JP2008248704A - V-engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車等の車両に用いられ、Ｖ型に配置された一組のバンクを有するＶ型エンジンに関する。 The present invention relates to a V-type engine that is used in a vehicle such as an automobile and has a set of banks arranged in a V-shape.
一般的に、Ｖ型エンジンは、Ｖ字状に配置された左右バンクを有するシリンダブロックを備え、該左右バンクにおけるシリンダにそれぞれ嵌装されたピストンがコンロッドを介してクランクシャフトのクランクピンに連接されている。そして、クランクシャフトが、シリンダブロックの内部で回転することによってコンロッドを介してピストンがシリンダの内部をストローク変位する。 In general, a V-type engine includes a cylinder block having left and right banks arranged in a V shape, and pistons respectively fitted to the cylinders in the left and right banks are connected to crankshaft crank pins via connecting rods. ing. Then, when the crankshaft rotates inside the cylinder block, the piston displaces within the cylinder through the connecting rod.
このようなＶ型エンジンでは、例えば、左右バンクにそれぞれ配置されたシリンダの中心線を、クランクシャフトの中心に対して該クランクシャフトの回転方向に偏心させることにより、ピストンがシリンダに沿ってストローク変位する際の摺動抵抗を低減させている（例えば、特許文献１参照）。 In such a V-type engine, for example, the piston is displaced along the cylinder by decentering the center lines of the cylinders arranged in the left and right banks in the rotational direction of the crankshaft with respect to the center of the crankshaft. The sliding resistance at the time of carrying out is reduced (for example, refer patent document 1).
また、別のＶ型エンジンでは、左バンクにおけるシリンダの中心線と、該左バンクにおけるシリンダの中心線との交点を、クランクシャフトの中心に対して上方又は下方に配置させることにより、前記クランクシャフトにおいて隣接したクランクピンのオフセット角度を小さくし、前記クランクシャフトの剛性を高めている（例えば、特許文献２参照）。 Further, in another V-type engine, an intersection of a cylinder center line in the left bank and a cylinder center line in the left bank is arranged above or below the center of the crankshaft, whereby the crankshaft , The offset angle of adjacent crank pins is reduced to increase the rigidity of the crankshaft (see, for example, Patent Document 2).
近年、Ｖ型エンジンを構成するクランクシャフトの剛性を高め、該クランクシャフトのさらなる軽量化を図ると共に、さらなる燃費の向上を図りたいという要望がある。 In recent years, there is a demand to increase the rigidity of the crankshaft constituting the V-type engine, to further reduce the weight of the crankshaft, and to further improve the fuel efficiency.
しかしながら、特許文献１に係るＶ型エンジンでは、ピストンが変位する際の摺動抵抗を低減して燃費の向上を図ることが可能であるが、クランクシャフトの剛性を向上させることができない。 However, in the V-type engine according to Patent Document 1, it is possible to improve the fuel consumption by reducing the sliding resistance when the piston is displaced, but the rigidity of the crankshaft cannot be improved.
一方、特許文献２に係るＶ型エンジンでは、隣接するクランクピンのオフセット角度を小さくし、そのオーバーラップ量を増大させることによって前記クランクシャフトの剛性を向上させることを可能としているが、さらなる燃費の向上を図ることができない。 On the other hand, in the V-type engine according to Patent Document 2, it is possible to improve the rigidity of the crankshaft by reducing the offset angle of adjacent crankpins and increasing the overlap amount. It cannot be improved.
本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、Ｖ型エンジンにおいて、クランクシャフトの剛性向上と、ピストンの摺動抵抗を低減してさらなる燃費の向上とを両立させることが可能なＶ型エンジンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described problems, and in a V-type engine, it is possible to achieve both improvement in crankshaft rigidity and further improvement in fuel consumption by reducing piston sliding resistance. An object is to provide a V-type engine.
前記の目的を達成するために、本発明は、Ｖ字状に形成された一組の第１及び第２バンクを有するシリンダブロックと、該シリンダブロックの内部に回転自在に配設されたクランクシャフトとを備えたＶ型エンジンにおいて、
前記第１バンクに設けられ、運転状況に応じて燃焼が休止される第１気筒と、前記第２バンクに設けられ、前記運転状況に関わらず前記燃焼の行われる第２気筒とを備え、
前記第２気筒の中心軸が、前記クランクシャフトの軸中心に対してシリンダヘッドの装着される前記第２バンクの上端部から該クランクシャフトの回転方向にオフセットして配置されることを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides a cylinder block having a pair of first and second banks formed in a V shape, and a crankshaft rotatably disposed inside the cylinder block. V-type engine with
A first cylinder that is provided in the first bank and in which combustion is stopped according to an operating condition; and a second cylinder that is provided in the second bank and performs the combustion regardless of the operating condition;
The central axis of the second cylinder is disposed offset from the upper end of the second bank on which the cylinder head is mounted with respect to the axial center of the crankshaft in the rotational direction of the crankshaft. .
本発明によれば、第１及び第２バンクを有するシリンダブロックにおいて、運転状況において燃焼を休止する第１気筒を前記第１バンクに設けると共に、前記運転状況に関わらず前記燃焼が行われる第２気筒を前記第２バンクに設け、前記第２気筒の中心軸を、前記シリンダブロックの内部に設けられたクランクシャフトの軸中心に対してシリンダヘッドの装着される前記第２バンクの上端部から該クランクシャフトの回転方向にオフセットさせて配置している。 According to the present invention, in the cylinder block having the first and second banks, the first cylinder for stopping the combustion in the operating state is provided in the first bank, and the combustion is performed regardless of the operating state. A cylinder is provided in the second bank, and a central axis of the second cylinder is set from an upper end portion of the second bank on which a cylinder head is mounted with respect to an axial center of a crankshaft provided in the cylinder block. It is arranged offset in the rotation direction of the crankshaft.
従って、第２気筒の中心軸を軸中心に対してオフセットさせていない場合と比較し、該第２気筒内に設けられたピストンが変位する際に、該ピストンから前記第２気筒の内壁面に対して付与される荷重を小さくすることができる。そのため、ピストンが第２気筒に沿って変位する際の摺動抵抗を軽減することができ、それに伴って、前記ピストンを円滑にストローク変位させることができるため、Ｖ型エンジンの燃費向上を図ることができる。 Therefore, compared to the case where the center axis of the second cylinder is not offset with respect to the axis center, when the piston provided in the second cylinder is displaced, the piston moves from the piston to the inner wall surface of the second cylinder. On the other hand, the load applied can be reduced. Therefore, sliding resistance when the piston is displaced along the second cylinder can be reduced, and accordingly, the piston can be smoothly displaced by stroke, so that the fuel efficiency of the V-type engine can be improved. Can do.
また、第２気筒の中心軸を軸中心に対してオフセットさせることにより、前記第２気筒を前記軸中心に対してオフセットさせていない場合と比較し、該第２気筒に配置されたピストンの連接されるクランクシャフトのピン部を、第１気筒に配置されたピストンの連接されたピン部に接近させて配置することができる。そのため、クランクシャフトにおいて隣接したピン部同士のオーバーラップ量を増大させることができ、前記ピン部近傍の剛性向上に伴って前記クランクシャフトの剛性を高めることができる。その結果、例えば、クランクシャフトにおけるピン部の細軸化等を図ることが可能となり、前記クランクシャフトの軽量化を図ることができる。すなわち、第２気筒の中心軸をクランクシャフトの軸中心に対してオフセットさせることにより、前記クランクシャフトの剛性向上と燃費の向上とを両立させることができる。 Further, by connecting the central axis of the second cylinder with respect to the axial center, the piston connected to the second cylinder is connected as compared with the case where the second cylinder is not offset with respect to the axial center. The pin portion of the crankshaft can be disposed close to the connected pin portion of the piston disposed in the first cylinder. Therefore, the amount of overlap between adjacent pin portions in the crankshaft can be increased, and the rigidity of the crankshaft can be increased as the rigidity in the vicinity of the pin portions is improved. As a result, for example, the pin portion of the crankshaft can be made thinner, and the crankshaft can be reduced in weight. That is, by offsetting the center axis of the second cylinder with respect to the axis center of the crankshaft, it is possible to improve both the rigidity of the crankshaft and the fuel efficiency.
さらに、第２気筒をクランクシャフトの軸中心に対してオフセットさせた場合には、該第２気筒を有する第２バンクと第１バンクとからなるバンク角度が変化することがないため、エンジン運転時に発生する１次慣性偶力の悪化を招くことがなく好適である。 In addition, when the second cylinder is offset with respect to the center of the crankshaft, the bank angle formed by the second bank and the first bank having the second cylinder does not change. This is suitable without causing deterioration of the generated primary inertia couple.
さらにまた、第１気筒の中心軸を、クランクシャフトの軸線方向から見て該クランクシャフトの軸中心を通るように配置することにより、運転状況に応じて燃焼が休止される休止側の第１気筒が前記軸中心に対してオフセットされることがないため、燃焼休止時における燃費の向上を図ることができる。 Still further, by disposing the central axis of the first cylinder so as to pass through the axial center of the crankshaft as viewed from the axial direction of the crankshaft, the first cylinder on the idle side where combustion is stopped according to the operating condition Is not offset with respect to the axis center, so that the fuel consumption can be improved when the combustion is stopped.
さらにまた、クランクシャフトを、シリンダブロックにおいて第１バンクと第２バンクとが交わる部位の鉛直下方に配置することにより、前記シリンダブロックを含むＶ型エンジンの高さ寸法を抑制することができるため、該Ｖ型エンジンの小型化を図ることが可能となる。 Furthermore, since the crankshaft is arranged vertically below the portion where the first bank and the second bank intersect in the cylinder block, the height dimension of the V-type engine including the cylinder block can be suppressed. The V-type engine can be downsized.
またさらに、クランクシャフトの軸中心に対する第２気筒のオフセットによって第１及び第２バンクのいずれか一方の鉛直方向に沿った高さが相対的に低くなり、前記高さの低い前記第１又は第２バンクの高さを、前記鉛直方向に沿った高さの高い前記第１及び第２バンクのいずれか一方の高さに合わせるとよい。これにより、シリンダブロックを構成する第１及び第２バンクの鉛直方向に沿った高さを統一することができるため、例えば、Ｖ型エンジンを車両に搭載する際の搭載性や、前記第１及び第２バンクに装着されるシリンダヘッドや、該第１及び第２バンク間に装着される吸気マニホールド等の取付性を良好とすることができる。 Furthermore, the offset along the vertical direction of one of the first and second banks is relatively lowered due to the offset of the second cylinder with respect to the axial center of the crankshaft. The height of the two banks may be adjusted to the height of one of the first and second banks having a high height along the vertical direction. Thereby, since the height along the vertical direction of the 1st and 2nd bank which comprises a cylinder block can be unified, for example, mountability at the time of mounting a V type engine on vehicles, and the 1st and 2nd The mountability of the cylinder head mounted on the second bank and the intake manifold mounted between the first and second banks can be improved.
本発明によれば、以下の効果が得られる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、シリンダブロックを構成する第２バンクに設けられ、運転状況に関わらず前記燃焼が行われる第２気筒の中心軸を、クランクシャフトの軸中心に対してシリンダヘッドの装着される前記第２バンクの上端部から該クランクシャフトの回転方向にオフセットして配置することにより、ピストンが第２気筒に沿って変位する際の摺動抵抗が低減され、前記ピストンを円滑にストローク変位させることができるため、Ｖ型エンジンの燃費向上を図ることができる。また、第２気筒に配置されたピストンの連接されるクランクシャフトのピン部を、第１気筒に配置されたピストンの連接されたピン部に接近させ、隣接したピン部同士のオーバーラップ量を増大させることができるため、クランクシャフトの剛性を高めることができる。 That is, the second bank is provided in the second bank constituting the cylinder block and the center axis of the second cylinder in which the combustion is performed regardless of the operating condition is set to the second bank in which the cylinder head is mounted with respect to the axis center of the crankshaft. Since the piston is displaced from the upper end of the crankshaft in the rotational direction of the crankshaft, sliding resistance when the piston is displaced along the second cylinder is reduced, and the piston can be smoothly displaced by stroke. The fuel consumption of the V-type engine can be improved. In addition, the pin portion of the crankshaft connected to the piston arranged in the second cylinder is brought closer to the pin portion connected to the piston arranged in the first cylinder to increase the overlap amount between adjacent pin portions. Therefore, the rigidity of the crankshaft can be increased.
本発明に係るＶ型エンジンについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。 A preferred embodiment of a V-type engine according to the present invention will be described below and described in detail with reference to the accompanying drawings.
図１において、参照符号１０は、本発明の第１実施の形態に係るＶ型エンジンを示す。なお、ここでは、６個のシリンダを有する６気筒のＶ型エンジンについて説明する。
In FIG. 1,
このＶ型エンジン１０は、図１に示されるように、クランクシャフト１２と、該クランクシャフト１２のジャーナル部１４ａ〜１４ｄをそれぞれ回転自在に支持するクランクケース１６と、前記クランクケース１６の上部に取り付けられ、Ｖ字状に形成された一組の第１及び第２バンク１８、２０を有するシリンダブロック２２と、前記クランクシャフト１２のピン部２４ａ〜２４ｆ（図２及び図３参照）にコネクティングロッド２６を介してそれぞれ連接され、前記シリンダブロック２２のシリンダに嵌装される複数のピストン２８と、前記シリンダブロック２２の上部に取り付けられる一組のシリンダヘッド３０ａ、３０ｂとを含む。
As shown in FIG. 1, the V-
また、このＶ型エンジン１０では、低負荷状態において第１及び第２バンク１８、２０におけるいずれか一方のシリンダの燃焼を休止させ、高負荷状態において前記第１及び第２バンク１８、２０における全てのシリンダで燃焼を行うように切り換える気筒休止制御が行われる。なお、第１実施の形態では、第１バンク１８側のシリンダを低負荷時に休止する休止側シリンダ（第１気筒）３２とし、第２バンク２０側のシリンダを常時稼動している稼動側シリンダ（第２気筒）３４として説明する。
Further, in the V-
クランクシャフト１２は、図２及び図３に示されるように、シリンダブロック２２とクランクケース１６との間に回転自在に支持されるジャーナル部１４ａ〜１４ｄと、該ジャーナル部１４ａ〜１４ｄに対し半径方向にオフセットして設けられた複数（６個）のピン部２４ａ〜２４ｆと、前記ピン部２４ａ〜２４ｆ同士及び該ピン部２４ａ〜２４ｆとジャーナル部１４ａ〜１４ｄとをそれぞれ接続するウェブ３６とからなる。また、Ｖ型エンジン１０のフロント側に配置され、図示しないクランクプーリ等が支持されるフロントシャフト１２ａを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
例えば、この６気筒のＶ型エンジン１０に適用されるクランクシャフト１２では、ジャーナル部１４ａ〜１４ｄが該クランクシャフト１２の軸線方向に沿って所定間隔離間して４箇所設けられ、該ジャーナル部１４ａ、１４ｂの間にピン部２４ａ、２４ｂ、該ジャーナル部１４ｂ、１４ｃの間にピン部２４ｃ、２４ｄ、該ジャーナル部１４ｃ、１４ｄの間にピン部２４ｅ、２４ｆが設けられている（図３参照）。すなわち、ピン部２４ａ〜２４ｆは、ジャーナル部１４ａ〜１４ｄの間となるように一組ずつが隣接して設けられている。
For example, in the
ジャーナル部１４ａ〜１４ｄは、クランクシャフト１２の中央部に軸線方向に沿って同軸上に配置され、同一の外周径で形成されている。そして、ジャーナル部１４ａ〜１４ｄがシリンダブロック２２及びクランクケース１６に支持された状態で、前記クランクシャフト１２のフロントシャフト１２ａ側（矢印Ｆ方向）から見て休止側シリンダ３２側から稼動側シリンダ３４側に向かって時計回り（図１中、矢印Ａ方向）に回転する。すなわち、図１は、クランクシャフト１２のフロントシャフト１２ａ側から見たＶ型エンジン１０を示す概略断面図である。
The
ピン部２４ａ〜２４ｆは、ジャーナル部１４ａ〜１４ｄを中心として半径外方向に設けられ、所定直径からなる同心円上にそれぞれ配置される。なお、ジャーナル部１４ａ〜１４ｄの中心は、クランクシャフト１２の中心（軸中心）Ｂとなる。このピン部２４ａ〜２４ｆは、ジャーナル部１４ａ〜１４ｄを中心として互いに所定角度だけ離間して配置される。詳細には、図１に示されるように、第１及び第２バンク１８、２０からなるバンク角度θ１が６０°に設定された６気筒のＶ型エンジン１０では、ピン部２４ａ〜２４ｆは、クランクシャフト１２の中心して互いに６０°毎となるように等間隔に配置されている（図４及び図５参照）。そして、ピン部２４ａ〜２４ｆには、コネクティングロッド２６の一端部となる大径部３８が回転自在に支持され、このコネクティングロッド２６の他端部となる小径部４０には、ピストン２８がピストンピン４２を介して軸支されている。
The
シリンダブロック２２は、上方に向かってＶ字状に分岐した第１バンク１８及び第２バンク２０を有し、前記第１及び第２バンク１８、２０の内部には軸線方向に沿って貫通した休止側シリンダ３２及び稼動側シリンダ３４がそれぞれ３個ずつ設けられる。この第１バンク１８と第２バンク２０とがなすバンク角度θ１は、例えば、６０°に設定される。すなわち、第１及び第２バンク１８、２０は、シリンダブロック２２の内部に配設されたクランクシャフト１２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃが２等分線となるようにそれぞれ３０°ずつ傾斜して配置される（図１参照）。
The
休止側シリンダ３２及び稼動側シリンダ３４は、略一定直径からなる軸線方向に沿った円筒状に形成され、前記休止側シリンダ３２は、第１バンク１８側に設けられ、その中心軸Ｄ１がシリンダブロック２２の下方に配設されたクランクシャフト１２の中心Ｂを通るように配設される。すなわち、休止側シリンダ３２は、第１バンク１８の傾斜角度と同等の傾斜角度（３０°）でクランクシャフト１２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃに対して傾斜している。
The
一方、稼動側シリンダ３４は、第２バンク２０側に設けられ、その中心軸Ｄ２がクランクシャフト１２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃに対して傾斜すると共に、前記中心Ｂに対して所定間隔Ｅでオフセットするように配置される。すなわち、稼動側シリンダ３４は、第２バンク２０の傾斜角度と同等の傾斜角度（３０°）でクランクシャフト１２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃに対して傾斜し、且つ、その中心軸Ｄ２が、クランクシャフト１２の中心Ｂを通ることがない。
On the other hand, the
換言すれば、稼動側シリンダ３４は、クランクシャフト１２の中心Ｂを通り、第２バンク２０の傾斜角度と同等の傾斜角度（３０°）で傾斜した仮想線Ｄ３に対して第１バンク１８から離間する方向に中心軸Ｄ２が所定間隔Ｅだけ離間して略平行に配置される。所定間隔Ｅとなる中心軸Ｄ２のオフセット量は、例えば、１０〜２０ｍｍに設定される。
In other words, the operating
さらに換言すれば、この稼動側シリンダ３４は、クランクシャフト１２のフロントシャフト１２ａ側（図２及び図３中、矢印Ｆ方向）から軸線方向に沿って見た場合に、シリンダヘッド３０ｂが配設される第２バンク２０の上端部から該クランクシャフト１２の回転方向（図１中、矢印Ａ方向）にオフセットしている。
In other words, the
すなわち、稼動側シリンダ３４は、該稼動側シリンダ３４に配設されたピストン２８の上死点側となる第２バンク２０の上端部から該クランクシャフト１２の回転方向にオフセットしている。
That is, the
なお、このシリンダブロック２２を含むＶ型エンジン１０は、低負荷状態で休止する休止側シリンダ３２を有した第１バンク１８が図示しない車両の後方側、常に稼動している稼動側シリンダ３４を有した第２バンク２０が前記車両の前方側となるように搭載される。このようにＶ型エンジン１０を車両に搭載することにより、常に稼動している稼動側シリンダ３４を前記車両の走行時に前方から供給される走行風によって好適に冷却することができると共に、休止側シリンダ３２が、前記車両の後方側となる車室側に配置されるため、前記休止側シリンダ３２の休止状態において騒音低減を図ることができる。
In the V-
ピストン２８は、稼動側シリンダ３４及び休止側シリンダ３２の内部に軸線方向に沿って変位自在に設けられ、コネクティングロッド２６を介してクランクシャフト１２のピン部２４ａ〜２４ｆにそれぞれ連接される。そして、クランクシャフト１２の回転作用下に稼動側シリンダ３４及び休止側シリンダ３２の内部に沿ってストローク変位する。
The
本発明の第１実施の形態に係るＶ型エンジン１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、このＶ型エンジン１０の運転状態におけるピストン２８から稼動側シリンダ３４の内壁面３４ａに対して付与される応力の関係について図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
The V-
この図６Ａ及び図６Ｂは、Ｖ型エンジン１０における稼動側シリンダ３４、該稼動側シリンダ３４に配設されるピストン２８、コネクティングロッド２６を介して前記ピストン２８を変位させるクランクシャフト１２との関係を示す模式図であり、図６Ａは、稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ４がクランクシャフト１２の中心Ｂを通った従来技術に係るＶ型エンジン５０を示し、図６Ｂは、前記稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ２がクランクシャフト１２の中心Ｂに対して該クランクシャフト１２の回転方向にオフセットした本願発明に係るＶ型エンジン１０を示す。
6A and 6B show the relationship between the operating
この図６Ａ及び図６Ｂに示されるように、稼動側シリンダ３４に配設されたピストン２８がストローク変位する場合、該ピストン２８には、前記稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ２（図６Ｂ参照）、Ｄ４（図６Ａ参照）方向に沿ってクランクシャフト１２側に向かう第１応力Ｇ１と、ピストンピン４２を支点として傾動したコネクティングロッド２６の軸線方向に向かって伝達される第２応力Ｇ２と、前記稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ２、Ｄ４と略直交する該稼動側シリンダ３４の内壁面３４ａに向かって付勢する第３応力Ｇ３（側圧）とが作用している。
As shown in FIGS. 6A and 6B, when the
この第１応力Ｇ１は、ピストン２８の慣性力と稼動側シリンダ２４内における爆発による筒内圧力とからなり、第２応力Ｇ２は、コネクティングロッド２６を介して伝達されるクランクシャフト１２からの引張力である。この場合、第３応力Ｇ３は、第１応力Ｇ１と第２応力Ｇ２との分力であり、前記第３応力Ｇ３が増大することによって、ピストン２８と稼動側シリンダ３４の内壁面３４ａとの間に生じる摺動抵抗が大きくなる。反対に、前記第３応力Ｇ３を減少させることによって前記ピストン２８と稼動側シリンダ３４の内壁面３４ａとの間に生じる摺動抵抗が小さくなる。
The first stress G1 is composed of the inertial force of the
図６Ｂに示す本願発明に係るＶ型エンジン１０では、稼動側シリンダ３４をシリンダヘッド３０ｂが配設される第２バンク２０の上端部からクランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）へと所定間隔Ｅだけオフセットさせることにより、ピストン２８に生じる第３応力Ｇ３が、図６Ａに示す従来のＶ型エンジン５０におけるピストン２８に生じる第３応力Ｇ３´と比較し、その大きさが小さくなっていることが諒解される（Ｇ３´＞Ｇ３）。すなわち、稼動側シリンダ３４を、その中心軸Ｄ２がクランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）にオフセットするように配置することにより、ピストン２８から稼動側シリンダ３４の内壁面３４ａに向かって付勢する応力Ｇ３を小さくすることができ、前記ピストン２８から内壁面３４ａに対する荷重（側圧）を抑制することができる。そのため、ピストン２８が変位する際の摺動抵抗を低減することが可能となる。
In the V-
次に、上述した稼動側シリンダ３４をクランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）にオフセットさせたＶ型エンジン１０において、休止側シリンダ３２を有する第１バンク１８と前記稼動側シリンダ３４を有する第２バンク２０の高さ位置を一致させる場合について説明する。
Next, in the V-
このシリンダブロック２２では、稼動側シリンダ３４をクランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）にオフセットさせることにより、該稼動側シリンダ３４を有する第２バンク２０が第１バンク１８から離間する方向にオフセットして設けられている。すなわち、クランクシャフト１２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃを中心とし、第１バンク１８と比較して第２バンク２０の方が該鉛直線Ｃに対する離間距離が大きくなるため、それに伴って、前記第２バンク２０の高さが前記第１バンク１８に対して所定高さＨだけ低くなる（図７Ａ参照）。
In the
詳細には、シリンダヘッド３０ａ、３０ｂ（図１参照）の装着される第１及び第２バンク１８、２０の上面は、互いに離間する方向に傾斜しており、その互いに隣接した角部が最も高さ寸法の大きな頂部４４ａ、４４ｂとなる。そして、第１バンク１８の頂部４４ａに対する第２バンク２０の頂部４４ｂの相対的な高さが所定高さＨだけ低くなる。
Specifically, the upper surfaces of the first and
このように、Ｖ型エンジン１０を構成するシリンダブロック２２の第１及び第２バンク１８、２０に高さの差（Ｈ）が生じると、前記Ｖ型エンジン１０を車両（図示せず）に搭載する際の搭載性や、前記シリンダブロック２２に装着されるシリンダヘッド３０ａ、３０ｂ、第１及び第２バンク１８、２０間に装着される吸気マニホールド等の取付性が低下してしまう懸念がある。
Thus, when a difference in height (H) occurs between the first and
そのため、図７Ａに示す第１及び第２バンク１８、２０との間に高さ寸法の差（Ｈ）が生じたＶ型エンジン１０を、クランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）とは反対方向（矢印Ｊ方向）に傾動させ、第２バンク２０の頂部４４ｂが、第１バンク１８の頂部４４ａと高さと一致するまで傾動させる。そして、図７Ｂに示すように、第１及び第２バンク１８、２０の頂部４４ａ、４４ｂ同士の高さが一致した状態で、このＶ型エンジン１０を車両に搭載することにより、前記車両に対する搭載性を良好とすることができると共に、前記シリンダブロック２２に装着されるシリンダヘッド３０ａ、３０ｂや吸気マニホールド（図示せず）の装着性を良好とすることができる。なお、上述したように、第２バンク２０の頂部４４ｂが、第１バンク１８の頂部４４ａと高さと一致するまで傾動させた際に、Ｖ型エンジン１０を構成するクランクケース１６の下端が略水平となるように予め形成しておいてもよい。これにより、第１バンク１８と第２バンク２０の高さが一致した状態でＶ型エンジン１０を安定的に載置することができる。
Therefore, the V-
また、上述したように、第１及び第２バンク１８、２０との間に高さ寸法の差（Ｈ）が生じたＶ型エンジン１０を傾動させ、その高さを一致させる方法とは別に、図８に示すように、第１バンク１８と比較して高さ寸法の小さな第２バンク２０を上方に向かって延長させ、前記第１バンク１８と第２バンク２０の高さを一致させるようにしてもよい。なお、図８中における、二点鎖線形状は、高さ寸法を変更する前の第２バンク２０の上部形状を示す。
Further, as described above, apart from the method of tilting the V-
この場合、稼動側シリンダ３４のオフセット量に応じて第１バンク１８と第２バンク２０との間に生じる高さ寸法の差Ｈを予め算出し、この差に基づいて第２バンク２０の高さを第１バンク１８の高さに対して所定高さＫ１だけ大きく形成しておく。これにより、Ｖ型エンジン１０の全体を傾動変位させることなく、第１バンク１８と第２バンク２０における頂部４４ａ、４４ｂの高さ位置を一致させることができる。
In this case, a height difference H between the
また、第２バンク２０の高さ寸法Ｋ１を増大させることにより、該第２バンク２０に設けられた稼動側シリンダ３４の高さが増大することとなるため、前記稼動側シリンダ３４に沿ってストローク変位するピストン２８による圧縮比が変化してしまうこととなる。そのため、第２バンク２０の高さ寸法Ｋ１を増大させた分だけ、ピストン２８の高さ寸法Ｋ２を前記第２バンク２０の上面側に向かって増大させる。すなわち、稼動側シリンダ３４及びピストン２８をそれぞれシリンダヘッド３０ｂ（図１参照）が装着される第２バンク２０の上面側に向かって同一高さ（Ｋ１、Ｋ２）だけ増大させる。これにより、稼動側シリンダ３４における排気量を変化させることなく、第１バンク１８と第２バンク２０の頂部４４ａ、４４ｂの高さを一致させることができる。
Further, by increasing the height dimension K 1 of the
その結果、Ｖ型エンジン１０を車両に搭載する際の搭載性、シリンダブロック２２に装着されるシリンダヘッド３０ａ、３０ｂや吸気マニホールドの取付作業性を共に良好とすることができる。この場合には、Ｖ型エンジン１０を構成するコネクティングロッド２６の形状変更を行う必要がないため、生産性が良好である。
As a result, it is possible to improve both the mountability when the V-
なお、上述した説明では、６０°のバンク角度θ１を有する６気筒のＶ型エンジン１０について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、９０°のバンク角度を有する６気筒のＶ型エンジン１００（図９参照）や、９０°のバンク角度を有する１０気筒のＶ型エンジン１５０（図１０参照）にも適用することができる。
In the above description, the six-cylinder V-
例えば、図９に示されるように、９０°のバンク角度を有する６気筒のＶ型エンジン１００では、クランクシャフト１０２を構成するピン部１０４ａ〜１０４ｆがジャーナル部１０６ａ〜１０６ｄを中心として３０°（オフセット角度）毎でオフセットして隣接し、この隣接した一組のピン部１０４ａ、１０４ｄ、ピン部１０４ｂ、１０４ｅ及びピン部１０４ｃ、１０４ｆがさらに互いにオフセットして１２０°毎に配置されている。
For example, as shown in FIG. 9, in a 6-cylinder V-
このようなＶ型エンジン１００において、稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ２を、クランクシャフト１０２の中心Ｂに対して該クランクシャフト１０２の回転方向（矢印Ａ方向）へとオフセットさせることにより、前記稼動側シリンダ３４をオフセットさせることなく前記中心軸を前記中心Ｂに通した場合のピン部１０４ｄ´、１０４ｅ´、１０４ｆ´（図９中、二点鎖線形状参照）と比較し、前記稼動側シリンダ３４に配設されるピストン２８に連接されたピン部１０４ｄ、１０４ｅ、１０４ｆを、休止側シリンダ３２のピストン２８に連接されたピン部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ側にそれぞれ接近させて配置することができる。
In such a V-
すなわち、ウェブ３６を介して隣接した一組のピン部１０４ａ、１０４ｃ、ピン部１０４ｂ、１０４ｅ及びピン部１０４ｃ、１０４ｆのオフセット角度θ２が、３０°より小さくなり（θ２＜３０°）、互いに隣接する前記ピン部１０４ａ〜１０４ｆ同士のオーバーラップ量を増大させる。そのため、クランクシャフト１０２における前記ピン部１０４ａ〜１０４ｆ近傍の剛性を向上させ、前記クランクシャフト１０２の剛性を高めることができる。
That is, the offset angle θ2 of the pair of
以上のように、第１実施の形態では、運転状態に応じて気筒休止制御が行われるＶ型エンジン１０において、第１及び第２バンク１８、２０を有するシリンダブロック２２では、低負荷状態において燃焼を休止する第１バンク１８の休止側シリンダ３２を、その中心軸Ｄ１がクランクシャフト１２の中心Ｂを通るように配置し、第２バンク２０に設けられ、常時稼動している稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ２を、前記クランクシャフト１２の中心Ｂに対してシリンダヘッド３０ｂの配設される第２バンク２０の上端部から該クランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）にオフセットさせている。
As described above, in the first embodiment, in the V-
これにより、稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ２をクランクシャフト１２の中心Ｂに対してオフセットさせていない場合と比較し、ピストン２８から前記稼動側シリンダ３４の内壁面３４ａに対して付与される応力Ｇ３を小さくすることができるため、前記ピストン２８が前記稼動側シリンダ２４に沿って変位する際の摺動抵抗を低減することができる。
Thereby, compared with the case where the center axis D2 of the
その結果、Ｖ型エンジン１０の運転中におけるピストン２８のフリクションが低減し、該ピストン２８を円滑にストローク変位させることができるため、燃費の向上を図ることができる。
As a result, the friction of the
また、クランクシャフト１２を構成するピン部２４ａ〜２４ｆにおいて、稼動側シリンダ３４に配置されたピストン２８に連接されるピン部２４ｄ、２４ｅ、２４ｆを、稼動側シリンダ３４をオフセットさせていない場合のピン部２４ｄ´、２４ｅ´、２４ｆ´の位置に対してそれぞれ隣接するピン部２４ａ、２４ｂ、２４ｃ側へと接近させて配置することができる（図４参照）。そのため、隣接した前記ピン部２４ａ、２４ｄ、ピン部２４ｂ、２４ｅ、ピン部２４ｃ、２４ｆ同士のオフセット角度θ２を小さくすることができ、それに伴って、前記ピン部２４ａ〜２４ｆのオーバーラップ量を増大させることができる。その結果、ピン部２４ａ〜２４ｆ近傍の剛性が向上し、クランクシャフト１２の剛性を高めることができる。
Further, in the
すなわち、Ｖ型エンジン１０を構成するシリンダブロック２２において、シリンダヘッド３０ｂの配設される第２バンク２０の上端部から稼動側シリンダ３４をクランクシャフト１２の回転方向（矢印Ａ方向）にオフセットさせて設けることにより、前記クランクシャフト１２の剛性向上と燃費の向上とを好適に両立させることが可能となる。
That is, in the
このように、隣接したピン部２４ａ、２４ｄ、ピン部２４ｂ、２４ｅ、ピン部２４ｃ、２４ｆの相互のオフセット角度θ２を小さくすることにより、前記クランクシャフト１２の回転作用下に行われるＶ型エンジン１０の燃焼を等間隔爆発に近づけることができ、不均等な爆発間隔の場合に生じる振動及び騒音を抑制することができる。
In this way, by reducing the mutual offset angle θ2 of the
さらに、クランクシャフト１２の剛性向上に伴って、従来のＶ型エンジン５０（図６Ａ参照）と比較して前記クランクシャフト１２におけるピン部２４ａ〜２４ｆの直径を小さくして細軸化を図ることが可能となる。そのため、クランクシャフト１２の軽量化を図ることができる。
Further, as the rigidity of the
さらにまた、気筒休止制御が行われるＶ型エンジン１０において、燃焼を休止可能な第１バンク１８の休止側シリンダ３２の中心軸Ｄ１をクランクシャフト１２の中心Ｂに対してオフセットさせず、常に燃焼が行われて稼動している第２バンク２０の稼動側シリンダ３４の中心軸Ｄ３のみを前記中心Ｂに対してオフセットさせることにより、前記休止側シリンダ３２における燃焼休止時において燃費の向上を図ることが可能となる。
Furthermore, in the V-
次に、第２実施の形態に係るＶ型エンジン１５０を図１０に示す。なお、上述した第１実施の形態に係るＶ型エンジン１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。
Next, FIG. 10 shows a V-
この第２実施の形態に係るＶ型エンジン１５０は、第１及び第２バンク１５２、１５４からなるバンク角度θ１が９０°に設定され、前記第１及び第２バンク１５２、１５４にそれぞれ５個ずつとなる合計１０個のシリンダを有するＶ型エンジンである。
In the V-
このＶ型エンジン１５０は、図１０に示されるように、シリンダブロック１５６が、上方に向かってＶ字状に分岐した第１バンク１５２及び第２バンク１５４を有し、前記第１バンク１５２の内部には、軸線方向に沿って貫通した休止側シリンダ１５８が５個設けられ、前記第２バンク１５４の内部には、軸線方向に沿って貫通した稼動側シリンダ１６０が５個設けられている。すなわち、このＶ型エンジン１５０では、上述した第１実施の形態に係るＶ型エンジン１０に対して第１バンク１５２と第２バンク１５４とがクランクシャフト１６２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃを中心として反対となるように配置されている。
As shown in FIG. 10, the V-
また、第１バンク１５２と第２バンク１５４とがなすバンク角度θ１が、９０°に設定されている。換言すれば、第１及び第２バンク１５２、１５４は、シリンダブロック１５６の内部に配設されたクランクシャフト１６２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃが２等分線となるようにそれぞれ４５°ずつ傾斜して配置される。
Further, the bank angle θ1 formed by the
そして、第１バンク１５２側に配設された休止側シリンダ１５８は、その中心軸Ｄ１がシリンダブロック１５６の下方に配設されたクランクシャフト１６２の中心Ｂを通るように配設される。すなわち、休止側シリンダ１５８は、第１バンク１５２の傾斜角度と同等の傾斜角度（４５°）でクランクシャフト１６２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃに対して傾斜している。
The
一方、第２バンク１５４側に配設された稼動側シリンダ１６０は、その中心軸Ｄ２がクランクシャフト１６２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃに対して傾斜すると共に、前記中心Ｂに対して所定間隔Ｅでオフセットするように配置される。すなわち、稼動側シリンダ１６０は、第２バンク１５４の傾斜角度と同等の傾斜角度（４５°）でクランクシャフト１６２の中心Ｂを通る鉛直線Ｃに対して傾斜し、且つ、その中心軸Ｄ２が、前記クランクシャフト１６２の中心Ｂを通ることがない。
On the other hand, the
この稼動側シリンダ１６０は、クランクシャフト１６２の中心Ｂを通り、第２バンク１５４の傾斜角度と同等の傾斜角度（４５°）で傾斜した仮想線Ｄ３に対して第１バンク１５２に接近する方向に中心軸Ｄ２が所定間隔Ｅだけ離間して略平行に配置される。
This working
さらに、稼動側シリンダ１６０は、クランクシャフト１６２のフロントシャフト側から軸線方向に沿って見た場合に、シリンダヘッド３０ｂの配置される第２バンク１５４の上端部から該クランクシャフト１６２の回転方向（図１０中、矢印Ａ方向）にオフセットしている。換言すれば、稼動側シリンダ１６０は、該稼動側シリンダ１６０に配設されたピストン２８の上死点側となる第２バンク１５４の上端部から該クランクシャフト１６２の回転方向（図１０中、矢印Ａ方向）にオフセットしている。
Further, when viewed along the axial direction from the front shaft side of the
クランクシャフト１６２は、シリンダブロック１６２とクランクケース１６との間に回転自在に支持される６個のジャーナル部１６４ａ〜１６４ｄと、該ジャーナル部１６４ａ〜１６４ｄに対し半径方向にオフセットして設けられた複数（１０個）のピン部１６６ａ〜１６６ｆとを備える。
The
図１１に示されるように、クランクシャフト１６２を構成する１０個のピン部１６６ａ〜１６６ｊが、６個のジャーナル部１６４ａ〜１６４ｆを中心として１２°（オフセット角度）毎でオフセットして隣接し、この隣接した一組のピン部１６６ａ、１６６ｆ、ピン部１６６ｂ、１６６ｇ、ピン部１６６ｃ、１６６ｈ、ピン部１６６ｄ、１６６ｉ、及びピン部１６６ｅ、１６６ｈがさらに互いにオフセットして７２°毎に配置されている。
As shown in FIG. 11, the ten
以上のように、第２実施の形態に係るＶ型エンジン１５０では、稼動側シリンダ１６０の中心軸Ｄ２を、クランクシャフト１６２の中心Ｂに対してシリンダヘッド３０ｂの配設される第２バンク１５４の上端部から該クランクシャフト１６２の回転方向（矢印Ａ方向）へとオフセットさせることにより、前記稼動側シリンダ１６０をオフセットさせずに前記中心軸が前記中心Ｂに通るように配置した場合のピン部１６６ａ´〜１６６ｅ´（図１１中、二点鎖線形状参照）と比較し、前記稼動側シリンダ１６０に配設されるピストン２８に連接されるピン部１６６ａ〜１６６ｅを、隣接した休止側シリンダ１５８のピストン２８に連接されたピン部１６６ｆ〜１６６ｈ側に接近させて配置することができる。
As described above, in the V-
すなわち、図示しないウェブを介して隣接した一組のピン部１６６ａ、１６６ｆ、ピン部１６６ｂ、１６６ｇ、ピン部１６６ｃ、１６６ｈ、ピン部１６６ｄ、１６６ｉ、及びピン部１６６ｅ、１６６ｈのオフセット角度θ２が、１２°より小さくなり（θ２＜１２°）、隣接した一組のピン部１６６ａ、１６６ｆ、ピン部１６６ｂ、１６６ｇ、ピン部１６６ｃ、１６６ｈ、ピン部１６６ｄ、１６６ｉ、及びピン部１６６ｅ、１６６ｈ同士がより同軸上に近づくようにオーバーラップ量を増大させることができ、ピン部１６６ａ〜１６６ｈ近傍の剛性を向上させ、クランクシャフト１６２の剛性を高めることができる。
That is, the offset angle θ2 of a pair of
また、稼動側シリンダ１６０の中心軸Ｄ２をクランクシャフト１６２の中心Ｂに対してオフセットさせていない場合と比較し、ピストン２８から前記稼動側シリンダ１６０の内壁面１６０ａに対して付与される応力を小さくすることができるため、前記ピストン２８が前記稼動側シリンダ１６０に沿って変位する際の摺動抵抗を低減することができる。その結果、Ｖ型エンジン１５０の運転中におけるピストン２８のフリクションが低減し、該ピストン２８を円滑にストローク変位させることができるため、燃費の向上を図ることができる。
Further, compared with the case where the center axis D2 of the
このように、Ｖ型エンジン１５０を構成するシリンダブロック１５６において、稼動側シリンダ１６０をクランクシャフト１６２の回転方向（矢印Ａ方向）にオフセットさせて設けることにより、前記クランクシャフト１６２の剛性向上と燃費の向上とを好適に両立させることが可能となる。
As described above, in the
なお、上述したＶ型エンジン１０、１００、１５０とは反対に、例えば、バンク角度θ１が９０°に設定された８気筒のＶ型エンジンのように、シリンダブロック２２においてピストン２８が等間隔爆発している場合には、前記シリンダブロックにおける稼動側シリンダをあえてクランクシャフトの中心に対してオフセットさせる必要がない。換言すれば、稼動側シリンダをクランクシャフトの中心に対してオフセットさせた場合には、振動及び騒音が増大してしまうこととなる。
Contrary to the V-
また、上述した第１及び第２実施の形態に係るＶ型エンジン１０、１５０では、隣接するピン部２４ａ〜２４ｆ、１６６ａ〜１６６ｈがウェブ３６を挟んで設けられるクランクシャフト１２、１６２について説明しているが、これに限定されるものではなく、隣接するピン部同士が直接連結される構造を有するクランクシャフトを用いてもよい。
In the V-
本発明に係るＶ型エンジンは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 Of course, the V-type engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
１０、１００、１５０…Ｖ型エンジン
１２、１０２、１６２…クランクシャフト
１４ａ〜１４ｆ、１０６ａ〜１０６ｄ、１６４ａ〜１６４ｆ…ジャーナル部
１６…クランクケース １８、１５２…第１バンク
２０、１５４…第２バンク ２２、１５６…シリンダブロック
２４ａ〜２４ｆ、１０４ａ〜１０４ｆ、１６６ａ〜１６６ｊ…ピン部
２６…コネクティングロッド ２８…ピストン
３０ａ、３０ｂ…シリンダヘッド ３２、１５８…休止側シリンダ
３４、１６０…稼動側シリンダ ４４ａ、４４ｂ…頂部
10, 100, 150 ... V-
Claims (4)
前記第１バンクに設けられ、運転状況に応じて燃焼が休止される第１気筒と、前記第２バンクに設けられ、前記運転状況に関わらず前記燃焼の行われる第２気筒とを備え、
前記第２気筒の中心軸が、前記クランクシャフトの軸中心に対してシリンダヘッドの装着される前記第２バンクの上端部から該クランクシャフトの回転方向にオフセットして配置されることを特徴とするＶ型エンジン。 In a V-type engine comprising a cylinder block having a pair of first and second banks formed in a V shape, and a crankshaft rotatably disposed inside the cylinder block,
A first cylinder that is provided in the first bank and in which combustion is stopped according to an operating condition; and a second cylinder that is provided in the second bank and performs the combustion regardless of the operating condition;
The central axis of the second cylinder is disposed offset from the upper end of the second bank on which the cylinder head is mounted with respect to the axial center of the crankshaft in the rotational direction of the crankshaft. V-type engine.
前記第１気筒の中心軸は、前記クランクシャフトの軸線方向から見て該クランクシャフトの軸中心を通るように配置されることを特徴とするＶ型エンジン。 The V-type engine according to claim 1,
The V-type engine is characterized in that the central axis of the first cylinder is disposed so as to pass through the axial center of the crankshaft as viewed from the axial direction of the crankshaft.
前記クランクシャフトは、前記シリンダブロックにおいて前記第１バンクと第２バンクとが交わる部位の鉛直下方に配置されることを特徴とするＶ型エンジン。 The V-type engine according to claim 1 or 2,
The V-type engine, wherein the crankshaft is arranged vertically below a portion where the first bank and the second bank intersect in the cylinder block.
前記クランクシャフトの軸中心に対する前記第２気筒のオフセットによって前記第１及び第２バンクのいずれか一方の鉛直方向に沿った高さが相対的に低くなり、前記高さの低い前記第１又は第２バンクの高さを、前記鉛直方向に沿った高さの高い前記第１及び第２バンクのいずれか一方の高さに合わせることを特徴とするＶ型エンジン。 The V-type engine according to claim 1 or 2,
Due to the offset of the second cylinder with respect to the axial center of the crankshaft, the height along the vertical direction of one of the first and second banks is relatively low, and the first or second with the low height is relatively low. A V-type engine characterized in that the height of two banks is adjusted to the height of one of the first and second banks having a high height along the vertical direction.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109611441A (en) * | 2019-02-15 | 2019-04-12 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Twin-six crankshaft of diesel engine |
| CN109611442A (en) * | 2019-02-15 | 2019-04-12 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 10 cylinder diesel crankshaft of V-type |
-
2007
- 2007-03-29 JP JP2007087379A patent/JP2008248704A/en active Pending
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| CN109611441A (en) * | 2019-02-15 | 2019-04-12 | 广西玉柴机器股份有限公司 | Twin-six crankshaft of diesel engine |
| CN109611442A (en) * | 2019-02-15 | 2019-04-12 | 广西玉柴机器股份有限公司 | 10 cylinder diesel crankshaft of V-type |
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