JP2004100459A - 多気筒エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】振動の発生を抑制しながらトラクション性能を改善できる、又はエンジン幅を狭くできる多気筒エンジンを提供する。
【解決手段】複数の主気筒９ａ，９ｂ，９ｄ，９ｅとこれより少数の副気筒９ｃとを備え、該副気筒９ｃのボア径，ストローク，及びクランク位相角の少なくとも１つが、所定のトルク変動形態が得られるように主気筒のボア径，ストローク，クランク位相角の少なくとも１つと異なる値に設定されている。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動二輪車用に採用される多気筒エンジンに関し、より具体的には振動を抑制しつつトラクション性能を改善できるようにした、またエンジン幅を狭くできるようにした多気筒エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動二輪車等に搭載されるエンジンでは、残存慣性力等により振動が発生するとライダーに不快感や負担を与えることから、この種の残存慣性力はできる限り消去されるべきである。特に大排気量エンジンの場合にはこの要請が強い。
【０００３】
ここで本明細書において、残存慣性力とは、ピストン等の往復運動部品の往復移動により発生する慣性力のうち、各気筒の慣性力によっても互いに打ち消しきれずに残存する慣性力を意味する。なお、残存慣性力としては、クランク軸回転数と同周期，２倍周期の一次，二次残存慣性力が問題となる。
【０００４】
例えば、Ｖバンクの一側に第１，第２気筒を、他側に第３，第４気筒を配設してなるＶ型４気筒エンジンの場合、互いにＶバンクをなす第１，第３気筒、及び第２，第４気筒をそれぞれ共通の第１，第２クランクピンに連結し、該第１，第２クランクピンのクランク位相角を１８０°とすることにより、バンク角度の如何に係わらず上記一次残存慣性力を消去でき、一次残存慣性力による振動の発生を回避することができる。
【０００５】
【発明が解決すようとする課題】
ところで自動二輪車の場合、駆動輪が後輪のみであり、また後輪荷重も小さいため、駆動輪により路面を駆動する場合の効率（以下、トラクション性能と記す）が四輪車に比べて低く、これを改善することが要請されている。この要請に応えるために、従来から、例えば気筒数や点火間隔を適宜設定することによりエンジンのトルク変動形態を制御し、もってトラクション性能を改善することが行われている。
【０００６】
なお、本明細書において、トルク変動形態とは、以下のように定義される。即ち、一般に、等爆発間隔の４サイクルエンジンでは、１サイクル７２０°間で概ね気筒数と同じ数，同じ周期でトルクカーブ上のピークが発生する。一方、不等爆発間隔の４サイクルエンジンの場合、何れかの気筒間で爆発間隔が狭くなり、他の気筒間で爆発間隔が広くなる。そのため上記トルクピークが気筒の数だけ存在しなくなり、かつ爆発間隔の狭い気筒に起因してトルクピークの絶対値は大きくなる。このようにトルクピークが大きくなると、タイヤの瞬間的なグリップ力が向上し、上記トラクション性能が向上する。
【０００７】
一方、上記クランク位相角が１８０°の多気筒エンジンの場合、振動の発生を抑制する面では有利であるものの、点火間隔の自由度が低く、従ってトルク変動形態の制御ひいてはトラクション性能の改善といった観点からは不利であるといった問題がある。
【０００８】
また自動二輪車の場合、コーナを走行する際には車体を傾斜させる必要があるが、車体を傾斜させていったときタイヤ以外の部分が接地するまでの角度（バンク角）を確保する観点からエンジン幅をできるだけ小さくすることが望まれる。しかし従来のエンジンの場合、発電機をクランク軸の端部に装着していることから、この発電機による突出がエンジンの幅寸法を小さくする場合の制約となっている。
【０００９】
本発明は上記従来の状況に鑑みてなされたもので、振動の発生を抑制しながらトラクション性能を改善できる、又はエンジン幅を狭くできる多気筒エンジンを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数の主気筒とこれより少数の副気筒とを備え、該副気筒のボア径，ストローク，及びクランク位相角の少なくとも１つが、所定のトルク変動形態が得られるように主気筒のボア径，ストローク，クランク位相角の少なくとも１つと異なる値に設定されていることを特徴とする多気筒エンジンである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１において、該エンジンはＶ型５気筒エンジンであり、上記主気筒は、互いにバンク角θのＶバンクをなすように配置されたＶバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンの間のクランク位相角は１８０°に設定され、上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンは上記第１クランクピンと同じクランク位相角に設定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項２において、点火順序については、第１気筒及び副気筒、第４気筒、第３気筒、第２気筒、第１気筒及び副気筒の順であり、点火間隔については第１気筒及び副気筒〜第４第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜第３気筒間が（１８０°）、第３気筒〜第２気筒間が（１８０°＋θ）、第２気筒〜第１気筒及び副気筒間が（１８０°）に設定されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１において、該エンジンはＶ型５気筒エンジンであり、上記主気筒は、互いにバンク角θのＶバンクをなすように配置されたＶバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンの間のクランク位相角は１８０°に設定され、上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンの上記第１クランクピンに対するクランク位相角Φは（１８０°≧Φ＞θ）に設定されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項４において、点火順序については、第１気筒、第４気筒、副気筒、第３気筒、第２気筒、第１気筒の順であり、点火間隔については第１気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜副気筒間が（θ＋１８０°−Φ）、副気筒〜第３気筒間が（Φ−θ）、第３気筒〜第２気筒間が（１８０°＋θ）、第２気筒〜第１気筒間が（１８０°）に設定されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１において、該エンジンはＶ型５気筒エンジンであり、上記主気筒は、互いにバンク角θのＶバンクをなすように配置されたＶバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンは同一クランク位相角に設定され、上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンの上記第１，第２クランクピンに対するクランク位相角は１８０°に設定されていることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項６において、点火順序については、第１気筒、副気筒、第４気筒、第２気筒、第３気筒、第１気筒の順であり、点火間隔については第１気筒〜副気筒間が（１８０°）、副気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜第２気筒間が（θ）、第２気筒〜第３気筒間が（３６０°−θ）、第３気筒〜第１気筒間が（θ）に設定されていることを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項２ないし７の何れかにおいて、上記第３，第４気筒の間にかつ上記副気筒と対向するようにバランサ機構を設けたことを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項２ないし８の何れかにおいて、上記第３，第４気筒の間に発電機を設けたことを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明は、Ｖバンク一側に第１，第２気筒を、他側に第３，第４気筒を配置し、第１，第３気筒のピストンを共通の第１クランクピンに連結し、第２，第４気筒のピストンを共通の第２クランクピンに連結した多気筒エンジンにおいて、上記Ｖバンク一側の第１気筒と第２気筒との間に副気筒を配置し、該副気筒のピストンを副クランクピンに連結し、上記Ｖバンク他側の第３気筒と第４気筒との間に発電機を配設し、該発電機を駆動する駆動ギヤをクランク軸の上記副クランクピンが接続された副クランクアーム部に形成したことを特徴としている。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項１０において、上記発電機は、ブロック状のホルダに支持されており、該ホルダはクランクケースの底部に着脱可能に装着されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１１において、上記発電機の回転軸と同軸をなすようにバランサ軸が配置され、上記ホルダの一側に発電機が、他側にバランサウェイトが配置されていることを特徴としている。
【００２２】
【発明の作用効果】
請求項１の発明によれば、主気筒の他に副気筒を設け、該副気筒のボア径，ストローク，及びクランク位相角の少なくとも１つを主気筒と異なる値に設定したので、該副気筒のボア径，クランク位相角等を適宜選定することにより所望のエンジントルク変動形態を得ることが可能であり、トラクション性能を向上できる。
【００２３】
即ち、本発明では、上記副気筒をトラクション性能のコントロール用気筒として捉えている。上記副気筒のボア径，ストローク，及びクランク位相角の少なくとも１つを適宜選定することによりエンジン１回転当たりのトルク変動形態を所望のトルク変動形態とするのである。
【００２４】
例えば、主気筒及び副気筒全体のエンジン排気量を同一とした条件下で、主気筒及び副気筒のボア径，ストロークを全て同じに設定した比較例エンジンと、副気筒のボア径，ストロークを適宜変化させた本発明エンジンとを比較すると、副気筒のボア径，ストロークを変化させた場合、副気筒の爆発力とピストン，コンロッド等による慣性力が変化し、これにともなって主気筒と合成したトルク変動形態も変化する。従って副気筒のボア径，ストローク等を適宜設定することにより必要なトルク変動形態を実現することができる。
【００２５】
請求項２，請求項４，請求項６の発明によれば、Ｖバンク一側，他側の第１，第３気筒を第１クランクピンに連結し、Ｖバンク一側，他側の第２，第４気筒を第２クランクピンに連結し、上記第１，第２気筒の間に副気筒を配設したので、Ｖ型５気筒エンジンにおいて、主気筒と副気筒とを備えた構造を無理無く実現でき、該副気筒のボア径，ストローク，クランク位相角を適宜選定することにより所望のエンジントルク変動形態を実現できる。
【００２６】
そして請求項２の発明では、副気筒のクランク位相角を上記第１クランクピンと同一に設定したので、請求項３の発明に示す点火時期及び点火間隔を選択可能とすることができ、エンジントルク変動形態は図１１に示すように、その変動幅が大きくなり、トラクション性能が向上する。従って請求項２，３の発明は、より高いトラクション性能を要求する用途のエンジンに適している。
【００２７】
一方、請求項４の発明では、副気筒のクランク位相角Φを上記第１クランクピンに対して（１８０°≧Φ＞θ）に設定したので、請求項５に示す点火時期及び点火間隔を選択可能とすることができ、エンジントルク変動形態は図１２に示すように、その変動幅は上記請求項２，３に比べて小さくなっており、従って請求項４，５の発明は、よりスムーズなトルク特性を要する用途のエンジンに適している。
【００２８】
また、請求項６の発明では、第１，第２クランクピンを同一クランク位相角とし、副気筒のクランク位相角Φを上記第１，第２クランクピンに対して（１８０°）に設定したので、請求項７に示す点火時期及び点火間隔を選択可能とすることができ、エンジントルク変動形態の変動幅は、上記請求項２〜５　の中間レベルとなるが、クランウェイトによるバランシングの選択により残存振動レベルを小さくでき、使用エンジン回転数域が低い場合にはバランサ機構を不要にできる可能性がある。
【００２９】
請求項８の発明によれば、上記Ｖ型５気筒エンジンの場合に、副気筒を設けたのと反対側のバンクにおける第３，第４気筒間にバランサ機構を配置したので、副気筒を設けたことで必然的に生じる第３，第４気筒間の空間をバランサ機構の配置空間に利用でき、エンジンの大型化を来すことなくバランサ機構を備えることができる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、上述のように副気筒を設けたことで必然的に生じる第３，第４気筒間の空間を発電機の配置空間に利用でき、クランク軸端部に発電機を設けた場合に比較してエンジン幅の大型化を回避できる。また上記バランサ機構と発電機とを一体化したユニット構造とした場合には、構造を簡素化できるとともにエンジンへの組み付け作業を容易化できる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、Ｖバンク一側に第１，第２気筒を、他側に第３，第４気筒を配置した場合に、上記Ｖバンク一側の第１気筒と第２気筒との間に副気筒を配置し、上記Ｖバンク他側の第３気筒と第４気筒との間に発電機を配設したので、副気筒を設けたことで必然的に生じる第３，第４気筒間の空間を利用して発電機を配置でき、クランク軸の端部に発電機を配置した場合に比較してエンジン幅を狭めることができる。
【００３２】
また副気筒のピストンが接続された副クランクピンを支持するクランクアーム部に発電機駆動ギヤを形成したので、比較的大径となる駆動ギヤをクランクアームが大径であることを利用して簡単に形成できる。
【００３３】
請求項１１の発明によれば、上記発電機を、ブロック状のホルダで支持し、該ホルダをクランクケースの底部に着脱可能に装着することにより所定位置に配置するようにしたので、例えばクランクケースに発電機を支持するためのボス部等を一体的に形成する場合に比較して発電機の支持構造を簡素化できる。
【００３４】
また発電機の取付においては、エンジン外部で発電機をホルダに組み付けることでユニット化し、これをクランクケース底部にボルト締め等で固定するだけで済むので、組み付け作業が容易である。
【００３５】
請求項１２の発明によれば、上記発電機の回転軸と同軸をなすようにバランサ軸を配置し、上記ホルダの一側に発電機を、他側にバランサウェイトを配置したので、発電機とバランサ機構とをホルダに組み付けてユニット化でき、バランサ機構を含めた支持構造の簡素化，組み付け作業の容易化を図ることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１〜図１０は本発明の第１実施形態による自動二輪車用Ｖ型５気筒エンジン（多気筒エンジン）を説明するための図である。
【００３７】
各図において、１はＶ型５気筒エンジンであり、該エンジン１のシリンダブロック２の下側合面２ａにはクランクケース３がボルト締め結合され、上側合面２ｂ，２ｃにはシリンダヘッド４，４の下側合面４ａ，４ａがボルト締め結合され、該シリンダヘッド４，４の上側合面４ｂ，４ｂにはヘッドカバー６，６が装着されている。
【００３８】
上記シリンダブロック２は、図１に示すように、クランク軸直角断面（横断面）で見て大略Ｖ字状でクランク軸方向（図１紙面直角方向）に延びる大略柱状のものであり、基部となるクランク軸支持部８ａにＲバンク８ｂとＬバンク８ｃとがＶバンク一側（図１左側），他側（同図右側）に位置して所定のバンク角θをなすように一体形成されている。
【００３９】
上記Ｒバンク８ｂの、クランク軸方向一側（図２左側），他側（同図右側）に第１，第２気筒９ａ，９ｂが形成され、該第１，第２気筒９ａ，９ｂの間のクランク軸方向中心に副気筒９ｃが形成されている。
【００４０】
また上記Ｌバンク８ｃの、クランク軸方向一側，他側に第３，第４気筒９ｄ，９ｅが形成され、該第３，第４気筒９ｄ，９ｅの間には上記副気筒９ｃを設けたことにより発生する一次残存慣性力を消去し、もって該慣性力による振動の発生を回避するためのバランサ機構１０が上記副気筒９ｃとＶバンクを挟んで対向するように配設されている。なお、上記副気筒９ｃの配設位置は、上記第３，第４気筒９ｄ，９ｅのクランク軸方向中心とも一致しており、従ってこの副気筒９ｃはエンジン１の幅方向中心に位置していることとなる。
【００４１】
上記第１気筒９ａと第３気筒９ｄ、及び第２気筒９ｂと第３気筒９ｅとはコンロッドの幅分だけクランク軸方向に偏位（オフセット）させて配置されている。この場合に、副気筒９ｃが設けられた側の第１気筒９ａ，第２気筒９ｂがクランク軸方向外側に、第３気筒９ｄ，第４気筒９ｅがクランク軸方向内側にそれぞれ位置している。このように配置したのでエンジン幅を最小にしながら第１，第２気筒９ａ，９ｂの間隔を拡げることができ、該第１，第２気筒９ａ，９ｂの間に上記副気筒９ｃを配置するためのスペースを無理なく確保することができる。
【００４２】
上記第１気筒９ａ，第３気筒９ｄに摺動自在に挿入配置された第１ピストン１１ａ，第３ピストン１１ｄは、それぞれコンロッド１２ａ，１２ｄを介してクランク軸１３に一体形成された共通の第１クランクピン１３ａに連結されている。また上記第２気筒９ｂ，第４気筒９ｅに摺動自在に挿入配置された第２ピストン１１ｂ，第４ピストン１１ｅは、それぞれコンロッド１２ｂ，１２ｅを介してクランク軸１３に一体形成された共通の第２クランクピン１３ｂに連結されている。
【００４３】
さらにまた上記副気筒９ｃに摺動自在に挿入配置された副ピストン１１ｃはコンロッド１２ｃを介してクランク軸１３に一体形成された副クランクピン１３ｃに連結されている。
【００４４】
上記クランク軸１３は、上記第１クランクピン１３ａ，副クランクピン１３ｃ，第２クランクピン１３ｂの間及び両端部に形成された４組のジャーナル部１３ｅを備えている。この各ジャーナル部１３ｅは、シリンダブロック２のクランク軸支持部８ａの合面に凹設された４組の上側軸受部と、上記クランクケース３に一体形成された４組のクランク軸支持部３ｂの各合面に凹設された４組の下側軸受部とで軸支されており、該クランクケース３の各クランク軸支持部３ｂは各ジャーナル部毎に４本のボルト３ｃにより上記シリンダブロック２側に固定されている。
【００４５】
また上記クランク軸１３の図２左端部には、発電機３０のマグネットを支持するための円筒状のマグネットケース３０ａがテーパ嵌合により装着されてボルト３０ｂで締め付け固定されている。また上記マグネットケース３０ａ内にはコイル３０ｃが配置されており、該コイル３０ｃはシリンダブロック２に着脱可能に装着されたカバー３０ｄに固定されている。またマグネットケース３０ａの外周面にはクランク軸の回転角度を検出するための凹凸３０ｅが形成されており、該凹凸３０ｅに対向するように配置されたクランク角センサ３０ｆは上記カバー３０ｄに固定されている。
【００４６】
本実施形態エンジン１の潤滑油供給系統３２は、図９に示すように構成されている。即ち、上記クランクケース３の下合面に装着されたオイルパン３３内の潤滑油がオイルストレーナ３２ａを介してオイルポンプ３２ｂで吸引加圧され、レギュレータ３２ｃにより所定圧力に調整され、その一部がオイルクーラー３２ｄ内で冷却されつつオイルフィルタ３２ｅを介して上記クランクケース３にクランク軸１３と平行に形成されたメインギャラリ３ｄに供給される。
【００４７】
上記メインギャラリ３ｄに供給された潤滑油は、シリンダブロック２の発電機３０と反対側に装着されたカバー２９内に形成されたオイル通路２９ａを介して上記クランク軸１３の図２右端部に装着されたオイル導入部材３１のオイル導入孔３１ａに供給され、ここからクランク軸１３内にドリル加工により形成されたオイル孔１３ｆを通り、該オイル孔１３ｆの途中から分岐するように形成された分岐孔１３ｇを通り、上記各クランクピン１３ａ〜１３ｃのコンロッド摺動面に供給される。
【００４８】
また上記メインギャラリ３ｄに供給された潤滑油の一部は、該メインギャラリ３ｄの途中から分岐するように上記クランク軸支持部３ｂに形成された分岐孔３ｅを通って上記クランク軸１３のジャーナル部１３ｅを支持する上，下軸受部に凹設されたオイル溝３ｆに供給され、さらにクランク軸支持部８ａに形成された連通孔８ｅを介して上記Ｖバンクの底壁部にクランク軸と平行に形成されたサブギャラリ８ｆに供給される。該サブギャラリ８ｆに供給された潤滑油は、途中から分岐する分岐孔８ｇを介してピストンクーラ３４のオイル孔３４ａに供給され、該オイル孔３４ａから各ピストンの裏面に向かって噴出し、該各ピストンを冷却する。
【００４９】
なお、上記サブギャラリ８ｆに供給された潤滑油の一部は、シリンダヘッドの動弁機構部分に供給され、他の一部はタイミングギヤ列２５のギヤ２５ｃの軸受部に供給される。
【００５０】
ここで上記第１クランクピン１３ａと第２クランクピン１３ｂとの間のクランク位相角は１８０°に設定されている。また上記副クランクピン１３ｃは上記第１クランクピン１３ａと同じクランク位相各に設定されている。
【００５１】
また、上記第１，第２気筒９ａ，９ｂ、及び第３，第４気筒９ｄ，９ｅについては、同一のボア径，及びストロークに設定されている。これに対し、上記副気筒９ｃについては他の気筒に比べてボア径，ストローク、クランク位相角の少なくとも１つが異なる値に設定されており、本実施形態の場合、具体的には、副気筒９ｃのクランク位相角は第１，第３気筒と同一であり、またストロークは他の全ての気筒と同一であるが、ボア径は他の気筒より大径に設定されている。
【００５２】
さらにまた上記各気筒の点火時期順序については、第１気筒及び副気筒（同時点火）、第４気筒、第３気筒、第２気筒、第１気筒の順になっており、各気筒間の点火間隔については、第１，副気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜第３気筒間が１８０°、第３気筒〜第２気筒間が（１８０°＋θ）、第２気筒〜第１，副気筒間が１８０°に設定されている。即ち、本実施形態エンジンは、第１，副気筒〜第４気筒間の点火間隔が狭く、第３気筒〜第２気筒間が広いといった不等爆発間隔となっている。
【００５３】
上記バランサ機構１０は、軸受１４で軸支されたバランサ軸部１０ａの一端に板状のバランサギヤ１０ｂを一体形成し、他端に板状の偏芯ウェイト１０ｃをボルト１０ｄにより結合固定した構造のものである。上記軸受１４のインナレース部は上記偏心ウェイト１０ｃのボルト穴周縁に形成されたフランジ部１０ｇと上記バラサンサギヤ１０ｂとで挟持固定されている。
【００５４】
上記軸受１４は、上記バランサギヤ１０ｂと偏心ウェイト１０ｃとで挟まれるように配置されたバランサホルダ１５で支持されており、該バランサホルダ１５はシリンダブロック２の第３，第４気筒９ｄ，９ｅ間に形成されたホルダ支持ボス部８ｄにボルト１５ｃ，１５ｄで締め付け固定されている（図１参照）。
【００５５】
上記バランサホルダ１５は上記バランサギヤ１０ｂ及び偏心ウェイト１０ｃより僅かに厚い板状のものであり、基部１５ａとキャップ部１５ｂとからなる２分割構造となっている。また上記バランサギヤ１０ｂはクランク軸１３の上記副クランクピン１３ｃを支持するクランクアーム部の外周に形成された駆動ギヤ１３ｄに噛合している。
【００５６】
ここで上記偏心ウェイト１０ｃは、上述のフランジ部１０ｇを周縁に有し、上記バランサ軸部１０ａに回り止めピン１０ｋを介在させて固定された基部１０ｈと、半円状のウェイト部１０ｉとを有する。またこのウェイト部１０ｉの外周部には鉄より比重の大きい金属からなる重り１０ｆが埋設されている。
【００５７】
また上記バランサギヤ１０ｂの、上記重り１０ｆと対向する部位には同様の重り１０ｅが埋設されており、このバランサギヤ１０ｂの重り１０ｅと反対側部分は軽量化のために薄肉とされ、さらに肉抜き穴１０ｊが形成されている。
【００５８】
本実施形態エンジン１では、第１，第３気筒９ａ，９ｄのピストンが連結された共通の第１クランクピン１３ａと、第２，第４気筒９ｂ，９ｅのピストンが連結された共通の第２クランクピン１３ｂとのクランク位相角を１８０°に設定したので、第１〜第４気筒による一次残存慣性力については、Ｖバンクの角度に関係なく消去可能である。
【００５９】
そして本実施形態では、第１，第２気筒９ａ，９ｂ間の中心に副気筒９ｃを配置し、該副気筒９ｃのボア径を他の気筒のボア径より大径とするとともに、該副気筒９ｃのクランク位相角を第１，第３気筒９ａ，９ｄと同一とし、点火時期については、第１及び副気筒、第４気筒、第３気筒、第２気筒の順とし、点火間隔については第１及び副気筒〜第４気筒間を（１８０°−θ）、第４〜第３気筒間を１８０°、第３〜第２気筒間を（１８０°＋θ）としたので、トルク変動幅を図１０に示すように大きくすることができ、高いトルク変動形態を必要とする用途のエンジンに適用できる。
【００６０】
図１０は本実施形態におけるトルク変動形態を説明するための実験結果を示す図である。この実験例エンジンでは、バンク角θ＝７０°であり、点火間隔は、第１及び副気筒〜第４気筒間は１１０°、第４〜第３気筒間は１８０°、第３〜第２気筒間は２５０°、第２〜第１，副気筒間は１８０°となっている。
【００６１】
図１０において、特に正側のエンジントルクが大きく、そのため全体としてのトルク変動幅が大きくなっており、トラクション性能が高くなっていることが判る。
【００６２】
また本実施形態では、第３，第４気筒９ｄ，９ｅの間に、副気筒９ｃ専用のバランサ機構１０を設けたので、副気筒９ｃを追加したことによる一次残存慣性力を消去できる。
【００６３】
さらにまた本実施形態では副気筒９ｃは第１，第２気筒のクランク軸方向中心でかつ第３，第４気筒のクランク軸方向中心に、つまりエンジンのクランク軸方向中心に配置されているので、該副気筒９ｃを追加したことによる慣性偶力の発生は無い。
【００６４】
そして本実施形態のバランサ機構１０は、軸受幅より僅かに長いバランサ軸部１０ａをバランサホルダ１５により軸受１４を介して支持し、該バランサ軸部１０ａの両端に板状のバランサギヤ１０ｂ，偏心ウェイト１０ｃを同じく板状のバランサホルダ１５を挟むように配置した構造のものとしたので、該バランサ機構１０の軸方向長さを短縮でき、第３，第４気筒９ｄ，９ｅの間という極めて限られた狭い空間を利用してバランサ機構を配置できる。なお、第１，第２気筒９ａ，９ｂの間に副気筒９ｃを配置したので、第３，第４気筒９ｄ，９ｅの間にバランサ機構の配設空間を確保できたものである。
【００６５】
また本実施形態のバランサ機構１０は、２分割式バランサホルダ１５により支持された組立体となっており、該バランサホルダ１５をボルト１５ｃ，１５ｄによりシリンダヘッド２のバランサ支持ボス部８ｄに締め付け固定する構造を採用したので、バランサ機構の支持構造が極めて簡素であり、また組立作業が極めて容易である。
【００６６】
ここで２５は、クランク軸１３により吸気，排気カム軸を回転駆動するためのタイミングギヤ列である。このタイミングギヤ列２５は、クランク軸１３の端部に形成されたクランクギヤ２５ａにより、中間ギヤアッシー２５ｂと、第１，第２アイドラギヤ２５ｃ，２５ｄを介して吸気，排気カム軸に固着された吸気，排気カムギヤ２５ｅ，２５ｆを回転駆動するようになっている。
【００６７】
ここで上記中間ギヤアッシー２５ｂは、主として図５〜図７に示すように、上記クランクギヤ２５ａにより駆動される平板状で該クランクギヤ２５ａより大径の中間従動ギヤ２５ｇと、これを挟みこむように内側，外側に配置され該中間従動ギヤ２５ｇより小径の内，外中間駆動ギヤ２５ｈ，２５ｉとをピン２５ｊで共に回転するように結合するとともに、これら三部品を軸芯に螺挿されたボルト２７で結合一体化したものである。上記内，外中間駆動ギヤ２５ｈ，２５ｉのボス部２５ｋが軸受２６を介してシリンダブロック２により支持されている。
【００６８】
このように中間ギヤアッシー２５ｂを、平板状の中間従動ギヤ２５ｇと内，外中間駆動ギヤ２５ｈ，２５ｉをボルト締め結合したので、歯切り加工が容易であり、コストを低減できる。
【００６９】
また上記外中間駆動ギヤ２５ｉのボス部２５ｋにはポンプ軸部２５ｍが同軸状で外方に延びるように一体形成されており、該ポンプ軸部２５ｍの先端部には冷却水ポンプ２８のインペラ２９の軸芯部が螺装固着されている。
【００７０】
上記冷却水ポンプ２８の上記インペラ２９を収容するケーシング３２は、シリンダブロック２側にボルト締め固定されたベース部３１と該ベース部３１に着脱可能に装着されたカバー部３０とからなる２分割構造になっている。そして上記ケーシング３２には上記インペラ２９の軸芯部に冷却水を導入する１つの冷却水入口部３２ａと、冷却水を吐出する２つの冷却水出口部３２ｂが形成されており、該各冷却水出口部３２ｂはシリンダブロック２の各バンク部に対応して形成された冷却水通路２ｃに連通接続されている。
【００７１】
このように本実施形態では、冷却水ポンプ２８をシリンダブロック２の側壁に直接取り付けたので、冷却水ポンプ２８をクランクケース内に配置した場合よりもコンパクト化でき、また該冷却水ポンプ２８の出口部３２ｂをシリンダブロック２の冷却水通路２ｃに直接接続でき、この点からも冷却水ポンプ回りをコンパクト化でき、また冷却水ホースが不要である。
【００７２】
またタイミングギヤ列２５の中間ギヤアッシー２５ｂの一部を構成する外中間駆動ギヤ２５ｉに一体形成したポンプ軸部２５ｍにインペラ２９を直接固定する構造を採用したので、冷却水ポンプ２８の駆動構造が簡単であり、コスト上有利であるとともに、この点からも冷却水ポンプ回りがコンパクトとなっている。
【００７３】
さらにまた冷却水ポンプ２８を駆動する際の反力が上記中間ギヤアッシー２５ｂに作用するので、タイミングギヤ列２５におけるバックラッシュが吸収され、バックラッシュによるギヤ音を低減できる。
【００７４】
上記第１実施形態では、副気筒が第１，第３気筒と同じクランク位相角に設定された場合を説明したが、本発明における副気筒は、バンク角をθとすると、クランク位相角Φを（１８０°≧Φ＞θ）に設定することができる。
【００７５】
クランク位相角Φを上記範囲に設定した第２実施形態の場合、点火順序については、第１気筒、第４気筒、副気筒、第３気筒、第２気筒とし、点火間隔については第１気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜副気筒間が（θ＋１８０°−Φ）、副気筒〜第３気筒間が（Φ−θ）、第３気筒〜第２気筒間が（１８０°＋θ）、第２気筒〜第１気筒間が（１８０°）とすることができる。
【００７６】
なお、本第２実施形態において、副気筒のクランク位相角，点火順序，点火間隔以外の構成は上記第１実施形態の場合と同じである。
【００７７】
図１１は本第２実施形態におけるエンジントルク変動形態を説明するための実験結果を示す。本実験例では、バンク角θ＝７０°、副気筒のクランク位相角Φ＝１８０°としている。従って点火間隔は、第１気筒〜第４気筒間は１１０°、第４気筒〜副気筒間は７０°、副気筒〜第３気筒間は１１０°、第３気筒〜第２気筒間は２５０°、第２気筒〜第１気筒間は１８０°となっている。
【００７８】
図１１において、上記第１実施形態に比較して特にトルクピークの発生回数が増加しており、また正側のエンジントルクが小さくなり、全体としてのトルク変動幅が小さくなっている。従って本第２実施形態のエンジンは、よりスムーズなトルク特性を要する用途のエンジンに適している。
【００７９】
さらにまた上記第１，第２実施形態では、第１クランクピンと第２クランクピンとが１８０°のクランク位相角を有する場合を説明したが、本発明では、ダイ１，第２クランクピンを同一クランク位相角とすることもできる。
【００８０】
このように構成した第３実施形態では、Ｖバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒が主気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンは同一クランク位相角に設定される。
【００８１】
上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンの上記第１，第２クランクピンに対するクランク位相角は１８０°に設定されている。
【００８２】
また本第３実施形態では、点火順序については、第１気筒、副気筒、第４気筒、第２気筒、第３気筒、第１気筒の順であり、点火間隔については第１気筒〜副気筒間が（１８０°）、副気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜第２気筒間が（θ）、第２気筒〜第３気筒間が（３６０°−θ）に設定されている。
【００８３】
図１２は、本第３実施形態におけるエンジントルク変動形態を説明するための実験結果を示す。本実験例では、バンク角θ＝７０°、副クランクピンの第１，第２クランクピンとのクランク位相角は１８０°としている。従って点火間隔は、第１気筒〜副気筒間は１８０°、副気筒〜第４気筒間は１１０°、第４気筒〜第２気筒間は７０°、第２気筒〜第３気筒間は２９０°、第３気筒〜第１気筒間は７０°となっている。
【００８４】
図１２において、上記第１実施形態に比較してトルクピークの発生回数は同様であり、また正側のエンジントルクは上記第２実施形態より僅かに大きく、全体としてのトルク変動幅は第１実施形態と第２実施形態との中間程度となっている。が小さくなっている。従って本第３実施形態のエンジンは、スムーズなトルク特性でかつトラクション性能も有することが要求される用途のエンジンに適している。
【００８５】
図１３は本発明の第４実施形態を説明するための図であり、これは第３気筒と第４気筒との間に配置されたバランサ機構４０に発電機を一体化した例であり、図中、図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００８６】
本第４実施形態では、バランサ軸４０ａの一端には上記第１実施形態と同様の構造を有するバランサウェイト１０ｃが一体形成され、他端には上記第１実施形態と同様の構造を有する発電機３０′が結合されている。
【００８７】
上記発電機３０′のマグネットケース３０ａは上記バランサ軸４０ａに対して着脱可能に、例えばボルト１０ｄにより締め付け固定されている。またコイル３０ｃはバランサホルダ１５に着脱可能に、例えばボルト３０ｄにより締め付け固定されている。そして上記マグネットケース３０ａの外周に形成された駆動ギヤ１０ｂが上記クランク軸１３に形成された駆動ギヤ１３ｄに噛合している。
【００８８】
このようにバランサ軸４０ａを駆動するための専用の駆動ギヤを設ける代わりに、マグネットケース３０ａの外周に駆動ギヤ１０ｂを形成し、該駆動ギヤ１０ｂによりマグネットケース３０ａとバランサ軸４０ａとを同時に回転させるようにしたので、部品の共用化ができ、またクランク軸端部に発電機を設けた場合に比較してエンジン幅を狭くできる。
【００８９】
また副気筒のピストンが接続された副クランクピンを支持するクランクアーム部に発電機駆動ギヤ１３ｄを形成したので、比較的大径となる駆動ギヤをクランクアームが大径であることを利用して簡単に形成できる。
【００９０】
さらにまた、本第４実施形態におけるバランサ装置４０も、上記第１実施形態の場合と同様に、２分割式バランサホルダ１５によりバラサンサ軸及び発電機を支持してユニット化し、該ユニットをボルト１５ｃ，１５ｄによりシリンダヘッド２のバランサ支持ボス部８ｄに締め付け固定するだけで発電機付きバランサ装置をエンジンに装着でき、組立作業が極めて容易である。
【００９１】
なお、上記第４実施形態において、第３，第４気筒の間に、バランサ機構は設けずに発電機のみを設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における多気筒エンジンのシリンダブロック部分の断面側面図（図２のＩ−Ｉ　線断面図）である。
【図２】上記エンジンのシリンダブロック部分の断面平面展開図である。
【図３】上記エンジンのバランサ機構部分の断面平面図である。
【図４】上記エンジンのカム軸駆動用ギヤ列の模式正面図である。
【図５】上記ギヤ列の模式側面図である。
【図６】上記ギヤ列の正面図である。
【図７】上記エンジンの冷却水ポンプ部分の断面側面図である。
【図８】上記上記冷却水ポンプのカバーを取り外した状態の正面図である。
【図９】上記エンジンの潤滑油供給系統図である。
【図１０】上記エンジンのトルク変動形態を説明するためのクランク角−トルク特性図である。
【図１１】本発明の第２実施形態によるエンジンのトルク変動形態を説明するためのクランク角−トルク特性図である。
【図１２】本発明の第３実施形態によるエンジンのトルク変動形態を説明するためのクランク角−トルク特性図である。
【図１３】本発明の第４実施形態によるバランサ機構付き発電機部分の断面平面図である。
【符号の説明】
９ａ，９ｂ　第１，第２気筒（主気筒）
９ｄ，９ｅ　第３，第４気筒（主気筒）
９ｃ　副気筒
１３ａ，１３ｂ　第１，第２クランクピン
１３ｃ　副クランクピン
１０　バランサ機構
１５　ホルダ
３０′　発電機

Claims (12)

1. 複数の主気筒とこれより少数の副筒気筒とを備え、該副気筒のボア径，ストローク，及びクランク位相角の少なくとも１つが、所定のトルク変動形態が得られるように主気筒のボア径，ストローク，クランク位相角の少なくとも１つと異なる値に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
2. 請求項１において、該エンジンはＶ型５気筒エンジンであり、上記主気筒は、互いにバンク角θのＶバンクをなすように配置されたＶバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンの間のクランク位相角は１８０°に設定され、上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンは上記第１クランクピンと同じクランク位相角に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
3. 請求項２において、点火順序については、第１気筒及び副気筒、第４気筒、第３気筒、第２気筒、第１気筒及び副気筒の順であり、点火間隔については第１気筒及び副気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜第３気筒間が（１８０°）、第３気筒〜第２気筒間が（１８０°＋θ）、第２気筒〜第１気筒及び副気筒間が（１８０°）に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
4. 請求項１において、該エンジンはＶ型５気筒エンジンであり、上記主気筒は、互いにバンク角θのＶバンクをなすように配置されたＶバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンの間のクランク位相角は１８０°に設定され、上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンの上記第１クランクピンに対するクランク位相角Φは（１８０°≧Φ＞θ）に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
5. 請求項４において、点火順序については、第１気筒、第４気筒、副気筒、第３気筒、第２気筒，第１気筒の順であり、点火間隔については第１気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜副気筒間が（θ＋１８０°−Φ）、副気筒〜第３気筒間が（Φ−θ）、第３気筒〜第２気筒間が（１８０°＋θ）、第２気筒〜第１気筒間が（１８０°）に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
6. 請求項１において、該エンジンはＶ型５気筒エンジンであり、上記主気筒は、互いにバンク角θのＶバンクをなすように配置されたＶバンク一側の第１，第２気筒とＶバンク他側の第３，第４気筒であり、上記第１，第３気筒のピストンは共通の第１クランクピンに、第２，第４気筒のピストンは共通の第２クランクピンに接続され、第１，第２クランクピンは同一クランク位相角に設定され、上記副気筒は上記第１，第２気筒の間に１つ配置され、かつ該副気筒の副ピストンが連結された副クランクピンの上記第１，第２クランクピンに対するクランク位相角は１８０°に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
7. 請求項６において、点火順序については、第１気筒、副気筒、第４気筒、第２気筒、第３気筒、第１気筒の順であり、点火間隔については第１気筒〜副気筒間が（１８０°）、副気筒〜第４気筒間が（１８０°−θ）、第４気筒〜第２気筒間が（θ）、第２気筒〜第３気筒間が（３６０°−θ）、第３気筒〜第１気筒間が（θ）に設定されていることを特徴とする多気筒エンジン。
8. 請求項２ないし７の何れかにおいて、上記第３，第４気筒の間にかつ上記副気筒と対向するようにバランサ機構を設けたことを特徴とする多気筒エンジン。
9. 請求項２ないし８の何れかにおいて、上記第３，第４気筒の間に発電機を設けたことを特徴とする多気筒エンジン。
10. Ｖバンク一側に第１，第２気筒を、他側に第３，第４気筒を配置し、第１，第３気筒のピストンを共通の第１クランクピンに連結し、第２，第４気筒のピストンを共通の第２クランクピンに連結した多気筒エンジンにおいて、上記Ｖバンク一側の第１気筒と第２気筒との間に副気筒を配置し、該副気筒のピストンを副クランクピンに連結し、上記Ｖバンク他側の第３気筒と第４気筒との間に発電機を配設し、該発電機を駆動する駆動ギヤをクランク軸の上記副クランクピンが接続された副クランクアーム部に形成したことを特徴とする多気筒エンジン。
11. 請求項１０において、上記発電機は、ブロック状のホルダに支持されており、該ホルダはクランクケースの底部に着脱可能に装着されていることを特徴とする多気筒エンジン。
12. 請求項１１において、上記発電機の回転軸と同軸をなすようにバランサ軸が配置され、上記ホルダの一側に発電機が、他側にバランサウェイトが配置されていることを特徴とする多気筒エンジン。

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