JP2004036614A - 内燃機関及び電子制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】各シリンダの２つの吸気バルブを動かすためにシステムに均一な応力を保証する。
【解決手段】各シリンダに２つの吸気バルブＶ_Ｉを備えた内燃機関は、前記のバルブを動かすために電子制御されたシステムを備えている。電子制御ユニット１６は、互いに異なった開閉の第一規則および開閉の第二規則に従って、２つの吸気バルブを別々に制御するようにプログラムされる。電子制御手段１６は、エンジンの各動作サイクルで、またはエンジンの１つ以上の動作サイクルに等しい周期で、互いに関して２つの吸気バルブの開閉の規則を逆にするように設計されており、その結果、２つの吸気バルブのそれぞれは交互に開閉の第一規則および第二規則に従う。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各シリンダに設けられた少なくとも２つの吸気バルブと、吸気バルブを可変動作させるための電子制御油圧系とを備えるタイプの内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、既に以下のエンジンを提案している（例えば、特許文献１参照。）。また、本出願人は、上記に特定されたタイプのエンジンを、２００１年７月６日付けで既に提案している（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第６２３７５５１号明細書（ＵＳ−Ａ−６　２３７　５５１）
【特許文献２】
伊国特許出願番号ＴＯ２００１Ａ０００６６０号（イタリア特許出願番号ＴＯ２００１Ａ０００６６０号、本特許出願の日付ではまだ秘密状態にある）
【０００４】
特許文献１において、当該エンジンは、
各シリンダに設けられた少なくとも２つの吸気バルブであって、各々は、バルブを閉位置に押圧する弾性戻し手段を備え、吸気ダクトおよび排気ダクトのそれぞれを制御するためのものである吸気バルブと、
それぞれのタペットによってエンジンのシリンダの各吸気バルブを動かすための少なくとも１つのカム軸であって、各吸気バルブが前記カム軸の各カムによって制御されており、前記タペットのそれぞれが、加圧された流体チャンバーを含む油圧手段の介在により前記弾性戻し手段の動きに抗して各吸気バルブを制御し、各吸気バルブに関係して加圧された流体チャンバーは、バルブを各タペットから分離し、各弾性戻し手段の結果としてバルブを素早く閉状態にさせる目的で電磁弁によって排気ダクトに接続されるように設計されているカム軸と、
エンジンの１つ以上の動作パラメーターにより、それぞれの吸気バルブまたは排気バルブの開状態の時間およびストロークを変えるために各電磁弁を制御する電子制御手段と、を備えている。
【０００５】
特許文献２において、各シリンダに関係した吸気バルブは、正しいテンポでそして／又は開状態の範囲で別々に制御される。その結果、第一の吸気バルブは開閉の第一規則に従い、第二の吸気バルブは開閉の第二規則に従う。
【０００６】
前に提案された解決策とは無関係に、各シリンダの２つの吸気バルブの開閉を別々に制御することは、他の理由で有用であろう。したがって、明らかに、別々に制御する場合では、２つの吸気バルブに関係したシステムの部分が、違った応力を受けるということになる。それらは、システムの実質的に内在する非対称性に帰着する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、各シリンダの２つの吸気バルブを動かすためにシステムに作用する応力が均一であることを保証して、上記の欠点を克服することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の主題は、最初に述べた特徴をすべて有したエンジンを提供することであり、各シリンダに関係した２つの吸気バルブが、正しいテンポでそして／又は開状態の範囲で別々に制御され、その結果、各エンジンサイクルで、吸気バルブは開閉の第一規則に従い、別の吸気バルブが開閉の第二規則に従うことを特徴としており、前述の電子制御手段が、１つ以上のエンジン・サイクルに等しい周期で同じシリンダの２つの吸気バルブの開閉の規則を互いに関して逆にするようにプログラムされており、その結果、２つの吸気バルブの各々は、各連続周期で開閉の第一規則または第二規則に交互に従うことを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の特徴および利点は、添付図面を参照して詳細な説明から明確になるであろう。それは単に非限定的な例として提供されている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、内燃機関におけるバルブの可変動作用のシステムの動作原理の模式的な例示である。参照符号１は、内燃機関のシリンダヘッド３に形成された、各ダクト２（吸気または排気のいずれか）に関係したバルブ（それは吸気バルブまたは排気バルブのいずれかでもよい）を全体として示している。バルブ１はバネ４によって、その閉位置（図１に図示されるように上方に）の方向に呼び戻されるが、それがピストン５によって強制的に開状態になる。それはバルブのステムの上部端に作用する。ピストン５は、チャンバー６の内部に存在する加圧された油によって、ピストン７で順次制御される。それは、カム軸１０のカム９と協働しながらタペット・バケット８を支持する。バケット８は、カム９と滑動可能な接触状態でバネ１１によって保留される。圧力チャンバー６は、電磁弁１５の開／閉の要素１４によって、圧力アキュムレータ１３と順次連通するダクト１２に接続することができる。電磁弁１５はエンジンの動作条件に従って電子制御手段（不図示）によって制御される。電磁弁１５が開いているときに、加圧された油（それはチャンバー６の中にある）が開放される。その結果、バルブ１は、弾性戻しバネ４の動きで素早く閉じる。
【００１１】
電磁弁１５が閉じられているときに、チャンバー６の中にある油は、ピストン７の動きをピストン５に伝え、その結果バルブ１に伝える。その結果、バルブ１の位置はカム９によって決定される。言いかえれば、カム９は、カム形状に依存するサイクルに従ってバルブ１の開状態を普通に制御する。しかしながら、ピストン７とバルブ１の接続を遮断するために、電磁弁１５を開くことにより、不必要ならばいつでも「不能にする」ことができる。
【００１２】
本発明は、２つの吸気バルブが各シリンダに関係しているエンジンに対して上記タイプのバルブの可変動作のシステムを適用することに関する。
【００１３】
図２は、本発明に係るエンジンの一実施形態のシリンダヘッドの、シリンダの軸に垂直な面についての、横断面図を示している。各シリンダについて、エンジンは２つの吸気バルブＶ_Ｉおよび２つの排気バルブＶ_Ｅを備えている。排気バルブＶ_Ｅの各対は、単一のアクチュエーター・ピストン５（たとえ、２つの排気バルブに２つの別個のアクチュエーターを設けることが明らかに可能であるか、又は、排気バルブを制御するためのすべての電子制御を有しないことができるとしても）によって、リンク１６を介して、図示された特定の具体例の場合には制御されているが、各シリンダの２つの吸気バルブＶ_Ｉが別体のアクチュエーター・ピストン５によって制御されている。
【００１４】
図３は、本発明に係るエンジンのシリンダの模式図である。図３では、図１に図示されたものに対応する部分は同じ参照符号によって示されている。理解されるように、システムは、実際上、図１の中で図示されたものに関して２倍の構成となっている。２つの吸気バルブＶ_Ｉは、カム軸１０のそれぞれのカム９によって実際に制御される。図１に図示された配置によれば、各カム９は、各アクチュエーター５の関係したそれぞれのタペット７を制御する。２つの加圧されたチャンバー６は、２つのそれぞれの電磁弁１５によって制御される。それは電子制御ユニット１６によって順次制御される。２つのバルブＶ_Ｉは、エンジン（スパークプラグＳがその中にセットされている）のシリンダＣに関係した燃焼室の内部にある２つの各吸気ダクト２によって空気の流入量を制御する。２つの吸気ダクト２は、単一の吸気ダクトＲから分岐している。そこでは、電子制御された燃料噴射デバイスＩがセットされている。
【００１５】
図４は、エンジンの動作サイクルでの２つの吸気バルブの開閉のサイクルを図示する。図４のダイアグラムは、エンジンシャフトの回転に応じた、２つの吸気バルブ（この場合、Ａ１及びＡ２で示されている）のそれぞれの持ち上げを示す。ダイアグラムは、また上死点（ＴＤＣ）および下死点（ＢＤＣ）に対応するエンジンシャフトの位置を図示する。図４の場合に理解されるように、２つの吸気バルブＡ１，Ａ２は、異なる開閉の規則によって制御される。バルブＡ１の場合には、持ち上げが大きく、より大きな角度の範囲で生成されるが、バルブＡ２の場合には、持ち上げが小さく、より小さな角度の範囲で生成される。両方の場合において、バルブ持ち上げダイアグラムは、バルブを制御するためのカムの形状に対応する理論的なものとは異なる。特に、バルブの閉ステップに限って言えば、コントロール・カムの形状の結果として起こるであろうことと比較して、バルブはより素早く（つまり、より制限された角度範囲で）閉じられている。
【００１６】
本発明によれば、２つの吸気バルブＡ１，Ａ２を別々に制御することに加えて、開閉の第一規則および開閉の第二規則によって、前のサイクルで、第一の吸気バルブが第一規則によって制御され、第二の吸気バルブが第二規則によって制御されているという意味で、エンジンの個々の連続動作サイクルで、２つのバルブ間の区別が逆にされ、エンジンの後の動作サイクルで、前記コントロールが逆にされ、その結果、第一のバルブが第二規則によって制御され、第二のバルブが第一規則によって制御されることを備えている。実際、各吸気バルブは、個々の連続のエンジン・サイクルで、開閉の第一規則、および開閉の第二規則によって、交互に制御されている。例えば、図５は、図４に示されたタイプのサイクルの後に続くあらゆるサイクルで２つのバルブＡ１，Ａ２を持ち上げるダイアグラムを図示する。理解されるように、図５のダイアグラムは図４のそれと同一である。しかし、この場合、より小さな持ち上げを備えた線がバルブＡ１を示している一方、より大きな持ち上げを備えた線がバルブＡ２を示している。
【００１７】
【発明の効果】
前述の解決策のおかげで、２つの吸気バルブの区別された制御に起因した利点は、２つの吸気バルブに関係した機械的で油圧系の部材が受けている応力のタイプにいかなる非対称性を導入することなく維持される。
【００１８】
前述の解決策は、吸気バルブを制御するためのすべてのアクチュエーターで潜在的に均一な摩耗及び劣化を保証し、各シリンダの各アクチュエーターの構成要素上に存在するばらつきの非対称性の影響を最小にし、燃焼室で引き起こされた乱流の増加と結合して、アクチュエーターの吸収のレベルの減少を目的とした、吸気バルブの選択的な作動及び非作動を可能にする。
【００１９】
各バルブに関する制御が他のものとは異なり、空中で目に見えないものとして仮定される効果と共に、制御の周期的逆転が設けられているので、その解決策は各シリンダの２つのバルブのうちの１つが上手く作動しないことを認識することを可能にする。
【００２０】
もちろん、各シリンダの２つの吸気バルブの開閉規則の逆転は、エンジンの個々の連続動作サイクルで、およびエンジンの所定数の動作サイクルの後に得ることができる。実際、すなわち、逆転の周期性は、エンジンの１つ以上の動作サイクルに相当するであろう。
【００２１】
もちろん、前述の原理を失ったり本発明の範囲を逸脱したりすることなく、構造の実施形態および詳細は、単に具体例として本明細書に記載され且つ図示されたものを参照して、幅広く変形させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関におけるバルブの可変動作用のシステムの動作原理を図示する模式図である。
【図２】本発明に係る内燃機関のシリンダヘッドのシリンダの軸に垂直な面での横断面図である。
【図３】２つの吸気バルブ、およびそれに関連した動作の対応するシステムを備えたエンジンのシリンダの模式図である。
【図４】本発明に係るエンジンの動作原理を図示するダイアグラムである。
【図５】本発明に係るエンジンの動作原理を図示するダイアグラムである。
【符号の説明】
１　バルブ
２　吸気ダクト
３　シリンダヘッド
４　バネ
５　ピストン（アクチュエータ）
６　チャンバー
７　ピストン（タペット）
８　バケット
９　カム
１０　カム軸
１１　バネ
１２　ダクト
１３　圧力アキュムレータ
１４　開／閉の要素
１５　電磁弁
１６　電子制御ユニット

Claims (3)

1. エンジンの各シリンダに設けられた少なくとも２つの吸気バルブであって、吸気ダクト（２）と排気ダクトとをそれぞれ制御するために、閉位置の方向にバルブ（Ｖ_Ｉ）を押圧する弾性戻し手段（４）をそれぞれ備える吸気バルブと、
   各タペット（７）によりエンジンのシリンダの各吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）を動かすための少なくとも１つのカム軸（１０）であって、各吸気バルブおよび排気バルブが前記カム軸（１０）のそれぞれのカム（９）によって制御されており、前記タペット（７）は、加圧された流体チャンバー（６）を含んでいる油圧手段の介在により、前記の弾性戻し手段（４）の動きに抗してそれぞれの吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）を制御し、バルブを各タペット（７）から分離するとともにそれぞれの弾性戻し手段（４）の結果としてバルブを素早く閉じさせるために、各吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）に関係した加圧された流体チャンバー（６）は、電磁弁（１５）によって、排気ダクトに接続されるように設計されているカム軸（１０）と、
   エンジンの１つ以上の動作パラメーターにより、各吸気バルブまたは排気バルブの開いている時間およびストロークを変えるために各電磁弁（１５）を制御する電子制御手段（１６）と、を備え、
   各シリンダ（Ｃ）に関係した２つの吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）は、正しいテンポでそして／又は開状態の範囲で別々に制御され、その結果、各エンジンサイクルで吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）は開閉の第一規則に従い、別の吸気バルブは開閉の第二規則に従い、前述の電子制御手段（１６）は、エンジンの１つ以上の動作サイクルに等しい周期で同じシリンダの２つの吸気バルブの開閉の規則を互いに関して逆にするようにプログラムされており、その結果、２つの吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）の各々は、各連続周期で開閉の第一規則および第二規則に交互に従うことを特徴とする内燃機関。
2. 前述の電子制御手段は、エンジンの各動作サイクルで同じシリンダの２つの吸気バルブ（Ｖ_Ｉ）の開閉の規則を互いに関して逆にするように設計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. ガソリンエンジンであり、前述の２つの吸気ダクトが共通ダクト（Ｒ）から分岐しており、電子制御燃料噴射デバイス（Ｉ）が設けられていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１つに記載の内燃機関。

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