JP6301757B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、排気量が異なる複数のシリンダを有する内燃機関に関する。

自動車用の内燃機関として、直列４気筒や直列３気筒、Ｖ型６気筒等の様々な内燃機関が公知となっている。これらの内燃機関では、各シリンダの排気量（容積）は互いに等しく設定されている。しかしながら、このような内燃機関に、選択したシリンダの燃焼を停止する気筒休止機構を設けた場合、総排気量（出力）の選択肢が少なく、また選択可能な総排気量間の差（ギャップ）も大きいという問題がある。具体的には、シリンダの排気量が均一である場合、選択可能な総排気量は気筒数と同じ数しか選択することができない。例えば、４気筒で総排気量が２０００ｃｃの場合、選択可能な排気量は３つのシリンダが休止した５００ｃｃ、２つのシリンダが休止した１０００ｃｃ、１つのシリンダが休止した１５００ｃｃ、全てのシリンダが稼働する２０００ｃｃの４つとなり、各総排気量間の差が５００ｃｃと比較的大きくなる。そのため、走行状態に応じた最適な総排気量を設定することが難しく、気筒休止による燃費低減効果を最大化することが難しい。

以上のような問題に対して、複数のシリンダを数個のグループに分け、各グループにそれぞれスロットルバルブを設け、各スロットルバルブの開度に差を設けることによって、休止するシリンダの数を変更する際の出力差を小さくしたものがある（例えば、特許文献１）。

特開２００６−７７５８６号公報

しかしながら、特許文献１のようにした場合、スロットルバルブの数が増加すると共に、複雑な制御が必要となる。また、休止するシリンダの数を変更する際の出力差を小さくするためにスロットルバルブが制御されるため、燃費低減を目的とした制御を実行することができない場合が生じる。

本発明は、以上の背景に鑑み、内燃機関において、複雑な制御を要することなく、気筒休止を行う場合の排気量の選択性を向上させると共に、選択可能な排気量間のギャップを小さくすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、内燃機関（１）であって、互いに等しい半径を有する複数のシリンダ（１１）と、前記シリンダのそれぞれに往復動可能に受容された複数のピストン（２３）と、前記ピストンのそれぞれに対応した複数のクランクピン（１９）を有するクランク軸（１４）と、互いに対応する前記ピストン及びクランクピンを連結する複数のコンロッド（２４）とを有し、前記クランク軸の軸線と前記クランクピンのそれぞれの軸線との距離をクランク半径（Ｒ）とすると、任意の前記シリンダに対応した前記クランク半径が他の少なくとも１つの前記シリンダに対応した前記クランク半径と相違することを特徴とする。

この構成によれば、クランク半径が互いに相違するクランクピンに連結されたピストンはストロークが互いに相違し、シリンダの排気量が互いに相違する。そのため、これらの排気量が相違するシリンダのいずれかを選択して休止した場合、選択したシリンダに応じて総排気量が相違する。これにより、総排気量の選択可能な値の数が増加すると共に、選択可能な値（総排気量）間の差が小さくなる。ここで、総排気量とは、稼働しているシリンダの排気量の合計値をいう。

また、各シリンダの半径を互いに等しくし、ピストンのストロークによって各シリンダの排気量（容量）を相違させるため、シリンダをシリンダブロックに形成する際のホーニング加工が容易である。また、本発明は、半径が互いに等しいシリンダが形成された従来のシリンダブロックを有する内燃機関に適用することができ、適用可能範囲が広い。また、各クランクスローのクランク半径に対応してクランクケースの外形を縮小することができ、外形を縮小した部分に補機等を配置することができる。

上記の発明において、前記シリンダのそれぞれに対応した前記クランク半径が互いに相違するとよい。すなわち、各シリンダに設定されたクランク半径が全て異なる大きさに設定されているとよい。

この構成によれば、各シリンダの排気量が互いに相違するため、気筒休止を行う場合に選択可能な総排気量の値が増加する。

上記の発明において、前記ピストンはピストンピン（２３）を有し、前記ピストンピンにおいて前記コンロッドに連結され、前記コンロッドの長さ（Ｌ）、及び前記ピストンピンの軸線と前記ピストンの頭頂面との間の長さ（Ｃ）の少なくとも一方が調節されることによって、上死点における前記頭頂面のそれぞれの位置がシリンダ軸線方向において同位置に配置されているとよい。

この構成によれば、各ピストンの頭頂面の上死点における位置が各シリンダにおいて一致する。そのため、上死点における各シリンダの燃焼室の容積を容易に互いに等しくすることができる。また、各シリンダの上端位置を互いに一致させることができるため、シリンダブロックの上端面、すなわちシリンダヘッドとの接合面を平面に形成することができる。

上記の発明において、複数の前記シリンダの内で任意の前記シリンダの燃焼を停止可能にする気筒休止機構を更に有するとよい。

この構成によれば、排気量が異なるシリンダを含む内燃機関の特徴を活用し、内燃機関は様々な総排気量を実現することができる。

上記の発明において、前記シリンダが２つであり、かつ前記クランク軸の一端側に変速機（３２）が接続される場合において、前記変速機側の前記シリンダに対応した前記クランク半径が、他の前記シリンダの前記クランク半径よりも大きいとよい。

この構成によれば、クランク半径が大きいシリンダは出力が大きいが、クランク半径が小さいシリンダよりも、回転負荷が大きい変速機に近い位置に設けられるため、クランクシャフトに加わる捩れが軽減される。

上記の発明において、前記シリンダが３つ以上であり、かつ前記クランク軸の一端側に変速機（３２）が接続される場合において、前記シリンダの内、前記変速機に対して最も近い位置に配置されたものを近位端シリンダ、前記変速機に対して最も遠い位置に配置されたものを遠位端シリンダ、その他を中間シリンダとすると、前記中間シリンダ、前記近位端シリンダ、及び前記遠位端シリンダに対応する前記クランク半径は、記載の順序が前のものほど大きいとよい。また、前記中間シリンダは、シリンダ列方向における中央側に配置されたものほど前記クランク半径が大きく、かつシリンダ列方向における中央からの距離が同じ場合、前記変速機に対して近い位置に配置された方の前記クランク半径が大きいとよい。

この構成によれば、シリンダ列の中央側にクランク半径が大きいシリンダが配置されることによって、内燃機関に生じる偶力が軽減される。また、両端のシリンダの内、クランク半径が大きいシリンダが、クランク半径が小さいシリンダよりも、回転負荷が大きい変速機に近い位置に設けられるため、クランクシャフトに加わる捩れが軽減される。

以上の構成によれば、内燃機関において、複雑な制御を要することなく、気筒休止を行う場合の排気量の選択性を向上させると共に、選択可能な排気量間のギャップを小さくすることができる。

第１実施形態に係る内燃機関の断面図 第１実施形態に係る内燃機関の断面図 第２実施形態に係る内燃機関の模式図 第３実施形態に係る内燃機関の模式図 第４実施形態に係る内燃機関の模式図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の内燃機関に適用した実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る内燃機関１は直列２気筒のエンジンである。内燃機関１は、本体をなすシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に設けられたシリンダヘッド３と、シリンダブロック２の下部に設けられたオイルパン４と、シリンダヘッド３の上部に設けられたヘッドカバー５とを有する。シリンダブロック２の下部は、下方に向けて開口したクランクケース２Ａをなし、クランクケース２Ａの内側にクランク室７が形成される。クランク室７は、クランクケース２Ａの下端に結合されるオイルパン４によって閉じられている。シリンダヘッド３の上部と、ヘッドカバー５との間には動弁室８が形成されている。

シリンダブロック２には、第１シリンダ１１Ａ及び第２シリンダ１１Ｂが形成されている。第１及び第２シリンダ１１Ａ、１１Ｂは、それぞれの軸線であるシリンダ軸線が互いに平行となり、かつ１つの仮想平面上に配置されるように直列に配置されている。第１及び第２シリンダ１１Ａ、１１Ｂの配列方向をシリンダ列方向という。各シリンダ１１Ａ、１１Ｂは、一端がシリンダブロック２の上端面に開口し、他端がクランク室７に向けて開口している。各シリンダ１１Ａ、１１Ｂは、半径が互いに等しく形成され、またシリンダ軸線方向における長さが互いに等しく形成されている。シリンダヘッド３の各シリンダ１１Ａ、１１Ｂの上端に対応する部分には、燃焼室凹部１２Ａ、１２Ｂが形成されている。

クランクケース２Ａには、クランク軸１４が回転可能に支持されている。クランク軸１４は、軸線がシリンダ列方向に沿って延びるように配置されている。クランク軸１４は、第１シリンダ１１Ａに対応する部分に第１クランクスロー１４Ａを有し、第２シリンダ１１Ｂに対応する部分に第２クランクスロー１４Ｂを有する。クランク軸１４は、両端部と、第１及び第２クランクスロー１４Ａ、１４Ｂの間の部分とにクランクジャーナル１４Ｃを有する。各クランクジャーナル１４Ｃは、互いに結合されるクランクケース２Ａ及びベアリングキャップ１６の間に支持された軸受１７に回転可能に支持されている。これにより、クランク軸１４は、各クランクジャーナル１４Ｃの中心を通るクランク軸線を中心として回転可能となっている。

第１クランクスロー１４Ａは、それぞれクランクジャーナル１４Ｃから径方向外方に延びる一対の第１クランクアーム１８Ａ（クランクウェブ）と、一対の第１クランクアーム１８Ａの突出端間に掛け渡された第１クランクピン１９Ａと、クランクジャーナル１４Ｃからそれぞれ第１クランクアーム１８Ａと相反する側に突出した一対の第１カウンターウェイト２１Ａとを有する。同様に、第２クランクスロー１４Ｂは、それぞれクランクジャーナル１４Ｃから径方向外方に延びる一対の第２クランクアーム１８Ｂと、一対の第２クランクアーム１８Ｂの突出端間に掛け渡された第２クランクピン１９Ｂと、クランクジャーナル１４Ｃからそれぞれ第２クランクアーム１８Ｂと相反する側に突出した一対の第２カウンターウェイト２１Ｂとを有する。

第１及び第２クランクピン１９Ａ、１９Ｂは、クランク軸線と平行に延在している。第１及び第２クランクピン１９Ａ、１９Ｂは、クランク軸線を中心として、互いに１８０°の位相差を有する位置に配置されている。各クランクピン１９Ａ、１９Ｂとクランク軸線との距離をクランク半径Ｒとし、第１クランクピン１９Ａとクランク軸線との距離を第１クランク半径Ｒ_１、第２クランクピン１９Ｂとクランク軸線との距離を第２クランク半径Ｒ_２とする。本実施形態では、第１クランク半径Ｒ_１は、第２クランク半径Ｒ_２よりも大きく設定されている。

第１シリンダ１１Ａには、第１ピストン２３Ａが往復動可能に収容されている。第１ピストン２３Ａは、第１コンロッド２４Ａによって第１クランクピン１９Ａに連結されている。第１コンロッド２４Ａは、一端である大端部において第１クランクピン１９Ａに枢支され、他端である小端部において第１ピストン２３Ａに設けられた第１ピストンピン２５Ａに枢支されている。同様に、第２シリンダ１１Ｂには、第２コンロッド２４Ｂによって第２クランクピン１９Ｂに連結された第２ピストン２３Ｂが往復動可能に収容されている。第２コンロッド２４Ｂは、一端である大端部において第２クランクピン１９Ｂに枢支され、他端である小端部において第２ピストン２３Ｂに設けられた第２ピストンピン２５Ｂに枢支されている。第１及び第２ピストンピン２５Ａ、２５Ｂは、クランク軸線と平行に配置されている。

各コンロッド２４Ａ、２４Ｂの長さ、詳細には大端部の中心（各クランクピン１９Ａ、１９Ｂの中心）と小端部の中心（各ピストンピン２５Ａ、２５Ｂの中心）との距離をコンロッド長Ｌとし、第１シリンダ１１Ａに対応した第１コンロッド長さをＬ_１、第２コンロッド長さをＬ_２とする。本実施形態では、第２コンロッド長さＬ_２が第１コンロッド長さＬ_１よりも大きく設定されている。

各ピストン２３Ａ、２３Ｂにおいて、各ピストンピン２５Ａ、２５Ｂの中心と各ピストン２３Ａ、２３Ｂの頭頂面２７Ａ、２７Ｂ（シリンダヘッド３側を向く面）とのシリンダ軸線方向における距離をピストンコンプハイト（ピストン高さ）とし、第１ピストンコンプハイトをＣ_１、第２ピストンコンプハイトをＣ_２とする。本実施形態では、第２ピストンコンプハイトＣ_２が第１ピストンコンプハイトＣ_１よりも大きく設定されている。

クランク軸線に対して第１シリンダ軸線及び第２シリンダ軸線はオフセットして配置されている。クランク軸線に対する第１及び第２シリンダ軸線のオフセット量Ｄは互いに等しく設定されている。本実施形態に係る内燃機関１は、次の数式（１）を満たすように各寸法が定められている。

上記の数式１の左辺及び右辺は、上死点に位置する各ピストン２３Ａ、２３Ｂの頭頂面２７Ａ、２８Ｂとクランク軸線とのシリンダ軸線方向における距離を表す。上記の数式１を満たす場合、上死点における各ピストン２３Ａ、２３Ｂの頭頂面２７Ａ、２７Ｂの位置が各シリンダ１１Ａ、１１Ｂにおいて一致するようになる。これにより、上死点において、各ピストン２３Ａ、２３Ｂの頭頂面２７Ａ、２７Ｂと燃焼室凹部１２Ａ、１２Ｂとの間に形成される燃焼室２９Ａ、２９Ｂの大きさが各シリンダ１１Ａ、１１Ｂで等しくなる。

クランク軸１４は、一端である第１端１４Ｄ（第１シリンダ１１Ａ側の端部）側が変速機３２に連結される。第１端１４Ｄは、変速機３２の入力軸と直接又は間接的に連結され、変速機３２の入力軸との間に、フライホイールやクラッチ、トルクコンバータが介装されてもよい。クランク軸１４の他端である第２端１４Ｅ（第２シリンダ１１Ｂ側の端部）は、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、ヘッドカバー５の端壁を覆うように設けられたエンドカバー３３を貫通し、外方に突出している。第２端１４Ｅのエンドカバー３３から突出した部分にはクランクプーリ３４が設けられ、第２端１４Ｅのエンドカバー３３とシリンダブロック２との間の部分にはクランクスプロケット３５が設けられている。クランクプーリ３４及び補機（不図示）の入力軸には、ベルト３７が掛け渡され、クランク軸１４の回転力が補機に伝達される。クランクスプロケット３５には、後述するカムシャフト３６のカムスプロケット（不図示）との間にタイミングチェーン３８が掛け渡される。

シリンダヘッド３には、各燃焼室凹部１２Ａ、１２Ｂに連通する吸気ポート４１及び排気ポート４２が形成されている。燃焼室２９Ａ、２９Ｂと吸気ポート４１の内端部のそれぞれとの境界部には吸気バルブ４３が設けられ、燃焼室２９Ａ、２９Ｂと排気ポート４２の内端部のそれぞれとの境界部には排気バルブ４４が設けられている。吸気バルブ４３及び排気バルブ４４は、公知のポペットバルブであり、各ポートと燃焼室２９Ａ、２９Ｂとの連通状態を開及び閉の間で切り替える。吸気バルブ４３及び排気バルブ４４は、各バルブ４３、４４とシリンダブロック２との間に介装されたバルブスプリング４５によって、常時閉方向に付勢されている。

動弁室８には、吸気バルブ４３及び排気バルブ４４を開閉駆動する動弁機構５０が設けられている。動弁機構５０は、カムシャフト３６、吸気側ロッカシャフト５１、排気側ロッカシャフト５２、吸気側ロッカアーム５３、排気側ロッカアーム５４、及び気筒休止機構５５を有する。

カムシャフト３６は、シリンダブロック２に回転可能に支持され、クランク軸線と平行に延在している。カムシャフト３６は、タイミングチェーン３８によってクランク軸１４と連結されている。これにより、カムシャフト３６はクランク軸１４と同期して回転し、クランク軸１４の半分の回転数で回転する。カムシャフト３６は、吸気側ロッカアーム５３を駆動する複数の吸気カム５７及び排気側ロッカアーム５４を駆動する複数の排気カム５８を有している。

吸気側及び排気側ロッカシャフト５１、５２は、クランク軸線と平行に延在している。吸気側ロッカアーム５３及び排気側ロッカアーム５４は各シリンダ１１Ａ、１１Ｂに対応して設けられている。１つのシリンダに対応した吸気側ロッカアーム５３は、駆動部材５３Ａと従動部材５３Ｂとを有している。駆動部材５３Ａ及び従動部材５３Ｂは、それぞれ吸気側ロッカアーム５３に枢支されている。駆動部材５３Ａ及び従動部材５３Ｂの間には連結ピン５３Ｃが設けられている。連結ピン５３Ｃは、駆動部材５３Ａ及び従動部材５３Ｂの双方に跨がる連結位置と、従動部材５３Ｂ及び駆動部材５３Ａの一方の内部に没入した解除位置との間で油圧によって変位可能となっている。駆動部材５３Ａ及び従動部材５３Ｂは、連結ピン５３Ｃが連結位置にあるときに互いに連結され、一体となって回動し、連結ピン５３Ｃが解除位置にあるときに互いに分離され、独立して回動する。

駆動部材５３Ａは、カムシャフト３６に設けられた吸気カム５７に対応する位置に設けられ、吸気カム５７によって押圧されたときに回動する。従動部材５３Ｂは吸気バルブ４３に対応する位置に設けられ、回動することによって吸気バルブ４３をバルブスプリング４５の付勢力に抗して押圧し、開く。連結ピン５３Ｃが連結位置にあるとき、吸気カム５７が駆動部材５３Ａを押圧すると、連結ピン５３Ｃによって駆動部材５３Ａに連結された従動部材５３Ｂは駆動部材５３Ａと一体に回動し、吸気バルブ４３を開く。一方、連結ピン５３Ｃが解除位置にあるとき、吸気カム５７が駆動部材５３Ａを回動させても、駆動部材５３Ａに対して分離された従動部材５３Ｂは回動せず、吸気バルブ４３は閉じた状態に維持される。

吸気側ロッカアーム５３と同様に、１つのシリンダに対応した排気側ロッカアーム５４は、連結ピン５４Ｃによって、連結及び分離がなされる駆動部材５４Ａと従動部材５４Ｂとを有している。駆動部材５４Ａ及び従動部材５４Ｂは、それぞれ排気側ロッカアーム５４に枢支され、連結ピン５４Ｃが連結位置にあるときに互いに連結され、一体となって回動し、連結ピン５４Ｃが解除位置にあるときに互いに分離され、独立して回動する。

駆動部材５４Ａは、カムシャフト３６に設けられた排気カム５８に対応する位置に設けられ、排気カム５８によって押圧されたときに回動する。従動部材５４Ｂは排気バルブ４４に対応する位置に設けられ、回動することによって排気バルブ４４をバルブスプリング４５の付勢力に抗して押圧し、開く。連結ピン５４Ｃが連結位置にあるとき、排気カム５８が駆動部材５４Ａを押圧すると、連結ピン５４Ｃによって駆動部材５４Ａに連結された従動部材５４Ｂは駆動部材５４Ａと一体に回動し、排気バルブ４４を開く。一方、連結ピン５４Ｃが解除位置にあるとき、排気カム５８が駆動部材５４Ａを回動させても、駆動部材５４Ａに対して分離された従動部材５４Ｂは回動せず、排気バルブ４４は閉じた状態に維持される。

気筒休止機構５５は、これらの各ロッカアーム５３、５４と、各ロッカアーム５３、５４に油圧を供給する油圧装置（不図示）とを含んで構成される。気筒休止機構５５は、休止するシリンダ１１Ａ、１１Ｂに対応した各ロッカアーム５３、５４に油圧を供給し、それぞれの駆動部材５３Ａ及び従動部材５３Ｂの連結を解除し、吸気及び排気バルブ４３、４４の開動作を停止する。

本実施形態に係る内燃機関１は、第１シリンダ１１Ａに対応するクランク半径Ｒ１が第２シリンダ１１Ｂに対応するクランク半径Ｒ２よりも大きいため、第１ピストン２３Ａの方が第２ピストン２３Ｂよりもストロークが長い。第１シリンダ１１Ａ及び第２シリンダ１１Ｂは半径が互いに等しいため、第１シリンダ１１Ａの排気量（容積）は、第２シリンダ１１Ｂの排気量よりも大きくなる。そのため、本実施形態に係る内燃機関１は、気筒休止を行う、又は行わないことによって、第１及び第２シリンダ１１Ａ、１１Ｂを稼働した第１の総排気量、第１シリンダ１１Ａを稼働した第２の総排気量、第２シリンダ１１Ｂを稼働した第３の総排気量の３段階で総排気量を変更することができる。そのため、第１及び第２シリンダ１１Ａ、１１Ｂの排気量を等しくした場合に比べ、設定可能な総排気量の選択肢が増加すると共に、各総排気量間の差（ギャップ）が小さくなる。

本実施形態に係る内燃機関１では、変速機３２が接続されたクランク軸１４の第１端１４Ｄ側に、第２シリンダ１１Ｂよりもクランク半径Ｒが大きい第１シリンダ１１Ａが配置されている。すなわち、クランク半径Ｒが大きいシリンダ１１Ａが、クランク半径Ｒが小さいシリンダ１１Ｂよりも、回転負荷が大きい変速機３２に近い位置に設けられる。そのため、クランク軸１４に加わる捩れが軽減される。このように、２気筒の場合は、変速機３２側のシリンダ１１Ａに対応したクランク半径Ｒ_１が、他のシリンダ１１Ｂのクランク半径Ｒ_２よりも大きく設定されているとよい。

本実施形態に係る内燃機関１は、上記の数式（１）を満たし、上死点における各ピストン２３Ａ、２３Ｂの頭頂面２７Ａ、２７Ｂの位置が同じ位置に設定されているため、上死点における各シリンダ１１Ａ、１１Ｂの燃焼室２９Ａ、２９Ｂの容積が互いに等しくなる。

本実施形態に係る内燃機関１では、シリンダ１１毎にクランク半径Ｒが異なるため、クランク半径Ｒが小さい部分に対応してクランクケース２Ａの幅を小さく形成することができる。クランクケース２Ａの幅を小さくした部分には、補機等の他の装置を配置することで内燃機関１全体の外形をコンパクトにすることができる。

本実施形態に係る内燃機関１では、各シリンダ１１Ａ、１１Ｂの半径を同一にしたため、各シリンダ１１Ａ、１１Ｂを形成するときのホーニング加工が容易になる。従来のシリンダブロック２と同様に、本実施形態に係る内燃機関１は各シリンダ１１Ａ、１１Ｂの半径が同一であるため、従来のシリンダブロックの構造や設計、加工装置を本実施形態に適用することができる。

（第２実施形態）
図３に示すように、第２実施形態に係る内燃機関２００は、第１実施形態の内燃機関１に対してシリンダの数が１つ増え、直列３気筒となっている点が異なり、他の構成は同様である。以下の第２実施形態に係る内燃機関１の説明では、第１実施形態に係る内燃機関１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態に係る内燃機関１は、第１シリンダ１１Ａ、第２シリンダ１１Ｂ、第３シリンダ１１Ｃの３つのシリンダ１１を有している。第１〜第３シリンダ１１Ａ〜１１Ｃは、クランク軸線に沿って、第１端１４Ｄ側から、第１シリンダ１１Ａ、第２シリンダ１１Ｂ、第３シリンダ１１Ｃの順で配置されている。各シリンダ１１Ａ〜１１Ｃの半径は互いに等しく設定されている。

第１シリンダ１１Ａに対応した第１クランク半径Ｒ_１、第２シリンダ１１Ｂに対応した第２クランク半径Ｒ_２、及び第３シリンダ１１Ｃに対応した第３クランク半径Ｒ_３は、Ｒ_２＞Ｒ_１＞Ｒ_３の関係を満たすように設定されている。すなわち、シリンダ列の中央に配置された第２シリンダ１１Ｂ（中間シリンダ）に対応した第２クランク半径Ｒ_２が最も大きく、次に変速機３２に対して最も近い位置に配置された第１シリンダ１１Ａ（近位端シリンダ）に対応した第１クランク半径Ｒ_１が大きく、変速機３２に対して最も遠い位置に配置された第３シリンダ１１Ｃ（遠位端シリンダ）に対応した第３クランク半径Ｒ_３が最も小さく設定されている。第２クランクピン１９Ｂは第１クランクピン１９Ａに対して位相が１２０°遅れた位置に配置され、第３クランクピン１９Ｃは第１クランクピン１９Ａに対して位相が２４０°遅れた位置に配置されている。

第２実施形態に係る内燃機関２００では、シリンダ列方向における中央に配置された第２シリンダ１１Ｂに対応するクランク半径Ｒ_２が最も大きいため、内燃機関１に生じる偶力が軽減される。また、第１シリンダ１１Ａに対応する第１クランク半径Ｒ_１が第３シリンダ１１Ｃに対応する第３クランク半径Ｒ_３よりも大きく設定され、クランク半径Ｒが大きい部分が回転負荷の大きい変速機３２に近い位置に配置されているため、クランク軸１４に加わる捩れが軽減される。

第２実施形態に係る内燃機関２００は、気筒休止を行うことによって、第１〜第３シリンダ１１Ａ〜１１Ｃの全てを稼働した第１の総排気量、第２及び第１シリンダ１１Ｂ、１１Ａを稼働した第２の総排気量、第２及び第３シリンダ１１Ｂ、１１Ｃを稼働した第３の総排気量、第１及び第３シリンダ１１Ａ、１１Ｃを稼働した第４の総排気量、第２シリンダ１１Ｂを稼働した第５の総排気量、第１シリンダ１１Ａを稼働した第６の総排気量、第３シリンダ１１Ｃを稼働した第７の総排気量の７段階で総排気量を変更することができる。仮に、第１〜第３シリンダの排気量を等しくした場合には設定可能な総排気量は３段階であるため、設定可能な総排気量の選択肢が増加すると共に、各総排気量間の差が小さくなる。

（第３実施形態）
図４に示すように、第３実施形態に係る内燃機関３００は、第１実施形態の内燃機関１に対して気筒数が２つ増え、直列４気筒となっている点が異なり、他の構成は同様である。以下の第３実施形態に係る内燃機関３００の説明では、第１実施形態に係る内燃機関３００と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第３実施形態に係る内燃機関３００は、第１シリンダ１１Ａ、第２シリンダ１１Ｂ、第３シリンダ１１Ｃ、第４シリンダ１１Ｄの４つのシリンダを有している。第１〜第４シリンダ１１Ａ〜１１Ｄは、クランク軸線に沿って、第１端１４Ｄ側から、第１シリンダ１１Ａ、第２シリンダ１１Ｂ、第３シリンダ１１Ｃ、第４シリンダ１１Ｄの順で配置されている。各シリンダ１１Ａ〜１１Ｄの半径は互いに等しく設定されている。

第１シリンダ１１Ａに対応した第１クランク半径Ｒ_１、第２シリンダ１１Ｂに対応した第２クランク半径Ｒ_２、第３シリンダ１１Ｃに対応した第３クランク半径Ｒ_３、及び第４シリンダ１１Ｄに対応した第４クランク半径Ｒ_４は、Ｒ_２＞Ｒ_３＞Ｒ_１＞Ｒ_４の関係を満たすように設定されている。第３実施形態に係る内燃機関３００では、シリンダ列の中央側であって、かつ変速機３２側に配置された第２シリンダ１１Ｂ（中間シリンダ）に対応した第２クランク半径Ｒ_２が最も大きく、次にシリンダ列の中央側であって、かつ変速機３２側と相反する側に配置された第３シリンダ１１Ｃ（中間シリンダ）に対応した第３クランク半径Ｒ_３が大きく、次に変速機３２側に対して最も近い位置に配置された第１シリンダ１１Ａ（近位端シリンダ）に対応した第１クランク半径Ｒ_１が大きく、変速機３２に対して最も遠い位置に配置された第４シリンダ１１Ｄ（遠位端シリンダ）に対応した第４クランク半径Ｒ_４が最も小さく設定されている。

第２及び第３クランクピン１９Ｂ、１９Ｃは第１クランクピン１９Ａに対して位相が１８０°遅れた位置に配置され、第４クランクピン１９Ｄは第１クランクピン１９Ａと同位相に配置されている。

第３実施形態に係る内燃機関３００では、シリンダ列方向における中央に配置された第２及び第３シリンダ１１Ｃに対応するクランク半径Ｒ_２、Ｒ_３が最も大きいため、内燃機関３００に生じる偶力が軽減される。また、第１シリンダ１１Ａに対応する第１クランク半径Ｒ_１が第４シリンダ１１Ｄに対応する第４クランク半径Ｒ_４よりも大きく設定され、クランク半径Ｒが大きい部分が回転負荷の大きい変速機３２に近い位置に配置されているため、クランク軸１４に加わる捩れが軽減される。

第３実施形態に係る内燃機関３００は、気筒休止を行うことによって、設定可能な総排気量は１５段階であるため、設定可能な総排気量の選択肢が増加すると共に、各総排気量間の差が小さくなる。

（第４実施形態）
図５に示すように、第４実施形態に係る内燃機関４００は、第１実施形態の内燃機関１に対して気筒数が４つ増え、Ｖ型６気筒となっている点が異なり、他の構成は同様である。以下の第４実施形態に係る内燃機関４００の説明では、第１実施形態に係る内燃機関４００と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。

第４実施形態に係る内燃機関４００は、第１シリンダ１１Ａ、第３シリンダ１１Ｃ、及び第５シリンダ１１Ｅを有する第１バンク４０１と、第２シリンダ１１Ｂ、第４シリンダ１１Ｄ、及び第６シリンダ１１Ｆを有する第２バンク４０２とを有する。第１〜第６シリンダ１１Ａ〜１１Ｆは、クランク軸線に沿って、第１端１４Ｄ側から、第１シリンダ１１Ａ、第２シリンダ１１Ｂ、第３シリンダ１１Ｃ、第４シリンダ１１Ｄ、第５シリンダ１１Ｅ、第６シリンダ１１Ｆの順で配置されている。

第１シリンダ１１Ａに対応した第１クランク半径Ｒ_１、第２バンク４０２において、第２シリンダ１１Ｂに対応した第２クランク半径Ｒ_２、第３シリンダ１１Ｃに対応した第３クランク半径Ｒ_３、第４シリンダ１１Ｄに対応した第４クランク半径Ｒ_４、及び第５シリンダ１１Ｅに対応した第５クランク半径Ｒ_５、及び第６シリンダ１１Ｆに対応した第６クランク半径Ｒ_６は、Ｒ_３＞Ｒ_４＞Ｒ_２＞Ｒ_５＞Ｒ_１＞Ｒ_６＞＞の関係を満たす。すなわち、シリンダ列方向において中央側に近いシリンダ１１ほどクランク半径Ｒが大きく設定され、かつシリンダ列方向における中央からの距離が等しい場合には第１端１４Ｄに近いシリンダ１１ほどクランク半径Ｒが大きく設定されている。

第１クランクピン１９Ａに対して、第２及び第５クランクピン１９Ｂ、１９Ｅは位相が２４０°遅れた位置に配置され、第３及び第４クランクピン１９Ｃ、１９Ｄは位相が１２０°遅れた位置に配置され、第６クランクピン１９Ｆは第１クランクピン１９Ａと同位相に配置されている。

第１、第３、第５シリンダ１１Ａ、１１Ｃ、１１Ｅの半径は互いに等しく設定されている。第２、第４、第６シリンダ１１Ｂ、１１Ｄ、１１Ｆの半径は互いに等しく設定されている。第１及び第２シリンダ１１Ａ、１１Ｂの半径は、互いに等しくてもよいし、互いに相違していてもよい。

第１バンク４０１では、上死点に位置する第１、第３、第５ピストン２３Ａ、２３Ｃ、２３Ｅの頭頂面２７Ａ、２７Ｃ、２７Ｅとクランク軸線とのシリンダ軸線方向における距離が等しく設定されている。すなわち、第１バンク４０１における第１、第３、第５ピストン２３Ａ、２３Ｃ、２３Ｅの上死点における位置は互いに同一に設定されている。同様に、第２バンク４０２では、上死点に位置する第２、第４、第６ピストン２３Ｂ、２３Ｄ、２３Ｆの頭頂面２７Ｂ、２７Ｄ、２７Ｆとクランク軸線とのシリンダ軸線方向における距離が等しく設定されている。すなわち、第２バンク４０２における第２、第４、第６ピストン２３Ｂ、２３Ｄ、２３Ｆの上死点における位置は互いに同一に設定されている。上死点に位置する第１及び第２ピストン２３Ａ、２３Ｂの頭頂面２７Ａ、２７Ｂとクランク軸線とのシリンダ軸線方向における距離は、互いに等しくてもよいし、相違していてもよい。

第４実施形態に係る内燃機関４００では、シリンダ列方向における中央側に配置された第３及び第４シリンダ１１Ｃ、１１Ｄに対応するクランク半径Ｒ_３、Ｒ_４が大きいため、内燃機関４００に生じる偶力が軽減される。また、第１シリンダ１１Ａに対応する第１クランク半径Ｒ_１が第６シリンダ１１Ｆに対応する第６クランク半径Ｒ_６よりも大きく設定され、クランク半径Ｒが大きい部分が回転負荷の大きい変速機３２に近い位置に配置されているため、クランク軸１４に加わる捩れが軽減される。

第４実施形態に係る内燃機関４００は、気筒休止を行うことによって、設定可能な総排気量は６３段階であるため、設定可能な総排気量の選択肢が増加すると共に、各総排気量間の差が小さくなる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。上記の実施形態では、具体例として、直列２気筒、直列３気筒、直列４気筒、Ｖ型６気筒の例を説明したが、本発明は公知の様々な形態の内燃機関に適用することができる。

例えば、任意の数（ｎ個）のシリンダを有する内燃機関１では、各シリンダ１１に対応する各クランク半径Ｒを互いに相違させることによって、各シリンダ１１の排気量を互いに相違させた場合、２^ｎ−１通りの総排気量を実現することができる。

クランク半径Ｒが異なるシリンダを配置するときの指針は、第１に、シリンダ列の中央に近い位置にクランク半径Ｒが大きいシリンダが配置されるようにする。これにより、内燃機関の偶力が軽減される。第２に、シリンダ列の中央からの距離が同じ場合、変速機３２に連結された第１端１４Ｄ側にクランク半径Ｒが大きいシリンダが配置されるようにする。

具体的には、シリンダの数が奇数の場合、最初にシリンダ列の中央にクランク半径Ｒが最も大きいシリンダが配置され、次に中央のシリンダの両隣の内、第１端１４Ｄ側にクランク半径Ｒが２番目に大きいシリンダが配置され、次に両隣の内、第１端１４Ｄ側と相反する側にクランク半径Ｒが３番目に大きいシリンダが配置され、次に２番目にクランク半径Ｒが大きいシリンダの第１端１４Ｄ側にクランク半径Ｒが４番目に大きいシリンダが配置され、次に３番目にクランク半径Ｒが大きいシリンダの第１端１４Ｄ側と相反する側にクランク半径Ｒが５番目に大きいシリンダが配置される手順が繰り返される。

シリンダの数が偶数の場合、最初にシリンダ列の中央に配置された２つの内、第１端１４Ｄ側の位置にクランク半径Ｒが最も大きいシリンダが配置され、次にシリンダ列の中央に配置された２つの内、第１端１４Ｄ側と相反する側の位置にクランク半径Ｒが２番目に大きいシリンダが配置され、次にクランク半径Ｒが最も大きいシリンダの第１端１４Ｄ側にクランク半径Ｒが３番目に大きいシリンダが配置され、次にクランク半径Ｒが２番目に大きいシリンダの第１端１４Ｄ側と相反する側にクランク半径Ｒが４番目に大きいシリンダが配置される手順が繰り返される。

上記の実施形態では、全てのシリンダが他のシリンダと互いに相違するクランク半径Ｒを有するように構成されているが、他の実施形態に係る内燃機関では、任意のシリンダに対応したクランク半径Ｒが他の少なくとも１つのシリンダに対応したクランク半径Ｒと相違するように設定されているとよい。例えば、第２実施形態に係る内燃機関２００の変形例として、３つのシリンダの内、少なくとも１つのクランク半径Ｒ（シリンダの排気量）が異なるようにしてもよい。具体的には第１及び第２クランク半径Ｒ_１、Ｒ_２が互いに等しく、かつ第３クランク半径Ｒ_３より大きい、又は第１及び第３クランク半径Ｒ_１、Ｒ_３が互いに等しく、かつ第２クランク半径Ｒ_２より小さい構成としてもよい。

また、上記の各実施形態における各クランクピンの位相は例示であり、適宜変更することができる。また、上記の各実施形態における気筒休止機構５５の構成は例示であり、公知の様々な機構を適用することができる。例えば、吸気バルブ４３及び排気バルブ４４をソレノイド等の電磁的手段によって駆動する場合には、電磁的手段に供給する電力を制御することによって吸気バルブ４３及び排気バルブ４４を閉じた状態に維持することができる。

１，２００，３００，４００...内燃機関、２...シリンダブロック、３...シリンダヘッド、４...オイルパン、５...ヘッドカバー、７...クランク室、８...動弁室、１１（１１Ａ〜１１Ｆ）...シリンダ、１４...クランク軸、１４Ｃ...クランクジャーナル、１４Ｄ...第１端、１４Ｅ...第２端、１９（１９Ａ〜１９Ｆ）...クランクピン、２３（２３Ａ〜２３Ｆ）...ピストン、２４（２４Ａ、２４Ｂ）...コンロッド、２５（２５Ａ、２５Ｂ）...ピストンピン、２７（２７Ａ〜２７Ｆ）...頭頂面、３２...変速機、５０...動弁機構、５５...気筒休止機構、４０１...第１バンク、４０２...第２バンク、Ｃ...ピストンコンプ高さ、Ｄ...オフセット量、Ｌ...コンロッド長、Ｒ...クランク半径

Claims (6)

1. 内燃機関であって、
   互いに等しい半径を有する複数のシリンダと、
   前記シリンダのそれぞれに往復動可能に受容された複数のピストンと、
   前記ピストンのそれぞれに対応した複数のクランクピンを有するクランク軸と、
   互いに対応する前記ピストン及び前記クランクピンを連結する複数のコンロッドとを有し、
   前記クランク軸の軸線と前記クランクピンのそれぞれの軸線との距離をクランク半径とすると、前記シリンダのそれぞれに対応した前記クランク半径が互いに相違することを特徴とする内燃機関。
2. 内燃機関であって、
   互いに等しい半径を有する２つのシリンダと、
   前記シリンダのそれぞれに往復動可能に受容された２つのピストンと、
   前記ピストンのそれぞれに対応した２つのクランクピンを有するクランク軸と、
   互いに対応する前記ピストン及び前記クランクピンを連結する２つのコンロッドとを有し、
   前記クランク軸の軸線と前記クランクピンのそれぞれの軸線との距離をクランク半径とすると、前記クランク軸の一端側に変速機が接続される場合において、前記変速機側の前記シリンダに対応した前記クランク半径が、他の前記シリンダの前記クランク半径よりも大きいことを特徴とする内燃機関。
3. 内燃機関であって、
   互いに等しい半径を有する３つ以上のシリンダと、
   前記シリンダのそれぞれに往復動可能に受容された３つ以上のピストンと、
   前記ピストンのそれぞれに対応した３つ以上のクランクピンを有するクランク軸と、
   互いに対応する前記ピストン及び前記クランクピンを連結する３つ以上のコンロッドとを有し、
   前記クランク軸の軸線と前記クランクピンのそれぞれの軸線との距離をクランク半径とすると、前記クランク軸の一端側に変速機が接続される場合において、前記シリンダの内、前記変速機に対して最も近い位置に配置されたものを近位端シリンダ、前記変速機に対して最も遠い位置に配置されたものを遠位端シリンダ、その他を中間シリンダとすると、前記中間シリンダ、前記近位端シリンダ、及び前記遠位端シリンダに対応する前記クランク半径は、記載の順序が前のものほど大きいことを特徴とする内燃機関。
4. 前記中間シリンダは、シリンダ列方向における中央側に配置されたものほど前記クランク半径が大きく、かつシリンダ列方向における中央からの距離が同じ場合、前記変速機に対して近い位置に配置された方の前記クランク半径が大きいことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関。
5. 前記ピストンはピストンピンを有し、前記ピストンピンにおいて前記コンロッドに連結され、
   前記コンロッドの長さ、及び前記ピストンピンの軸線と前記ピストンの頭頂面との間の長さの少なくとも一方が調節されることによって、上死点における前記頭頂面のそれぞれの位置がシリンダ軸線方向において同位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つの項に記載の内燃機関。
6. 複数の前記シリンダの内で任意の前記シリンダの燃焼を停止可能にする気筒休止機構を更に有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つの項に記載の内燃機関。

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