JP2006500503A - 弁の固定時間起動の空動きシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、概して、内燃機関の１つまたは複数の弁を起動するためのシステムおよび方法に関する。特に、本発明は、主事象弁起動を提供する第１の動作モードと、補助事象弁起動を選択的に提供する第２の動作モードとの間で切り換えることができる１つまたは複数のエンジン弁を起動するためのシステムおよび方法に関する。システムは、内部ボアを有するハウジング（３０２）と、ボア内にスライド可能に配置されたピストン・アセンブリ（１３０／１４０）とを備え、ピストン・アセンブリ（１３０／１４０）は、主ピストン（１３０）および従属ピストン（１４０）を備え、さらにピストン・アセンブリ（１３０／１４０）に動作を付与する手段（１００）と、制御弁（３２０）と、低圧作動液を制御弁（３２０）に供給提供して、第２の動作モードを可能にするために、制御弁（３２０）に接続された流体通路（３１４）とを備える。

Description

本発明は、概して、内燃機関の１つまたは複数の弁を起動するためのシステムおよび方法に関する。特に、本発明は、内燃機関の吸気弁、排気弁および補助弁の空動き弁起動を提供することができるシステムおよび方法に関する。

エンジンが正の出力を生成し、さらにエンジン制動を生成するために、内燃機関には弁の起動が必要である。正の出力中、１つまたは複数の吸気弁を開放して、燃料および空気を燃焼用シリンダに取り入れることができる。１つまたは複数の排気弁を開放して、燃焼ガスをシリンダから逃がすことができる。吸気、排気および／または補助弁も、正の出力中に様々な時間で開放し、エミッション改善のためにガスを再循環させることもできる。

エンジン弁起動は、エンジンを正の出力の生成に使用していない場合に、エンジン制動および排気ガス再循環の生成にも使用することができる。エンジン制動中、１つまたは複数の排気弁を選択的に開放して、少なくとも一時的にエンジンを空気圧縮機に変換することができる。それを実行する際に、エンジンは制動馬力を生成して、車両を減速するのを助ける。これは、操縦者に、車両に対する制御の向上を提供し、車両の常用ブレーキの摩耗を大幅に軽減することができる。

エンジン弁を起動して、圧縮空気漏れ制動および／またはブリーダ制動を生成することができる。圧縮空気漏れタイプのエンジン制動またはリターダの操作は周知のものである。ピストンが圧縮ストローク中に上昇するにつれ、シリンダ内に捕捉されているガスが圧縮される。圧縮されたガスは、ピストンの上昇に対向する。エンジン制動の動作中、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に近づくにつれ、少なくとも１つの排気弁が開いて、シリンダ内の圧縮ガスを排気マニホールドへと放出し、その後の膨張下りストロークで圧縮ガスに保存されたエネルギーがエンジンに戻るのを防止する。それを実行する際に、エンジンは減速力を生成して、車両を減速するのを助ける。先行技術の圧縮空気漏れエンジン・ブレーキの一例が、Ｃｕｍｍｉｎｓの米国特許第３，２２０，３９２号（１９６５年１１月）に開示されている。上記特許は参照により本明細書に組み込むものとする。

ブリーダ・タイプのエンジン・ブレーキの動作も以前から周知である。エンジン制動中、通常の排気弁のリフトに加えて、（１つまたは複数の）排気弁を、残りのエンジン・サイクルを通して（全サイクル・ブリーダ制動）またはサイクルの一部で（部分サイクル・ブリーダ制動）、連続的にわずかに開放状態に保持することができる。部分サイクル・ブリーダ制動と全サイクル・ブリーダ制動との主な違いは、前者には吸気ストロークの大部分で排気弁のリフトがないことである。

多くの内燃機関で、エンジン・シリンダの吸気弁および排気弁は、固定輪郭のカムによって、特に各カムの一体型部品でよい１つまたは複数の固定ローブによって開閉することができる。吸気および排気弁のタイミングおよびリフトを変更することができれば、性能向上、燃費の改善、エミッションの減少、および車両運転性の向上などの利点を獲得することができる。しかし、固定輪郭のカムを使用すると、様々なエンジン速度などの様々なエンジン動作状態で、最適化するためのタイミングおよび／またはエンジン弁リフト量の調整が困難になることがある。

固定されたカム輪郭の場合に、弁のタイミングおよびリフトを調整する１つの方法は、弁とカムの間の弁列リンク機構に「空動き」システムを組み込んだ弁起動を提供することであった。空動きとは、可変長の機械、液圧および／または他のリンク機構アセンブリを有するカム輪郭によって規定された弁の動作を修正する技術的解決策の１つのクラスである。空動きシステムでは、カム・ローブが、エンジン動作状態の全範囲にわたって必要な「最大」（最長ドウェルおよび最大リフト）運動を提供することができる。これで、可変長システムを、開放すべき弁と最大運動を提供するカムとの中間の弁列リンク機構に入れ、カムから弁に与えられる運動の一部または全部を差し引くか、または失わせてもよい。

この可変長システム（または空動きシステム）は、十分に拡張すると、カムの運動全部を（１つまたは複数の）弁に伝達し、十分に収縮すると、弁へと伝達するカムの運動がなくなるか、または最少量になる。このようなシステムおよび方法の一例が、Ｈｕの米国特許第５，５３７，９７６号および第５，６８０，８４１号に開示されている。上記特許は本出願と同じ譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組み込むものとする。

米国特許第５，６８０，８４１号の空動きシステムでは、エンジンのカムシャフトが主ピストンを起動し、これが流体をその油圧室から従属ピストンの油圧室へと移動させる。次に、従属ピストンはエンジン弁に作用し、これを開放する。空動きシステムは、主ピストンおよび従属ピストンの室を含む流体回路と連絡するソレノイド弁および／または逆止め弁を含むことができる。ソレノイド弁は、主ピストンが特定のカム・ローブの作用を受けている場合に、回路内に作動液を保持するために、閉位置に維持される。ソレノイド弁が閉鎖状態を維持する限り、従属ピストンおよびエンジン弁は、主ピストンの運動によって移動する作動液に直接応答し、これは自身に作用するカム・ローブに直接応答して、作動液を移動する。ソレノイドが開放している場合、回路は排出することができ、主ピストンによって生成された液圧の一部または全部が、従属ピストンを移動し、それに応じてエンジン弁を移動するために適用されるのではなく、回路によって吸収される。

以前の幾つかの空動きシステムは、高速機構を使用して、空動きシステムの長さを迅速に変動させている。高速機構を使用して、空動きシステムの長さを変動させることにより、弁の起動を精密に制御することができ、したがって広範囲のエンジン動作状態にわたって最適な弁の起動を獲得することができる。しかし、高速制御機構を使用するシステムは、製造および操作に費用がかかることがある。

一体型カム・ローブを使用して、補助的な弁事象（例えば、エンジン制動）および主要な弁事象（例えば、主排気）の両方に弁運動を与える場合、主要な吸気事象と排気事象との間の重なりが増加することがある。両方の事象に一体型ローブを使用すると、相対的に大きい主事象ローブ運動が弁起動システムに与えられることになる。エンジン制動中に弁起動システムとエンジン弁の間に遊びがほとんど、または全くないので、主事象運動を入力すると、所望の値より大きい主排気事象を生じることがある。サイクル中に、吸気弁と排気弁の両方が同時に開放している時間を増加させることがある。吸気弁と排気弁の両方がともに開放している時間が長いほど、開放した吸気弁から抜ける排気マニホールド圧力が大きくなる傾向がある。これは制動性能を大幅に低下させる。したがって、「リセット」機構を含む弁起動システムを必要とすることが多く、したがって弁運動を与えるために一体型カム・ローブを使用する場合、弁は、エンジン制動中に通常のリフトおよび閉鎖を経験する。

多くのエンジンの設計、サイズおよび構成では、弁起動システムを、エンジンの弁側に配置するのではなく、これによって起動する必要があるエンジン弁から比較的遠くに（例えば、エンジン・ロッカー・アームの入力側に）配置する必要がある。エンジン・ロッカー・アームの入力側にある構成要素（例えば、プッシュ・チューブ）の生産公差は、通常、弁側のそれよりはるかに大きい。製造業者が、手動のラッシュ調整を予測するからである。精密な空動きおよび／またはリセット機能を提供することができる弁起動システムをこの位置に組み込むことは、弁起動システムと弁の間に存在する固有の生産公差のため、困難になることがある。

本発明の空動きシステムおよび方法は、正の出力、エンジン制動弁事象（例えば、圧縮空気漏れおよびブリーダ制動）および／または排気ガス再循環弁事象のために、空動き弁起動を必要とするエンジンで、特に有用である。本発明の種々の実施形態のシステムは、事象のタイミングが固定され、操作するために高速の電子制御装置を必要としない低コストの生産可能な空動き回路を提供することができる。また、本発明のシステムおよび方法は、制動中に弁の重なりを減少させ、弁列への影響を軽減することができる。

本発明の実施形態の追加の利点は、一部が以下の説明に記載され、一部は本発明の説明および／または実践から通常の当業者なら明らかであろう。

以上の難問に応えて、出願人は１つまたは複数のエンジン弁を起動する革新的なシステムおよび方法を開発した。１つの実施形態では、本発明は、機能する状態でエンジン弁に接続された空動きサブシステムと、空動きサブシステムと連絡する作動液供給源と、空動きサブシステムに動作を付与する手段とを備えるエンジン弁起動システムである。空動きサブシステムは、内部ボアを有するハウジングと、ボア内にスライド可能に配置されたピストン・アセンブリとを備え、ピストン・アセンブリは主ピストンおよび従属ピストンを備え、さらに液圧制御弁と、ソレノイド起動の作動液弁と、制御弁をピストン・アセンブリに接続する第１の液圧通路と、流体供給源を制御弁に接続する第２の液圧通路と、ソレノイド弁を制御弁に接続する第３の液圧通路とを備えることができる。

別の実施形態では、本発明は、主事象弁起動を生成し、空動きサブシステムに与えられた動作を使用して、補助事象弁起動を選択的に生成するために、第１および第２の動作モード中にエンジン弁を起動する方法である。方法は、空動きサブシステムに液圧を供給するステップと、第１の動作モード中に、自身に与えられた動作の一部を選択的に失うように、空動きサブシステムに与えられた液圧の少なくとも一部を選択的に吸収するステップと、第２の動作モード中に、動作をエンジン弁に伝達するために、空動きサブシステムに液圧ロックを生成し、動作を弁に伝達する方法を液圧手段から機械的手段に選択的に変更するステップとを含むことができる。

上記の一般的な説明および以下の詳細な説明は、単に例示としてのものに過ぎず、特許請求の範囲にある本発明を制限するものではないことを理解されたい。添付の図面は、参照により本明細書に組み込むものとし本明細書の一部を構成し、本発明の特定の実施形態を、詳細な説明と一緒に、本発明の原理を示す。

本発明の理解を助けるために、次に添付の図面を参照し、ここで類似の要素には類似の参照番号をつけてある。図面は例示としてのものにすぎず、本発明を制限するものではない。

次に、本発明のシステムおよび方法の第１の実施形態を詳細に参照するが、その例が添付の図面に図示されている。本明細書の実施形態のように、本発明は、エンジン弁の起動を制御するシステムおよび方法を含む。

本発明の実施形態を、図１で弁起動システム１０として図示する。弁起動システム１０は、動作付与手段１００を１つまたは複数のエンジン弁に接続する空動きサブシステムまたは可変長システム３００を含む。動作付与手段１００は、空動きシステムに入力動作を提供する。空動きシステム３００は、（１）動作付与手段１００によって動作入力の一部を喪失するモードと、（２）入力動作をエンジン弁２００に伝達するモードとの間で選択的に切り換えることができる。この方法で、エンジン弁２００に伝達された動作を使用して、様々なエンジン弁事象を生成することができる。例えば、主吸気、主排気、圧縮空気漏れ制動、ブリーダ制動および／または排気ガス再循環であるが、それに限定されない。空動きシステム３００を含む弁起動システム１０は、制御手段４００からの信号または入力に応答して、動作を喪失するモードと、動作を喪失しないモードとの間で切り換えることができる。本発明の範囲を制限することなく、この詳細な説明の残りの部分は、動作を喪失しないモードをエンジン制動と呼ぶ。エンジン弁２００は、排気弁、吸気弁および／または補助弁でよい。

動作付与手段１００は、（１つまたは複数の）カム、（１つまたは複数の）カム従動子、（１つまたは複数の）プッシュ・チューブおよび／または（１つまたは複数の）ロッカー・アームまたはその同等品の任意の組み合わせを備えることができる。空動きシステム３００は、動作付与手段１００を弁２００に接続する任意の構造を備えることができ、動作を動作付与手段１００から弁２００へと伝達させることができる。ある意味で、空動きシステム３００は、複数の長さを選択的に獲得することができる任意の（１つまたは複数の）構造でよい。空動きシステム３００は、例えば、機械的リンク機構、流体回路、油圧機械式リンク機構、電気機械式リンク機構および／または動作付与手段１００に接続され、複数の作用長を獲得することができる任意の他のリンク構造を備えることができる。空動きシステム３００は、圧力、または流体回路内の流体量を調整する手段、例えば（１つまたは複数の）トリガ弁、（１つまたは複数の）逆止め弁、（１つまたは複数の）アキュムレータおよび／または空動きシステム３００内の回路から作動液を放出するか、またはそれに作動液を追加するために使用する他のデバイスを含むことができる。空動きシステム３００は、動作付与手段１００と弁２００とを接続する弁列の任意の箇所に配置することができる。好ましい実施形態では、空動きシステム３００を、以下で説明するようにエンジンのプッシュ・チューブ側に配置する。

制御手段４００は、空動きシステム３００と連絡して、空動きシステム３００に選択的に自身への動作入力の一部を喪失させるか、または動作を喪失させないために、任意の電子的および／または機械的デバイスを備えることができる。制御手段４００は、適切な（１つまたは複数の）車両構成要素に連結されたマイクロプロセッサを含み、空動きシステム３００の適切なモードを決定して、選択することができる。車両構成要素は、制限なく、エンジン速度感知手段、クラッチ位置感知手段、燃料位置感知手段および／または車両速度感知手段を含むことができる。規定された状態で、制御手段４００は、信号を生成して、信号を空動きシステム３００へと送信し、これは適切な動作モードに切り換わる。例えば、制御手段４００が、例えば、理想的燃料、係合したクラッチおよび／または特定の速度を超えるエンジンＲＰＭなどの状態に基づいてエンジン制動モードが望ましいと決定した場合、制御手段４００は、信号を生成して空動きシステム３００へと送信し、エンジン制動モードへと切り換えることができる。弁起動システム１０は、１つまたは複数のエンジン速度およびエンジン動作状態で弁起動を最適化できるように設計することができる。

本発明の別の実施形態を図２ａで示す。それを参照すると、動作付与手段１００はカム１１０およびプッシュ・チューブ・アセンブリ１２５を備えることができる。動作付与手段１００は、図２ａで示すように、空動きシステム３００に作用することができる。

カム１１０は、エンジン弁事象を生成する１つまたは複数のカム・ローブを含むことができる。図３を参照すると、カム・ローブは、例えば主（排気または吸気）事象ローブ１１２、エンジン制動ローブ１１４、およびＥＧＲローブ１１６などのローブを含むことができる。カム１１０上にローブが描かれているのは、例示のみを意図したもので、制限するものではない。ローブの数、組み合わせ、サイズ、位置および形状は、本発明の意図された範囲から逸脱することなく、大幅に変更することができることを理解されたい。例えば、エンジン制動ローブ１１４は、ブリーダ制動事象または圧縮空気漏れ制動事象を生成するように成形することができる。

空動きシステム３００は、ハウジング３０２、主ピストン・アセンブリ１３０、従属ピストン・アセンブリ１４０、ロッカー１２０、ハウジング３０２内に形成された流体回路３１０、制御弁３２０、アキュムレータ３３０、およびソレノイド起動弁３４０を含むことができる。

主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０は、カム１１０をロッカー１２０と接続する。本発明の主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０の１つの実施形態を図４で示す。従属ピストン・アセンブリ１４０は、ハウジング３０２内に形成されたボア内にスライド可能に配置することができ、したがってハウジング３０２との流体シールを維持しながら、ボア内を前後にスライドすることができる。主ピストン・アセンブリ１３０は、ボアに対してスライドし、それと同時に従属ピストン・アセンブリ１４０とのシールを形成することができる。図２ａおよび図４で示す実施形態では、主ピストン・アセンブリ１３０の一方の端部がプッシュ・チューブ１２５と接触して、カム１１０から動作を受け取る。プッシュ・チューブ１２５は、カム１１０の表面と接触するために、例えば、ローラ１２６などのカム従動子を含む。あるいは図２ｂで示すように、弁起動システム１０は、プッシュ・チューブ１２５なしで作動し、それによってカム１１０が主ピストン・アセンブリ１３０に直接作用することができる。従属ピストン・アセンブリ１４０の一方の端部は、ロッカー１２０の第２の端部１２４に接触してもよい。

主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０は、充填通路３１１を通して作動液を受け取る。充填通路３１１と連絡するための充填穴１４１を、従属ピストン・アセンブリ１４０に形成してもよい。ローラ１２６がカム１１０の基本円上にある場合、主ピストン・アセンブリ１３０は最低位置にある。主ピストン・アセンブリ１３０と従属ピストン・アセンブリ１４０の間に作動液が供給されていない場合、主／従属ピストン・アセンブリは十分に折り畳まれ、これによって主ピストン・アセンブリ１３０と従属ピストン・アセンブリ１４０との間に機械的リンク機構を生成する。充填通路３１１は、ローラ１２６が図４で示すようにカム１１０の基本円上にある場合に、作動液が主／従属ピストン・アセンブリに選択的に供給され、主ピストン・アセンブリ１３０と従属ピストン・アセンブリ１４０の間に可変容積のギャップ３１３を生成するように位置決めすることができる。作動液が主ピストン・アセンブリ１３０と従属ピストン・アセンブリ１４０の間に供給されている場合、ギャップ３１３は可変高さｓを有する。正の出力作動中に、流体は、ギャップ３１３へ、およびそこから給送することができる。これは、主／従属ピストン・アセンブリの動作を緩衝し、弁列への全体的衝撃を軽減する。主／従属ピストン・アセンブリ内に作動液がない場合、アセンブリは十分に折り畳まれ、ギャップ３１３が解消される（中実状態）。この中実状態は、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０内に流体がない場合に、冷間エンジン始動し、正の出力中に弁起動を制御するために使用することができる。

ローラがカム１１０の基本円上にある場合のギャップ３１３の高さｓは、エンジンおよびシステム１０の仕様および要件に応じて変動する。好ましい実施形態では、ギャップ３１３の最大高さは、カム１１０上のエンジン制動ローブ１１４の大きさにシステムのラッシュの許容値および公差を加えた値より大きいが、主／従属ピストン・アセンブリが十分に折り畳まれている場合に、主事象ローブ１１２の全動作がエンジン弁２００に伝達されるようにサイズ決定される。ギャップ３１３の最大高さは、調整手段１２３によって調整することができ、これは従属ピストン・アセンブリ１４０に対するロッカー１２０の第２の端部１２４の位置を調整することができる。

引き続き図２ａを参照すると、ロッカー１２０は、弁２００を起動することができる。ロッカー１２０は、ロッカー・シャフトを受ける中心開口部１２１、弁ブリッジ２５０と接触することができる第１の端部１２２、および従属ピストン・アセンブリ１４０と接触することができる第２の端部１２４を含むことができる。ロッカー１２０は、中心開口部１２１の周囲で前後に旋回することができる。第１の端部１２２および第２の端部１２４は、ロッカー・アーム１２０が弁ブリッジ２５０および従属ピストン・アセンブリ１４０と接触すると、多少の旋回動作が可能になるような構成にしてもよい。システム・ラッシュ（図示せず）が、第１の端部１２２と弁ブリッジ２５０との間に存在する。

カム１１０が回転するにつれ、ローラ１２６がカム１１０の表面に従い、プッシュ・チューブ１２５に主ピストン・アセンブリ１３０を変位させる。動作モードに応じて、主ピストン・アセンブリ１３０によって生成された液圧が、従属ピストン・アセンブリ１４０を変位し、ロッカー１２０を回転させることができる。ロッカー１２０が回転するにつれ、ロッカー１２０は１つまたは複数のエンジン弁２００を起動することができる。

流体回路３１０は、システム１０の目的を達成することができる流体通路の任意の組み合わせを備えることができる。１つの実施形態では、図２ａで示すように、流体回路は、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０を作動液供給源５００に接続する一定供給通路３１２、作動液を主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０に供給するために主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０を制御弁３２０に接続する充填通路３１１、およびシステムを制動動作モードに切り換えるために制御弁３２０をソレノイド弁３４０に接続する低圧通路３１４を備える。好ましい実施形態では、図２ａで示すように低圧通路３１４が一定供給通路３１２から隔離される。この構成によって、正の出力動作中に、エンジン制動モードの係合解除を可能にしながら潤滑かつ減衰するために、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０に作動液を供給することができる。

空動きシステム３００はさらに、制動中にエンジン弁２００が通常の弁リフトおよび閉鎖を経験するように、空動きシステム３００の長さをリセットする手段３１５を備えることができる。リセット手段３１５は、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０から流体を選択的に放出して、空動きシステム３００の長さをリセットすることができる。１つの実施形態では、図２ａで示すように、リセット手段は、ハウジング３０２内に形成された流体通路３１５を備える。エンジン制動中に、ローラ１２６がカム１１０上の主事象ローブ１１２に近づくにつれ、主ピストン・アセンブリ１３０と従属ピストン・アセンブリ１４０の間のギャップ３１３にある高圧作動液が、リセット手段３１５を通して放出され、それによって主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０が折り畳まれる（中実状態）。次に、主事象ローブ１１２の全動作が、従属ピストン・アセンブリ１４０と主ピストン・アセンブリ１３０の間の機械的リンク機構を通してエンジン弁２００に伝達される。したがって、リセット手段３１５は、動作を弁２００に伝達する方法を、液圧リンク機構から機械的リンク機構へと変更することができる。

１つの実施形態では、作動液が一定供給通路３１２へと放出され、それによって次のエンジン・サイクル中に主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０をより迅速に再充填することができる。しかし、作動液は、例えばエンジンのオーバヘッドおよび／またはオイル供給源５００など、エンジンの他の部分に放出してもよいことを理解されたい。

エンジン制動動作中に、システム１０は、追加のリフトを有する弁リフト輪郭２１０を生成することができる。システムのラッシュを減少させるか、または完全に除去することができるからである。図７で示すように、リセット手段３１５を通して作動液を放出すると、主／従属ピストン・アセンブリを折り畳み、エンジン弁２００が、例えば、主排気事象などの標準的エンジン弁事象の残りの部分に従うことができるからである。図７は、本発明の１つの実施形態によるカム輪郭１１１、主排気事象２２０を含む弁リフト輪郭２１０、および主吸気事象２３０輪郭を示す。

リセット手段３１５は、修正した弁輪郭２１０中の任意のポイントでリセットが生じるようにサイズ決定し、位置決めすることができる。例えば、主排気事象２２０の早期にリセットが生じてもよい。リセット手段３１５は、例えばリセット事象中の望ましい弁速度、リセット事象中の望ましい弁加速度、設計および生産の公差および／または他の設計上の考慮事項などの要素に基づいて位置決めすることができる。エンジン弁２００の速度および加速度が低下した場合にリセットが生じるように、リセット手段３１５を位置決めすることが好ましい。

制御弁３２０を、ハウジング３０２内に形成したボア内に配置することができる。制御弁３２０は、主／従属ピストン・アセンブリへの作動液の流れを制御することができる。本発明の１つの実施形態では、図５で示すように、制御弁３２０は逆止め弁アセンブリ３２００および制御ピン・アセンブリ３２１０を含む。逆止め弁アセンブリ３２００は、ばね３２０２と接触する玉３２０１を備えることができる。ばね３２０２はねじアセンブリ３２０３と接触し、これが逆止め弁３２００をハウジング３０２に固定する。制御ピン・アセンブリ３２１０は、ハウジング３０２に固定されたベース３２１５、制御ピストン３２１３、およびベース３２１５に接触する第１の端部および制御ピストン３２１３に接触する第２の端部を有するばね３２１４を備えることができる。制御ピン・アセンブリ３２１０は、さらに、制御ピストン３２１３に接触する第１の端部および玉３２０１に接触する第２の端部を有するピン３２１１を備えることができる。ピン３２１１は、ピン・ガイド３２１２内で自由にスライドすることができる。

ばね３２１４には、低圧供給通路３１４からの流体圧力がないと、ピン３２１１が制御ピストン３２１４によって玉３２０１に押しつけられ、玉３２０１を座（ピン・ガイド）３２１２から離しておくようにバイアスがかかる。例えばエンジン制動を開始するために、低圧供給通路３１４に流体圧力が供給されると、流体圧力が制御ピン３２１３に作用し、ばね３２１４のバイアス力に抗する。これによって、ピン３２１１がピン・ガイド３２１２内で下方向に並進し、玉３２０１がその座（ピン・ガイド）３２１２に載る。この時点で、玉３２０１は一定供給通路３１２への流体の逆流を防止し、したがって流体が充填通路３１１内に捕捉される。

アキュムレータ３３０が、ハウジング３０２内に形成されたボア内に配置され、動作付与手段１００によって伝達された動作を吸収することができる。本発明の１つの実施形態では、図６で示すように、アキュムレータ３３０は、アキュムレータ・ピストン３３２、およびベース３３６と接触する第１の端部およびアキュムレータ・ピストン３３２と接触する第２の端部を有するばね３３４を備えることができる。アキュムレータ・ピストン３３２は、ハウジング３０２内のボア内でスライドすることができる。制動を開始するまで、アキュムレータ３３０は、一定供給通路３１２および充填通路３１１を介して主／従属ピストン・アセンブリと十分に連絡している。これによって、充填通路３１１および一定供給通路３１２内の作動液を、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０とアキュムレータ３３０との間で前後に給送し、それによってカム１１０上で選択された弁事象またはその一部を喪失することができる。

本発明の１つの実施形態では、図６で示すように、アキュムレータ３３０がさらに、アキュムレータ・ピストン３３２内に形成されたブリード穴３３８を含む。ブリード穴３３８によって、作動液が一定供給通路３１２から、例えば、油溜めなどのオイル供給源５００に徐々に漏れることができる。弁起動システム１０から作動液が徐々に漏れると、流体回路３１０と連絡している作動液の局所的低圧源から、より低温の作動液が安定して補給される。この冷却効果は、弁起動システム１０が温度限界を超えるのを防止する。作動液の局所的供給源は、逆止め弁３５０を通して流体回路３１０と連絡することができる。この作動液の局所的供給源は、冷間始動時に流体回路３１０に流体を充填するためにも使用することができる。作動液の局所的溜めを、ハウジング３０２に一体化することができることを理解されたい。

空動きシステム３００は、ソレノイド弁３４０を含むことができる。ソレノイド弁３４０は、閉位置または開位置へとバイアスがかかったばねである内部プランジャ（図示せず）を含むことができる。ばねのバイアスは、ソレノイド弁３４０が常時開か常時閉かを決定する。本発明の実施形態は、常時開または常時閉のソレノイド弁３４０を使用することができる。ソレノイド弁３４０が例えば常時閉の場合、これは制御手段４００によって起動し、開くまで、低圧通路３１４への作動液の放出を防止する。好ましい実施形態では、ソレノイド弁３４０は低速弁である。

図２ａを参照して、次に、空動きモード（例えば、非制動）におけるシステム１０の実施形態の動作について説明する。供給源５００からの作動液は、逆止め弁３５０を通って流体回路３１０に入り、一定供給通路３１２を充填する。ソレノイド弁３４０は閉鎖したままで、低圧通路３１４への作動液供給を防止する。玉３２０１はピン３２１１が載っていない状態で、これにより作動液は一定供給通路３１２から充填通路３１１へと流れることができる。エンジン制動モードが開始するまで、充填通路３１１は一定供給通路３１２との連絡を維持する。これによって作動液を主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０とアキュムレータ３３０との間で前後に給送することができる。カム１１０が回転するにつれ、主ピストン・アセンブリ１３０の上方向への並進によって発生する流体圧力は、エンジン制動ローブ１１４の動作を従属ピストン・アセンブリ１４０、ロッカー１２０および最終的に弁２００へと伝達することなく、アキュムレータ３３０によって吸収することができる。カム１１０が主事象ローブ１１２へと近づくにつれ、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０に残っている流体が外へと給送され、主ピストン・アセンブリ１３０が従属ピストン・アセンブリ１４０に接触して、機械的リンク機構を形成する。これで、主事象ローブ１１２の全動作がエンジン弁２００へと伝達される。

動作の伝達が必要な場合は、制御手段４００が、トリガ弁３４０へと信号を送信し、これを開放して、作動液を低圧通路３１４に充填させる。通路３１４内の圧力が、制御ピストン３２１３を変位させ、ピン３２１１の下方向への並進および玉３２０１の着座を引き起こす。この時点で、玉３２０１は一定供給通路３１２を密封し、したがって流体が充填通路３１１に捕捉される。カム１１０が基本円上にある場合、従属ピストン・アセンブリ１４０がリセット通路３１５を閉塞する。これは、主／従属ピストン・アセンブリからの作動液の放出を防止する。これで、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０は、液圧でロックされ、エンジン制動ローブ１１４からの動作が弁２００へと伝達される。カム１１０が回転し続け、主排気ローブ１１２に近づくと、従属ピストン・アセンブリ１４０は、リセット通路３１５が露出するように位置決めされる。これによって、主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０内の作動液を元の一定供給通路３１２へと、または上述したような他の場所へと給送し、主／従属ピストン・アセンブリを折り畳むことができる。主／従属ピストン・アセンブリ１３０／１４０が折り畳まれると、弁２００は、全体的な弁リフトを増加したり、排気弁の閉鎖を変更したりすることなく、標準的主事象の残りの部分を辿ることができる。カム１１０が基本円に復帰すると、主／従属ピストン・アセンブリに作動液が再充填される。主／従属ピストン・アセンブリが再充填または補給用作動液を必要とする場合は、充填通路３１１内の圧力が一定供給通路３１２内の圧力より低くなる。玉３２０１が圧力差のために外れ、作動液が充填通路３１１および主／従属ピストン・アセンブリへと入ることができる。充填通路３１１および主／従属ピストン・アセンブリがいっぱいになるか、または充填通路３１１内の圧力が一定供給通路３１２内の圧力より高くなると、玉３２０１が再度着座する。

エンジン制動をそれ以上必要としなくなると、トリガ弁３４０が制御手段４００から信号を受信して、オフに切り替わり、閉鎖する。低圧通路３１４内の作動液が排出され、それによって制御ピストン３２１３が元の位置へと戻る。これによってシステム１０が空動きモード（例えば、正の出力動作）に復帰する。

本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明の変更および修正を実行できることが、当業者には明らかであろう。例えば、システムは、弁ブリッジ２５０を使用せずに、１つのエンジン弁を起動することができる。リセット手段３１５のサイズおよび／または位置を修正することによって、弁輪郭上のリセットの位置を変更することができる。また、ソレノイド弁３４０は高圧ソレノイド弁でもよく、これによって幾つかの他の構成要素をシステムから除去することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲に入る場合、本発明のこのような修正および変更を全て含むものとする。

本発明の第１の実施形態による弁起動システムのブロック図である。 本発明の第２の実施形態による弁起動システムの略図である。 本発明の第３の実施形態による弁起動システムの略図である。 本発明の種々の実施形態と関連して使用する複数のローブを有するカムの略図である。 本発明の実施形態による主／従属ピストン・アセンブリの略図である。 本発明の実施形態による制御弁の略図である。 本発明の実施形態によるアキュムレータの略図である。 本発明の実施形態による弁リフト輪郭である。

Claims (23)

1. 内燃機関において、１つまたは複数のエンジン弁を起動するシステムであって、
   機能する状態でエンジン弁に接続された空動きサブシステムと、
   前記空動きサブシステムと連絡する作動液供給源と、
   前記空動きサブシステムに動作を付与する手段とを備え、
   前記空動きサブシステムが、
   内部ボアを有するハウジングと、
   ボア内にスライド可能に配置されたピストン・アセンブリとを備え、前記ピストン・アセンブリが、主ピストンおよび従属ピストンを備え、さらに、
   作動液制御弁と、
   ソレノイド起動作動液弁と、
   前記制御弁を前記ピストン・アセンブリに接続する第１の流体通路と、
   前記作動液供給源を前記制御弁に接続する第２の流体通路と、
   前記ソレノイド起動作動液弁を前記制御弁に接続する第３の流体通路とを備えるシステム。
2. 前記制御弁が、
   前記第１の流体通路と前記第２の流体通路との間に配置された逆止め弁アセンブリと、
   前記逆止め弁アセンブリと前記第２の流体通路との間に配置された制御ピン・アセンブリとを備える、請求項１に記載のシステム。
3. 前記逆止め弁アセンブリが、
   前記逆止め弁アセンブリを前記ハウジングに固定することができるねじアセンブリと、
   前記ねじアセンブリと接触する逆止め弁ばねと、
   前記逆止め弁ばねと接触する玉とをさらに備える、請求項２に記載のシステム。
4. 前記制御ピン・アセンブリが、
   前記ハウジングに固定されたベースと、
   制御ピストンと、
   前記ベースに接触する第１の端部および前記制御ピストンに接触する第２の端部を有するピストンばねと、
   ピン・ガイド内にスライド可能に配置されたピンとをさらに備え、前記ピンが、前記制御ピストンに接触する第１の端部、および前記玉に接触する第２の端部を有する、請求項３に記載のシステム。
5. 前記ハウジング内に形成され、前記ピストン・アセンブリと選択的に連絡する流体放出通路をさらに備える、請求項１に記載のシステム。
6. 前記放出通路が、前記ピストン・アセンブリを前記第２の流体通路に接続する、請求項５に記載のシステム。
7. 前記動作付与手段が、
   少なくとも１つの主事象弁起動および少なくとも１つの補助事象弁起動を生成するために複数のローブを有するカムと、
   前記カムに接触する第１の端部および主ピストンに接触する第２の端部を有するプッシュ・チューブとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
8. 前記空動きサブシステムが、
   エンジン弁に接触する弁ブリッジと、
   前記ピストン・アセンブリに接触する第１の端部および前記弁ブリッジに接触することができる第２の端部を有するロッカーとをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記空動きサブシステムが、前記第２の流体通路と連絡するアキュムレータをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記アキュムレータが、
    前記ハウジングに固定されたベースと、
    前記ハウジング内に形成されたボア内にスライド可能に配置されたアキュムレータ・ピストンと、
    前記ベースに接触する第１の端部および前記アキュムレータ・ピストンに接触する第２の端部を有するばねとを備える、請求項９に記載のシステム。
11. 前記アキュムレータ・ピストン内に形成され、前記第２の流体通路から前記作動液供給源への流体の漏れを可能にすることができるブリード穴をさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記ソレノイド弁が低速ソレノイド弁を備える、請求項１に記載のシステム。
13. 前記空動きサブシステムと連絡し、前記空動きサブシステムを第１の動作モードと第２の動作モードとの間で選択的に切り換えることができるコントローラをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
14. エンジン・ロッカー・アームと、流体通路と、逆止め弁アセンブリおよび逆止め弁アセンブリと流体通路との間に配置された制御ピン・アセンブリを有する制御弁とを有する内燃機関において、空動きサブシステムに付与された動作を使用して、主事象弁起動を生成し、補助事象弁起動を選択的に生成するために、第１および第２の動作モード中にエンジン弁を起動する方法であって、
    流体圧力を空動きサブシステムに供給するステップと、
    第１の動作モード中に、自身に付与された動作の一部を選択的に喪失するように、空動きサブシステムに適用された流体圧力の少なくとも一部を選択的に吸収するステップと、
    第２の動作モード中に、低圧作動液を制御弁に供給し、空動きサブシステム内の流体ロックを通して、ロッカー・アームに動作を付与して、空動きサブシステムの長さを選択的にリセットするステップとを含む方法。
15. 内燃機関において、主事象弁起動を提供し、補助事象弁起動を選択的に提供するために、第１および第２動作モード間で切り換えることができるエンジン弁起動システムであって、
    内部ボアを有するハウジングと、
    ボア内にスライド可能に配置されたピストン・アセンブリとを備え、前記ピストン・アセンブリが主ピストンおよび従属ピストンを備え、さらに、
    前記ピストン・アセンブリに動作を付与する手段と、
    ピストン・アセンブリへの作動液の供給を制御する手段と、
    第１および第２の動作モード中にピストン・アセンブリに作動液を提供するために、前記制御手段を前記ピストン・アセンブリに接続する第１の通路と、
    作動液の一定の供給を受けるために、制御手段を供給源に接続する第２の通路と、
    低圧作動液を前記制御手段に提供して、第２の動作モードへと切り換えるために、前記制御手段に接続する第３の通路とを備えるシステム。
16. 前記動作付与手段が、前記ピストン・アセンブリに接触するカムを備え、前記カムが、主事象弁起動および補助事象弁起動を生成するために複数のローブを有する、請求項１５に記載のシステム。
17. 前記動作付与手段が、
    主事象弁起動および補助事象弁起動を生成するために複数のローブを有するカムと、
    前記カムに接触する第１の端部および主ピストンに接触する第２の端部を有するプッシュ・チューブとを備える、請求項１５に記載のシステム。
18. 前記第２の動作モード中に前記ピストン・アセンブリから作動液を放出する手段をさらに備える、請求項１５に記載のシステム。
19. 前記作動液放出手段が、前記ハウジング内に形成された作動液放出通路を備える、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記作動液放出手段が、前記ピストン・アセンブリから前記第２の通路へと作動液を放出することができる、請求項１９に記載のシステム。
21. 主事象弁起動を提供する第１の動作モードと、補助事象弁起動を選択的に提供する第２の動作モードとの間で切り換えることができる１つまたは複数のエンジン弁を起動するシステムであって、
    内部ボアを有するハウジングと、
    ボア内にスライド可能に配置されたピストン・アセンブリとを備え、前記ピストン・アセンブリが主ピストンおよび従属ピストンを備え、さらに、
    前記ピストン・アセンブリに動作を付与する手段と、
    制御弁と、
    低圧作動液を制御弁に提供して、第２の動作モードを可能にするために前記制御弁に接続された流体通路とを備え、
    前記制御弁が、
    逆止め弁アセンブリと、
    前記逆止め弁アセンブリと前記流体通路との間に配置された制御ピン・アセンブリとを備えるシステム。
22. 第２の動作モード中に前記ピストン・アセンブリから作動液を放出する手段をさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記流体通路と連絡するソレノイド起動作動液弁をさらに備える、請求項２１に記載のシステム。

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