DE60313992T2

DE60313992T2 - Spitzwinkliger v-motor

Info

Publication number: DE60313992T2
Application number: DE60313992T
Authority: DE
Inventors: Masahiro Yamagata-shi Yamazaki
Original assignee: YGK Co Ltd
Current assignee: YGK Co Ltd
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2023-10-09
Also published as: WO2004033883A1; TW200405923A; DE60313992D1; MY135645A; KR20050055753A; US20060011153A1; CN100549386C; US7219632B2; JP2004132296A; EP1553280B1; EP1553280A1; TWI301172B; EP1553280A4; CN1488846A; KR100734983B1

Description

Diese Erfindung betrifft einen V-Motor mit engem Winkel entsprechend des Oberbegriffteils des unabhängigen Anspruchs 1.
Aus der MTZ – Motortechnische Zeitschrift, VIEWEG, Wiesbaden, vol. 51, 1. Oktober 1990, Seiten 410–412, 414, XP 000 175 192 ISSN: 0024-8525, von Herrn Herman Krüger, ist ein V-Motor, wie oben angezeigt, bekannt.
Der Bankwinkel eines V-Motors wird entsprechend der Anzahl der Zylinder festgelegt. In einem Vierzylinder-V-Motor wird der Bankwinkel oft auf neunzig Grad festgelegt und in einem Sechszylinder-V-Motor wird der Bankwinkel oft auf einhundert und zwanzig Grad festgelegt. JP10-121 980A, veröffentlicht durch das Japanische Patentbüro in 1998, schlägt einen Motor vor, in dem der Bankwinkel auf dreißig Grad reduziert wird.
Jedoch ist der zuvor erwähnte Motor des Standes der Technik derart aufgebaut, dass Einlassluft von der oberen Seite des Zylinderkopfes zugeführt wird, was eine Erhöhung in der gesamten Höhe des Motors verursacht. Außerdem wird Abgas aus beiden Seiten des Motors in jede Bank abgegeben, was eine Reduzierung in der Abgastemperatur verursacht, was zu einer Reduzierung in der Effektivität der Umwandlung in dem Katalysator führt.
Unter Berücksichtigung dieses Punktes, ist das Versammeln der Einlassöffnungen und der Auslassöffnungen jeweils auf einer Seite des Motors in Betracht gezogen worden, aber in dem zuvor erwähnten Motor beträgt der Bankwinkel im Großen und Ganzen dreißig Grad, und daher unterscheiden sich der Einströmwinkel (der Winkel, der durch die Tangente der Mittellinie der Einlassöffnung, direkt vor dem Ventilsitz, und der Mittellinie des Zylinders gebildet ist) zwischen den rechten und linken Bänken, was ein weiteres Problem dadurch verursacht, dass Gas, das innerhalb des Zylinders strömt, ungleichmäßig wird, was zu Unregelmäßigkeiten in der Verbrennung führt. Motoren von Bankwinkeln von fünfzehn Grad sind ebenfalls vorhanden, aber die Gasströmung ist noch ungleich und es kann keine stabile Verbrennung erhalten werden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung einen V-Motor, wie oben angezeigt, zu verbessern, um so eine gleichmäßige Verbrennung zu ermöglichen, indem die Gasströmung im Wesentlichen in den linken und rechten Bänken identisch gemacht wird.
Die Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfindung durch einen V-Motor mit engem Winkel gelöst, der eine Mehrzahl von Zylindern aufweist, die alternierend in zwei benachbarten Bänken angeordnet sind; einen Kolben, der in jedem Zylinder installiert ist; eine Brennkammer, die für jeden Zylinder vorgesehen ist; eine Einlassöffnung, die die Brennkammer mit einem Einlassverteiler verbindet; einer Auslassöffnung, die die Brennkammer mit dem Auslassverteiler verbindet; einem Sammler, der mit dem Einlassverteiler in Verbindung ist, und in den die gegenüberliegenden Enden des Einlassverteilers in die Brennkammer öffnet; eine Kurbelwelle; und eine Pleuelstange, die den Kolben und die Kurbelwelle verbindet, wobei die Einlassöffnungen der zwei Bänke alle konfiguriert sind, um durch eine der Bänke hindurchzugehen, die Auslassöffnungen der zwei bänke alle konfiguriert sind, um durch die andere Bank hindurchzugehen, und ein Winkel, der durch die zwei Bänke gebildet wird, auf acht Grad oder weniger festgelegt wird, wobei der Einlassverteiler mit der Einlassöffnung verbunden ist, die näher zu dem Sammler der Einlassöffnungen angeordnet ist, sich in das Innere des Sammlers erstreckt und veranlasst wird, in das Innere des Sammlers zu öffnen, wodurch eine Länge der Brennkammer zu einer Öffnung des Einlassverteilers in den Sammler für alle der Brennkammern vergleichmäßigt wird.
Daher sind entsprechend dieses Ausführungsbeispieles die Einlassöffnungen der zwei Bänke gemeinsam an einer Bank versammelt, um die Höhe des Motors zu unterdrücken, und die Auslassöffnungen der zwei Bänke werden gemeinsam an der anderen Bank versammelt, um die Umwandlungseffektivität des Katalysators (siehe die 3 und 4) zu erhöhen. Durch das Festlegen des Bankwinkels auf acht Grad oder weniger kann ein gleichmäßiges Fallströmungsverhältnis in den zwei Bänken erhalten werden (siehe die 9) und eine gleichmäßige Verbrennung kann realisiert werden.
Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in weiteren Unteransprüchen niedergelegt. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung in größerer Ausführlichkeit mittels mehrerer Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erläutert, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines V-Motors mit engem Winkel entsprechend dieser Erfindung ist.
2 eine Ansicht ist, die den Versatz eines Kolbenbolzens veranschaulicht.
3 eine Ansicht ist, die den Aufbau einer Einlassseite des Motors veranschaulicht.
4 eine Ansicht ist, die den Aufbau einer Auslassseite des Motors veranschaulicht.
5 eine Ansicht ist, die den Aufbau einer Auslassseite des Motors veranschaulicht.
6 eine Darstellung ist, die den Ventilzeitpunkt des Einlassventiles veranschaulicht.
7 eine Ansicht ist, die eine Nockenvorrichtung des Motors veranschaulicht.
8 eine Ansicht ist, die eine Nockenvorrichtung des Motors veranschaulicht.
9 eine Darstellung ist, die die Beziehung zwischen dem Bankwinkel und dem Fallströmungsverhältnis veranschaulicht.
10 eine Ansicht ist, die die Form einer Kurbelwelle veranschaulicht.
In der folgenden Beschreibung wird für den Zweck der Erleichterung die linke Seite des Motors, wenn der Motor von vom gesehen wird, als die linke Bank beschrieben und die rechte Seite wird als die rechte Bank beschrieben.
Die 1 und 2 zeigen den Aufbau eines Vierzylinder V-Motors entsprechend dieser Erfindung. Die linken und rechten Bänke eines Zylinderblocks 1 sind mit mehreren Zylindern 2 gebildet, die jeweils auf die obere Fläche des Zylinderblocks nebeneinander in der Längsrichtung des Motors öffnen. Ein Kolben 3 ist in jeden der Zylinder gleitbar installiert. Der Kolben 3 ist mit dem oberen Ende einer Pleuelstange 4 über einen Kolbenbolzen 5 schwingbar verbunden und der untere Abschnitt der Pleuelstange 4 ist mit der Kurbelwelle 6 über einen Kurbelbolzen verbunden. Die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 3 wird durch die Kurbelwelle 6 in eine Drehbewegung umgewandelt und diese Drehbewegung wird auf ein Antriebsrad über ein Getriebe, ein finales Reduktionszahnrad und eine in der Zeichnung nicht gezeigte Antriebswelle übertragen.
Wenn der Motor von vom gesehen wird, sind die Pleuelstange 4 und die Kurbelwelle 6 in einer Position Oc, bei der sich die Mittellinie der Zylinder der linken Bank und die Mittelwelle der Zylinder der rechten Bank schneidet, nicht verbunden, sind aber an Stelle dessen in einer Position O verbunden, die in dem Motor um h von der Position Oc, bei der sich die Mittellinien schneiden, aufwärts versetzt ist.
Außerdem sind, wie in der 2 gezeigt, der Kolben 3 und die Pleuelstange 4 an der Mittelachse des Zylinders 32 und des Kolbens 3 nicht verbunden, sind aber an Stelle dessen an einem Ort verbunden, der in der Richtung zu der zentralen Seite des Motors, d. h., in der diametralen Richtung des Zylinders 2 und des Kolbens 3 von der Mittelachse des Zylinders 2 und des Kolbens 3 (einer rechtwinkligen Richtung zu der Mittelachse des Zylinders 2 und des Kolbens 3) um t versetzt ist. Die Versatzgröße t wird z. B. auf ungefähr 5% des Zylinderdurchmessers festgelegt. Wenn die Kurbelwelle 6 aufwärts versetzt ist, erhöht sich die Kraft (die Seitenkraft) von dem Kolben 3, die auf die Innenwand des Zylinders 2 wirkt, wenn der Kolben 3 gleitet, aber durch das Versetzen des Kolbens 5 in die Richtung zu der zentralen Seite des Motors in dieser Weise kann diese Kraft reduziert werden. Es sollte beachtet werden, dass in diesem Motor das L/R-Verhältnis der Pleuelstange 4 größer als in einem herkömmlichen L/R-Verhältnis gemacht worden ist, um die Seitenkraft weiter zu reduzieren.
Der Kolben 3 ist derart gebildet, dass die Kronefläche von diesem zu der oberen Fläche des Zylinderblocks 1 parallel ist, und derart, dass der Mantelabschnitt von diesem in der Richtung nach außen des Zylinderblocks 1 (der nachstehend als die Druckseite bezeichnet werden soll) länger in der axialen Richtung des Zylinders 2 und des Kolbens 3 als der Mantelabschnitt in die Richtung zu der Mitte des Motors ist.
Durch das Ausbilden der Kronenfläche des Kolbens 3 parallel mit der oberen Fläche des Zylinderblocks 1 breitet sich eine Flamme vom Flammenkern, der in der Nähe des Zündfunkenzwischenraumes der Zündkerze 7 erzeugt wird, kraftvoll aus und Wärme wird kaum entweichen, so dass eine schnelle Verbrennung realisiert wird. Mit anderen Worten, durch das Ausbilden der Kronenfläche des Kolbens 3 parallel mit der oberen Fläche des Zylinderblocks 1 kann die radiale Richtungskomponente der Geschwindigkeit der Flamme, die sich radial ausbreitet, erhöht werden. Überdies ist die Brennkammer kompakt gemacht, während die Oberflächenfläche der Kolbenkronenfläche reduziert ist und somit kann die thermische Energie, die in der Brennkammer erzeugt wird, am Entweichen aus dem Zylinderblock 1 und der Kronenfläche des Kolbens 3 verhindert werden. Auch kann durch kompaktes Ausbilden der Brennkammer das Verdichtungsverhältnis erhöht werden.
Der Grund für das Verlängern des Mantelabschnittes auf der Druckseite ist auf die Tatsache bezogen, dass durch das Versetzen der Position des Kolbens 5 der Druck derart reduziert wird, dass wenn der Kolben 3 gleitet, ein Moment rund um den Kolben 5 erzeugt wird und der Kolben 3 versucht, sich bei einer Neigung zu drehen. Durch Verlängern des Mantelabschnittes des Kolbens 3 auf der Druckseite ist der Kolben derart gelagert, dass die Ausrichtung des Kolbens 3 während der hin- und hergehenden Bewegung stabilisiert werden kann. Außerdem erhöht sich durch das Versetzen der Kurbelwelle 6 aufwärts die Kraft, die auf die Innenwand des Zylinders wirkt, und daher wird der Oberflächenfläche des Mantelabschnitts erhöht, um dadurch den Oberflächendruck zu reduzieren. Das Verlängern des Mantelabschnittes ist auch beim Reduzieren des Schallgeräuschs (das Schlaggeräusch) des Kolbens 3 effektiv.
Es sollte beachtet werden, dass nur der Mantelabschnitt der Druckseite verlängert wird und der Mantelabschnitt auf der inneren Seite verbleibt, wie er ist. Daher wird, selbst dann, wenn der Kolben 3 zu dem unteren Totpunkt abfällt, der Kolben 3 nicht mit den Rotationsbahnen des Gegengewichts stören.
Außerdem sind die linken Bankzylinder und die rechten Bankzylinder der Zylinder 2 in einer Zick-zack-Weise von der Vorderseite des Motors alterniert angeordnet, und sind innerhalb der linken und rechten Bänke alternierend angeordnet, um so fortlaufend in derselben Bank alternierend angeordnet zu werden, und derart, dass keine Mehrzahl der Zylinder bei einem gleichen Abstand von dem vorderen Ende des Motors vorhanden ist. Außerdem wird ein Winkel θ (der nachstehend als der Bankwinkel bezogen werden soll), der durch die Mittellinie der linken Bankzylinder und der Mittellinie der rechten Bankzylinder gebildet wird, wenn der Motor von der Vorderseite gesehen wird, auf acht Grad oder weniger (vorzugsweise auf acht Grad) festgelegt. Durch das festlegen des Bankwinkels bei acht Grad oder weniger wird das Fallströmungsverhältnis in Wesentlichen in den rechten und linken Bänken gleich und folglich kann eine stabile Verbrennung realisiert werden. Dieser Punkt wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Ein Einzelzylinderkopf 10 ist mit der oberen Fläche des Zylinderblocks 1 verbunden. Der Grund dafür, um in der Lage zu sein, einen Einzelzylinderkopf für sowohl die linken, als auch für die rechten Bänke in dieser Weise vorzusehen, ist der, dass der Bankwinkel klein ist. Da der Zylinderkopf zwischen den linken und rechten Bänken geteilt wird, kann die Steifigkeit des Motors auf einem hohen Niveau beibehalten werden.
Ein konkaver Abschnitt 11, der einen Teil der jeweiligen Brennkammer bildet, ist in jeder der Positionen gebildet, die der oberen Seitenöffnung des Zylinders 2 an der unteren Fläche des Zylinderkopfes 10 entsprechen. Eine Einlassöffnung 20 und einen Auslassöffnung 30 sind in den konkaven Abschnitt 11 geöffnet und der Zündfunkenzwischenraum der Zündkerze 7 springt davon vor.
Ein Einlassventil 21L und ein Auslassventil 31L sind in der Brennkammer der linken Bank zum Blockieren der Verbindung zwischen der Einlassöffnung 20 und der Auslassöffnung 30 vorgesehen und ein Einlassventil 21R und ein Auslassventil 31R sind in der Brennkammer der rechten Bank entsprechend vorgesehen. Das Auslassventil 31L der lin ken Bank, das Einlassventil 21L der linken Bank und das Auslassventil 31R der rechten Bank und das Einlassventil 21R der rechten Bank werden offen/geschlossen jeweils durch eine Nockenwelle 40 der linken Seite, einer zentralen Nockenwelle 41 und einer Nockenwelle 42 der rechten Seite angetrieben. Die Einlassöffnung 20 ist mit einem Kastenförmigen Sammler 60 verbunden, in den Luft durch einen Einlassverteiler 50 eingeleitet wird, und die Auslassöffnung 30 ist mit einem Auslassrohr, das in der Zeichnung nicht gezeigt ist, durch einen Auslassverteiler 70 verbunden.
Wein den 3 bis 5 gezeigt, werden in dem zuvor beschriebenen Motor die Einlassöffnungen 20 und die Auslassöffnungen 30 gemeinsam zusammengeführt, dass alle von den Einlassöffnungen 20 durch die rechte Bank hindurchgehen und alle von den Auslassöffnungen 30 durch die linke Bank hindurchgehen und sich die Länge der Einlassöffnungen 20 und der Auslassöffnungen 30 zwischen der rechten Bank und der linken Bank unterscheidet.
In Bezug auf die Einlassseite werden, wie in der 3, durch Variieren der Rohrlänge des Einlassverteilers 50 entsprechend der Länge der Einlassöffnung 20, Differenzen in der Länge der Einlassöffnungen 20 in der linken Bank und in der rechten Bank kompensiert. Noch genauer, der Einlassverteiler 50, der mit den Einlassöffnungen 20 der rechten Bank verbunden ist, der kürzer als der der linken Bank ist, wird in das Innere des Sammlers 60 derart verlängert, dass der Abstand von der Brennkammer durch die Einlassöffnung 20 zu der Öffnung des Einlassverteilers in allen Brennkammern gleich ist.
Alternierend können, wie in der 6 gezeigt, Differenzen in der Länge der Einlassöffnungen 20 der linken und rechten Bänke für das Variieren des Zeitpunkte, bei dem das Einlassventil in der linken Bank geschlossen wird, kompensiert werden. In diesem Fall, wenn der Zeitpunkt, bei dem das Einlassventil in der linken Bank geschlossen wird, die längere Einlassöffnungen 20 als die rechte Bank hat, hinter den Zeitpunkt in der rechten Bank verzögert wird, wodurch die volumetrische Effektivität in den linken und rechten Bänken gleich gemacht werden kann.
In Bezug auf die Auslassseite werden, wie in den 4 und 5 gezeigt, Differenzen in der Länge der Auslassöffnungen 30 der linken und rechten Bänke durch das Variieren der Länge der Verzweigungsabschnitte des Auslassverteilers 70 entsprechend der Länge der Auslassöffnung 30 kompensiert. In der linken Bank, die kürzere Auslassöffnungen 30 als die rechte Bank hat, wird die Krümmung des Auslassverteilers 70 derart erhöht, dass der Verzweigungsabschnitt verlängert wird und somit die Rohrlänge von der Brennkammer durch die Auslassöffnung 30 zu dem Zusammenströmabschnitt 71 des Auslassverteilers 70 in allen Brennkammern gleich gesetzt wird.
Außerdem sind, wie in der 3 gezeigt, die Einspritzer 80R, 80L zum Einspritzen von Kraftstoff auf der Einlassseite vorgesehen und die Verbindungspositionen der Einspritzer 80R, 80L sind für die linken und rechten Bänke unterschiedlich. Noch genauer, der Kraftstoffeinspritzer 80L, der Kraftstoff in die Luft einspritzt, die in die Brennkammern der linken Bank zugeführt wird, ist in dem Teil der Einlassöffnung 20 vorgesehen, der mit den Brennkammern der linken Bank in Verbindung ist, während der Kraftstoffeinspritzer 80R, der Kraftstoff in die Luft einspritzt, die in die Brennkammern der rechten Bank zugeführt wird, in dem Teil des Einlassverteilers 50 vorgesehen ist, der mit den Brennkammern der rechten Bank in Verbindung ist. Der Grund für das Variieren der Verbindungspositionen der Einspritzer der linken Bank und der rechten Bank ist, den abstand von der Kraftstoffeinspritzposition (der Position der Düse des Kraftstoffeinspritzers 80R, 80L) zu der Brennkammer für alle von den Brennkammern in der linken Bank und in der rechten Bank auszugleichen. Wenn dies so geschieht, werden die Mischbedingungen des Luft-Kraftstoff-Gemischs derart ausgeglichen, dass Unregelmäßigkeiten im Luft-Kraftstoff-Gemisch oder Verschlechterungen in der Ausgangsleistung oder in der Kraftstoffökonomie, die durch eine ungleichmäßige Luft- und Kraftstoff-Verteilung verursacht werden, vermieden werden können.
Durch das gemeinsame Zusammenführen der Einlassöffnungen 20 und der Auslassöffnungen 30 jeweils auf der Seite der einen Bank kann das Abgas zusammengeführt und veranlasst werden, in das Auslassrohr zu strömen, während es noch heiß ist, und die Temperatur des Abgases, das in den Katalysator strömt, kann hoch beibehalten werden. Somit kann die Umwandlungseffektivität des Katalysators verbessert werden. Als ein Ergebnis wird das Aufwärmen des Abgaskatalysators direkt nach dem Starten beschleunigt und die Abgasreinigungseffektivität kann, wenn es kalt ist, verbessert werden. Außerdem können durch das Ausgleichen der Länge von der Brennkammer zu dem Zusammenführungsabschnitt 71 des Auslassverteilers 70 Verminderungen in der Auslasseffektivität reduziert werden.
Die 7 und 8 zeigen den Nockenaufbau des obigen Motors. Die drei Nockenwellen 40, 41, 42 sind in dem Zylinderkopf 10 drehbar gelagert und die Nockenzahnräder 43, 44, 45 sind auf den jeweiligen Endabschnitten der Nockenwellen an der vorderen Motorendseite vorgesehen. Die Einlassventile 21R, 21L und die Auslassventile 31R, 31L werden durch eine Nockenfläche angetrieben, die auf dem Außenumfang der drei Nockenwellen gebildet ist.
Durch das Reduzieren des Bankwinkels auf acht Grad oder weniger wird der Abstand zwischen den Zylindern auf den linken und rechten Bänken verengt, wodurch ein Einzelzylinderkopf 10 für sowohl die linke, als auch die rechte Bank vorgesehen werden kann und die Nockenwelle, die das Einlassventil 21L der linken Bank antriebt, und die Nockenwelle, die das Auslassventil 31R der rechten Bank antriebt, kann integriert werden. Daher kann, obwohl der Motor entsprechend dieser Erfindung ein DOHC V-Motor ist (ein V-Motor-Typ mit zwei oben liegenden Nockenwellen), die Anzahl der Nockenwellen darin auf drei reduziert werden.
Um die Nockenantriebsvorrichtung zu beschreiben haben die Nockenzahnräder 43, 44, 45 einen identischen Durchmesser, wobei das Nockenzahnrad 43 mit dem Nockenzahnrad 44 im Kämmeingriff ist, und wobei das Nockenzahnrad 44 ist mit dem Nockenzahnrad 45 im Kämmeingriff ist. Das Nockenzahnrad 44 der zentralen Nockenwelle 41 ist auch mit einem Leerlaufzahnrad 47 im Kämmeingriff, das sich mit einem Nockenkettenrad 46 einstückig dreht. Das Leerlaufzahnrad 47 hat auch einen Durchmesser, der zu den Durchmessern der Nockenzahnräder 43, 44, 45 identisch ist. Eine Kette ist rund um das Kettenrad 46 und ein Kurbelkettenrad (nicht gezeigt), das mit der Kurbelwelle 6 einstückig dreht, gehängt und somit wird die Drehung der Kurbelwelle 6 auf die Nockenzahnräder 43, 44, 45 durch das Kurbelkettenrad und das Nockenkettenrad 46 auf die Nockenzahnräder 43, 44, 45 übertragen, wodurch die Nockenwellen 40, 41, 42 angetrieben werden, um sich, wie durch den Pfeil in der Zeichnung gezeigt, zu drehen. Es sollte beachtet werden, dass sich das Nockenkettenrad 46 mit der halben Drehzahl des Kurbelkettenrades dreht.
Wenn eine Synchronisierung zwischen den Nockenzahnrädern unter Verwendung von nur der Kette versucht wird, spannt sich die Kette während der Hochdrehzahl-Drehung und daher ist es schwierig, einen genauen Nockenantrieb synchron mit der Drehung der Nockenwelle zu erreichen. Wenn jedoch der Antrieb unter Verwendung der oben genannten Zahnräder und der Kette gleichzeitig ausgeführt wird, kann eine genaue Synchronisierung zwischen den Nockenzahnrädern erhalten werden. Überdies kann, wenn so verfahren wird, die Nockenantriebsvorrichtung kompakt gemacht werden und die Anzahl der Bauteile kann reduziert werden. Es sollte beachtet werden, dass hier das Kurbelkettenrad und das Nockenkettenrad 46 durch eine dazwischen vorgesehene Kette angetrieben wird, aber auch durch ein dazwischen befindliches Zahnrad angetrieben werden kann.
9 zeigt die Beziehung zwischen dem Bankwinkel und dem Fallströmungsverhältnis. Das Fallströmungsverhältnis ist das Verhältnis der durchschnittlichen Einlassluftgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit der Fallströmung. Zum Realisieren einer gleichmäßigen Verbrennung muss das Fallströmungsverhältnis in den linken und rechten Bänken vergleichmäßigt werden.
In einem herkömmlichen V-Motor erhöht sich, wenn die Einlassöffnung und die Auslassöffnungen jeweils auf einer Seite zusammengeführt sind, der Lufteinströmwinkel in einer von den Bänken (der Winkel, der zwischen der Tangente der Mittellinie der Einlassluftöffnung, die direkt vor dem Ventilsitz gebildet ist, und der Mittellinie des Zylinders) derart, dass die Gasströmung in der vertikalen Richtung, die innerhalb des Zylinders erzeugt wird, gestört wird. Als ein Ergebnis steigt eine Differenz in den Fallströmungsverhältnissen der rechten und linken Bänke an, was eine ungleichmäßige Verbrennung verursacht. Überdies erhöht sich, wenn sich der Einströmwiderstand erhöht, der Luftwiderstand.
In dem Motor nach dieser Erfindung wird der Bankwinkel jedoch auf acht Grad oder weniger festgelegt und das Verhältnis der Wirbel in der vertikalen Richtung, die erzeugt werden, wenn die Luft in den Zylinder 2 von jedem der Einlassventile strömt, oder mit anderen Worten, das Fallströmungsverhältnis, wird in den linken und rechten Bänken derart gleichmäßig gemacht, dass die Verbrennung in den linken und rechten Bänken gleichmäßig ausgeführt werden kann.
Daher veranlasst entsprechend dieser Erfindung die Gasströmung durch die Zylinder von beiden Bänken die Kraftstoffpartikel und die Luft gut gemischt zu werden, wobei als ein Ergebnis dessen eine gleichmäßige Verbrennung und eine gleichmäßige Verbrennungseffektivität realisiert werden kann, die nicht zu einem geraden Motor verschieden ist, und die selbst in einem V-Motor erhalten werden kann.
Selbst wenn der Bankwinkel eng ist, weicht das Verbrennungsintervall zwischen den linken und rechten Bänken um eine Größe, die dem Bankwinkel entspricht, ab. Wenn jedoch der Bankwinkel auf acht grad oder weniger, wie bei dieser Erfindung, festgelegt wird, kann die Tatsache, dass das Verbrennungsintervall ungleichmäßig ist, im Grund genommen ignoriert werden, und die Kurbelwelle 6 kann in einer einzigen Ebene festgelegt werden. Mit anderen Worten, wie in (a) und (b) der 10 gezeigt, sind die Kurbelbolzen für den ersten und vierten Zylinder in Phase und die Kurbelbolzen für den zweiten und vierten Zylinder haben jeweils eine 180° Phase, um dadurch allen Kurbelbolzen zu ermöglichen, auf einer einzigen Ebene positioniert zu werden. Durch das Festlegen der Kurbelwelle 6 in einer einzigen Ebene wird die Herstellung der Kurbelwelle 6 vereinfacht und eine Reduzierung in den Kosten kann erreicht werden.
In dem Fall des Motors dieser Erfindung kann der Motor als der Motor betrachtet werden, der durch Kombinieren von Zwei-Zylinder-Motoren derart alternierend gemacht worden ist, dass die zwei Verbrennungsintervalle im Wesentlichen gleich werden. Veranlagungsgemäß werden die Zwei-Zylinder-Motoren während der jeweiligen primären Schwingungen von diesen ausgeglichen und es entstehen hinsichtlich der Schwingung selbst dann keine Probleme, wenn die Motoren kombiniert werden. Daher kann es angenommen werden, dass keine Probleme hinsichtlich der Schwingung in dem zuvor beschriebenen Motor auftreten würden.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung wurde zuvor beschrieben, aber das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel veranschaulicht lediglich ein Beispiel eines Motors, in dem diese Erfindung angewandt wird, und hat nicht zum Inhalt, den technischen Umfang dieser Erfindung zu begrenzen.
Zum Beispiel verwendet das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel einen Vier-Zylinder-V-Motor, aber diese Erfindung kann auch auf einen V-Motor, der eine unterschiedliche Anzahl von Zylindern hat, z. B. sechs oder acht, angewandt werden. Außerdem ist die Anzahl der Zylinder nicht auf eine gerade Anzahl begrenzt, sondern kann eine ungerade Zahl sein. Auch können zwei von den zuvor beschriebenen Vier-Zylinder-V-Motoren parallel kombiniert werden, um einen Acht-Zylinder-W-Motor zu bilden.
Diese Erfindung kann in einem V-Motor mit engem Winkel angewandt werden, der einen kleinen Bankwinkel hat, um die Größe des Motors zu reduzieren und um die Motorhöhe zu unterdrücken, und um die Effektivität der Abgasumwandlung und die Verbrennungseffektivität zu verbessern.

Claims

V-Motor mit engem Winkel, aufweisend: eine Mehrzahl von Zylindern (2), alternierend in zwei benachbarten Bänken angeordnet; einen Kolben (3), installiert in jedem Zylinder (2); eine Brennkammer, vorgesehen in jedem Zylinder (2); eine Einlassöffnung (20), die die Brennkammer mit einem Einlassverteiler (50) verbindet; eine Auslassöffnung (30), die die Brennkammer mit einem Auslassverteiler (70) verbindet; einen Sammler (60), der mit dem Einlassverteiler (50) vorhanden ist, und in dem das der Brennkammer gegenüberliegende Ende des Einlassverteilers (50) öffnet; eine Kurbelwelle (6); und eine Pleuelstange (4), die den Kolben (3) und die Kurbelwelle (6) verbindet, wobei die Einlassöffnungen (20) der zwei Bänke alle so konfiguriert sind, dass sie durch eine der Bänke hindurchgehen, die Auslassöffnungen (30) der zwei Bänke alle so konfiguriert sind, dass sie durch die andere Bank hindurchgehen, und ein Winkel, gebildet durch die zwei Bänke auf acht Grad oder weniger festgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassverteiler (50), der mit der Einlassöffnung (20) verbunden ist, die näher zu dem Sammler (60) der Einlassöffnungen (20) angeordnet ist, sich in das Innere des Sammlers (60) erstreckt und veranlasst wird, sich in das Innere des Sammlers (60) zu öffnen, wodurch eine Länge von der Brennkammer zu einer Öffnung des Einlassverteilers (50) in dem Sammler (60) für alle Brennkammern vergleichmäßigt ist.
V-Motor mit engem Winkel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein einzelner Zylinderkopf (10) für die zwei Bänke vorgesehen ist.
V-Motor mit engem Winkel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der Motor von vom gesehen wird, eine Position, die die Pleuelstange (4) und die Kurbelwelle (8) verbindet, aufwärts von einer Position versetzt ist, bei der sich die Mittellinien der Zylinder (2) der zwei Bänke schneiden.
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kronenfläche des Kolbens (3) mit einer oberen Fläche eines Zylinderblocks (1) parallel ist.
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (3) und die Pleuelstange (4) durch einen Kolbenbolzen (5) verbunden sind und der Kolbenbolzen (5) weiter in die Richtung zu der Mitte des Motors versetzt ist, als eine Mittellinie des Kolbens (3) und des Zylinders (2).
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass ein Randabschnitt des Kolbens (3) in die Richtung nach außen des Motors länger als ein Randabschnitt desselben in die Richtung zu der Mitte des Motors ist.
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Befestigungspositionen der Einspritzer (80R, 80L) zum Einspritzen von Kraftstoff in die Luft, die jeweils in die zwei Bänke angesaugt wird, wobei ein Abstand zwischen den Einspritzern (80L) der Zylinder, die näher an dem Einlassverteiler (60) angeordnet sind, von diesem kleiner ist, als ein Abstand zwischen den Einspritzern (80L) der Zylinder, die weiter weg von dem Einlassverteiler (80L) angeordnet sind, und diesem, wodurch ein Abstand von der Verbrennungskammer zu einer Kraftstoffeinspritzposition für alle der Verbrennungskammern vergleichmäßigt ist.
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge eines Verzweigungsabschnittes des Auslassverteilers (70), der mit der Auslassöffnung (30) verbunden ist, die näher zu dem Auslassverteiler (70) angeordnet ist, von den zwei Bänken über eine Länge eines Verzweigungsabschnittes des Auslassverteilers (70), der mit der mit der Auslassöffnung (30) verbunden ist, die entfernter von dem Auslassverteiler (70) angeordnet ist, erhöht wird, wodurch ein Abstand von der Brennkammer zu einem Zusammenströmabschnitt des Auslassverteilers (70) für alle Brennkammern vergleichmäßigt ist.
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (21L) zum Öffnen oder Schließen der Öffnung in der Nähe der Mitte des Motors in einer von den Bänken und das Ventil (31R) zum Öffnen oder Schließen der Öffnung in der Nähe der Mitte des Motors in der anderen von den Bänken durch eine einzige Nockenwelle (41) angetrieben wird.
V-Motor mit engem Winkel nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (6) in einer einzigen Ebene festgelegt ist, in der alle Kurbelbolzen koplanar sind.