JP2015533988A - ハイブリッドカム‐カムレス可変バルブ駆動システム - Google Patents
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Abstract
Description
カム作動型バルブは、回転カムに、直接、または、回転カムの回転運動エネルギをバルブの直線運動に変換することを補助する1つ以上の多様な部品を介して機械的に連結される。複数の排気弁の1つ、及び、複数の吸気弁の1つは、回転カムに機械的に連結される。電気油圧式アクチュエータは、特定のシリンダの吸気弁と排気弁を個別に駆動する。この電気油圧式アクチュエータは、高圧の流体源と流体連通している。
大径ピストン部材304は、円筒形状外面322と相補的形状を有する円筒形状内面323、及び、円錐台形外面328と相補的形状を有する円錐台形内面332を有する。これらの相補的形状は、容積室312に向かう小径ピストン部材318の運動を制限する。
この位置において、容積室312は、低圧リザーバと流体連通するように構成された低圧出口342と流体連通している。この位置において、容積室312内の流体は、複数の容積室入口ポート344及び低圧出口342を自由に流れることができる。
これは、より大きく変位した流体量による、より大きな圧力降下があるので、エンジンバルブ102の大幅に減速された着座速度をもたらす。また、この流量速度は、高圧入口340、複数の低圧出口342、及び、複数の容積室入口ポート344の寸法に依存するであろう。
また、エンジンブレーキが、線910によって示されているような圧縮行程において電気油圧駆動の排気エンジンバルブを開弁することによって、電気油圧駆動のエンジンバルブにより行われてもよい。これにより、そのシリンダからのエネルギを取り去ることができる。
また、このような変位は、例えば、第2の電気油圧駆動の排気弁を含むことによって実現されることができる。
容積室312に供給される高圧流体の圧力レベルを変えることは、例えば、磁性スプールバルブ部材346によって、及び、高圧入口340に供給される高圧流体の圧力を直接調整することによって、行われることができる。
その一方で、小径ピストン部材318を単独で作動させるために必要とされる力を供給するのには、いまだ不十分である。上述した第2閾値は、小径ピストン部材318が大径ピストン部材304から独立して移動する圧力レベルに相当する。
高圧流体の圧力レベルが第2閾値より上にある場合、小径ピストン部材318の端面316に加えられる力は、小径ピストン部材318を、大径ピストン部材304から独立して移動するのに十分であることができ、また、小径ピストン部材318、及び、大径ピストン部材304を一体となって作動させるのに十分であることができる。
これにより、電気油圧式アクチュエータ104によって中間リフト位置へ作動されるバルブ102を作動させ、その一方で、(回転カムによって)機械的に作動されるバルブ102を、完全開弁位置へ作動させることによって、内燃機関の消費電力は、エンジン出力、及び/または、エンジン性能において顕著な損失なしに、削減されることができる。
“含む(includes)”または“含んだ(で)(including)”という用語が、本明細書内または請求の範囲において用いられることは、請求の範囲において過渡的な用語として用いられた場合にその用語が解釈される、“含んだ(comprising)”という用語と類似した様式として含められることが意図されている。
さらに、前述の教示は例示的なものであり、また、単一ではない特徴、すなわち、単一ではない構成要素は、本出願またはその後の出願において主張されるであろう、すべての可能な組み合わせにとって必須である。
Claims (20)
- エンジンブロックと、
該エンジンブロックに取り付けられ、少なくとも1つの燃焼チャンバを形成し、また、第1吸気ポート、第1排気ポート、及び、吸気ポートと排気ポートのうちのいずれか1つを構成する第2ポートを形成する、シリンダヘッドと、
該シリンダヘッドに取り付けられ、前記第1吸気ポート内に少なくとも部分的に配置され、また、前記第1吸気ポートを選択的に開閉するように、開弁位置と閉弁位置との間を移動可能な、第1吸気弁と、
前記シリンダヘッドに取り付けられ、前記第1排気ポート内に少なくとも部分的に配置され、また、前記第1排気ポートを選択的に開閉するように、開弁位置と閉弁位置との間を移動可能な、第1排気弁と、
前記シリンダヘッドに取り付けられ、前記第2ポート内に少なくとも部分的に配置され、また、前記第2ポートを選択的に開閉するように、開弁位置と閉弁位置との間を移動可能な、第2弁と、
前記第1吸気弁及び前記第1排気弁と機械的に連結され、前記第1吸気弁及び前記第1排気弁を、開弁位置と閉弁位置との間で作動させる、回転カムと、
前記第2弁と連結され、前記第2弁を、開弁位置と閉弁位置との間で選択的に駆動する、油圧弁アクチュエータと、
を含むことを特徴とする内燃機関。 - 前記油圧弁アクチュエータは、
ピストンキャビティ、入口ポート、高圧流体導管と流体連通した高圧ポート、及び、低圧流体導管と流体連通した低圧ポートを有する、アクチュエータハウジングと、
前記ピストンキャビティ内に少なくとも部分的に配置され、前記入口ポートと流体連通した第1端部において第1面を有し、また、前記第1面と前記アクチュエータハウジングとで、容積室を形成している、ピストンと、
前記アクチュエータハウジング内に配置され、前記入口ポートを介して、前記入口ポート、前記高圧ポート、前記低圧ポート、及び、前記容積室と流体連通している、アクチュエータ弁と、
を含むことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。 - 前記アクチュエータハウジングは、ソレノイドを含み、
前記アクチュエータ弁は、前記ソレノイドが励磁されたときに、前記ソレノイドに応答して、第1位置と第2位置のうちいずれか1つに位置される、磁性のスプールバルブ部材を含み、
前記スプールバルブ部材が前記第1位置にある場合、前記低圧力ポートは、前記スプールバルブ部材の第1スプールチャネル、前記入口ポート、及び、前記容積室と流体連通しており、
前記スプールバルブ部材が前記第2位置にある場合、前記高圧力ポートは、前記スプールバルブ部材の第2スプールチャネル、前記入口ポート、及び、前記容積室と流体連通している、ことを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。 - 前記ピストンは、第1部材及び第2部材を含み、
前記第2部材は、前記第1部材内に摺動可能に配置され、
前記ピストンの前記第1面は、前記第1部材の一面と前記第2部材の一面によって、少なくとも一部が形成されることを特徴とする請求項2に記載の内燃機関。 - 前記第1部材は、前記第1部材の第1端部にフランジ付きヘッド部分を有し、また、
前記第1部材の前記一面は、前記第2部材の前記一面より大きいことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関。 - 前記第1部材の前記一面の表面積は、前記第2部材の前記一面の表面積の約8倍から約10倍の間であることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。
- 前記フランジ付きヘッド部分は、円筒形外面を有し、また、
前記第1部材は、前記第1部材の前記第1端部から前記第1部材の第2端部にかけて延びる通路を形成する、円筒形内面を有し、
前記第2部材は、前記通路内に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関。 - 前記円筒形内面は、第1直径を有する第1円筒形状内面を有し、
円錐台形部分が、前記第1円筒形状内面と、前記第1直径より大きい第2直径を有する第2円筒形状内面との間で延び、
前記第1円筒形状内面は、前記第2円筒形状内面より前記第1端部に近接しており、
前記第2部材は、前記第1円筒形状内面と摺動可能に係合される第1円筒形状外面、及び、前記第2円筒形状内面と摺動可能に係合される第2円筒形状外面を有する、ことを特徴とする請求項7に記載の内燃機関。 - エンジンブロックと、
該エンジンブロックに取り付けられ、少なくとも1つの燃焼チャンバを形成し、また、第1ポート及び第2ポートを形成する、シリンダヘッドと、
前記第1ポート内に少なくとも部分的に配置され、また、前記第1ポートを選択的に開放するように、開弁位置と閉弁位置との間を移動可能な、第1弁と、
前記第2ポート内に少なくとも部分的に配置され、また、前記第2ポートを選択的に開放するように、開弁位置と閉弁位置との間を移動可能な、第2弁と、
前記第1弁と機械的に連結され、前記第1弁を、開弁位置と閉弁位置との間で選択的に移動させる、回転カムと、
を含む内燃機関用のエンジンバルブ作動システムは、
前記第2弁と連結され、前記第2弁を、開弁位置と閉弁位置との間で選択的に移動させる、油圧弁アクチュエータを含み、前記油圧弁アクチュエータは、
ピストンキャビティ、入口ポート、高圧流体導管と流体連通した高圧ポート、及び、低圧流体導管と流体連通した低圧ポートを有する、アクチュエータハウジングと、
前記ピストンキャビティ内に少なくとも部分的に配置され、前記入口ポートと流体連通した第1端部において第1面を有し、また、前記第1面と前記アクチュエータハウジングとで、容積室を形成している、ピストンと、
前記アクチュエータハウジング内に配置され、前記入口ポートを介して、前記入口ポート、前記高圧ポート、前記低圧ポート、及び、前記容積室と流体連通している、アクチュエータ弁と、を含む、ことを特徴とするエンジンバルブ作動システム。 - 前記アクチュエータハウジングは、ソレノイドを含み、
前記アクチュエータ弁は、前記ソレノイドが励磁されたときに、前記ソレノイドに応答して、第1位置と第2位置のうちいずれか1つに位置される、磁性のスプールバルブ部材を含み、
前記スプールバルブ部材が前記第1位置にある場合、前記低圧力ポートは、前記スプールバルブ部材の第1スプールチャネル、前記入口ポート、及び、前記容積室と流体連通しており、
前記スプールバルブ部材が前記第2位置にある場合、前記高圧力ポートは、前記スプールバルブ部材の第2スプールチャネル、前記入口ポート、及び、前記容積室と流体連通している、ことを特徴とする請求項9に記載のエンジンバルブ作動システム。 - 前記ピストンは、第1部材及び第2部材を含み、
前記第2部材は、前記第1部材内に摺動可能に配置され、
前記ピストンの前記第1面は、前記第1部材の一面と前記第2部材の一面によって、少なくとも一部が形成されることを特徴とする請求項10に記載のエンジンバルブ作動システム。 - 前記第1部材は、前記第1部材の第1端部にフランジ付きヘッド部分を有し、また、
前記第1部材の前記一面は、前記第2部材の前記一面より大きいことを特徴とする請求項11に記載のエンジンバルブ作動システム。 - 前記第1部材の前記一面の表面積は、前記第2部材の前記一面の表面積の約8倍から約10倍の間であることを特徴とする請求項12に記載のエンジンバルブ作動システム。
- 前記フランジ付きヘッド部分は、円筒形外面を有し、また、
前記第1部材は、前記第1部材の前記第1端部から前記第1部材の第2端部にかけて延びる通路を形成する、円筒形内面を有し、
前記第2部材は、前記通路内に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項12に記載のエンジンバルブ作動システム。 - 前記円筒形内面は、第1直径を有する第1円筒形状内面を有し、
円錐台形部分が、前記第1円筒形状内面と、前記第1直径より大きい第2直径を有する第2円筒形状内面との間で延び、
前記第1円筒形状内面は、前記第2円筒形状内面より前記第1端部に近接しており、
前記第2部材は、前記第1円筒形状内面と摺動可能に係合される第1円筒形状外面、及び、前記第2円筒形状内面と摺動可能に係合される第2円筒形状外面を有する、ことを特徴とする請求項14に記載のエンジンバルブ作動システム。 - 内燃機関の弁を、開弁位置と閉弁位置との間で選択的に駆動するように構成された、油圧弁アクチュエータであって、該油圧弁アクチュエータは、
ピストンキャビティ、入口ポート、高圧流体導管と流体連通した高圧ポート、低圧流体導管と流体連通した低圧ポート、及び、ソレノイドを有する、アクチュエータハウジングと、
前記ピストンキャビティ内に少なくとも部分的に配置され、前記入口ポートと流体連通した第1端部において第1面を有し、また、前記第1面と前記アクチュエータハウジングとで、容積室を形成している、ピストンと、
前記アクチュエータハウジング内に配置され、前記入口ポートを介して、前記入口ポート、前記高圧ポート、前記低圧ポート、及び、前記容積室と流体連通している、アクチュエータ弁と、
を含み、前記アクチュエータ弁は、
前記ソレノイドが励磁されたときに、前記ソレノイドに応答して、第1位置と第2位置のうちいずれか1つに位置される、磁性のスプールバルブ部材を含み、
前記スプールバルブ部材が前記第1位置にある場合、前記低圧力ポートは、前記スプールバルブ部材の第1スプールチャネル、前記入口ポート、及び、前記容積室と流体連通しており、
前記スプールバルブ部材が前記第2位置にある場合、前記高圧力ポートは、前記スプールバルブ部材の第2スプールチャネル、前記入口ポート、及び、前記容積室と流体連通している、ことを特徴とする油圧弁アクチュエータ。 - 前記ピストンは、第1部材及び第2部材を含み、
前記第2部材は、前記第1部材内に摺動可能に配置され、
前記ピストンの前記第1面は、前記第1部材の一面と前記第2部材の一面によって、少なくとも一部が形成されることを特徴とする請求項16に記載の油圧弁アクチュエータ。 - 前記第1部材は、前記第1部材の第1端部にフランジ付きヘッド部分を有し、また、
前記第1部材の前記一面は、前記第2部材の前記一面より大きいことを特徴とする請求項17に記載の油圧弁アクチュエータ。 - 前記フランジ付きヘッド部分は、円筒形外面を有し、また、
前記第1部材は、前記第1部材の前記第1端部から前記第1部材の第2端部にかけて延びる通路を形成する、円筒形内面を有し、
前記第2部材は、前記通路内に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項18に記載の油圧弁アクチュエータ。 - 前記円筒形内面は、第1直径を有する第1円筒形状内面を有し、
円錐台形部分が、前記第1円筒形状内面と、前記第1直径より大きい第2直径を有する第2円筒形状内面との間で延び、
前記第1円筒形状内面は、前記第2円筒形状内面より前記第1端部に近接しており、
前記第2部材は、前記第1円筒形状内面と摺動可能に係合される第1円筒形状外面、及び、前記第2円筒形状内面と摺動可能に係合される第2円筒形状外面を有する、ことを特徴とする請求項19に記載の油圧弁アクチュエータ。
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