JPS6335821B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のそれぞれ独立した動力源を一
体に収納した内燃機関に係り、特に、動力源を自
由に組合せて使用することにより、使用状況に応
じて最適の条件で動力を出力することができる複
数動力源を有する内燃機関に関し、特に、接続ク
ラツチを操作する時に複数の動力源により組合わ
せられた内燃機関のトルク変動が小さくなる様に
位相合せを行い、出力トルクのトルク変動を小さ
くして内燃機関、車体等の振動を防止することが
できる内燃機関の接続方法に関する。

〔従来の技術と問題点〕

従来の内燃機関の燃費特性を第１図により示す
と、横軸は回転数（r.p.m）であり、縦軸はトル
ク（Kg・ｍ）あり、等高線状の曲線は燃費率
（ｇ／ps・hr）を示すもので、同一燃費率の位置
をマツプ状に示したものである。また、図中Ａで
示される曲線は平坦路における走行負荷曲線であ
り、内燃機関を載せた車体と使用ギヤ比によつて
決定されるものであり、実際に所定のギヤ比で走
行する車輌の燃費率はこの曲線Ａ上の点で決定さ
れる。この曲線Ａは車体の空気抵抗やギヤ比等で
決定され、一方燃費曲線はエンジンの特性によつ
てきまるため、曲線Ａを最も燃費率の低い部分を
通過させるよう設定することは一般に実用的では
なく、その変更も設定してからは自由にはできな
いものである。このため、燃費曲線の特性は与え
られたものとし、走行負荷曲線Ａができるだけ燃
費率の低い部分を横切るような内燃機関が得られ
れば燃費率は低下し、極めて理想的な内燃機関と
なる。すなわち、本発明は、ギヤ比を含め車両の
諸元を第１図における車両と同一にし、内燃機関
を複数にし（以下簡単のため２機とする）その合
計が第１図で設定した内燃機関の容量になるよう
に定めれば、第２図のような特性となる。

つまり、従来の自動車と比較すると、車体およ
びギヤ比はそのままにし、内燃機関を２機に分割
する形である。ここで、第１ゾーンは第１エンジ
ンのみ、第２ゾーンは第１、第２のエンジンを結
合した性能を表わし、走行負荷曲線Ｂは、車両お
よびギヤ比が変らないから、第１図の走行負荷曲
線Ａと同じになる。

したがつて、必要トルクが小さい場合には、第
１ゾーンの範囲内で内燃機関を作動させ、第１エ
ンジンのみで駆動するようにすると、走行負荷曲
線Ｂは最低燃費率Ｄの付近を横切るので、燃費が
良くなる。

上述のように、複数の独立した内燃機関を用
い、負荷の状況に応じて各内燃機関と出力軸とを
クラツチにより接断し、走行負荷曲線が最低燃費
率の部分に位置するように設定し、内燃機関の燃
費を改善することができるものであるが、この複
数のエンジンの接続において、いずれの時期にお
いても単にクラツチを接続させるだけであれば各
動力源の爆発時期が不規則になり、出力トルクが
大きく変動する原因となるものである。このた
め、内燃機関、車体等が大きく振動することにな
り、操作において不都合なものであつた。

なお、複数の動力源を有するものとして特開昭
51−72808号公報がある。

本発明は上述の欠点に鑑み、複数の動力源の各
位相を検出して、各位相の関係が所定の位相にな
つた時にクラツチを接続させて、トルク変動によ
る振動の発生を防止できるようにした複数動力源
を有する内燃機関の接続方法を提供するものであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的を達成するため、本発明は、複数
のクランクシヤフトを並列に独立させて複数の動
力源を形成し、少くとも一つの動力源を伝動装置
を介して出力軸に接続し、他の動力源と上記出力
軸はクラツチを介して接続し、使用状況に対応し
て上記クラツチを操作することで上記複数の動力
源を組合わせて使用する上記複数動力源を有する
内燃機関において、上記各動力源にはそれぞれの
上記クランクシヤフトの位相を検出する位相検出
手段を設け、上記各位相検出手段の信号を入力し
て上記クラツチを接続する信号を出力する制御装
置を設け、上記制御装置には、上記各位相検出手
段からの入力信号に基づいて、それぞれのパルス
波を発生させるワンシヨツトマルチと、上記各ワ
ンシヨツトマルチからの位相のずれを判断する判
断回路と、上記判断回路からの出力信号を入力し
て上記クラツチを接続する信号を出力する駆動回
路とを有し、上記各位相検出手段にて検出された
位相の関係が所定の位相となつた時に上記クラツ
チを接続させるように構成されている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。

第３図は、本発明の概念を示すスケルトン図
で、第４図、第５図はそれぞれ一部を切断した平
面図、正面図であり、本実施例では大別して第１
のエンジン１、第２のエンジン２、クラツチ部
３、出力軸部４、フライホイール部５により構成
されている。第１と第２のエンジン１，２はそれ
ぞれ独立したものであつて個別に制御することが
できるものであり、第１のエンジン１は直接出力
軸部４に接続してあり、第２のエンジン２はクラ
ツチ部３を介して出力軸部４に接続してあり、出
力軸部４は両エンジン１，２の出力を結合してフ
ライホイール部５に伝えている。

第１と第２のエンジン１，２はいずれも同一容
積の２シリンダ型であり、それぞれ独立して作動
するよう構成されている。すなわち、クランクシ
ヤフト６，７は間隔を置いて平行に配置されてい
て、それぞれのクランクシヤフト６，７には連接
棒１４，１５、ピストン１２，１３が設けられ、
またクランクシヤフト６，７を軸支するそれぞれ
独立したシリンダブロツク８，９には、シリンダ
１０，１１、クランク室１９，２０、オイルパン
２１，２２、シリンダヘツド２９，３０が設けら
れ、各シリンダヘツド２９，３０には排気弁３
３，３４、吸気弁３１，３２、これらに通ずる吸
気管３５，３６と、排気管３７，３８、各吸気管
３５，３６にそれぞれ連接される気化器３９，４
０等が設けられてあり、各気化器３９，４０の上
部には共用するエアークリーナ４１が設けてあ
る。そして、前記クランクシヤフト６，７の端部
でクランク室１９，２０の外部には円盤形をした
スリツト板７１，７２が固着してある。

次に、本実施例ではいわば単独の内燃機関を２
台並置してあることから、冷却系、潤滑系および
伝動装置は次の通りとする。

まず冷却系については、第１のエンジン１で駆
動される図示しないウオータポンプによつて送ら
れる冷却水は、各シリンダブロツク８，９の側壁
に設けられたウオータジヤケツト１６，１７、第
１のエンジン１と第２のエンジンの間を結ぶ水管
１８，１８′を経て図示しないラジエータに戻り、
循環される。したがつて、冷却水は、第２のエン
ジン２が停止している間、第２のエンジン２にも
循環されるので、第２のエンジンの暖機がなされ
る。

潤滑系の構造も、同様に、第１のエンジン１で
駆動される図示しないオイルポンプにより送られ
る潤滑油は、第１のエンジン１の各部に送られる
と共に、第２のエンジン２にも送油されて第２の
エンジンの暖機がなされ、両者のオイルパン２
１，２２は連通路２３で連通されている。こうし
て、第２のエンジン２には冷却水、潤滑油が循環
されるからすぐ起動し、作動させて出力を伝達さ
せることができる。

なお、伝動装置は、常時回転している第１のエ
ンジン１側のプーリによりＶベルトを介して、オ
ルタネータ、冷却フアン、その他の補機類を駆動
するようにする。

前記クラツチ部３内には電気的に軸間の接続を
接断する電磁粉式クラツチ４２が用いられてお
り、そのドライブメンバ４３はクランクシヤフト
７にねじ止めされ、そのドリブンメンバ４４は後
述の出力軸部４に接続されている。

前記第１のエンジン１のクランク室１９などを
含むエンジンケースはクランクシヤフト６の出力
側においてフライホイール部５方向に延長し、ギ
ヤケース４５となつており、第１のエンジン１の
エンジンケースとギヤケース４５は一体に成形し
てある。このギヤケース４５は第１のエンジン１
より少しその中心線を水平方向に偏心させてあ
り、ギヤケース４５の中央には出力軸４６が回転
自在に軸支させてある。この出力軸４６には従動
歯車４７が固着してあり、従動歯車４７にはクラ
ンクシヤフト６に固着した駆動歯車４８が噛合せ
てある。ギヤケース４５の第２のエンジン２側の
側面はフランジ状に拡大してクラツチケース５１
となつており、このクラツチケース５１内には前
記電磁粉式クラツチ４２が収納され、クラツチケ
ース５１の端面に第２のエンジン２のエンジンケ
ースが固着してある。これにより第１のエンジン
１、第２のエンジン２、ギヤケース４５が一体と
なつて組立てられている。

前記ギヤケース４５には電磁粉式クラツチ４２
のドリブンメンバ４４に接続する中間軸４９が軸
支してあり、この中間軸４９には従動歯車４７に
噛合う駆動歯車５０が固着してある。前述の出力
軸４６、従動歯車４７、駆動歯車４８，５０、中
間軸４９によつて出力軸部４が構成されている。

なお、従動歯車４７、駆動歯車４８，５０を同
じ大きさにすれば、第１のエンジン１と第２のエ
ンジン２との回転数と変速ギヤ軸５４との回転数
比は１：１になる。

次に、前記ギヤケース４５の端面には変速機
（図示せず）を収納してミツシヨンケース５２が
接続してあり、このミツシヨンケース５２内には
出力軸４６に軸着したフライホイール５３が収納
してある。このフライホイール５３には変速ギヤ
を軸支する変速ギヤ軸５４が連接してある。

また、第６図は２つの気化器３９，４０の関連
を示すもので、気化器３９，４０のスロツトル筒
５５，５６は間隔を置いて平行に位置させてあ
り、このスロツトル筒５５，５６にはそれぞれス
ロツトル軸５７，５８が回転自在に軸支させてあ
り、各スロツトル軸５７，５８にはスロツトル筒
５５，５６内で開閉するスロツトルバルブ５９，
６０が固着してある。スロツトル軸５７，５８の
末端にはそれぞれレバー６１，６２が固着してあ
り、各レバー６１，６２の先端にはそれぞれワイ
ヤ受け６３，６４が固着してあり、これらのワイ
ヤ受け６３，６４にはアクセルワイヤ６５が共通
して挿通させてある。このアクセルワイヤ６５の
中間と端部にはそれぞれ止め金具６６，６７が固
着してあり、ワイヤ受け６３と止め金具６６の間
にはコイルバネ６８を介在させてある。コイルバ
ネ６８は圧縮スプリングであり、その強さは、ア
クセルワイヤ６５の引張り力より強くしてあるの
で、ストツパ６８′が設けられる。また、前記ス
ロツトル筒５５の側面でスロツトル軸５７に接近
した位置には水平に支持杆７０が突出させてあ
り、この支持杆７０の上面にはマイクロスイツチ
６９が固着してある。

第７図は位相検出手段と制御系を示すもので、
前記スリツト板７１，７２にはそれぞれ中心方向
に向けて二条スリツト７３，７４が切込んであ
り、このスリツト板７１，７２の側面に対向する
ように光源７５，７６、受光素子（フオトダイオ
ード等）７７，７８が設けてあり、スリツト板７
１，７２によつて光源７５，７６からの光線を開
閉させてある。受光素子７７，７８の出力は制御
装置７９内にあるワンシヨツトマルチ８０，８１
に接続され、ワンシヨツトマルチ８０，８１の出
力はそれぞれ判断回路８２に接続されている。判
断回路８２からの制御信号はスイツチ回路８３を
介して駆動回路８４に接続され、駆動回路８４の
出力は電磁粉式クラツチ４２内にあるコイル８５
に接続されている。また、スイツチ回路８３には
前記マイクロスイツチ６９が、駆動回路８４には
エンジン始動に用いるイグニツシヨンキーのキー
スイツチ８６が接続してある。

次に、本実施例の作用を第８図、第９図ととも
に説明する。

第１のエンジン１の始動。

図示しないスタータを作動させるとスタータの
小歯車がフライホイール５３外周に形成した歯車
と噛合い、フライホイール５３を回転させる。こ
のとき、イグニツシヨンキーを回動させた時に閉
成するキースイツチ８６によつて駆動回路８４に
はエンジンの始動であることが信号として伝えら
れ、駆動回路８４はコイル８５に電流を流して電
磁粉式クラツチ４２を直結させ、クランクシヤフ
ト７と中間軸４９を連結させる。前記フライホイ
ール５３の回転は出力軸４６、従動歯車４７、駆
動歯車４８，５０、中間軸４９を介して両クラン
クシヤフト６，７に伝達され、クランクシヤフト
６，７の回転は連接棒１４，１５を介してピスト
ン１２，１３をシリンダ１０，１１内で往復動さ
せ、シリンダ１０，１１内で混合気を爆発させる
ことによつてエンジン１，２を始動させる。両エ
ンジン１，２が始動して正常に動作したならイグ
ニツシヨンキーを戻してスタータの作動を停止
し、同時にキースイツチ８６を開成させることで
コイル８５に電流を流させず電磁粉式クラツチ４
２への制御電流を停止させ、クランクシヤフト７
と中間軸４９の接続を解除する。このため、第１
と第２のエンジン１，２は独立して個別に動作
し、第２のエンジン２の出力はフライホイール５
３に伝達されない。

必要トルクが小さい場合。

必要トルクが小さい範囲で本実施例による内燃
機関を用いる場合（例えば平坦路での低、中速走
行、アイドリング時など）では、第１のエンジン
１のみを動作させ、その出力トルクを用いる。こ
の場合における燃費特性は第２図に示され、第１
のエンジン１だけによる第１ゾーンはＣであり、
最低燃費率の範囲はＤである。この燃費特性にお
いて、走行負荷曲線Ｂは前記最低燃費率の範囲Ｄ
を横切ることになり、極めて燃費が少くなる。こ
の場合、アクセルを踏み込みアクセルワイヤ６５
を第６図中右方向に引張り、気化器３９からの混
合気を増加させようとするが、アクセルワイヤ６
５を引張つても止め金具６６によりコイルバネ６
８を介してレバー６１のみが回転して、止め金具
６７はレバー６２に接触しないため、レバー６２
は従動しない。よつて、第１のエンジン１のみが
加速、或いは減速されることになる（第８図イ及
びロの状態）。

必要トルクが大きい場合。

必要トルクが大きい範囲で本実施例による内燃
機関を用いる場合（例えば坂を上る時や高速走
行、加速の時など）では、第１と第２のエンジン
１，２の両出力トルクを合計したものを出力とす
ることができる。すなわち、アクセルペタルを踏
み込むことによりレバー６１が回転され、スロツ
トルバルブ５９が全開となる直前でレバー６１に
マイクロスイツチ６９が当接し（第８図ハ参照）、
このマイクロスイツチ６９からの信号はスイツチ
回路８３に伝えられ、スイツチ回路８３は判断回
路８２と駆動回路８４を接続させる。前記スリツ
ト板７１，７２が回転することで（第１、第２の
エンジン１，２が始動されているので）、スリツ
ト板７１，７２に形成したスリツト７３，７４は
光源７５，７６からの光線を通過させ、受光素子
７７，７８にスリツト板７１，７２の回転数に応
じてその一回転に付き二回の光線を伝達する。受
光素子７７，７８からのパルス状の信号はそれぞ
れワンシヨツトマルチ８０，８１に伝えられる
が、各ワンシヨツトマルチ８０，８１では入力し
た信号を波形整形するとともに一定時間のパルス
波を発生させ、両ワンシヨツトマルチ８０，８１
のパルス波は判断回路８２に伝える。判断回路８
２では両ワンシヨツトマルチ８０，８１からのパ
ルス波ａ，ｂを入力し、それぞれのパルス波ａ，
ｂが第９図に示す様に180度づつ位相がずれた時
を判断し（各エンジン１，２は２気筒であるため
180度づつ各気筒の位相をずらせば４気筒と同一
の動作となる）、駆動回路８４に判断信号を出力
して駆動回路８４よりコイル８５に電流を流し、
電磁粉式クラツチ４２を直結させ、クランクシヤ
フト７と中間軸４９を接続する。これにより、第
２のエンジン２の出力トルクはクランクシヤフト
７、電磁粉式クラツチ４２、中間軸４９、駆動歯
車５０を介して従動歯車４７に伝達され、第１の
エンジン１の出力トルクに加えられることにな
る。このことは、第１、第２のエンジン１，２の
回転数が一致した時に両エンジン１，２を結合さ
せることができて、結合の際における位相が一致
することになる。なお、判断回路８２は一度出力
信号を出すとその状態を保持し続ける。所定の位
置（スロツトルバルブ５９が全開になる直前）で
第２のエンジン２と第１のエンジン１が連結され
た後では、レバー６１は支持杆７０に接触してそ
れ以上回動することはできず、アクセルワイヤ６
５をなおも引張ることによりコイルバネ６８は止
め金具６６により圧縮される。そして、同時に止
め金具６７がレバー６２に当接し、レバー６２を
回動させようとする（第８図ニ参照）。このこと
から、この内燃機関の容積は倍加され、第１と第
２のエンジン１，２の合成した出力が出力され
る。この動作を第２図で示すと、第１ゾーンＣ範
囲の限界直前でマイクロスイツチ６９が作動さ
れ、必要トルクが要求されることを検知して第２
のエンジン２を作動させ、この結果第２ゾーンＥ
の範囲で出力トルクは増減させることが可能とな
る。この電磁粉式クラツチ４２の接続が、第１の
エンジン１のクランクシヤフト６と第２のエンジ
ン２のクランクシヤフトとの位相差が180度にな
つた時に行なわれるため、組合わせた出力トルク
のトルク変動は少くなる。

必要トルクが少くなる方向に変化する場合。

必要トルクが大きくて、第１と第２のエンジン
１，２がいずれも回転している状態から、負荷が
減少して必要トルクが小さくなつた場合（たとえ
ば低、中速定常走行、減速走行、下り坂の走行な
ど）には、アクセルワイヤ６５が戻されるため、
第８図ニからハ又はロの状態に変化し、マイクロ
スイツチ６９は開放されることになり、マイクロ
スイツチ６９からの信号はスイツチ回路８３に伝
えられ、スイツチ回路８３を開放させる。このた
め、駆動回路８４からコイル８５には電流が流れ
なくなり、電磁粉式クラツチ４２はその接続を解
除され、クランクシヤフト７と中間軸４９の係合
を解除し、出力軸４６には第１のエンジン１の出
力のみを伝達させる。これにより、内燃機関は第
１ゾーンＣで作動する。この電磁粉式クラツチ４
２の解除はトルク変動とは無関係であるため、い
ずれの時期においても自由に解除できる。

これまでの説明では、動力源が２個の場合につ
いて述べたが、きめ細かく制御しようとする際に
は複数の多段動力源が望ましく、あるいは、これ
らの動力源の機関容量や性能を同一にせず、異な
つたものにしてもよい。

なお、本実施例ではエンジンの位相を検出する
手段にスリツト板と受光素子を用いているが、こ
の実施例に限定されることもなく磁気センサの各
種の検出素子やイグニツシヨンパルスを用いて検
知する方法であつても良い。

〔発明の効果〕

本発明は上述の様に構成したので、 内燃機関の必要トルに対応して作動機関、すな
わち気筒容積を変化させることにより、必要トル
クが小さい時には最低燃費率に近い特性範囲で作
動させることができ、必要トルクが大きい時に
は、機関出力を十分発揮させることができる。こ
のため、内燃機関はその走行負荷曲線上の大半に
おいて燃費率を低くすることができる。

さらに、各動力源のクランクシヤフトに設けら
れた位相検出手段からの出力信号により各クラン
クシヤフトの位相の関係が所定の位相になつた時
にクラツチを接続するようにしたので、任意の位
相でクラツチを接合した場合の内燃機関のトルク
変動より小さいトルク変動となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の内燃機関の燃費特性を示すグラ
フ、第２図は本発明の一実施例を示す内燃機関の
燃費特性を示すグラフ、第３図は同上の概略を示
すスケルトン、第４図は同上の内燃機関の一部を
断面にした平面図、第５図は同上の一部を断面に
した正面図、第６図は気化器付近を示す斜視図、
第７図は位相検出手段と制御系を示すブロツク
図、第８図は同上の動作を示す説明図、第９図は
制御系における波形図である。 １……第１のエンジン、２……第２のエンジ
ン、３……クラツチ部、４……出力軸部、５……
フライホイール部、６，７……クランクシヤフ
ト、８，９……シリンダブロツク、１０，１１…
…シリンダ、１２，１３……ピストン、１４，１
５……連接棒、１６，１７……ウオータジヤケツ
ト、１８，１８′……水管、１９，２０……クラ
ンク室、２１，２２……オイルパン、２３……連
通路、２９，３０……シリンダヘツド、３１，３
２……吸気弁、３３，３４……排気弁、３５，３
６……吸気管、３７，３８……排気管、３９，４
０……気化器、４１……エアークリーナ、４２…
…電磁粉式クラツチ、４３……ドライブメンバ、
４４……ドリブンメンバ、４５……ギヤケース、
４６……出力軸、４７……従動歯車、４８……駆
動歯車、４９……中間軸、５０……駆動歯車、５
１……クラツチケース、５２……ミツシヨンケー
ス、５３……フライホイール、５４……変速ギヤ
軸、５５，５６……スロツトル筒、５７，５８…
…スロツトル軸、５９，６０……スロツトルバル
ブ、６１，６２……レバー、６３，６４……ワイ
ヤ受け、６５……アクセルワイヤ、６６，６７…
…止め金具、６８……コイルバネ、６８′……ス
トツパ、６９……マイクロスイツチ、７０……支
持杆、７１，７２……スリツト板、７３，７４…
…スリツト、７５，７６……光源、７７，７８…
…受光素子、７９……制御装置、８０，８１……
ワンシヨツトマルチ、８２……判断回路、８３…
…スイツチ回路、８４……駆動回路、８５……コ
イル、８６……キースイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のクランクシヤフトを並列に独立させて
   複数の動力源を形成し、少くとも一つの動力源を
   伝動装置を介して出力軸に接続し、他の動力源と
   上記出力軸はクラツチを介して接続し、使用状況
   に対応して上記クラツチを操作することで上記複
   数の動力源を組合わせて使用する上記複数動力源
   を有する内燃機関において、 上記各動力源にはそれぞれの上記クランクシヤ
   フトの位相を検出する位相検出手段を設け、 上記各位相検出手段の信号を入力して上記クラ
   ツチを接続する信号を出力する制御装置を設け、 上記制御装置には、上記各位相検出手段からの
   入力信号に基づいて、それぞれのパルス波を発生
   させるワンシヨツトマルチと、上記各ワンシヨツ
   トマルチからの位相のずれを判断する判断回路
   と、上記判断回路からの出力信号を入力して上記
   クラツチを接続する信号を出力する駆動回路とを
   有し、 上記各位相検出手段にて検出された位相の関係
   が所定の位相となつた時に上記クラツチを接続さ
   せることを特徴とする複数動力源を有する内燃機
   関の接続方法。