JPH08510312A - 内燃エンジンの吸入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 好ましくは、２ストロークサイクルで運転される往復ピストン式多シリンダ内燃エンジンであって、エンジンはそれぞれクランクケース（１５）と連絡しているシリンダ（１０）のバンクと組み合わせたシリンダブロック（８）を有する。バンクの対向する両側に吸気ポート（２１，２９）を備えた各シリンダ（１０）はバンクの一の側にある少なくとも１個のポート（２１）と、対向する側にある少なくとも１個のポート（２９）とを連絡する通路（１７）を有する。この通路（１７）はシリンダ（１０）よりも低い位置にあるクランクケース（１５）内に設けられたシリンダブロック（８）のクランクシャフト軸受支持体の一部（１４a）を貫いて形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃エンジンの吸入装置 本発明は多シリンダ内燃エンジンのシリンダブロックまたはクランクケースに 係り、特に多様な位置でエンジンの各シリンダへの、あるいは各シリンダからの ガスを分配する通路に関する。 本発明は２ストローク式多シリンダエンジンのシリンダバンクの一の側から他 の側にかけて吸気を分配するためにシリンダブロックまたはクランクケースに設 けられる通路について説明する。しかし、本発明はこうした用途に限られるもの ではなく、これ以外の２ストロークならびに４ストロークエンジンにも適応させ ることが可能である。 特に、自動車用エンジンにおいては車輌本体、サスペンションおよびその他の 部分の重量ならびにスペースの節減に直結するエンジンサイズおよび重量の最小 化が重要な課題と目されている。 舶用およびオートバイ用などの他の用途においては、特にエンジンの据付なら びに総重量の抑制のためこうした最小化のもたらす利点は大きい。 エンジン出力、燃料効率および排ガス制御を要求されるレベルに保つにはシリ ンダ内の空気流動が常に望ましい状態にあるように排気ポートおよび吸気ないし 移送ポートを適切に配置することが重要である。 これは、２ストロークサイクルで運転されるエンジンにおいて特に重要である 。２ストロークサイクルによるエンジンの運転で共通した特徴として少なくとも サイクルの一定時間、燃焼サイクルが進行中に吸気および排気ポートを同時に開 くことがある。このため、その一定時間中、吸気ポートからシリンダ内に入った 給気の一部がシリンダを経てそのまま排気ポートから流出する（一般に、これを 短 絡と称する）ことがある。 最新の２ストロークサイクルエンジンの場合、シリンダに入る給気の流れを上 方に向け、その後、シリンダヘッドによって下方に反転させて排気ポートに導く ように構成したものが用いられている。 一般に、このようなエンジンにはループ掃気形エンジンと呼ばれており、典型 的なエンジンでは給気の流れを排気ポートから遠ざかりシリンダの対向する側に 向けるように排気ポートのいずれかの側に設けられる主吸気ポートと、排気ポー トの対向する側に設けられる補助吸気ポートとが備えられる。 補助吸気ポートと主吸気ポートとを組み合わせたこの方式は排気ポートと対向 するシリンダの一の側に上方に向く給気の流れを形成し、排気ポートに給気が短 絡して流れるのを避けることができる。 上記した吸気ポートの配置はシリンダから排ガスを掃気し、さらにシリンダ内 の望ましい場所に給気を導くのには有効であるが、直列多シリンダエンジンにル ープ掃気方式を適用する場合、シリンダの両側に対向する吸気ポートを設けるこ とがエンジンサイズおよび重量の最小化を図るうえで大きな障害となる。 一つの解決の仕方はシリンダボア間にエンジンの一の側から他の側にかけて通 路を形成するやり方である。しかしながら、この方法はシリンダブロック全長が 通路のためにこれまで以上に長くなる。このシリンダブロック全長の増加はその 分エンジン重量の増加を招き、特に自動車用エンジンにおいてはエンジン室内容 積の増加によって車輌サイズおよび重量がこれまで以上に大きくなる。 エンジンの一の側から他の側にかけて空気を分配可能な構造が従来から幾つか 知られている。これはエンジンに対する要求および制約が多様なことから様々な 構造が用いられている。一例はエンジンの最上部にわたされたダクトを通して空 気を導くものであるが、これは必然的にエンジン高さが高くなり、シリンダヘッ ドの上方に設ける他のエンジン部品の位置によりエンジン構造が複雑になる。 これに代わる構造はエンジンの一の側から他の側にシリンダヘッドの内部を貫 いて空気通路を形成するものであるが、これはシリンダヘッド内でエンジンを冷 却する冷却通路と空気通路との間でスペースの取り合いが生じ、有効な解決策と ならない。 また、シリンダヘッド内にはスパークプラグおよび燃料噴射ノズルのような部 品を設置するためのスペースを必要としている。 さらに、シリンダブロックの一方あるいは両方の外側端部を回して空気通路を 設けるものはエンジン全長を増加させ、また水ポンプのような装備品および発電 機、水ポンプ、およびコンプレッサなどの補機用プーリとの間でスペースの取り 合いが生じ、やはり有効な解決策とならない。 本発明の目的はエンジンの長さ、高さおよび重量の増加を避ける少なくとも１ 個の連絡手段を備えるエンジンを提供することにある。 上記目的を達成するために本発明に係るエンジンは少なくとも１個のシリンダ を有する往復ピストン式内燃エンジンであって、前記エンジンは前記シリンダの 下方にあって該エンジン内部のある区域を貫き、前記あるいは各シリンダの対向 する両側を連絡する連絡手段を備える。好ましくは、前記エンジンは少なくとも ２個のシリンダを有し、前記連絡手段が前記あるいは隣接する各シリンダの連結 点よりも下方に設けられる。 好ましいは配置において、前記あるいは各シリンダはそれの一の側に少なくと も１個のポートを有し、前記連絡手段が前記あるいは各ポートと、前記あるいは 各シリンダの対向する側とを連絡する。 また、前記連絡手段が前記あるいは各シリンダの一の側に備えられる前記ある いは各ポートと、前記あるいは各シリンダの対向する側に備えられる少なくとも １個のポートとの間を連絡する。 好ましくは、前記連絡手段が前記あるいは各シリンダ内で燃焼プロセスと関連 するガスを移送可能に構成される。前記ガスは空気であり、前記あるいは各ポー トが空気を前記あるいは各シリンダに供給する吸気ポートである。また、排ガス を前記連絡手段によって前記あるいは各シリンダに、または前記あるいは各シリ ンダから移送するように用いることも可能である。 好ましくは、前記連絡手段が隣接する２個のシリンダにあるポート同士を連絡 するように配置される。この配置においては隣接する２個のシリンダにある前記 ポートが同時に１個のみ開くように配置される。 前記エンジンが外部から掃気される場合、すなわち外部のブロックないしコン プレッサのような圧力源から供給される空気を使用するとき、前記エンジンのク ランクケースは前記エンジンの同一バンクにある全部のシリンダの下端に１個の 流路空間を形成することができる。 この構造では前記あるいは各シリンダの一の側にある前記あるいは各ポートは 共通の第１の流路空間と連絡し、前記あるいは各シリンダの対向する側にある前 記あるいは各ポートが共通の第２の流路空間と連絡し、前記連絡手段が前記双方 の流路空間を連絡するように該流路空間の間に形成される。また、これは前記エ ンジンがシリンダごとに個別にクランクケース隔壁を備えたものに好適である。 好ましくは、前記連絡手段が前記エンジンのクランクケース内に備えられる少 なくとも１個のクランクシャフト軸受支持体を貫いて形成される。 前記エンジンが複数のシリンダを有するシリンダブロックと、前記クランクシ ャフト軸受支持体の一部とを備え、前記あるいは各軸受支持体の一部が隣接する 前記あるいは各シリンダの連結部よりも下方に備えられ、前記連絡手段の一部が 前記あるいは各軸受支持体の一部を貫いて形成される。さらに、前記連絡手段が 前記軸受支持体により支持されるクランクシャフトの上方の前記軸受支持体の一 部を貫いて形成される。この代替方法として前記連絡手段が前記軸受支持体によ り支持されたクランクシャフトの下方の前記軸受支持体の一部を貫いて形成され る。 また、前記連絡手段が前記あるいは各シリンダの対向する両側に液体を移送可 能に構成される。好ましくは、液体はエンジンの冷却のために用いられる、たと えば水のような冷却剤である。 上述のエンジンは２ストロークエンジンであるが、４ストローク形エンジンに 適応させることも可能である。エンジンは長手方向平面に軸が並ぶ単一のシリン ダバンクを有するもの、あるいは、たとえば、Ｖ字配置シリンダのようなそれぞ れの長手方向平面に軸が並ぶ複数のシリンダを有する２ないしそれ以上のシリン ダバンクを備えたものに用いることができる。シリンダバンクがＶ字配置のエン ジンに適用されるとき、２個のシリンダバンクには共通のクランクケースが備え られ、好ましくは、前記連絡手段が各々シリンダバンクにあるポート同士を連絡 するように配置される。 提案される構造は連絡手段によりシリンダバンクの対向する両側にあるそれぞ れのポートにかけて、あるいはそれぞれのポートからガスを移送することができ 、このときシリンダの最下部よりもさらに下方にあるクランクケースを通ってガ スが通り抜けるので、バンクに配置される各シリンダは隣接する２個のシリンダ で必要とされる壁の厚さをすべて合計した値を超えない長さまでシリンダ心間距 離を短くすることができる。 さらに、軸受支持体内にクランクケースを貫いて通される連絡手段と組み合わ せたことによりクランクケースの大きさはこれまでと実質的に変わらない。この 構造を用いるならば、シリンダバンクの両側にあるポートにガスを供給し、ある いはポートからこれを排出する連絡手段を設けたことことによるエンジンブロッ クの長さおよび高さの増加は実質的にない。 “下側”“上側”“下方”および“上方”のような用語はシリンダ軸が縦方向 に向いたとき、エンジンの方向と関係を持つことになる。しかし、これ以外のエ ンジンの方向も可能であり、これらの用語は本発明の範囲を限定する意図はない ものである。 本発明は添付の図面に示されるような多シリンダエンジンの実際の適用例を説 明する以下の記述からより明瞭に理解することができる。 図面において、 図１は、直列５シリンダエンジンのエンジンブロックを示す断面図であり、 図２は、図１の２−２線に沿う断面図であり、 図３は、シリンダブロックの一部を示す図２の３−３線に沿う断面図、 図４は、シリンダブロックの一部を示す図２の４−４線に沿う断面図である。 図１を参照すると、直列５シリンダ２ストロークサイクルエンジンのシリンダ ブロック８とクランクケース１５が示される。このシリンダブロック８は図２の 中心線１１で示される共通の平面にシリンダ軸が並ぶシリンダ１０を有する。本 図にはシリンダヘッドとクランクシャフトとが示されないが、内燃エンジンのこ うした部品の構造については当業者において知られており、その構造ないし図に 示されたシリンダブロック８とクランクケース１５とこれらの部品がどのように 係わるかは説明を要しない。 クランクケース１５とシリンダブロック８とはクランクシャフト軸受１２、１ ３および４個の中間クランクシャフト軸受１４を有し、それぞれクランクシャフ ト軸受１２、１３、１４はクランクケース１５と一体の下部軸受と、シリンダブ ロック８と一体の上部軸受とにクランクシャフト軸に沿って分割することができ る。このクランクシャフト軸受１２、１３、１４の構造はエンジン分野において 広く普及したものである。 また、クランクケース１５は内燃掃気原理で運転される４ストロークサイクル 式エンジンおよび２ストロークサイクル式エンジンにおいて知られた方法で構成 する。 なお、クランクケース１５はウェットサンプと組み合わせて構成してもよい。 中間クランクシャフト軸受１４はその上部がシリンダブロック８と一体に形成 されており、シリンダブロック８のシリンダ１０の下端からクランクシャフト軸 受１２、１３、１４の中心線まで延びる軸受支持体の一部１４Ａと組み合わされ ている。 クランクシャフトを支持する各軸受はクランクシャフトに偏心して配置される コンロッド軸受を設けるためにシリンダ１０の下端より下方にある距離を保って 配置する必要があり、軸受支持体の一部１４Ａ内に通路１７を設けるための十分 な寸法を有する。 図２に示されるように、通路１７の一端はシリンダブロック８の左端に沿って 縦方向に延びる流路空間１８と直接連絡し、他端はシリンダブロック８の左側に 沿って延びる流路空間１９と直接連絡している。 各シリンダ１０は平面１１の両側に２個ないしそれ以上のポートを有する。図 ２に示されるようにエンジンの左側にあるポートは流路空間１８と連絡し、エン ジンの右側にあるポートは流路空間１９と連絡している。流路空間１８はエンジ ンの吸込み手段（図示せず）と結ばれた入口１６によって空気源と連絡している 。 特に、図２に示されるエンジンの左側、つまり吸気側を示す図３を参照すると 、各シリンダ１０は、一般に、“後部ポート”と呼ばれる中央移送ポート２０と 、この中央移送ポート２０の両側にそれぞれ補助ポート２１、２２とを有する。 各後部ポート２０はそれぞれの通路２５を介して流路空間１８と連絡し、一方、 隣接するそれぞれのシリンダ１０の補助ポート２１、２２は共通の通路２６を介 して流路空間１８と連絡している。この共通の通路２６と連絡している補助ポー ト２１、２２は、一般に、二股ポートと呼ばれる。 図４に示されるエンジンの右側、つまり排気側についてみると、各シリンダ １０は中心に設けられた排気ポート２８と、この排気ポート２８の両側に吸気ポ ート２９、３０とを有する。それぞれのシリンダ１０の隣接する吸気ポート２９ 、３０は流路空間１９と連通させるために共通の通路３１と結ばれている。また 、吸気ポート２９、３０は二股構造に構成される。 図３および図４を熟視すると、二股構造に配置された補助ポート２１、２２お よび吸気ポート２９、３０は隣接するシリンダ１０のシリンダ壁の間の谷の部分 に位置しており、このため、通路２６、３１はクランクシャフト方向を横断する 方向にシリンダブロック８の寸法を大きく増すことなく、実質的な深さ寸法を保 っている。 この特徴はシリンダ壁を点線３５を用いて、かつ、通路２６、３１がシリンダ 壁からシリンダ１０の軸心に向かって内側に延ばして示される図２を熟視するこ とで判る。さらに、これはエンジンの横方向の寸法を減少させるのに効果がある 。また、流路空間１８、１９はシリンダブロック８の長手方向平面内でシリンダ ブロック８の両側面に接してシリンダ１０の輪郭線に沿い配置することができ、 これによりシリンダブロック８の全幅を減少させることが可能になる。 図面を参照して述べたこの構造における通路１７はクランクシャフトの中心線 の上方で軸受支持体の一部１４Ａを貫いて設けたものであるが、この通路１７は より下方で軸受支持体１４を貫いて、しかもクランクシャフトの中心線よりも下 方で軸受支持体１４を貫いて通すことが可能である。 本発明はシリンダの両側にある移送ポートに空気を供給する通路について説明 したが、他の用途にも適応させることが可能である。たとえば、本発明は排ガス 再循環（ＥＧＲ）のためにシリンダ内またはシリンダ間に排ガスを導く場合にも 適用することができる。 これに加えて、本発明は、たとえば排気ポートないし燃焼室の一部を形成する シリンダの上部のまわりに供給される冷却剤を分配するのを助けるため用いるこ とができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年１２月１３日 【補正内容】 請求の範囲 １． 少なくとも１個のシリンダを有する往復ピストン式内燃エンジンであっ て、前記エンジンは前記シリンダの下方にあって該エンジン内部のある区域を貫 き、前記あるいは各シリンダの対向する両側を連絡する連絡手段を備え、前記あ るいは各シリンダ内の燃焼プロセスと関連するガスを移送可能に構成したエンジ ン。 ２． 前記エンジンは少なくとも２個のシリンダを有し、前記連絡手段が前記 あるいは隣接する各シリンダの連結点よりも下方に設けられる請求の範囲第１項 記載のエンジン。 ３． 前記あるいは各シリンダはそれの一の側に少なくとも１個のポートを有 し、前記連絡手段が前記あるいは各ポートと、前記あるいは各シリンダの対向す る側とを連絡する請求の範囲第１項または第２項記載のエンジン。 ４． 前記連絡手段が前記あるいは各シリンダの一の側に備えられる前記ある いは各ポートと、前記あるいは各シリンダの対向する側に備えられる少なくとも １個のポートとの間を連絡する請求の範囲第３項記載のエンジン。 ５．前記ガスが空気であり、前記あるいは各ポートが空気を前記あるいは各シ リンダに供給する吸気ポートである請求の範囲第３項または第４項記載のエンジ ン。 ６． 前記連絡手段が隣接する２個のシリンダにあるポートと連絡するように 配置される請求の範囲第３項ないし第５項のいずれか１項記載のエンジン。 ７． 隣接する２個のシリンダにある前記ポートが同時に１個のみ開くように 配置される請求の範囲第６項記載のエンジン。 ８． 前記エンジンが外部から掃気され、前記あるいは各シリンダの一の側に ある前記あるいは各ポートが共通の第１の流路空間と連絡し、前記あるいは各シ リンダの対向する側にある前記あるいは各ポートが共通の第２の流路空間と連絡 し、前記連絡手段が前記双方の流路空間を連絡するように該流路空間の間に形成 される請求の範囲第４項ないし第７項のいずれか１項に記載のエンジン。 ９． 前記連絡手段が前記エンジンのクランクケース内に備えられる少なくと も１個のクランクシャフト軸受支持体を貫いて形成される請求の範囲第１項ない し第８項のいずれか１項記載のエンジン。 １０． 複数のシリンダを有するシリンダブロックと、前記クランクシャフト 軸受支持体の一部とを備え、前記あるいは各軸受支持体の一部が隣接する前記あ るいは各シリンダの連結部よりも下方に備えられ、前記連絡手段の一部が前記あ るいは各軸受支持体の一部を貫いて形成される請求の範囲第９項記載のエンジン 。 １１． 前記連絡手段が前記軸受支持体により支持されるクランクシャフトの 上方の前記軸受支持体の一部を貫いて形成される請求の範囲第９項記載のエンジ ン。 １２． 前記連絡手段が前記軸受支持体により支持されるクランクシャフトの 下方の前記軸受支持体の一部を貫いて形成される請求の範囲第９項記載のエンジ ン。 １３． 前記エンジンが２ストロークサイクルエンジンである請求の範囲第１ 項ないし第１２項のいずれか１項記載のエンジン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ， ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ルイス，ハイナー オーストラリア連邦ウェスターン、オース トラリア州、ヒラリーズ、キンバリー、ロ ード、11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 少なくとも１個のシリンダを有する往復ピストン式内燃エンジンであっ て、前記エンジンは前記シリンダの下方にあって該エンジン内部のある区域を貫 き、前記あるいは各シリンダの対向する両側を連絡する連絡手段を備えてなるエ ンジン。 ２． 前記エンジンは少なくとも２個のシリンダを有し、前記連絡手段が前記 あるいは隣接する各シリンダの連結部よりも下方に設けられる請求の範囲第１項 記載のエンジン。 ３． 前記あるいは各シリンダはそれの一の側に少なくとも１個のポートを有 し、前記連絡手段が前記あるいは各ポートと、前記あるいは各シリンダの対向す る側とを連絡する請求の範囲第１項または第２項記載のエンジン。 ４． 前記連絡手段が前記あるいは各シリンダの一の側に備えられる前記ある いは各ポートと、前記あるいは各シリンダの対向する側に備えられる少なくとも １個のポートとの間を連絡する請求の範囲第３項記載のエンジン。 ５． 前記連絡手段が前記あるいは各シリンダ内の燃焼プロセスと関連するガ スを移送可能に構成した請求の範囲第３項または第４項記載のエンジン。 ６． 前記ガスが空気であり、前記あるいは各ポートが空気を前記あるいは各 シリンダに供給する吸気ポートである請求の範囲第５項記載のエンジン。 ７． 前記連絡手段が隣接する２個のシリンダにあるポート同士を連絡するよ うに配置される請求の範囲第４項、第５項または第６項記載のエンジン。 ８． 隣接する２個のシリンダにある前記ポートが同時に１個のみ開くように 配置される請求の範囲第７項記載のエンジン。 ９． 前記エンジンが外部から掃気され、前記あるいは各シリンダの一の側に ある前記あるいは各ポートが共通の第１の流路空間と連絡し、前記あるいは各シ リンダの対向する側にある前記あるいは各ポートが共通の第２の流路空間と連絡 し、前記連絡手段が前記双方の流路空間を連絡するように該流路空間の間に形成 される請求の範囲第４項ないし第８項のいずれか１項に記載のエンジン。 １０． 前記連絡手段が前記エンジンのクランクケース内に備えられる少なく とも１個のクランクシャフト軸受支持体を貫いて形成される請求の範囲第１項な いし第９項のいずれか１項記載のエンジン。 １１． 複数のシリンダを有するシリンダブロックと、前記クランクシャフト 軸受支持体の一部とを備え、前記あるいは各軸受支持体の一部が隣接する前記あ るいは各シリンダの連結部よりも下方に備えられ、前記連絡手段の一部が前記あ るいは各軸受支持体の一部を貫いて形成される請求の範囲第１０項記載のエンジ ン。 １２． 前記連絡手段が前記軸受支持体により支持されるクランクシャフトの 上方の前記軸受支持体の一部を貫いて形成される請求の範囲第１１項記載のエン ジン。 １３． 前記連絡手段が前記軸受支持体により支持されるクランクシャフトの 下方の前記軸受支持体の一部を貫いて形成される請求の範囲第１１項記載のエン ジン。 １４． 前記連絡手段が前記あるいは各シリンダの対向する側の間に液体を移 送可能に構成される請求の範囲第１項または第２項記載のエンジン。 １５． 前記液体が冷却剤である請求の範囲第１４項記載のエンジン。 １６． 前記エンジンが２ストロークサイクルエンジンである請求の範囲第１ 項ないし第１５項のいずれか１項記載のエンジン。