JP4305355B2 - 多気筒内燃機関 - Google Patents

Description

この発明は、一般的には、多気筒内燃機関に関し、より特定的には、爆発間隔が１８０°ＣＡ（crank angle；クランク角）となる気筒の組み合わせが同一バンク内に存在する多気筒内燃機関に関する。

従来の多気筒内燃機関に関して、たとえば、特表２００３−５１５０２５号公報には、同一バンク内の全てのシリンダで、最適かつ均一なシリンダ充填率を達成することを目的とした多気筒型の内燃機関が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された内燃機関は、Ｖ型８気筒エンジンであり、同一バンク内で点火間隔が１８０°クランク角となるシリンダが存在する。この場合、後に点火されるシリンダで排気弁が開き、高い圧力パルスを有する排気ガスが開放されると、その圧力パルスが、オーバーラップ段階にある先に点火されるシリンダに到達する。特許文献１では、同じ排気用カム軸に配置されたカムに、互いに異なるカムプロフィールを与えることにより、上記目的の達成が図られている。

また、特開平１０−１８４４０４号公報には、部分負荷時に、燃焼の悪化を伴わずにポンプ損失を低減することを目的とした内燃機関の吸排気制御装置が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された吸排気制御装置では、バルブオーバーラップの中心角を制御するために、内燃機関の吸気弁側および排気弁側の双方に、弁開閉時期および作動角を連続的に制御可能な可変動弁機構が設けられている。
特表２００３−５１５０２５号公報 特開平１０−１８４４０４号公報

特許文献１に開示された内燃機関では、特定気筒のカムが、他の気筒のカムと異なるカムプロフィールに形成されている。このため、カムシャフトの研削工程時に、これらのカム間で段替えを実施しなければならず、生産性が低下するという問題が発生する。また、カムシャフトの製造に自動研削機を用いていたとしても、カムによって研削用のプログラムを変更しなければならないため、生産コストの増大を招く。また、シャフトにカムを組み付けて構成される組立てカムシャフトであっても、カムの組み付け位置に間違いが生じるなどの懸念が生じる。

そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、カムシャフトの生産性を低下させることなく、気筒間の排気ガス干渉が抑制された多気筒内燃機関を提供することである。

この発明の１つの局面に従った多気筒内燃機関は、第１の気筒と、第１の気筒とエキゾーストマニホールドを共にし、第１の気筒の点火後、所定の爆発間隔をおいて点火される第２の気筒と、第１および第２の気筒のエキゾーストバルブをそれぞれ開閉する第１および第２のカムを有するエキゾースト用カムシャフトとを備える。第１の気筒の排気工程から吸入工程に移る際のオーバーラップ領域は、第２の気筒の爆発工程から排気工程に移る際のエキゾーストバルブが開いている期間に重なっている。第１および第２のカムのノーズは、それぞれ、エキゾースト用カムシャフトの軸周りの第１および第２の位相位置に形成されている。第２の位相位置は、第１の位相位置と所定の爆発間隔だけ隔てた位置から遅角側にずれている。

なお、オーバーラップ領域とは、インテークバルブおよびエキゾーストバルブの双方が開いている期間を指す。また、遅角側にずれているとは、カムシャフトの回転方向に対して反対方向にずれていることを指す。

このように構成された多気筒内燃機関によれば、第２のカムが遅角側にずれて形成されているため、第２の気筒が爆発工程から排気工程に移る際に、第２の気筒のエキゾーストバルブが、第１の気筒のオーバーラップ領域に対して遅れて開く。これにより、第１の気筒がオーバーラップ領域にある期間の第２の気筒から排出される排気ガスの圧力が低減する。この場合、第２の気筒から排出された排気ガスの圧力波が、エキゾーストマニホールドを介して第１の気筒内に伝播することを抑制し、さらに、第２の気筒から第１の気筒内へ逆流する排気ガスの量を減少させることができる。これにより、第２の気筒から排出された排気ガスによって、第１の気筒の新気導入が妨げられることを防止し、第１の気筒の体積効率を向上させることができる。加えて、本発明では、第２のカムの位相位置をずらすだけで、カムのプロフィール形状を変更する必要がない。このため、エキゾースト用カムシャフトの生産性を低下させることなく、気筒間の排気ガス干渉を抑制することができる。

また、多気筒内燃機関は、第１および第２の気筒のインテークバルブをそれぞれ開閉する第３および第４のカムを有するインテーク用カムシャフトをさらに備える。好ましくは、第３および第４のカムのノーズは、それぞれ、インテーク用カムシャフトの軸周りの第３および第４の位相位置に形成されている。第３の位相位置は、第４の位相位置と所定の爆発間隔だけ隔てた位置から遅角側にずれている。

このように構成された多気筒内燃機関によれば、第３のカムが遅角側にずれて形成されている。このため、第１の気筒が排気工程から吸入工程に移る際に、インテークバルブが遅れて開き、第１の気筒のオーバーラップ領域が減少する。この場合、第１の気筒のインテークバルブが開いて吸気が始まるタイミングには、エキゾーストマニホールドを介して第２の気筒から第１の気筒内へ逆流する排気ガスの量が減少している。このため、第１の気筒の体積効率をさらに向上させることができる。

また、多気筒内燃機関は、第１および第２の気筒のインテークバルブをそれぞれ開閉する第３および第４のカムを有するインテーク用カムシャフトをさらに備える。好ましくは、第３のカムには、第４のカムに形成されているプロフィール形状と比較して、第３のカムによって駆動されるインテークバルブの開弁時期を遅らせるとともに、作用角を小さくするプロフィール形状が形成されている。このように構成された多気筒内燃機関によれば、第３のカムのプロフィール変更により、第１の気筒でインテークバルブが開いて吸気が始まるタイミングを遅らせることができる。これにより、第１の気筒の体積効率をさらに向上させることができる。

この発明の別の局面に従った多気筒内燃機関は、第１の気筒と、第１の気筒とエキゾーストマニホールドを共にし、第１の気筒の点火後、所定の爆発間隔をおいて点火される第２の気筒と、第１および第２の気筒のインテークバルブをそれぞれ開閉する第３および第４のカムを有するインテーク用カムシャフトとを備える。第１の気筒の排気工程から吸入工程に移る際のオーバーラップ領域は、第２の気筒の爆発工程から排気工程に移る際のエキゾーストバルブが開いている期間に重なっている。第３および第４のカムのノーズは、それぞれ、インテーク用カムシャフトの軸周りの第３および第４の位相位置に形成されている。第３の位相位置は、第４の位相位置と所定の爆発間隔だけ隔てた位置から遅角側にずれている。

このように構成された多気筒内燃機関によれば、第３のカムが遅角側にずれて形成されている。このため、第１の気筒が排気工程から吸入工程に移る際に、インテークバルブが遅れて開き、第１の気筒のオーバーラップ領域が減少する。この場合、第１の気筒のインテークバルブが開いて吸気が始まるタイミングには、エキゾーストマニホールドを介して第２の気筒から第１の気筒内へ逆流する排気ガスの量が減少している。これにより、第２の気筒から排出された排気ガスによって、第１の気筒の新気導入が妨げられることを防止し、第１の気筒の体積効率を向上させることができる。加えて、本発明では、第３のカムの位相位置をずらすだけで、カムのプロフィールを変更する必要がない。このため、インテーク用カムシャフトの生産性を低下させることなく、気筒間の排気ガス干渉を抑制することができる。

また好ましくは、第３のカムには、第４のカムに形成されているプロフィール形状と比較して、第３のカムによって駆動されるインテークバルブの開弁時期を遅らせるとともに、作用角を小さくするプロフィール形状が形成されている。このように構成された多気筒内燃機関によれば、第３のカムのプロフィール変更によっても、第１の気筒でインテークバルブが開いて吸気が始まるタイミングを遅らせることができる。これにより、第１の気筒の体積効率をさらに向上させることができる。

以上説明したように、この発明に従えば、カムシャフトの生産性を低下させることなく、気筒間の排気ガス干渉が抑制された多気筒内燃機関を提供することができる。

この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ参照番号が付されている。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるエンジンを透視して示す斜視図である。図１を参照して、エンジン１０は、Ｖ字状に配置された左バンク１１および右バンク１２を備えるＶ型８気筒エンジンである。

左バンク１１および右バンク１２の各々には、４つのシリンダが設けられており、各シリンダには、シリンダ内を往復運動するピストン８１が装填されている。ピストン８１は、コネクティングロッド８２を介して、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト８３に連結されている。クランクシャフト８３の端部には、クランクシャフトスプロケット８４が取り付けられている。

左バンク１１には、インテーク用カムシャフト２１およびエキゾースト用カムシャフト３１が配設されている。右バンク１２には、インテーク用カムシャフト２６およびエキゾースト用カムシャフト３６が配設されている。インテーク用カムシャフト２１および２６には、適当なプロフィール曲線を持ったカム２３が、カムシャフトの軸方向に並んで複数、形成されている。インテーク用カムシャフト２１および２６が回転することによって、カム２３が、各シリンダに設けられたインテークバルブ２２を開閉駆動する。また、エキゾースト用カムシャフト３１および３６には、適当なプロフィール曲線を持ったカム３３が、カムシャフトの軸方向に並んで複数、形成されている。エキゾースト用カムシャフト３１および３６が回転することによって、カム３３が、各シリンダに設けられたエキゾーストバルブ３２を開閉駆動する。

これらのインテークカムシャフトおよびエキゾーストカムシャフトの端部には、シザーズギア８９が設けられており、各バンクの隣り合うカムシャフト間で、シザーズギア８９が噛み合っている。さらに、インテーク用カムシャフト２１および２６の端部には、それぞれ、カムシャフトタイミングプーリ８７および８６が設けられている。クランクシャフトスプロケット８４とカムシャフトタイミングプーリ８７および８６との間には、タイミングベルト８５が掛け渡されている。ピストン８１の往復運動によりクランクシャフト８３に出力された回転運動は、まず、タイミングベルト８５を介してインテーク用カムシャフト２１および２６に伝わり、さらに、シザーズギア８９を介してエキゾースト用カムシャフト３１および３６に伝わる。

図２は、図１中のエンジンを構成するシリンダブロックを示す斜視図である。図１および図２を参照して、シリンダブロック９０には、左バンク１１に位置して、＃１、＃３、＃５および＃７の番号がそれぞれ割り振られたシリンダ９１、９３、９５および９７が、車両前方より車両後方に順に並んで形成されている。また、シリンダブロック９０には、右バンク１２に位置して、＃２、＃４、＃６および＃８の番号がそれぞれ割り振られたシリンダ９２、９４、９６および９８が、車両前方より車両後方に順に並んで形成されている。

このような構成により、♯１シリンダ９１、♯３シリンダ９３、♯５シリンダ９５および♯７シリンダ９７では、インテーク用カムシャフト２１およびエキゾースト用カムシャフト３１の回転によって、それぞれ、インテークバルブ２２およびエキゾーストバルブ３２が開閉駆動される。また、♯２シリンダ９２、♯４シリンダ９４、♯６シリンダ９６および♯８シリンダ９８では、インテーク用カムシャフト２６およびエキゾースト用カムシャフト３６の回転によって、それぞれ、インテークバルブ２２およびエキゾーストバルブ３２が開閉駆動される。

図３は、図１中のエンジンに設けられたエキゾーストマニホールドを示す斜視図である。図２および図３を参照して、図１中のエンジン１０を構成するシリンダヘッド１０１には、左バンク１１および右バンク１２にそれぞれ位置して、エキゾーストマニホールド１０２および１０３が取り付けられている。つまり、左バンク１１に配設された♯１シリンダ９１、♯３シリンダ９３、♯５シリンダ９５および♯７シリンダ９７は、エキゾーストマニホールド１０２を共有しており、これらシリンダの排気ポートから排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド１０２を通って車両外部へと送られる。また、右バンク１２に配設された♯２シリンダ９２、♯４シリンダ９４、♯６シリンダ９６および♯８シリンダ９８は、エキゾーストマニホールド１０３を共有しており、これらシリンダの排気ポートから排出された排気ガスは、エキゾーストマニホールド１０３を通って車両外部へと送られる。

図４は、図１中のエンジンの点火順序を示す表である。図１から図４を参照して、点火順序は、♯１シリンダ９１、♯８シリンダ９８、♯７シリンダ９７、♯３シリンダ９３、♯６シリンダ９６、♯５シリンダ９５、♯４シリンダ９４および♯２シリンダ９２の順であり、点火順序が前後するシリンダ間の爆発間隔は、９０°ＣＡ（クランク角）である。

エンジン１０は、クランクシャフト８３が２回転する７２０°ＣＡの間に、吸入工程→圧縮工程→爆発工程→排気工程の４工程からなる１サイクルを完了する。このため、点火順序が２つ離れたシリンダ間、つまり、１８０°ＣＡだけ爆発間隔が離れたシリンダ間では、上記の工程の１つ分のずれが生じる。したがって、たとえば、♯１シリンダ９１と、♯１シリンダ９１よりも１８０°ＣＡだけ後に点火される♯７シリンダ９７とでは、♯１シリンダ９１が排気工程から吸入工程に移る際に、♯７シリンダ９７は、♯１シリンダ９１よりも１工程だけ遅れて、爆発工程から排気工程に移る段階にある。このとき、♯１シリンダ９１では、オーバーラップ領域、つまりインテークバルブ２２およびエキゾーストバルブ３２の双方が開いた状態となっており、♯７シリンダ９７では、エキゾーストバルブ３２が開き、インテークバルブ２２が閉じて、ブローダウンの状態となっている。

このような関係は、左バンク１１では、♯１シリンダ９１と♯７シリンダ９７とのほかに、♯３シリンダ９３と、♯３シリンダ９３よりも１８０°ＣＡだけ後に点火される♯５シリンダ９５との間に成立する。また、右バンク１２では、♯６シリンダ９６と、♯６シリンダ９６よりも１８０°ＣＡだけ後に点火される♯４シリンダ９４との間、および♯２シリンダ９２と、♯２シリンダ９２よりも１８０°ＣＡだけ後に点火される♯８シリンダ９８との間に成立する。

図５は、図１中の矢印Ｖに示す方向から見たエキゾーストカムシャフトを示す正面図である。図中では、図１中のシザーズギア８９が省略されて描かれている。図５を参照して、エキゾースト用カムシャフト３１には、図１中のカム３３として、♯１シリンダ９１のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカム５１、♯３シリンダ９３のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカム５３、♯５シリンダ９５のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカム５５、および♯７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカム５７が、カムシャフトの軸方向に並んで形成されている。これらのカムは、それぞれ、エキゾースト用カムシャフト３１の軸中心から半径方向に突出するように形成され、エキゾースト用カムシャフト３１の回転時、エキゾーストバルブ３２に設けられたバルブリフタを押し下げてバルブを開いた状態にするノーズを有する。これらのカムは、互いに同一のプロフィール形状に形成されている。

エキゾースト用カムシャフト３１は、矢印２０１に示す時計周り方向に回転し、クランクシャフト８３が２回転する７２０°ＣＡの間に１回転する。♯１シリンダ９１と♯３シリンダ９３との爆発間隔は、２７０°ＣＡであるため、カム５３のノーズは、カム５１のノーズに対して、遅角方向（エキゾースト用カムシャフト３１が回転する矢印２０１に示す方向の反対方向）に１３５°（＝爆発間隔２７０°ＣＡ／２）ずれた位相位置に形成されている。

一方、♯１シリンダ９１との爆発間隔が１８０°ＣＡである♯７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカム５７のノーズは、カム５１のノーズに対して、遅角方向に９０°ずれた位置（カム５７´に示す位置）からさらに、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成されている。また、♯３シリンダ９３との爆発間隔が１８０°ＣＡである♯５シリンダ９５のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカム５５のノーズは、カム５３のノーズに対して、遅角方向に９０°ずれた位置（カム５５´に示す位置）からさらに、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成されている。角度αの大きさは、カム形状や要求されるエンジン特性によって異なってくるが、たとえば、１０°である。

なお、エキゾースト用カムシャフト３１の形状についてのみ説明を行なったが、図１中のエキゾースト用カムシャフト３６についても、エキゾースト用カムシャフト３１と同様の形状を有する。この場合、♯８シリンダ９８のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムのノーズは、♯２シリンダ９２のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムのノーズに対して、遅角方向に９０°ずれた位置からさらに、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成される。また、♯４シリンダ９４のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムのノーズは、♯６シリンダ９６のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムのノーズに対して、遅角方向に９０°ずれた位置からさらに、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成される。

図６は、図１中のエンジンの＃１シリンダおよび＃７シリンダを示す断面図である。図６を参照して、図中には、排気工程から吸入工程に移る♯１シリンダ９１と、そのとき、爆発工程から排気工程に移る＃７シリンダ９７との断面が示されている。図５を用いて説明したように、本実施の形態では、カム５７のノーズが、カム５１のノーズに対して、♯１シリンダ９１と♯７シリンダ９７との爆発間隔（＝１８０°ＣＡ＝９０°）よりもさらに遅角方向にずれて形成されている。このため、爆発工程から排気工程に移る＃７シリンダ９７では、エキゾーストバルブ３２およびインテークバルブ２２の双方が開いている♯１シリンダ９１のオーバーラップ領域に対して、エキゾーストバルブ３２が遅れて開いてくる。

図７は、図６中の＃１シリンダのバルブリフトとクランク角との関係を表わすグラフである。図７を参照して、バルブリフトを表わす図中の縦軸が「０」の位置で、バルブが閉じており、上側に向かうに従って、バルブが開いていく。♯１シリンダ９１のエキゾーストバルブ３２のバルブリフトが、曲線１２１によって表わされており、♯１シリンダ９１のインテークバルブ２２のバルブリフトが、曲線１２２によって表わされている。曲線１２１と曲線１２２とが重なった位置が、♯１シリンダ９１のオーバーラップ領域Ｙであり、オーバーラップ領域Ｙは、♯１シリンダ９１の排気ＴＤＣ（top dead center）にまたがって存在する。

また、図中には、＃７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２から排出される排気ガスの圧力が、曲線１２３によって、♯１シリンダ９１のバルブリフトに重ねて示されている。また、曲線１２３´は、＃７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムが、図５中のカム５７´の位置に形成されている場合の排気ガスの圧力を表わしており、圧力が最も大きくなる時が、♯１シリンダ９１の排気ＴＤＣのタイミングにほぼ一致している。既に説明したように、＃７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２は、遅れて開いてくるため、曲線１２３は、曲線１２３´に対して、図中の右側にシフトした位置に軌跡を描いている。

この場合、＃７シリンダ９７から排出される排気ガスの圧力が最も大きくなる位置と、オーバーラップ領域Ｙの中心位置とがずれ、♯１シリンダ９１がオーバーラップ領域Ｙにある間の＃７シリンダ９７から排出される排気ガスの圧力が小さくなる。これにより、エキゾーストマニホールド１０２を介して＃７シリンダ９７から♯１シリンダ９１内に伝播する排気ガスの圧力波を小さくできる。また、＃７シリンダ９７から♯１シリンダ９１内に逆流する排気ガスの量を小さくできるため、♯１シリンダ９１において、吸気温度が低くなり、燃焼室内の残留ガス量も減る。このため、♯１シリンダ９１で新気導入を円滑に行なうことができ、♯１シリンダ９１の体積効率を向上させることができる。

図８は、シミュレーションによって求められた＃１シリンダおよび＃７シリンダのガス流量とクランク角との関係を示すグラフである。図８を参照して、図中には、＃１シリンダ９１のエキゾーストおよびインテークのガス流量が、それぞれ曲線１３１および１３２によって表わされており、＃７シリンダ９７のエキゾーストのガス流量が、曲線１３３によって表わされている。また、曲線１３１´、１３２´および１３３´は、それぞれ、＃７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムが、図５中のカム５７´の位置に形成されている場合の＃１シリンダ９１のエキゾースト、＃１シリンダ９１のインテークおよび＃７シリンダ９７のエキゾーストのガス流量を表わしている。曲線１３２と曲線１３２´とを比較して分かるように、本実施の形態では、＃１シリンダ９１の排気ＴＤＣ付近において、＃１シリンダ９１のインテークで逆流するガス流量を小さく抑えることができる。

なお、ここでは、＃１シリンダ９１と＃７シリンダ９７との関係についてのみ説明したが、♯３シリンダ９３と♯５シリンダ９５との間、♯２シリンダ９２と♯８シリンダ９８との間、および♯６シリンダ９６と♯４シリンダ９４との間でも、同様の結果を得ることができる。

この発明の実施の形態１における多気筒内燃機関としてのエンジン１０は、第１の気筒としての♯１シリンダ９１と、♯１シリンダ９１とエキゾーストマニホールド１０２を共にし、♯１シリンダ９１の点火後、所定の爆発間隔をおいて点火される＃７シリンダ９７と、♯１シリンダ９１および＃７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２をそれぞれ開閉するカム５１および５７を有するエキゾースト用カムシャフト３１とを備える。♯１シリンダ９１の排気工程から吸入工程に移る際のオーバーラップ領域Ｙは、＃７シリンダ９７の爆発工程から排気工程に移る際のエキゾーストバルブ３２が開いている期間に重なっている。カム５１および５７のノーズは、それぞれ、エキゾースト用カムシャフト３１の軸周りの第１および第２の位相位置に形成されている。第２の位相位置は、第１の位相位置と所定の爆発間隔（＝１８０°ＣＡ＝９０°）だけ隔てた位置から遅角側にα°ずれている。

このように構成された、この発明の実施の形態１におけるエンジン１０によれば、特定のカムの位相位置をずらすのみであるため、カムプロフィールを変更する場合と比較して、カムシャフトの製造コストを抑えることができる。また、組立てカムシャフトが用いられている場合にも、カムの組み付け時に過誤が生じるおそれがない。このため、容易かつ安価に、同一バンク内の排気ガス干渉が低減され、体積効率が改善されたエンジン１０を作製することができる。

（実施の形態２）
図９は、この発明の実施の形態２におけるエンジンのインテークカムシャフトを示す正面図である。図中には、図１中の矢印ＩＸに示す方向から見たインテークカムシャフトが、シザーズギア８９が省略された状態で示されている。本実施の形態におけるエンジンは、特定カムの位相位置がずらされた実施の形態１におけるエキゾースト用カムシャフト３１に替えて、インテーク用カムシャフト２１が、以下に説明する構造を備える。以降、実施の形態１におけるエンジン１０と重複する構造については、説明を繰り返さない。

図９を参照して、インテーク用カムシャフト２１には、図１中のカム２３として、♯１シリンダ９１のインテークバルブ２２を開閉駆動するカム６１、♯３シリンダ９３のインテークバルブ２２を開閉駆動するカム６３、♯５シリンダ９５のインテークバルブ２２を開閉駆動するカム６５、および♯７シリンダ９７のインテークバルブ２２を開閉駆動するカム６７が、カムシャフトの軸方向に並んで形成されている。これらのカムは、それぞれ、インテーク用カムシャフト２１の軸中心から半径方向に突出するように形成され、インテーク用カムシャフト２１の回転時、インテークバルブ２２に設けられたバルブリフタを押し下げてバルブを開いた状態にするノーズを有する。これらのカムは、互いに同一のプロフィール形状に形成されている。

インテーク用カムシャフト２１は、矢印２０２に示す反時計周り方向に回転し、クランクシャフト８３が２回転する７２０°ＣＡの間に１回転する。♯５シリンダ９５と♯７シリンダ９７との爆発間隔は、２７０°ＣＡであるため、カム６５のノーズは、カム６７のノーズに対して、遅角方向（インテーク用カムシャフト２１が回転する矢印２０２に示す方向の反対方向）に１３５°（＝爆発間隔２７０°ＣＡ／２）ずれた位相位置に形成されている。

一方、♯７シリンダ９７との爆発間隔が１８０°ＣＡである♯１シリンダ９１のインテークバルブ２２を開閉駆動するカム６１のノーズは、カム６７のノーズに対して、進角方向（インテーク用カムシャフト２１が回転する矢印２０２に示す方向）に９０°ずれた位置（カム６１´に示す位置）から、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成されている。また、♯５シリンダ９５との爆発間隔が１８０°ＣＡである♯３シリンダ９３のインテークバルブ２２を開閉駆動するカム６３のノーズは、カム６５のノーズに対して、進角方向に９０°ずれた位置（カム６３´に示す位置）から、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成されている。角度αの大きさは、カム形状や要求されるエンジン特性によって異なってくるが、たとえば、１０°である。

なお、インテーク用カムシャフト２１の形状についてのみ説明を行なったが、図１中のインテーク用カムシャフト２６についても、インテーク用カムシャフト２１と同様の形状を有する。この場合、♯６シリンダ９６のインテークバルブ２２を開閉駆動するカムのノーズは、♯４シリンダ９４のインテークバルブ２２を開閉駆動するカムのノーズに対して、進角方向に９０°ずれた位置から、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成されている。また、♯２シリンダ９２のインテークバルブ２２を開閉駆動するカムのノーズは、♯８シリンダ９８のインテークバルブ２２を開閉駆動するカムのノーズに対して、進角方向に９０°ずれた位置から、α°だけ遅角方向にずれた位相位置に形成されている。

図１０は、本実施の形態におけるエンジンの＃１シリンダおよび＃７シリンダを示す断面図である。図１０を参照して、図中には、実施の形態１における図６と同様の断面が示されている。図９を用いて説明したように、本実施の形態では、カム６１のノーズが、カム６７のノーズに対して、♯１シリンダ９１と♯７シリンダ９７との爆発間隔（＝１８０°ＣＡ＝９０°）よりも遅角側にずれて形成されている。このため、排気工程から吸入工程に移る♯１シリンダ９１では、＃７シリンダ９７でエキゾーストバルブ３２が開いている期間に対して、インテークバルブ２２が遅れて開いてくる。

図１１は、図１０中の＃１シリンダのバルブリフトとクランク角との関係を表わすグラフである。図１１は、実施の形態１における図７に対応する図であり、同じ参照番号が振られた曲線は、図７と同様に理解する。図１１を参照して、図中の曲線１２２´は、＃１シリンダ９１のインテークバルブ２２を開閉駆動するカムが、図９中のカム６１´の位置に形成されている場合の♯１シリンダ９１のインテークバルブ２２のバルブリフトを表わしており、曲線１２１と曲線１２２´とが重なった位置に、オーバーラップ領域Ｙ´が形成されている。既に説明したように、♯１シリンダ９１のインテークバルブ２２は、遅れて開いてくるため、曲線１２２は、曲線１２２´に対して、図中の右側にシフトした位置に軌跡を描いている。

この場合、曲線１２１と曲線１２２とが重なった位置に形成されるオーバーラップ領域Ｙが、オーバーラップ領域Ｙ´よりも狭くなり、オーバーラップ領域Ｙと、曲線１２３に示す＃７シリンダ９７から排出される排気ガスの圧力上昇との重なりが小さくなる。したがって、＃７シリンダ９７から排出される排気ガスが、♯１シリンダ９１の新気導入に与える影響が小さくなり、♯１シリンダ９１の体積効率を向上させることができる。

なお、カム６１には、カム６７のプロフィール形状と比較して、カム６１によって駆動されるインテークバルブ２２の開弁時期を遅らせるとともに、作用角を小さくするプロフィール形状が形成されていても良い。この場合、カムのプロフィール変更を伴うものの、排気工程から吸入工程に移る♯１シリンダ９１で、インテークバルブ２２が開くタイミングをさらに遅らせ、♯１シリンダ９１の体積効率をより効果的に向上させることができる。

ここでは、＃１シリンダ９１と＃７シリンダ９７との関係についてのみ説明したが、♯３シリンダ９３と♯５シリンダ９５との間、♯２シリンダ９２と♯８シリンダ９８との間、および♯６シリンダ９６と♯４シリンダ９４との間でも、同様の結果を得ることができる。

この発明の実施の形態２における多気筒内燃機関としてのエンジンは、第１の気筒としての＃１シリンダ９１と、＃１シリンダ９１とエキゾーストマニホールド１０２を共にし、＃１シリンダ９１の点火後、所定の爆発間隔をおいて点火される第２の気筒としての＃７シリンダ９７と、＃１シリンダ９１および＃７シリンダ９７のインテークバルブ２２をそれぞれ開閉する第３および第４のカムとしてのカム６１および６７を有するインテーク用カムシャフト２１とを備える。＃１シリンダ９１の排気工程から吸入工程に移る際のオーバーラップ領域Ｙは、＃７シリンダ９７の爆発工程から排気工程に移る際のエキゾーストバルブ３２が開いている期間に重なっている。カム６１および６７のノーズは、それぞれ、インテーク用カムシャフト２１の軸周りの第３および第４の位相位置に形成されている。第３の位相位置は、第４の位相位置と所定の爆発間隔（＝１８０°ＣＡ＝９０°）だけ隔てた位置から遅角側にα°ずれている。

このように構成された、この発明の実施の形態２におけるエンジンによれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
本実施の形態におけるエンジンは、実施の形態１におけるエキゾースト用カムシャフト３１および３６と、実施の形態２におけるインテーク用カムシャフト２１および２６とを併せ持って構成されている。エキゾースト用カムシャフト３１および３６、ならびにインテーク用カムシャフト２１および２６に形成される特定カムが遅角方向にずれる角度αは、たとえば、５°である。

図１２は、この発明の実施の形態３における＃７シリンダの排気圧とクランク角との関係を示すグラフである。図１２を参照して、図中には、＃７シリンダ９７から排出される排気ガスの圧力と、＃７シリンダ９７のエキゾーストバルブ３２を開閉駆動するカムが、図５中のカム５７´の位置に形成されている場合の排気ガスの圧力とが、それぞれ、曲線１２３および１２３´によって表わされている。図中には、さらに、♯１シリンダ９１のオーバーラップ領域Ｙと、＃１シリンダ９１のインテークバルブ２２を開閉駆動するカムが、図９中のカム６１´の位置に形成されている場合のオーバーラップ領域Ｙ´とが、表わされている。

この場合、まず、エキゾースト用カムシャフト３１によって、排気ガスの圧力が最も大きくなるタイミングを、オーバーラップ領域Ｙ´に対してずらし、さらに、インテーク用カムシャフト２１によって、そのオーバーラップ領域Ｙ´をより狭いオーバーラップ領域Ｙにすることができる。これにより、＃７シリンダ９７から排出される排気ガスが、＃１シリンダ９１の新気導入に与える影響は、図中の領域１５６に相当する大きさから領域１５７に相当する大きさに低減する。

このように構成された、この発明の実施の形態３におけるエンジンによれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

なお、実施の形態１から３では、本発明をＶ型８気筒エンジンに適用した場合について説明したが、これ以外の多気筒エンジン、たとえば、エキゾーストマニホールド長が気筒によって異なる直列４気筒エンジンにも適用することができる。また、ガソリンエンジンのほか、ディーゼルエンジンにも適用することができる。また、カムレスの多気筒エンジン、たとえば、電磁駆動弁や油圧駆動弁を用いた多気筒エンジンにも適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１におけるエンジンを透視して示す斜視図である。 図１中のエンジンを構成するシリンダブロックを示す斜視図である。 図１中のエンジンに設けられたエキゾーストマニホールドを示す斜視図である。 図１中のエンジンの点火順序を示す表である。 図１中の矢印Ｖに示す方向から見たエキゾーストカムシャフトを示す正面図である。 図１中のエンジンの＃１シリンダおよび＃７シリンダを示す断面図である。 図６中の＃１シリンダのバルブリフトとクランク角との関係を表わすグラフである。 シミュレーションによって求められた＃１シリンダおよび＃７シリンダのガス流量とクランク角との関係を示すグラフである。 この発明の実施の形態２におけるエンジンのインテークカムシャフトを示す正面図である。 本実施の形態におけるエンジンの＃１シリンダおよび＃７シリンダを示す断面図である。 図１０中の＃１シリンダのバルブリフトとクランク角との関係を表わすグラフである。 この発明の実施の形態３における＃７シリンダの排気圧とクランク角との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ エンジン、２１，２６ インテーク用カムシャフト、２２ インテークバルブ、３１，３６ エキゾースト用カムシャフト、３２ エキゾーストバルブ、５１，５３，５５，５７，６１，６３，６５，６７ カム、９１，９２，９３，９４，９５，９６，９７，９８ シリンダ、１０２，１０３ エキゾーストマニホールド。

Claims (5)

1. 第１の気筒と、
   前記第１の気筒とエキゾーストマニホールドを共にし、前記第１の気筒の点火後、所定のクランク角をおいて点火される第２の気筒と、
   前記第１および第２の気筒のエキゾーストバルブをそれぞれ開閉する第１および第２のカムを有するエキゾースト用カムシャフトとを備え、
   前記第１の気筒の排気工程から吸入工程に移る際のオーバーラップ領域は、前記第２の気筒の爆発工程から排気工程に移る際のエキゾーストバルブが開いている期間に重なっており、
   前記第１および第２のカムのノーズは、それぞれ、前記エキゾースト用カムシャフトの軸周りの第１および第２の位相位置に形成されており、
   前記第２の位相位置は、前記第１の位相位置と前記所定のクランク角だけ隔てた位置から遅角側にずれている、多気筒内燃機関。
2. 前記第１および第２の気筒のインテークバルブをそれぞれ開閉する第３および第４のカムを有するインテーク用カムシャフトをさらに備え、
   前記第３および第４のカムのノーズは、それぞれ、前記インテーク用カムシャフトの軸周りの第３および第４の位相位置に形成されており、
   前記第３の位相位置は、前記第４の位相位置と前記所定のクランク角だけ隔てた位置から遅角側にずれている、請求項１に記載の多気筒内燃機関。
3. 前記第１および第２の気筒のインテークバルブをそれぞれ開閉する第３および第４のカムを有するインテーク用カムシャフトをさらに備え、
   前記第３のカムには、前記第４のカムに形成されているプロフィール形状と比較して、前記第３のカムによって駆動されるインテークバルブの開弁時期を遅らせるとともに、作用角を小さくするプロフィール形状が形成されている、請求項１または２に記載の多気筒内燃機関。
4. 第１の気筒と、
   前記第１の気筒とエキゾーストマニホールドを共にし、前記第１の気筒の点火後、所定のクランク角をおいて点火される第２の気筒と、
   前記第１および第２の気筒のインテークバルブをそれぞれ開閉する第３および第４のカムを有するインテーク用カムシャフトとを備え、
   前記第１の気筒の排気工程から吸入工程に移る際のオーバーラップ領域は、前記第２の気筒の爆発工程から排気工程に移る際のエキゾーストバルブが開いている期間に重なっており、
   前記第３および第４のカムのノーズは、それぞれ、前記インテーク用カムシャフトの軸周りの第３および第４の位相位置に形成されており、
   前記第３の位相位置は、前記第４の位相位置と前記所定のクランク角だけ隔てた位置から遅角側にずれている、多気筒内燃機関。
5. 前記第３のカムには、前記第４のカムに形成されているプロフィール形状と比較して、前記第３のカムによって駆動されるインテークバルブの開弁時期を遅らせるとともに、作用角を小さくするプロフィール形状が形成されている、請求項４に記載の多気筒内燃機関。

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