JP6706385B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、クランクケースに回転自在に支持されるクランクシャフトと、クランクケースに結合されて、クランクシャフトの回転軸線を含む仮想水平面よりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダーを区画するシリンダーブロックとを備える内燃機関に関する。

特許文献１はパルスセンサーを開示する。パルスセンサーは発電機のアウターローターに向き合わせられる。アウターローターはクランクシャフトの先端に固定される。アウターローターの外面には１片の被検知体が取り付けられる。パルスセンサーは、アウターローターの回転に応じて被検知体を検知し、被検知体の検知に応じて回転に同期しながらパルス信号を生成する。

特許文献２は、失火の判定にあたって、内燃機関のクランクシャフトに取り付けられるリングギア（被検知体）を開示する。リングギアの外周面には渦電流式の微小変位センサー（検知センサー）の先端が対向する。微小変位センサーはクランク角を検出する。内燃機関のクランク室と微小変位センサーとの位置関係は開示されない。

日本実用新案登録第２５１０１８４号公報 日本特開２０１４−１９９０４０号公報

失火の判定にあたってクランクシャフトの角速度は高い精度で検出されることが望まれる。しかしながら、発電機のアウターローターにリングギアの役割を担わせる場合、発電機はクランクシャフトの軸端に配置されることから、クランクシャフトの振れが大きくなり、高い精度でクランクシャフトの角速度を検出することは困難となる。

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、いわゆるＶ型の内燃機関において高い精度でクランクシャフトの角速度を検出することができる検知センサーの配置構造を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、クランク室を区画するクランクケースと、前記クランクケースに回転自在に支持されるクランクシャフトと、前記クランクケースに結合されて、前記クランクシャフトの回転軸線を含む仮想水平面よりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダーを区画するシリンダーブロックと、前記クランクシャフトと一体に回転する被検知体と、走行風を受ける前記クランクケースの前面で前記仮想水平面よりも下方の位置にクランクケースの外側から取り付けられ、前記被検知体の軌道に向き合わせられて前記被検知体の動きに応じてパルス信号を生成する検知センサーとを備え、前記検知センサーは、クランクシャフトの回転軸線から遠ざかるようにクランクケースの外面から突出し、前記クランクケースの前面よりも前方に位置する排気管と正面視で重なるように配置される内燃機関が提供される。

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、内燃機関は、前記検知センサーの下方で前記クランクケースの前面に取り付けられるオイルクーラーをさらに備える。

第３側面によれば、第１または第２側面の構成に加えて、前記クランクシャフトの軸方向中央位置で前記クランクシャフトの回転軸線に直交する仮想平面で仕切られる一方の空間に前記検知センサーが配置され、他方の空間にセルモーターが配置される。

第４側面によれば、第１〜第３側面のいずれかの構成に加えて、内燃機関は、前記検知センサーよりも下方の位置で前記クランクケースの外面に取り付けられるオイルフィルターをさらに備える。

第５側面によれば、第１〜第４側面のいずれかの構成に加えて、前記クランクシャフトの軸方向中央位置で前記クランクシャフトの回転軸線に直交する仮想平面で仕切られる一方の空間に前記検知センサーが配置され、他方の空間に交流発電機が配置される。

第６側面によれば、第１〜第５側面のいずれかの構成に加えて、前記検知センサーは、前記クランクケースに形成される貫通孔に差し込まれて、先端の検知部で前記クランク室に臨む本体と、前記本体に結合されて、前記クランクケースの外側の空間に配置されるコネクターと、前記本体に結合されて、前記クランクケースの外面に締結される締結片とを備え、前記オイルクーラーは、前記検知センサーの下方で取り付けられる。

第１側面によれば、検知センサーがクランクケースに取り付けられることで、被検知体は発電機のアウターローターから分離されることができることから、アウターローターとインナーステーターとの間で働く電磁力の影響は回避されることができる。高い精度でクランクシャフトの角速度は検出されることができる。しかも、検知センサーはシリンダーブロックの下方で保護されることができる。検知センサーは走行風を受けて冷却されることができる。加えて、検知センサーはクランクケースの外側から取り付けられることから、クランクケースやケースカバーの大型化は回避されることができ、検知センサーは、前方から向かってくる石などから排気管で保護されることができる。

第２側面によれば、検知センサーは、道路から跳ね上がる石などからオイルクーラーで保護されることができる。

第３側面によれば、検知センサーはセルモーターから遠ざけられるので、セルモーターの磁力の影響は回避されることができる。

第４側面によれば、検知センサーは、道路から跳ね上がる石などからオイルフィルターで保護されることができる。

第５側面によれば、検知センサーは交流発電機から遠ざけられることから、交流発電機の電磁力の影響は回避されることができる。

第６側面によれば、検知センサーはクランクケースの貫通孔に差し込まれるだけで、検知センサーは簡単に内燃機関に装着されることができ、また、クランクケースの外面に締結片により締結するため、確実にセンサーをケース外面に固定することができる

図１は自動二輪車の全体構成を概略的に示す側面図である。（第１の実施の形態） 図２は内燃機関の構造を概略的に示す自動二輪車の拡大部分側面図である。（第１の実施の形態） 図３は内燃機関の構造を概略的に示す拡大正面図である。（第１の実施の形態） 図４は図２の４−４線に沿ったクランクケースの拡大断面図である。（第１の実施の形態） 図５は図４の５−５線に沿ったクランクケースの拡大断面図である。（第１の実施の形態）

２３…内燃機関
２４…排気管
３１…クランクケース
３１ａ…クランクケースの前面
３２…クランクシャフト
３３…シリンダーブロック
３６…検知センサー（パルサーセンサー）
３７…オイルクーラー
３９…オイルフィルター
４１…セルモーター
４３…仮想平面
４４ａ…仮想平面で仕切られる一方の空間
４４ｂ…仮想平面で仕切られる他方の空間
４５…交流発電機
５２…クランク室
５５…クランク
６１…被検知体（パルサーリング）
６３…貫通孔
６４…本体
６５…コネクター
６６…締結片
ＨＰ…仮想水平面
Ｘｃ…（クランクシャフトの）回転軸線

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。ここで、車体の上下前後左右は自動二輪車に乗車した乗員の目線に基づき規定されるものとする。

第１の実施の形態

図１は本発明の一実施形態に係る自動二輪車の全体構成を概略的に示す。自動二輪車１１は車体フレーム１２を備える。車体フレーム１２の前端でヘッドパイプ１３にはフロントフォーク１４が操向可能に支持される。フロントフォーク１４には車軸１５回りで回転自在に前輪ＷＦが支持される。フロントフォーク１４にはヘッドパイプ１３の上側でハンドルバー１６が結合される。車体フレーム１２の後側でピボットフレーム１７にはスイングアーム１８が車幅方向に水平に延びる支軸１９回りで揺動自在に支持される。スイングアーム１８の後端には車軸２１回りで回転自在に後輪ＷＲが支持される。

前輪ＷＦおよび後輪ＷＲの間で車体フレーム１２には内燃機関２３が搭載される。内燃機関２３はＶ型４気筒の内燃機関として構成される。内燃機関２３は回転軸線Ｘｃ回りで動力を生み出す。内燃機関２３の動力は動力伝達装置（図示されず）を経て後輪ＷＲに伝達される。

内燃機関２３には排気管２４が接続される。排気管２４には排気マフラー２５が接続される。排気マフラー２５は内燃機関２３の下方から延びて車軸２１の側方に排気口を配置する。排気マフラー２５から内燃機関２３の排気は吐出される。

内燃機関２３の上方で車体フレーム１２には燃料タンク２６が搭載される。燃料タンク２６の後方で車体フレーム１２には乗員シート２７が搭載される。燃料タンク２６から内燃機関２３の燃料噴射装置に燃料は供給される。自動二輪車１１の運転にあたって乗員は乗員シート２７を跨ぐ。

図２に示されるように、内燃機関２３は、クランクケース３１と、クランクケース３１に回転軸線Ｘｃ回りで回転自在に支持されるクランクシャフト３２と、クランクケース３１に結合されて、前後のシリンダー列（バンク）３３ａ、３３ｂを区画するシリンダーブロック３３と、シリンダー列３３ａ、３３ｂごとにシリンダーブロック３３に結合されるシリンダーヘッド３４と、シリンダーヘッド３４に結合されるヘッドカバー３５とを備える。クランクケース３１は自動二輪車１１の走行時に前方から走行風を受ける前面３１ａを有する。クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃは後輪ＷＲの車軸２１に平行に配置される。クランクケース３１の前面３１ａは、前輪ＷＦに後方から向き合うように、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃに平行に広がって地面ＧＤに直交する仮想垂直面ＶＰに沿って広がる。

シリンダー列３３ａ、３３ｂは、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを含む仮想水平面ＨＰよりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置に構成される。前側の第１シリンダー列３３ａのシリンダーは、回転軸線Ｘｃを含む仮想垂直面に対してバンク角の半分の角度で前傾するシリンダー軸線Ｘｆを有する。後側の第２シリンダー列３３ｂのシリンダーは、回転軸線Ｘｃを含む仮想垂直面に対してバンク角の半分角度で後傾するシリンダー軸線Ｘｒを有する。

内燃機関２３は、仮想水平面ＨＰよりも下方の位置でクランクケース３１に外側から取り付けられるパルサーセンサー（検知センサー）３６を備える。パルサーセンサー３６はクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃから遠ざかるようにクランクケース３１の外面から突出する。パルサーセンサー３６の車幅方向側方には湾曲しながら排気管２４が配置される。排気管２４は車両側面視でパルサーセンサー３６に重なる。すなわち、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃに直交する仮想平面４３に直交方向から排気管２４およびパルサーセンサー３６が投影されると、排気管２４の投影像およびパルサーセンサー３６の投影像は重なり合う。

パルサーセンサー３６の下方でクランクケース３１の前面３１ａにはオイルクーラー３７が取り付けられる。オイルクーラー３７は、クランクケース３１の前面３１ａに開口する油路に結合される導入路と、シリンダーヘッド３４に管部材３８で結合される出口路とを備える。オイルクーラー３７で冷やされたオイルはシリンダーヘッド３４に供給される。

パルサーセンサー３６よりも下方でクランクケース３１の側面にはオイルフィルター３９が取り付けられる。オイルフィルター３９はクランクケース３１の側面で開口する２つの油路に接続される。オイルポンプから吐出されるオイルはオイルフィルター３９で濾過されてクランクケース３１内の油路に戻される。

図３に示されるように、クランクケース３１の前面３１ａの前方にはセルモーター４１が配置される。セルモーター４１は電力の供給に応じて回転する駆動軸４１ａを有する。駆動軸４１ａはクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃに平行な軸心を有する。セルモーター４１の駆動軸４１ａは例えばギア機構を介してクランクシャフト３２に接続される変速機に連結される。セルモーター４１は内燃機関２３の始動時にクランクシャフト３２の回転を支援する。クランクシャフト３２の軸方向中央位置でクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃに直交する仮想平面４３で仕切られる一方の空間４４ａにパルサーセンサー３６は配置され、他方の空間４４ｂにセルモーター４１は配置される。

内燃機関２３は交流発電機（ＡＣＧ）４５を備える。交流発電機４５は、クランクケース３１を貫通してクランクケース３１から突き出るクランクシャフト３２に固定されるアウターローター４６と、アウターローター４６に囲まれてクランクシャフト３２周りに配置されるインナーステーター４７とを備える。クランクケース３１には発電機カバー４８が結合される。発電機カバー４８は外方から交流発電機４５を覆う。

インナーステーター４７には電磁コイル４９が巻き付けられる。アウターローター４６には磁石５１が固定される。インナーステーター４７に対してアウターローター４６が相対回転すると、電磁コイル４９で電力が生成される。

排気管２４はクランクケース３１の前面３１ａの前方に位置して、正面視で少なくとも部分的にパルサーセンサー３６に重なる。すなわち、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを含む垂直仮想平面に直交方向から排気管２４およびパルサーセンサー３６が投影されると、排気管２４の投影像およびパルサーセンサー３６の投影像は重なり合う。排気管２４は正面視でオイルクーラー３７を迂回しながら湾曲する。すなわち、クランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを含む垂直仮想平面に直交方向から排気管２４およびオイルクーラー３７が投影されると、排気管２４の投影像およびオイルクーラー３７の投影像は重ならない。

図４に示されるように、クランクケース３１にはクランク室５２が区画される。クランクシャフト３２は回転軸線Ｘｃに一致する軸心を有するジャーナル５３で回転自在に軸受５４に支持される。クランクシャフト３２はジャーナル５３同士の間にクランク５５を有する。クランク５５はクランク室５２に収容される。軸受５４には、オイルフィルター３９で濾過されたオイルが供給される油路が接続される。クランクシャフト３２の軸方向中央位置は中央のジャーナル５３に基づき設定される。

クランク５５はコンロッド５６ａ、５６ｂに連結される２つのクランクピン５７を備える。クランクピン５７は回転軸線Ｘｃに平行に回転軸線Ｘｃから変位して配置される。個々のクランクピン５７には、前側の第１シリンダー列３３ａの１ピストンと後側の第２シリンダー列３３ｂの１ピストンとが連結される。ここでは、第２シリンダー列３３ｂのシリンダー同士はできる限り接近して配置され、第１シリンダー列３３ａのシリンダー同士は間隔をあけて配置される。したがって、第２シリンダー列３３ｂのコンロッド５６ｂは中央の軸受５４側でクランクピン５７に連結され、第１シリンダー３３ａのコンロッド５６ａは軸方向に外側の軸受側５４でクランクピン５７に連結される。ピストンの軸方向の線形運動はコンロッド５６ａ、５６ｂの働きでクランクシャフト３２の回転運動に変換される。クランクシャフト３２の軸方向中央位置でクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃに直交する仮想平面４３はシリンダーの左右対称面を構成する。

クランクシャフト３２は、軸方向の一端でクランクケース３１から突出する第１駆動軸５８ａと、軸方向の他端でクランクケース３１から突出する第２駆動軸５８ｂとを備える。第１駆動軸５８ａには前述のように交流発電機４５のアウターローター４６が固定される。第２駆動軸５８ｂには、カムチェーン用のスプロケット（図示されず）や、変速機の入力ギアに噛み合う駆動ギア（図示されず）が固定される。

図５を併せて参照し、第２駆動軸５８ｂに連続するジャーナル５３にはクランク室５２内でパルサーリング（被検知体）６１が取り付けられる。パルサーリング６１は、回転軸線Ｘｃに同軸であって、クランクシャフト３２と一体に回転する環状板形状に形成される。パルサーリング６１は例えばクランク５５を構成するクランクウエブの一面に重ねられて固定される。固定にあたって例えばねじ６２が用いられる。ねじ６２は、パルサーリング６１の軸方向外側から取り付けられることで、クランクケース３１内のデッドスペースを有効活用することができる。

パルサーリング６１は、回転軸線Ｘｃ周りに環状に等間隔に配列される複数のリラクター（ギア歯）６１ａを備える。リラクター６１ａは例えば中心角１０度ごとに配置される。リラクター６１ａは例えば磁性体から構成される。パルサーセンサー３６はパルサーリング６１の環状軌道に向き合わせられてパルサーリング６１の動きに応じてパルス信号を生成する。

図５に示されるように、パルサーセンサー３６は、クランクケース３１に形成される貫通孔６３に差し込まれて、先端の検知部でクランク室５２に臨む本体６４と、本体６４に結合されて、クランクケース３１の外側の空間に配置されるコネクター６５と、本体６４に結合されて、クランクケース３１の前面３１ａに締結される締結片６６とを備える。パルサーセンサー３６はパルサーリング６１の軌道上で検出される磁性体の有無に応じて電気信号を出力する。パルサーセンサー３６は、クランクシャフト３２の角位置を特定するパルス信号を出力する。その他、パルサーセンサー３６には渦電流式の微小変位センサーが用いられてもよい。

締結片６６は、クランクケース３１の前面３１ａから突出する台座６７の上面に重ねられてボルト６８で台座６７に締結される。パルサーセンサー３６では最も感度の高い検出軸線６９はクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃを指向する。

次に本実施形態の作用を説明する。本実施形態では、パルサーセンサー３６は、走行風を受けるクランクケース３１の前面３１ａで回転軸線Ｘｃを含む仮想水平面ＨＰよりも下方の位置に外側から取り付けられる。パルサーセンサー３６がクランクケース３１に取り付けられることで、パルサーリング６１は交流発電機４５のアウターローター４６から分離される。こうしてアウターローター４６とインナーステーター４７との間で働く電磁力の影響は回避される。高い精度でクランクシャフト３２の角速度は検出される。しかも、パルサーセンサー３６は前傾するシリンダーブロック３３の下方で保護される。パルサーセンサー３６は走行風を受けて冷却される。加えて、パルサーセンサー３６はクランクケース３１の外側から取り付けられることから、クランクケース３１の大型化は回避されることができる。その一方で、パルサーセンサー３６がクランクケース３１やケースカバーの内側に配置されると、クランクケース３１やケースカバーの大型化は避けられない。クランクケース３１やケースカバーの大型化は内燃機関２３の局所的な重量増を招き内燃機関２３の重量バランスを崩してしまう。

本実施形態に係る内燃機関２３は、パルサーセンサー３６の下方でクランクケース３１の前面３１ａに取り付けられるオイルクーラー３７を備える。パルサーセンサー３６は、地面ＧＤから跳ね上がる石などからオイルクーラー３７で保護される。加えて、内燃機関２３はパルサーセンサー３６よりも下方の位置でクランクケース３１の外面に取り付けられるオイルフィルター３９を備える。パルサーセンサー３６は、地面ＧＤから跳ね上がる石などからオイルフィルター３９で保護される。しかも、内燃機関２３は、クランクケース３１の前面３１ａよりも前方に位置して、正面視で少なくともパルサーセンサー３６に部分的に重なる排気管２４を備える。パルサーセンサー３６は、前方から向かってくる石などから排気管２４で保護される。

本実施形態では、前述のようにクランクシャフト３２の軸方向中央位置でクランクシャフト３２の回転軸線Ｘｃに直交する仮想平面４３が設定される際に、仮想平面４３で仕切られる一方の空間４４ａにパルサーセンサー３６が配置され、他方の空間４４ｂにセルモーター４１および交流発電機４５が配置される。こうしてパルサーセンサー３６はセルモーター４１および交流発電機４５から遠ざけられるので、セルモーター４１や交流発電機４５の磁力の影響は回避される。

パルサーセンサー３６は、クランクケース３１に形成される貫通孔６３に差し込まれて、先端の検知部でクランク室５２に臨む。パルサーセンサー３６はクランクケース３１の貫通孔６３に差し込まれるだけなので、パルサーセンサー３６は簡単に内燃機関２３に装着されることができる。

Claims (6)

1. クランク室（５２）を区画するクランクケース（３１）と、
   前記クランクケース（３１）に回転自在に支持されるクランクシャフト（３２）と、
   前記クランクケース（３１）に結合されて、前記クランクシャフト（３２）の回転軸線（Ｘｃ）を含む仮想水平面（ＨＰ）よりも上方に配置され相互にバンク角で交差するＶ型配置の複数のシリンダーを区画するシリンダーブロック（３３）と、
   前記クランクシャフト（３２）と一体に回転する被検知体（６１）と、
   走行風を受ける前記クランクケース（３１）の前面（３１ａ）で前記仮想水平面（ＨＰ）よりも下方の位置に外側から取り付けられ、前記被検知体（６１）の軌道に向き合わせられて前記被検知体（６１）の動きに応じてパルス信号を生成する検知センサー（３６）と
   を備え、
   前記検知センサー（３６）は、クランクシャフト（３２）の回転軸線（Ｘｃ）から遠ざかるようにクランクケース（３１）の外面から突出し、前記クランクケース（３１）の前面（３１ａ）よりも前方に位置する排気管（２４）と正面視で重なるように配置されることを特徴とする内燃機関。
2. 請求項１に記載の内燃機関において、前記検知センサー（３６）の下方で前記クランクケース（３１）の前面（３１ａ）に取り付けられるオイルクーラー（３７）をさらに備えることを特徴とする内燃機関。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関において、前記クランクシャフト（３２）の軸方向中央位置で前記クランクシャフト（３２）の回転軸線（Ｘｃ）に直交する仮想平面（４３）で仕切られる一方の空間（４４ａ）に前記検知センサー（３６）が配置され、他方の空間（４４ｂ）にセルモーター（４１）が配置されることを特徴とする内燃機関。
4. 請求項１，２，４のいずれか１項に記載の内燃機関において、前記検知センサー（３６）よりも下方の位置で前記クランクケース（３１）の外面に取り付けられるオイルフィルター（３９）をさらに備えることを特徴とする内燃機関。
5. 請求項１，２，４，５のいずれか１項に記載の内燃機関において、前記クランクシャフト（３２）の軸方向中央位置で前記クランクシャフト（３２）の回転軸線（Ｘｃ）に直交する仮想平面（４３）で仕切られる一方の空間（４４ａ）に前記検知センサー（３６）が配置され、他方の空間（４４ｂ）に交流発電機（４５）が配置されることを特徴とする内燃機関。
6. 請求項１，２，４〜６のいずれか１項に記載の内燃機関において、前記検知センサー（３６）は、
   前記クランクケース（３１）に形成される貫通孔（６３）に差し込まれて、先端の検知部で前記クランク室（５２）に臨む本体（６４）と、
   前記本体（６４）に結合されて、前記クランクケース（３１）の外側の空間に配置されるコネクター（６５）と、
   前記本体（６４）に結合されて、前記クランクケース（３１）の外面に締結される締結片（６６）と
   を備え、
   前記オイルクーラー（３７）は、前記検知センサー（３６）の下方で取り付けられることを特徴とする内燃機関。

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