JP2000257440A - Ｖ型エンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不等間隔爆発を回避しつつ、クランクシャフ
トの剛性が高められるＶ型エンジンを提供すること。 【解決手段】 複数のシリンダ１３、１４を備えそのシ
リンダ１３、１４を左右のバンク１１、１２に分けて配
列してなるＶ型エンジンにおいて、シリンダ数をＮ、右
バンクと左バンクのなす角をα、７２０度をＮで除しα
を減じて得た角度をθとしたときに、クランクシャフト
１６に設けられた複数のクランクピン１９のうち隣接す
る一対のクランクピン１９同士のオフセット角θ１〜θ
３がθより小さく設定され、クランクシャフト１６の中
心Ｏがシリンダ１３の軸線ａ１とシリンダ１４の軸線ａ
２の交差位置ｐ１に対し上方又は下方に配置されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などの車両
に用いられるＶ型エンジンに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、Ｖ型エンジンにおいては、６シ
リンダ・エンジンでは左右のシリンダの軸線が６０度の
角度をなす６０度Ｖ型とされ、８シリンダ・エンジンで
は左右のシリンダ中心線が９０度の角度をなす９０度Ｖ
型とされている。しかし、特開昭６０−５３６２５号公
報に記載されるように、シリンダの一方又は双方の中心
線をクランク中心から偏心させ、クランク間の挟み角で
あるバンク角度を小さくするものが知られている。この
エンジンは、バンク角度を小さくことにより、エンジン
の搭載スペースを小さくしようとするものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たバンク角度を小さくしたＶ型エンジンにあっては、エ
ンジン駆動時に不等間隔爆発となるという問題点があ
る。すなわち、各シリンダでの爆発の時間的間隔が不均
等となり、エンジンの円滑な駆動が行えず、それに起因
して大きな振動を生ずることとなる。

【０００４】ところで、Ｖ型エンジンのクランクシャフ
トにはコネクティングロッドを連結するためのクランク
ピンが複数形成されている。各クランクピン間のオフセ
ット角は、シリンダのバンク角を６０度とし爆発間隔を
クランクシャフトの１２０度の回転ごととするために、
６０度に設定されている。この場合、クランクシャフト
の剛性を考慮すると、隣合うクランクピンが重なる位置
に形成されていることが望ましい。そのためには、クラ
ンクピンの径を大きくすること又は隣合うクランクピン
のオフセット角を６０度以下にすることが考えられる。

【０００５】しかしながら、クランクピンの径を大きく
すると、重量が増加することとなる。一方、クランクピ
ンのオフセット角を６０度以下にすると、不等間隔爆発
となってしまう。

【０００６】そこで本発明は、このような問題点を解決
するためになされたものであって、不等間隔爆発を回避
しつつ、クランクシャフトの剛性が高められるＶ型エン
ジンを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に係る
Ｖ型エンジンは、複数のシリンダを備え、そのシリンダ
を左右のバンクに分けて配列してなるＶ型エンジンにお
いて、クランクシャフトに設けられた複数のクランクピ
ンのうち隣接する一対のクランクピン同士のオフセット
角が、シリンダ数をＮ、右バンクと左バンクのなす角を
α、７２０度をＮで除した後にαを減じて得た角度をθ
としたときに、そのθより小さく設定され、クランクシ
ャフトの中心が右バンクのシリンダの軸線と左バンクの
シリンダの軸線との交差位置に対し上方又は下方に配置
されていることを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、隣接するクランクピン
同士のオフセット角を小さくしてクランクシャフトの剛
性を高めることが可能である。また、クランクシャフト
の中心をシリンダの軸線との交差位置より上方又は下方
に位置させることにより、オフセット角の狭角度化に伴
い不等間隔となる爆発タイミングを等間隔に是正するこ
とが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明にお
いて同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を
省略する。

【００１０】図１に本実施形態に係るエンジンを示す。
図１に示すように、本実施形態に係るエンジン１０は、
６つシリンダをＶ型に配列した６シリンダＶ型のエンジ
ンである。このエンジン１０は、左バンク１１に三つの
シリンダ１３（１３ａ、１３ｃ、１３ｅ）が配設され、
右バンク１２にそれぞれ三つのシリンダ１４（１４ｂ、
１４ｄ、１４ｆ）が配設されている。この左バンク１１
のシリンダ１３と右バンク１２のシリンダ１４との挟み
角であるバンク角αは、６０度となっている。

【００１１】各シリンダ１３、１４内には、それぞれピ
ストン１５が収容されている。各ピストン１５は、コネ
クティングロッド１７を介してクランクシャフト１６と
連結されている。コネクティングロッド１７は、小端部
がピストン１５のピストンピン１８に回動自在に枢着さ
れ、大端部がクランクシャフト１６のクランクピン１９
に回動自在に枢着されている。このため、ピストン１５
の往復運動により、コネクティングロッド１７を通じて
クランクシャフト１６が回転する。

【００１２】クランクシャフト１６には、六つのクラン
クピン１９ａ〜１９ｆが設けられている。クランクピン
１９ａ〜１９ｆは、図２に示すように、ジャーナル２１
又はウェブ２２などを介してクランクシャフト１６の軸
方向に結合されている。また、クランクピン１９ａ〜１
９ｆは、図１に示すように、クランクシャフト１６の中
心Ｏから径方向へ一定距離隔てて形成され、中心位置Ｏ
を中心とした周方向にて異なる位置に設けられている。

【００１３】ところで、一般に、シリンダの気筒数をＮ
としたエンジンにおいて、各シリンダごとの爆発タイミ
ングを等間隔とするには、クランクピンの間のオフセッ
ト角θ[度]を次の式（１）を満たすように設定する必要
がある。

【００１４】θ＝（７２０／Ｎ）−α ‥‥（１） この式（１）において、６気筒でバンク角αが６０度の
エンジンでは、オフセット角θは６０度となる。

【００１５】しかしながら、本実施形態に係るエンジン
１０では、６気筒のエンジンでありながら、図３に示す
ように、クランクピン１９ａとクランクピン１９ｂとの
間のオフセット角θ１、クランクピン１９ｃとクランク
ピン１９ｄとの間のオフセット角θ２及びクランクピン
１９ｅとクランクピン１９ｆとの間のオフセット角θ３
は、全て６０度より小さい角度となっている。例えば、
オフセット角θ１〜θ３を６０度より角度βだけ小さい
角度とし、その角度βを１０度に設定すると、エンジン
１０におけるオフセット角θ１〜θ３は、５０度とな
る。

【００１６】このように、隣接したクランクピン１９の
間のオフセット角θ１〜θ３を小さく設定することによ
り、それらのクランクピン１９間にて軸方向における重
なり部分２０を大きく形成でき、クランクシャフト１６
の剛性を高めることができる。

【００１７】また、図３に示すように、左バンク１１に
シリンダ１３ａ、１３ｃ、１３ｅが配列され、右バンク
１２にシリンダ１４ｂ、１４ｄ、１４ｆが配列されてい
る。シリンダ１３ａは収容したピストンの往復運動によ
りクランクピン１９ａに回転力を付与するものであり、
シリンダ１３ｃはクランクピン１９ｃに回転力を付与
し、シリンダ１３ｅはクランクピン１９ｅに回転力を付
与するものである。また、シリンダ１４ｂは収容したピ
ストンの往復運動によりクランクピン１９ｂに回転力を
付与するものであり、シリンダ１４ｄはクランクピン１
９ｄに回転力を付与し、シリンダ１４ｆはクランクピン
１９ｆに回転力を付与するものである。

【００１８】一方、図１に示すように、クランクシャフ
ト１６は、シリンダ１３の軸線ａ１とシリンダ１４の軸
線ａ２との交差位置ｐ１よりシリンダ１３、１４寄りの
位置、即ちエンジン１０の上方に配置されている。例え
ば、軸線ａ１、軸線ａ２をそれぞれ接近する方向へ距離
Ｓ１だけ平行移動させたときに、それらが交差する位置
に中心Ｏが配されるようにクランクシャフト１６が配設
される。

【００１９】ここで、ピストン１５が上死点に位置して
いるときのシリンダ１３の軸線ａ１とコネクティングロ
ッド１７の長手方向（中心Ｏ１と中心Ｏ２を結ぶ直線）
とのなす角をδとすると、距離Ｓ１は、角度δが角度β
の半分の角度となるように設定されている。すなわち、
δ＝β／２となるように、距離Ｓ１が設定される。な
お、この距離Ｓ１は、軸線ａ２との関係においても、軸
線ａ１と同様の関係となっている。

【００２０】このように距離Ｓ１を設定するためには、
クランクピン１９の中心Ｏ１からピストンピン１８の中
心Ｏ２までの距離をＬ、クランクシャフト１６の中心Ｏ
からクランクピン１９の中心Ｏ１までの距離をｒとした
場合に、次の式（２）を満たすように距離Ｓ１を決めれ
ばよい。

【００２１】Ｓ１＝（Ｌ＋ｒ）・ｓｉｎδ ‥‥（２） このように距離Ｓ１を設定することにより、各クランク
の爆発を等間隔で行うことが可能となる。

【００２２】次に、エンジン１０の動作について説明す
る。

【００２３】図３において、エンジン１０が駆動する
と、シリンダ１３ａ、１４ｂ、１３ｃ、１４ｄ、１３
ｅ、１４ｆの順で爆発膨張が行われる。クランクシャフ
トの回転角で１２０度ごとに爆発が行われることとな
る。

【００２４】一方、エンジン１０は、クランクピン１９
のオフセット角θ１〜θ３を本来６０度とすべきところ
を角度βだけ小さい角度に設定している。このため、ク
ランクピン１９ａ、１９ｃ、１９ｅでは、シリンダ１３
の位置を通過するのが角度β／２だけ遅れることとな
る。一方、クランクピン１９ｂ、１９ｄ、１９ｆでは、
シリンダ１４の位置を通過するのが角度β／２だけ進む
こととなる。

【００２５】ところが、図１に示すように、クランクシ
ャフト１６の中心Ｏが左バンク１１のシリンダ１３の軸
線ａ１と右バンク１２のシリンダ１４の軸線ａ２との交
点より上方に位置しているため、クランクピン１９ａ、
１９ｃ、１９ｅでは、ピストン１５を上死点に位置させ
るタイミング、即ち爆発タイミングが角度δだけ早まる
こととなる。一方、クランクピン１９ｂ、１９ｄ、１９
ｆでは、爆発タイミングが角度δだけ遅くなることとな
る。

【００２６】従って、クランクシャフト１６の回転角に
おいて、角度β／２と角度δを等しくすることにより、
クランクピン１９ａ〜１９ｆに対する各シリンダ１３、
１４における爆発タイミングを等間隔とすることができ
る。

【００２７】以上のように、本実施形態に係るエンジン
１０によれば、隣接するクランクピン１９同士のオフセ
ット角θ１〜θ３を小さくしてクランクシャフト１６の
剛性を高めることができる。また、クランクシャフト１
６の中心Ｏをシリンダ１３、１４の軸線ａ１、ａ２との
交点ｐ１より上方に位置させることにより、オフセット
角θ１の狭角度化に伴い不等間隔となる爆発タイミング
を等間隔に是正することができる。従って、シリンダ１
３、１４の爆発タイミングを不等間隔とすることなく、
クランクピン１９のオフセット角θ１〜θ３を狭く設定
してクランクシャフト１６の剛性を高めることができ
る。

【００２８】また、本実施形態に係るエンジン１０によ
れば、クランクピン１９の径を大きくすることなくクラ
ンクシャフト１６の剛性が高められるため、クランクシ
ャフト１６の重量が増加することがない。

【００２９】特に、本実施形態に係るエンジン１０は、
クランクシャフトに大きな応力が作用するディーゼルエ
ンジンに有用である。

【００３０】なお、本実施形態においては６気筒のＶ型
エンジンに適用した場合について説明したが、本発明に
係るエンジンはそのようなものに限定されるものではな
く、８気筒などその他のエンジンに適用してもよい。

【００３１】また、本実施形態に係るエンジン１０にお
いては、クランクシャフト１６の中心Ｏを軸線ａ１、ａ
２の交点ｐ１の上方に位置させて、シリンダ１３、１４
の爆発タイミングの等間隔化を図っているが、本発明に
係るエンジンはそのようなものに限られるものではな
く、爆発タイミングの等間隔化が図れれば、クランクシ
ャフトの中心をシリンダの軸線交点の下方に位置させる
ものであってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、不
等間隔爆発とすることなく、クランクピンのオフセット
角を小さくしてクランクシャフトの剛性を高めることが
できる。

【００３３】また、クランクピンの径を大きくすること
なくクランクシャフトの剛性が高められるため、クラン
クシャフトの重量、ひいてはエンジンの重量が増加する
ことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係るエンジンの説明図である。

【図２】実施形態に係るエンジンのクランクシャフトの
説明図である。

【図３】実施形態に係るエンジンの説明図である。

【符号の説明】

１０…エンジン、１１…左バンク、１２…右バンク、１
３、１４…シリンダ、１６…クランクシャフト、１９…
クランクピン、ａ１…軸線、ａ２…軸線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシリンダを備え、そのシリンダを
   左右のバンクに分けて配列してなるＶ型エンジンにおい
   て、 クランクシャフトに設けられた複数のクランクピンのう
   ち隣接する一対のクランクピン同士のオフセット角が、
   前記シリンダ数をＮ、前記右バンクと前記左バンクのな
   す角をα、７２０度を前記Ｎで除した後に前記αを減じ
   て得た角度をθとしたときに、そのθより小さく設定さ
   れ、 前記クランクシャフトの中心が前記右バンクのシリンダ
   の軸線と前記左バンクのシリンダの軸線との交差位置に
   対し上方又は下方に配置されていること、を特徴とする
   Ｖ型エンジン。