JP2005042597A - 排気弁駆動機構及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】多段リフト方式の圧縮圧力開放式補助ブレーキを用いて制動力を向上させると共に、補助ブレーキを使用しない場合で排ガスの浄化が必要な運転状況下では、ＥＧＲ機能を果たすことで排気ガスの浄化の可能な排気弁駆動機構及びその制御方法の提供。
【解決手段】エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に構成されていることを特徴としている。
【選択図】図１
【解決手段】エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に構成されていることを特徴としている。
【選択図】図１
Description
【０００１】
本発明は、補助制動（圧縮圧力開放式ブレーキ）とＥＧＲの双方の機能を果たす排気弁駆動機構及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
制動力向上を目的とした圧縮圧力開放式ブレーキにおいて、「多段リフトの圧縮圧開放ブレーキ」は知られている。
圧縮圧力開放式ブレーキは、特に車両総質量が極めて大きな重トレーラを牽引する重トレーラトラクタにおいては大いに効果的な技術である。
【０００３】
然るに、そのような車両総質量が極めて大きな重トレーラを牽引する重トレーラトラクタの全自動車における占有率はさほど大きくなく、通常の大型トラック等では係る補助ブレーキを装備するために発生するコスト上昇を考えた場合、それ程の補助ブレーキの向上を現状では必要としていない。
【０００４】
ここで、エンジン回転数に応じた補助制動力を得るエンジンブレーキ装置が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
又、第１作動室と第２作動室に作動液が導入された時に、後退した後部ピストンが接続ポートを閉塞するのを防止した２段作動方式のエンジンブレーキ装置の排気弁操作用アクチュエータも知られている（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３０４１５号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０４１６号公報
【特許文献３】
特開平１０−２６６８２２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、爆発・膨張行程で排気バルブを所定量開放して、圧縮された圧力を逃すことによる出力低下によってエンジンブレーキ（補助ブレーキ）をかけると共に、吸気から圧縮に至る工程でも排気バルブを所定量開放することによって、所謂「内部ＥＧＲ」を行い、以って、ＮＯｘの低減を可能ならしめる技術を得るに至った。
本発明の目的は、多段リフト方式の圧縮圧力開放式補助ブレーキを用いて制動力を向上させると共に、補助ブレーキを使用しない場合で排ガスの浄化が必要な運転状況下では、ＥＧＲ機能を果たすことで排気ガスの浄化の可能な排気弁駆動機構及びその制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内（１００）へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の２段目において、吸気行程の下死点近傍の領域よりも進角した領域では、一旦リフト量がゼロとなるが、直ちに吸気行程の下死点近傍の領域と同一程度のリフト量となる様に構成されている（請求項２）。
【００１０】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項３）。
【００１１】
前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の２段目において、圧縮行程の下死点近傍の領域よりも進角した領域では、一旦リフト量がゼロとなるが、直ちに圧縮行程の下死点近傍の領域と同一程度のリフト量となる様に構成されている（請求項４）。
【００１２】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータの０段目では排気弁（３）のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に設定されていることを特徴としている（請求項５）。
【００１３】
前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域では突出している（７ｄ）が、それよりも進角した領域に、ベース円（７ａ）近傍まで凹んで（７ａ１）、直ちに吸気行程の下死点近傍の領域と同一程度の突出量となる様な領域（７ｂ）を有している（請求項６）。
【００１４】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では排気弁のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に設定されていることを特徴としている（請求項７）。
【００１５】
前記カム（７）は、圧縮行程の下死点近傍の領域では突出している（７ｄ）が、それよりも進角した領域に、ベース円（７ａ）近傍まで凹んで（７ａ１）、直ちに圧縮行程の下死点近傍の領域と同一程度の突出量となる様な領域（７ｂ）を有している（請求項８）。
【００１６】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域（７ｄ）の突出量は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では排気弁（３）のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となる様に設定されており、以って、前記排気弁（３）が、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内（１００）へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項９）。
【００１７】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では排気弁（３）のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となる様に設定されており、以って、前記排気弁（３）が、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項１０）。
【００１８】
また、本発明の排気弁駆動機構の制御方法は、エンジン（１）の回転数を計測する回転数計測手段（３０）と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段（４０）と、制御手段（２０）とを有しており、前記制御手段（２０）は、エンジン（１）の回転数及び負荷が所定の範囲内となった場合には、排気系から排気ガスをエンジンシリンダ（１００）内へ流入せしめるために前記アクチュエータ（１０）を１段目に移動する制御を行い、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力された場合には、前記アクチュエータ（１０）を２段目に移動する制御を行う様に構成されている（請求項１１）。
【００１９】
前記制御方法において、回転数計測手段（３０）によりエンジンの回転数を計測する工程（Ｓ１）と、負荷検出手段（４０）によりエンジンの負荷を検出する工程（Ｓ１）と、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力されたか否かを判定する工程（Ｓ２）と、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力された場合に前記アクチュエータ（１０）を２段目に移動する工程（Ｓ４）と、エンジンの回転数及び負荷が排気系から排気ガスをエンジンシリンダ（１００）内へ流入させるべき範囲となったか否かを判定する工程（Ｓ３）と、エンジンの回転数及び負荷が排気系から排気ガスをエンジンシリンダ内へ流入させるべき範囲となった場合に前記アクチュエータ（１０）を１段目に移動する工程（Ｓ５）、とを有することを特徴としている（請求項１２）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２１】
先ず、図１〜図７、及び図１１を参照して第１実施形態を説明する。
図１は通常運転時を示したブロック図である。図１において、エンジン１のシリンダ１００の吸気ポート２を開閉する排気弁３は、図示しないバルブスプリングで垂直上方へ付勢されている。
【００２２】
前記排気弁３の弁軸端３ａはロッカアーム４の弁側アーム部先端４ａに当接している。そのロッカアーム４のプッシュロッド側の先端球状部４ｃはプッシュロッド５の皿部５ｃに係合している。プッシュロッド５の下端５ｂはカムフォロア６を介して弁駆動用のカム７に当接している。
【００２３】
そして、カム７が回転し、プッシュロッド５がカムプロフィルの軌跡に応じて上方に突き上げられ、プッシュロッド５と当接するロッカアーム４はロッカアームシャフト８の軸中心（Ｏ点）周りに揺動する。ロッカアーム４の揺動によってロッカアーム４に軸端３ａが当接した排気弁３は図示しないバルブスプリングの付勢をも借りて開閉運動を行う。
【００２４】
一方ロッカアーム４を回動支持するロッカアームシャフト８の端部にはレバー部材９が固着されており、そのレバー部材９の先端９ａの下面には２段式アクチュエータ（以降、２段式アクチュエータを単にアクチュエータと言う）１０の後述する上方ピストンのロッド部１３ｂの先端が当接している。
したがって、アクチュエータ１０の作動状況に応じて、排気弁系はアクチュエータ１０の不作動を含め、カム７の回転に関わらず、全体が上下方向３段階に高さを変化させるように構成されている。
【００２５】
アクチュエータ１０は、シリンダ部１１とそのシリンダ部１１内を摺動し、分離はしているが上下に重なるように内装される下方ピストン１２及び上方ピストン１３とで構成されている。
下方ピストン１２は、ピストン部１２ａと、そのピストン部１２ａよりも外径が細いロッド部１２ｂとで構成され、上方ピストン１３は、ピストン部１３ａと、そのピストン部１３ａよりも外径が細いロッド部１３ｂとで構成されている。
【００２６】
シリンダ部１１は内周部に下方ピストン１２及び上方ピストン１３が重なった状態で、シリンダ部１１内を上方ピストン１３が上昇して、未だ上昇出来る余地を残した位置で、下方ピストン１２のピストン部１２ａの上端を系止させるストッパリング（例えばＥ型止め輪）１４が取付けられている。
【００２７】
又、シリンダ部１１の下面にはシリンダ内に油圧を供給するための供給孔１１ａが設けられ、シリンダ壁（シリンダ側部）１１ｂで底部に相当する位置に下方連通孔１１ｃと、下方ピストン１２及び上方ピストン１３が重なった状態で且つ下方ピストン１２がシリンダ底部に接触した状態で下方ピストン１２のロッド部１２ｂとシリンダ壁１１ｂと上方ピストン１３の下面とで形成される空間である中間室Ｓに連通する連通孔１１ｄが形成されている。
【００２８】
前記供給口１１ａには、油圧ポンプＰで昇圧された油圧が第１の開閉弁Ｖ１を介して与えられる。又、前記シリンダ壁１１ｂに形成された二つの連通孔１１ｃ、１１ｄは第２の開閉弁Ｖ２を介装した連通管Ｔによって接続されている。
【００２９】
アクチュエータ１０の下方ピストン１２及び上方ピストン１３の作動はコントロールユニット２０によって制御される。コントロールユニット２０は演算部２１とデータベース２２と制御信号発信部２３とで構成されている。
【００３０】
前記演算部２１はエンジン回転センサ３０及びエンジン負荷センサ４０と信号ラインＬｉを介して接続され、前記制御信号発信部２３は制御信号ラインＬｏを介して前記第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２と接続されている。
【００３１】
コントロールユニット２０の演算部２１は、エンジン回転センサ３０と負荷センサ４０との情報及びデータベース２２からの情報に基づいて、「通常運転；０段目の制御」即ち、アクチュエータ１０を不作動のままとするか、「ＥＧＲ運転；１段目の制御」とするか、或いは「圧縮圧解放型の補助ブレーキ作動運転；２段目の制御」とするかを判断し、制御信号発信部２３に第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２へ制御信号を発信させるように構成されている。
【００３２】
次に図４及び図５を参照して第１実施形態のカム形状（カムプロファイル；図４）と排気弁３のバルブリフト（図５）との関係を説明する。
【００３３】
図４において、カム７は反時計針回り（Ｒ矢印方法）に回転するものとする。カムプロファイルは、ベース円７ａ（ベース円は１回転中２箇所に存在；７ａ１、７ａ２）と、ベース円７ａと同心でベース円７ａよりも径の大きな円弧部７ｂと、本来の排気のための頂部７ｃと、ＥＧＲ機能を果たすための突起部７ｄとから成る。
尚、円弧部７ｂのかむ中心からの高さは、突起部７ｄと同一か、或いはそれよりもやや低いことが好ましい。
【００３４】
図５は、縦軸にバルブリフトを、横軸にクランク回転角度をとったバルブリフト線図である。横軸左端から順に上死点（ＴＤＣ）、下死点（ＢＤＣ）を境界として、吸気工程、圧縮工程、爆発・膨張行程、排気工程が区画されている。
【００３５】
図５のバルブリフト線７０の各所に付された符号は図４に付されたカムプロファイル上の符号と一致している。尚、図５中、破線は開閉基準線を示し、破線の下方の領域では排気弁３は閉じられており、破線の上方の領域では排気弁３がリフト量に応じて開かれる。
【００３６】
詳細には、吸気工程はベース円７ａ（７ａ１）で始まり、吸気工程の区間で下死点（ＢＤＣ）直前にカムプロファイルの突起部７ｄが位置し、圧縮工程の大部分はベース円７ａで占められ、圧縮工程終了の上死点（ＴＤＣ）直前から爆発・膨張工程全域においては前記突起部７ｄと同程度のリフト量を持つ円弧部７ｂとなり、排気工程において頂部７ｃによってバルブは開放され、閉じられて、再び吸気工程では一旦円弧部７ｂを経てベース円７ａ（７ａ２）に戻る。
【００３７】
図１を再び参照しつつ、図５では前記アクチュエータ１０は０段目の状態で不作動で第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２は共にドレン側（閉）となっており、油圧はアクチュエータ１０に作用していない。したがって、排気弁３の動弁系全体はアクチュエータ１０によって持ち上げられておらず、排気弁３は排気工程でのみで開かれる。即ち図５は通常運転モードにおけるバルブリフトを示している。
【００３８】
図６のバルブリフト線図及び図２の状態は、アクチュエータ１０が１段目の作動、即ち、吸気工程後期において排気弁３を所定量開弁することにより、図示しないシリンダ内部でＥＧＲを行う場合（ＥＧＲモード）を示している。
【００３９】
図６のバルブリフト線図におけるリフト線の形状は、図５のバルブリフト線７０と同一であるが、リフト量、即ち現実の排気弁の開閉の様態は図５とは異なる。即ち、図５のバルブリフト線７０をそのままの形状を保ったまま上方（バルブリフト量を増加させる方向）に移動したものが図６である。
【００４０】
１段目におけるアクチュエータ１０の作動を、図２を参照しつつ以下に詳述する。
前記第１の開閉弁Ｖ１は、コントロールユニット２０からの制御信号を受け、油圧ポンプＰからの油圧をアクチュエータ１０の供給孔１１ａからシリンダ部１１内に流入させる（開閉弁Ｖ１は開放）。
その時、第２の開閉弁Ｖ２は下方連通孔１１ｃと上方連通孔１１ｄとを連通させない、即ち中間室Ｓはドレン状態（開閉弁Ｖ２は閉塞）となっており、一方、アクチュエータ１０のシリンダ部１１の底部側に供給された油圧は下方ピストン１２がストッパリング１４に当接まで上昇するが、それ以上は油圧が第２の開閉弁Ｖ２でブロックされている。
【００４１】
したがって、上方ピストン１３のロッド１３ｂは下方ピストンの上昇分（Ｈ１；図１の該当位置からの高さの差）だけ上昇して前記レバー部材の先端９ａを押し上げる。すると排気弁３も同じ方向に平行に同量だけ持ち上げられる。この時のバルブリフト線図が図６で示されている。
【００４２】
アクチュエータ１０がそのように作動することで図６の吸気区間では排気弁３が所定区間で所定量だけ開弁し、吸気区間にも関わらず排気がエンジンシリンダ内に流入することが可能となって所謂「内部ＥＧＲ」が行われ、シリンダ内の温度が下げられ、その結果排気ガス中のＮＯｘの量が削減される。
【００４３】
図７のバルブリフト線図及び図３の状態は、アクチュエータ１０が２段目の作動、即ち、吸気工程後期において排気弁３を所定量開弁すると共に、爆発・膨張行程においても排気弁３を所定量開弁し、吸気工程後期においてシリンダ内部でＥＧＲを行うと共に、爆発・膨張行程においては圧縮圧力を開放することにより、補助制動力を付与（補助ブレーキ作動モード）している。
【００４４】
図７のバルブリフト線図におけるバルブリフト線７０の形状は、図５及び図６のバルブリフト線と同一であるが、リフト量、即ち現実の排気弁の開閉の様態は図５及び図６とは異なる。
即ち、図６のバルブリフト線図をそのままの形状を保ったまま、更に上方（バルブリフト量を増加させる方向）に移動したものが図７である。
【００４５】
２段目におけるアクチュエータ１０の作動を、図３を参照しつつ以下に詳述する。
第１の開閉弁Ｖ１は、コントロールユニット２０からの制御信号を受け、油圧ポンプＰからの油圧をアクチュエータ１０の供給孔１１ａからシリンダ部１１内に流入させる（開閉弁Ｖ１は開放）。
又、第２の開閉弁Ｖ２もコントロールユニット２０からの制御信号を受け、連通管Ｔを連通させるように作動（開放）し、下方連通孔１１ｃと上方連通孔１１ｄとを連通る。
【００４６】
したがって、アクチュエータ１０のシリンダ部１１の底部側に供給された油圧は下方ピストン１２がストッパリング１４に当接まで上昇した後に、連通管Ｔを経由して、中間室Ｓに流入し、上方ピストン１３をシリンダ部１１の天井に当接するまで押し上げる。
【００４７】
上方ピストン１３のロッド１３ｂ先端は最高点（Ｈ２；図１の該当位置からの高さの差）まで上昇して前記レバー部材の先端９ａを図２よりも更に上方に押し上げる。すると排気弁３も同じ方向に平行に同量だけ持ち上げられる。この時のバルブリフト線図が図７で示されている。
【００４８】
アクチュエータ１０がそのように作動することで図７の吸気区間では排気弁３が所定区間で所定量（図７の斜線を施した部分）だけ開弁し、吸気区間にも関わらず排気がエンジンシリンダ内に流入することが可能となって所謂「内部ＥＧＲ」が行われ、シリンダ内の温度が下げられ、その結果排気ガス中のＮＯｘの量が削減される。
【００４９】
更に、爆発・膨張行程の略全域でも図７の斜線で示すように排気弁３が所定量だけ開弁し、圧縮圧力の一部が開放されることにより、出力が急に減ずる方向に働く。即ち、圧縮圧力開放による補助ブレーキが作動することとなる。
【００５０】
次に図１１を用いて、図１〜図７をも参照して、第１実施形態における排気弁駆動機構の制御方法を説明する。
【００５１】
先ず、コントロールユニット２０はエンジン回転センサ３０からの入力信号によりエンジン回転数を、シリンダ１００頂部に設けたエンジン負荷センサからの入力信号によりエンジン負荷を読込む（ステップＳ１）。
【００５２】
次にコントロールユニット２０は、ドライバ側から補助ブレーキを操作したか否かを判断する（ステップＳ２）。ドライバ側から補助ブレーキを操作していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ３に進み、操作していれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、補助ブレーキを作動させて（ステップＳ４）、即ち、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開放するべく制御信号を発信して、ステップＳ７まで進む。
【００５３】
ステップＳ３では、コントロールユニット２０は前記読込んだエンジン回転情報、エンジン負荷情報に基づいて、エンジン回転数及びエンジン負荷がＥＧＲ領域であるか否かを判断する。
【００５４】
エンジン回転数及びエンジン負荷がＥＧＲ領域であれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ＥＧＲモードであると判断して第１の開閉弁Ｖ１を開放し、第２の開閉弁Ｖ２を閉じた（ステップＳ５）後、ステップＳ７に進む。
一方、エンジン回転数及びエンジン負荷がＥＧＲ領域でなければ（ステップＳ３のＮＯ）、通常モードであると判断して、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じた後、ステップＳ７に進む。
【００５５】
ステップＳ７では、コントロールユニット２０は、車両を停止させるか否かを判断して、停止させるのであれば（ステップＳ７のＹＥＳ）、そのまま制御も終了させる。
一方、停止させないのであれば（ステップＳ７のＮＯ）、再びステップＳ１に戻りステップＳ１以降を繰り返す。
【００５６】
尚、個々のモードにおけるアクチュエータ１０の作動状態は前述の通りである。
【００５７】
上述したような第１実施形態の排気弁駆動機構及びその制御方法によれば、２段作動式アクチュエータ１０をコントロールユニット２０で制御することで、アクチュエータ１０作動の第１段目（ＥＧＲモード）には、吸気工程の終わりか、圧縮工程の初期において排気弁３を開くように構成されており、排気がシリンダ１００内に逆流し内部ＥＧＲが行われるために、シリンダ１００内の燃焼ガスが適度に冷やされて、排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を抑制出来る。
【００５８】
又、アクチュエータ１０作動の第２段目（補助ブレーキ作動モード）には、爆発・膨張行程において排気弁３を開き、シリンダ１００内に排気ガスを流入させることにより、エンジン出力を抑制してエンジンブレーキを作動させることが出来る。
【００５９】
又、アクチュエータ１０を不作動とすることで、通常モードで運転が可能である。
【００６０】
又、ＥＧＲ及び圧縮圧力開放型エンジンブレーキ（補助ブレーキ）作動は、構造が簡単な２段式アクチュエータ１個によって行うことが出来、コストの上昇を最低限に留めることが出来る。
即ち、安価な当該アクチュエータ１個によって、「通常運転モード」、「ＥＧＲモード」、「圧縮圧力開放型エンジンブレーキモード」の３つのモードを実現することが出来る。
【００６１】
次に図４及び図８〜図１０を参照して、第２実施形態を説明する。
図８〜図１０、及び図４の第２実施形態は図１〜図７の第１実施形態に対して、装置の構成の一つであるカム７のプロファイルのみが異なるものであり、その他の構成及び制御方法は実質的に同様である。
【００６２】
即ち、図４におけるθの値が第１実施形態のそれよりも大きく開いた実施形態が第２実施形態である。
したがって、バルブリフト特性は、第１実施形態の吸気区間にあった突起部７ｄ（ＥＧＲ作動；図５〜図７を参照）を、図８〜図１０に示すように、圧縮工程区間の下死点（ＢＤＣ）直後に移動したものである。
【００６３】
第２実施形態によれば、ＥＧＲ作動のタイミングを吸気工程区間から圧縮工程側に移行することにより、吸気量が減縮されず、出力の低下が抑制される。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の排気弁駆動機構及びその制御方法によれば、２段作動式アクチュエータ（１０）をコントロールユニット（２０）で制御することで、アクチュエータ（１０）作動の第１段目には、吸気工程の終わりか、圧縮工程の初期において排気弁を開くように構成されており、排気がシリンダ（１００）内に逆流し内部ＥＧＲが行われるために、シリンダ（１００）内の燃焼ガスが適度に冷やされて、排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を抑制出来る。
更に、ＥＧＲ作動のタイミングを吸気工程区間から圧縮工程側に移行することにより、吸気量が減縮されず、出力の低下が抑制される。
【００６５】
又、アクチュエータ（１０）作動の第２段目には、爆発・膨張行程において排気弁を開き、シリンダ（１００）内に排気ガスを流入させることにより、エンジン出力を抑制してエンジンブレーキ（補助ブレーキ）を作動させることが出来る。
【００６６】
又、アクチュエータ（１０）を不作動とすることで、通常モードで運転が可能である。
【００６７】
ＥＧＲ及び圧縮圧力開放型エンジンブレーキ（補助ブレーキ）作動は、構造が簡単な２段式アクチュエータ１個によって行うことが出来、コストの上昇を最低限に留めることが出来る。
即ち、安価な当該アクチュエータ１個によって、「通常運転モード」、「ＥＧＲモード」、「圧縮圧力開放型エンジンブレーキモード」の３つのモードを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における構成及び０段目（通常モード）の作動状態を示したブロック図。
【図２】本発明の実施形態における構成及び１段目（ＥＧＲモード）の作動状態を示したブロック図。
【図３】本発明の実施形態における構成及び２段目（ＥＧＲモード＋圧縮圧力開放型補助制動モード）の作動状態を示したブロック図。
【図４】本発明の実施形態におけるカムプロファイルを示した図。
【図５】本発明の第１実施形態における０段目（通常モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図６】本発明の第１実施形態における１段目（ＥＧＲモード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図７】本発明の第１実施形態における２段目（ＥＧＲモード＋補助ブレーキ作動モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図８】本発明の第２実施形態における０段目（通常モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図９】本発明の第２実施形態における１段目（ＥＧＲモード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図１０】本発明の第２実施形態における２段目（ＥＧＲモード＋補助ブレーキ作動モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図１１】第１実施形態及び第２実施形態における排気弁動弁機構の制御方法を説明したフローチャート。
【符号の説明】
１・・・エンジン
２・・・排気ポート
３・・・排気弁
４・・・ロッカアーム
５・・・プッシュロッド
６・・・カムフォロワ
７・・・カム
７ａ・・・ベース円
７ｂ・・・突出部
７ｃ・・・頂部
８・・・ロッカアームシャフト
９・・・レバー部材
１０・・・アクチュエータ
１１・・・シリンダ部
１２・・・下方ピストン
１３・・・上方ピストン
２０・・・コントロールユニット
３０・・・回転センサ
４０・・・エンジン負荷センサ
１００・・・シリンダ
本発明は、補助制動（圧縮圧力開放式ブレーキ）とＥＧＲの双方の機能を果たす排気弁駆動機構及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
制動力向上を目的とした圧縮圧力開放式ブレーキにおいて、「多段リフトの圧縮圧開放ブレーキ」は知られている。
圧縮圧力開放式ブレーキは、特に車両総質量が極めて大きな重トレーラを牽引する重トレーラトラクタにおいては大いに効果的な技術である。
【０００３】
然るに、そのような車両総質量が極めて大きな重トレーラを牽引する重トレーラトラクタの全自動車における占有率はさほど大きくなく、通常の大型トラック等では係る補助ブレーキを装備するために発生するコスト上昇を考えた場合、それ程の補助ブレーキの向上を現状では必要としていない。
【０００４】
ここで、エンジン回転数に応じた補助制動力を得るエンジンブレーキ装置が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００５】
又、第１作動室と第２作動室に作動液が導入された時に、後退した後部ピストンが接続ポートを閉塞するのを防止した２段作動方式のエンジンブレーキ装置の排気弁操作用アクチュエータも知られている（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３０４１５号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０４１６号公報
【特許文献３】
特開平１０−２６６８２２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、爆発・膨張行程で排気バルブを所定量開放して、圧縮された圧力を逃すことによる出力低下によってエンジンブレーキ（補助ブレーキ）をかけると共に、吸気から圧縮に至る工程でも排気バルブを所定量開放することによって、所謂「内部ＥＧＲ」を行い、以って、ＮＯｘの低減を可能ならしめる技術を得るに至った。
本発明の目的は、多段リフト方式の圧縮圧力開放式補助ブレーキを用いて制動力を向上させると共に、補助ブレーキを使用しない場合で排ガスの浄化が必要な運転状況下では、ＥＧＲ機能を果たすことで排気ガスの浄化の可能な排気弁駆動機構及びその制御方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内（１００）へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の２段目において、吸気行程の下死点近傍の領域よりも進角した領域では、一旦リフト量がゼロとなるが、直ちに吸気行程の下死点近傍の領域と同一程度のリフト量となる様に構成されている（請求項２）。
【００１０】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項３）。
【００１１】
前記排気弁（３）は、前記アクチュエータ（１０）の２段目において、圧縮行程の下死点近傍の領域よりも進角した領域では、一旦リフト量がゼロとなるが、直ちに圧縮行程の下死点近傍の領域と同一程度のリフト量となる様に構成されている（請求項４）。
【００１２】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータの０段目では排気弁（３）のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に設定されていることを特徴としている（請求項５）。
【００１３】
前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域では突出している（７ｄ）が、それよりも進角した領域に、ベース円（７ａ）近傍まで凹んで（７ａ１）、直ちに吸気行程の下死点近傍の領域と同一程度の突出量となる様な領域（７ｂ）を有している（請求項６）。
【００１４】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では排気弁のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に設定されていることを特徴としている（請求項７）。
【００１５】
前記カム（７）は、圧縮行程の下死点近傍の領域では突出している（７ｄ）が、それよりも進角した領域に、ベース円（７ａ）近傍まで凹んで（７ａ１）、直ちに圧縮行程の下死点近傍の領域と同一程度の突出量となる様な領域（７ｂ）を有している（請求項８）。
【００１６】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域（７ｄ）の突出量は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では排気弁（３）のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となる様に設定されており、以って、前記排気弁（３）が、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内（１００）へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項９）。
【００１７】
また、本発明の排気弁駆動機構は、エンジン（１）の排気弁（３）を開閉するためのプッシュロッド（５）及びカム（７）と、排気弁（３）のリフト量を可変にするアクチュエータ（１０）とを有しており、前記アクチュエータ（１０）は排気弁（３）のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カム（７）は、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円（７ａ）よりも突出した形状（７ｄ）となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータ（１０）の０段目では排気弁（３）のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では排気弁（３）のリフト量が正の値となる様に設定されており、以って、前記排気弁（３）が、前記アクチュエータ（１０）の０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータ（１０）の１段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁（３）のリフト量が正の値となり、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ（１００）内へ流入する様に構成されていることを特徴としている（請求項１０）。
【００１８】
また、本発明の排気弁駆動機構の制御方法は、エンジン（１）の回転数を計測する回転数計測手段（３０）と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段（４０）と、制御手段（２０）とを有しており、前記制御手段（２０）は、エンジン（１）の回転数及び負荷が所定の範囲内となった場合には、排気系から排気ガスをエンジンシリンダ（１００）内へ流入せしめるために前記アクチュエータ（１０）を１段目に移動する制御を行い、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力された場合には、前記アクチュエータ（１０）を２段目に移動する制御を行う様に構成されている（請求項１１）。
【００１９】
前記制御方法において、回転数計測手段（３０）によりエンジンの回転数を計測する工程（Ｓ１）と、負荷検出手段（４０）によりエンジンの負荷を検出する工程（Ｓ１）と、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力されたか否かを判定する工程（Ｓ２）と、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力された場合に前記アクチュエータ（１０）を２段目に移動する工程（Ｓ４）と、エンジンの回転数及び負荷が排気系から排気ガスをエンジンシリンダ（１００）内へ流入させるべき範囲となったか否かを判定する工程（Ｓ３）と、エンジンの回転数及び負荷が排気系から排気ガスをエンジンシリンダ内へ流入させるべき範囲となった場合に前記アクチュエータ（１０）を１段目に移動する工程（Ｓ５）、とを有することを特徴としている（請求項１２）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００２１】
先ず、図１〜図７、及び図１１を参照して第１実施形態を説明する。
図１は通常運転時を示したブロック図である。図１において、エンジン１のシリンダ１００の吸気ポート２を開閉する排気弁３は、図示しないバルブスプリングで垂直上方へ付勢されている。
【００２２】
前記排気弁３の弁軸端３ａはロッカアーム４の弁側アーム部先端４ａに当接している。そのロッカアーム４のプッシュロッド側の先端球状部４ｃはプッシュロッド５の皿部５ｃに係合している。プッシュロッド５の下端５ｂはカムフォロア６を介して弁駆動用のカム７に当接している。
【００２３】
そして、カム７が回転し、プッシュロッド５がカムプロフィルの軌跡に応じて上方に突き上げられ、プッシュロッド５と当接するロッカアーム４はロッカアームシャフト８の軸中心（Ｏ点）周りに揺動する。ロッカアーム４の揺動によってロッカアーム４に軸端３ａが当接した排気弁３は図示しないバルブスプリングの付勢をも借りて開閉運動を行う。
【００２４】
一方ロッカアーム４を回動支持するロッカアームシャフト８の端部にはレバー部材９が固着されており、そのレバー部材９の先端９ａの下面には２段式アクチュエータ（以降、２段式アクチュエータを単にアクチュエータと言う）１０の後述する上方ピストンのロッド部１３ｂの先端が当接している。
したがって、アクチュエータ１０の作動状況に応じて、排気弁系はアクチュエータ１０の不作動を含め、カム７の回転に関わらず、全体が上下方向３段階に高さを変化させるように構成されている。
【００２５】
アクチュエータ１０は、シリンダ部１１とそのシリンダ部１１内を摺動し、分離はしているが上下に重なるように内装される下方ピストン１２及び上方ピストン１３とで構成されている。
下方ピストン１２は、ピストン部１２ａと、そのピストン部１２ａよりも外径が細いロッド部１２ｂとで構成され、上方ピストン１３は、ピストン部１３ａと、そのピストン部１３ａよりも外径が細いロッド部１３ｂとで構成されている。
【００２６】
シリンダ部１１は内周部に下方ピストン１２及び上方ピストン１３が重なった状態で、シリンダ部１１内を上方ピストン１３が上昇して、未だ上昇出来る余地を残した位置で、下方ピストン１２のピストン部１２ａの上端を系止させるストッパリング（例えばＥ型止め輪）１４が取付けられている。
【００２７】
又、シリンダ部１１の下面にはシリンダ内に油圧を供給するための供給孔１１ａが設けられ、シリンダ壁（シリンダ側部）１１ｂで底部に相当する位置に下方連通孔１１ｃと、下方ピストン１２及び上方ピストン１３が重なった状態で且つ下方ピストン１２がシリンダ底部に接触した状態で下方ピストン１２のロッド部１２ｂとシリンダ壁１１ｂと上方ピストン１３の下面とで形成される空間である中間室Ｓに連通する連通孔１１ｄが形成されている。
【００２８】
前記供給口１１ａには、油圧ポンプＰで昇圧された油圧が第１の開閉弁Ｖ１を介して与えられる。又、前記シリンダ壁１１ｂに形成された二つの連通孔１１ｃ、１１ｄは第２の開閉弁Ｖ２を介装した連通管Ｔによって接続されている。
【００２９】
アクチュエータ１０の下方ピストン１２及び上方ピストン１３の作動はコントロールユニット２０によって制御される。コントロールユニット２０は演算部２１とデータベース２２と制御信号発信部２３とで構成されている。
【００３０】
前記演算部２１はエンジン回転センサ３０及びエンジン負荷センサ４０と信号ラインＬｉを介して接続され、前記制御信号発信部２３は制御信号ラインＬｏを介して前記第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２と接続されている。
【００３１】
コントロールユニット２０の演算部２１は、エンジン回転センサ３０と負荷センサ４０との情報及びデータベース２２からの情報に基づいて、「通常運転；０段目の制御」即ち、アクチュエータ１０を不作動のままとするか、「ＥＧＲ運転；１段目の制御」とするか、或いは「圧縮圧解放型の補助ブレーキ作動運転；２段目の制御」とするかを判断し、制御信号発信部２３に第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２へ制御信号を発信させるように構成されている。
【００３２】
次に図４及び図５を参照して第１実施形態のカム形状（カムプロファイル；図４）と排気弁３のバルブリフト（図５）との関係を説明する。
【００３３】
図４において、カム７は反時計針回り（Ｒ矢印方法）に回転するものとする。カムプロファイルは、ベース円７ａ（ベース円は１回転中２箇所に存在；７ａ１、７ａ２）と、ベース円７ａと同心でベース円７ａよりも径の大きな円弧部７ｂと、本来の排気のための頂部７ｃと、ＥＧＲ機能を果たすための突起部７ｄとから成る。
尚、円弧部７ｂのかむ中心からの高さは、突起部７ｄと同一か、或いはそれよりもやや低いことが好ましい。
【００３４】
図５は、縦軸にバルブリフトを、横軸にクランク回転角度をとったバルブリフト線図である。横軸左端から順に上死点（ＴＤＣ）、下死点（ＢＤＣ）を境界として、吸気工程、圧縮工程、爆発・膨張行程、排気工程が区画されている。
【００３５】
図５のバルブリフト線７０の各所に付された符号は図４に付されたカムプロファイル上の符号と一致している。尚、図５中、破線は開閉基準線を示し、破線の下方の領域では排気弁３は閉じられており、破線の上方の領域では排気弁３がリフト量に応じて開かれる。
【００３６】
詳細には、吸気工程はベース円７ａ（７ａ１）で始まり、吸気工程の区間で下死点（ＢＤＣ）直前にカムプロファイルの突起部７ｄが位置し、圧縮工程の大部分はベース円７ａで占められ、圧縮工程終了の上死点（ＴＤＣ）直前から爆発・膨張工程全域においては前記突起部７ｄと同程度のリフト量を持つ円弧部７ｂとなり、排気工程において頂部７ｃによってバルブは開放され、閉じられて、再び吸気工程では一旦円弧部７ｂを経てベース円７ａ（７ａ２）に戻る。
【００３７】
図１を再び参照しつつ、図５では前記アクチュエータ１０は０段目の状態で不作動で第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２は共にドレン側（閉）となっており、油圧はアクチュエータ１０に作用していない。したがって、排気弁３の動弁系全体はアクチュエータ１０によって持ち上げられておらず、排気弁３は排気工程でのみで開かれる。即ち図５は通常運転モードにおけるバルブリフトを示している。
【００３８】
図６のバルブリフト線図及び図２の状態は、アクチュエータ１０が１段目の作動、即ち、吸気工程後期において排気弁３を所定量開弁することにより、図示しないシリンダ内部でＥＧＲを行う場合（ＥＧＲモード）を示している。
【００３９】
図６のバルブリフト線図におけるリフト線の形状は、図５のバルブリフト線７０と同一であるが、リフト量、即ち現実の排気弁の開閉の様態は図５とは異なる。即ち、図５のバルブリフト線７０をそのままの形状を保ったまま上方（バルブリフト量を増加させる方向）に移動したものが図６である。
【００４０】
１段目におけるアクチュエータ１０の作動を、図２を参照しつつ以下に詳述する。
前記第１の開閉弁Ｖ１は、コントロールユニット２０からの制御信号を受け、油圧ポンプＰからの油圧をアクチュエータ１０の供給孔１１ａからシリンダ部１１内に流入させる（開閉弁Ｖ１は開放）。
その時、第２の開閉弁Ｖ２は下方連通孔１１ｃと上方連通孔１１ｄとを連通させない、即ち中間室Ｓはドレン状態（開閉弁Ｖ２は閉塞）となっており、一方、アクチュエータ１０のシリンダ部１１の底部側に供給された油圧は下方ピストン１２がストッパリング１４に当接まで上昇するが、それ以上は油圧が第２の開閉弁Ｖ２でブロックされている。
【００４１】
したがって、上方ピストン１３のロッド１３ｂは下方ピストンの上昇分（Ｈ１；図１の該当位置からの高さの差）だけ上昇して前記レバー部材の先端９ａを押し上げる。すると排気弁３も同じ方向に平行に同量だけ持ち上げられる。この時のバルブリフト線図が図６で示されている。
【００４２】
アクチュエータ１０がそのように作動することで図６の吸気区間では排気弁３が所定区間で所定量だけ開弁し、吸気区間にも関わらず排気がエンジンシリンダ内に流入することが可能となって所謂「内部ＥＧＲ」が行われ、シリンダ内の温度が下げられ、その結果排気ガス中のＮＯｘの量が削減される。
【００４３】
図７のバルブリフト線図及び図３の状態は、アクチュエータ１０が２段目の作動、即ち、吸気工程後期において排気弁３を所定量開弁すると共に、爆発・膨張行程においても排気弁３を所定量開弁し、吸気工程後期においてシリンダ内部でＥＧＲを行うと共に、爆発・膨張行程においては圧縮圧力を開放することにより、補助制動力を付与（補助ブレーキ作動モード）している。
【００４４】
図７のバルブリフト線図におけるバルブリフト線７０の形状は、図５及び図６のバルブリフト線と同一であるが、リフト量、即ち現実の排気弁の開閉の様態は図５及び図６とは異なる。
即ち、図６のバルブリフト線図をそのままの形状を保ったまま、更に上方（バルブリフト量を増加させる方向）に移動したものが図７である。
【００４５】
２段目におけるアクチュエータ１０の作動を、図３を参照しつつ以下に詳述する。
第１の開閉弁Ｖ１は、コントロールユニット２０からの制御信号を受け、油圧ポンプＰからの油圧をアクチュエータ１０の供給孔１１ａからシリンダ部１１内に流入させる（開閉弁Ｖ１は開放）。
又、第２の開閉弁Ｖ２もコントロールユニット２０からの制御信号を受け、連通管Ｔを連通させるように作動（開放）し、下方連通孔１１ｃと上方連通孔１１ｄとを連通る。
【００４６】
したがって、アクチュエータ１０のシリンダ部１１の底部側に供給された油圧は下方ピストン１２がストッパリング１４に当接まで上昇した後に、連通管Ｔを経由して、中間室Ｓに流入し、上方ピストン１３をシリンダ部１１の天井に当接するまで押し上げる。
【００４７】
上方ピストン１３のロッド１３ｂ先端は最高点（Ｈ２；図１の該当位置からの高さの差）まで上昇して前記レバー部材の先端９ａを図２よりも更に上方に押し上げる。すると排気弁３も同じ方向に平行に同量だけ持ち上げられる。この時のバルブリフト線図が図７で示されている。
【００４８】
アクチュエータ１０がそのように作動することで図７の吸気区間では排気弁３が所定区間で所定量（図７の斜線を施した部分）だけ開弁し、吸気区間にも関わらず排気がエンジンシリンダ内に流入することが可能となって所謂「内部ＥＧＲ」が行われ、シリンダ内の温度が下げられ、その結果排気ガス中のＮＯｘの量が削減される。
【００４９】
更に、爆発・膨張行程の略全域でも図７の斜線で示すように排気弁３が所定量だけ開弁し、圧縮圧力の一部が開放されることにより、出力が急に減ずる方向に働く。即ち、圧縮圧力開放による補助ブレーキが作動することとなる。
【００５０】
次に図１１を用いて、図１〜図７をも参照して、第１実施形態における排気弁駆動機構の制御方法を説明する。
【００５１】
先ず、コントロールユニット２０はエンジン回転センサ３０からの入力信号によりエンジン回転数を、シリンダ１００頂部に設けたエンジン負荷センサからの入力信号によりエンジン負荷を読込む（ステップＳ１）。
【００５２】
次にコントロールユニット２０は、ドライバ側から補助ブレーキを操作したか否かを判断する（ステップＳ２）。ドライバ側から補助ブレーキを操作していなければ（ステップＳ２のＮＯ）、ステップＳ３に進み、操作していれば（ステップＳ２のＹＥＳ）、補助ブレーキを作動させて（ステップＳ４）、即ち、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を開放するべく制御信号を発信して、ステップＳ７まで進む。
【００５３】
ステップＳ３では、コントロールユニット２０は前記読込んだエンジン回転情報、エンジン負荷情報に基づいて、エンジン回転数及びエンジン負荷がＥＧＲ領域であるか否かを判断する。
【００５４】
エンジン回転数及びエンジン負荷がＥＧＲ領域であれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ＥＧＲモードであると判断して第１の開閉弁Ｖ１を開放し、第２の開閉弁Ｖ２を閉じた（ステップＳ５）後、ステップＳ７に進む。
一方、エンジン回転数及びエンジン負荷がＥＧＲ領域でなければ（ステップＳ３のＮＯ）、通常モードであると判断して、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を閉じた後、ステップＳ７に進む。
【００５５】
ステップＳ７では、コントロールユニット２０は、車両を停止させるか否かを判断して、停止させるのであれば（ステップＳ７のＹＥＳ）、そのまま制御も終了させる。
一方、停止させないのであれば（ステップＳ７のＮＯ）、再びステップＳ１に戻りステップＳ１以降を繰り返す。
【００５６】
尚、個々のモードにおけるアクチュエータ１０の作動状態は前述の通りである。
【００５７】
上述したような第１実施形態の排気弁駆動機構及びその制御方法によれば、２段作動式アクチュエータ１０をコントロールユニット２０で制御することで、アクチュエータ１０作動の第１段目（ＥＧＲモード）には、吸気工程の終わりか、圧縮工程の初期において排気弁３を開くように構成されており、排気がシリンダ１００内に逆流し内部ＥＧＲが行われるために、シリンダ１００内の燃焼ガスが適度に冷やされて、排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を抑制出来る。
【００５８】
又、アクチュエータ１０作動の第２段目（補助ブレーキ作動モード）には、爆発・膨張行程において排気弁３を開き、シリンダ１００内に排気ガスを流入させることにより、エンジン出力を抑制してエンジンブレーキを作動させることが出来る。
【００５９】
又、アクチュエータ１０を不作動とすることで、通常モードで運転が可能である。
【００６０】
又、ＥＧＲ及び圧縮圧力開放型エンジンブレーキ（補助ブレーキ）作動は、構造が簡単な２段式アクチュエータ１個によって行うことが出来、コストの上昇を最低限に留めることが出来る。
即ち、安価な当該アクチュエータ１個によって、「通常運転モード」、「ＥＧＲモード」、「圧縮圧力開放型エンジンブレーキモード」の３つのモードを実現することが出来る。
【００６１】
次に図４及び図８〜図１０を参照して、第２実施形態を説明する。
図８〜図１０、及び図４の第２実施形態は図１〜図７の第１実施形態に対して、装置の構成の一つであるカム７のプロファイルのみが異なるものであり、その他の構成及び制御方法は実質的に同様である。
【００６２】
即ち、図４におけるθの値が第１実施形態のそれよりも大きく開いた実施形態が第２実施形態である。
したがって、バルブリフト特性は、第１実施形態の吸気区間にあった突起部７ｄ（ＥＧＲ作動；図５〜図７を参照）を、図８〜図１０に示すように、圧縮工程区間の下死点（ＢＤＣ）直後に移動したものである。
【００６３】
第２実施形態によれば、ＥＧＲ作動のタイミングを吸気工程区間から圧縮工程側に移行することにより、吸気量が減縮されず、出力の低下が抑制される。
【００６４】
【発明の効果】
本発明の排気弁駆動機構及びその制御方法によれば、２段作動式アクチュエータ（１０）をコントロールユニット（２０）で制御することで、アクチュエータ（１０）作動の第１段目には、吸気工程の終わりか、圧縮工程の初期において排気弁を開くように構成されており、排気がシリンダ（１００）内に逆流し内部ＥＧＲが行われるために、シリンダ（１００）内の燃焼ガスが適度に冷やされて、排気ガス中に含まれるＮＯｘの排出量を抑制出来る。
更に、ＥＧＲ作動のタイミングを吸気工程区間から圧縮工程側に移行することにより、吸気量が減縮されず、出力の低下が抑制される。
【００６５】
又、アクチュエータ（１０）作動の第２段目には、爆発・膨張行程において排気弁を開き、シリンダ（１００）内に排気ガスを流入させることにより、エンジン出力を抑制してエンジンブレーキ（補助ブレーキ）を作動させることが出来る。
【００６６】
又、アクチュエータ（１０）を不作動とすることで、通常モードで運転が可能である。
【００６７】
ＥＧＲ及び圧縮圧力開放型エンジンブレーキ（補助ブレーキ）作動は、構造が簡単な２段式アクチュエータ１個によって行うことが出来、コストの上昇を最低限に留めることが出来る。
即ち、安価な当該アクチュエータ１個によって、「通常運転モード」、「ＥＧＲモード」、「圧縮圧力開放型エンジンブレーキモード」の３つのモードを実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における構成及び０段目（通常モード）の作動状態を示したブロック図。
【図２】本発明の実施形態における構成及び１段目（ＥＧＲモード）の作動状態を示したブロック図。
【図３】本発明の実施形態における構成及び２段目（ＥＧＲモード＋圧縮圧力開放型補助制動モード）の作動状態を示したブロック図。
【図４】本発明の実施形態におけるカムプロファイルを示した図。
【図５】本発明の第１実施形態における０段目（通常モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図６】本発明の第１実施形態における１段目（ＥＧＲモード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図７】本発明の第１実施形態における２段目（ＥＧＲモード＋補助ブレーキ作動モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図８】本発明の第２実施形態における０段目（通常モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図９】本発明の第２実施形態における１段目（ＥＧＲモード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図１０】本発明の第２実施形態における２段目（ＥＧＲモード＋補助ブレーキ作動モード）作動時のバルブリフトを示した特性図。
【図１１】第１実施形態及び第２実施形態における排気弁動弁機構の制御方法を説明したフローチャート。
【符号の説明】
１・・・エンジン
２・・・排気ポート
３・・・排気弁
４・・・ロッカアーム
５・・・プッシュロッド
６・・・カムフォロワ
７・・・カム
７ａ・・・ベース円
７ｂ・・・突出部
７ｃ・・・頂部
８・・・ロッカアームシャフト
９・・・レバー部材
１０・・・アクチュエータ
１１・・・シリンダ部
１２・・・下方ピストン
１３・・・上方ピストン
２０・・・コントロールユニット
３０・・・回転センサ
４０・・・エンジン負荷センサ
１００・・・シリンダ
Claims (12)
- エンジンの排気弁を開閉するためのプッシュロッド及びカムと、排気弁のリフト量を可変にするアクチュエータとを有しており、前記アクチュエータは排気弁のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁は、前記アクチュエータの０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では吸気行程の下死点近傍の領域における排気弁のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に構成されていることを特徴とする排気弁駆動機構。
- 前記排気弁は、前記アクチュエータの２段目において、吸気行程の下死点近傍の領域よりも進角した領域では、一旦リフト量がゼロとなるが、直ちに吸気行程の下死点近傍の領域と同一程度のリフト量となる様に構成されている請求項１の排気弁駆動機構。
- エンジンの排気弁を開閉するためのプッシュロッド及びカムと、排気弁のリフト量を可変にするアクチュエータとを有しており、前記アクチュエータは排気弁のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記排気弁は、前記アクチュエータの０段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に構成されていることを特徴とする排気弁駆動機構。
- 前記排気弁は、前記アクチュエータの２段目において、圧縮行程の下死点近傍の領域よりも進角した領域では、一旦リフト量がゼロとなるが、直ちに圧縮行程の下死点近傍の領域と同一程度のリフト量となる様に構成されている請求項３の排気弁駆動機構。
- エンジンの排気弁を開閉するためのプッシュロッド及びカムと、排気弁のリフト量を可変にするアクチュエータとを有しており、前記アクチュエータは排気弁のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カムは、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円よりも突出した形状となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータの０段目では排気弁のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では排気弁のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に設定されていることを特徴とする排気弁駆動機構。
- 前記カムは、吸気行程の下死点近傍の領域では突出しているが、それよりも進角した領域に、ベース円近傍まで凹んで、直ちに吸気行程の下死点近傍の領域と同一程度の突出量となる様な領域を有している請求項５の何れかに記載の排気弁駆動機構。
- エンジンの排気弁を開閉するためのプッシュロッド及びカムと、排気弁のリフト量を可変にするアクチュエータとを有しており、前記アクチュエータは排気弁のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カムは、圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円よりも突出した形状となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータの０段目では排気弁のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では排気弁のリフト量が正の値となり、以って、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に設定されていることを特徴とする排気弁駆動機構。
- 前記カムは、圧縮行程の下死点近傍の領域では突出しているが、それよりも進角した領域に、ベース円近傍まで凹んで、直ちに圧縮行程の下死点近傍の領域と同一程度の突出量となる様な領域を有している請求項７の排気弁駆動機構。
- エンジンの排気弁を開閉するためのプッシュロッド及びカムと、排気弁のリフト量を可変にするアクチュエータとを有しており、前記アクチュエータは排気弁のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カムは、吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円よりも突出した形状となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータの０段目では排気弁のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では排気弁のリフト量が正の値となる様に設定されており、以って、前記排気弁が、前記アクチュエータの０段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では吸気行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁のリフト量が正の値となり、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に構成されていることを特徴とする排気弁駆動機構。
- エンジンの排気弁を開閉するためのプッシュロッド及びカムと、排気弁のリフト量を可変にするアクチュエータとを有しており、前記アクチュエータは排気弁のリフト量を３段階に変化する様に構成されており、前記カムは、圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍に対応する領域がベース円よりも突出した形状となっており、当該領域の突出量は、前記アクチュエータの０段目では排気弁のリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では排気弁のリフト量が正の値となる様に設定されており、以って、前記排気弁が、前記アクチュエータの０段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域におけるリフト量はゼロであるが、前記アクチュエータの１段目では圧縮行程の下死点近傍の領域から圧縮行程の上死点近傍の領域における排気弁のリフト量が正の値となり、排気系から排気ガスがエンジンシリンダ内へ流入する様に構成されていることを特徴とする排気弁駆動機構。
- エンジンの回転数を計測する回転数計測手段と、エンジンの負荷を検出する負荷検出手段と、制御手段とを有しており、前記制御手段は、エンジンの回転数及び負荷が所定の範囲内となった場合には、排気系から排気ガスをエンジンシリンダ内へ流入せしめるために前記アクチュエータを１段目に移動する制御を行い、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力された場合には、前記アクチュエータを２段目に移動する制御を行う様に構成されている請求項１〜１０の何れか１項の排気弁駆動機構の制御方法。
- 請求項１１の排気弁駆動機構の制御方法において、回転数計測手段によりエンジンの回転数を計測する工程と、負荷検出手段によりエンジンの負荷を検出する工程と、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力されたか否かを判定する工程と、運転席側から圧縮圧開放式ブレーキを作動する旨の信号が出力された場合に前記アクチュエータを２段目に移動する工程と、エンジンの回転数及び負荷が排気系から排気ガスをエンジンシリンダ内へ流入させるべき範囲となったか否かを判定する工程と、エンジンの回転数及び負荷が排気系から排気ガスをエンジンシリンダ内へ流入させるべき範囲となった場合に前記アクチュエータを１段目に移動する工程、とを有することを特徴とする排気弁駆動機構の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003202230A JP2005042597A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | 排気弁駆動機構及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003202230A JP2005042597A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | 排気弁駆動機構及びその制御方法 |
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|---|---|
| JP2005042597A true JP2005042597A (ja) | 2005-02-17 |
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ID=34262010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003202230A Pending JP2005042597A (ja) | 2003-07-28 | 2003-07-28 | 排気弁駆動機構及びその制御方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2005042597A (ja) |
-
2003
- 2003-07-28 JP JP2003202230A patent/JP2005042597A/ja active Pending
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