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発明の名称 2クランクシャフト付内燃機関およびその運転切換方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−16631(P2007−16631A)
公開日 平成19年1月25日(2007.1.25)
出願番号 特願2005−196594(P2005−196594)
出願日 平成17年7月5日(2005.7.5)
代理人 【識別番号】100100549
【弁理士】
【氏名又は名称】川口 嘉之
発明者 秋久 大輔
要約 課題
減筒運転から全気筒運転へ切換える際に、両クランクシャフトの相対回転位相を適切に合わせることができる技術を提供する。

解決手段
減筒運転時に一方のクランクシャフトと出力軸との動力伝達を遮断し、全気筒運転時に動力伝達の遮断を解除する動力伝達制御手段を備え、動力伝達制御手段は、出力軸と伴に回転する係合部材と、一方のクランクシャフトと同期して回転する被係合部材とを係合することにより動力伝達の遮断を解除するものであり、係合部材又は被係合部材のいずれか一方に設けられた凸部を他方に設けられた凹部に嵌合することにより両クランクシャフトの相対回転位相を所定位相にする。
特許請求の範囲
【請求項1】
複数の気筒からなる気筒群を2つ有し、2つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを2本備え、両クランクシャフトの回転力を1つの出力軸から出力可能な内燃機関であって、一方の気筒群の気筒での燃焼を休止させる減筒運転と、全気筒での燃焼を行う全気筒運転とを行うことが可能な2クランクシャフト付内燃機関において、
前記減筒運転時に前記一方の気筒群に対応する一方のクランクシャフトと前記出力軸との動力伝達を遮断し、前記全気筒運転時に前記動力伝達の遮断を解除する動力伝達制御手段を備え、
前記動力伝達制御手段は、前記動力伝達の遮断を解除する際には両クランクシャフトの相対回転位相を所定位相にすることを特徴とする2クランクシャフト付内燃機関。
【請求項2】
前記動力伝達制御手段は、前記動力伝達の遮断を解除する際、両クランクシャフトの回転速度を徐々に同じにすることを特徴とする請求項1に記載の2クランクシャフト付内燃機関。
【請求項3】
前記動力伝達制御手段は、前記出力軸と伴に回転する係合部材と、前記一方のクランクシャフトと同期して回転する被係合部材とを係合することにより動力伝達の遮断を解除するものであり、前記係合部材又は前記被係合部材のいずれか一方に設けられた凸部を他方に設けられた凹部に嵌合することにより両クランクシャフトの相対回転位相を前記所定位相にすることを特徴とする請求項1又は2に記載の2クランクシャフト付内燃機関。
【請求項4】
両クランクシャフトそれぞれの回転に同期してパルス信号を発生する2つのクランク角センサを有し、
前記動力伝達制御手段は、両クランク角センサから発生された2つのパルス信号の発生頻度が同じになるとともに発生タイミングが所定の差になる位置で両クランクシャフトの相対回転位相を前記所定位相にすることを特徴とする請求項1又は2に記載の2クランクシャフト付内燃機関。
【請求項5】
両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相であるか否かを判定する回転位相判定手段を有し、
前記動力伝達制御手段は、前記動力伝達の遮断を解除した後に、前記回転位相判定手段により両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相ではないと判定された場合には、前記動力伝達の遮断の解除を禁止して再度遮断することを特徴とする請求項1、2又は4に記載の2クランクシャフト付内燃機関。
【請求項6】
前記減筒運転から前記全気筒運転に切り換える際に、前記動力伝達制御手段が前記動力伝達の遮断を解除した後、前記回転位相判定手段により両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相であると判定された場合に、前記一方の気筒群の気筒での燃焼を開始することを特徴とする請求項5に記載の2クランクシャフト付内燃機関。
【請求項7】
複数の気筒からなる気筒群を2つ有し、2つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを2本備え、両クランクシャフトの回転力を1つの出力軸から出力可能な内燃機関であって、一方の気筒群の気筒での燃焼を休止させる減筒運転と、全気筒での燃焼を行う全気筒運転とを行うことが可能で、前記減筒運転時に前記一方の気筒群に対応する一方のクランクシャフトと前記出力軸との動力伝達を遮断し、前記全気筒運転時に前記動力伝達の遮断を解除する2クランクシャフト付内燃機関における前記減筒運転から前記全気筒運転への運転切換方法であって、
両クランクシャフトの相対回転位相が所定位相になるように前記減筒運転から前記全気筒運転に切り換えることを特徴とする2クランクシャフト付内燃機関の運転切換方法。
【請求項8】
前記減筒運転から前記全気筒運転に切り換える際、両クランクシャフトの回転速度を徐々に同じにすることを特徴とする請求項7に記載の2クランクシャフト付内燃機関の運転切換方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、多気筒内燃機関における気筒を2つの気筒群(バンク)に分割し、2つの気筒群に対応する2本のクランクシャフトを備え、両クランクシャフトの回転力を1つの出力軸から出力する内燃機関であって、運転状態に応じて、一方の気筒群に属する気筒での燃焼を休止する減筒運転と、全ての気筒での燃焼を行う全気筒運転とを切換え可能な内燃機関に関する。
【背景技術】
【0002】
2つのバンク(気筒群)に対応して2本のクランクシャフトを備え、両クランクシャフトを共通の出力軸に接続した2軸クランクシャフト付き内燃機関(エンジン)であって、一方のバンクに属する気筒での燃焼を休止し、他方のバンクに属する気筒のみで運転を行うエンジンが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2003−83105号公報
【特許文献2】特開平8−114133号公報
【特許文献3】特開平9−86277号公報
【特許文献4】特開2001−305820号公報
【特許文献5】特開平11−159383号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
2つのバンクに対応して2本のクランクシャフトを備えるエンジンであっても、エンジン全体としては、等間隔に爆発燃焼を行うことが、振動および騒音低減の観点からは好ましい。
【0004】
それゆえ、一方のバンクに属する気筒での燃焼を休止している運転(減筒運転)状態から、全気筒で燃焼を行う運転(全気筒運転)状態へ切換える場合には、両クランクシャフトの相対回転位相を合わせることが重要である。
【0005】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、減筒運転から全気筒運転へ切換える場合にも、両クランクシャフトの相対回転位相を適切に合わせることができる技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係る2クランクシャフト付内燃機関にあっては、複数の気筒からなる気筒群を2つ有し、2つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを2本備え、両クランクシャフトの回転力を1つの出力軸から出力可能な内燃機関であって、一方の気筒群の気筒での燃焼を休止させる減筒運転と、全気筒での燃焼を行う全気筒運転とを行うことが可能な2クランクシャフト付内燃機関において、前記減筒運転時に前記一方の気筒群に対応する一方のクランクシャフトと前記出力軸との動力伝達を遮断し、前記全気筒運転時に前記動力伝達の遮断を解除する動力伝達制御手段を備え、前記動力伝達制御手段は、前記動力伝達の遮断を解除する際には両クランクシャフトの相対回転位相を所定位相にすることを特徴とする。
【0007】
前記所定位相を、等間隔に爆発燃焼を行うことができる位相にすることで、等間隔に爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化することを防止することができる。
【0008】
また、前記動力伝達制御手段は、前記動力伝達の遮断を解除する際、両クランクシャフトの回転速度を徐々に同じにすることが好適である。これにより、減筒運転から全気筒運転へ切り換える際に、前記一方の気筒群に対応する一方のクランクシャフトと前記出力軸との動力伝達を遮断している状態から、動力を伝達させる状態への切り換え時に発生する衝撃荷重を低減することができるので、クランクシャフトの破損を防止することができる。
【0009】
前記動力伝達制御手段としては、前記出力軸と伴に回転する係合部材と、前記一方のクランクシャフトと同期して回転する被係合部材とを係合することにより動力伝達の遮断を解除するものであり、前記係合部材又は前記被係合部材のいずれか一方に設けられた凸部を他方に設けられた凹部に嵌合することにより両クランクシャフトの相対回転位相を前記所定位相にすることが好適である。これにより、確実に両クランクシャフトの相対回転位相を所定位相にすることができる。
【0010】
また、内燃機関が両クランクシャフトそれぞれの回転に同期してパルス信号を発生する2つのクランク角センサを有している場合には、前記動力伝達制御手段は、両クランク角センサから発生された2つのパルス信号の発生頻度が同じになるとともに発生タイミングが所定の差になる位置で両クランクシャフトの相対回転位相を前記所定位相にすることが好適である。これにより、確実に両クランクシャフトの相対回転位相を所定位相にすることができる。
【0011】
また、両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相であるか否かを判定する回転位相判定手段を有し、前記動力伝達制御手段は、前記動力伝達の遮断を解除した後に、前記回転位相判定手段により両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相ではないと判定された場合には、前記動力伝達の遮断の解除を禁止して再度遮断することが好適である。これにより、確実に両クランクシャフトの相対回転位相を所定位相にすることができる。
【0012】
前記減筒運転から前記全気筒運転に切り換える際に、前記動力伝達制御手段が前記動力伝達の遮断を解除した後、前記回転位相判定手段により両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相であると判定された場合に、前記一方の気筒群の気筒での燃焼を開始することが好適である。
【0013】
両クランクシャフトの相対回転位相が所定位相でない状態で、前記一方の気筒群の気筒で燃料の供給および点火を行い、燃焼を再開すると、等間隔に爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化するおそれがある。また、相対回転位相が最適な状態からずれたまま等間隔で点火が行われると、燃費、エミッション、出力性能が悪化するおそれがある。
【0014】
上述した本発明に係る2クランクシャフト付内燃機関にあっては、動力伝達制御手段が動力伝達の遮断を解除した後、回転位相判定手段により両クランクシャフトの相対回転位相が所定位相であると判定された場合に、一方の気筒群の気筒での燃焼を開始するので、かかる弊害を防止することができる。
【0015】
本発明に係る2クランクシャフト付内燃機関の運転切換方法あっては、複数の気筒からなる気筒群を2つ有し、2つの気筒群に対応するようにクランクシャフトを2本備え、両クランクシャフトの回転力を1つの出力軸から出力可能な内燃機関であって、一方の気筒群の気筒での燃焼を休止させる減筒運転と、全気筒での燃焼を行う全気筒運転とを行うことが可能で、前記減筒運転時に前記一方の気筒群に対応する一方のクランクシャフトと前記出力軸との動力伝達を遮断し、前記全気筒運転時に前記動力伝達の遮断を解除する2ク
ランクシャフト付内燃機関における前記減筒運転から前記全気筒運転への運転切換方法であって、両クランクシャフトの相対回転位相が所定位相になるように前記減筒運転から前記全気筒運転に切り換えることを特徴とする。
【0016】
これにより、前記所定位相を、例えば、等間隔に爆発燃焼を行うことができる位相にすることで、等間隔に爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化することを防止することができる。
【0017】
また、前記減筒運転から前記全気筒運転に切り換える際、両クランクシャフトの回転速度を徐々に同じにすることが好適である。これにより、減筒運転から全気筒運転へ切り換える際に、前記一方の気筒群に対応する一方のクランクシャフトと前記出力軸との動力伝達を遮断している状態から、動力を伝達させる状態への切り換え時に発生する衝撃荷重を低減することができるので、クランクシャフトの破損を防止することができる。
【発明の効果】
【0018】
以上説明したように、本発明によれば、減筒運転から全気筒運転へ切換える場合にも、両クランクシャフトの相対回転位相を適切に合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を以下の実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。
【実施例1】
【0020】
図1は実施例1に係る内燃機関1の概略構成を示すものであり、(a)は内燃機関1の縦断面図、(b)は(a)の上視図である。
【0021】
内燃機関1は、6気筒の内燃機関であり、6個の気筒2の内、3つの気筒を1つの気筒群として、2つの気筒群に分けられた内燃機関である。そして、各気筒群に対応するようにクランクシャフトが2本設けられ、これら2つのクランクシャフトの回転力を1つの出力軸から出力するように構成されている。
【0022】
図1(b)において、当該内燃機関1を車両に搭載した場合のフロント側を下側、リヤ側を上側とする。そして、フロント側から内燃機関1をみて、左側に配置される気筒群を第1バンク3a、右側に配置される気筒群を第2バンク3bと呼ぶ。また、第1バンク3aに対応するクランクシャフトを4a、第2バンク3bに対応するクランクシャフトを4bと呼ぶ。
【0023】
内燃機関1は、両バンク3a,3bが図1に示すように平行に備えられており、両者の気筒のボアセンタのなす角が略零となる、いわゆるバンク角零の内燃機関である。そして、一対のクランクシャフト4a,4bの間に出力軸5が回転可能に支持されている。
【0024】
内燃機関1の各気筒には、シリンダ6に摺動自在に嵌合するピストン7と、当該ピストン7とクランクシャフト4aまたは4bとを連結するコネクティングロッド8が備えられている。
【0025】
シリンダ6の上方にはシリンダヘッド9およびヘッドカバー(図示省略)が固定されており、シリンダヘッド9およびヘッドカバー間に動弁室10が形成されている。そして、動弁室10などには、吸気バルブ、排気バルブ、カムシャフトなどといった動弁系の構成部品が配置されている。
【0026】
図2は、クランクシャフト4a,4bと出力軸5との駆動伝達態様の概略を示す図である。本図に示すように、出力軸5に設けた従動ギヤ51aがクランクシャフト4aの軸端に設けた駆動ギヤ41aと噛み合っている。一方、キータイプのシンクロメッシュ機構30の従動ギヤ51bは、クランクシャフト4bの軸端に設けた駆動ギヤ41bと噛み合っている。
【0027】
シンクロメッシュ機構30の概略構成を示したのが図3であり、その作動の様子を示したのが図4である。このシンクロメッシュ機構30は、滑り摩擦力を利用してギヤの回転速度を同調させ、ギヤの噛み合いを容易にするものであり、従動ギヤ51b、シンクロナイザ・ハブ31、スリーブ32、シンクロナイザ・リング33などにより構成されている。
【0028】
そして、シンクロナイザ・ハブ31の内周部には、スプラインが形成されており、当該スプラインで出力軸5に嵌合されている。
【0029】
円筒状のスリーブ32の外周には、中央部にみぞが設けられ、そのみぞにスリーブ32を動かすシフト・フォーク(図示省略)が組み込まれている。一方、その内周は、軸方向に摺動できるようにシンクロナイザ・ハブ31とスプラインで結合されている。それゆえ、スリーブ32とシンクロナイザ・ハブ31は、回転方向には同一となり、軸方向には、シンクロナイザ・ハブ31上をスリーブ32が移動できるようになっている。
【0030】
シンクロナイザ・リング33は、従動ギヤ51bのコーン部52と接触し、出力軸5と従動ギヤ51bの回転速度が同調するまでスリーブ32を一時押え、同調後は従動ギヤ51bのスプライン部53と結合させる役目を担っている。それゆえ、シンクロナイザ・リング33の内周面はコーン部と接触したときに適当な摩擦を生じるように縦みぞや軸方向のみぞが切られており、外周は、その軸方向の一端にスプラインが設けられている。
【0031】
このように構成されたシンクロメッシュ機構30においては、内燃機関1に併設された電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)からの指令信号に基づいてシフト・フォークを駆動させ、当該シフト・フォークを介してスリーブ32を、シンクロメッシュ機構の作動がOFF状態である図4(a)の状態から従動ギヤ51b側に移動させる。すると、それに伴ってシンクロナイザ・リング33が従動ギヤ51b側へ移動する。そして、シンクロナイザ・リング33の内周面が従動ギヤ51bのコーン部52に接触して摩擦が生じ、従動ギヤ51bとスリーブ32が同じ回転で回ろうとする。
【0032】
そして、さらにスリーブ32を従動ギヤ51b側に移動すると、シンクロナイザ・リング33と従動ギヤ51bのコーン部52との摩擦が増大し、出力軸5と従動ギヤ51bの回転速度の同調作用が進められ、回転速度が同調されるとスリーブ32が従動ギヤ51bのスプライン部53と円滑に噛み合い、結合が完了する。なお、かかる状態(図4(c)の状態)を、シンクロメッシュ機構の作動がON状態であるという。
【0033】
ここで、内燃機関1は、燃料供給及び点火プラグによる点火を停止させてその気筒での燃焼を休止させることにより、運転状態に応じて排気量を実質的に変化させ、燃料消費量の低減を可能とする内燃機関である。
【0034】
具体的には、内燃機関1は、図5に示した、内燃機関1を搭載した車両の車速及びアクセル開度をパラメータとする駆動力源マップにおける減筒運転領域Aにおいて、第2バンク3bの気筒のみ燃料供給及び点火を停止し、第1バンク3aの気筒のみで要求負荷に応える、減筒運転を行うことが可能になっている。なお、図5中、領域Bは全気筒運転領域であり、両バンク3aおよび3bの全ての気筒における燃料供給及び点火プラグによる点
火を実行して全気筒で燃焼させ、クランクシャフト4a,4bの両方で出力軸5を駆動する領域である。
【0035】
そして、減筒運転を実施する際には、第1バンク3aのクランクシャフト4aと第2バンク3bのクランクシャフト4bの回転数を同じにすることが不可能であることから、シンクロメッシュ機構30の作動をOFFにしてシンクロメッシュ機構30による同調作用を行わない。そして、第2バンク3bのクランクシャフト4bの回転力(動力)の出力軸5への伝達を遮断し、第1バンク3aのクランクシャフト4aの回転力(動力)のみが、駆動ギヤ41aおよび従動ギヤ51aを介して出力軸5に伝達されるようにする。
【0036】
一方、減筒運転ではなく全気筒運転を実施する場合には、シンクロメッシュ機構30の作動をONにしてシンクロメッシュ機構30による同調作用を行い、第1バンク3aのクランクシャフト4aの回転力を出力軸5に伝達させるとともに、第2バンク3bのクランクシャフト4bの回転力を、駆動ギヤ41b、従動ギヤ51b、スリーブ32およびシンクロナイザ・ハブ31などを介して出力軸5に伝達するようにする。
【0037】
ここで、このように2つのバンクを有し、2つのバンクに対応して2本のクランクシャフトを備える内燃機関であっても、複数の気筒を有する内燃機関においては、等間隔に爆発燃焼を行うことが、振動および騒音低減の観点からは好ましい。
【0038】
それゆえ、全気筒運転時には、常に、各気筒における点火(燃焼)タイミングを燃費、エミッション、出力性能の観点から最適なタイミングとした上で、全気筒における点火(燃焼)タイミングが等間隔に行われるように、両クランクシャフトの相対回転位相を所定の位相とすることが好ましい。
【0039】
そして、減筒運転から全気筒運転へ切り換える場合にも、両クランクシャフトの相対回転位相が前記所定位相となるようにすることが重要となる。
【0040】
そこで、本実施例に係る内燃機関1のシンクロメッシュ機構30においては、図3に示すように、回転位相同期用キー54を、従動ギヤ51bのギヤ部とスプライン部53との間に嵌合し、スリーブ32には、スリーブ32と従動ギヤ51bのスプライン部53とが噛み合う際に、回転位相同期用キー54の凸部54aが嵌合される凹部32aが設けられている。
【0041】
また、スリーブ32の凹部32aには、収納型キー32bがバネ32cに支持され、軸方向に摺動可能になっている。そして、スリーブ32と従動ギヤ51bのスプライン部53が噛み合う過程において、収納型キー32bの円周方向側面が回転位相同期用キー54の凸部54aの円周方向側面と接触することにより、スリーブ32と従動ギヤ51bの相対回転位相が所定の位相にさせられる。そして、その状態でスリーブ32が従動ギヤ51b側へ移動することにより、スリーブ32と従動ギヤ51bの相対回転位相が所定の位相にさせられたまま、スリーブ32と従動ギヤ51bのスプライン部53とが噛み合い、結合が完了する。
【0042】
このようにすることで、減筒運転から全気筒運転に移行する際には、回転位相同期用キー54の凸部54aが、常にスリーブ32の凹部32aに嵌合した状態で、スリーブ32と従動ギヤ51bのスプライン部53が噛み合い、結合が完了する。それゆえ、両クランクシャフト4aおよび4bの相対回転位相を確実に最適な所定の位相にさせることができる。
【0043】
その結果、等間隔に爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化す
ることを防止することができる。また、相対回転位相が正常な状態からずれたまま等間隔で点火が行われることに起因して燃費、エミッション、出力性能が悪化するのを防止することができる。
【0044】
また、上述した実施例においては、シンクロメッシュ機構30を用いているので、減筒運転から全気筒運転に移行時にクランクシャフト4bと出力軸5との動力伝達の遮断を解除する際に、両クランクシャフトの回転速度を徐々に同じにすることができる。これにより、減筒運転から全気筒運転へ切り換える際に、停止していたクランクシャフト4bと出力軸5との動力伝達の遮断を解除する際に発生する衝撃荷重を低減することができるので、クランクシャフトの破損を防止することができる。
【0045】
なお、回転位相同期用キー54は、図6に示したように円筒状のものであってもよい。また、スリーブ32は、収納型キー32bを備えるのではなく、単に、固定の凸部32dを備えていてもよい。ただし、その際には、回転位相同期用キー54の、凸部32dが嵌合する位置に凹部54bを設けておく。かかる構成においても、両クランクシャフト4a,4bの相対回転位相を所定の位相にすることができる。
【実施例2】
【0046】
本実施例は、実施例1に対して、両クランクシャフトの相対回転位相を合わせる態様が異なる。以下、異なる点のみ説明することとし、同じ事項についてはその詳細な説明は省略する。
【0047】
本実施例に係る内燃機関1においては、クランクシャフト4aの回転位相を検出する第1クランク角センサと、クランクシャフト4bの回転位相を検出する第2クランク角センサが設けられている。これらのクランク角センサは、各クランクシャフト近傍に配置されクランク回転角度360度(1回転)毎にパルスを出力するものである。この出力パルスは、全気筒運転時には、そのパルス信号の発生頻度(周波数)が同じになるとともに発生タイミングが所定の位相差になるように初期設定されている。
【0048】
なお、本実施例に係るシンクロメッシュ機構30の従動ギヤ51bには、回転位相同期用キー54は備えられていない。また、スリーブ32には、凹部32a、収納型キー32bおよびバネ32cは備えられていない。
【0049】
ただし、本実施例に係るシンクロメッシュ機構30においても、図7(a)〜(c)に示したようにスリーブ32が変位することによって、スリーブ32と従動ギヤ51bの結合・非結合が行われる。
【0050】
このように構成された内燃機関1においては、減筒運転から全気筒運転へ切換える際に、両クランクシャフトの相対回転位相を以下のようにして所望の所定の位相にさせる。
【0051】
減筒運転状態の時に減筒運転解除要求があった場合、ECUは、シフト・フォークを駆動してスリーブ32を従動ギヤ51b側に移動させる。そして、それに伴ってシンクロナイザ・リング33が従動ギヤ51b側へ移動する。これにより、シンクロナイザ・リング33の内周面が従動ギヤ51bのコーン部52に接触して摩擦が生じ、従動ギヤ51bが回転し始める。そして、クランクシャフト4bの回転速度が徐々に上昇する。その結果、第2クランク角センサが図8に示すようにパルス信号を出力する。
【0052】
そして、さらにスリーブ32を従動ギヤ51b側に移動させ、出力軸5と従動ギヤ51bの回転速度の同調作用を進める。そして、第1および第2クランク角センサの出力パルス信号により、クランクシャフト4aと4bの回転速度および相対回転位相が所定の位相
(両パルス信号の発生頻度(周波数)および発生タイミングが所定差)であると判断したら、さらにスリーブ32を従動ギヤ51b側へ移動させ、結合を完了させる。
【0053】
このようにすることで、減筒運転から全気筒運転への移行時に、両クランクシャフト4aおよび4bの相対回転位相を確実に所定の位相にさせることができる。その結果、等間隔に爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化することを防止することができる。また、回転位相が正常な状態からずれたまま等間隔で点火が行われることに起因して燃費、エミッション、出力性能が悪化するのを防止することができる。
【0054】
なお、第1クランク角センサは、出力軸5、例えば従動ギヤ51aの近傍に配置され、当該出力軸の回転角度360度(1回転)毎にパルスを出力するものとするとともに、第2クランク角センサは、従動ギヤ51bのギヤ部あるいはそのスプライン部53の近傍に配置され、当該従動ギヤ51bの回転角度360度(1回転)毎にパルスを出力するものであってもよい。
【実施例3】
【0055】
本実施例は、実施例2に対して、以下の点を追加するものであり、実施例2と同じ事項についてはその詳細な説明は省略する。
【0056】
第1および第2クランク角センサのパルス信号の発生頻度が同じで発生タイミングが所定差であると判断し、結合を完了させるためにスリーブ32を従動ギヤ51b側へ移動させたとしても、スリーブ32と従動ギヤ51bのスプラインの噛み合い位置がずれてしまうおそれがある。例えば、結合を完了させるためにスリーブ32を従動ギヤ51b側へ移動させている途中で、急激にクランクシャフト4aの回転速度が変化した場合などに生じ易い。
【0057】
それゆえ、減筒運転から全気筒運転へ切り換える際に、一旦、スリーブ32と従動ギヤ51bを結合させた後、第1および第2クランク角センサのパルス信号の発生タイミングが所定差(例えば、図8の状態)であるかどうかを判別する。そして、図9に示すようずれが生じ、両パルス信号の発生タイミングが所定差でないと判定した場合には、再度、スリーブ32と従動ギヤ51bの結合を解除し、シンクロメッシュ機構の作動をOFF状態にする。つまり、シフト・フォークを介してスリーブ32を従動ギヤ51a側に移動させ、シンクロナイザ・リング33を従動ギヤ51a側に移動させる。
【0058】
そして、スリーブ32と従動ギヤ51bの結合を解除してシンクロメッシュ機構の作動をOFF状態にした後、再度、実施例2で説明した手法を用いて結合させる(ON状態にする)ようにする。
【0059】
以下、具体的に、図10に示すフローチャートを用いて本実施例に係る回転同調制御について説明する。この制御ルーチンは、予め上記したECUのROMに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、あるいはクランク角センサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてECUが実行するルーチンである。
【0060】
先ず、S101においては、減筒運転を実施しているか否かを判定する。そして、肯定判定された場合はS102へ進み、否定判定された場合は本ルーチンの実行を終了する。
【0061】
S102においては、内燃機関1を搭載した車両の速度、アクセル開度といった車両の運転状態を確認する。その後S103へ進み、減筒運転を解除すべきか否かを判別する。これは、S102にて確認した運転状態と図5に示したマップに基づいて全気筒運転をすべき領域に移行したか否かを判別するものである。そして、肯定判定された場合はS10
4へ進み、否定判定された場合は本ルーチンの実行を終了する。
【0062】
そして、S104において、シンクロメッシュ機構30の作動をONにする。すなわちECUが指令信号を出力し、シンクロメッシュ機構30のシフト・フォークを介してスリーブ32を従動ギヤ51b側に移動させ、スリーブ32と従動ギヤ51bを結合させる。
【0063】
その後S105へ進み、第1および第2クランク角センサの出力パルス信号を検知する。そして、S106へ進み、両クランクシャフトの相対回転位相が所望の所定位相であるかどうか(正常であるかどうか)を判別する。そして、肯定判定された場合は本ルーチンの実行を終了し、否定判定された場合はS107へ進む。
【0064】
S107においては、シンクロメッシュ機構30の作動をOFFにする。つまり、ECUが指令信号を出力し、シンクロメッシュ機構30のシフト・フォークを介してスリーブ32を従動ギヤ51a側に移動させ、スリーブ32と従動ギヤ51bの結合を解除させる。そして、その後S104以降の処理を実行する。
【0065】
このような回転同調制御を実行することにより、全気筒運転時に両クランクシャフトの相対回転位相を確実に所望の所定の位相にすることができる。その結果、等間隔に爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化することを防止することができる。また、相対回転位相が正常な状態からずれたまま等間隔で点火が行われることに起因して燃費、エミッション、出力性能が悪化するのを防止することができる。
【実施例4】
【0066】
本実施例は、実施例3に対して、以下に説明する点が異なるものであり、実施例3と同じ事項についてはその詳細な説明は省略する。
【0067】
上述した実施例に係る内燃機関においては、減筒運転から全気筒運転に切り換える際、シンクロメッシュ機構30の作動がONとなる前に、クランクシャフト4bをクランキングするとともに第2バンク3bの気筒においても独自のタイミングで燃料供給及び点火プラグによる点火を実行することも可能である。
【0068】
しかしながら、内燃機関全体として等間隔の爆発燃焼が行われないことに起因して振動および騒音性能が悪化するおそれがある。
【0069】
そこで、本実施例においては、減筒運転から全気筒運転に切り換える際、両クランクシャフトの相対回転位相が所望の所定位相である状態で、シンクロメッシュ機構30の作動がONになったことを確認した後に、第2バンク3bの気筒においても燃料供給及び点火プラグによる点火を実行するようにする。
【0070】
以下、具体的に、図11に示すフローチャートを用いて本実施例に係る回転同調制御について説明する。この制御ルーチンは、予め上記したECUのROMに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、あるいはクランク角センサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてECUが実行するルーチンである。
【0071】
S201からS207の処理は、図10を用いて説明した実施例3に係る回転同調制御におけるS101からS107の処理とそれぞれ同一であるので、その詳細な説明は省略する。
【0072】
本実施例においては、S206にて、両クランクシャフトの相対回転位相が所望の所定位相であると判定された場合は、S208へ進み、第2バンク3bの気筒においても燃料
供給及び点火を実行開始して、本ルーチンの実行を終了する。
【0073】
このような回転同調制御を実行することにより、減筒運転から全気筒運転に切り換える際、常に両クランクシャフトの相対回転位相が所望の所定位相になった後に第2バンク3bの気筒において燃料供給及び点火が実行開始されるので、タイミングがずれた状態で点火が行われることに起因して燃費、エミッション、出力性能が悪化するのを確実に防止することができる。
【0074】
また、S207の処理の後再度S204以降の処理を実行する際に、第2バンク3bの気筒における燃焼圧により、クランクシャフト4bに余計な回転力が加わるのを防止することができる。これにより、早期かつより確実に両クランクシャフトの回転位相を同じにすることができる。
【実施例5】
【0075】
本実施例は、実施例3に対して、以下に説明する点が異なるものであり、実施例3と同じ事項についてはその詳細な説明は省略する。
【0076】
シンクロメッシュ機構30は、滑り摩擦力を利用してギヤの回転速度を同調させ、ギヤを噛み合わせるものである。それゆえ、両クランクシャフトの回転速度が大幅に異なる状態で減筒運転から全気筒運転に切り換える際に、円滑にスリーブ32と従動ギヤ51bを噛み合わせるには、スリーブ32を徐々に従動ギヤ51b側へ移動させることが必要となる。
【0077】
一方、スリーブ32と従動ギヤ51bを噛み合わせてシンクロメッシュ機構の作動をONとした後、両クランクシャフトの回転位相が正常ではない場合に、一旦、シンクロメッシュ機構の作動をOFFにし、再度ONにする際には、両クランクシャフトの回転速度は、すでに同一であるか、あるいは早期に同一となると考えられる。
【0078】
それゆえ、かかる場合には、スリーブ32の移動速度を、最初にシンクロメッシュ機構の作動をOFFからONにする場合よりも大きくする。これにより、早期に減筒運転から全気筒運転に切り換えることができる。
【0079】
より具体的には、最初にシンクロメッシュ機構の作動をOFFからONにする際のスリーブ32の移動速度を第1の所定速度Aに設定し、一旦シンクロメッシュ機構の作動をOFFにし、再度ONにする際のスリーブ32の移動速度を、第1の所定速度Aよりも大きい第2の所定速度Bに設定する。
【0080】
以下、具体的に、図12に示すフローチャートを用いて本実施例に係る回転同調制御について説明する。この制御ルーチンは、予め上記したECUのROMに記憶されているルーチンであり、一定時間の経過、あるいはクランク角センサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理としてECUが実行するルーチンである。
【0081】
S301からS307の処理は、図7を用いて説明した実施例3に係る回転同調制御におけるS101からS107の処理とそれぞれ同一であるので、その詳細な説明は省略する。
【0082】
本実施例においては、S303にて減筒運転を解除すべき領域に移行したと判定された場合はS308へ進み、シンクロメッシュ機構の作動をOFFからONに切り換える際のスリーブ32の移動速度を第1の所定速度Aに設定する。
【0083】
一方、S307にてシンクロメッシュ機構の作動をONからOFFに切り換えた後、S309に進み、シンクロメッシュ機構の作動をOFFからONに切り換える際のスリーブ32の移動速度を、第1の所定速度Aよりも大きい、第2の所定速度Bに設定する。
【0084】
このような回転同調制御を実行することにより、一旦、シンクロメッシュ機構の作動をONからOFFに切り換えた後、再度シンクロメッシュ機構の作動をOFFからONに切り換える際には、スリーブ32の移動が速められるので、早期に減筒運転から全気筒運転に切り換えることができる。
【実施例6】
【0085】
本実施例は、上述した実施例1〜5に係る内燃機関に対して、以下の点を追加するものであり、重複する事項についてはその詳細な説明は省略する。
【0086】
本実施例に係る内燃機関1においては、図13に示すように、オイルパン11内に貯えられたオイルを吸い上げ、クランクシャフトの軸受、ピストン、動弁系などにオイルを圧送供給する電動オイルポンプを、両バンク3a,3bに対応するように、各バンクに1つずつ備えている。
【0087】
そして、第1バンク3aに対応するように備えられた第1電動オイルポンプ12aが、第1バンク3aのクランクシャフト4a、ピストン7、動弁系などにオイルを供給し、第2バンク3bに対応するように備えられた第2電動オイルポンプ12bが、第2バンク3bのクランクシャフト4b、ピストン7、動弁系などにオイルを供給する。
【0088】
このように構成された本実施例に係る内燃機関1においては、第2バンク3bの気筒の燃料供給及び点火を停止して行う減筒運転時に、第2電動オイルポンプ12bの駆動を停止させ、第2バンク3bのクランクシャフト4b、ピストン7、動弁系などにオイルを供給しないようにする。
【0089】
これは、以下の理由によるものである。
すなわち、減筒運転時においては、休止されている第2バンク3bでは、ピストンなどの運動部品が停止しているために、摩擦熱の発生がなく各部品の温度が低下する。それゆえ、オイルを通常通り循環させれば、この区間でオイルの熱が奪われ、全体のオイルの温度が低下する。そして、温度が低下したオイルが、減筒運転時に駆動している第1バンク3aの各運動部位のフリクションを増加させてしまう。また、減筒運転から全気筒運転への切り替え後の第2バンク3bの各運動部位のフリクションをも増加させてしまう。
【0090】
そこで、上述したように、減筒運転時に、第2電動オイルポンプ12bの駆動を停止させて、第2バンク3bの運動部位にオイルを供給しないようにすることで、休止されている第2バンク3bの部品の温度低下に引きずられてオイルの温度が低下するのを回避することができ、フリクションの増加を防止することができる。
【実施例7】
【0091】
実施例6に係る内燃機関においては、各バンク3a,3bに対応するように電動オイルポンプを2つ備えているが、本実施例に係る内燃機関1においては、図14に示すように、出力軸5あるいは気筒休止されない側のバンクに対応するクランクシャフト4aが回転することにより駆動され、オイルを圧送供給するメカニカルオイルポンプ13を内燃機関1全体で1つ備えるようにする。
【0092】
そして、当該メカニカルオイルポンプ13から気筒休止される側のバンク3bに供給されるオイルが流通する通路には、開いた時にオイルを流通し、閉じた時にオイルの流通を
阻止する開閉弁14を備えている。なお、当該開閉弁14は、ECUの指令信号により開弁・閉弁が制御される。
【0093】
そして、このように構成された本実施例に係る内燃機関1においては、第2バンク3bの気筒の燃料供給及び点火を停止して行う減筒運転時に、第2バンク3bのクランクシャフト4b、ピストン7、動弁系などにオイルを供給しないように、前記開閉弁14を閉弁させるようにする。
【0094】
これにより、休止されている第2バンク3bの部品の温度低下に引きずられてオイルの温度が低下するのを回避することができ、フリクションの増加を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【図1】実施例1に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図2】両クランクシャフトと出力軸との駆動伝達機構の概略を示す図である。
【図3】実施例1に係るシンクロメッシュ機構の概略構成を示す図である。
【図4】実施例1に係るシンクロメッシュ機構の作動態様を示す図である。
【図5】車速、アクセル開度および運転領域の関係を示す図である。
【図6】シンクロメッシュ機構の他の構成の概略を示す図である。
【図7】実施例2に係るシンクロメッシュ機構の作動態様を示す図である。
【図8】両クランク角センサの出力パルス信号を示す図である(位相が正常である場合)。
【図9】両クランク角センサの出力パルス信号を示す図である(位相がずれた場合)。
【図10】実施例3に係る回転同調制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図11】実施例4に係る回転同調制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図12】実施例5に係る回転同調制御の制御ルーチンのフローチャートである。
【図13】実施例6に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【図14】実施例7に係る内燃機関の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【0096】
1 エンジン
2 気筒
3a 右バンク
3b 左バンク
4a,4b クランクシャフト
5 出力軸
6 シリンダ
7 ピストン
8 コンロッド
9 シリンダヘッド
10 動弁室
11 オイルパン
12 電動オイルポンプ
13 メカニカルオイルポンプ
14 開閉弁
30 シンクロメッシュ機構




 

 


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