2004年型YZR-M1の点火間隔                                             YAMAHA

　2004年型ヤマハYZR-M1(OWP3)は不等間隔点火であることがヤマハから明らかにされているが、ここではその点火間隔について考えてみる。

1　通常の並列4気筒

　ライダーから見て左端の気筒を1、順に番号を付け右端を4とする。図はライダーからみたクランクシャフトで、図中の大きい矢印は1次慣性力とカウンターウエイトの遠心力の合力の方向、小さい矢印は2次慣性力の方向、はクランクシャフト回転方向である(YZR-M1は後方回転)。

1次慣性力を完全に釣合わすためには、図のように1と4のクランクピン、2と3のクランクピンをそれぞれ同じ位置にし、各組の互いの角度を180度にする必要がある。ただし、2次慣性力は全く釣合わない。点火順序は次の2種類で点火間隔は180度等間隔になる。 (1)1-2-4-3 (2)1-3-4-2((1)のエンジンを逆回転させたもの。｢1-2-4-3｣を逆の順に2回並べれば｢3-4-2-1-3-4-2-1｣となり、下線部が(2)になる。)

　排気管の取り回しは、各気筒の4本の排気管を同時に集合させ1本にするか（4→1）、先に2本ずつ集合させ、集合後の2本をさらに集合させ1本にするか（4→2→1）のいずれかが通例である。｢4−2-1｣の最初の2本ずつの組み合わせは｢1･4/2･3｣と｢1･2/3･4｣の2種があるが、最近は｢1･2/3･4｣が多い。最初に集合した各2気筒の点火間隔は、前者は360度等間隔、後者は180-540度である。

2　2003年型YZR-M1

　2004年日本GP直前にヤマハから2003年型及び2004年型の点火順序が明らかにされたが、2003年型は｢1-4-2-3の等間隔｣だった。これが正しいなら、クランクピン配置は図のようになり、1次慣性力は力としては釣合うが、偶力が残る。もちろん、2次慣性力は全く釣合わない。990cc4気筒のレーシングエンジンとしては問題外なので、クランクシャフトと同速逆回転のバランサーシャフトで1次慣性偶力を打ち消す必要がある。

しかし、ヤマハの関係者に確認したところ、「点火順序は1-2-4-3、バランサーシャフトはない｣ということであり、ヤマハの公表資料は間違いということになる。 　なお、ヤマハからの公表後の某誌等の記事では、2004年型の点火順序はヤマハの公表どおりに記述し、2003年型の点火順序は｢1-3-4-2｣としていた。

3　2004年型YZR-M1

　ヤマハから2004年日本GP直前に次のことが明らかにされている。

　以下にヤマハが示した条件を満たすレイアウトを列挙し、慣性力の釣合いについて記した。なお、通常の並列4気筒のクランクピン配置に対しての「ずれ」は90度と仮定した。90度であれば2次慣性力を釣合わせることが可能なためである。バランサーシャフトによりある程度を振動を減らせるので、他のレイアウトが考えられないわけではないが・・・

ケース1: 270-90-270-90度または90-270-90-270度(図は前者）
	1次慣性力は全く釣合わず、2次慣性力も力としては釣合うが偶力が残る（図ではエンジンが左に回る方向）。図のようにクランクシャフト後方に同速逆回転のバランサーシャフトを装着し1次慣性力を打ち消そうとしても、完全に釣合わすことはできず※、偶力（図ではエンジンが後傾する方向）が残る。 　なお、クランクシャフトのカウンターウエイトは1次慣性力の1/2であると仮定している（ケース2、3について同じ）。
	※バランサーシャフト1本で1次慣性力を完全に釣合わすためには、バランサーシャフトのない状態で力そのものは打ち消しておき偶力が残るようにしておかなくてはならない。そうでない場合、完全釣合いのためにはバランサーシャフトが2本必要である。バランサーシャフトは魔法の杖ではない。

ケース2: 270-180-90-180度または90-180-270-180度（図は前者）
	各クランクピンが90度間隔で配置された形で、1次慣性力はバランサーシャフトにより完全に釣合わすことができ、2次慣性力は元々完全に釣合う。その点で並列6気筒並みのバランスである。この点火間隔は1968、1971年のサイドカー世界選手権でタイトルを獲得したURS（バランサーシャフトはない）に先例がある。 　なお、図ではバランサーシャフトのバランスウエイトは4箇所にあることになるが、2箇所にまとめることができる（ケース3について同じ）。

ケース3: 180-270-180-90度または180-90-180-270度（図は前者）
	ケース2のクランクピン配置の変形で、1次慣性力はバランサーシャフトにより完全に釣合わすことができる。2次慣性力は力としては釣合うが偶力（図ではエンジンが左に回る方向、ケース1よりは小さい）が残る。

　他にもう1種類考えられるが（ケース（4)）、点火間隔が｢90-90-90-540｣になり現実的ではないので除外し、ケース1〜3について、以下のとおり考えてみた。

A　慣性力の釣合い
　慣性力の釣合いについては、ケース2が最もよく、以下ケース3、ケース1の順である。

B　排気管の取り回し方の変更 　2004年型は排気管の取り回しが右のように1と4、2と3がそれぞれ集合した後に、集合後の2本が集合し1本になるように変更された。ケース1、2、3について、排気管の取り回し変更による排気管の最初の結合部までの2気筒間点火間隔の変化は下表のとおり。

C-1 特許出願(1)

　2004年1月14日に　｢乗物用直列4気筒エンジン及びこのエンジンを搭載した乗物｣に関する特許出願がヤマハにより行われている。添付図のクランクシャフトの形状は間違いなくYZR-M1のものであり、特許出願の請求項は次のとおり。

　他に2〜11の請求項があり、請求項5ではケース2、請求項6でケース3、請求項7でケース4について記述されている。そして、｢発明を実施するための最良の形態｣で、ケース2のクランクピン配置について、次のようなバランス率を設定している。

　問題は、この特許出願の内容が2004年型に実際に用いられているかであるが、2004年型と2005年型のクランクケース形状の違いからすると、上表の適用例が用いられているとするなら2005年型のようだ。

C-2 特許出願(2)

　｢4気筒エンジンのバランサ装置｣に関するC-1とは別の特許出願が1996年及び2004年にヤマハにより行われており、請求項は次のとおりである。

この出願の内容が2004年型YZR-M1に用いられているなら、1次慣性力を釣合わせるために、クランクシャフトと逆方向回転のバランサーシャフトに加えて、同方向回転のバランサーシャフトがあることになる。公開された2004年型のマシンの側面図（右下）からは、ジャックシャフト(動力取出しシャフト：矢印）の上に発電機駆動用シャフトがあり、これがクランクシャフトと等速同方向のバランサーシャフトとなっている可能性はある。 　また、1996年に出願されたものが2004年に分割出願され、1996年の出願で請求項に明記された｢クランクピン配列が第1気筒0°、第2気筒
90°、第3気筒270°、第4気筒180度のクランク軸を有する4気筒エンジンのバランサ装置｣は、2004年の出願では請求項から消え、詳細説明中、｢例えば｣と記述されている。このことは、｢クランクピン配列が第1気筒0°、第2気筒90°、第3気筒270°、第4気筒180度のクランク軸を有する4気筒エンジンのバランサ装置｣とは異なる2プレーンクランクのエンジンが開発されたことを示唆しているようにも思える。

  BとC-2(この内容が用いられているなら）からすると、ケース3の可能性が高くなるが、前述のようにケース3とした場合には幾つかの問題点を生ずることが考えられることから、ケース2の可能性も充分にある。
　現時点では、

ケース2またはケース3の可能性が高い

というのが私の結論である。