JP2002309915A - 可変操作バルブのための流体圧システムおよび当該システムの空気抜き手段を備えた内燃機関 - Google Patents

可変操作バルブのための流体圧システムおよび当該システムの空気抜き手段を備えた内燃機関

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JP2002309915A JP2002083347A JP2002083347A JP2002309915A JP 2002309915 A JP2002309915 A JP 2002309915A JP 2002083347 A JP2002083347 A JP 2002083347A JP 2002083347 A JP2002083347 A JP 2002083347A JP 2002309915 A JP2002309915 A JP 2002309915A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンを再始動させるとき、加圧オイルが
流体路に充填されるに伴なって排出されるべき流体路内
の空気を、有効に外部へと放出し、それによって、シス
テムの迅速な反応を実現する。 【解決手段】 本発明の内燃機関は、流体路の空気抜き
を行なう通路100を少なくとも１つ備える。空気抜き用
通路100は、カムシャフトで操作される各タペット16に
関連する圧力チャンバＣを、外気と直接連通させるもの
である。タペット16がその休止位置から移動すると、上
記通路100は、遮断され閉鎖される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に関す
る。さらに詳しくは、次のような内燃機関に関する。そ
の内燃機関は、「各シリンダに対して設けられた、少な
くとも１つの吸気バルブおよび少なくとも１つの排気バ
ルブであって、各バルブが、同バルブを閉止位置に戻し
て、吸気ダクトと排気ダクトと燃焼チャンバとの連通を
制御する弾性手段を備えている、吸気バルブおよび排気
バルブ」と「カムシャフトのカムによって操作される上
記吸気バルブおよび排気バルブを、タペットを用いて操
作するカムシャフト」とを備えている。少なくとも１つ
のタペットが、加圧流体を収容した流体チャンバを含む
流体手段を介在させて、上記弾性復帰手段の作用に抗し
て、吸気バルブまたは排気バルブを制御する。加圧流体
を収容した上記流体チャンバは、ソレノイドバルブを介
して、出口チャンネルに連結することが可能であって、
それにより、上記バルブを関連するタペットから離脱さ
せて、弾性復帰手段の作用に抗して同バルブを迅速に閉
じることができる。上記流体手段がさらに備えるピスト
ンは、上記バルブのステムと協働するとともに、ガイド
ブッシュ内にスライド可能に設置されており、当該ピス
トンは、ガイドブッシュ内で該ピストンによって規定さ
れる容量可変チャンバの方を向いている。容量可変チャ
ンバは、ガイドブッシュの端部開口を介して、加圧流体
を収容した上記流体チャンバと連通している。上記ピス
トンが備える端部アペンデージは、バルブの閉止ストロ
ークの最終部分において上記端部開口に挿入されること
で、上記可変容量チャンバと加圧流体を収容した上記流
体チャンバとの間の連通ポートを制限して、それによ
り、閉止位置近傍においてバルブストロークを減速させ
ることができるように構成されている。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】上述
のタイプのエンジンは、例えば、本件出願人によって出
願されたヨーロッパ特許出願(EP-A-0803642、およびEP-
A-1091097)に開示されている。
【０００３】本件出願人が実施した研究および試験の結
果、作動中（特にエンジンの始動の時点）において、い
くつかの問題点が生じることが判明した。長時間エンジ
ンが作動していないと、実際のところ、バルブコントロ
ールシステムの流体路内にある加圧オイルが空になる。
エンジンを再始動させるとき、加圧オイルを供給するポ
ンプが再度オイルを送って流体路を満たす。そして、こ
れと同時に、流体路内にある空気が外部に放出される。
しかしながら、このような空気抜き用の流路は比較的少
数で、それは、システムの反応が遅れることを意味して
いる。
【０００４】
【発明の開示】本発明の目的は、上記問題点を解決する
ことにある。この目的を達成するため、本発明の主題
は、明細書の冒頭で述べた特徴をすべて備えた内燃機関
である。さらに本発明の内燃機関は、流体路の空気抜き
を行なう通路を、少なくとも１つ備えたことを特徴とし
ている。空気抜き用の流路は、カムシャフトで操作され
る各タペットに関連する圧力チャンバを外気と連通させ
るものであり、タペットがその休止位置から移動する
と、当該通路は遮断され閉鎖される。
【０００５】第１実施形態では、空気抜き通路は、タペ
ットの周壁面の平坦部と、ブッシュの円筒壁との間に規
定されている。ブッシュ内には、タペットがスライド可
能に配置されている。当該解決手段を採用すると、タペ
ットの回転位置によって、空気抜き通路を最善位置に簡
単にプリセットできるという利点がある。この解決策
は、タペットの軸が鉛直に対して傾斜していて、タペッ
トの高い側に空気抜き通路を設ける必要のある場合に、
特に有益である。
【０００６】第２実施形態では、タペットがスライド可
能に挿通されたブッシュの本体内に、空気抜き通路が形
成されている。タペットは、径の減じられた端部を有し
ていて、この端部が環状チャンバを規定している。タペ
ットが休止位置にあるとき、空気抜き通路は、環状チャ
ンバ内に開口する。一方、タペットが休止位置から離れ
ると、空気抜き通路は、タペットの主要部（すなわち、
径の大きい部分）によって塞がれる。代わりの構成とし
て、空気抜き通路は、案内ブッシュ内のスリットによっ
て規定されていてもよい。
【０００７】当然、他にも色々な空気抜き通路の構造お
よび配置を採用することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を添付の図面を
参照して以下に詳細に説明する。図１は、本件出願人に
より出願されたヨーロッパ特許出願(EP-A-0803642、お
よびEP-A-1091097)に開示された内燃機関を示してい
る。この内燃機関は、例えば直列５気筒のマルチシリン
ダーエンジンであって、円筒状のヘッド１を備えてい
る。
【０００９】ヘッド１のベース面３には、５気筒の各シ
リンダ毎に１つのキャビティ２が形成されている。キャ
ビティ２は燃焼チャンバを構成し、そこには、２つの吸
気ダクト４、５と、２つの排気ダクト６とが配管されて
いる。２つの吸気ダクト４、５と燃焼チャンバ２との連
通は、２つの従来型ポペットタイプ(あるいは、マッシ
ュルームタイプ)の吸気バルブ７によって制御される。
各バルブ７は、ヘッド１の本体内にスライド可能に受け
入れられたステム８を含む。ヘッド１の内面とバルブの
エンドキャップ10との間に配置されたスプリング９によ
って、各バルブは閉止位置に戻される。
【００１０】吸気バルブ７を開ける動作は、カムシャフ
ト11を使用して、後述するような方法で制御される。カ
ムシャフト11は、ヘッド１のサポート部内で軸12につい
てスライド可能に収容されていて、バルブを操作するカ
ム14を複数備える。
【００１１】吸気バルブ７を操作する各カム14は、軸17
に沿ってスライド可能に設けられたタペット16のキャッ
プ15と協働する。図示の例では、予め組み立てられたサ
ブアッセンブリ20の本体19に保持されたブッシュ18内
で、軸17は、バルブ７の軸と実質的に90°の角を為して
いる(図３を参照して後述するように、タペットは直線
状に配置されていてもよい)。サブアッセンブリ20は、
後述するように、吸気バルブ７の操作と関連するすべて
の電子デバイスおよび流体圧デバイスを収容している。
【００１２】タペット16は、チャンバＣ内に存在する加
圧下の流体(代表的には、エンジン潤滑路から供給され
るオイル)およびピストン21を介して、バルブ７のステ
ム８にスラスト荷重を伝達し、これにより、弾性手段９
の作用に抗してバルブ７が開く。ピストン21は、ブッシ
ュ22で構成される円筒状本体内にスライド可能に設けら
れている。ブッシュ22もまた、サブアッセンブリ20の本
体19に保持されている。
【００１３】また、図１に示したような公知の構成にお
いては、各吸気バルブ７に関連する加圧流体を含むチャ
ンバＣは、ソレノイドバルブ24を介して、出口チャンネ
ル23と連通するように設定できる。ソレノイドバルブ24
(ここに説明する機能に適した公知のものすべてを採用
可能である)は、信号Ｓに従って、電子的制御手段(その
全体を参照数字25で示している)により制御される。信
号Ｓは、エンジンの動作パラメータ(例えば、アクセル
の位置およびエンジンの回転数)を示している。
【００１４】ソレノイドバルブ24が開くと、チャンバＣ
がチャンネル23と連通する。その結果、チャンバＣ内の
加圧流体がチャンネル23内に流れ込み、各バルブ７のタ
ペット16の連結が解除される。そして、復帰スプリング
９の作用によって、吸気バルブ７が即座に閉止位置に戻
る。
【００１５】チャンバＣと出口チャンネル23との連通を
制御することによって、開口時間および各吸気バルブ７
の開口ストロークを所望の値に変更できる。
【００１６】複数のソレノイドバルブ24の出口チャンネ
ル23がすべて開いて、１つの共通する縦方向チャンネル
26と連通する。チャンネル26は、１または２以上のプレ
ッシャーアキュームレータ27と連通している。図１に
は、プレッシャーアキュームレータ27が１つだけ現れて
いる。タペット16と関連するブッシュ18、ピストン21と
関連するブッシュ22、およびソレノイドバルブ24と関連
するチャンネル23、26のすべてを、上述の予め組み立て
たアッセンブリ20の本体19内に保持しているので、エン
ジン組立における迅速性および簡易性という点で優れて
いる。
【００１７】各シリンダに関連する排気バルブ80は、図
１に示した例においては、各タペット29を用いてカムシ
ャフト29により、従来からの方法で制御される。
【００１８】図２は、あらかじめ組み立てたサブアッセ
ンブリの本体19を拡大して示している。図２は、可変制
御バルブを単純化したものを示している。これも従来か
ら知られたものであって、タペット16の軸は、バルブ
（不図示）のステム８の軸と一直線に配置されている。
図２では、図１に示したものと共通する部分には、同一
の参照数字を付している。カム（図２では、不図示）が
回転して、キャップ15にスラスト荷重が負荷される結
果、スプリング15ａの作用に抗して、タペット16が下降
する。そして、チャンバＣの加圧オイルによりピストン
21が移動し、これによってバルブのステムが操作され
る。ソレノイドバルブ24(図１)によって、チャンバＣ内
の加圧オイルを空にすることができる。
【００１９】明細書の冒頭で既に述べたように、長時間
の停止後にエンジンを始動させる場合、長時間の停止に
よって流路からオイルが流出しているので、オイル供給
ポンプによって再び流路がオイルで満たされ、それと同
時に、各チャンバ及びチャンバＣに連通するパイプから
空気が抜かれる。この空気抜きを行なうために、本発明
では、各タペット16に空気抜き通路を設けている。
【００２０】図３に示した解決策においては、当該通路
100は、タペット16の周壁の平坦部101と、ブッシュ18の
内部円筒壁102との間に形成されている。タペットは、
ブッシュ18の内部にスライド可能に配置されている。通
路100の上端をブッシュ18の上端よりも下方に位置させ
るのに十分な距離だけ、タペットが休止位置（図示した
位置）から離れる方向に移動すると、通路100は遮断さ
れ、閉鎖される。
【００２１】図４に示した解決策においては、通路100
がブッシュ内に形成されており、タペット16は、径が小
さくされ環状チャンバ104を規定する端部16ａを有す
る。この環状チャンバ104内に通路100が開口している。
タペットが、その休止位置（図示した位置）から離れる
方向に(図中下方側へと)移動すると、通路100の出口
は、タペット16の主要部（すなわち、径の大きな部分）
で塞がれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本件出願人によって出願されたヨーロッパ特
許出願(EP-A-0803642)に示された具体例に係る内燃機関
のシリンダヘッドの断面図である。
【図２】 単純化した従来技術に係るエンジンを詳細に
示す拡大断面図である。
【図３】 本発明の構成を詳細に示す断面図であって、
図２に示した従来の構成に修正を加えたものである。
【図４】 本発明の構成を詳細に示す断面図であって、
図２に示した従来の構成に別の修正を加えたものであ
る。
【符号の説明】
４ 吸気ダクト ６ 排気ダクト ７ 吸気バルブ ８ ステム ９ スプリング(弾性復帰手段) 11 カムシャフト 14 カム 16 タペット 21 ピストン 22 ブッシュ 23 出口チャンネル 24 ソレノイドバルブ 26 縦方向チャンネル 34 容量可変チャンバ 100 空気抜き通路 101 平坦部分 102 円周壁 103 ブッシュ 104 環状チャンバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンドレア・ペコリ イタリア10100トリノ、コルソ・セバスト ポリ33番 (72)発明者 フランチェスコ・ヴァッタネオ イタリア10060パンカリエリ（トリノ）、 ヴィア・ジャルディーニ・デッラ・レシー ガ13番 Ｆターム(参考） 3G018 AB07 AB12 AB16 CA12 CA19 DA00 DA51 DA56 FA01 FA06 FA08 GA00 GA02 GA03 GA17

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各シリンダに対して設けられた、少なく
    とも１つの吸気バルブ(７)および少なくとも１つの排気
    バルブであって、各バルブが、同バルブを閉止位置に戻
    して、吸気ダクト(４)と排気ダクト(６)と燃焼チャンバ
    との連通を制御する弾性手段(９)を備えている、吸気バ
    ルブ(７)および排気バルブと、 カムシャフト(11)のカム(14)によって操作される上記吸
    気バルブおよび排気バルブを、タペット(16)を用いて操
    作するカムシャフト(11)と、を備えた内燃機関であっ
    て、 少なくとも１つのタペット(16)が、加圧流体を収容した
    流体チャンバ(Ｃ)を含む流体手段を介在させて、上記弾
    性復帰手段(９)の作用に抗して、吸気バルブまたは排気
    バルブを制御し、 加圧流体を収容した上記流体チャンバ(Ｃ)は、ソレノイ
    ドバルブ(24)を介して、出口チャンネル(23)に連結する
    ことが可能であって、それにより、上記バルブを関連す
    るタペット(16)から離脱させて、弾性復帰手段(９)の作
    用に抗して同バルブを迅速に閉じることができ、 上記流体手段がさらに備えるピストン(21)は、上記バル
    ブのステム(８)と協働するとともに、ガイドブッシュ(2
    2)内にスライド可能に設置されており、当該ピストン
    は、ガイドブッシュ(22)内で該ピストンによって規定さ
    れる容量可変チャンバ(34)の方を向いており、 容量可変チャンバ(34)は、ガイドブッシュ(22)の端部開
    口を介して、加圧流体を収容した上記流体チャンバ(Ｃ)
    と連通しており、 上記ピストンが備える端部アペンデージは、バルブの閉
    止ストロークの最終部分において上記端部開口に挿入さ
    れることで、上記可変容量チャンバと加圧流体を収容し
    た上記流体チャンバとの間の連通ポートを制限して、そ
    れにより、閉止位置近傍においてバルブストロークを減
    速させることができるように構成されており、 以下のことを特徴とする、すなわち、 流体路の空気抜きを行なう通路(100)を少なくとも１つ
    備えており、当該通路(100)は、カムシャフトで操作さ
    れる各タペット(16)に関連する圧力チャンバ(Ｃ)を、外
    気と直接連通させるものであり、 タペット(16)がその休止位置から移動すると、上記通路
    (100)が遮断され閉鎖されることを特徴とする、内燃機
    関。
  2. 【請求項２】 上記空気抜き通路(100)は、タペット周
    壁面の平坦部(101)と、当該タペット(16)がスライド可
    能に挿通されているブッシュ(103)の円周壁(102)と、の
    間に規定されていることを特徴とする、請求項１記載の
    内燃機関。
  3. 【請求項３】 上記空気抜き通路(100)は、上記タペッ
    ト(16)がスライド可能に挿通されたブッシュ(103)の本
    体内に形成されていて、 当該タペットは、径の減じられた端部(16ａ)を有してい
    て、この端部が環状チャンバ(104)を規定しており、 タペットがその休止位置にあるとき、空気抜き通路(10
    0)が環状チャンバ(104)内に開口するとともに、その一
    方で、タペットが休止位置から離れると、空気抜き通路
    (100)は、タペットの大寸の主要部によって塞がれるこ
    とを特徴とする、請求項１記載の内燃機関。
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