JP2010223032A - エンジンカバーを備える内燃機関 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1,第2バンクB1,B2を備える内燃機関Eにおいて、第1,第2バンクB1,B2にそれぞれ接続される第1,第2吸気装置N1,N2の第1,第2吸気チャンバ21,31が互いに離隔して配置され、第1,第2吸気チャンバ21,31の間に形成された空隙S2を上方から覆うエンジンカバー50が第1,第2吸気チャンバ21,31の第1,第2吸気カバー60,70に跨って配置される。エンジンカバー50は、第1,第2吸気チャンバ21,31のうちの一方の吸気チャンバである第2吸気チャンバ31にのみ固定されている。
【選択図】図1
Description
また、第1,第2吸気チャンバが、第1,第2バンクのうちの第1バンクのシリンダが稼働状態である一方、第2バンクのシリンダが休筒状態で運転される可変シリンダ内燃機関に備えられる場合、第2バンク(休止バンク)が休筒状態になる部分気筒運転時に、第1バンクおよび第2バンクでの発熱量が異なることから、燃焼熱の熱伝導による伝熱量の相違に起因して、第1,第2バンクでの熱膨張の差や第1,第2吸気装置での熱膨張の差により第1,第2吸気チャンバが変位する。
さらに、部分気筒運転時に、休筒状態の第2バンクに接続された第2吸気装置での吸入空気の流通が遮断される場合には、第1バンクに接続された第1吸気チャンバが、該第1吸気チャンバを流通する吸入空気による冷却効果で比較的低温に保たれるのに対して第2バンクに接続された第2吸気チャンバでは、吸入空気が流通しないために、稼働状態にある第1バンクからの放熱などにより、第1吸気チャンバに比べて高温になることから、第1,第2吸気チャンバにはそれぞれの温度に応じた熱膨張による変位が生じる。
このように、内燃機関の運転時に、燃焼熱に起因する各バンクや各吸気チャンバを含む各吸気装置の熱膨張により両吸気チャンバが変位すると、両吸気チャンバに固定されたエンジンカバーには該変位に基づく応力が発生して、エンジンカバーが変形したり、その耐久性を低下させる原因になることがある。そこで、この応力を減少させるためには、エンジンカバーの固定構造を熱膨張による変位を吸収可能なものとする必要があって、やはり部品点数の増加やコスト増を招来する。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の内燃機関において、前記第1バンク(B1)の第1シリンダ(2a)および前記第2バンク(B2)の第2シリンダ(3a)を稼働状態にする第1運転形態と、前記第1シリンダ(2a)を稼働状態にすると共に前記第2シリンダ(3a)を休筒状態にする第2運転形態とに、運転形態を切り換えるシリンダ休止手段(45)を備えるものである。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の内燃機関において、前記シリンダ休止手段(45)は、前記休筒状態のときに前記第2吸気装置(N2)での吸入空気の流通を遮断する吸気流遮断機構を備え、前記一方の吸気チャンバ(21または31)は前記第1吸気チャンバ(21)であるものである。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の内燃機関において、前記吸気流遮断機構は、前記休止状態のときに前記第2バンク(B2)に設けられた吸気弁(14b)および排気弁(15b)を閉弁状態に保つバルブ休止機構(46)であるものである。
請求項5記載の発明は、請求項2記載の内燃機関において、前記一方の吸気チャンバ(21または31)は前記第2吸気チャンバ(31)であるものである。
請求項2記載の事項によれば、第2バンクが休筒状態になる部分気筒運転時に、第1バンクおよび第2バンクでの発熱量が異なることに起因する第1,第2バンクでの熱膨張の差や第1,第2吸気装置での熱膨張の差により第1,第2吸気チャンバに変位が生じたとしても、エンジンカバーは第1,第2吸気チャンバの一方だけに固定されているので、該変位によりエンジンカバーに応力が発生することが抑制されて、エンジンカバーの耐久性が向上する。
請求項3記載の事項によれば、吸入空気の流通が遮断される第2吸気装置では、流通する吸入空気により冷却されて比較的低温の第1吸気装置に比べて、稼働状態にある第1バンクからの放熱により高温になるのに対して、エンジンカバーは比較的低温の第1吸気チャンバのみに固定されているので、エンジンカバーに対する熱影響を低下させることができて、その耐久性を向上できる。
請求項4記載の事項によれば、第2吸気装置での吸入空気の流通の遮断が吸気弁および排気弁を閉弁状態に保つバルブ休止機構により行われる内燃機関において、請求項3記載の発明と同様の効果が奏される。
請求項5記載の事項によれば、内燃機関の部分気筒運転時に休筒状態になる第2バンクでは、稼働状態にあるときに比べて燃焼に起因する振動が低減するため、その分、エンジンカバーの振動を低減できるので、エンジンカバーの耐久性を向上できる。
図1を参照すると、本発明が適用された内燃機関Eは、車両に搭載される多気筒内燃機関としてのV型内燃機関であり、該車両の前部において車体カバーにより形成されるエンジンルーム内に配置される。
内燃機関Eは、1対のバンクである第1,第2バンクB1,B2を備えるエンジン本体Eaと、1対のバンクB1,B2にそれぞれ接続されると共に各バンクB1,B2に設けられる燃焼室6a,6bに吸入空気を導く第1,第2吸気装置N1,N2と、前記エンジンルーム内において第1,第2吸気装置N1,N2の上端部を上方から覆うエンジンカバー50と、エンジン本体Eaに回転可能に支持されるクランク軸(図示されず。以下、単に「クランク軸」という。)と、制御装置40とを備える。
シリンダブロック1の下部および前記オイルパンは、内燃機関Eの出力軸としてのクランク軸が配置されるクランク室を形成するクランクケースを構成し、回転中心線を有するクランク軸は主軸受を介して該クランクケースに回転可能に支持される。
また、明細書において、「ほぼ」との表現は、「ほぼ」との修飾語がない場合を含むと共に、「ほぼ」との修飾語がない場合とは厳密には一致しないものの、「ほぼ」との修飾語がない場合と比べて作用効果に関して有意の差異がない範囲を意味する。
この実施形態では、両シリンダ部2,3は、同数である複数のシリンダ2a,3aをそれぞれ有する。そして、1対のバンクB1,B2のそれぞれが、シリンダ部2,3、シリンダヘッド4a,4bおよびヘッドカバー5a,5bにより構成される。
また、内燃機関Eが車両に搭載された状態で、回転中心線Lは、車両の前後方向に平行であり、軸線方向A1から見て、V字形を形成する1対のバンクB1,B2において、第1バンクB1は右バンクであり、第2バンクB2は左バンクである。
各吸気装置N1,N2は、対応するバンクB1,B2に設けられた燃焼室6a,6bに外気を導く吸気通路P1,P2を形成し、各排気装置8a,8bは、燃焼室6a,6b内の燃焼ガスを排気ガスとして内燃機関Eの外部に導く排気通路を形成する。
ピストン10a,10bは、燃焼室6a,6b内での前記混合気の燃焼により発生する燃焼ガスの圧力により駆動されて往復運動し、コンロッドを介してクランク軸を回転駆動する。
そして、吸気通路P1,P2は、吸気チャンバ21,31、スロットル装置22,32および吸気接続装置23,33により形成され、互いに独立した通路である。
なお、空気取入装置20,30において、前記エアクリーナ等の一部の構成部材が両吸気装置N1,N2で共用されてもよい。
少なくともスロットルボディ22b,32bと同数の燃料噴射弁7a,7bは、それぞれ各インジェクタベース23b,33bに装着されるが、別の例として、シリンダヘッド4a,4bに装着されてもよい。
また、別の例として、スロットル装置22,32がバンクB1,B2毎に1つのスロットル弁を有する1つのスロットルボディのみから構成される場合、吸気接続装置23,33は吸気マニホルドにより構成される。
運転状態検出手段42は、機関回転速度を検出する回転速度検出手段42aと、吸気装置N1,N2に設けられて吸入空気の流量である吸入空気量を検出する空気量検出手段42bと、スロットル弁22a,32aの開度を定めるためのアクセル操作量検出手段42cと、その他の検出手段42dとから構成される。
休止可能シリンダC2に対応する吸気弁14bおよび排気弁15bは、バルブ休止機構46の非作動時に、動弁装置16bの前記カム軸により所定の開閉時期でクランク軸の回転に同期して開閉され、バルブ休止機構46の作動時に、該カム軸により開閉されることなくバルブ休止状態になる。
例えば、内燃機関Eは、該内燃機関Eの加速運転域(車両の発進時を含む。)や高負荷運転域などの出力重視運転域を含む第1運転域において第1運転形態で運転され、内燃機関Eの低負荷運転域(車両の定速運転時を含む。)などの燃費重視運転域を含む第2運転域において第2運転形態で運転される。
このように、内燃機関Eは、前記運転状態に応じて稼働状態のシリンダ2a,3aの数が制御される可変シリンダ内燃機関である。
各吸気チャンバ21,31は各吸気通路P1,P2の一部である吸気拡大室P1a,P2aを形成する。該吸気拡大室P1a,P2aは、各スロットルボディ22b,32bにより形成されるスロットル通路P1b,P2b(吸気通路P1,P2の一部である。)が共に開口する吸気集合室であり、吸気通路P1,P2において通路面積が最大となる通路部分である。
したがって、吸気ケース26,27およびエンジンカバー50は、吸気カバー60,70、スロットルボディ22b,32bおよび吸気接続装置23,33の形成材料の熱伝導率よりも小さい熱伝導率の形成材料により形成されている。なお、別の例では、吸気カバー60,70は合成樹脂から形成されてもよい。
平面視で軸線方向A1にほぼ平行な方向を長手方向とするほぼ矩形状である各吸気カバー60,70において、複数の結合部62,72は、周縁部61,71に沿って間隔を置いて設けられる。該複数の結合部62;72は、周縁部61;71のそれぞれにおいて軸線方向A1に沿う第1,第2側縁部61a,61b;71a,71bに、軸線方向A1に間隔をおいて設けられた複数ずつ配置される。第1側縁部61a,71aは、上方からエンジンカバー50により覆われると共に直交方向A2で中心平面H1寄りの側縁部であり、第2側縁部61b,71bは、上方からエンジンカバー50により覆われないと共に、直交方向A2で第1側縁部61a,71aとは反対側の縁部である。
各吸気カバー60,70の上面には、エンジンカバー50の一部である後述の張出部52,53を収容する凹部63,73が吸気拡大室P1a,P2a内に向かって凹んで設けられる。
エンジンカバー50は、空隙S2のほぼ全体と、直交方向A2で各吸気カバー60,70の空隙S2寄り(または中心平面H1寄り)の部分とを、上方から覆う状態で、吸気装置N1,N2、さらには内燃機関Eにおいて、第1,第2吸気カバー60,70のうちの一方の吸気カバーである第2吸気カバー70にのみ固定されていて、他方の吸気カバーである第1吸気カバー60には固定されていない。
吸気チャンバ21,31において、エンジンカバー50で覆われる吸気カバー60,70が吸気ケース26,27とは別個の部材であることにより、吸気カバー60,70のみを他の形状の吸気カバーに変更することにより、機関性能に関与する吸気拡大室P1a,P2aの容積を容易に変更することができ、またエンジンカバー50が変更される場合にも、吸気カバー60,70のみの変更で容易に、かつ低コストで対応できる。
各結合部72よりも上方に位置する(図4参照)と共に吸気カバー70に一体成形により設けられた各固定部81〜83は、側縁部71aから直交方向A2に突出する突出部であり、クリップ91〜93が挿入されて保持される貫通孔からなる保持孔81a〜83aが設けられている。各固定部81〜83におけるクリップ91〜93の固定位置を規定する保持孔81a〜83aは、中心平面H1または該中心平面H1に平行な平面である固定位置平面H2と交わる位置にある。なお、図示された例では、中心平面H1と固定位置平面H2とは一致する。
本体部51には、前記所定数の固定部81,83にそれぞれ係止して固定されるクリップ91,93と、固定位置平面H2と交わる位置で軸線方向A1に沿って延びている1条の補強リブ59とが設けられる。接触部54は、各張出部52,53において固定位置平面H2から遠ざかる方向に位置する先端部52a,53a寄りの部分である先端側部分52b,53bに設けられる。
クリップ91〜93,接触部54およびリブ59は、上下方向で両吸気カバー60,70が位置する側の面である下面(または裏面)に設けられる。クリップ91は本体部51に一体成形により設けられ、クリップ93はリブ59に一体成形により設けられ、クリップ92はエンジンカバー50とは別個の部材である(図5には各クリップ91〜93が二点鎖線で示されている。)。クリップ92は、本体部51を貫通して固定部82に固定される。
ここで、接触部54がフロート状態で接触するとは、各吸気カバー60,70とエンジンカバー50との相対的な変位が生じた場合に、接触部54が、各吸気カバー60,70により拘束されることなく、各吸気カバー60,70との接触状態を維持しながら各吸気カバー60,70上で移動可能であることを意味する。また、エンジンカバー50がフロート状態で各吸気カバー60,70に支持されるとは、接触部54がフロート状態で各吸気カバー60,70に接触することにより、エンジンカバー50が吸気カバー60,70に支持されることを意味する。
全ての接触体57,58は、軸線方向A1で両端部固定部81,82の間に、したがって両端部固定部81,82により規定される軸線方向範囲(または、長手方向範囲)内で、軸線方向A1に間隔を置いて配置され、平面視で、直交方向A2において空隙S2を挟んで配置される。
第1,第2バンクB1,B2を備える内燃機関Eにおいて、第1,第2バンクB1,B2にそれぞれ接続される第1,第2吸気装置N1,N2の第1,第2吸気チャンバ21,31が互いに離隔して配置され、第1,第2吸気チャンバ21,31の間に形成された空隙S2を上方から覆うエンジンカバー50が第1,第2吸気チャンバ21,31の第1,第2吸気カバー60,70に跨って配置され、エンジンカバー50は、第1吸気チャンバ21および第2吸気チャンバ31の一方の吸気チャンバである第2吸気チャンバ31にのみ吸気カバー70にて固定されていることにより、第1,第2バンクB1,B2に対する第1,第2吸気装置N1,N2の組付精度のバラツキや、第1,第2吸気装置N1,N2を構成する複数の装置(例えばスロットル装置22,23や吸気接続装置23,33)の組付精度のバラツキに起因して第1,第2吸気チャンバ21,31の位置にバラツキがある場合にも、第1,第2吸気チャンバ21,31において他方の吸気チャンバである第1吸気チャンバ21の位置に制約されることなくエンジンカバー50を一方の吸気チャンバ31に固定できる。この結果、エンジンカバー50の組付が容易になってその組付性が向上し、また吸気チャンバ31に対する固定構造が簡単になって、コストを削減できる。
前記実施形態において、固定部が、第2吸気カバー70に設けられる代わりに第1吸気カバー60に、前記実施形態と同様の形態で設けられて、エンジンカバー50が第1,第2吸気チャンバ21,31のうちの一方の吸気チャンバとしての第1吸気チャンバ21にのみ固定されてもよい。
この場合、内燃機関Eは、シリンダ休止手段45として、第2バンクB2が休筒状態のときに第2吸気装置N2での吸入空気の流通を遮断する吸気流遮断機構としてのバルブ休止機構46を備え、エンジンカバー50は、第1吸気チャンバ21のみに固定されているので、吸入空気の流通が遮断される第2吸気チャンバ31を有する第2吸気装置N2では、流通する吸入空気により冷却されて比較的低温の第1吸気チャンバ21を有する第1吸気装置N1に比べて、稼働状態にある第1バンクB1からの放熱により高温になるのに対して、エンジンカバー50は比較的低温の第1吸気チャンバ21のみに固定されているので、エンジンカバー50に対する熱影響を低下させることができて、その耐久性を向上できる。
吸気流遮断機構は、第2吸気装置N2により形成される第2吸気通路P2または第2バンクB2のシリンダヘッド4bの吸気ポート11bを閉塞可能な吸気遮蔽弁を備える吸気制御機構であってもよい。該吸気制御機構において、前記吸気遮蔽弁は制御装置40により制御されて第2バンクB2のシリンダ3aが休筒状態のときに吸気通路P2または吸気ポート11bを閉塞して、第2吸気装置N2での吸入空気の流通を遮断し、第2バンクB2の稼働状態のときに、吸気通路P2または吸気ポート11bを開いて燃焼室6bへの吸入空気の流入を許容する。また、スロットル弁32aが前記吸気遮蔽弁を兼ねてもよい。
内燃機関は、水平方向で対向する1対のバンクB1,B2または1対のエンジンブロックを備える水平対向型のものであってもよい。
接触部54は、エンジンカバー50に一体成形により設けられてもよく、または、各吸気カバー60,70に設けられてもよい。
吸気チャンバは、スロットル装置の下流端に接続されてもよい。
内燃機関は、休止可能シリンダを備える可変シリンダ内燃機関であったが、休止可能シリンダを備えていない内燃機関であってもよく、その場合にも、エンジンカバー50は、第1,第2吸気カバー60,70のいずれか一方にのみ固定される。
E…内燃機関、B1,B2…バンク、N1,N2…吸気装置、S2…空隙。
Claims (5)
- 第1バンクおよび第2バンクと、
前記第1バンクに接続される第1吸気装置の第1吸気チャンバおよび前記第2バンクに接続される第2吸気装置の第2吸気チャンバと、
互いに離隔して配置された前記第1吸気チャンバおよび前記第2チャンバの間を覆って配置されるエンジンカバーと
を備える内燃機関において、
前記エンジンカバーは、前記第1吸気チャンバおよび前記第2吸気チャンバのうちの一方の吸気チャンバにのみ固定されていることを特徴とする内燃機関。 - 請求項1記載の内燃機関において、
前記第1バンクの第1シリンダおよび前記第2バンクの第2シリンダを稼働状態にする第1運転形態と、前記第1シリンダを稼働状態にすると共に前記第2シリンダを休筒状態にする第2運転形態とに、運転形態を切り換えるシリンダ休止手段を備えることを特徴とする内燃機関。 - 請求項2記載の内燃機関において、
前記シリンダ休止手段は、前記休筒状態のときに前記第2吸気装置での吸入空気の流通を遮断する吸気流遮断機構を備え、
前記一方の吸気チャンバは前記第1吸気チャンバであることを特徴とする内燃機関。 - 請求項3記載の内燃機関において、
前記吸気流遮断機構は、前記休止状態のときに前記第2バンクに設けられた吸気弁および排気弁を閉弁状態に保つバルブ休止機構であることを特徴とする内燃機関。 - 請求項2記載の内燃機関において、
前記一方の吸気チャンバは前記第2吸気チャンバであることを特徴とする内燃機関。
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