JP4129490B2

JP4129490B2 - 弁積極動力作動を伴うエンジン・ブレーキング

Info

Publication number: JP4129490B2
Application number: JP2000525673A
Authority: JP
Inventors: コスマ、ゲオルゲ; ウスコ、ジェームズ、エヌ
Original assignee: ジェイコブスビークルシステムズ、インコーポレイテッド
Priority date: 1997-12-23
Filing date: 1998-12-02
Publication date: 2008-08-06
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: KR20010033557A; EP1042598B1; JP2001527182A; EP1042598A1; WO1999032773A1; EP1042598A4; USRE39258E1; KR100882960B1; US6000374A

Description

【０００１】
（発明の分野）
本発明は一般に内燃機関のための圧縮解放エンジン・リターダに関する。特に、本発明はエンジンの「２サイクル・ブレーキング」の各シリンダに対してエンジンの一回転に対して一回である、二回のブレーキングを発生させることによってリターダの制動力を増す方法に関する。詳しくは、本発明はブレーキングに対して専用のカム輪郭を提供するためにオーバヘッド・カムエンジンのカムとロッカーアームとを修正することを含む。更に、従来の圧縮解放リターダ・ハウジングを排除し、圧縮解放リターダをロッカーアームに付属させている。
【０００２】
典型的な内燃機関の排気弁はその２ストロークあるいは４ストロークの間に少なくとも１回開く。付加的な圧縮開放制動を達成するために２回目の排気弁の開きが圧縮ストロークに対して導入することが可能である。本発明は通常の排気ストロークにおける最初の排気弁の開きを排除し、排気ストロークにおける後段での圧縮開放イベントに置き換えている。更に、吸気弁の開きは遅らされ、排気ストロークの終結時において２回目の圧縮ストロークの有効性を増大する。本発明はまた、圧縮ストロークあるいは排気ストロークのいずれか、あるいは双方において排気ガスの再循環と組み合わせ制動力を更に高めることが可能とされる。
【０００３】
本発明は、制動力の増大、コスト減少、エンジンのオーバヘッド構造に対する圧縮解放リターダとの更なる一体性を含む多数の利点を提供する。更に、正出力作動において、本発明は吸気弁と排気弁の作動に対する多大の制御性を提供する。このため、燃費やエミッションを改良し、エンジンの全速度範囲に亘っての最適性能を提供する。
【０００４】
(背景技術)
多くのエンジンに対して、（エンジンが関連の車両の推進のような目的のためのパワーを発生させる）正出力作動モードと、（関連の車両の速度を落とすためにそのようなパワーをエンジンが吸収する）ブレーキング作動モードとの双方を有することが望ましい。ブレーキング作動モードにおいてエンジンを作動させる極めて効果的な方法はエンジンへの燃料の供給を遮断し、次いで、エンジンシリンダの圧縮ストロークの上死点近傍でエンジンの排気弁を開くことであることはよく知られている。このため、シリンダ内でエンジンが圧縮した空気がエンジンがエンジンピストンのその後の「パワー」ストローク中に空気を圧縮する仕事を回復しうる前にエンジンの排気系に逃げうるようにする。このタイプのエンジン・ブレーキングは圧縮解放エンジン・ブレーキングとして知られている。
【０００５】
エンジンの正出力の作動モードの間に吸気弁あるいは排気弁のいずれかを開くことよりも圧縮解放エンジン・ブレーキングの間圧縮解放イベントを発生させるために排気弁を開くほうが多大の力を必要とする。正出力の作動モードの間、典型的に吸気弁は、ピストンが該弁から離れる方向に動いている間に開くことによってエンジンシリンダ内で低圧状態を発生させる。このように、吸気弁の開きに対する唯一の実際の抵抗は吸気弁を通常閉鎖状態に保っている吸気弁の戻りばねの力である。同様に、正出力の作動モードの間、シリンダ内の燃焼生成物から可能な限り多くの仕事が抽出された後関連のピストンのパワーストロークの終了に近いところで典型的に排気弁が開く。ピストンは再び弁から離れる方向に動き、排気弁を開くのに対するシリンダ圧が再び低くなる。(排気弁が一旦開くと、関連のピストンのその後の排気ストロークを通して典型的には開き状態に保持されるが、このためには排気弁の戻りばね力を上回るに十分な力を必要とする。)
【０００６】
４サイクルの内燃機関は従来から機械的あるいは油圧機械的吸気および排気開放系統のいずれかを装備している。これらの系統はエンジンのクランクシャフトの回転と同期的に作動するカムシャフト、ロッカーアーム、およびプッシュロッドの組み合わせを含みうる。弁開きのタイミングは弁作動系統がクランクシャフトと直接機械的に接続されているためクランクシャフトの位置に対して固定された関係にある。マルチシリンダの内燃機関の何れのシリンダにおいても、燃料混合物や燃料の添加あるいは噴射に関連した吸気弁と排気弁との開閉はエンジンの速度の範囲に亘って最適の正出力を提供するように予め設定されている。従来の内燃機関に対するシリンダのピストン運動とその吸気弁および排気弁の開閉とのこの関係が図１に示されている。
【０００７】
４サイクルの内燃機関のクランクシャフトは一連の４ストロ―ク(すなわち、圧縮、膨張、排気および吸気)の間７２０度に亘って回転する。図１は圧縮ストロ―ク５の上死点（ＴＤＣ）からピストンが始まるピストンと弁との間の関係を示している。吸気弁と排気弁の双方は閉鎖され、ピストンがシリンダヘッドから離れる方向に走行する（すなわち、シリンダヘッドとピストンヘッドとの間の容積が増加している）膨張ストロークの間閉鎖した状態に留まっている。燃料は膨張ストロークの間に燃焼し、正出力がエンジンによって送出される。ピストンが膨張ストロークの終わりにおいて方向を反転するにつれて、図１において７で示すように排気弁は開かれ、燃焼ガスはピストンが排気ＴＤＣ６まで再び走行するにつれてシリンダから圧出される。排気ＴＤＣの直前において、吸気弁は図１の８で示すように開く。排気ＴＤＣの直後、排気弁は閉鎖し、空気あるいは燃料の混合物が、ピストンがシリンダへッドから離れる方法に走行するにつれて吸気弁を通してシリンダ室中へ吸引される。ピストンがシリンダヘッドから最も離れた距離において、あるいはその近傍に来ると、吸気弁は閉鎖する。その後、吸気弁および排気弁の双方は閉鎖し、圧縮ストロークが始まり、ピストンをＴＤＣまで戻し、４サイクルが繰返される。
【０００８】
図２は内燃機関がブレーキングモードにおいて作動しているとき（すなわち、圧縮空気がＴＤＣ圧縮の間近において排出される圧縮機として作動している）発生する吸気弁および排気弁の必要な開きを示す。図２はまた、エンジンのピストンの運動を示す。ブレーキングモードの間、燃料は何らエンジンに供給されない。その結果、圧縮ストロークの間空気のみが圧縮される。図２はピストンの排気および吸気ストロークの間の通常の吸気および排気弁の開き（すなわち、正出力作動の間）を示す。更に、排気弁の開き９は圧縮ストロークの完了の直前で、排気ストロークの開始前の閉鎖の後の状態で示されている。その他のオプションもある。これは排気カム作動の圧縮解放ブレーキの単なる一例である。圧縮ストロ―クと直後の圧縮空気の、付加的な排気弁開きによる排出との間にエンジン・ブレーキングが達成される。
【０００９】
前述の工程は圧縮解放エンジン・ブレーキングを記載している。付加的な排気弁の解放は通常の作動機構とは独立して排気弁を作動する要素を追加することによって達成される。これは、エンジンが正出力作動モードで作動しているときに消勢可能な二次油圧機械的装置により排気弁の昇降機構を作動させることによって典型的に達成される。要約すれば、二次装置は適当な時間に排気弁を上昇させ、通常の弁昇降機構とは干渉、すなわち阻害せず、正出力作動の間非作動である。二次装置による弁の上昇のタイミングは通常、隣接するシリンダの通常の吸気弁あるいは排気弁の開きあるいは噴射作動機構を作動させることによって決められる。使用中のシリンダの排気弁の開きに対する所望の時間に対して最も近い時間に発生する近傍のシリンダが選択される。隣接するシリンダの通常の作動からタイミングを決めるこの方法は二次装置が独自のタイミング制御性を内臓する必要性を排除する。
【００１０】
エンジンブレーキの最も一般的なタイプはその運動を同じシリンダの噴射装置のカムから得ている。
【００１１】
従来のシングルサイクル・エンジン・ブレーキングシステムは固有の制限がある。これらの制限は主として、（１）二次弁作動装置が油圧機械的リンクを介して隣接するシリンダの通常の弁開きタイミングからタイミングを得ること、および（２）二次装置が正出力作動の間のシリンダの吸気および排気弁の通常の開閉を阻害しないことから起因する。最初の述べた環境は一般にエンジン・ブレーキングの全ゆる可能性の最適な実現を中途半端にする。これは、圧縮ブレーキングストロークの完了時シリンダを通気するための排気弁の開きのタイミングと持続時間とが隣接するシリンダの通常のタイミングあるいは弁が開いている間の当該シリンダの噴射装置のタイミングによって固定されるために発生するものである。第２の状態は排気弁が排気ストロークの間開いているため第２の圧縮ブレーキングサイクルを実行出来ないようにする。さもなければ、圧縮ブレーキングには二次サイクルが利用される。その結果、シリンダの吸気および排気弁の作動を制御するシステムがそれらの開きを使用可能としたり、使用禁止とする。このため、エンジン・ブレーキングモードにおけるエンジンの性能を最適化することができる。
【００１２】
エンジン・ブレーキングが導入されて以来、３０年に亘り内燃機関に対するその他の制限が発生してきた。排気ガス制御、ターボチャージャ、および排気ブレーキングがエンジン・ブレーキングの性能に対して影響を与えてきた。正味の結果は圧縮に対して利用可能なターボチャージされた空気容積が小さい特に低速において従来のエンジン・ブレーキング性能が低下していることである。同時に、従来のエンジン・ブレーキングに対する要求と信頼性が増加した。従って、エンジン・ブレーキング性能の改良に対する更なる動機ずけが出現した。
【００１３】
圧縮解放タイプのエンジンリターダは当該技術分野において周知である。エンジンリターダは火花点火タイプあるいは圧縮点火タイプの内燃機関を空気圧縮機に少なくとも一時的に変換するよう設計されている。そうすることによって、エンジンはエンジンの遅速を助勢するための制動力を発生させる。このため、車両に対する運転者による制御性を増大させ、車両のサービスブレーキに対する摩耗を著しく低下させることが出来る。適正に設計され、調整された圧縮解放タイプのエンジンリターダは正出力作動のためにエンジンが発生させる作動馬力の著しい部分である制動力を発生させることが出来る。
【００１４】
このタイプの圧縮解放タイプのリターダは車両の一次すなわち車輪ブレーキング系のブレーキング力を補完する。そうすることによって、車両の一次（すなわち、車輪）ブレーキング系の寿命を著しく延ばす。本発明に関わるタイプの圧縮解放エンジンリターダ装置の基本設計がカミンズ(Cummins)の米国特許第３，２２０，３９２号に開示されている。
【００１５】
カミンズの特許第′３９２号に開示の圧縮解放タイプのリターダは油圧制御システムを採用している。本発明より以前に使用された典型的な圧縮解放タイプのエンジンリターダの油圧制御システムはエンジンの弁作動装置と係合している。エンジンは正出力の下で使用されると、典型的な圧縮解放エンジンリターダの油圧制御システムは弁制御システムから外される。圧縮解放タイプの制動が所望される場合、燃料の供給が停止され、圧縮解放ブレーキの油圧制御システムは圧縮解放ブレーキがエンジンの弁制御システムと係合するようにさせる。
【００１６】
圧縮解放タイプのエンジンリターダは典型的に、マスタピストンがエンジンの弁制御システムあるいは噴射システムと係合する油圧システムを採用している。リターダが作動すると、ソレノイド弁が、スレーブピストンに油圧で接続されたマスタピストンを作動させる油圧回路を潤滑油が充満しうるようにする。マスタピストンの運動はスレーブピストンの運動を制御し、スレーブピストンの方は典型的に圧縮ストロークの終わり近くのある点において内燃機関の排気弁を開く。そうすることによって、吸気を圧縮することによって実行される仕事はエンジンの後の膨張(すなわちパワー)ストロークの間回収することが出来ない。その代わり、それは排気系を介して放散される。吸気ガスを圧縮することによって実行された仕事から得られたエネルギを放散させることによって、圧縮開放タイプリターダはエンジンからエネルギを放散することによって車両を遅速させる。
【００１７】
本発明より以前に知られていたタイプの典型的な圧縮開放エンジンリターダにおけるマスタピストンは典型的にはエンジンのカムシャフトによって制御されるプッシュチューブによって駆動される。排気弁を開くために要する力は油圧系統を介してプッシュチューブおよびカムシャフトまで伝達される。歴史的には、多くの圧縮開放タイプのリターダがアフタマーケット・アイテムとして設置されるため、エンジンの修正を最小にすることが望ましかった。従って、さもなければ圧縮開放エンジンリターダを作動させるために所望の時間に近いエンジンサイクルにおける点で運動するプッシュチューブがマスタピストンを作動させるために典型的に選択された。ある場合には、別のエンジンのシリンダに関連した排気弁のプッシュチューブが選択された。更に、別の場合には、圧縮イベントが行われるシリンダと関連した燃料噴射カム輪郭あるいはプッシュチューブを使用することが都合がよかった。また、吸気弁のプッシュチューブを使用することも可能である。更に、マスタピストンを作動させるその他の方法もある。
【００１８】
選定された特定の作動手段とは無関係に、固有の制限が当該エンジンに対する許容荷重に基づく圧縮解放タイプのリターダの作動に課せられた。例えば、弁のような重大なエンジン部品の温度、プッシュチューブの荷重、カムの応力、開き点における瞬間的なシリンダ圧力を克服する圧縮開放リターダから得られるパワーおよび種々のその他の要因のような多数の機械的要因が歴史的に制限を加えてきた。典型的には、圧縮解放タイプのエンジンリターダはエンジンサイクルにおいて出来る限り遅く開くことが望ましい。このように、エンジンは高度の圧縮を発生させ、より多くのエネルギが圧縮解放タイプのリターダを介して放散しうるようにする。しかしながら、圧縮ストロークのより遅い点まで圧縮解放イベントにおいて排気弁の開きを遅らせることは重要なエンジン要素に対する負荷を著しく増大させた。
【００１９】
安全性、信頼性および環境の要求が過去３０年に亘り圧縮解放タイプのエンジンブレーキングの技術を顕著に押し上げてきた。圧縮解放ブレーキング・システムは典型的にはエンジンシ系統の機械的制限に対処して発生させうる制動馬力を最大にするために特定のエンジンに適合している。更に、このような改良がなされてきた数十年に亘り、圧縮解放タイプのエンジンリターダは顕著な商業的成功を収めてきた。エンジンのメーカは圧縮解放ブレーキング技術を喜んで取り入れるようになった。圧縮解放タイプのリターダは市場において顕著で継続的な商業的成功を享受し続けている。従って、エンジンのメーカは圧縮解放タイプのエンジンリターダを受容し、その性能と効率とを改良するためにエンジンの設計変更を進んで行なってきた。
【００２０】
これらの圧力の他に、顕著な環境からの圧力がエンジンメーカにかれらのエンジンの効率を改善するために各種の新規な方法を探索するよう強要してきた。これらの変更により多数のエンジンの修正が強制された。エンジンはより小型となり、燃費がより効率的となった。更に、リターダの性能に対する要求が屡増加し、圧縮解放タイプのエンジンリターダがより制限的な条件の下でより大きな制動馬力を発生させることが必要となった。ターボチャージャ、サイレンサ、排気ブレーキ、排ガス制御装置、電子制御装置、センサおよびその他の付帯的な装置を含む各種の補助装置が現在デイーゼルタイプのエンジンに採用されている。
【００２１】
同様に、より優れた性能を確保しようとして、エンジンはターボチャージャを装備しうる。車両のエンジンの制動を行なう別の方法はターボの抑制を起因するいずれかの装置、あるいは排気マニホールドに対して抑制が加えられ、エンジンに対する背圧を増大させ、ピストンが排気ストロークにおいてシリンダからガスを圧送し難くするようないずれかの装置の使用を含んでいた。過去数十年の間、多くのエンジンメーカや運転者は圧縮解放タイプリターダを組み合わせてターボーチャージしたエンジンに対して排気抑制方法を使用してきた。しかしながら、排気抑制装置を使用することは基本的にターボチャージャから得られるブースト圧を「殺す」ことになり、吸気時にエンジンに送られる空気の量を驚異的に減少させる。このため、圧縮解放タイプのエンジンブレーキの性能を顕著に悪化させる。コンビネーション・ブレーキングではシリンダにより多くの空気を取り入れるという実用的な効果があるために全体的に制動を増大させる。
【００２２】
圧縮解放タイプのエンジンリターダに対する市場が進展し、熟してくると、これらの多数の要因が多数の目標、すなわち圧縮解放リターダから馬力をより高度に制動し、中間範囲の性能と可変制動能力を増大させ、ある場合には吸気系統を介してシリンダまで送り可能な空気の量を少なくし、例えばターボチャージャや排気ブレーキのような各種の付帯装置あるいは補助装置の相互関連性を高めるという多数の目標に向って技術的展開の方向を押し進めてきた。更に、圧縮解放タイプのエンジンリターダに対する市場が熟し、アフターマケットから相手先商標製造会社（ＯＥＭ）の製品まで市場が移行するにつれて、エンジンメーカは性能と信頼性とを向上させ、圧縮解放タイプのエンジンリターダの作動パラメータを広げるような設計変更をエンジンに対して益々進んで行なうようになった。
【００２３】
更に、正出力作動でのエンジンの効率を改良し、従って排ガスを減少させる種々の技術もエンジンに組み込まれてきた。検討された技術の中には排ガスのより完全な燃焼や排ガスの再循環を達成させようとしてエンジンを通して排ガスの一部を再循環することがある。
【００２４】
諸々のメーカが排ガス再循環システムをかれらのエンジンに組み込んでいる。ある場合には、これらは環境上の理由から排ガス再循環を達成するために実行された。別の場合には、圧縮解放タイプの制動イベントを行なっているシリンダに対して付加的なチャージを提供するために実行された。内燃機関のための排気ブレーキ装置（Exhaust Brake Equipment for Internal Combustion Engine）という名称の（１９８８年２月２日に公告された）上野（Ｕｅｎｏ）に対する日本特許公開番号昭６３／１９８８―２５３３０号は吸気ストロークの終了時あるいは圧縮ストロークの開始部分で排気弁を解放するために付加的なカム輪郭を追加することを特に開示している。上野によるエンジンはまた、排気マニフォールドにおける背圧がシリンダの圧力よりも著しく高くなるよう排気ブレーキを具備している。その時点において、排気ガス再循環イベントが発生し、吸気の終了時および（または）圧縮の開始時に弁を強制的に開かせる。その結果、排気マニフォールドからより高い圧力がシリンダ中へ流入し、その後の圧縮ストロークの間シリンダ内の空気の量を増加させる。圧縮ストロークの開始時にシリンダ内により多くのガスがあることによって制動馬力を増加させる。
【００２５】
ボルボ（Volvo）はまた、排気ガス再循環を採用している。４ストロークの内燃機関用のエンジンブレーキングの方法と装置（Method and Device for Engine Braking a Four Stroke Internal Combustion Engine）という名称のゴバート他( Gobert et al )による米国特許第４，１４６，８９０号はカムに排気ガス再循環輪郭を追加することを開示している。エンジンはシリンダの燃焼室と吸気系と排気系との間のそれぞれの連通を制御するために各シリンダに対して少なくとも１個の吸気弁と少なくとも１個の排気弁とを有している。このような配置はまた、排気ストロークに関連して燃焼室と排気系との間の連通と、また吸気ストロークの後、圧縮ストロークの後半の部分の間、および膨張ストロークの少なくとも一部の間の下死点の近傍にピストンが位置したときの連通を設定する。排気系との燃焼室の連通は排気系に設けられた絞り弁の上流側で設定され、この絞り弁は該絞り弁の上流側の圧力を増すためにエンジンのブレーキング作動の間排気系を通る流れの少なくとも一部を絞るよう作動する。しかしながら、ボルボのカムにある排気ガス再循環用輪郭は本発明による排気ガス再循環のタイミングとは相違するカムタイミングにある。更に、ボルボの特許第′８９０号は２サイクル・ブレーキングについては何ら教示、あるいは示唆していない。
【００２６】
典型的な４ストロークの内燃機関において、吸気ロッカーアームと排気ロッカーアームとは専用のカム輪郭を有している。歴史的に、エンジンのメーカは圧縮解放タイプのブレーキに対する専用のカム輪郭を提供するようエンジンの形態を修正することには乗り気でなかった。更に、燃料噴射エンジンにおいては、燃料噴射装置は燃料噴射装置のカム輪郭のための余分の空間をカムシャフトにおいて必要とする。このような形態は、歴史的に圧縮解放タイプのブレーキ・システムを作動させるために追加のカムを提供するよう利用可能な空間の大きさを制限してきた。圧縮解放ブレーキング・システムに対して専用のカムが利用可能であれば圧縮解放タイプのブレーキング・システムの作動、安定性および性能を簡素化し、かつ向上させる。しかしながら、この目的を達成するためにカムシャフトにおいて利用可能な空間は歴史的に不十分であった。
【００２７】
最近、あるメーカは２個のオーバヘッド・シャフトを備えたエンジンの製造を開始した。これはカムが直接エンジンの要素を作動させるためにカムを使用するようカムシャフトに沿ったより多くの全体の空間を提供する。例えば、一エンジンメーカは最近複式のオーバヘッド・カムシャフト設計を採用した。新規の設計においては、燃料噴射装置用カムは個別のカムシャフトに位置され、カムに沿って燃料噴射装置を作動させるためのより長い接触長さを提供している。このため燃焼解放タイプのブレーキの作動に対して専用であるカムを提供するための余分の空間を第２の弁作動カムシャフトに沿って提供する。本発明が特に用途があるのはこのようなタイプの状況である。本発明は本明細書において実施しているように、圧縮解放タイプのエンジンリターダのためのロッカーアームを直接作動させるために専用のカムを使用することによって、プッシュチューブとその他の関連のハードウエアを排除する。このため、ブレーキの設置と保守とを簡単にし、故障、特に例えばプッシュチューブのような高度の応力を受ける部分に過敏である部品の数を減少することによってその安定性を向上させている。
【００２８】
更に、あるエンジンメーカは専用の圧縮ブレーキ用カムを採用するためにエンジンのオーバヘッドを設計し直そうとした。例えば、あるモデルのエンジンはオーバヘッド・カムシャフトを特徴としている。エンジンメーカは専用の圧縮解放タイプのブレーキ用カムを組み込むためにのそのエンジンモデルのあるものを設計し直した。例えば、カミンズ・エンジン社（Cummins Engine Company）に譲渡されたビットリオ(Vittorio)に対する米国特許第５，５８６，５３１号は圧縮ストロークの間先に計画したものより早く排気弁が開くエンジン用のエンジンリターダサイクルを開示している。ビットリオはエンジンのシリンダ内のピストンの圧縮ストロークの第２半分の間にエンジンシリンダのリターダ弁の開きを開始することを開示している。リターダ弁をより早期に開くことにより、シリンダ圧は先に達成されたものと同程度の高さのレベルで蓄圧されないようにする。リターダ弁はピストンの上死点位置の前に最大移動量まで開く。次いで、リターダ弁はピストンの膨張ストロークの第１の半分の間閉鎖する。カミンズエンジン社に譲渡されたリーデイ他（Reedy et al）に対する米国特許第５、６２６、１１６号は圧縮解放ブレーキング・システムに対する専用のロッカレバー６とカム組み立て体とを開示している。リーデイによる専用のロッカレバーとカム組み立て体とはビットリオの特許第′５３１号に記載の方法に従って作動する。ブレーキング・システムは、エンジンがブレーキング・モードで作動しているとき排気弁まで運動させるブレーキング・モードのロッカレバーとカム輪郭とを有する独立した排気弁作動組み立て体を含む。
【００２９】
本発明はこのタイプの設計に対する顕著な改良である。本発明は２サイクル・ブレーキングと排気ガス再循環を実行するために専用のカム輪郭を使用する。前述の方法と装置とは２サイクル・ブレーキングを想定していない。
【００３０】
シックラ(Sickler)に対する米国特許第４，５７２，１１４号は完全に一体化され、高性能の２サイクル圧縮解放タイプのブレーキを開発しようとした初期の努力の一例である。シックラの特許第′１１４号はマルチシリンダ４サイクルの内燃機関の圧縮解放制動のための方法と装置とを開示している。この方法は、排気弁と吸気弁の通常の運動が阻止され、排気弁がエンジンのピストンが上死点位置まで近づく度毎に短時間開くようなエンジン・クランクシャフトの回転毎に各シリンダに対して圧縮開放イベントを提供する。吸気弁は排気弁の開き毎の後に開く。本装置は適正な時に排気弁と吸気弁とを開くようにされた調時された油圧パルスを発生させるエンジンのプッシュチューブによって駆動される油圧組み立て体を含む。油圧作動の手段が弁の通常の運動を阻止するよう弁のクロスヘッドあるいはロッカーアームを使用禁止するよう設けられている。シックラの特許で開示されている方法と装置とは複雑過ぎて、商業的にはまだ展開されていない。
【００３１】
圧縮開放タイプのブレーキング・システムからより高度の効率と性能とを達成しようとして採用されてきた別の方法は「２サイクル」のエンジン・ブレーキングを達成しようとするものである。典型的な圧縮解放タイプのエンジンリターダにおけるエンジンブレーキは４ストロークエンジンの一ストロークのみにおいて、すなわち上死点に近い圧縮ストロークの終わりにおいて作動する。ブレーキング作動の間エンジンの各サイクルに対して２回の圧縮解放イベントを開始するようにすることによりより大きな制動性能が達成されるものと長い間考えられてきた。そのようにしようとする試みはなされてきたが、これらの試みのいずれも性能を向上させた商業的に成立しうるエンジン・ブレーキング・システムを提供してはいない。しかしながら、これらの装置は複雑すぎて製造コストが高く、安定性は低かった。更に、別の試みもオーバヘッド・カム・エンジンのための係合装置の技術の開発には程遠かった。
【００３２】
効果的な２サイクルのエンジン・ブレーキングを達成する上での主要な制限の一つは４サイクルのエンジンにおけるカムシャフト作動の弁トレーンにある。通常の排気ストロークのＴＤＣである第２のＴＤＣの前に排気弁を開くとき、エンジンの第２のストロークにおいてガスをシリンダに保持し、ブレーキングを達成するために通常の排気弁運動は使用禁止とされる必要がある。これに先立て、第２の圧縮開放イベントが発生する前に新しい空気をシリンダに導入する必要がある。さもなければ、空気は単に排気ストロークにおいて排気弁を通して出て行くだけである。第２のブレーキングイベントの前に第２のシリンダの充填イベントを追加出来るようにすることも挑戦に値する。本発明の発明者が知りうる従来技術によるエンジン・ブレーキング・システムのいずれもこらの二つの制限を克服し、効果的な第２のブレーキング・イベントを達成することは出来なかった。
【００３３】
しかしながら、これらの方法のいずれも圧縮解放タイプのブレーキングに関わる問題のあるものに対する解決を提供していない。先ず、これらの従来技術によるシステムのいずれも弁を作動させながら、すなわち「ブリーダ」タイプのブレーキを使用することなく安定して効果的な２サイクル・ブレーキングを達成する態様を開示、教示、あるいは示唆していない。第２に、エンジンの機械的制限を上回ることなく圧縮解放イベントから可能最高の制動馬力を達成するために吸気および圧縮ストロークの間排気弁の作動を最適化する態様について何ら開示、教示あるいは示唆していない。更に、これらの方法のいずれも、少なくとも２サイクル・ブレーキングに関して排気マニフォールドにおける排気圧を調整するために排気ガスの再循環を使用するいずれかの方法を開示、教示あるいは示唆していない。
【００３４】
従来技術による圧縮解放タイプのブレーキは典型的にはエンジンの定格速度において最適化されている。しかしながら、エンジンはその定格速度で常に作動しているとは限らず、実際に著しく低い速度で作動することが多い。定格速度に基づく宣伝されている制動性能は中間範囲と称されるより低いエンジン速度において作動する場合に達成は不可能である。従って、ブレーキングシステムを制御し、エンジンが作動している速度に同調させる方法を提供することが極めて望ましい。このことは前述した物を含む殆どの従来技術による方法では可能ではない。
【００３５】
圧縮解放エンジン制動の有効性を増し、かつ性能を最適化するために排気弁の作動を制御する方法に対する顕著な要求が残っている。更に、広範囲のエンジン作動パラメータおよび条件に亘って機能を実行できるシステムに対する顕著な要求も残っている。特に、エンジンの定格速度より低い作動速度における性能を最適化するために圧縮解放タイプのリターダシステムを「同調」させる必要も残っている。
【００３６】
効果的な２サイクル・ブレーキングを開発する顕著な動機や従来からの作業とが存在しているにもかかわらず、成功したそのような努力は何ら知られていない。制動力を大いに増大させる効果的な２サイクル・ブレーキングシステムに対する顕著な要求が残っている。更に、効果的な２サイクルのブレーキングを提供することは基本的により大きなエンジンのブレーキング・サイクルの範囲に亘って弁トレーンから弁の制御を行なう必要がある。このような弁制御を達成するために本発明の技術分野において顕著な要求が残っている。しかしながら、これらのシステムに対する顕著な要求があるにもかかわらず、正出力およびエンジンブレーキング作動の双方だけにおいてさえもこの弁制御を行ないうる効果的なシステムは何らない。
【００３７】
本発明は双方の目標を達成する方法と装置とを提供する。それは効果的な２サイクル・ブレーキングを可能とする。本発明はシリンダ当たり１個以上の吸気弁と１個以上の排気弁とを有するマルチシリンダ・エンジンにおいて使用可能である。本発明は基本的に２サイクルのエンジン・ブレーキングを達成し、正出力およびエンジンブレーキング作動の双方において弁の作動を制御することが可能である。
【００３８】
(発明の目的)
従って、本発明の目的は効果的は２サイクル・ブレーキングを提供することである。
【００３９】
本発明の別の目的は従来技術による周知のシステムよりも広い弁運動のクランク角度範囲に亘ってより高度な弁制御を提供することである。
【００４０】
本発明のさらに別の目的はさもなければパワーサイクルであるものの間に上死点圧縮の後に４ストロークのエンジンにおいて第２の充填作業が発生しうるようにすることである。
【００４１】
本発明の更に別の目的はエンジン・サイクルの間第２の圧縮解放タイプのブレーキングと係合するように通常の排気運動を使用禁止とする機構を提供することである。
【００４２】
本発明の更に別の目的は現在のシステムによって得られるもの以上に広い範囲の弁作動の制御をエンジンが行なえうるようにする全能力弁制御システムを提供することである。
【００４３】
本発明の更に別の目的は同じ装置を介して正出力作動およびブレーキング作動の双方において使用可能である全能力弁作動システムを提供することである。
【００４４】
本発明の別の目的は安定性があり、エンジン・ブレーキングおよびパワー作動の全範囲に亘ってしっかりしている弁作動および制御システムを提供することである。
【００４５】
本発明の別の目的は自動隙間調整装置を使用することによりブレーキの隙間を手動でセットする必要性を排除することである。
【００４６】
本発明の別の目的は正出力作動に対する自動的な隙間調整装置を提供することである。
【００４７】
本発明の更に別の目的はエンジンブレーキ設計をその他のエンジンのオーバヘッド要素の設計とより深く一体化することである。
【００４８】
本発明の別の目的は効果的な第２のサイクル内燃機関エンジン・ブレーキングを提供することである。
【００４９】
本発明の別の目的はエンジン・ブレーキング作動モードと正出力作動モードの双方に対して制御された吸気および排気弁作動システムを提供することである。
【００５０】
本発明の別の目的はエンジン速度の全体の作動範囲に亘って安定し、かつしっかりしている制御された２サイクル・エンジン・ブレーキング・システムを提供することである。
【００５１】
本発明の別の目的は第２のエンジン・ブレーキング・サイクルを提供可能な装置を提供することである。
【００５２】
本発明の別の目的はより高度の制御性および安定性を確保し、より完全な「全能力」弁作動システムを開発するために圧縮解放タイプのブレーキ要素をエンジンのオーバヘッドの残りとより完全に一体化することである。
【００５３】
(発明の要約)
このような挑戦に対応して、本発明の発明者はエンジン・ブレーキングと正出力作動の双方の用途に対してマルチサイクル弁作動を達成する新規で信頼性のあるシステムと装置とを開発した。
【００５４】
この新規なシステムは前記の目的を達成し、複式のオーバヘッドカムの内燃機関の従来の吸気および排気弁作動システムを制御された弁の作動システムに置き換えることにより前述の機能を発揮する。この新規のシステムは特に、一方のカムシャフトが吸気および排気弁を作動させ、第２のカムシャフトが燃料噴射装置を作動させる複式のオーバヘッドカムを具備したエンジンに適用可能である。そのように装備されたエンジンにおいては、ブレーキのロッカーアーム作動カムを追加するために弁のカムシャフトに十分な余地があり、かつ新規のロッカーアームを収容するためにヘッドデッキとロッカーアーム・シャフトとに十分な余地がある。
【００５５】
本発明はマルチサイクル・エンジン・ブレーキングを実行する装置を指向する。本装置は正出力エンジン作動の間エンジンのシリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させる手段を含む。本発明による装置はまた、エンジンのシリンダの少なくとも１個の吸気弁を作動させる手段と、エンジン・ブレーキング作動の間エンジンのシリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させる手段も含む。
【００５６】
正出力エンジン作動の間少なくとも１個の排気弁を作動させる前記手段は排気ロッカーアームのカムによって作動する排気ロッカーアームを含む。排気ロッカーアームのカムはエンジンのオーバヘッド・カムシャフトに設けることができる。
【００５７】
正出力エンジン作動の間少なくとも１個の排気弁を作動させる前記手段が少なくとも１個の排気弁の作動を有効にするために少なくとも１個の排気弁と係合する排気弁係合手段を含む。排気弁係合手段は少なくとも１個の排気弁のクロスヘッドにおけるピンと解放可能に係合する。排気弁係合手段は隙間調整組み立て体を含むことが好ましい。隙間調整組み立て体は油圧作動であることが好ましい。本発明によれば、少なくとも１個の排気弁を作動させる手段はエンジン・ブレーキング作動の間少なくとも１個の排気弁の通常の作動を変更する。
【００５８】
少なくとも１個の吸気弁を作動させる手段は正出力エンジン作動の間少なくとも１個の吸気弁を作動させる。少なくとも１個の吸気弁を作動させる手段はエンジン・ブレーキング作動の間少なくとも１個の吸気弁の作動を遅くさせる。少なくとも１個の吸気弁を作動させる手段は吸気ロッカーアームのカムによって作動する吸気ロッカーアームを含む。吸気ロッカーアームのカムはエンジンのオーバヘッド・カムシャフトに設けることが出来る。
【００５９】
少なくとも１個の吸気弁を作動させる手段は正出力エンジン作動の間少なくとも１個の吸気弁の作動を有効にするために少なくとも１個の吸気弁と係合する吸気弁係合手段を含む。吸気弁係合手段は少なくとも２個の吸気弁を作動させるクロスヘッドと解放可能に係合する。吸気弁係合手段はエンジン・ブレーキング作動の間少なくとも１個の吸気弁の作動を遅くさせる。吸気弁係合手段は隙間調整組み立て体を含む。隙間調整組み立て体は油圧作動であることが好ましい。隙間調整組み立て体は少なくとも１個の吸気弁の作動が遅くなるようエンジン・ブレーキング作動の間ブレーキング位置まで後退することが好ましい。
【００６０】
エンジンのブレーキング作動の間エンジンにシリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させる手段はエンジン・サイクルの間少なくとも１個の排気弁に対して少なくとも一回のブレーキング作動を達成する。エンジン・ブレーキング作動の間エンジンシリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させる手段はブレーキカムの輪郭によって作動するブレーキ・ロッカーアームを含む。ブレーキカムの輪郭はエンジンのオーバヘッドカムシャフトに設けることが出来る。ブレーキロッカーアームは少なくとも一回のエンジン・ブレーキング作動の間少なくとも１個の排気弁のクロスへッドピンと係合する。ブレーキ・ロッカーアームは正出力エンジン作動の間クロスヘッドピンを解放している。
【００６１】
エンジン・ブレーキング作動の間エンジンのシリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させる手段がエンジン・サイクルの間少なくとも１個の排気弁に対して二回のブレーキング作動を達成する。
【００６２】
エンジン・ブレーキング作動の間エンジンのシリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させる手段が排気ガス再循環イベントを達成する手段を含む。
【００６３】
本発明はまた、マルチサイクル・エンジン・ブレーキングを実行する方法を指向する。本方法は第１の圧縮解放イベントを実行する段階と、第２の圧縮解放イベントを実行する段階と、少なくとも１個の吸気弁を開く段階とを含む。
【００６４】
本方法はさらに、前記第１の圧縮解放イベントの終結時に発生するのが好ましい排気ガス再循環イベントを実行する段階を含む。第１の圧縮解放イベントを実行する段階がエンジン・ブレーキングを実行し所定の時間の後少なくとも１個の排気弁を閉鎖する段階を含みうる。エンジン・ブレーキングを実行するために少なくとも１個の排気弁を開く段階が圧縮の上死点の前に開始しうる。第２の圧縮開放イベントを実行する段階がエンジン・ブレーキングを実行するために少なくとも１個の排気弁を開く段階と所定時間の後少なくとも１個の排気弁を閉鎖する段階とを含みうる。エンジン・ブレーキングを実行するために少なくとも１個の排気弁を開く段階が排気上死点の前に開始することが好ましい。少なくとも１個の吸気弁を開く段階が排気上死点の後の近傍で行われることが好ましい。
【００６５】
前述の全体説明並びに以下の詳細説明は単に例であって、特許請求の範囲において請求される本発明を限定するものでないこと理解すべきである。参考のために本明細書に含め、本明細書の一部を構成する添付図面は本発明のある実施例を示し、以下の詳細説明と共に本発明の原理を説明するのに供せられる。
【００６６】
本発明を同じ要素は同じ参照番号で指示している以下の図面と関連して以下説明する。
【００６７】
（発明の詳細説明）
添付図面に一例が示されている本発明の好適実施例を以下詳細に参照する。図４と図１８とは複式のカムシャフト装置の弁側と本発明による圧縮解放タイプのエンジンブレーキ組み立て体１０のための専用ブレーキのカムロッカーとの概略図を示す。圧縮解放エンジンブレーキの要素と弁作動要素とはロッカーアーム１００、２００および３００に位置している。
【００６８】
ロッカーアーム１００、２００および３００は少なくとも１個の通路を有する共通のロッカーシャフト１１に沿って離隔している。共通のロッカーシャフト１１は図５に示すようにエンジンオイルの供給分がそこを貫流する通路１２を有している。共通のロッカーシャフト１１はまた、排気ロッカーアーム１００と吸気ロッカーアーム２００とに油圧流体を供給する供給通路１３も有している。弁３０が図５に示すように共通のロッカーアーム１１に位置している。弁３０は図６に示すように常開ソレノイド弁であることが好ましい。しかしながら、本発明の発明者はその他の適当な弁を代替させてもよいと考えており、それも本発明の範囲内に入るものと考えられる。弁３０は図示していない車両の電源に弁３０を電気的に接続するコネクタ組み立て体３１を含む。弁３０は開き位置にあると、油圧流体が通路１２から供給通路１３まで流れうるようにする。ロッカーアーム１００、２００および３００は３個の離隔したカム輪郭２１、２２、２３を有するカムシャフト２０に対応する。排気カム輪郭２１は排気ロッカーアーム１００に対応する。吸気カム輪郭２２は吸気ロッカーアーム２００に対応する。ブレーキ・カム輪郭２３はブレーキロッカーアーム３００に対応する。排気カム輪郭２１と吸気カム輪郭２２とは従来技術において周知のタイプの典型的な４ストロークの内燃機関におけるように通常の弁作動を実行するような方向とタイミングとされている。
【００６９】
ブレーキカム輪郭２３は第１の圧縮解放輪郭を含む。好適実施例においては、輪郭のプロフィルは約３５度から始まる。第１の圧縮解放輪郭は圧縮上死点（ＴＤＣ）の前に約４０度で始まるよう調時され、次いで圧縮上死点において最大開度に達する。次いで、圧縮上死点の後閉鎖し始め、ある時間部分的に解放状態に留まり、次いで、下死点の近くで閉鎖し、圧縮ＴＤＣの直後に終了する。第２の輪郭は圧縮ＴＤＣの後約１００度から開始し、圧縮ＴＤＣの後２００度で終了する。
【００７０】
排気弁作動を実行する手段を図５から図９までに関連して以下説明する。前記手段は共通のロッカーシャフト１１に回転可能に装着された排気ロッカーアーム１００を含む。排気ロッカーアーム１００の第１の端部は排気カム輪郭・フォロワ１１０を含む。排気カム輪郭・フォロワ１１０は排気カム輪郭２１と接触しているローラフォロワを含むことが好ましい。
【００７１】
排気ロッカーアーム１００の第２の端部は隙間調整装置１２０を有している。隙間調整装置１２０はクロスヘッド１３０に近傍にある。隙間調整装置１２０は以下詳細に説明する。クロスヘッド１３０は２個の排気弁を同時に開き可能なブリッジ装置であることが好ましい。排気ロッカーアーム１００はまたばねボール組み立て体１４１を含む制御弁１４０を含む。制御弁１４０は排気ロッカーアーム１００を介して隙間調整装置１２０まで延びている流体通路１５０と連通している。制御弁１４０はまた制御弁１４０と共通ロッカーシャフト１１の供給通路１３との間を延びている流体通路１６０と連通している。
【００７２】
通路１２は排気ロッカーアーム１００と共通のロッカーシャフト１１との間で潤滑を提供するため油圧流体を供給する通路１４に接続されている。通路１４はまた、ローラフォロワ１１１が滑らかにカム２１に追従するように通路１５を介して排気カム輪郭・フォロワ１１０まで潤滑剤を供給する。
【００７３】
吸気弁作動を実行する手段を図１０から図１２までを参照して以下説明する。前記手段は共通のロッカーシャフト１１に回転可能に装着された吸気ロッカーアーム２００を含む。吸気ロッカーアーム２００の第１の端部は排気ロッカーアーム１００に関連して上述したように吸気カム輪郭・フォロワを含みうる。吸気カム輪郭・フォロワ２１９は吸気カム輪郭２２と接触している。しかしながら、例えばローラ・フォロワのようなその他のカム・フォロワも本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００７４】
吸気ロッカーアーム２００の第２の端部は隙間調整装置２２０を有している。隙間調整装置２２０は排気ロッカーアーム１００と関連して上述した隙間調整装置１２０と同じ設計である。隙間調整装置２２０はクロスへッド２３０の近傍にある。隙間調整装置２２０は以下詳細に説明する。クロスヘッド２３０もまた、２個の吸気弁を同時に開き可能なブリッジ装置であることが好ましい。吸気ロッカーアーム２００もまた制御弁２４０を含む。制御弁２４０は排気ロッカーアーム２００を介して隙間調整装置２２０まで延びている流体通路２５０と連通している。制御弁２４０は排気ロッカーアーム１００と関連して上述した制御弁１４０と同じ構造である。制御弁２４０もまた、制御弁２４０と共通のロッカーシャフト１１の供給通路１３との間を延びる流体通路２６０と連通している。
【００７５】
通路１２は通路１５に接続されており、通路１５は排気ロッカーアーム２００と共通のロッカーシャフト１１との間で潤滑を提供するよう油圧流体を供給する。通路１４はまた、ローラフォロワ２１１がカム２２に滑らかに追従するように通路１７を介して排気カム輪郭・フォロワ２１０に潤滑剤を供給する。代替的に、共通のロッカーシャフト１１には図１８で示すように第３の通路１８を設けることが出来る。第３の通路１８は潤滑剤をカムフォロワ１１０、２１０および３１０に供給する。
【００７６】
２サイクルエンジン・ブレーキングを実行する手段を図１３から図１５までに関連して以下説明する。前記手段は共通のロッカーシャフト１１に回転可能に装着されたブレーキ・ロッカーアーム３００を含む。ブレーキ・ロッカーアーム３００の第１の端部はブレーキカム輪郭・フォロワ３１０を含む。ブレーキカム輪郭・フォロワ３１０はブレーキ・カム輪郭３１と接触しているローラフォロワ３１１を含むことが好ましい。
【００７７】
ブレーキ・ロッカーアーム３００の第２の端部はアクチュエータピストン３２０を有している。アクチュエータピストン３２０は排気ロッカーアーム１００のクロスヘッド１３０から離隔している。ブレーキ・ロッカーアーム３００とアクチュエータピストン３２０とは作動するとクロスヘッド１３０のクロスヘッドピン１３３と接触し少なくとも１個の排気弁を開く。ブレーキロッカーアーム３００もまた、制御弁／ソレノイド弁の組み合わせ３４０を含む。弁３４０はブレーキロッカーアーム３００を介してアクチュエータピストン３２０まで延びている流体通路３５０と連通している。弁３４０もまた、弁３４０と共通のロッカーシャフト１１との間を延びている流体通路３６０と連通している。弁３４０は電子的に作動するソレノイド弁を含むことが好ましい。弁３４０は制御弁を車両に電気的に接続し、適当な時に電圧を供給するコネクタ組み立て体３４１を含む。
【００７８】
前述のブレーキ・ロッカーアーム３００はロッカーアーム３００に装着されたソレノイド弁を含む弁３４０を含む。本発明の発明者は、弁３４０を共通のロッカーシャフト１１まで位置換え可能であり、好ましいと考えている。図１８に示すように、ソレノイド弁３４４は共通のロッカーシャフト１１に位置している。このような配置により、ソレノイド弁はロッカーアームと共に回転しないので弁を車両に電気的に接続することの困難さは排除される。ロッカーアーム３００は前述のように制御弁１４０および２４０と類似の制御弁３４２を含む。次いで、油圧流体はロッカーアームの制御弁と共通のロッカーシャフト１１のソレノド弁３４４を介してロッカーアーム３００まで送られ、作動部分３２０を作動させる。
【００７９】
図１に示すように、油圧流体がポンプ組み立て体７０００あるいは加圧された流体を供給するその他の適当な組み立て体によってシステム１０に供給される。ポンプ組み立て体７０００は例えばエンジンのオイルパンのような油圧流体源８０００に接続されることが好ましい。
【００８０】
ブレーキ・ロッカーアーム３００は共通のロッカーシャフト１１に装着されたばね組み立て体と相互作用することが好ましい。ばね組み立て体はロッカーアーム３００が使用されていないとき（すなわち正出力作動のとき）ブレーキ・ロッカーアーム３００と係合しロッカーアーム３００を休止位置まで戻す。
【００８１】
隙間調整装置１２０を図９と関連して以下説明する。隙間調整装置１２０は図９に示すように排気ロッカーアーム１００の第２の端部に装着されている。外側のプランジャ１２２が図９に示すように排気ロッカーアーム１００内で溝１７０内に位置したリング１２２１を含む。内側プランジャ１２１が外側プランジャ１２２内に摺動可能に受け入れられている。作動時、油圧流体は内側プランジャ１２１の空洞１２１１中へ流入する。空洞１２１１が流体で満たされると、逆止球弁１２１３が下方へ弾圧され内側プランジャ１２１の開口１２１０を開く。次いで、油圧流体は外側プランジャの空洞１２２２中へ流入する、空洞１２２２が流体で満たされると、外側ピストン１２１が伸長位置まで下方へ運動しクロスヘッドピン１３０と係合する。外側ピストン１２１の下方運動は溝１７０の下面と係合するリング１２２１によって制限される。
【００８２】
隙間調整装置２２０は前述した隙間調整装置１２０と類似の構造を有している。隙間調整装置２２０は外側プランジャ２２２の上方走行を制限するための別の組み立て体を有している。このためロッカーアーム２００とクロスヘッド２３０との間の隙間を広げる。このため、隙間調整装置２２０が後退位置にあるとき吸気弁の開きを遅らせることが出来る。
【００８３】
しかしながら、本発明の発明者は限定的ではないが、電子作動の隙間調整装置および機械的に作動する調整装置を含むその他の適当な隙間調整装置が前述した油圧式隙間調整装置と代替可能であると考えている。このような変更や修正も本発明の範囲内に入るものと考えられる。
【００８４】
図３は排気弁が開き、最適なエンジン・ブレーキングのために開き状態に留まっている排気弁を示す。図３は第１の圧縮ストロークのＴＤＣから始まる。更に、排気弁が弁の開度は小さくなってはいるが開き状態に留っている間の伸長したプレートによりピストンがシリンダヘッドから離れる方向に走行するにつれて排気マニフォールドからシリンダ中へ排気ガスを吸引できるようにする。排気弁は閉鎖し、捕捉された排気ガスが圧縮され、次いで解放されて第２のエンジンブレーキングサイクルを提供する。その後、吸気弁が解放し、空気がシリンダ中へ吸引され、圧縮され、次いで解放されて第１のエンジンブレーキングサイクルを提供する。その後、吸気弁が開き、空気がシリンダ中へ吸引され、圧縮されて２サイクル・ブレーキングを繰り返す。吸気弁の開きは、圧縮された排気ガスが吸気マニフォールド中へ通気されないよう保証するために第２のブレーキング・サイクルのＴＤＣの後で発生するよう(正出力・タイミングから)修正されている。
【００８５】
正出力中の作動
正出力作動の間の排気ロッカーアーム１００の作動について以下説明する。正出力の間、制御弁３０は開く。制御弁３０は常開の三方ソレノイド弁であることが好ましい。ソレノイド弁３０は通路１２から供給通路１３まで油圧流体が流れうるようにする。次いで、流体は通路１６０を介して制御弁１４０まで流れる。制御弁１４０のばね球組み立て体１４１は離座して油圧流体が通路１５０を介して隙間調整装置１２０まで流れうるようにする。隙間調整装置１２０はクロスヘッド１３０と接触するように完全に伸長した通常の作動位置まで伸長している。制御弁１４０、特にばね球組み立て体１４１内の圧力が均等になると、油圧ロックが形成され、隙間調整装置１２０が伸長位置に留まりうるようにする。従って、排気ロッカーアーム１００は排気カム輪郭２１と応答して排気弁開きを作動させる。
【００８６】
正出力作動の間の吸気ロッカーアーム２００の作動を以下説明する。排気ロッカーアーム１００に関連して前述したように、ソレノイド弁３０は開き位置にある。ソレノイド弁３０のばね球組み立て体２４１が油圧流体が通路１２から供給通路１３まで流れうるようにする。流体は次いで、通路２６０を介して制御弁２４０まで流れる。制御弁２４０は離座して油圧流体が通路２５０を介して隙間調整装置２２０まで流れうるようにする。隙間調整装置２２０はクロスヘッド２３０と接触するように完全に伸長した通常の作動位置まで延びている。制御弁２４０は前述した制御弁１４０と同様に作動して、隙間調整装置２２０が伸長位置に留まりうるようにする油圧ロックを形成する。従って、吸気ロッカーアーム２００は吸気カム輪郭２２に応答して吸気弁開きを作動させる。
【００８７】
正出力作動の間のブレーキ・ロッカーアーム３００の作動について以下説明する。ソレノイド弁３４０は閉鎖している。正出力作動の間、ソレノイド弁３４０は閉鎖状態に留まる。従って、アクチュエータピストン３２０は図１４および図１５に示すように着座位置に留まっている。ブレーキ・ロッカーアーム３００は正出力作動の間使用禁止位置に留まっている。
【００８８】
ブレーキングの間の吸気および排気ロッカーアームの作動
エンジンのブレーキング作動の間の排気ロッカーアーム１００の作動について以下説明する。エンジン・ブレーキングの間、ソレノイド弁３０が作動して通路１３を通る油圧流体の流れを停止する。制御弁１４０が開く。このため正出力作動に関連して上述したように通路１５０内に捕捉されている油圧流体が排出しうるようにする。ばね球組み立て体１４１は通路１５０への油圧流体の追加の供給を阻止する。このため隙間調整装置１２０を後退させる。その結果、エンジン・ブレーキング作動の間排気弁開きが停止する。前述の使用禁止位置にある時排気ロッカーアーム１００の振動や騒音を阻止するために図示していないがばねを設けることが出来る。
【００８９】
エンジン・ブレーキング作動の間の吸気ロッカーアーム２００の作動を以下説明する。エンジン・ブレーキングの間、ソレノイド弁３０が作動して前述のように通路１２を通る油圧流体の流れを停止する。排気ロッカーアーム１００と関連して上述したのと同様に油圧流体を排出するために制御弁２４０が作動する。隙間調整装置をプリセットして停止することによって隙間調整装置２２０が完全に後退しないようにする。従って、吸気ロッカーアーム２００はエンジン・ブレーキング作動の間完全に使用禁止とはされない。吸気カム輪郭２２の全体のカムによる昇降は弁の昇降には転送されない。これは排気上死点の後に遅らせる効果が発生するようにする。吸気弁の開きは隙間調整装置２２０が部分的に後退した位置にあるため遅らされる。開きの遅れは図３に示したように第２の圧縮ブレーキングサイクルの直後に開いた排気弁を通してシリンダが通気されるまで続く。
【００９０】
エンジンブレーキング作動の間のブレーキロッカーアーム３００の作動を以下説明する。エンジン・ブレーキングの間ソレノイド弁３４０が作動する。油圧流体は通路３６０を介して通路１２から通路３５０まで流れうるようにされる。次いで、アクチュエータピストン３２０がクロスヘッド１３０のピン１３３と接触するように完全に伸長し対置まで伸長する。通路３５０が油圧流体で満たされ、弁３４０内で圧力が均衡すると、油圧ロックが形成され、アクチュータピストン３２０を伸長位置に保持する。排気弁の作動はブレーキ・カム輪郭２３による作動に応答してブレーキ・ロッカーアーム３００によって制御される。排気弁の作動はブレーキ・カム輪郭２３のプロフィルに応答して発生する。
【００９１】
ブレーキ・カム輪郭２３は第２のブレーキング・イベントの後で発生する排気ガス再循環輪郭を有していることが好ましい。カムプロフィル上でのこの排気ガス再循環輪郭は、排気ガス再循環が図３で示すように第１のブレーキングイベントの後出発生するように配置されている。このため弁が開き状態に留まりうるようにすることが好ましく、このため排気ガスがパワーストロークにおいてシリンダ中へ流入し、第２のブレーキングイベントの前にシリンダをチャージしうるようにする。ブレーキ・カム輪郭２３は図３に示すように排気上死点の直前にロッカーアームを再び持ち上げる。
【００９２】
本発明によって効果的な２サイクル・エンジン・ブレーキングが達成しうる。イベントの作動順序を以下説明する。第１の圧縮解放サイクルすなわちブレーキングイベント１は図３に示すように、圧縮上死点の直前に開始する。次いで、排気弁は該排気弁を部分的に閉鎖することによってリセットされる。排気弁を部分的に閉鎖することによって図３に示すように排気ガス再循環イベント２を通してシリンダを再チャージ出来るようにする。次いで、排気弁は排気ガス再循環イベントの完了時に完全に閉鎖する。このエンジンの作動順序の間、排気ロッカ１００によって排気弁の通常の作動が使用禁止とされる。少なくとも１個の排気弁の作動はブレーキ・ロッカーアーム３００によって制御される。ブレーキ・カム輪郭２３のプロフィルによって第１のブレーキングイベント１を開始させ、排気ガス再循環イベント２の間少なくとも１個の排気弁を部分的に開き状態に留まるようにさせる。
【００９３】
第２の圧縮解放サイクルすなわちブレーキングイベント３が図３に示すように排気上死点の直前に開始する。ブレーキ・カム輪郭２３のプロフィルによって第２のブレーキングイベント３の間少なくとも１個の排気弁の開閉を開始する。少なくとも１個の吸気弁の開き４は図３で示すように排気上死点を通して遅らされる。遅らされた吸気弁開きによって高圧のシリンダ圧が介在すると弁が開かないようにする。
【００９４】
代替実施例
添付図面に示す実施例を引続き参照すると、図１６は排気弁作動を実行する手段の代替実施例である。排気ロッカーアーム１０００は共通のロッカーシャフト１１に回転可能に装着されている。排気ロッカーアーム１０００の第の端部は排気カム輪郭・フォロワ１１０を含む。
【００９５】
排気ロッカーアーム１０００の第２の端部は隙間調整装置１２０を有している。隙間調整装置１２０はクロスヘッド１３０の近傍で接続されている。クロスヘッド１３０は２個の弁を同時に開くことが出来るブリッジ装置であることが好ましい。ソレノイド制御弁１４００は排気ロッカーアーム１００を介して隙間調整装置１２０まで延びる流体通路１５０と連通している。ソレノイド制御弁１４００もソレノイド弁１４０と共通のロッカーシャフト１１の供給通路１３との間を延びる流体通路１６０と連通している。ソレノイド弁１４００は弁３０とソレノイド弁１４０とを単一の組み立て体に組み合わせている。
【００９６】
図１７は吸気弁作動を実行する手段の代替実施例である。吸気ロッカーアーム２０００は共通のロッカーシャフト１１に回転可能に装着されている。吸気ロッカーアーム２０００の第２の端部は隙間調整装置２２０を有している。吸気ロッカーアーム２００もソレノイド弁２４００を含む。ソレノイド弁２４００は排気ロッカーアーム２０００を介して隙間調整装置２２０まで延びている流体通路２５０と連通している。ソレノイド弁２４００は排気ロッカーアーム１０００に関連して前述したソレノイド弁１４００と同じ構造を有している。
【００９７】
吸気ロッカーアーム２０００と排気ロッカーアーム１０００とは吸気ロッカーアーム２００と排気ロッカーアーム１００と概ね同様に作動する。本実施例においては、ソレノイド弁３０は排除されている。
【００９８】
当該技術分野の専門家には本発明の範囲と精神とから逸脱することなく本発明の構造や形態において種々の修正や変更が可能なることが明らかである。ここまで数種の変更について説明してきた。更に、本発明は共通のレールのカムレスタイプのエンジンに対して使用可能であり、そのため前述のロッカーアームは電気作動可能とされる。その他の変更についても当該技術分野の専門家には明らかである。本発明は特許請求の範囲やその均等物の範囲に入るものであるとすれば本発明の修正や変更も網羅する意図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術とエンジンピストン運動との典型的な正出力曲線を示すクランク角度（度）対弁の昇降(インチ)とのグラフである。
【図２】従来技術とエンジンピストン運動とを示す、クランクの角度(度)対弁の昇降（インチ）のグラフである。
【図３】本発明による２サイクル・ブレーキング方法と装置とエンジンピストンの運動とのクランクの角度(度)対弁の昇降（インチ）のグラフである。
【図４】本発明による圧縮解放タイプのエンジンブレーキのための複式カム装置と専用のブレーキロッカーとを示す概略平面図である。
【図５】本発明による排気ロッカーアームの上面図である。
【図６】断面線Ｉ−Ｉに沿った図５に示す排気ロッカーシャフトの断面図である。
【図７】断面線ＩＩ−ＩＩおよびＩＩＩ−ＩＩＩに沿った図５に示す排気ロッカーアームの部分断面図である。
【図８】断面線ＩＶ―ＩＶに沿った図７に示す排気ロッカーアームの部分断面図である。
【図９】図５に示す排気ロッカーアームで使用する隙間調整装置の拡大した断面図である。
【図１０】本発明による吸気ロッカーアームの上面図である。
【図１１】断面線Ｖ−ＶおよびＶＩ−ＶＩに沿った図１０に示す吸気ロッカーアームの部分断面図である。
【図１２】断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った図１１に示す吸気ロッカーアームの断面図である。
【図１３】本発明によるブレーキ・ロッカーアームの上面図である。
【図１４】断面線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った図１３に示すブレーキ・ロッカーアームの部分断面図である。
【図１５】断面線ＩＸ−ＩＸに沿った図１４に示すブレーキ・ロッカーアームの部分断面図である。
【図１６】本発明の代替実施例による排気ロッカーアームの側面図である。
【図１７】本発明の代替実施例による吸気ロッカーアームの側面図である。
【図１８】本発明の好適実施例による圧縮解放タイプのエンジンブレーキ用のカム装置と専用のロッカとの概略平面図である。

Claims

マルチサイクル・エンジン・ブレーキングを実行する装置において、
正出力のエンジン作動中における通常の排気弁作動としてエンジン・シリンダの少なくとも１個の排気弁を作動させ且つエンジン・ブレーキング中に通常の排気弁動作として排気弁作動を止める排気弁作動手段と、
エンジン・シリンダの少なくとも１個の吸気弁を作動させる吸気弁作動手段と、
エンジン・ブレーキング作動中にエンジン・シリンダの前記少なくとも１個の排気弁を作動させるブレーキング手段と、を含む装置であり、ブレーキング手段は、圧縮上死点の直前と排気上死点の直前とにおいて前記少なくとも１個の排気弁を開くことによりエンジン・ブレーキング作動中のエンジン・サイクルごとに前記少なくとも１個の排気弁に少なくとも２回のブレーキング作動を達成させ、吸気弁作動手段は、エンジン・ブレーキング作動中に正出力中の前記少なくとも一つの吸気弁の開きに比して前記少なくとも一つの吸気弁の開きを遅らせる、マルチサイクル・エンジン・ブレーキングを実行する装置。
正出力のエンジン作動中に少なくとも１個の排気弁を作動させる前記手段が排気ロッカーアームを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記排気弁作動手段は、前記少なくとも１個の排気弁を作動させるために、前記少なくとも１個の排気弁と係合する排気弁係合手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
前記排気弁係合手段が少なくとも１個の排気弁のクロスヘッドピンと解放可能に係合することを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記排気弁係合手段が隙間調整組み立て体を有することを特徴とする請求項３に記載の装置。
前記隙間調整組み立て体が油圧作動であることを特徴とする請求項５に記載の装置。
少なくとも１個の排気弁を作動させる前記手段がエンジン・ブレーキング作動の間少なくとも１個の排気弁を解放することを特徴とする請求項１に記載の装置。
少なくとも１個の吸気弁を作動させる前記手段が正出力のエンジン作動の間少なくとも１個の吸気弁を作動させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記吸気弁作動手段が吸気ロッカーアームを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記吸気弁作動手段が正出力のエンジン作動の間前記少なくとも１個の吸気弁を作動させるために前記少なくとも１個の吸気弁と係合する吸気弁係合手段を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
前記吸気弁係合手段が前記少なくとも１個の吸気弁のクロスヘッドピンと解放可能に係合することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
前記吸気弁係合手段が隙間調整組み立て体を有することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
前記隙間調整組み立て体が油圧作動されることを特徴とする請求項１２に記載の装置。
前記隙間調整組み立て体が、前記少なくとも１個の吸気弁が遅れるようにエンジン・ブレーキング作動の間ブレーキング位置まで後退することを特徴とする請求項１２に記載の装置。
エンジン・ブレーキング作動の間エンジンのシリンダの前記少なくとも１個の排気弁を作動させる前記手段がブレーキ・ロッカーアームを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
前記ブレーキ・ロッカーアームが前記少なくとも２回のエンジン・ブレーキング作動の間前記少なくとも１個の排気弁のクロスへッドピンと係合することを特徴とする請求項１５に記載の装置。
前記ブレーキ・ロッカーアームが正出力パワーのエンジン作動の間クロスヘッドピンを解放することを特徴とする請求項１６に記載の装置。
前記ブレーキング手段が排気ガスの再循環を達成する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
マルチサイクル・エンジン・ブレーキングを実行する方法において、
エンジン・ブレーキング中に通常の排気弁作動としての排気弁の作動を中止する段階と、
第１の圧縮解放を実行する段階であり、第１の圧縮解放を実行する段階は、少なくとも１個の排気弁を開けてエンジン・ブレーキングを作動させる段階と所定時間の後に前記少なくとも１個の排気弁を閉じる段階とを含み、前記第１の圧縮解放を実行する段階中に前記少なくとも１個の排気弁を開けてエンジン・ブレーキングを作動させる段階は、圧縮上死点の直前に開始される段階と、
第２の圧縮解放を実行する段階であり、第２の圧縮解放を実行する段階は、少なくとも１個の排気弁を開けてエンジン・ブレーキングを作動させる段階と所定時間の後に前記少なくとも１個の排気弁を閉じる段階とを含み、前記第２の圧縮解放を実行する段階中に前記少なくとも１個の排気弁を開けてエンジン・ブレーキングを作動させる段階は、排気上死点の直前に開始される段階と、
エンジンブレーキング中に、所定の時間の間、正出力中の前記少なくとも一つの吸気弁の開きに比して少なくとも１個の吸気弁を開くことを遅らせる段階と、
を含むことを特徴とするマルチサイクル・ブレーキングを実行する方法。
前記第１の圧縮解放の終結時に排気ガス再循環を実行する段階を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
少なくとも１個の吸気弁を開く前記段階が排気の上死点後に発生することを特徴とする請求項１９に記載の方法。