすると共に動弁装置を休止し全ての機関弁を休止することで気筒を休止して制御を簡素化することが可能となる。また、クランク軸の内側寄りに配置されている気筒を常時稼動気筒とすることにより前バンクの両端部の一方が休止しても振動を抑えることができる。
請求項５に記載した発明は、前記内燃機関はＶ型４気筒の内燃機関であって、動作する気筒数のパターンが３種類であることを特徴とする。
このように構成することで、動作する気筒数のパターンを３種類に抑えて、制御を簡素化することが可能となる。
請求項６に記載した発明は、機関弁（例えば、実施形態における吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶ）が設けられたシリンダヘッド（例えば、実施形態におけるシリンダヘッド６）と、前記機関弁を開弁作動する動弁装置（例えば、実施形態における動弁装置３３）と、前記動弁装置が収容される動弁室を前記シリンダヘッドと共に形成するシリンダヘッドカバー（例えば、実施形態におけるシリンダヘッドカバー８）と、前記動弁装置を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、直列型内燃機関であって、クランク軸（例えば、実施形態におけるクランク軸２）の長さ方向中央部の２気筒（例えば、実施形態における＃２気筒、＃３気筒）を等間隔爆発の常時稼動気筒とし、クランク軸の両端側の気筒を各々休止可能気筒（例えば、実施形態における＃１気筒、＃４気筒）として構成し、クランク軸の両端側の休止可能気筒の一方側を休止する運転モードと、休止可能気筒の双方を休止する運転モードと、休止可能気筒の双方を運転する運転モードとが切り換え可能に構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、機関弁が休止しない常時稼動気筒を設けるようすると共に全ての機関弁を休止することで気筒を休止して制御を簡素化することが可能となる。また、クランク軸の長さ方向中央部の２気筒を常時稼動気筒で、かつ等間隔爆発としているため、クランク軸の両端部側の休止可能気筒の一方側を休止しても振動を抑えることが可能となる。
請求項７に記載した発明は、前記内燃機関は直列４気筒の内燃機関であることを特徴とする。
このように構成することで、中央部の２気筒を常時稼動気筒で、かつ等間隔爆発としているため、両端部側の休止可能気筒の一方を休止しても振動を抑えることが可能となる。
請求項８に記載した発明は、前記休止可能気筒はクランク軸の両端側に位置する気筒であることを特徴とする。
このように構成することで、中央部では等間隔爆発で振動的にバランスの取れた配置を採用して、クランク軸の両端側に位置する気筒を休止可能気筒とすることで振動を抑えることが可能となる。
請求項１に記載した発明によれば、機関弁が休止しない常時稼動気筒を設けるようにすると共に動弁装置を休止し全ての機関弁を休止することで気筒を休止して制御を簡素化し迅速な運転切り替えを行うことができる効果がある。また、熱負荷の大きい常時稼動気筒をクランク軸方向の左右幅の両端側に配置して走行風で効果的に冷却することが可能となるため、エンジンを効果的に冷却できる効果がある。
請求項２に記載した発明によれば、熱負荷の大きい常時稼動気筒をより前側で効果的に走行風で冷却することが可能となるためエンジンを効果的に冷却することができる効果がある。
請求項３に記載した発明によれば、内燃機関が外部に露出している自動二輪車において、クランク軸の両端側あるいは前バンク側の熱負荷の大きい常時稼動気筒を走行風により効果的に冷却することが可能となるため、エンジンを効果的に冷却できる効果がある。
また、前バンクの気筒をクランク軸の両端側に配置した場合には、前バンクの中央部から後方に向けて走行風が抜けるようにし、後方に位置する後バンクの気筒にも走行風を流がすことができるため、より一層エンジンを効果的に冷却することができる。
請求項４に記載した発明によれば、機関弁が休止しない常時稼動気筒を設けるようにすると共に動弁装置を休止し全ての機関弁を休止することで気筒を休止して制御を簡素化し迅速な運転切り替えを行うことができる効果がある。また、クランク軸の内側寄りに配置されている気筒を後バンクに常時稼動気筒として配置することにより前バンクの両端部の一方が休止しても振動を抑えることができるため、商品性を高めることができる効果がある。
請求項５に記載した発明によれば、動作する気筒数のパターンを３種類に抑えて、制御を簡素化することが可能となるため、迅速な運転切り替えを行うことができる効果がある。
請求項６に記載した発明によれば、機関弁が休止しない常時稼動気筒を設けるようすると共に全ての機関弁を休止することで気筒を休止して制御を簡素化し迅速な運転切り換えを行うことができる効果がある。
また、クランク軸の長さ方向中央部の２気筒を常時稼動気筒で、かつ等間隔爆発としているため、クランク軸の両端部側の休止可能気筒の一方側を休止しても振動を抑えることができ、商品性を高めることができる効果がある。
請求項７に記載した発明によれば、中央部の２気筒を常時稼動気筒で、かつ等間隔爆発としているため、両端部側の休止可能気筒の一方を休止しても振動を抑えることが可能となり、商品性を高めることができる効果がある。
請求項８に記載した発明によれば、中央部では等間隔爆発で振動的にバランスの取れた配置を採用して、クランク軸の両端側に位置する気筒を休止可能気筒とすることで振動を抑えることができるため、商品性を高めることができる効果がある。
次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、自動二輪車（図示せず）に搭載されるＤＯＨＣ式４ストロークサイクルのエンジン１は、クランク軸２が車幅方向に沿って配置され、前側の２気筒のシリンダ列である前バンクＢｆと後側の２気筒のシリンダ列である後バンクＢｒとが前後に略７２度の夾角をなした４気筒前後Ｖ型エンジンである。尚、Ｆｒは車両前側を示す。ここで、各気筒は後述する２つの吸気弁ＩＶと２つの排気弁ＥＶを備えている。このエンジン１は、シリンダブロック３と、シリンダブロック３の下面に一体に装着されるクランクケース４と、シリンダブロック３の前部のシリンダ列の上部に装着されたシリンダヘッド５と、後部のシリンダ列の上部に装着されたシリンダヘッド６と、これらシリンダヘッド５，６を覆うシリンダヘッドカバー７，８を備えている。各シリンダヘッド５，６に吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶが設けられ、シリンダヘッド５，６とシリンダヘッドカバー７，８との間に後述する動弁装置３３が収容される動弁室が形成される。ここで、前バンクＢｆのクランク軸方向の中央部には開口部９が形成され、この開口部９から外気を取り入れて後バンクＢｒに向かって走行風が流れるようになっている。
前バンクＢｆの後部には各気筒に対応して上方に延びる吸気通路１０が設けられ、各吸気通路１０にスロットルボディ１１が取り付けられている。また、後バンクＢｒの前部にも各気筒に対応して上方に延びる吸気通路１０が設けられ、各吸気通路１０にスロットルボディ１３が取り付けられている。
各スロットルボディ１１，１３の吸気通路１０には、バタフライ式のスロットルバルブ１４が開閉可能に設けられている。各シリンダヘッド５，６の排気通路１２には図示しない排気管が接続されている。スロットルバルブ１４はグリップ開度θｇ（度）、つまり運転者の加速意思等に応じて、モータに連係して開閉作動するいわゆる電子スロットル制御形式である。また、スロットルバルブ１４にはスロットルバルブ開度ＴＨを検出するスロットルバルブ開度センサＳが連係され、モータにより回動されたスロットルバルブ１４の正確な回動角度を検出できるようになっている（図５参照）。
ここで、前バンクＢｆのスロットルバルブ１４、１４のシャフト１５，１５には、各シャフト１５，１５間に両シャフト１５，１５を同時に駆動するモータ１６が減速機構１７を介して接続されている。つまり、各スロットルバルブ１４は１つのモータ１６により同時に開閉作動する。また、両スロットルバルブ１４、１４の開度はシャフト１５に設けたスロットルバルブ開度センサＳにより検出される。
後バンクＢｒの各スロットルバルブ１４，１４のシャフト１５，１５には、それぞれモータ１６，１６が減速機構１７，１７を介して接続され、各スロットルバルブ１４の開度は各々に設けたスロットルバルブ開度センサＳにより検出される。また、前バンクＢｆの各スロットルボディ１１の後壁には吸気通路１０に燃料を噴射するインジェクタ１８がシリンダヘッド５に向かって斜めに挿入固定され、後バンクＢｒの各スロットルボディ１３の前壁にも同様の構成のインジェクタ１８がシリンダヘッド６に向かって斜めに挿入固定されている。
図３に示するように、クランク軸２には略１８０度を位相をずらせたクランクピン２ａ、２ｂが設けられている。クランクピン２ａには２個のコンロッド１９，１９が，クランクピン２ｂには２個のコンロッド１９，１９が支持され、各コンロッド１９に各々ピストン２０が支持されている。そして、これらピストン２０が収容される気筒が図３の左側（車体の左側）から順に＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒として設けられている。したがって、このＶ型４気筒エンジンでは前バンクＢｆの左側は＃１気筒、右側は＃４気筒、後バンクの左側は＃２気筒、右側は＃３気筒となっている。
また、全ての気筒が稼動している場合の気筒の爆発順序は＃１気筒が前バンクＢｆで爆発すると、それから１０４度後に＃３気筒が爆発し、それから２５６度後に＃４気筒が爆発し、最後に１０４度後に＃２気筒が爆発し、２５６度後に再び＃１気筒が爆発する。
したがって、＃１気筒と＃４気筒は等間隔で爆発することとなり、＃２気筒と＃３気筒も等間隔爆発となる。
ここで、各気筒には２つの吸気弁ＩＶと２つの排気弁ＥＶが設けられている。そして、＃１気筒と＃４気筒は常時稼動する気筒であり、＃２気筒と＃３気筒は気筒休止可能な気筒となっている。つまり、図１に示すように＃１気筒（＃４気筒も同様）の機関弁は常時開閉作動する吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶが２組で構成され、＃２気筒（＃３気筒も同様）の機関弁は後述する弁休止機構を備えた２組の吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶで構成されている。
以下、図４の弁休止機構を備えた＃２気筒を例に説明する。尚、説明にあたっては＃２気筒の互いに対角線上に配置された吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶを中心に説明する。したがって、同様の構成である残りの対角線上に位置する吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶについての説明は省略する。また、弁休止機構を備えていない吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶを備えた通常の気筒である＃１気筒、＃４気筒についても説明を省略する。
＃２気筒のシリンダヘッド６は、シリンダブロック３及びピストン２０と共に燃焼室２１を形成する凹部２２を有し、この凹部２２には、２つの吸気弁開口２３と２つの排気弁開口２４が形成されている。吸気弁開口２３は吸気弁ＩＶにより開閉され、排気弁開口２４は排気弁ＥＶにより開閉される。ここで、吸気弁ＩＶも排気弁ＥＶも休止可能な構造となっている。
吸気弁ＩＶは、対応する吸気弁開口２３を閉鎖し得る弁体部２５にバルブステム２６の基端が一体に連設されたもので、排気弁ＥＶは、対応する排気弁口２４を閉鎖し得る弁体部２７にバルブステム２８の基端が一体に連設されて構成されている。
吸気弁ＩＶのバルブステム２６は、シリンダヘッド５に設けられたガイド筒２９に摺動自在に嵌合されている。排気弁ＥＶのバルブステム２８は、シリンダヘッド５に設けられたガイド筒３０に摺動自在に嵌合されている。
吸気弁ＩＶのバルブステム２６であってガイド筒２９から上方へ突出する部位にはリテーナ３１が固定され、このリテーナ３１とシリンダヘッド６との間に設けられるコイル状の弁ばね３２により、吸気弁ＩＶが吸気弁開口２３を閉じる方向に付勢されている。
同様にして、排気弁ＥＶのバルブステム２８に固定されたリテーナ３１とシリンダヘッド６との間に設けられるコイル状の弁ばね３２により、排気弁ＥＶが排気弁開口２４を閉じる方向に付勢されている。
各燃焼室２１の吸気弁ＩＶは動弁装置３３により開閉作動する。この動弁装置３３は、吸気弁ＩＶに各々対応した動弁カム３４が設けられるカムシャフト３５を有し、更に動弁カム３４に従動して摺動する有底円筒状のバルブリフタ３６を備えている。また、排気弁ＥＶも吸気弁ＩＶと同様の構成の動弁装置３３により開閉作動する。この動弁装置３３は、排気弁ＥＶに各々対応した動弁カム３４が設けられるカムシャフト３５を有し、更に動弁カム３４に従動して摺動する有底円筒状のバルブリフタ３６を備えている。
カムシャフト３５は、吸気弁ＩＶにおけるバルブステム２６の軸線延長線と直交する軸線を有し、シリンダヘッド６と、該シリンダヘッド６に結合されるシリンダヘッドカバー８との間に回転自在に支持されている。バルブリフタ３６は、吸気弁ＩＶにおけるバルブステム２６の軸線と同軸方向でシリンダヘッド６に摺動自在に嵌合され、該バルブリフタ３６の閉塞端外面が動弁カム３４に摺接されている。
吸気弁ＩＶのバルブステム２６とバルブリフタ３６との間には、バルブリフタ３６から吸気弁ＩＶへの開弁方向の押圧力の作用・非作用を切換可能であって、エンジン１の特定の運転域、例えば、低速運転域などの低負荷域では押圧力を非作用状態としてバルブリフタ３６の摺動動作にかかわらず吸気弁ＩＶを休止状態とする弁休止機構３７が設けられている。
吸気弁ＩＶ側のカムシャフト３５と同様に排気弁側のカムシャフト３５も、排気弁ＥＶにおけるバルブステム２８の軸線延長線と直交する軸線を有し、シリンダヘッド６と、該シリンダヘッド６に結合されるシリンダヘッドカバー８との間に回転自在に支持されている。バルブリフタ３６は、排気弁ＥＶにおけるバルブステム２８の軸線と同軸方向でシリンダヘッド５に摺動自在に嵌合され、該バルブリフタ３６の閉塞端外面が動弁カム３４に摺接されている。
排気弁ＥＶのバルブステム２８とバルブリフタ３６との間には、バルブリフタ３６から排気弁ＥＶへの開弁方向の押圧力の作用・非作用を切換可能であって、エンジン１の特定の運転域、例えば、低速運転域などの低負荷域では押圧力を非作用状態としてバルブリフタ３６の摺動動作にかかわらず排気弁ＥＶを休止状態とする弁休止機構３７が設けられている。
次に、吸気弁ＩＶ側を例にして弁休止機構３７について説明する。
弁休止機構３７は、バルブリフタ３６内に軸方向に摺動自在なピンホルダ４０を嵌合して備えている。尚、ピンホルダ４０とシリンダヘッド６との間には、ピンホルダ４０を上方向に付勢する弁ばね３８が設けられている。ピンホルダ４０は、バルブステム２６を挿通する挿通孔と同挿通孔と直交する摺動孔とを有し、摺動孔にはスライドピン４１が摺動自在に嵌挿され、同スライドピン４１は一端を戻しばね４２により付勢され、他端には油圧室４３が形成されると共に同油圧室４３に備えられたストッパピン４４に当接するようになっている。
スライドピン４１には、戻しばね４２により付勢されてストッパピン４４に当接して停止した状態でピンホルダ４０の挿通孔と同軸に連通する収容孔４５が形成されている。
ピンホルダ４０の摺動孔の油圧室４３には、シリンダヘッド６内の油路４６が連通している。
したがって、弁休止機構３７は、スライドピン４１に作用する油圧が低圧であるときの非作動時には、戻しばね４２の付勢力によりスライドピン４１は、ストッパピン４４に当接して停止し、ピンホルダ４０の挿通孔に挿通されているバルブステム２６の上端部が収容孔４５に収容可能状態にあり、よって動弁カム３４の回転によりバルブリフタ３６がピンホルダ４０ともに押圧されて下降しても、バルブステム２６の上端部は収容孔４５に収容されて、吸気弁ＩＶには押圧力は作用せず閉弁状態が維持される休止状態となる。
一方、スライドピン４１に作用する油圧が高圧であるときの作動時には、圧油により戻しばね４２の付勢力に抗してスライドピン４１は摺動してピンホルダ４０の挿通孔の開口を閉塞するので、挿通孔に挿通されているバルブステム２６の上端部がスライドピン４１に当接し、よって動弁カム３４の回転によりバルブリフタ３６がピンホルダ４０ともに押圧されて下降すると、スライドピン４１を介して吸気弁ＩＶに押圧力が作用して吸気通路１０を開き、バルブリフタ３６の往復動に従って吸気弁ＩＶが開閉作動する。
以上のような弁休止機構３７が、排気弁ＥＶにも同様に設けられており、気筒休止時にはすべての弁休止機構３７が作動して吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶの全４バルブが吸気通路１０と排気通路１２を閉じる。尚、＃３気筒も＃２気筒と同じ弁休止機構３７を備えている。
ここで、弁休止機構３７により気筒が休止する際には、インジェクタ１８からの燃料供給が停止されるいわゆる燃料カットが行われ、かつ、スロットルバルブ１４がモータ１６、減速機構１７を介して全閉状態となる。
したがって、このエンジン１は前バンクＢｆを構成する＃１気筒、＃４気筒は何れの機関弁も休止することのない常時稼動気筒となり、後バンクＢｒを構成する＃２気筒、＃３気筒では各弁休止機構３７が各気筒の吸気弁ＩＶ、排気弁ＥＶを休止させることで全ての機関弁を休止させて気筒を休止する休止可能気筒となる。
図１に示すように、各シリンダヘッド５，６の＃４気筒側の側壁にはカムチェーンケース５０が設けられ、このカムチェーンケース５０内には吸気側及び排気側の動弁装置３３，３３のカムシャフト３５，３５を駆動するための図示しないカムチェーンが収納されている。また、後バンクＢｒのシリンダヘッドカバー８の上部には、吸気側及び排気側の動弁装置３３，３３の弁休止機構３７，３７に作動油を供給制御する油圧制御弁５１，５１が取り付けられている。
図５に吸気側を例にして示すように、吸気側（排気弁側も同様）の油圧制御弁５１には、オイルパン５２に貯溜されている作動油が供給される。オイルパン５２にはポンプ５３が取り付けられたメイン油圧通路５４が接続されており、ポンプ５３の吐出側では油圧制御弁５１，５１に接続される分岐通路５５がメイン油圧通路５４から分岐している。また、油圧制御弁５１，５１のドレンポートを介してドレン通路５６から作動油をオイルパン５２に回収可能となっている。
油圧制御弁５１，５１の制御は、グリップ開度センサＧにより検出されるグリップ開度（スロットル操作量）θｇやエンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）、休止判別用磁気センサ６０等に基づいて電子制御ユニットであるＥＣＵ６１において行う。尚、この休止判別用磁気センサ６０は、該休止判別用磁気センサ６０からスライドピン４１の壁部に至るまでの距離を検出するもので、マグネットとコイルを備え、金属製のスライドピン４１が移動するときに発生する磁束変化から前記距離を検出して気筒休止しているか否かを判別するセンサである。
また、ＥＣＵ６１はグリップ開度センサＧの検出値等に基づいてスロットルバルブ開度ＴＨを最適に設定すべくスロットルバルブ開度センサＳによりスロットルバルブ開度ＴＨを検出しながら各モータ１６へ回動指令信号を出力して前記スロットルバルブ１４を制御する。更に、ＥＣＵ６１からの制御信号に基づいてインジェクタ１８での燃料噴射量が調整される。このように、ＥＣＵ６１は油圧制御弁５１，５１を切り替える手段と、スロットルバルブ開度ＴＨを制御する手段と、燃料噴射量を制御する手段を備える。
次に、図６のフローチャートに基づいてＥＣＵ６１により行われる気筒休止制御について説明する。
先ず、ステップＳ１においてグリップ開度センサＧの検出信号に基づいて検出されたグリップ開度θｇが所定値α（α＝約１８度）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ１の判定の結果、グリップ開度θｇが所定値αよりも小さい場合にはステップＳ２に進む。また、グリップ開度θｇが所定値α以上である場合にはステップＳ３に進む。
ステップＳ２においてはエンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１（ＮＥ１＝７０００ｒｐｍ）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ２の判定の結果、エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１よりも小さい場合には、ステップＳ６に進み２気筒４バルブモードで運転がなされ（図７、図８（ａ）参照）、処理を終了する。尚、図８において、ハッチングで示すのは機関弁が休止している状態を示す（図９、図１０においても同様）。これは、発進、アイドリング、クルーズ中等、低負荷領域で利用される。
つまり、運転者の加速意思を表しているグリップ開度θｇが小さい場合でエンジン回転数ＮＥも小さい場合には後バンクＢｒの休止可能気筒である＃２気筒、＃３気筒は全機関弁を休止させ常時稼動気筒である前バンクＢｆの＃１気筒、＃４気筒のみを運転して二輪車を走行させる。
一方、ステップＳ２における判定の結果、エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１以上である場合には、ステップＳ７に進み４気筒４バルブモードで運転がなされ（図７、図８（ｃ）参照）、処理を終了する。
つまり、グリップ開度θｇが小さい場合でもエンジン回転数ＮＥが大きい場合には、後バンクＢｒの休止可能気筒である＃２気筒、＃３気筒を稼動させ常時稼動気筒である前バンクＢｆの＃１気筒、＃４気筒と共に現状のエンジン回転数ＮＥを維持するべく４気筒４バルブモードで運転を行うのである。
ステップＳ３ではグリップ開度θｇが所定値β（β＝約３５度）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ３の判定の結果、グリップ開度θｇが所定値βよりも小さい場合にはステップＳ４に進む。また、グリップ開度θｇが所定値β以上である場合にはステップＳ７に進む。
ステップＳ４においては、エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１（ＮＥ１＝７０００ｒｐｍ）よりも小さいか否かを判定する。ステップＳ４の判定の結果、エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１よりも小さい場合には、ステップＳ５に進み３気筒４バルブモードで運転がなされ（図７、図８（ｂ）参照）、処理を終了する。ステップＳ４の判定の結果、エンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１以上である場合にはステップＳ７に進む。
つまり、グリップ開度θｇが所定値α〜βでエンジン回転数ＮＥが所定値ＮＥ１よりも小さい領域では、運転者の加速意思はさほど大きくないが、ある程度確保する必要があるので、休止可能気筒の一方を稼動し、他方を休止して燃費向上と商品性を高めることができる。具体的には３気筒４バルブモードでは、後バンクＢｒの左側の＃２気筒を休止し、後バンクＢｒの＃３気筒は稼動する運転を行う。
ここで、ステップＳ５の３気筒４バルブモード、ステップＳ６の２気筒４バルブモード、ステップＳ７の４気筒４バルブモードに移行するにあたっては、前回のモードが同一モードか否かを判定し、同一モードである場合にはそのモードにそのまま移行するが、前回のモードが今回のモードと異なる場合には、徐々移行処理がなされた後に今回のモードに移行する。具体的には稼動する気筒数が減少するモードに移行する場合には、休止する気筒のモータ１６を介して、スロットルバルブ１４を徐々に閉じる処理をしてから、吸排気弁ＩＶ，ＥＶを稼動状態から休止状態にする。一方、稼動する気筒数が増加するモードに移行する場合には、稼動する気筒のモータ１６を介して、スロットルバルブ１４を徐々に開く処理をしてから、吸排気弁ＩＶ，ＥＶを休止状態から稼動状態とする。
したがって、この実施形態によれば、前バンクＢｆの＃１気筒と＃４気筒を吸排気弁ＩＶ，ＥＶが休止しない常時稼動気筒とし、後バンクＢｒの＃２気筒と＃３気筒とを休止可能気筒とし、かつ、＃２気筒と＃３気筒を休止させる場合には、各気筒の４つの吸排気弁ＩＶ，ＥＶ全てを休止させ部分的に休止させるモードが存在しないため、制御を簡素化しＥＣＵ６１の処理負担が軽減され、迅速な運転切り替えを行うことができる。
また、熱負荷の大きい常時稼動気筒である＃１気筒と＃４気筒をクランク軸方向の左右幅の両端側に配置して走行風で効果的に冷却することが可能となるため、エンジンを効果的に冷却できる。
また、前バンクＢｆでかつ左右両端部に位置する＃１気筒と＃４気筒を常時稼動気筒とし、後バンクＢｒの＃２気筒と＃３気筒を休止可能気筒とすることで、熱負荷の大きい＃１気筒と＃４気筒をより前側で効果的に走行風で冷却することが可能となり、エンジン１を効果的に冷却することができる。
とりわけ、このＶ型４気筒型のエンジン１は、外部に露出している自動二輪車に搭載されているため、クランク軸２の両端側でかつ前バンク側Ｂｆに配置した熱負荷の大きい＃１気筒と＃４気筒を走行風により効果的に冷却することが可能となる。
また、クランク軸２の両端側に配置した前バンクＢｆの中央部、つまり＃１気筒と＃４気筒の間に開口部９を設けて、この開口部９から後方に向けて走行風が抜けるようにし、後方に位置する後バンクＢｒの＃２気筒と＃３気筒にも走行風を流すことができるため、より一層エンジン１を効果的に冷却することができる。
そして、上述したＶ型４気筒のエンジン１を運転する場合には、動作する気筒数のパターンを図８に示したように３種類に抑え、例えば、休止可能気筒で部分的に吸排気弁ＩＶ，ＥＶを休止するような形式を採用しないため、制御を簡素化することが可能となる。よって、各モードで迅速な運転切り替えを行うことができる。ここで、各モード運転の切り換えにあたっては徐々に移行することで、エンジン１の出力変動を抑えてスムーズな切り換えを行うことができる。
そして、３つのモータ１６、減速機構１７、３つのスロットルバルブ開度センサＳで済むため、部品点数が削減でき、コストダウンを図ることができる。
次に、この発明の第２実施形態を図１を援用し図９に基づいて説明する。
この第２実施形態も第１実施形態と同様に、吸排気弁ＩＶ，ＥＶが設けられたシリンダヘッド５，６と、吸排気弁ＩＶ，ＥＶを開弁作動する動弁装置３３と、動弁装置３３が収容される動弁室をシリンダヘッド５，６と共に形成するシリンダヘッドカバー７，８と、動弁装置３３を休止させて気筒を休止させるＶ型４気筒型のエンジン１’であって、エンジン１’は前バンクＢｆと後バンクＢｒを備えたＶ型４気筒型のエンジン１’であるが、クランク軸２の軸方向の両端部の気筒を休止可能気筒として前バンクＢｆに設定し、常時稼動気筒を後バンクＢｒに設定したものである。
具体的には、前バンクＢｆには＃１気筒と＃４気筒が配置され、後バンクＢｒには＃２気筒と＃３気筒が配置されている。前バンクＢｆの＃１気筒と＃４気筒は休止可能気筒であり、後バンクＢｒの＃２気筒と＃３気筒は常時稼動気筒に設定されている。各気筒は吸気弁ＩＶと排気弁ＥＶを２組備えた４バルブタイプであって休止可能気筒である＃１気筒と＃４気筒は弁休止機構３７を備えているが、常時稼動気筒である＃２気筒と＃３気筒は弁休止機構３７を備えていない。また、弁休止機構３７を備えている＃１気筒と＃４気筒は共に全ての吸排気弁ＩＶ，ＥＶが休止するか、全ての吸排気弁ＩＶ，ＥＶ稼動するかの２通りの運転状態を備えている。
そして、上述したＶ型４気筒のエンジン１’を運転する場合には、動作する気筒数のパターンを図９に示したように３種類に抑えている。つまり、２気筒４バルブモード（図９（ａ）参照）と３気筒４バルブモード（図９（ｂ）参照）と４気筒４バルブモード（図９（ｃ）参照）である。例えば、休止可能気筒で部分的に吸排気弁ＩＶ，ＥＶを休止するような形式を採用しないため、制御を簡素化することが可能となる。よって、各モードで迅速な運転切り替えを行うことができる。
ここで、３気筒４バルブモードでは、前バンクＢｆの左側の＃２気筒を休止し、前バンクＢｆの＃３気筒は稼動する運転をいい、２気筒４バルブモードは前バンクＢｆの＃１気筒と＃４気筒を休止する運転をいい、４気筒４バルブモードは前バンクＢｆの＃１気筒と＃４気筒を稼動する運転をいう。尚、切り換え制御については、気筒数が変化する場合の徐々移行処理を含めて第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
この第２実施形態によれば、吸排気弁ＩＶ，ＥＶが休止しない常時稼動気筒を設けるようにすると共に動弁装置３３を休止し全ての吸排気弁ＩＶ，ＥＶを休止することで気筒を休止して制御を簡素化することが可能となる。また、エンジン１’（クランク軸２）の内側寄りに配置されている気筒を常時稼動気筒とすることにより前バンクの両端部の一方が休止しても振動を抑え、商品性を高めることができる。また、この実施形態では常時稼動気筒が後バンクＢｒに配置されているが、第１実施形態のように前バンクＢｆに開口部９を設けることで、後バンクＢｒにも冷却風を送ることができるため、振動を抑制しつつも常時稼動気筒の熱負荷を軽減できる。尚、この実施形態においても、第１実施形態と同様に前バンクＢｆに開口部９を設ければ、後バンクＢｒに位置する常時稼動気筒に開口部９から走行風を流して、後バンクＢｒを冷却することができる点で有利である。
次に、この発明の第３実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。尚、以下の説明では、直列型内燃機関として周知の直列４気筒エンジンを例にする。また、気筒回りの基本的部品構成については第１実施形態の図４の後バンクＢｒのシリンダヘッド６の部分を援用して説明する。
この実施形態の直列４気筒エンジン１”は吸排気弁ＩＶ，ＥＶが設けられたシリンダヘッド６と、吸排気弁ＩＶ，ＥＶを開弁作動する動弁装置３３と、動弁装置３３が収容される動弁室をシリンダヘッド６と共に形成するシリンダヘッドカバー７と、動弁装置３３を休止させて気筒を休止させるものであり、このエンジン１”は左側から＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒、＃４気筒が直列に配置されたものである。
そして、クランク軸２の長さ方向中央部の２気筒である＃２気筒、＃３気筒を３６０度位相をずらせた等間隔爆発の常時稼動気筒とし、クランク軸２の両端側の気筒である＃１気筒、＃４気筒を各々休止可能気筒として構成してある。つまり、＃１気筒、＃４気筒に設けられた吸排気弁ＩＶ，ＥＶには弁休止機構３７が設けられ、この弁休止機構３７によってこれら＃１気筒、＃４気筒の全ての吸排気弁ＩＶ，ＥＶが休止できるようになっている。また、＃１気筒と＃２気筒、＃３気筒と＃４気筒は１８０度位相をずらせた状態で配置されている。
ところで、このエンジン１”の運転モードとしては、クランク軸２の両端側の休止可能気筒の一方側、具体的には＃１気筒を休止する運転モード（図１０（ａ）参照）と、休止可能気筒の双方、つまり＃１気筒、＃４気筒を休止する運転モード（図１０（ｂ）参照）と、休止可能気筒の双方、つまり＃１気筒、＃４気筒を運転する運転モード（図１０（ｃ）参照）とが切り換え可能に構成されている。
具体的には、図１１、図１２に示すように、各気筒、つまり＃１気筒と＃２気筒、＃３気筒と＃４気筒に対応して上方に延びる吸気通路１０が設けられ、各吸気通路１０にスロットルバルブ１４を備えたスロットルボディ１１が取り付けられている。
ここで、＃２気筒と＃３気筒のスロットルバルブ１４、１４は共通するシャフト１５０により開閉するようになっており、このシャフト１５０にはこれを駆動するモータ１６が、スロットルボディ１１の前側に減速機構１７を介して接続されている。つまり、＃２気筒及び＃３気筒の各スロットルバルブ１４は１つのモータ１６により同時に開閉作動する。また、両スロットルバルブ１４、１４の開度はシャフト１５０に設けたスロットルバルブ開度センサＳにより検出される。一方、＃１気筒と＃４気筒の各スロットルバルブ１４，１４のシャフト１５，１５には、それぞれモータ１６，１６が減速機構１７，１７を介して接続され、各スロットルバルブ１４の開度は各々に設けたスロットルバルブ開度センサＳにより検出される。
また、各スロットルボディ１１の後壁には前側に設けたモータ１６に吸気通路１０に燃料を噴射するインジェクタ１８がシリンダヘッド５に向かって斜めに挿入固定されている。したがって、モータ１６とインジェクタ１８とはスロットルボディ１１の前後でエンジンや車体の前後方向に振り分けれられるようにして配置されている。
尚、前記各インジェクタ１８には燃料パイプ３９が接続されている。そして、各モータ１６及び減速機構１７のケーシング４８の上部にはコネクタ４７が設けられ、このコネクタ４７が前述したＥＣＵ６１に接続されている。
したがって、この実施形態によれば、吸排気弁ＩＶ，ＥＶが休止しない常時稼動気筒として＃２気筒、＃３気筒を設けるようすると共に１つの気筒で全ての吸排気弁ＩＶ，ＥＶを休止することで気筒を休止して制御を簡素化し迅速な運転切り換えを行うことができる。また、クランク軸２の長さ方向中央部の２気筒である＃２気筒、＃３気筒を常時稼動気筒として設け、かつこれら＃２気筒、＃３気筒を等間隔爆発としているため、クランク軸２の両端部側の休止可能気筒の一方側（＃１気筒）を休止する運転モードであっても振動を抑えることができるため、商品性を高めることができる。
そして、クランク軸２の両端側に位置する＃１気筒、＃４気筒が休止可能気筒で、中央部では＃２気筒、＃３気筒が等間隔爆発で振動的にバランスの取れた配置を採用して、振動を抑えることができるため、商品性を高めることができる。
そして、この実施形態においても、３つのモータ１６、減速機構１７、３つのスロットルバルブ開度センサＳ、３つのコネクタ７で済むため、部品点数が削減でき、コストダウンを図ることができる。
尚、この発明は上記実施形態に限られるものではなく、例えば、Ｖ型５気筒、Ｖ型６気筒、直列６気筒にも適用できる。また、自動二輪車を例にして説明したが４輪車の多気筒エンジンにも適用できる。
この発明の実施形態のＶ型４気筒エンジンの側面図である。 この発明の実施形態の平面説明図である。 この発明の実施形態のクランクシャフトの側面図である。 この発明の実施形態のシリンダヘッドの断面図である。 この発明の実施形態のシステム図である。 この発明の実施形態のフローチャート図である。 この発明の実施形態のグラフ図である。 この発明の実施形態の運転モードを模式的に示す平面図である。 この発明の第２実施形態の運転モードを模式的に示す平面図である。 この発明の第３実施形態の運転モードを模式的に示す平面図である。 この発明の第３実施形態のスロットルボディの平面図である。 この発明の第３実施形態のスロットルボディの側面図である。
符号の説明
１、１’、１”エンジン（多気筒内燃機関）
２ クランク軸
５，６ シリンダヘッド
７．８ シリンダヘッドカバー
３３ 動弁装置
Ｂｆ 前バンク
Ｂｒ 後バンク
ＩＶ 吸気弁
ＥＶ 排気弁

Claims (8)

  1. 機関弁が設けられたシリンダヘッドと、前記機関弁を開弁作動する動弁装置と、前記動弁装置が収容される動弁室を前記シリンダヘッドと共に形成するシリンダヘッドカバーと、前記動弁装置を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、前バンクと後バンクを備えたＶ型内燃機関であって、クランク軸方向の両端側の気筒を常時稼動気筒とすることを特徴とする多気筒内燃機関。
  2. 前記前バンクでかつ左右両端部に位置する気筒を常時稼動気筒とし、後バンクの気筒を休止可能気筒とすることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関。
  3. 前記Ｖ型内燃機関は、自動二輪車に搭載されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の多気筒内燃機関。
  4. 機関弁が設けられたシリンダヘッドと、前記機関弁を開弁作動する動弁装置と、前記動弁装置が収容される動弁室を前記シリンダヘッドと共に形成するシリンダヘッドカバーと、前記動弁装置を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、前バンクと後バンクを備えたＶ型内燃機関であって、クランク軸方向の両端部の気筒を休止可能気筒として前バンクに設定し、常時稼動気筒を後バンクに設定したことを特徴とする多気筒内燃機関。
  5. 前記内燃機関はＶ型４気筒の内燃機関であって、動作する気筒数のパターンが３種類であることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れかに記載の多気筒内燃機関。
  6. 機関弁が設けられたシリンダヘッドと、前記機関弁を開弁作動する動弁装置と、前記動弁装置が収容される動弁室を前記シリンダヘッドと共に形成するシリンダヘッドカバーと、前記動弁装置を休止させて気筒を休止させる多気筒内燃機関において、直列型内燃機関であって、クランク軸の長さ方向中央部の２気筒を等間隔爆発の常時稼動気筒とし、クランク軸の両端側の気筒を各々休止可能気筒として構成し、クランク軸の両端側の休止可能気筒の一方側を休止する運転モードと、休止可能気筒の双方を休止する運転モードと、休止可能気筒の双方を運転する運転モードとが切り換え可能に構成されていることを特徴とする多気筒内燃機関。
  7. 前記内燃機関は直列４気筒の内燃機関であることを特徴とする請求項６記載の多気筒内燃機関。
  8. 前記休止可能気筒はクランク軸の両端側に位置する気筒であることを特徴とする請求項７記載の多気筒内燃機関。
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