(57)【要約】    【課題】  各バンクの気筒が不等間隔で燃焼するダブルプレーンクランクシャフトを備えるＶ型８気筒内燃機関においても、分割型の吸気コレクタで、低中速域での共鳴過給と高速域での慣性過給とを可能にする。    【解決手段】  気筒毎に設ける吸気通路１１、１２により、各気筒の吸気ポート１３を、第１吸気コレクタＣ１と第２吸気コレクタＣ２との両方に、等通路長で、接続する。全気筒を、点火順序が１つおきの半数の気筒のグループと、残りの気筒のグループとに分け、一方のグループの気筒に、第１吸気コレクタＣ１と吸気ポート１３との接続を断続する第１吸気制御弁１４を設け、他方のグループの気筒に、第２吸気コレクタＣ２と吸気ポート１３との接続を断続する第２吸気制御弁１５を設ける。第１及び第２吸気制御弁１４、１５は、低中速域で閉じ、高速域で開く。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吸気コレクタと第２吸気コレクタとを備える多気筒内燃機関の吸気装置において、
気筒毎に設ける吸気通路により各気筒の吸気ポートを前記第１吸気コレクタと前記第２吸気コレクタとの両方に接続し、
吸気ポート入口から前記第１吸気コレクタまでの通路長と吸気ポート入口から前記第２吸気コレクタまでの通路長とを略等長に設定することを特徴とする多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
全気筒を、点火順序が１つおきの半数の気筒のグループと、残りの気筒のグループとに分け、一方のグループに属する気筒に、前記第１吸気コレクタと吸気ポートとの接続を断続する第１吸気制御弁を設け、他方のグループに属する気筒に、前記第２吸気コレクタと吸気ポートとの接続を断続する第２吸気制御弁を設けることを特徴とする請求項１記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記第１吸気コレクタへの前記各気筒の吸気通路の接続部を一直線上に配置すると共に、前記第１吸気制御弁を前記接続部の近傍に配置し、
前記第２吸気コレクタへの前記各気筒の吸気通路の接続部を一直線上に配置すると共に、前記第２吸気制御弁を前記接続部の近傍に配置することを特徴とする請求項２記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
機関の回転速度が第１の回転速度範囲にあるときに前記第１吸気制御弁と前記第２吸気制御弁との両方を閉状態に制御し、機関の回転速度が第２の回転速度範囲にあるときに前記第１吸気制御弁と前記第２吸気制御弁との両方を開状態に制御することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
低中速域を前記第１の回転速度範囲に設定し、高速域を前記第２の回転速度範囲に設定することを特徴とする請求項４記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
前記高速域を超える超高速域を前記第１の回転速度範囲に設定することを特徴とする請求項５記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項７】
前記機関は、それぞれ同数の気筒を含む２つの気筒群を備え、前記２つの気筒群をＶ型あるいは水平対向型に配置してなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項８】
前記各気筒群に含まれる複数の気筒が不等間隔で燃焼することを特徴とする請求項７記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【請求項９】
前記機関は、ダブルプレーンクランクシャフトを備えるＶ型８気筒内燃機関であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の多気筒内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Ｖ型６気筒内燃機関において、バンク毎に吸気コレクタ（分配チャンバ）を備えることで、共鳴過給により低速トルクを向上し、これら２つの吸気コレクタを連通させることで、慣性過給により高速トルクを向上するものが開示されている。
【特許文献１】特開平０５−０９８９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のようなＶ型６気筒内燃機関では、各バンク内の気筒の燃焼が等間隔であるので、バンク毎に吸気コレクタを設ければ、脈動の効果によって低速トルクが向上し、２つの吸気コレクタを連通させれば高速トルク（最高出力）が向上する。
しかし、Ｖ型８気筒内燃機関、特にダブルプレーンクランクシャフトを有するＶ型８気筒内燃機関では、各バンク内の気筒の燃焼が等間隔ではないため、バンク毎に吸気コレクタを設けても、脈動の効果を利用できず、低速トルクの向上は望めない。
【０００４】
従って、一般的にダブルプレーンクランク（バンク内不等間隔燃焼）のＶ型８気筒内燃機関では、低速トルクを向上させるために慣性可変吸気を用いるが、吸気系が上方向に大きくなりがちで、エンジン全高を小さくできない。一方、シングルプレーンクランク（バンク内等間隔燃焼）であれば共鳴過給を用いることができるが、シングルプレーンクランクは、ダブルプレーンクランクに比べて、振動面で課題が残り、乗用車での採用は困難である。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑み、エンジン全高を抑えることができる吸気コレクタを２つに分割したタイプでありながら、ダブルプレーンクランクシャフトを有するＶ型８気筒内燃機関にも適用可能な吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明では、第１吸気コレクタと第２吸気コレクタとを備えることを前提に、気筒毎に設ける吸気通路により各気筒の吸気ポートを前記第１吸気コレクタと前記第２吸気コレクタとの両方に接続し、吸気ポート入口から前記第１吸気コレクタまでの通路長と吸気ポート入口から前記吸気コレクタまでの通路長とを略等長に設定する構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、各気筒は、２つの吸気コレクタから均等に吸気でき、大きな１つのコレクタを備えているのと同等であるため、少なくとも最高出力を向上させることができ、多気筒内燃機関の吸気装置として発展させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す多気筒内燃機関の吸気装置の正面図（図２のＸ−Ｘ断面図）、図２は同上の平面図、図３は図１のＹ−Ｙ断面図である。
本実施形態での多気筒内燃機関は、Ｖ型８気筒内燃機関であり、その左右のバンクＢ１、Ｂ２にそれぞれ４気筒ずつ配置されている。具体的には、左側の第１バンクＢ１に、＃１、＃３、＃５、＃７気筒が配置され、右側の第２バンクＢ２に、＃２、＃４、＃６、＃８気筒が配置されている。
【０００９】
また、ジャーナル部ＪＮの中心線を含む２つの平面上にクランクピンＣＰを配置したダブルプレーンクランクシャフト１０を有している。具体的には、１つの平面上に、＃１、＃２気筒のクランクピンと、＃７、＃８気筒のクランクピンとを配置し、もう１つの平面（９０°位相がずれた平面）に、＃３、＃４気筒のクランクピンと、＃５、＃６気筒のクランクピンとを配置してある。
【００１０】
また、点火順序は、＃１→＃８→＃７→＃３→＃６→＃５→＃４→＃２である。
従って、第１バンクＢ１（＃１、＃３、＃５、＃７）の燃焼間隔は、不等間隔であり、第２バンクＢ２（＃２、＃４、＃６、＃８）の燃焼間隔も、不等間隔である。
次に吸気系について説明する。
第１バンクＢ１の上方に第１吸気コレクタＣ１を配置し、第２バンクＢ２の上方に第２吸気コレクタＣ２を配置してある。
【００１１】
第１吸気コレクタＣ１及び第２吸気コレクタＣ２は、それぞれ、機関の前後方向（気筒列方向）の中央部における外側面に吸気入口部を有し、ここに、スロットルチャンバＴ１、Ｔ２及び吸気ダクトＤ１、Ｄ２を接続してある。
そして、気筒毎に設ける吸気通路１１、１２により、各気筒の吸気ポート１３を、第１吸気コレクタＣ１と第２吸気コレクタＣ２との両方に接続する。
【００１２】
具体的には、第１バンクＢ１の各気筒（＃１、＃３、＃５、＃７）については、第２吸気コレクタＣ２の内側面から放物線を描いて延びる吸気通路１１により、吸気ポート１３を、第２吸気コレクタＣ２に接続し、また、第１吸気コレクタＣ１の内側面から延び湾曲して吸気通路１１の途中に合流する吸気通路１２により、吸気ポート１３を、第１吸気コレクタＣ１に接続する。
【００１３】
ここで、吸気ポート１３入口から第２吸気コレクタＣ２までの通路長（吸気通路１１の通路長）Ｌ１と、吸気ポート１３入口から第１吸気コレクタＣ１までの通路長（吸気通路１１の途中までと吸気通路１２との合計通路長）Ｌ２とは、略等長に設定する。また、通路長だけでなく、通路抵抗も略等しくなるように設定する。
また、第１バンクＢ２の各気筒（＃２、＃４、＃６、＃８）については、第１吸気コレクタＣ１の内側面から放物線を描いて延びる吸気通路１１により、吸気ポート１３を、第１吸気コレクタＣ１に接続し、また、第２吸気コレクタＣ２の内側面から延び湾曲して吸気通路１１の途中に合流する吸気通路１２により、吸気ポート１３を、第２吸気コレクタＣ２に接続する。
【００１４】
ここでも、吸気ポート１３入口から第１吸気コレクタＣ１までの通路長（吸気通路１１の通路長）Ｌ１と、吸気ポート１３入口から第２吸気コレクタＣ２までの通路長（吸気通路１１の途中までと吸気通路１２との合計通路長）Ｌ２とは、略等長に設定する。また、通路長だけでなく、通路抵抗も略等しくなるように設定する。
言い換えれば、気筒毎に設ける吸気通路１１、１２により、各気筒の吸気ポート１３を、第１吸気コレクタＣ１と第２吸気コレクタＣ２との両方に、略等通路長及び略等通路抵抗で、接続する。
【００１５】
また、気筒毎に、第１吸気コレクタＣ１と吸気ポート１３との接続を断続する第１吸気制御弁１４、又は、第２吸気コレクタＣ２と吸気ポート１３との接続を断続する第２吸気制御弁１５のいずれか一方を設けるが、全気筒を、点火順序（吸気順序）が１つおきの半数の気筒のグループと、残りの気筒のグループ（このグループの気筒も点火順序は１つおきになる）とに分け、一方のグループに属する気筒に、前記第１吸気制御弁１４を設け、他方のグループに属する気筒に、前記第２吸気制御弁１５を設ける。
【００１６】
具体的には、点火順序が＃１→＃８→＃７→＃３→＃６→＃５→＃４→＃２であるので、１つおきの＃１、＃７、＃６、＃４気筒と、残りの＃８、＃３、＃５、＃２気筒とに分け、＃１、＃７、＃６、＃４気筒については、第１吸気コレクタＣ１と吸気通路１１又は１２との接続部に、第１吸気コレクタＣ１と吸気ポート１３との接続を断続する第１吸気制御弁１４を設け、＃８、＃３、＃５、＃２気筒については、第２吸気コレクタＣ２と吸気通路１１又は１２との接続部に、第２吸気コレクタＣ２と吸気ポート１３との接続を断続する第２吸気制御弁１５を設ける。
【００１７】
また、図３に示されるように、第１吸気コレクタＣ１への各気筒の吸気通路１１又は１２の接続部を全て一直線上（同一高さ位置）に配置し、前記第１吸気制御弁１４を前記接続部の近傍に配置することで、前記一直線上に配置した共通の弁軸１４ａに４つの第１吸気制御弁１４を取付け、１つのアクチュエータ１４ｂによって、４つの第１吸気制御弁１４を開閉可能とする。
【００１８】
同様に、第２吸気コレクタＣ２への各気筒の吸気通路１１又は１２の接続部を全て一直線上（同一高さ位置）に配置し、前記第２吸気制御弁１５を前記接続部の近傍に配置することで、前記一直線上に配置した共通の弁軸１５ａに４つの第２吸気制御弁１５を取付け、１つのアクチュエータ１５ｂによって、４つの第２吸気制御弁１５を開閉可能とする。
尚、２本の弁軸１４ｂ、１５ｂの各回転部材をリンク等によって連繋することで、１つのアクチュエータによって、全ての第１吸気制御弁１４及び第２吸気制御弁１５を開閉可能としてもよい。
【００１９】
前記アクチュエータ１４ｂ、１５ｂは、コントロールユニット１６により制御し、このコントロールユニット１６には、機関の回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ１７からの信号を入力してある。
次に作用を説明する。
第１及び第２吸気制御弁１４、１５が開いている状態では、各気筒の吸気ポート１３は、吸気通路１１、１２により（言い換えれば、比較的ストレートな流路とＵターンする流路とにより）、第１吸気コレクタＣ１と第２吸気コレクタＣ２とにほぼ等しくつながっており、吸気コレクタの実質的な大容量化によって、慣性過給が可能となる。従って、図４に太線で示す特性となり、高速域での体積効率が向上し、高速トルク（最高出力）を向上できる。
【００２０】
第１及び第２吸気制御弁１４、１５が閉じている状態では、各気筒の吸気ポート１３は、第１吸気コレクタＣ１又は第２吸気コレクタＣ２のいずれか一方のみとつながる状態となり、実質４気筒エンジンとなる。そして、第１吸気コレクタＣ１と接続する気筒は、＃２、＃３、＃５、＃８気筒となり、点火順序（＃１→＃８→＃７→＃３→＃６→＃５→＃４→＃２）で見て、１つおきの気筒となるので、第１吸気コレクタＣ１からの吸気が等間隔となり、脈動効果を利用した共鳴過給が可能となる。また、第２吸気コレクタＣ２と接続する気筒は、＃１、＃４、＃６、＃７気筒となり、点火順序（＃１→＃８→＃７→＃３→＃６→＃５→＃４→＃２）で見て、１つおきの気筒となるので、第２吸気コレクタＣ２からの吸気も等間隔となり、脈動効果を利用した共鳴過給が可能となる。従って、図４に細線で示す特性となり、低中速転域での体積効率が向上し、低速トルクを向上できる。
【００２１】
従って、図４からわかるように、低中速域（回転速度Ｎｅｔｈ１未満）では、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を閉じることにより、低速トルクを向上でき、高速域（回転速度Ｎｅｔｈ１以上）では、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を開くことにより、高速トルクを向上できる。
図５は、コントロールユニット１６にて実行される第１及び第２吸気制御弁１４、１５の開閉制御のフローチャートである。
【００２２】
Ｓ１では、機関の回転速度Ｎｅを読込む。
次のＳ２では、回転速度Ｎｅを予め定めたしきい値Ｎｅｔｈ１と比較し、Ｎｅ＜Ｎｅｔｈ１か否かを判定する。
この判定で、ＹＥＳ、すなわちＮｅ＜Ｎｅｔｈ１（低中速域）の場合は、Ｓ３へ進み、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を閉じるように制御する。
【００２３】
この判定で、ＮＯ、すなわちＮｅ≧Ｎｅｔｈ１（高速域）の場合は、Ｓ４へ進み、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を開くように制御する。
本実施形態によれば、気筒毎に設ける吸気通路１１、１２により各気筒の吸気ポート１３を第１吸気コレクタＣ１と２吸気コレクタＣ２との両方に接続し、吸気ポート１３入口から第１吸気コレクタＣ１までの通路長Ｌ１と吸気ポート１３入口から第２吸気コレクタＣ２までの通路長Ｌ２とを略等長に設定することにより、吸気コレクタの分割によりエンジン全高を抑えることができる一方、各気筒は、２つの吸気コレクタＣ１、Ｃ２から均等に吸気でき、大きな１つのコレクタを備えているのと同等であるため、慣性過給により、最高出力を向上させることができる。
【００２４】
また、本実施形態によれば、全気筒を、点火順序が１つおきの半数の気筒のグループ（＃１、＃７、＃６、＃４）と、残りの気筒のグループ（＃８、＃３、＃５、＃２）とに分け、一方のグループに属する気筒に、第１吸気コレクタＣ１と吸気ポート１３との接続を断続する第１吸気制御弁１４を設け、他方のグループに属する気筒に、第２吸気コレクタＣ２と吸気ポート１３との接続を断続する第２吸気制御弁１５を設けることにより、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を閉じることで、第１の吸気コレクタＣ１からの吸気、及び、第２の吸気コレクタＣ２からの吸気をそれぞれ等間隔にし、第１及び第２の吸気コレクタＣ１、Ｃ２のそれぞれに入る吸気脈動を等間隔に設定でき、共鳴過給により低速トルクを向上させることが可能となる。
【００２５】
また、本実施形態によれば、第１吸気コレクタＣ１への各気筒の吸気通路１１又は１２の接続部を一直線上に配置すると共に、第１吸気制御弁１４を前記接続部の近傍に配置することにより、複数の第１吸気制御弁１４を共通の弁軸１４ａで操作でき、また、第２吸気コレクタＣ２への各気筒の吸気通路１１又は１２の接続部を一直線上に配置すると共に、第２吸気制御弁１５を前記接続部の近傍に配置することにより、複数の第２吸気制御弁１５を共通の弁軸１５ａで操作できる。
【００２６】
また、本実施形態によれば、機関の回転速度Ｎｅが第１の回転速度範囲（Ｎｅｔｈ１未満の範囲）にあるときに第１吸気制御弁１４と第２吸気制御弁１５との両方を閉状態に制御し、機関の回転速度Ｎｅが第２の回転速度範囲（Ｎｅｔｈ１以上の範囲）にあるときに第１吸気制御弁１４と第２吸気制御弁１５との両方を開状態に制御することにより、機関の回転速度に応じ、共鳴過給と慣性過給とを切換えることができる。
【００２７】
また、本実施形態によれば、低中速域を前記第１の回転速度範囲に設定し、高速域を前記第２の回転速度範囲に設定することにより、低中速域で共鳴過給により低速トルクを向上でき、高速域で慣性過給により高速トルクを向上できる。
但し、前記高速域を超える超高速域を前記第１の回転速度範囲に設定してもよい。機関の仕様によっては、超高速域で、吸気制御弁の閉時の体積効率が、開時の体積効率より大きくなることがあるからである。この場合は、回転速度のしきい値を２つ設定し（Ｎｅｔｈ１とＮｅｔｈ２）、回転速度ＮｅがＮｅｔｈ１未満のとき、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を閉じ、回転速度ＮｅがＮｅｔｈ１以上、Ｎｅｔｈ２未満のとき、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を開き、回転速度ＮｅがＮｅｔｈ２以上のとき、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を閉じる。この場合のフローチャートを図６に示す。異なる点は、Ｓ２において、回転速度Ｎｅを予め定めた２つのしきい値Ｎｅｔｈ１、Ｎｅｔｈ２（Ｎｅｔｈ２＞Ｎｅｔｈ１）と比較し、Ｎｅ＜Ｎｅｔｈ１又はＮｅ≧Ｎｅｔｈ２か否かを判定する。そして、この判定で、ＹＥＳ、すなわちＮｅ＜Ｎｅｔｈ１（低中速域）又はＮｅ≧Ｎｅｔｈ２（超高速域）の場合に、Ｓ３へ進み、第１及び第２吸気制御弁１４、１５を閉じるように制御する。
【００２８】
また、本実施形態によれば、第１吸気コレクタＣ１及び第２吸気コレクタＣ２は、それぞれ、機関の前後方向（気筒列方向）の中央部に吸気入口部を有し、ここにスロットルチャンバＴ１、Ｔ２及び吸気ダクトＤ１、Ｄ２を接続する構成とすることで、次のような効果が得られる。第１及び第２吸気制御弁１４の開閉にかかわらず、吸気通路１１、１２の入口部から吸気ポート１３までの距離は気筒間で同じであるので、第１及び第２吸気コレクタＣ１、Ｃ２の気筒列方向の中央部に吸気ダクトＤ１、Ｄ２を接続すると、吸気ダクトＤ１、Ｄ２の入口から第１及び第２吸気コレクタＣ１、Ｃ２の出口までの距離の気筒間のバラツキを最小に抑えることができ、吸気ダクトＤ１、Ｄ２の入口から吸気マニホールドの出口（吸気ポート１３の入口）までの距離を、気筒間で極力揃えることができるので、吸気音色の改善を図ることができる。すなわち、吸気音が基本次数成分の整った澄んだサウンドになる。
【００２９】
尚、本発明は、多気筒内燃機関一般に適用可能ではあるが、特に、それぞれ同数の気筒を含む２つの気筒群を備え、前記２つの気筒群をＶ型あるいは水平対向型に配置してなる多気筒内燃機関に有効であり、更には、特に、前記各気筒群に含まれる複数の気筒が不等間隔で燃焼するものにおいて、顕著な効果が得られる。言い換えれば、特に、ダブルプレーンクランクシャフトを備えるＶ型８気筒内燃機関において、顕著な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態を示す多気筒内燃機関の吸気装置の正面図（図２のＸ−Ｘ断面図）
【図２】同上の平面図
【図３】図１のＹ−Ｙ断面図
【図４】吸気制御弁の開閉による回転速度−体積効率の特性図
【図５】吸気制御弁の開閉制御のフローチャート
【図６】吸気制御弁の開閉制御の他の例のフローチャート
【符号の説明】
【００３１】
Ｂ１  第１バンク
Ｂ２  第２バンク
Ｃ１  第１吸気コレクタ
Ｃ２  第２吸気コレクタ
Ｔ１、Ｔ２  スロットルチャンバ
Ｄ１、Ｄ２  吸気ダクト
１０  ダブルプレーンクランクシャフト
１１、１２  各気筒の吸気通路
１３  吸気ポート
１４  第１吸気制御弁
１５  第２吸気制御弁
１６  コントロールユニット
１７  回転速度センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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