JP3159979U - 弁駆動用の電子制御式油圧システムおよび油圧流体の動作条件変化を補償するための手段を有する内燃エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】弁可変制御油圧システムでの油圧流体の粘性変動に対処することができる内燃エンジンを提供する。【解決手段】弾性戻し手段４が設けられ、個々の吸気および排気ダクト２を制御する吸気弁１および排気弁１と、個々のタペット７によって吸気および排気弁１を駆動するカム軸１０とを備える。ソレノイド弁１５を介して排出ダクトへ接続する加圧流体室６が吸気弁１に関連して設けられ、ソレノイド弁１５を制御する電子制御手段が設けられる。【選択図】図１

Description

本考案は、吸気弁及び／又は排気弁を駆動するための電子制御式油圧システムを含むタイプの内燃エンジンに関する。

特許文献１において、本出願人は下記のエンジンを既に提案している。

閉鎖位置に向かって弁を押し戻す個々の弾性戻し手段が設けられ、個々の導入および排気ダクトを制御するための各シリンダについての少なくとも１つの吸気弁および少なくとも１つの排気弁と、
個々のタペット(tappet)によってエンジンのシリンダの各吸気および排気弁を駆動して、各吸気弁および排気弁はカム軸の個々のカムによって制御されるようにした少なくとも１つのカム軸とを備え、
各タペットは、加圧流体室を含む油圧手段を介して、弾性戻し手段の動作に抗して個々の吸気弁を制御するものであり、
弁を各タペットから分離して、弾性戻し手段の結果として迅速な弁閉鎖を起動するために、ソレノイド弁を介して排出ダクトへ接続するように設計された加圧流体室が各吸気弁に関連して設けられ、
１つ以上のエンジンの動作パラメータに従って、個々の吸気弁の時間および開口ストロークを変化させるために、各ソレノイド弁を制御するための電子制御手段を備えるエンジン。

米国特許第６２３７５５１号

上述したタイプのエンジンにおいて、弁の動きは、上述の電子制御手段によって生成された駆動電気コマンドだけでなく、駆動システムに存する油圧流体の粘性(viscosity)にも依存する。この粘性は、動作温度が変化すると、変動することがある。

本出願人は、上述の問題を考慮した過去の解決策で既に提案しており、例えば、上述したタイプのエンジンに設けられた油圧制動装置に介入するものであり、これは弁が完全閉鎖位置に近づくにつれて、弁の閉鎖運動をスローダウン（制動）することを目的としている。油圧制動装置は、弁座に対する弁の過度の衝撃を防止するために必要であるが、例えば、極めて低い環境温度でのコールドスタート条件において弁の閉鎖があまりにも遅くなるなど、油圧流体の粘性があまりにも高い場合は、排除されるべきである。

本考案の目的は、弁可変制御のための油圧システムで用いられる油圧流体の粘性変動が原因となってエンジン動作中に生じ得る問題に対して、抜本的でより一般的な解決策を提供することである。

上記目的は、本考案に従って達成され、主として、吸気弁駆動用の上記油圧手段付近の油圧流体温度を検出するための少なくとも１つのセンサを設け、上記電子制御手段は、上記温度センサからの出力信号に応じて油圧流体の粘性を計測するようにプログラムされており、計測した粘性値に応じて、エンジン弁の可変制御システムの上記ソレノイド弁の各々を制御する。前記排気弁は、個々のカムによって機械的に制御される。

好ましくは、電子制御手段は、プリセットされた基準動作条件に対応したプリセット参照基準に従ってソレノイド弁を制御し、基準動作条件と現実の動作条件との間の計測された差分に従って上記基準を補正するようにプログラム可能である。

まず最初に、上記プリセット基準動作条件は、一般に、流体粘性値の範囲に対応している。しかしながら、流体圧力センサをも設けることでシステムは更に洗練させることができ、これは油圧回路中の流体の存在を決定し、温度センサによって送出される信号だけでなく、圧力センサによって送出される信号にも基づいて、動作条件を計測することを目的とする。

内熱エンジンの弁可変駆動のためのシステムの動作原理を示す概略図である。 本考案の根拠となる動作原理を示すブロック図である。

本考案の更なる特徴および利点は、非限定的な例として図示した添付図面を参照しつつ下記の説明から明らかとなろう。

図１は、内熱エンジンの弁可変駆動のためのシステムの動作原理を示す概略図である。符号１は弁を示し、これは吸気弁または排気弁であって、内燃エンジンのシリンダヘッド３の内部に形成された個々のダクト（吸気または排気）２に取り付けられている。弁１は、スプリング４によって閉鎖位置に向かって（図１において上向き）引き寄せられおり、一方、弁軸の上端部に作用するピストン５によって開口するように強制される。ピストン５は、チャンバ６内に存在する圧力が加わった油を介して、カム軸１０のカム９と共に協働するタペットバケツ(tappet bucket)８を支持するピストン７によって、順番に制御される。バケツ８は、スプリング１１によってカム９とスライド接触するように保持される。圧力チャンバ６はダクト１２に接続可能であり、エンジン動作条件に従って電子制御手段（不図示）により指令されるソレノイド弁１５の開閉エレメント１４を介して、圧力蓄積器１３と順番に連通する。ソレノイド弁１５が開いたとき、チャンバ６内の圧力油が放出され、弾性戻しスプリング４の作用によって弁１はすばやく閉鎖する。

ソレノイド弁１５が閉じると、チャンバ６内の油はピストン７の動きをピストン５および弁１へ伝達して、その結果、弁１の位置がカム９によって決定される。換言すると、カム９は、通常、カムの形状に依存するサイクルに従って弁１の開度を制御しているが、ソレノイド弁１５を開くことによって所望の時間に動作不能にすることができ、これによりピストン７と弁１との間の連結を遮断することができる。

図２において、符号１６は、本考案に係るエンジンに取り付けられた電子制御ユニットを全体として示すものであり、エンジンの吸気弁及び／又は排気弁の可変制御のためのシステムの一部となる各ソレノイド弁１５を制御するために設けられる。全体ユニットを表現したブロック１６内には、プリセットされた基準動作条件に対応したプリセットされた参照基準に従って、エンジンの吸気弁及び／又は排気弁を制御するために設計されたサブブロック１７が図示されている。ブロック１７は、エンジンに取りつけられた１つ以上のセンサから受け取った信号Ｓに従って上記制御を実行する。上記信号は、エンジンの動作パラメータ（例えば、アクセルの位置、エンジン温度、エンジン排気ガスの組成など）を示す。その結果、ブロック１７からの出力での信号Ｉは、プリセット基準条件に対応した上記プリセット制御基準を表現する。ブロック１８は、上記の電子制御手段の一部を表現しており、弁を制御する油圧回路付近の油圧流体の温度および圧力を検出するための温度センサおよび圧力センサからの出力での信号ＴＭ，ＰＭを受け取る。上記センサは、図２中の符号１９，２０によって示される。ブロック１８はまた、流体の温度および圧力についての基準値ＴＲ，ＰＲを入力として受け取る。これらは、エンジン上で実行されるテストに基づいて実験的に選択されて、エンジンの通常動作条件を表現する。ブロック１８は、エンジン動作条件の変動、特に油圧流体の粘性変動を補償するように設計され、このために適切な所定のアルゴリズムに従って、測定された温度値ＴＭに従って油圧流体の粘性値を計算するようにプログラムされている。ブロック１８は、エンジンの動作パラメータを表現する信号Ｅをブロック１７から受け取って、環境条件の変動に追従する弁制御の判断基準に適用されるべき補正を表現する信号Ｃを出力する。

ブロック１９は、基準条件に基づいた制御判断基準を表現する信号Ｉをブロック１７から受け取り、現実の環境条件での起こり得る変動に追従する必要な補正を表現する信号Ｃをブロック１８から受け取って、エンジン弁可変駆動のための油圧システムのソレノイド弁の制御を最適な方法で実行するための信号Ｏを出力し、現実の環境条件での変動に追従する制御方法に適用されるべき必要な補正を考慮に入れる。

当然ながら、実施形態および構成の詳細は、上述の原理を損なうことなく、本考案の範囲から逸脱することなく、単に例として説明され図示されたものに関して広範囲に変更可能である。

１ 弁
２ ダクト
３ シリンダヘッド
４，１１ スプリング
５，７ ピストン
６ 圧力チャンバ
８ タペットバケツ
９ カム
１０ カム軸
１４ 開閉エレメント
１５ ソレノイド弁
１６ 電子制御ユニット
１７〜１９ ブロック
１９ 圧力センサ
２０ 温度センサ

Claims (2)

1. 閉鎖位置に向かって弁（１）を押し戻す個々の弾性戻し手段（４）が設けられ、個々の吸気および排気ダクト（２）を制御するための、各シリンダについての少なくとも１つの吸気弁（１）および少なくとも１つの排気弁（１）と、
   個々のタペット（７）によってエンジンのシリンダの各吸気および排気弁（１）を駆動して、各吸気および排気弁（１）はカム軸（１０）の個々のカム（９）によって制御されるようにした少なくとも１つのカム軸（１０）とを備え、
   各タペット（７）は、加圧流体室（６）を含む油圧手段を介して、弾性戻し手段（４）の動作に抗して個々の吸気弁（１）を制御するものであり、
   弁を各タペット（７）から分離して、弾性戻し手段（４）の結果として迅速な弁閉鎖を起動するために、ソレノイド弁（１５）を介して排出ダクトへ接続するように設計された加圧流体室（６）が各吸気弁（１）に関連して設けられ、
   １つ以上のエンジンの動作パラメータに従って、個々の吸気弁（１）の時間および開口ストロークを変化させるために、各ソレノイド弁（１５）を制御するための電子制御手段（１６）が設けられ、
   吸気弁（１）を駆動する上記油圧手段付近に少なくとも１つの温度センサ（２０）が設けられ、上記電子制御手段（１６）は、上記温度センサからの出力信号に応じて油圧流体の粘性を計測するようにプログラムされており、計測した粘性値に応じて各ソレノイド弁（１５）を制御するものであり、
   前記排気弁は、個々のカムによって機械的に制御されることを特徴とする内燃エンジン。
2. 電子制御手段は、エンジンの動作パラメータに基づくプリセット参照基準に従って、エンジンの吸気弁を制御するようにプログラムされており、上記プリセット参照基準はプリセットされた基準動作条件に対応しており、
   電子制御手段は、基準動作条件と計測した現実の動作条件との間の差分に従って上記制御基準を補正するようにプログラムされており、後者は、流体粘性の計測値および圧力センサ（１９）で測定した流体圧力値の両方を含むことを特徴とする請求項１記載のエンジン。

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