(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシリンダー列と、シリンダーヘッドケーシング内に配置された吸気弁及び排気弁と、前記シリンダー列毎に排気側に設けられた排ガスマニホルドと、及び当該排ガスマニホルドが開口する共通の１つの排ガス管とを備えており、クランク軸のクランク角に関連して制御手段により吸気弁及び排気弁を制御して、燃焼空気をシリンダーに供給し、燃焼排ガスを排出する多気筒型の内燃機関であって、
前記１つのシリンダー列に配され、クランク角度で１８０°の間隔で排気する２つのシリンダーの、先に排気する一方のシリンダーの排気弁の弁リフト曲線が当該シリンダーの吸気弁の弁リフト曲線とオーバーラップしており、
前記２つのシリンダーの内、他方のシリンダーの排気弁の弁リフト曲線を前記一方のシリンダーの排気弁の弁リフト曲線と異ならせるための手段（４４‘）を設け、
前記一方のシリンダーの排気弁と他方シリンダーの排気弁の弁リフト曲線のオーバーラップを減少させたことを特徴とする多気筒型の内燃機関。
【請求項２】
吸気弁（２６）及び排気弁（２８）がカム軸（３８，４０）及びカム軸フォローワー（４４，４４′）を介して操作されるようになっており、排気側カム軸（４０）に配置されたカム（４４，４４′）が互いに異なるカム形状を有している請求項１記載の多気筒型の内燃機関。
【請求項３】
排気側カム軸（４０）に配置されたカム（４４，４４′）が、互いに異なる排気弁リフト曲線を生成するカム幅を有し、当該それぞれの排気弁リフト曲線において、弁リフト量１ｍｍでのクランク角度幅で比較して、カム幅の狭いカム（４４′）が、カム幅の広いカム（４４）に対して、クランク角度で１０°乃至２０°だけ小さいクランク角度幅の弁リフト曲線を生じさせる請求項１又は２記載の多気筒型の内燃機関。
【請求項４】
内燃機関が、２つのシリンダー列を有するＶ型８気筒エンジンとして形成されており、該エンジンのクランク軸が９０°のシリンダ中心角度を有している請求項１から３のいずれか１項記載の多気筒型の内燃機関。
【請求項５】
両方のシリンダー列の各シリンダーの排気側にそれぞれ４分岐路形排ガスマニホルドが設けてあり、該４分岐路形排ガスマニホルドがそれぞれ共通の１つの排ガス管（３６）に開口している請求項４記載の多気筒型の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の多気筒型の内燃機関に関する。
【０００２】
多気筒型の内燃機関においては、燃焼時に発生する排ガスが、各シリンダーに個別に配属されかつ共通の１つの排ガスマニホルド管に開口する曲げ管を用いて外部へ放出される。所定の点火順序において、同じシリンダー列内に配置された２つのシリンダーの排気弁の開放時期が互いにオーバーラップすることになる。このような状態は、点火順序で始めに考慮されるシリンダーの吸気弁と排気弁とがまだ開放・オーバーラップ段階にある場合に特に問題である。後に点火され従って後に排出するシリンダーの排気弁の開放によって、高い圧力パルスを有する排ガスが、時間的に早く排ガスを排出しているシリンダーのシリンダー室内に達する。その結果、高い残留ガス率がノッキング並びに新気のシリンダー充填量の不足をもたらすことになる。制御時間を変化させることは、個別のシリンダーの空気充填量のばらつきを、それも調節領域が広ければ広いほど大きくすることになる。不利になるシリンダーの空気充填量の減少によって、特にクランク角度（ＫＷ）１００°より下側で空気充填量減少が生じて、従って発生トルクが著しく減少する。
【０００３】
従って本発明の課題は、前述の欠点を取り除き、内燃機関のシリンダー列全体にわたって最適な均一なシリンダー充填率を達成することである。
【０００４】
前記課題が請求項１に記載の本発明に基づく構成によって解決される。
【０００５】
同じシリンダー列内に配置されたシリンダーの排気弁間の開放・オーバーラップ段階を減少させることによって、後で排出するシリンダーから前に排出しているシリンダーの吸気弁と排気弁との開放・オーバーラップ段階で該シリンダー内に到達する排ガス・排出衝撃が減少される。これによって、すべてのシリンダーにとってほぼ均一な新気・シリンダー充填率が達成される。
【０００６】
従属請求項に、本発明に基づく多気筒型の内燃機関の有利な実施態様が記載してある。
【０００７】
同じシリンダー列内に配置されたシリンダーに所属する排気弁間の開放・オーバーラップ段階の減少が、簡単な形式では、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形状を与えることによって達成される。
【０００８】
すべてのシリンダーにとって空気充填量の、回転領域全体にわたる良好な特性は特に、点火順序によって助成されるシリンダーのカムが、前に排出していて吸気弁と排気弁との開放・オーバーラップ段階で後に排出するシリンダーの排ガス・排出衝撃を受けるシリンダーのカムよりも小さいカム幅を有することによって達成される。
【０００９】
点火順序によって不利なシリンダーを最適にするために、前に排出するシリンダーの幅の狭いカムが、弁行程（弁リフト、とも称する）１ｍｍ当たり１０°乃至２０°ＫＷだけ小さいカム幅を有している。
【００１０】
特に、質量及びモーメントのバランスの良好な例えばシリンダ中心角度９０°のＶ型８気筒エンジンにおいて、排気弁の開放・オーバーラップ段階の減少によって、エンジン構造に基づく負荷交換欠点が著しく補償される。
【００１１】
このような内燃機関における負荷交換欠点は、両方のシリンダー列の排気側にフランジ結合された４分岐路形排ガス曲げ管(4-Finger-Abgaskruemmer  排ガスマニホルド）が短い距離の後に共通の１つの排ガス捕集管へ移行している場合に顕著に生じる。このような排ガス排出機構は、エンジン近くに始動触媒コンバーターが用いられ、かつそれぞれもっぱら１つの前触媒コンバーター及び１つのラムダセンサーがシリンダー列毎の排ガス捕集管内に組み込まれるだけでよいので有利である。しかしながら、短い排ガス曲げ管に基づき、後に排出する排ガス・排出衝撃の大部分が前に排出しているシリンダー内に達してしまうおそれがある。この種の排ガス排出機構を備えるＶ型８気筒エンジンにおいては負荷交換欠点が効果的に補償され、その結果、制御時間の変化の効果が回転領域全体で作用を生ぜしめ、従って申し分のない所望のトルク特性が得られる。
【００１２】
本発明の実施例を図面に示して、以下に詳細に説明する。
【００１３】
図１はＶ型８気筒エンジンの断面図であり、図２はＶ型８気筒エンジンの両方のシリンダー列の概略平面図であり、図３は隣接する３つのシリンダーの負荷交換及びＶ型８気筒エンジンの点火順序を示す図であり、図４は１つのシリンダー列の概略的な平面図であり、図５は弁行程曲線の線図であり、図６は異なるカム幅を有する排気側カム軸を示す図である。
【００１４】
実施例の説明
Ｖ型８気筒エンジンとして形成された内燃機関が、クランクケーシング１０内に配置されたクランク軸１２を備えている。互いに９０°ＫＷずらして配置されたクランクピン１４にコンロッド１８のビッグエンド１６が取り付けられており、コンロッドのスモールエンド２０がピストン２２に結合されている。クランクケーシング１０に取り付けられた両方のシリンダーヘッド２４が、４サイクル運転にとって必要な周知の構成部分を受容しており、各列に４つ配置されたすべてのシリンダーには同一の構成部分が用いられている。各シリンダーはそれぞれ２つの吸気弁２６及び２つの排気弁２８を備えており、これらの弁は図１にはそれぞれ１つしか見えていない。吸気弁２６が燃焼室３０へ通じる吸気通路３２を制御し、排気弁２８が同じく燃焼室３０へ通じる排気通路３４を制御するようになっている。
【００１５】
各シリンダー列にフランジ結合されたそれぞれ４つの排気通路３４は、４分岐路形排ガス曲げ管(排ガスマニホルド）として形成されており、４分岐路形排ガス曲げ管が短い距離を経てそれぞれ共通の１つの排ガス管３６内に開口している。吸気側の吸気通路３２は吸気装置（図示せず）を介して燃焼空気を供給されるようになっている。吸気弁２６若しくは排気弁２８の作動が吸気側カム軸３８若しくは排気側カム軸４０を介して行われる。吸気側カム軸３８若しくは排気側カム軸４０は、それぞれ４対の吸気カム４２若しくは排気カム４４を備えている。
【００１６】
吸気側カム軸３８若しくは排気側カム軸４０の回転運動が、カムフォローワーとして形成されたバケット型タペット４６若しくは４８を介して吸気弁２６若しくは排気弁２８の行程運動に変換される。吸気弁２６若しくは排気弁２８の弁シャフトに同軸的に配置された弁ばね５０若しくは５２によって、吸気弁２６若しくは排気弁２８がカム４６若しくは４８のベースサークルの区間で吸気通路３２若しくは排気通路３４を確実に閉鎖している。噴射弁５４を用いて燃料が吸気通路３２内に噴射され、吸気弁２６の開放に際して点火プラグ５６として形成された点火装置によって燃焼室３０内で燃焼される。
【００１７】
図３に、両方のシリンダー列に分配されたシリンダー１乃至４及び５乃至８の点火列順序が示してある。図３の下側部分から明らかなように、点火列順序は両方のシリンダー列に関して非対称的であって、シリンダー列毎に異なる３つの点火間隔を有している。第１のシリンダー列１−４(Zylinderreihe 1-4)において、シリンダー１と３との間に点火間隔９０°ＫＷがあり、シリンダ２と３との間並びに１と４との間に点火間隔１８０°ＫＷがあり、シリンダー２と４との間に点火間隔２７０°ＫＷがある。これと類似して、第２のシリンダー列５−８(Zylinderreihe 5-8)において、シリンダー５と６との間に点火間隔９０°ＫＷがあり、シリンダ６と７との間並びに５と８との間に点火間隔１８０°ＫＷがあり、シリンダー７と８との間に点火間隔２７０°ＫＷがある。図３及び図４に示してあるように、点火順序１−３−７−２−６−５−４−８において、一方のシリンダー列のシリンダー３及び４並びに他方のシリンダー列のシリンダー５及び７が、残りのシリンダーに対して新気充填量（空気消費量ともいう）に関して不利である。
【００１８】
９０°ＫＷ及び１８０°ＫＷの間隔で排出するシリンダー１，３，２の排気弁２８の弁行程曲線を示す図３の上側部分に、９０°ＫＷの間隔で着火若しくは排出するシリンダー１と３との間の相互の流出妨げが見られる。同じシリンダー列の１８０°ＫＷの間隔で排出するシリンダーの排気弁・オーバーラップ段階が負荷交換にとってさらに重要である。例としてシリンダー２及び３の排気弁２８の弁行程曲線を用いて示してあるように、１８０°ＫＷの間隔にわたって遅れて着火及び排出するシリンダー２の排ガス・排出衝撃が、シリンダー３の吸気弁２６と排気弁２８との開放・オーバーラップ段階で生じる。吸気弁と排気弁との開放・オーバーラップ段階に起因するこのような周知の内部への排ガス戻りは、絞り制御式のオット機関では完全には避けられず、満足できるアイドリング特性と高回転数時の弁の十分な時間開口面積との間の妥協が見出されねばならない。図３の上側部分に排ガス・圧力波Ｗとして示す排ガス・排出衝撃が吸入行程中のシリンダー３の空気充填量ａを減少させることになる。例えば軸方向カム軸調節装置を用いて行われる弁制御時間を変化させることは、個別のシリンダーの新気充填量のばらつきを大きくし、ばらつきは調節領域が広くなればなるほと大きくなる。この場合、新気充填量が減少して、その結果、所望のトルク増加が著しく損なわれる。シリンダー３の吸気弁・開放時間の調節が、図３の上側部分に例として破線の曲線Ｅ３′を用いて示してあり、該曲線は弁開放曲線Ｅ３に対して「早め」の方向にシフトされている。
【００１９】
シリンダー列１−４内の１８０°ＫＷ間隔で排気するシリンダー２及び３若しくは１及び４、並びにシリンダー列５−８内のシリンダー６及び７若しくは５及び８の開放・オーバーラップ段階の減少のために、空気充填量に関して不利なシリンダー３，４，５，７が、排気側カム軸４０に配置されたカム４４のための大きなカム幅(Nockenbreite)を有している。図５で左側の実線の曲線Ａによって、シリンダー３，４，５，７の排気弁２８の弁行程が示してあるのに対して、破線で描かれた小さな弁行程曲線Ａ′はシリンダー１，２，６，８の排気弁２８に属するものである。シリンダー１，２，６，８のための幅の狭い排気側カム４４′によって、シリンダー１，２，６，８に所属の排気弁２８の開放・オーバーラップ段階が、シリンダー３，４，５，７のそれぞれ１８０°ＫＷの間隔で早く開く排気弁２８に対して減少されている。空気充填量の申し分のない特性、即ち回転数領域全体にわたるシリンダー当たりの均一な空気充填量は特に、幅の狭いカム４４′が幅の広いカム４４よりも弁行程１ｍｍ当たり１０°乃至２０°だけ小さいカム幅を有することによって達成される。シリンダー１，２，６，８のための小さいカム幅によって、規定されたカム輪郭に基づき、図５に示してあるように、該シリンダーに所属の排気弁２８の最大の弁行程も減少している。図５の右側部分に示す曲線Ｅは吸気弁２６の弁行程経過を示しており、該弁行程経過はすべてのシリンダー１乃至８にとって同じに構成されている。
【００２０】
特に、４つのカム軸を備えるシリンダ中心角度９０°のＶ型８気筒エンジンにおいて、弁制御時間の変化の効果が回転領域全体で有効になり、これによって申し分のない所望のトルク特性が得られる。Ｖ型８気筒エンジンにおいては複数の短い曲げ管を備える排ガスマニホルドが設けられるものの、前に述べた欠点が生じるので、本発明に基づくカム軸コンセプトが特に効果的に用いられる。
【００２１】
シリンダー特有のカムの代わりに、多気筒型の内燃機関の排気弁の開放・オーバーラップ段階の減少のための別の実施例も可能である。例えば純粋に機械的に調節可能な弁駆動部、若しくは機械及び液圧式に調節可能な弁駆動部、若しくは電気機械的に調節可能な弁駆動部などのような調節可能な弁制御機構を用いて、前述のコンセプトを実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ｖ型８気筒エンジンの断面図。
【図２】  Ｖ型８気筒エンジンの両方のシリンダー列の概略平面図。
【図３】  隣接する３つのシリンダーの負荷交換及びＶ型８気筒エンジンの点火順序を示す図。
【図４】  １つのシリンダー列の概略的な平面図。
【図５】  弁行程曲線の線図。
【図６】  は異なるカム幅を有する排気側カム軸を示す図。
【符号の説明】
１０  クランクケーシング、    １２  クランク軸、    １４  クランクピン、    １６  ビッグエンド、    １８  コンロッド、    ２０  スモールエンド、    ２６  吸気弁、    ２８  排気弁、    ３０  燃焼室、    ３２  吸気通路、    ３４  排気通路、    ３８  吸気側カム軸、    ４０  排気側カム軸、    ４２  吸気カム、    ４４  排気カム、    ４６，４８  バケット型タペット、    ５０，５２  弁ばね、    ５４  噴射弁
【図１】
0005010082.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005010082.tif 000004
【図４】
0005010082.tif 000005
【図５】
0005010082.tif 000006
【図６】
0005010082.tif 000007