Ｖ型エンジン

【課題】本発明は、気筒間の着火間隔の相違に応じて燃料噴射量を設定し、トルク変動に起因する振動や騒音を低減したＶ型エンジンを提供する。
【解決手段】不等着火間隔をもつＶ型エンジンにおいて、着火間隔が短い場合Ｃの手前の気筒＃１，＃３，＃５，＃７，＃９に噴射する燃料噴射量を着火間隔が長い場合Ｄの手前の気筒＃２，＃４，＃６，＃８，＃１０に噴射する燃料噴射量よりも少量に設定する。各気筒間の着火間隔の長短に応じて燃料噴射量を変更したので、気筒間の着火間隔が異なる場合に、トルク発生量の変動が均一となり、トルク変動に起因する振動や騒音の発生を低減できる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、多気筒に対してそれぞれ燃料を噴射するＶ型エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の燃焼爆発によるトルク変動はエンジンの起振力となり、車両を振動させ、運転者に不快感を与える要因になっている。多気筒間での着火間隔が不等着火間隔に設定されているＶ型エンジンは、特に、トルク変動が大きく、起振力が増大される。
【０００３】Ｖ型エンジンにおけるトルク変動は、多気筒間での着火間隔が不等着火間隔に設定されることが一因となっている。多気筒間での着火間隔に関して、具体的に、バンク角が９０度である１０気筒のＶ型エンジンの場合について、Ｖ型エンジンは向かい合う二つの気筒が５セットあり、４ストロークエンジンではクランクシャフトが２回転、即ち、クランク角度が７２０度で１つのサイクルを終了するから、５つの各セットを均等に配置した場合には１セット当たり１４４度となる。Ｖ型エンジンにおいては、向かい合う気筒で連続して着火するような着火順序が採用されるのが一般的であるが、その場合、向かい合う気筒が連続して着火し、そのときの着火間隔は当然９０度である。次いで、他のセットの気筒へ移るときの着火間隔は５４度となる。このように、１０気筒のＶ型エンジンにおいては、９０度の着火間隔と５４度の着火間隔とが繰り返されることになり、多気筒間での着火間隔が不等になる。
【０００４】図８は１０気筒のＶ型エンジンの気筒配列を示した概略図である。符号＃１〜＃１０は各気筒を表す。また、図９は図８に示した従来のＶ型エンジンにおける着火順序、着火間隔及び燃料噴射量の関係を示した説明図である。図８に示すように、１０気筒のＶ型エンジンでは、気筒＃１と気筒＃２、気筒＃３と気筒＃４、気筒＃５と気筒＃６、気筒＃７と気筒＃８、及び気筒＃９と気筒＃１０がセットに構成されている。また、図９に示すように、多気筒間での着火順序は、気筒＃１の着火に始まって、その後は、気筒＃１０、気筒＃９、気筒＃４、気筒＃３、気筒＃６、気筒＃５、気筒＃８、気筒＃７、気筒＃２の順次で着火し、再び、気筒＃１から着火を繰り返す。
【０００５】更に、気筒間の着火間隔について見てみると、向かい合う気筒（例えば、気筒＃１０と気筒＃９）の間での着火間隔（Ｄ＝９０度）は長く、他のセットの気筒へ移るとき（例えば、気筒＃９から気筒＃４へ移るとき）の着火間隔（Ｃ＝５４度）は短く設定される（Ｃ＜Ｄ）。これに対して、各気筒への燃料噴射量は、従来においては、基本噴射量Ａに対してプラスマイナスＢ％（公差）で管理されており（即ち、Ａ±Ｂ）、どの気筒についても同等の燃料噴射量になっていた。
【０００６】上記のとおり、Ｖ型エンジンにおける着火間隔は不等であるにもかかわらず、従来から各気筒に対する燃料噴射量に関しては特に考慮されておらず、Ｖ型エンジンの各気筒に対する燃料噴射量は同等としていたので、着火間隔が５４度の時と９０度の時とでトルク変動が生じ、該トルク変動がエンジンにおける振動・騒音の発生原因の１つとなっている。
【０００７】ところで、Ｖ型エンジンの振動や騒音を抑制するために、従来から種々のものが開発されてきた。例えば、特開平６−１９３５３８号公報には、Ｖ型エンジンの燃焼制御装置が開示されている。該Ｖ型エンジンの燃焼制御装置は、左右の気筒に対応するコンロッドがクランクシャフトにおける同一のクランクピンに連結され、上記気筒のうちクランクシャフトの回転方向上流側の気筒のみ、気筒の燃焼圧力を低下させる燃焼圧力制御手段を備えている。該Ｖ型エンジンの燃焼制御装置では、燃焼圧力を低下させる手段の具体例として、クランクシャフト回転方向の上流側の気筒の点火時期を遅らせるように構成したもの、或いはインジェクタによる燃料噴射量を減ずるように構成したもの等が挙げられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前掲特開平６−１９３５３８号公報に記載されたＶ型エンジンの燃焼制御装置は、クランクの回転方向上流側の気筒の燃料噴射量を減ずるようにしたものであって、Ｖ型エンジンの不等着火間隔を考慮して燃料噴射量を制御するようにしたものではないから、エンジンのトルク変動に起因する振動や騒音を低減させる上であまり有効とはいえない。
【０００９】また、上記の多気筒間での不等着火間隔を是正するために、向かい合う気筒のコンロッドが共通に接続されるクランクピンの軸心をオフセットすることが考えられるが、該方法はエンジンそのものの生産性や強度上に問題が生じ、あまり好ましいものではない。
【００１０】多気筒間での不等着火間隔を持つＶ型エンジンでは、上記のように、エンジンのトルク変動が大きく、エンジンの起振力が増大されるため、運転席の振動が問題となり、商品力を損ねるという問題がある。また、Ｖ型エンジンには、エンジン支持ラバーや運転台支持ラバー等が必要となり、部品点数も増え、コスト高となる問題も発生する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記の課題を解決することであり、気筒間での着火間隔の違いに応じて各気筒に対して燃料を噴射する燃料噴射量を変更して設定することによって、トルク変動の不均一さを低減し、トルク変動に起因する振動や騒音を低減することができるＶ型エンジンを提供することである。
【００１２】この発明は、多気筒間での着火間隔が不等着火間隔に設定されているＶ型エンジンにおいて、着火間隔が短い場合の手前の気筒に対して噴射する燃料噴射量が、着火間隔が長い場合の手前の気筒に対して噴射する燃料噴射量よりも少量に設定されていることを特徴とするＶ型エンジンに関する。
【００１３】また、このＶ型エンジンにおいて、前記各気筒へのそれぞれの燃料噴射量は燃料噴射ポンプの噴射量設定で達成できるものである。
【００１４】この発明によるＶ型エンジンは、上記のとおり、気筒間の着火間隔の長短に応じて各気筒に対する燃料噴射量を変えるように設定したので、気筒間の着火間隔が異なる場合においても、トルク発生量の変動が均一となり、トルク変動に起因する振動や騒音の発生を低減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明によるＶ型エンジンの一実施例を説明する。この実施例ではＶ型エンジンは、１０気筒のＶ型タイプに構成されている。Ｖ型エンジンの気筒配列は、図８に示したものと同一である。また、Ｖ型エンジンは、着火順序、着火間隔及び燃料噴射量の関係は、図１に示すとおりである。また、図１では、各気筒に対する燃料の供給の燃料噴射量について、本願発明と従来のものとを比較して表示した。
【００１６】Ｖ型エンジンの着火順序及び着火間隔は、図１に示すように、上記従来のものと同一である。即ち、Ｖ型エンジンの各気筒の着火順序は、気筒＃１の着火に始まって、その後は気筒＃１０、気筒＃９、気筒＃４、気筒＃３、気筒＃６、気筒＃５、気筒＃８、気筒＃７、気筒＃２の順序で着火し、再び気筒＃１から着火を繰り返す。また、Ｖ型エンジンの各気筒間の着火間隔は、向かい合う気筒（セットという）の間での着火間隔Ｄ（＝９０度）よりも、他のセットの気筒へ移るときの着火間隔Ｃ（＝５４度）の方が短く設定されている（Ｃ＜Ｄ）。
【００１７】各気筒への燃料噴射量は、気筒間の着火間隔が短い場合（Ｃの場合）の手前の気筒＃１，＃３，＃５，＃７，＃９に噴射する基本噴射量Ｅを着火間隔が長い場合（Ｄの場合）の手前の気筒＃２，＃４，＃６，＃８，＃１０に噴射する基本噴射量Ｆよりも少量に設定されている（Ｅ＜Ｆ）。ここで、基本噴射量Ｅは従来における基本噴射量Ａから公差Ｂ％を差し引いた値に設定されており、基本噴射量Ｆは従来における基本噴射量Ａに公差Ｂ％を加えた値に設定されている。また、各気筒間の着火間隔が短い場合（Ｃの場合）の手前の気筒に噴射される燃料噴射量は、基本噴射量Ｅに対してプラスマイナスＢ％で管理されるように設定されている（Ｅ±Ｂ）。更に、着火間隔が長い場合（Ｄの場合）の手前の気筒に噴射される燃料噴射量は、基本噴射量Ｆに対してプラスマイナスＢ％で管理されるように設定されている（Ｆ±Ｂ）。従って、各気筒間の着火間隔が長い場合には、手前の気筒＃２，＃４，＃６，＃８，＃１０に多量の燃料を噴射し、各気筒間の着火間隔が短い場合には、手前の気筒＃１，＃３，＃５，＃７，＃９に少量の燃料を噴射するように設定されている。
【００１８】このＶ型エンジンは、トルク変動について、実験の結果、図２のグラフに示すような結果が得られた。図２中の実線は、本願発明によるＶ型エンジンのトルク変動を示しており、点線は従来のＶ型エンジンのトルク変動を示している。図２から明らかなように、本願発明によるＶ型エンジンは、従来のものに比較して、トルク変動が均一であり、トルク変動の不均一さがかなり低減されることがわかる。
【００１９】この発明によるＶ型エンジンの燃料噴射量の設定方法としては、以下のようなものを使用できる。例えば、列形噴射ポンプＰによって各気筒に対する燃料噴射量を設定する方法としては、次のものが使用できる。
（１）同一プランジャで噴射量調節時に設定する方法（２）プランジャ、バレル等の仕様を二種類設定する方法（３）プリストローク位置（噴射開始位置）の設定を二種類にする方法（４）スピルポートの径を二種類設定する方法等が挙げられる。また、コモンレール型の燃料噴射ノズルを使用する場合には、各気筒間で燃料噴射量の設定を変えたロジックをもったコントロールユニットで行う方法等を使用できる。
【００２０】Ｖ型エンジンの各気筒に対する列形噴射ポンプＰにおける燃料噴射量の設定方法について、具体的に説明する前に、列形噴射ポンプＰの構造及び燃料の圧送作動について説明する。図３は列形噴射ポンプの主要部の構造を示す部分断面図である。プランジャ１１はカム（図示せず）によって上下に往復運動をする。燃料はプランジャ１１の往復運動によって圧送される。燃料はプランジャ下死点でフューエルチャンバ１２からシリンダ１３に形成されたスピルポート１４を通ってプランジャ室１５内に吸入される。カムの回転によりプランジャ１１が上昇し、プランジャ上面１６がスピルポート１４を閉じたとき、燃料の圧送が始まる。プランジャ１１の下死点から圧送始めまでのストロークをプリストロークという。プランジャ１１の上昇により燃料は加圧され、図３の上方に設けられているデリバリバルブ（図示せず）を開いて噴射管（図示せず）へ圧送される。更に、プランジャ１１が上昇して、プランジャリード１７とスピルポート１４が連通すると、プランジャ室１５の高圧燃料はプランジャ１１の中心孔１０、プランジャリード１７を経由して、スピルポート１４からフューエルチャンバ１２に流出する。次いで、燃料の噴出により、圧力が低下して燃料の圧送が終わる。
【００２１】次に、列形噴射ポンプの燃料噴射量の設定方法について、図４乃至図７を参照しながら説明する。図４乃至図７はいずれも図３に示した列形噴射ポンプの部分図である。図４は上記（１）の方法を示し、同一プランジャで噴射量調節時に、燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。プランジャ１１の上昇に伴って、プランジャ上面１６がスピルポート１４を閉じた時からスピルポート１４とプランジャリード１７が連通するまでが圧送ストロークとなる。コントロールラック１８を矢印の方向に動かすと、コントロールピニオン１９が回動し、プランジャ１１が回動して、圧送ストロークは増え、燃料噴射量は増加する。逆に、矢印と反対方向にコントロールラック１８を動かすと、燃料噴射量は減少する。図４（Ｘ）は噴射量を減少させた場合、図４（Ｙ）は噴射量を増加させた場合を示している。気筒＃１，＃３，＃５，＃７及び＃９については図４（Ｘ）に示すように噴射量を減少させるように調節し、気筒＃２，＃４，＃６，＃８及び＃１０については図４（Ｙ）に示すように噴射量を増加させるように調節する。
【００２２】図５は上記（２）の方法を示し、プランジャ、バレル等の仕様を二種類設定することによって燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。この方法はプランジャ上面１６とプランジャリード１７までの距離を変えたものである。即ち、気筒＃１，＃３，＃５，＃７及び＃９については、図５（Ｘ）に示すように、プランジャ上面１６とプランジャリード１７までの距離をａ，ｂとし、気筒＃２，＃４，＃６，＃８及び＃１０については、図５（Ｙ）に示すように、プランジャ上面１６とプランジャリード１７までの距離をａ^'，ｂ^'とするものである。ただし、ａ＜ａ^'，ｂ＜ｂ^'の関係が成り立つように設定するので、燃料噴射量は図５（Ｙ）の方が多くなる。従って、気筒＃１，＃３，＃５，＃７及び＃９に対する燃料噴射量の方が気筒＃２，＃４，＃６，＃８及び＃１０に対する燃料噴射量よりも少量になる。
【００２３】図６は上記（３）の方法を示し、プリストローク位置（噴射始め位置）を二種類設定することによって燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。この方法はバレル２０に形成したスピルポート１４の位置を二種類設定するものである。スピルポート１４とプランジャ１１の位置関係により圧送ストロークが定まるので、二種類の設定が可能である。図６（Ｘ）のスピルポート１４は図６（Ｙ）のものに比べて上方に位置している。即ち、図中においてａ＜ａ^'の関係が成り立つようにスピルポート１４の位置が設定される。図６（Ｘ）の方が図６（Ｙ）よりもプリストロークが長くなる分、圧送ストロークが短くなり、燃料噴射量が少なくなる。従って、気筒＃１，＃３，＃５，＃７及び＃９に対する燃料噴射量の方が気筒＃２，＃４，＃６，＃８及び＃１０に対する燃料噴射量よりも少量になる。
【００２４】図７は上記（４）の方法を示し、スピルポートの径を二種類設定することによって燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。図７（Ｘ）のスピルポート１４の径ａの方が図７（Ｙ）のスピルポート１４の径ａ^'よりも大きい（ａ＞ａ^'）。従って、図７（Ｘ）の噴射ポンプの方が後で圧送を開始し、先に圧送の終わりに達してしまうので、図７（Ｘ）の方が燃料噴射量が少なくなる。従って、気筒＃１，＃３，＃５，＃７及び＃９に対する燃料噴射量の方が気筒＃２，＃４，＃６，＃８及び＃１０に対する燃料噴射量よりも少量になる。
【００２５】上記各実施例では、１０気筒のＶ型エンジンについて説明したが、多気筒間での着火間隔が不等着火間隔を持つＶ型エンジンであれば、この発明によるＶ型エンジンを４気筒、６気筒、８気筒、１２気筒等の多気筒のＶ型エンジンにも適用できることはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】この発明によるＶ型エンジンは、以上のように構成されているので、次のような特有の効果を有する。即ち、このＶ型エンジンは、着火間隔が短い場合の手前の気筒に噴射する燃料噴射量を着火間隔が長い場合の手前の気筒に噴射する燃料噴射量よりも少なめに設定したものであるから、エンジンのトルク変動の不均一変動が低減し、エンジンの起振力が低減することになり、それ故、運転台等の振動の少ない快適な車両を提供することができる。
【００２７】また、このＶ型エンジンは、トルク変動が低減するので、運転台の振動や騒音を防止するために他の部品、例えば、エンジン支持ラバーや運転台支持ラバー等で対応する必要もなくなり、部品点数を低減でき、コストを低減することができる。また、燃料噴射ポンプの調整規格も、気筒数が減り、調整母数が減るため、生産性の向上につながる。Ｖ型エンジンについて、若しくは、同一生産工数で規格を絞り、更なる品質を向上することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるＶ型エンジンにおける各気筒の着火順序、気筒間の着火間隔及び各気筒に対する燃料噴射量の関係の一実施例を示す説明図である。
【図２】この発明によるＶ型エンジンのトルク変動と従来のＶ型エンジンのトルク変動との比較を示したグラフである。
【図３】列形燃料噴射ポンプの主要部の構造を示す部分断面図である。
【図４】同一プランジャで燃料噴射量の調節時に、燃料噴射量の設定を行う方法を示した説明図である。
【図５】プランジャ、バレル等の仕様を二種類設定することによって燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。
【図６】プリストローク位置を二種類設定することによって燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。
【図７】スピルポートの径を二種類設定することによって燃料噴射量を設定する方法を示した説明図である。
【図８】１０気筒のＶ型エンジンの気筒配列の一例を示す概略説明図である。
【図９】従来の１０気筒Ｖ型エンジンにおける各気筒の着火順序、気筒間の着火間隔及び各気筒に対する燃料噴射量の関係の一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ｃ短い着火間隔
Ｄ長い着火間隔
Ｐ燃料噴射ポンプ
＃１，＃２，＃３，＃４，＃５，＃６，＃７，＃８，＃９及び＃１０気筒

【特許請求の範囲】
【請求項１】多気筒間での着火間隔が不等着火間隔に設定されているＶ型エンジンにおいて、着火間隔が短い場合の手前の気筒に対して噴射する燃料噴射量が、着火間隔が長い場合の手前の気筒に対して噴射する燃料噴射量よりも少量に設定されていることを特徴とするＶ型エンジン。
【請求項２】前記各気筒へのそれぞれの燃料噴射量は燃料噴射ポンプの噴射量設定で達成できることを特徴とする請求項１に記載のＶ型エンジン。

【図１】