JP2014015879A

JP2014015879A - 車両用エンジンのデコンプレッション装置

Info

Publication number: JP2014015879A
Application number: JP2012152962A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Sone; 孝之曽根
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2012-07-06
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2014-01-30

Abstract

【課題】適正且つ有効に作動し、構成の簡素化を図り得る車両用エンジンのデコンプレッション装置を提供する。
【解決手段】電子スロットル装置あるいは、排気制御装置２０を備える。スロットルバルブ又は排気絞り弁２１を開閉駆動する電動駆動装置２３を有する。電動駆動装置２３は、エンジン通常運転時におけるスロットルバルブ又は排気絞り弁２１の駆動範囲を外れた作動域でデコンプレッション機構の駆動を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば自動二輪車等の車両用エンジンにおいて、エンジン始動時に一時的にシリンダを無圧縮状態にするデコンプレッション装置に関するものである。

この種の車両用エンジンにおいて１気筒あたりの排気量が大きいエンジンでは、始動性を容易にすべく一時的に圧縮を抜いて、即ちシリンダを無圧縮状態にするデコンプレッション（以下、単に「デコンプ」という）装置を備えている。このデコンプ装置の駆動方法として手動式のものと、自動式のものがある。

手動のデコンプ装置は作動が確実であり、一旦エンジンが始動してしまえばエンジン回転数が下がっても不必要に作動することはないが、手動操作が煩雑になる。一方、自動ものは特別な操作が不必要であり、簡便ではあるが、設計や設定によってはエンジン始動後であってもエンジン回転数が下がると、不必要にも拘わらずデコンプ装置が作動してしまう場合がある。

このためエンジン出力特性とは無関係にアイドリング回転数を高く設定する必要があり、あるいは低速回転時に走行できなくなったりする。このような場合に対処するため特許文献１あるいは特許文献２に記載されるように、アクセル開度に基づきエンジン始動である否かを判断させ、不必要時にはデコンプ装置の作動を規制するように制御している。

特許第３４６３７８９号公報実開昭５１−１５３３３４号公報

しかしながら、特許文献２に記載のものでは、エンジン回転とは無関係にデコンプ装置を作動させることが可能であることから、そのままでは車両走行中にデコンプ装置が作動する可能性がある。また、特許文献１に記載のものでは、ＶＶＴ（可変バルブタイミング機構）の制御により吸気弁の作動タイミングを遅らせることでデコンプ効果を得るようにしている。このためバックファイアの防止等、制御が複雑且つ限定的にならざるを得ない等の問題がある。

本発明はかかる実情に鑑み、適正且つ有効に作動し、構成の簡素化を図り得る車両用エンジンのデコンプレッション装置を提供することを目的とする。

本発明の車両用エンジンのデコンプレッション装置は、エンジンの始動時に吸気弁又は排気弁を開いてシリンダを無圧縮状態にするデコンプレッション機構を備えた車両用エンジンにおいて、前記車両用エンジンには、燃焼用空気の吸気量を調節する吸気装置のスロットルバルブを電気的に作動させる電子スロットル装置あるいは、排気管の通路断面積を変更して排気排圧を調節する排気絞り弁を有する排気制御装置を備えると共に、前記スロットルバルブ又は前記排気絞り弁を開閉駆動する電動駆動装置を有し、前記電動駆動装置は、エンジン通常運転時における前記スロットルバルブ又は前記排気絞り弁の駆動範囲を外れた作動域で前記デコンプレッション機構の駆動を行うことを特徴とする。

また、本発明の車両用エンジンのデコンプレッション装置において、前記電動駆動装置のデコンプレッション機構の駆動動作は、前記スロットルバルブ又は前記排気絞り弁における低速側作動範囲の外側領域で行われることを特徴とする。

また、本発明の車両用エンジンのデコンプレッション装置において、前記電動駆動装置のデコンプレッション機構の駆動動作は、エンジン通常運転時における前記排気絞り弁の高速側作動範囲の外側領域で行われることを特徴とする。

また、本発明の車両用エンジンのデコンプレッション装置において、前記排気絞り弁はバタフライ型の回動弁で構成され、エンジン通常運転時における前記排気絞り弁の高速側作動範囲を越えて作動可能に構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、排気制御装置等を有効利用することで、専用のデコンプ装置を別途独立に構成する必要がなく、これにより部品点数を実質的に減少させてエンジン構造を簡素化すると共に、コスト低減を図ることができる。また、装置の適正且つ有効な作動が保証される。

本発明の実施形態におけるエンジンまわりの構成例を示す断面図である。本発明の実施形態に係るエンジンにおけるデコンプ装置の配置構成例を示す図である。本発明のデコンプ装置に対する適用例としての排気制御装置の構成例を示す図である。本発明のデコンプ装置の作用を説明するための図である。

以下、図面に基づき、本発明によるデコンプ装置における好適な実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係るデコンプ装置の適用例としてのエンジン１００の構成例を示している。先ず、エンジン１００の概略構成について説明する。この例ではエンジン１００は例えば自動二輪車等の車両に搭載可能な比較的大排気量を有し、図示例のようなＶ型２気筒エンジンであってよく、♯１気筒と♯２気筒が前後にＶバンクを形成するようにＶ字状に配置される。なお、エンジン１００は本発明のデコンプ装置が適用される一例を示すもので、これに限定されるものではない。エンジン１００において、図示しないクランクケースにクランクシャフト１０１（具体的にはクランクピンである）が回転可能に収容支持され、各気筒とも該クランクケースの上方に順次、シリンダ１０２、シリンダヘッド１０３及びシリンダヘッドカバー１０４が相互に一体的に結合する。

シリンダ１０２内にはその軸線方向に往復動可能にピストン１０５が収容され、ピストンピン１０６に結合するコンロッド１０７を介して、ピストン１０５とクランクシャフト１０１とが連結される。シリンダヘッド１０３の底部にはピストン１０５の上面との間で燃焼室１０８が形成され、燃焼室１０８にはインテークポート１０９とエキゾーストポート１１０が連通形成される。燃焼室１０８及びインテークポート１０９間は吸気バルブ１１１によって開閉され、また、燃焼室１０８及びエキゾーストポート１１０間は排気バルブ１１２によって開閉される。

シリンダヘッド１０３及びシリンダヘッドカバー１０４によって形成される内部空間には、吸気バルブ１１１及び排気バルブ１１２を駆動制御する動弁装置が収容される。シリンダヘッド１０３において略シリンダ軸線上であって、吸気バルブ１１１のバルブステム１１１ａ及び排気バルブ１１２のバルブステム１１２ａに挟まれるようにカムシャフト１１３が回転自在に支持される。なお、カムシャフト１１３は図１の紙面直交方向に延設される。カムシャフト１１３には吸気カム１１４及び排気カム１１５が取り付けられ、これらのカム１１４，１１５と吸気バルブ１１１のバルブステム１１１ａ及び排気バルブ１１２のバルブステム１１２ａとの間にそれぞれロッカーアーム１１６，１１７が架け渡される。これらのロッカーアーム１１６，１１７はロッカーアームシャフト１１８，１１９上に揺動可能に支持される。

ロッカーアームシャフト１１８，１１９はそれぞれの端部でラッシュアジャスタ１２０を介して、バルブステム１１１ａ及びバルブステム１１２ａの頂部に当接する。吸気バルブ１１１のバルブステム１１１ａ及び排気バルブ１１２のバルブステム１１２ａの周囲にはそれぞれバルブスプリング１２１が装着され、これらのバルブスプリング１２１の弾力によってバルブステム１１１ａあるいはバルブステム１１２ａは常時上方（バルブ閉じ方向）へ付勢される。クランクシャフト１０１を駆動源として回転するカムシャフト１１３の回転により、ロッカーアーム１１６，１１７を介して、バルブスプリング１２１の弾力に抗してバルブステム１１１ａ及びバルブステム１１２ａが下方へ付勢され、これにより吸気バルブ１１１及び排気バルブ１１２が所定タイミングで開くようになっている。

エンジン１００は、図２に示したようにシリンダヘッドカバー１０４の側面にその一部が配置構成されたデコンプ装置１０を備える。このデコンプ装置１０はエンジン始動時、この例では排気バルブ１１２を強制的に開いてシリンダ１０２内の圧縮圧力を低下させてクランキングを弱めてエンジン始動性を高めるものである。デコンプ装置１０において、その駆動源により回転可能にシリンダヘッドカバー１０４に支持されたデコンプシャフト１１を有し、このデコンプシャフト１１を排気側のロッカーアーム１１７の至近位置まで延出させると共に、該デコンプシャフト１１の先端部に図１に略記したようにデコンプカム１２が付設されている。このデコンプカム１２はエンジン始動時に、デコンプ装置１０の作動によりロッカーアーム１１７に係合し、該ロッカーアーム１１７を介して排気バルブ１１２を開かせるように作用する。

この例では♯１気筒のデコンプ装置１０にその駆動源から配索されたワイヤ１３が接続され、デコンプシャフト１１を回転駆動するようになっている。デコンプ装置１０の駆動源の具体的構成については後述するが、デコンプシャフト１１にはアーム１４が一体結合し、このアーム１４にワイヤ１３が接続される。また、デコンプシャフト１１にはリンクレバー１５が回転一体に取り付けられる。♯２気筒のデコンプ装置１０のデコンプシャフト１１にはアーム１４が一体結合し、♯１気筒のリンクレバー１５と♯２気筒のデコンプ装置１０のアーム１４とがリンクワイヤ１６を介して接続される。これにより♯１気筒及び♯２気筒のそれぞれデコンプ装置１０を連動駆動するようにしている。ワイヤ１３が引かれると、そのタイミングで♯１気筒及び♯２気筒のデコンプ装置１０が作動する。

ここで、本発明のデコンプ装置１０において、装置駆動用のワイヤ１３を引くための駆動源としてエンジン１００の排気系に設けた排気制御装置を用いることができる。この種の排気制御装置では、排気排圧を調節する排気絞り弁を有し、エンジン排気系における排気脈動を制御すべく排気通路の断面積を変化させる。排気脈動はエンジン回転数によって条件が変化するため、エンジン回転数との関係で排気通路の断面積を大小制御するようになっている。

この実施形態に係るエンジン１００の排気系に排気制御装置を適用した場合の例を説明する。図３において、エンジン１００の♯１気筒及び♯２気筒のそれぞれエキゾーストポート１１０（図１）にエキゾーストパイプ１２２が接続されるものとする。これらのエキゾーストパイプ１２２は合流部１２３で合流し、単一の集合管１２４に集合する。集合管１２４は接続パイプ１２５を介してマフラ１２６に接続される。後述するように集合管１２４には、本発明の排気制御装置２０に係る排気絞り弁としての排気制御バルブ２１が装着される。
このようにエキゾーストパイプ１２２から合流部１２３を経て、集合管１２４から接続パイプ１１２５を介してマフラ１２６に至る排気系が構成される。そして、この排気系の排気制御を行うべく排気制御装置２０を備える。

排気制御装置２０は、その適用部位である集合管１２４に装着された排気制御バルブ２１を開閉制御するためのアクチュエータユニット２２を備える。この例ではアクチュエータユニット２２は、エンジン１００を搭載する自動二輪車のメインフレーム２００を利用して、その適所に搭載支持される。アクチュエータユニット２２は駆動部２３を有し、この駆動部２３と制御対象である排気制御バルブ２１とがワイヤ２４を介して接続される。これにより駆動部２３によって排気制御バルブ２１を駆動することができる。

更に、排気制御装置２０について具体的に説明する。アクチュエータユニット２２において、駆動部２３は排気制御バルブ２１を開閉駆動する電動駆動装置、即ち駆動源であるサーボモータを有し、図４（ａ）等に示すように該サーボモータの出力軸２５に回転一体に駆動側のプーリ２６が取り付けられる。一方、排気制御バルブ２１は集合管１２４内でその直径方向に装着された回転支軸２７に支持される。排気制御バルブ２１は本例のように所謂、バタフライ型の回動弁である。回転支軸２７の一端部は集合管１２４の外部に延出し、その一端部に回転一体に従動側のプーリ２８が取り付けられる。プーリ２６及びプーリ２８間はそれらに巻回されたワイヤ２４により相互に接続される。この場合、ワイヤ２４は開き側のワイヤ２４Ａ及び閉じ側のワイヤ２４Ｂの２本１組で構成される。排気制御バルブ２１は集合管１２４内の排気通路の断面積を変化させるべく回転支軸２７のまわりを往復回動して排気通路を開閉するため、一対のワイヤ２４Ａ及びワイヤ２４Ｂを用いる。

上述した駆動部２３のサーボモータは、車載のＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）２０１（図３参照）に接続され、エンジン回転数等に応じて駆動制御される。サーボモータの回転量に応じて排気制御バルブ２１は、図４（ａ）に示す全閉状態（開度０％）と図４（ｂ）に示す全開状態（開度１００％）をとり得るが、排気制御装置２０として作動する際にはエンジン回転数の低速域では最低開度として例えば５０％以下に設定される。また、エンジン回転数の上昇に伴って次第にその開度を増し、エンジン回転数の高速域に入ると所定の回転数で全開の開度１００％となる。つまり排気制御装置２０として機能する場合、通常運転時の排気制御バルブ２１の作動範囲は全開状態を超えないように設定・制御される。

排気制御装置２０において、集合管１２４に装着された排気制御バルブ２１が、エンジン低速域乃至中速域にかけて排気通路を開閉制御する。これにより排気脈動を有効に制御しつつ、エンジン低回転時の排気抵抗を低減することができる。また、エンジン高回転時には実質的に排気制御バルブ２１が全開となり、これにより排気圧力の低減を図ると共に、排気脈動の高回転域への適合化がされて出力が向上する。

駆動部２３のサーボモータの出力軸２５、従ってプーリ２６も、排気制御バルブ２１が通常運転時の作動範囲を超えるように作動可能である。本発明のデコンプ装置１０はこのように排気制御バルブ２１を過回転位置とさせる作動域にあるサーボモータと連動する。図４（ａ）等に示すように駆動側のプーリ２６には、その径方向に外周部から延出する突起２９が一体的に付設されている。なお、突起２９は、サーボモータの出力軸２５に回転一体に固着するものであってもよい。また、この例ではサーボモータの出力軸２５を支点軸として、そのまわりに回転自在なフリーアーム３０が設けられている。このフリーアーム３０には突起２９の回動軌道上に位置する係合片もしくは係合部３１が配設されている。突起２９が係合部３１に当接するまではフリーアーム３０は、プーリ２６の動きから独立している。

デコンプ装置１０のデコンプカム１２はエンジン始動時には、ロッカーアーム１１７に係合するようになっている。それ以外の通常運転時にはデコンプシャフト１１に装着されたリターンスプリングの弾力により、デコンプ装置１０が作動しないように図４（ａ）のように原点復帰しているものとする。また、そのようなデコンプシャフト１１と結合するアーム１４とフリーアーム３０との間にはワイヤ１３が張架されている。その場合、ワイヤ１３に弛み等が生じない状態となるように、例えばフリーアーム３０に対する位置決めストッパ（図示せず）等を設け、図４（ａ）の状態に保持することができる。一方、突起２９とフリーアーム３０とは排気制御バルブ２１の全閉時（図４（ａ））、プーリ２６の円周方向に所定角度だけ隔たるように相互に隔置される。

次にデコンプ装置１０の作用について説明する。先ず、ＥＣＵ２０１はイグニッションがＯＮし、且つエンジン１００が回転していない、即ち未だ始動していないことを認識してエンジン始動モードであると判断する。なお、エンジン１００の回転の有無はクランクシャフトあるいは動弁カムの回転検出信号等に基づいて検知することができる。次にＥＣＵ２０１は駆動部２３のサーボモータの出力軸２５を作動させ、プーリ２６を図４（ａ）の状態から図４（ｂ）のように時計方向に回転させる。プーリ２６の回転に伴い、排気制御バルブ２１が図４（ｂ）に示す略全開状態となった時点で突起２９が係合部３１に当接し始める。なお、この時点ではデコンプ装置１０は実質的に作動してない。

図４（ｃ）ように、プーリ２６が図４（ｂ）の状態から更に時計方向に回転すると、係合部３１に当接する突起２９がフリーアーム３０を付勢し、これによりフリーアーム３０がワイヤ１３を引くことでアーム１４が回動してデコンプ装置１０が作動開始する。即ち♯１気筒及び♯２気筒ともデコンプシャフト１１が回転することで、デコンプカム１２がロッカーアーム１１７に係合し、それぞれ排気バルブ１１２を開かせる、即ちデコンプ装置１０が作動する。このようにデコンプ装置１０を作動させた状態でエンジン１００の始動用のセルモータを起動させ、エンジン１００が所定の回転数に達したらデコンプ状態を解除、即ちデコンプ装置１０を停止させる。

なお、デコンプ装置１０の停止に当たっては、ＥＣＵ２０１はエンジン１００の始動を確認後、駆動部２３のサーボモータの出力軸２５を上記とは逆方向に作動させ、プーリ２６を図４（ｃ）等において反時計方向に回転させる。これにより突起２９が係合部３１から離脱し、フリーアーム３０が回転自在となり、前述のリターンスプリングの弾力によってアーム１４等が原点復帰する。

このようにデコンプ装置１０のデコンプ作用でエンジン１００を容易且つ的確に始動することができる。エンジン１００の始動後は、通常運転時のプログラムに従って排気制御装置２０が適正に作動し、即ち排気制御バルブ２１がエンジン回転数等の条件に応じて集合管１２４内の排気通路を適正開度に開閉制御する。

以上説明したように本発明によれば、先ず排気制御装置２０のサーボモータは、エンジン１００の通常運転時における排気制御バルブ２１の駆動範囲を外れた作動域でデコンプ装置１０の駆動を行うようにしている。

このように排気制御装置２０を利用することで、専用のデコンプ装置を別途独立に構成する必要がなくなる。これにより部品点数を実質的に減少させてエンジン構造を簡素化すると共に、コスト低減を図ることができる。この場合、遠心式のデコンプ装置のようにエンジン回転数によってその作動制御を行うものではないため、アイドリング回転数が不安定になってもデコンプ装置が作動してエンジンをストールさせる等の心配がない。

また、サーボモータによるデコンプ装置１０の駆動動作は、排気制御バルブ２１における低速側作動範囲の外側領域で行われる。
デコンプ装置１０の作動が解除されて、その後エンジン１００が始動した際、排気制御バルブ２１の開度が略アイドリング状態にあるため、エンジン１００が不用意に吹き上がることがなく、安全性を保証することができる。

また、サーボモータによるデコンプ装置１０の駆動動作は、エンジン通常運転時における排気制御バルブ２１の高速側作動範囲の外側領域で行われる。
排気制御バルブ２１は、例えば電子スロットル装置等の場合よりもアイドリング回転数付近でのエンジン回転速度への影響が少ない。従って、デコンプ装置１０の作動解除時に排気制御バルブ２１が高速側の開度であってもエンジン１００が不用意に吹き上がることがなく、安全性を保証することができる。

また、排気制御バルブ２１は、バタフライ型の回動弁で構成され、エンジン通常運転時における排気制御バルブ１２の高速側作動範囲を越えて作動可能に構成されている。
サーボモータと排気制御バルブ２１との間に機械的遊びを設ける必要がないので、構造の簡素化を図ることでコスト低減に寄与する。

以上、本発明のデコンプ装置１０を排気制御装置１０との適用関係で説明した。この場合に限らず、本発明のデコンプ装置１０は、駆動用のワイヤ１３を引くための駆動源として、燃焼用空気の吸気量を調節する吸気装置のスロットルバルブを電気的に作動させる電子スロットル装置を用いることもできる。
この電子スロットル装置ではアクセルグリップのアクセル開度を開度センサにより検出し、その検出信号に基づきアクセル開度に対応して作動するサーボモータを有する。このサーボモータは、スロットルボディ内に配置されたスロットルバルブをアクセルグリップ操作に合せて開閉駆動するようになっている。

かかるスロットルバルブを駆動するサーボモータを、図４に示したものと実質的に同様な構成で、ワイヤ１３を介してデコンプ装置１０と連結する。なお、電子スロットル装置の場合にあっては、好適にはスロットルバルブにおける低速側作動範囲の外側領域でデコンプ装置１０を駆動行われる。電子スロットル装置の適用例においても、前述の実施形態と同様にデコンプ装置１０を有効且つ適正に作動制御することができ、同様な効果が得られる。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。
本発明の排気制御装置は、単気筒あるいは３気筒以上の多気筒エンジンに対しても適用可能である。
係合部３０の代わりに、フリーアーム３０の適所部位が突起２９の回動軌道上に位置するように該突起２９又はフリーアーム３０を例えばクランク状等に屈曲成形し、突起２９がフリーアーム３０に直接当接するようにしてもよい。

１０デコンプ装置、１１デコンプシャフト、１２デコンプカム、１３ワイヤ、１４アーム、１５リンクレバー、１６リンクワイヤ、２０排気制御装置、２１排気制御バルブ、２２アクチュエータユニット、２３駆動部、２４ワイヤ、２５出力軸、２６，２８プーリ、２７回転支軸、２９突起、３０フリーアーム、３１係合部、１００エンジン。

Claims

エンジンの始動時に吸気弁又は排気弁を開いてシリンダを無圧縮状態にするデコンプレッション機構を備えた車両用エンジンにおいて、
前記車両用エンジンには、燃焼用空気の吸気量を調節する吸気装置のスロットルバルブを電気的に作動させる電子スロットル装置あるいは、排気管の通路断面積を変更して排気排圧を調節する排気絞り弁を有する排気制御装置を備えると共に、前記スロットルバルブ又は前記排気絞り弁を開閉駆動する電動駆動装置を有し、
前記電動駆動装置は、エンジン通常運転時における前記スロットルバルブ又は前記排気絞り弁の駆動範囲を外れた作動域で前記デコンプレッション機構の駆動を行うことを特徴とする車両用エンジンのデコンプレッション装置。
前記電動駆動装置のデコンプレッション機構の駆動動作は、前記スロットルバルブ又は前記排気絞り弁における低速側作動範囲の外側領域で行われることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンのデコンプレッション装置。
前記電動駆動装置のデコンプレッション機構の駆動動作は、エンジン通常運転時における前記排気絞り弁の高速側作動範囲の外側領域で行われることを特徴とする請求項１に記載の車両用エンジンのデコンプレッション装置。
前記排気絞り弁はバタフライ型の回動弁で構成され、エンジン通常運転時における前記排気絞り弁の高速側作動範囲を越えて作動可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用エンジンのデコンプレッション装置。