JP4085923B2 - V type engine - Google Patents
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Description
本発明は、耐振性が限られている精密機能部品のレイアウトを考慮したV型エンジンに関する。 The present invention relates to a V-type engine that takes into account the layout of precision functional components with limited vibration resistance.
多くの乗用車(車両)では、多気筒のエンジンながら搭載性に富むために、V型エンジンを搭載することが行われている。 In many passenger cars (vehicles), a V-type engine is mounted in order to be easy to mount although it is a multi-cylinder engine.
V型エンジンの多くは、V字状のデッキシリンダ部をもつシリンダブロック、シリンダヘッド、ヘッドカバーを組み合わせた構造が用いられる。そして、各デッキシリンダ部に形成されているシリンダ内をピストンが往復動することで、吸気、圧縮、爆発、排気を繰り返す燃焼サイクルを形成して、得られる動力をクランク軸から出力させるようにしてある。 Many V-type engines use a structure in which a cylinder block having a V-shaped deck cylinder, a cylinder head, and a head cover are combined. And, as the piston reciprocates in the cylinder formed in each deck cylinder part, a combustion cycle that repeats intake, compression, explosion, and exhaust is formed, and the obtained power is output from the crankshaft. is there.
こうしたV型エンジンの多くは、周囲の部品との関係やレイアウトの都合などのために、V字状に突き出るバンクの頭上付近に、吸気系に組付く電子式のスロットルバルブ、同電子式のEGRバルブなどといった精密機能部品を配置させている。このような精密機能部品は、精密部品や電子部品を用いて構成されているために、耐振性は限られている。このため、外部から入力される大きな振動や衝撃に対しては影響を受けやすい。 Many of these V-type engines have an electronic throttle valve and electronic EGR that are assembled to the intake system near the top of the bank protruding in a V shape due to the relationship with surrounding parts and layout. Precise functional parts such as valves are arranged. Since such precision functional parts are configured using precision parts and electronic parts, vibration resistance is limited. For this reason, it is susceptible to large vibrations and shocks input from the outside.
ところが、エンジンは、稼動すると、ロール振動が生ずる。V型エンジンの場合、ロール振動は、バンク根元部間の付近に存在するロール振動中心の周りにロール方向に生ずる。ロール振動の振幅や加速度は、ロール振動中心からの距離に概ね比例する。このため、ロール振動中心から上方に大きく離れたバンク頭上付近に、単純に精密機能部品を配置したのでは、ロール振動によって、精密機能部品の耐久性が低下することがある。 However, when the engine is operated, roll vibration occurs. In the case of a V-type engine, roll vibration is generated in the roll direction around a roll vibration center existing in the vicinity between the bank bases. The amplitude and acceleration of roll vibration are generally proportional to the distance from the roll vibration center. For this reason, if a precision functional component is simply arranged near the top of the bank that is far away from the center of roll vibration, durability of the precision functional component may be reduced by roll vibration.
そこで、精密機能部品を現在の設置している地点から下側へ移動させることが考えられる。しかし、精密機能部品は、エンジンの小型化のためやレイアウトの制約のためやエンジン周囲の機器との取合いや、他機器との干渉を避けるためなどの理由から、設置場所を現在のバンク頭上付近に定めており、同設置場所を変更することは難しい。 Therefore, it is conceivable to move the precision functional component downward from the current installation point. However, precision functional parts are installed near the current bank head for reasons such as engine size reduction, layout restrictions, interaction with equipment around the engine, and avoiding interference with other equipment. It is difficult to change the installation location.
一方、V型エンジンでは、シリンダ軸線をクランク軸の中心からオフセットさせる構造を用いて、エンジン全体のコンパクト化を図る技術が提案されている。これは、各デッキシリンダのシリンダ軸線をクランク軸中心からクランク軸の回転方向にオフセットするとともに、各デッキシリンダをシリンダ軸線に沿ってクランク軸中心に寄せることによって、クランク軸中心からシリンダ下端面までの長さ(シリンダの面高さ)を短縮させる技術である(例えば特許文献1を参照)。
この技術の適用により、精密機能部品が配置されるバンク頭上付近の位置をロール振動中心に近付けることが考えられる。しかし、同構造は、各デッキシリンダをシリンダ軸線に沿ってクランク軸中心に寄せるために、エンジンの多く部分に大きな変更が求められる。しかも、各デッキシリンダをシリンダ軸線に沿ってクランク軸中心に寄せると、一方のデッキシリンダのシリンダ下面が他方のデッキシリンダの内部へ入り込んでコンロッドと干渉する不具合があるので、その手立ても必要であり、構造的にも、コスト的にも、かなりの負担が強いられる。 By applying this technique, it is conceivable to bring the position near the top of the bank where the precision functional parts are arranged closer to the roll vibration center. However, this structure requires a large change in many parts of the engine in order to bring each deck cylinder to the center of the crankshaft along the cylinder axis. Moreover, when each deck cylinder is moved along the cylinder axis to the center of the crankshaft, the bottom surface of one deck cylinder enters the inside of the other deck cylinder and interferes with the connecting rod. A considerable burden is imposed both in terms of structure and cost.
そこで、本発明の目的は、簡単かつコスト的な負担が少ない構造で、精密機能部品の耐久信頼性が高められるV型エンジンを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a V-type engine that has a simple and low cost burden and can improve the durability and reliability of precision functional parts.
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、シリンダ本体は、各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットした構成とし、前記複数のバンク間の開放部の上側にサージタンクが配置され、前記サージタンクの下部には、複数の枝状の吸気マニホールドが形成され、前記各吸気マニホールドが、各バンクの内方側に有る各シリンダヘッドの吸気口に接続され、前記オフセットによって低い側へずれた前記バンクの吸気口は前記高い側へずれたバンクの吸気口よりも低く配置されるとともに、前記低い側へずれたバンクの頭上付近にスロットルバルブが配置され、前記スロットルバルブの下端が、前記高い側へずれたバンクの上端よりも低い位置に配置された構成を採用した。 In order to achieve the above object, the cylinder main body is configured such that each bank is offset in the same direction as the rotation direction of the crankshaft, and a surge is formed above the open portion between the plurality of banks. A tank is disposed, and a plurality of branch-like intake manifolds are formed in the lower part of the surge tank, and each of the intake manifolds is connected to an intake port of each cylinder head on the inner side of each bank, and the offset lower with air inlet of the bank offset to the side is located lower than the inlet of the bank shifted to the higher side, the throttle valve is disposed in overhead near the bank shifted to the low side, the throttle valve by A configuration is adopted in which the lower end of each is disposed at a position lower than the upper end of the bank shifted to the higher side .
請求項2に記載の発明は、各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットした構成とし、前記オフセットにより高くなったバンクの頭上にサージタンクが配置され、前記サージタンクの下部には、複数の枝状の吸気マニホールドが形成され、
前記各吸気マニホールドが、各バンクの内方側に有る各シリンダヘッドの吸気口に接続され、前記オフセットによって低い側へずれた前記バンクの吸気口は前記高い側へずれたバンクの吸気口よりも低く配置されるとともに、前記サージタンクの入口管部は、シリンダ列方向と交差する方向から、前記オフセットにより低くなったバンクの頭上に配置され、
前記頭上に配置された前記入口管部端にスロットルバルブが接続され、前記スロットルバルブの下端が、前記高い側へずれたバンクの上端よりも低い位置に配置された構成とした。
The invention according to claim 2 is configured such that each bank is offset in the same direction as the rotation direction of the crankshaft, a surge tank is disposed above the bank raised by the offset, and a lower part of the surge tank includes: A plurality of branch-like intake manifolds are formed,
Each of the intake manifolds is connected to an intake port of each cylinder head on the inner side of each bank, and the intake port of the bank shifted to the lower side due to the offset is more than the intake port of the bank shifted to the higher side In addition to being arranged low, the inlet pipe portion of the surge tank is arranged above the bank lowered by the offset from the direction intersecting the cylinder row direction,
A throttle valve is connected to the end of the inlet pipe portion arranged above the head, and the lower end of the throttle valve is arranged at a position lower than the upper end of the bank shifted to the higher side .
本発明によれば、各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットさせるという、簡単でコスト的な負担の少ない構造で、耐振性に限りのある精密機能部品を、エンジン本体の中心付近に存在するロール振動中心から近い地点に配置させることができる。 According to the present invention, a precision functional component with a limited vibration resistance is provided near the center of the engine body with a simple and low-cost structure in which each bank is offset in the same direction as the rotation direction of the crankshaft. It can be arranged at a point near the existing roll vibration center.
この結果、精密機能部品に入力されるロール振動の振幅や振動加速度が低減でき、精密機能部品の耐久信頼性の向上を図ることができる。特に耐久信頼性が求められるスロットルバルブ、EGRバルブなど吸気系に組付く精密機能部品には好適である。 As a result, the amplitude and vibration acceleration of roll vibration input to the precision functional component can be reduced, and the durability reliability of the precision functional component can be improved. It is particularly suitable for precision functional parts assembled in the intake system, such as throttle valves and EGR valves that require durability and reliability.
[第1の実施形態]
以下、本発明を図1〜図4に示す第1の実施形態にもとづいて説明する。
[First Embodiment]
Hereinafter, the present invention will be described based on a first embodiment shown in FIGS.
図1は、本発明を適用した例えば車両走行用に用いられる多気筒のV型エンジン、例えば6気筒のV型エンジン5の正断面図、図2は同エンジン5の平面図(図1中のII〜II線から見た図)、図3は同エンジン5の側面図(図1中のIII〜III線から見た図)をそれぞれ示している。
FIG. 1 is a front sectional view of a multi-cylinder V-type engine, for example, a 6-cylinder V-
これら各図中5aは、V型エンジン5のエンジン本体を示している。同エンジン本体5aは、図4にも示されるように例えばV字状のシリンダブロック、具体的には下部に共通なクランクケース部6を有し、上部に6個のシリンダ7を例えば3個づつ並ぶシリンダ列に振り分けたV字状のデッキシリンダ部8を有してなるシリンダブロック9、各デッキシリンダ部8毎にその頭部に搭載されたシリンダヘッド10、各シリンダヘッド10毎にその頭部開口を塞ぐように搭載されたロッカカバー11(カバー部材)、クランクケース部6の下部開口を覆うように装着されたオイルパン12などといった部品を組み合わせて構成してある。そして、各デッキシリンダ部8、シリンダヘッド10、ロッカカバー11の組み合わせから、Vの字に突き出るバンク13a,13bを構成している。
In these drawings,
またクランクケース部6内には、エンジン全長方向に沿って延びるクランク軸15が回転自在に支持されている。このクランク軸15の各部には、コンロッド16を介して、各シリンダ7に収めてあるピストン18が回動自在に連結されている。また各シリンダヘッド10には、シリンダ7毎に例えば、吸・排気弁、吸・排気弁の動弁機構、点火プラグ、インジェクタ(いずれも図示しない)が組込まれていて、ピストン18、吸・排気弁、点火プラグが所定のタイミングで動作することにより、吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程を繰り返す燃焼サイクルが行われるようにしてある。矢印Aは、この運転時のクランク軸15の回転方向を示す。
A
このV型エンジン5の各バンク13a,13bが、クランク軸15の回転方向(矢印A方向)と同じ方向にオフセットしてある。
The
この点を説明すれば、図4に示されるように通常エンジン(各バンクがオフセットしていないV型エンジン)は、各デッキシリンダ部8(バンク13a,13b)におけるシリンダ7の軸線L1が、クランク軸15の軸中心Oを通る位置にある。図4中の二点鎖線は、この通常エンジンのバンク13a,13bの外形を示している。オフセットしたV型エンジン5は、クランク軸15の軸中心Oからシリンダブロック9のデッキ面までの長さで表わされるデッキ高さHを保ったまま、各デッキシリンダ部8(バンク13a,13b)の軸線L1をクランク軸15の軸中心Oに対してクランク軸15の回転方向(矢印A方向)と同じ方向へ、矢印Bのようにオフセット地点となる軸線L位置まで平行移動させることによって、各デッキシリンダ部8(バンク13a,13b)をそのまま(バンク角を保ったまま)クランク軸15の回転方向と同方向へずらしてある(オフセット)。δはそのときのオフセット量を示している。なお、本実施形態においては、バンク13aを構成する複数のシリンダ7の各軸線Lは、クランク軸1に平行な平面内に存在する。また、バンク13bについても同様である。なお、両バンク13a,13bのデッキ高さHは等しく設定されている。
Explaining this point, as shown in FIG. 4, in the normal engine (V-type engine in which each bank is not offset), the axis L1 of the
このオフセットにより、クランク回転方向Aの前側のデッキシリンダ部8(バンク13b側)は、通常エンジンのときよりもC1だけ鉛直方向高さ寸法が低く、後ろ側のデッキシリンダ部8(バンク13a側)は、通常エンジンのときよりもC2だけ鉛直方向高さ寸法が高くなり、双方デッキのシリンダヘッド6の高さは、C(=C1+C2)となる具合に大きな差がもたらせられる。なお、C1,C2は、それぞれSIN(θ/2)×δを用いれば求まる。但し、θはバンク角を示す。具体的には、例えばバンク角θを60°とすると、大まかにはオフセット量δと等しい値でデッキシリンダ部4の鉛直方向高さが変化する。
Due to this offset, the front deck cylinder portion 8 (
このオフセットしたバンク13a,13bを利用して、図1〜図3に示されるように吸気系20が組付けてある。
By using the
ここで、吸気系20には、例えばバンク13a,13b間の開放部14の上側を覆い隠すようにサージタンク22を配置したタイプが用いてある。同タイプを説明すると、サージタンク22の下部には、複数の枝状の吸気マニホールド21が形成されている。またサージタンク22の一部、例えばバンク13b側のサージタンク22の側部中央には、図2および図3に示されるように入口管部22aが形成されている。そして、各吸気マニホールド21が、各バンク13a,13bの内方側(向き合う側)に有る各シリンダヘッド10の吸気口(図示しない)に接続される。また図2および図3に示されるように入口管部22aは、バンク13bの頭上(直上)をシリンダ列方向(シリンダが並ぶ方向)に沿ってエンジン後部へ延びている。この入口管部22aの端部は、通常エンジン(各バンクがオフセットしていないV型エンジン)と同様、バンク13bの後部端から、若干、張り出させてある。そして、この入口管部22aの端部(入口)に、通常エンジン(各バンクがオフセットしていないV型エンジン)と同様、スロットルバルブ(本願の精密機能部品に相当)、例えば電子式のスロットルバルブ23が接続してある。つまり、通常エンジンのときと同じレイアウトのままで、バンク13bの頭上付近に電子式のスロットルバルブ23は配置される。この接続により、燃焼に必要な空気が、スロットルバルブ23、サージタンク22、吸気マニホールド21を通じて、燃焼室へ吸入されるようにしている。なお、スロットルバルブ23だけを入口管部22aに対して鉛直方向に移動させることにより、スロットルバルブ23を後述のロール振動中心Gに近付けることも考えられる。しかし、入口管部22aのスロットルバルブ23の接続箇所近傍を急激に曲げる必要が生じ、吸気抵抗の増大を招いて好ましくない。
Here, for example, a type in which a
また図2および図3に示されるように電子スロットルバルブ23の下流側、例えば入口管部22aには、V型エンジン5から排出された排出ガスを吸気側へ還流させるためのEGR系24が接続されている。このEGR系24には、通常エンジン(各バンクがオフセットしていないV型エンジン)と同様、エンジン本体5aの排気系(図示せず)と入口管部22aとの間をバイパスするEGR通路25と、EGR通路25の出口、例えば入口管部22aの周壁に形成された出口ポート(図示しない)に接続した例えばソレノイドを用いた電子式のEGRバルブ26(本願の精密機能部品に相当)とを組み合わせた構造が用いてある。つまり、排出ガスが、EGR通路25、EGRバルブ26を通じて、吸気系に戻せるようにしている。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, an
これにより、耐振性に限りがあるスロットルバルブ23、EGRバルブ26(いずれも精密機能部品)は、いずれも通常エンジンのときと同じレイアウトのまま、すなわちバンク13bの頭上端方から張り出るレイアウトのままで、オフセットで低くなったバンク13bを利用して、エンジン稼動で発生するエンジン本体5aのロール振動の中心、すなわちエンジン本体5aを正面から見たときエンジン中心の付近に存在するロール振動中心Gから、できるだけ近い地点に配置される。これにより、困難とされているスロットルバルブ位置やEGRバルブ位置の変更を強いることなく、図1に示されるようにスロットルバルブ23からロール振動中心Gまでの距離Rを、通常エンジンに比べて短くすることができる。むろん、EGRバルブ26からロール振動中心Gまでの距離Rも、通常エンジンに比べて短くなる。
As a result, the
それ故、オフセットを利用した簡単な構造で、スロットルバルブ23やFGRバルブ26に入力されるロール振動中心Gを中心としたロール振動の振幅やロール振動の振動加速度を低減でき、スロットルバルブ23やEGRバルブ26の耐久信頼性の向上を図ることができる。特に、耐振性が限られている電子式のスロットルバルブ23や電子式のEGRバルブ26に対しては有効である。またシリンダ7の軸線Lは、クランク軸15の回転方向(矢印A方向)と同一方向にオフセットされているため、ピストン18が爆発行程において受けるスラスト力が軽減されるという公知の効果も得られる。
Therefore, with a simple structure using offset, the amplitude of roll vibration and the vibration acceleration of roll vibration centered on the roll vibration center G input to the
[第2の実施形態]
図5は、本発明の第2の実施形態を示す。
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention.
本実施形態は、第1の実施形態とは異なるレイアウトの吸気系30を用いた例を示す。この吸気系30は、サージタンク22を、オフセットにより高くなったバンク13aの頭上に配置し、サージタンク22の入口管部22aを、シリンダ列方向とは交差する方向から、オフセットにより低くなったバンク13bの頭上に配置し、この頭上に配置された入口管部端に電子式のスロットルバルブ23を接続した構造である。
This embodiment shows an example using an
このようなバンク13bの頭上にスロットルバルブ23が配置される吸気系30でも、第1の実施形態と同様、通常エンジンのときと同じレイアウトのままで、オフセットで低くなったバンク13bを利用して、スロットルバルブ23からロール振動中心Gまでの距離Rを、通常エンジンに比べて短くすることができる。
Even in the
但し、第2の実施形態において、第1の実施形態と同じ部分には同一符号を附してその説明を省略した。 However, in the second embodiment, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[参考例]
図6は、本発明の参考例を示す。
[ Reference example ]
FIG. 6 shows a reference example of the present invention.
本参考例は、第1、第2の実施形態とは異なるレイアウトの吸気系31を用いた例を示す。この吸気系31は、サージタンク22を、オフセットにより低くなったバンク13bの頭上に配置し、このサージタンク22の側部に形成された入口ポート(図示しない)に電子式のスロットルバルブ23を接続した構造である。
This reference example shows an example using an
このようなバンク13bの頭上側方から張り出るようにスロットルバルブ23が配置される吸気系31でも、第1の実施形態と同様、通常エンジンのときと同じレイアウトのままで、オフセットで低くなったバンク13bを利用して、スロットルバルブ23からロール振動中心Gまでの距離Rを、通常エンジンに比べて短くすることができる。
In the
但し、参考例において、第1の実施形態と同じ部分には同一符号を附してその説明を省略した。 However, in the reference example , the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
なお、本発明は上述した第1及び第2の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば上述した実施形態は、左右のバンク共、同オフセット量でオフセットしたが、エンジン性能に影響を与えない範囲内で、双方のオフセット量を異ならせても構わない。 The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the left and right banks are offset by the same offset amount. However, both offset amounts may be different within a range that does not affect the engine performance.
5…V型エンジン、5a…エンジン本体、13a,13b…バンク、15…クランク軸、21…吸気マニホールド、22…サージタンク、23,26…電子式のスロットルバルブ,電子式のEGRバルブ(精密機能部品)、L…シリンダの軸線、O…クランク軸の軸中心。 5 ... V-type engine, 5a ... engine body, 13a, 13b ... bank, 15 ... crankshaft, 21 ... intake manifold, 22 ... surge tank, 23, 26 ... electronic throttle valve, electronic EGR valve (precision function) Parts), L ... axis of the cylinder, O ... center of the crankshaft.
Claims (2)
前記エンジン本体は、各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットして構成され、
前記複数のバンク間の開放部の上側にサージタンクが配置され、
前記サージタンクの下部には、複数の枝状の吸気マニホールドが形成され、
前記各吸気マニホールドが、各バンクの内方側に有る各シリンダヘッドの吸気口に接続され、
前記オフセットによって低い側へずれた前記バンクの吸気口は前記高い側へずれたバンクの吸気口よりも低く配置されるとともに、
前記低い側へずれたバンクの頭上付近にスロットルバルブが配置され、前記スロットルバルブの下端が、前記高い側へずれたバンクの上端よりも低い位置に配置されたことを特徴とするV型エンジン。 A V-type engine having an engine main body formed with a plurality of banks protruding in a V shape by sorting cylinders,
The engine body is configured by offsetting each bank in the same direction as the rotation direction of the crankshaft,
A surge tank is disposed above the opening between the plurality of banks;
A plurality of branch-like intake manifolds are formed at the bottom of the surge tank,
Each intake manifold is connected to an intake port of each cylinder head on the inner side of each bank,
The inlet of the bank shifted to the lower side due to the offset is disposed lower than the inlet of the bank shifted to the higher side,
A V-type engine, characterized in that a throttle valve is disposed near the overhead of the bank shifted to the lower side, and a lower end of the throttle valve is positioned lower than an upper end of the bank shifted to the higher side .
前記エンジン本体は、各バンクをクランク軸の回転方向と同一方向にオフセットして構成され、
前記オフセットにより高くなったバンクの頭上にサージタンクが配置され、
前記サージタンクの下部には、複数の枝状の吸気マニホールドが形成され、
前記各吸気マニホールドが、各バンクの内方側に有る各シリンダヘッドの吸気口に接続され、
前記オフセットによって低い側へずれた前記バンクの吸気口は前記高い側へずれたバンクの吸気口よりも低く配置されるとともに、
前記サージタンクの入口管部は、シリンダ列方向と交差する方向から、前記オフセットにより低くなったバンクの頭上に配置され、
前記頭上に配置された前記入口管部端にスロットルバルブが接続され、前記スロットルバルブの下端が、前記高い側へずれたバンクの上端よりも低い位置に配置されたことを特徴とするV型エンジン。 A V-type engine having an engine body formed with a plurality of banks protruding in a V shape by sorting cylinders,
The engine body is configured by offsetting each bank in the same direction as the rotation direction of the crankshaft,
A surge tank is placed above the bank raised by the offset,
A plurality of branch-like intake manifolds are formed at the bottom of the surge tank,
Each intake manifold is connected to an intake port of each cylinder head on the inner side of each bank,
The inlet of the bank shifted to the lower side due to the offset is disposed lower than the inlet of the bank shifted to the higher side,
The inlet pipe portion of the surge tank is arranged above the bank lowered by the offset from the direction intersecting the cylinder row direction,
A V-type engine characterized in that a throttle valve is connected to an end of the inlet pipe portion arranged above the head, and a lower end of the throttle valve is arranged at a position lower than an upper end of the bank shifted to the high side. .
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