(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒が第１及び第２のバンクに分けて配列された内燃機関本体と、
前記内燃機関本体の稼働状態に応じて、前記第１バンクに配列された複数の気筒の配列方向の端部以外に位置する少なくとも１つの第１気筒の燃焼圧を前記第１バンクに配列された複数の気筒の配列方向の端部に位置する気筒の燃焼圧よりも小さく設定し、前記第２バンクに配列された複数の気筒の配列方向の端部以外に位置する少なくとも１つの第２気筒の燃焼圧を前記第２バンクに配列された複数の気筒の配列方向の端部に位置する気筒の燃焼圧よりも小さく設定する設定手段と、を備え、
前記設定手段は、前記第１及び第２気筒のそれぞれに供給される燃料の噴射量を、前記第１及び第２気筒以外の複数の気筒のそれぞれに供給される燃料の噴射量よりも小さく設定し、かつゼロ以外に設定する内燃機関。
【請求項２】
前記内燃機関本体の稼働状態に関するパラメータを取得するパラメータ取得手段を更に備え、
前記設定手段は、前記パラメータ取得手段により取得されたパラメータに基づいて、前記設定を行うか否かを決定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記パラメータは、前記内燃機関本体の負荷率、及び内燃機関本体の回転数の少なくとも一方であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関に関し、特に一対のバンクに分けて配列された複数の気筒を有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｖ型エンジンのシリンダブロックは、燃焼負荷により生じる左右曲げ（シリンダブロックの変形）に起因して振動する。この振動は、エンジンマウント等を通して車体に伝わり、車室内へ騒音として伝達されるため、車室内の快適性を損ねる。
【０００３】
このようなシリンダブロックの振動を抑制するために、従来より、ビーム付きベアリングキャップや、プレートスティフナ、ラダーフレーム等の構造が提案されている。
【０００４】
ビーム付きベアリングキャップは、シリンダブロックに装着されるベアリングキャップの下部に、これと一体または別体のビームを付設して、ベアリングキャップの剛性、及びシリンダブロックの下部剛性を高め、シリンダブロックの振動を抑制するものである。また、プレートスティフナは、シリンダブロックの下部に装着するプレート状の剛性強化部材であり、これもシリンダブロックの下部剛性を高めて、シリンダブロックの振動を抑制しようとするものである。また、ラダーフレームは、ベアリングキャップを相互に梯子状に結合することで、ベアリングキャップ部分及びシリンダブロックの下部剛性を高め、シリンダブロックの振動を抑制するものである。
【０００５】
ところで、これらの構造を用いて、シリンダブロックの振動（特に、中・高周波の車内騒音の原因となる振動）を抑制する場合、シリンダブロック自体の剛性も大幅に高める必要があるため、シリンダブロックの重量の大幅な増加や、製造コストの増加を招くおそれがある。
【０００６】
これに対し、最近では、コスト増や重量増を押さえながら、シリンダブロックの振動を抑制してこの振動に起因した中・高周波の車内騒音の発生を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１８５４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されているエンジンは、シリンダブロックの下部に、剛性強化用のプレートを備え、該剛性強化用プレートに、シリンダブロックの振動を吸収しうるダイナミックダンパが付設されたものである。
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１においても、エンジンに別途、剛性強化用のプレートやダイナミックダンパを設ける必要があるため、エンジン全体の重量増加を引き起こすおそれがある。
【００１０】
なお、Ｖ型エンジンの振動、騒音抑制のために、クランクの回転方向上流側の気筒のみ燃焼圧力を低下させる方法（特開平６−１９３５３８号公報）や、クランクシャフト端部に隣接する気筒の吸入空気量を制限する方法（実公平６−１４０３８号公報）なども提案されているが、これらの技術には、エンジン（シリンダブロック）の左右曲げ自体を抑制する効果はほとんど無い。
【００１１】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、重量増加を引き起こすことなく、左右曲げに起因する振動を抑制することが可能な内燃機関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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の内燃機関は、複数の気筒が一対のバンクに分けて配列された内燃機関本体と、前記内燃機関本体の稼働状態に応じて、前記配列方向の端部以外に位置する少なくとも１つの気筒の燃焼圧を、前記配列方向の端部に位置する気筒の燃焼圧よりも小さく設定する設定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
これによれば、内燃機関本体の稼働状態に応じて、設定手段が、一対のバンクに分けて配列された内燃機関本体における配列方向の端部以外に位置する少なくとも１つの気筒の燃焼圧を、端部に位置する気筒の燃焼圧よりも小さくするので、配列方向中央部近傍の気筒における燃焼（爆発）の衝撃により発生するエンジンの左右曲げを軽減することができる。これにより、内燃機関本体の重量増加を引き起こすことなく、内燃機関本体の左右曲げ起因の振動の発生を抑制することが可能となる。
【００１４】
この場合において、前記内燃機関本体の稼働状態に関するパラメータを取得するパラメータ取得手段を更に備え、前記設定手段は、前記パラメータ取得手段により取得されたパラメータに基づいて、前記設定を行うか否かを決定することができる。かかる場合には、設定手段は、内燃機関本体の稼働状態に応じたパラメータに基づいて、設定を行ったり行わなかったりするので、設定をするか否かの判断を容易に行うことが可能となる。
【００１５】
この場合において、前記パラメータは、前記内燃機関本体の負荷率、及び内燃機関本体の回転数の少なくとも一方とすることができる。かかる場合には、内燃機関本体の負荷率が大きい場合や、内燃機関本体の回転数が大きい場合など、内燃機関本体における左右曲げ及び振動が発生する可能性が高い場合に設定が行われるので、効果的な振動の抑制が実現可能となる。
【００１６】
本発明の内燃機関において、前記設定では、前記配列方向の端部以外に位置する少なくとも１つの気筒内への燃料噴射量を、前記配列方向の端部に位置する気筒内への燃料噴射量よりも少なくすることができる。かかる場合には、燃焼圧の制御のための特別な装置を別途設けず、燃料噴射量を変更するのみで気筒の燃焼圧を変更することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、重量増加を引き起こすことなく、内燃機関本体の左右曲げに起因する振動を抑制することができる内燃機関を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図５に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関としてのＶ型６気筒エンジン１００の概略平面図である。
【００２０】
このエンジン１００は、シリンダブロック１０を備え、シリンダブロック１０の上部には、図１に示すように、所定角度で傾斜した左右のバンク１２，１４が設けられている。バンク１２には、３つのシリンダボア１６，１６，１６が形成され、バンク１４には、３つのシリンダボア１８、１８，１８が形成されている。なお、各シリンダボアはそれぞれが気筒を構成している。本実施形態のエンジン１００は、第１気筒＃１〜第６気筒＃６を有しており、そのうちの第１気筒＃１、第３気筒＃３、第５気筒＃５が同一バンク１２上に配列され（直列に設けられ）、第２気筒＃２、第４気筒＃４、第６気筒＃６が同一バンク１４上に配列されている（直列に設けられている）。
【００２１】
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図１のＢ−Ｂ線断面図とＣ−Ｃ線断面図も、図２と同様の断面図となる。この図２に示すように、シリンダボア１６、１８には、ピストン２０，２２がそれぞれ上下動（スライド移動）自在に挿入されている。
【００２２】
また、シリンダブロック１０の下部には不図示のクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン２０、２２は、コネクティングロッド２４、２６を介して、当該クランクシャフトに連結されている。
【００２３】
シリンダブロック１０の各バンク１２，１４の上部には、図２に示すように、シリンダヘッド３０，３２が締結されており、シリンダブロック１０とピストン２０，２２とシリンダヘッド３０，３２により燃焼室３４，３６が構成されている。そして、この燃焼室３４，３６の上部、すなわち、シリンダヘッド３０，３２の下面に吸気ポート３８Ａ，３８Ｂ及び排気ポート４０Ａ，４０Ｂが対向して形成されている。また、この吸気ポート３８Ａ，３８Ｂ及び排気ポート４０Ａ，４０Ｂに対して吸気弁４２Ａ，４２Ｂ及び排気弁４４Ａ，４４Ｂの下端部が位置している。
【００２４】
これら吸気弁４２Ａ，４２Ｂ及び排気弁４４Ａ，４４Ｂは、シリンダヘッド３０，３２に各弁の軸方向に沿って移動自在に支持されているとともに、吸気ポート３８Ａ，３８Ｂ及び排気ポート４０Ａ，４０Ｂを閉塞する方向に付勢支持されている。また、シリンダヘッド３０，３２には、吸気カムシャフト４６Ａ，４６Ｂ及び排気カムシャフト４８Ａ，４８Ｂが回転自在に支持されている。吸気カムシャフト４６Ａ、４６Ｂそれぞれには、吸気カム５０Ａ，５０Ｂが設けられ、排気カムシャフト４８Ａ，４８Ｂそれぞれには、排気カム５２Ａ，５２Ｂが設けられている。吸気カム５０Ａ，５０Ｂ及び排気カム５２Ａ，５２Ｂは、吸気弁４２Ａ，４２Ｂ及び排気弁４４Ａ，４４Ｂの上端部に接触している。
【００２５】
したがって、吸気カムシャフト４６Ａ，４６Ｂ及び排気カムシャフト４８Ａ，４８Ｂが回転すると、吸気カム５０Ａ，５０Ｂ及び排気カム５２Ａ，５２Ｂが、吸気弁４２Ａ，４２Ｂ及び排気弁４４Ａ，４４Ｂを所定のタイミングで上下移動させることで、吸気ポート３８Ａ，３８Ｂ及び排気ポート４０Ａ，４０Ｂを開閉し、吸気ポート３８Ａ，３８Ｂと燃焼室３４，３６、燃焼室３４，３６と排気ポート４０Ａ，４０Ｂとをそれぞれ連通させることができる。
【００２６】
また、これら吸気弁４２Ａ，４２Ｂ及び排気弁４４Ａ，４４Ｂを含む動弁機構は、運転状態に応じて吸気弁４２Ａ，４２Ｂ及び排気弁４４Ａ，４４Ｂを最適な開閉タイミングに制御する吸気可変動弁機構（ＶＶＴ：Variable Valve Timing-intelligent）や排気可変動弁機構により制御される（これら可変動弁機構については図示を省略している）。
【００２７】
各シリンダヘッド３０，３２の吸気ポート３８Ａ，３８Ｂには吸気マニホールド５４Ａ，５４Ｂを介してサージタンク５６が連結され、このサージタンク５６には吸気管５８の一端が連結されている。また、吸気管５８には、スロットル弁を有する電子スロットル装置６０が設けられている。
【００２８】
これに対し、排気ポート４０Ａ，４０Ｂには、排気マニホールド６４Ａ，６４Ｂ及び触媒装置６６Ａ，６６Ｂを介して連結管６８が連結され、この連結管６８には触媒装置７２が装着された排気管７０が連結されている。
【００２９】
また、各シリンダヘッド３０，３２には、各燃焼室３４，３６に直接燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ７４Ａ，７４Ｂが装着されており、各インジェクタ７４Ａ，７４Ｂにはデリバリパイプ７６Ａ，７６Ｂが連結され、この各デリバリパイプ７６Ａ，７６Ｂにはシリンダヘッド３０上に設けられた高圧燃料ポンプ７８から所定圧の燃料が供給される。また、シリンダヘッド３０，３２の燃焼室３４，３６の上方部分には、混合気に着火するための点火プラグ８０Ａ，８０Ｂが装着されている。
【００３０】
更に、吸気管５８の上流側には、エアフローセンサ６９が設けられている。このエアフローセンサ６９は、吸気管５８を通過する空気量（空気吸入量）を検出する。また、シリンダブロック１０内には、エンジン回転数を検出するクランク角センサ７１が設けられている。
【００３１】
図３は、図１、図２に示したエンジン１００の制御系を示すブロック図である。このエンジン１００の制御系は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１２０を中心に構成されている。ＥＣＵ１２０は、クランク角センサ７１の出力に基づき計算されるエンジン回転速度、エアフローセンサ６９の出力に基づき計算されるエンジン負荷率に基づき、高圧燃料ポンプ７８を介して、インジェクタ７４Ａ，７４Ｂの燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御したり、点火プラグの点火時期などを制御したりする。なお、エアフローセンサ６９の出力に基づき計算されるエンジン負荷率とは、全負荷に対する現在の負荷の割合を意味する。すなわち、エンジン負荷率は、例えば、全開時のスロットル開度（１００％）に対する現在のスロットル開度の割合とみなすことができる。
【００３２】
次に、ＥＣＵ１２０によるエンジン１００の左右曲げ抑制制御について、図４のフローチャートに沿って説明する。
【００３３】
ＥＣＵ１２０は、図４のステップＳ１０において、エアフローセンサ６９の出力に基づき計算されるパラメータ（エンジン負荷率）を取得して、当該エンジン負荷率が、所定範囲内に入っているか否かを判断する。ここで、所定範囲内としては、例えば、５０％〜９０％を採用することができる。
【００３４】
ステップＳ１０の判断が肯定された場合には、ステップＳ１２に移行し、クランク角センサ７１の出力に基づき計算されるパラメータ（エンジン回転数）が所定範囲内に入っているか否かを判断する。ここで、所定範囲としては、例えば、３５００ｒｐｍ以上を採用することができる。
【００３５】
このステップＳ１２の判断が肯定された場合（すなわち、ステップＳ１０、Ｓ１２の両判断が肯定された場合）には、ステップＳ１４に移行し、図１の第３気筒＃３と第４気筒＃４においてインジェクタ７４Ａ，７４Ｂから噴射される燃料噴射量を、その他の気筒（＃１、＃２、＃５、＃６）のインジェクタ７４Ａ，７４Ｂから噴射される燃料噴射量よりも所定量少なくなるように高圧燃料ポンプ７８の設定を行う。この場合の所定量は、１０％程度とすることができる。このように第３気筒＃３と第４気筒＃４のインジェクタ７４Ａ，７４Ｂから噴出される燃料噴射量を他の気筒よりも少なくすることにより、第３気筒＃３と第４気筒＃４内の燃焼圧を他の気筒よりも小さくすることができる。
【００３６】
一方、ステップＳ１０、Ｓ１２のいずれかにおいて、判断が否定された場合には、ステップＳ１６において、全気筒＃１〜＃６における燃料噴射量（燃焼圧）を一律に維持する。
【００３７】
本実施形態では、上記のように、ステップＳ１０、Ｓ１２の判断が肯定され、エンジン１００の稼働状態が、通常の状態よりも高負荷な状態にあると判断された場合に、ＥＣＵ１２０が、直列に配列された気筒の中央部に位置する気筒（第３気筒＃３、第４気筒＃４）の燃焼圧を下げる制御を実行するので、図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、中央部に位置する気筒（＃３、＃４）の燃焼圧が高い場合に、それらの気筒における爆発の衝撃により発生するエンジンの左右曲げを緩和することができる。
【００３８】
その後、図４のステップＳ１８の判断が肯定されるまで、上記処理が繰り返される。そして、エンジンが停止され、ステップＳ１８の判断が肯定された段階で、図４の全処理が終了する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によると、ＥＣＵ１２０は、配列方向（直列方向）の端部以外に位置する少なくとも１つの気筒の燃焼圧を、前記配列方向の端部に位置する気筒の燃焼圧よりも小さく設定するので、配列方向中央部近傍の気筒における燃焼（爆発）の衝撃により発生する図５（ａ），図５（ｂ）のようなエンジン１００の左右曲げを軽減することができる。これにより、エンジンの振動を抑制し、ＮＶ悪化を抑制することが可能である。
【００４０】
また、本実施形態によると、インジェクタ７４Ａ，７４Ｂの燃料噴射量を高圧燃料ポンプ７８を介して変更することにより、気筒内の燃焼圧を変更することとしているので、従来のように、エンジン１００に、ビーム付きベアリングキャップや、プレートスティフナ、ラダーフレームなどを設けたり、剛性強化用のプレートやダイナミックダンパを設けなくても、エンジンの左右曲げを抑制することが可能である。したがって、エンジン１００の重量増やコスト増を引き起こすことなく、エンジンの振動を抑制することが可能である。
【００４１】
また、本実施形態によると、ＥＣＵ１２０は、エンジン１００の稼働状態に関するパラメータ（エンジン負荷率とエンジン回転数）に基づいて、エンジン１００の第３、第４気筒＃３、＃４の燃焼圧を変更（設定）するので、容易かつ適切に各気筒の燃焼圧を変更（設定）することが可能である。
【００４２】
なお、上記実施形態では、第３、第４気筒＃３、＃４の燃焼圧を下げる制御を行うか否かを、２つのパラメータ（エンジン負荷率とエンジン回転数）に基づいて判断することとしたが、これに限られるものではなく、いずれか一方に基づいて判断することとしても良い。また、上記２つのパラメータ以外のパラメータを用いて、燃焼圧を下げる制御を行うか否かを判断することとしても良い。
【００４３】
なお、上記実施形態では、エンジンの稼働状態を示すパラメータの所定範囲として、エンジン負荷率が５０％〜９０％で、エンジン回転数が３５００ｒｐｍ以上である場合について説明したが、これに限らず、車両の他の要素に応じて、これらの所定範囲を変更することとしても良い。例えば、アクティブサスペンション等を搭載する車両においては、モードパターン（normal，comfortなど）がどのモードに設定されているかに応じて各パラメータの所定範囲を変更することとしても良い。具体的には、モードパターンがnormalのときには、上記と同様に、エンジン負荷率の所定範囲を５０％〜９０％、エンジン回転数の所定範囲を３５００ｒｐｍ以上と設定し、モードパターンがcomfortのときには、エンジン負荷率の所定範囲を４０％〜９０％、エンジン回転数の所定範囲を３０００ｒｐｍ以上などと設定することができる。このような制御を実行することにより、ユーザの嗜好に合わせた車両特性の演出を行うことが可能となる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、左右バンクのそれぞれに配列された気筒の数が３つである場合について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、左右バンクのそれぞれに配列される気筒数が４以上であっても良い。このように、気筒数が４以上である場合には、配列方向（直列方向）の端部以外に位置する全ての気筒の燃焼圧を、他の気筒よりも低くすることとしても良いし、端部以外に位置する少なくとも１つの気筒の燃焼圧を、他の気筒よりも低くすることとしても良い。
【００４５】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】エンジン１００の概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】エンジン１００の制御系を示すブロック図である。
【図４】ＥＣＵの処理を示すフローチャートである。
【図５】エンジンに生じる左右曲げを示す概念図である。
【符号の説明】
【００４７】
６９  エアフローセンサ（パラメータ取得手段）
７１  クランク角センサ（パラメータ取得手段）
１００  エンジン（内燃機関本体）
１２０  ＥＣＵ（設定手段）
＃１，＃２，＃５，＃６  配列方向端部に位置する気筒
＃３，＃４  配列方向端部以外に位置する気筒
【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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