JP4629111B2 - 内燃機関用の装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一つの吸気バルブと少なくとも一つの排気バルブとを備える内燃機関のバルブ機構に追加動作を設けるためのバルブ操作システムに関連し、バルブ機構は、バルブスプリングの作用を受ける吸気または排気バルブの操作のためシリンダ内で移動自在なバルブ制御プランジャと相互作用するように設計された上昇および下降傾斜部を含むカム曲線を備える回転カムシャフトを包含し、制御プランジャシリンダは、油圧流体供給ラインおよび油圧制御回路と連通して、対応の下降傾斜部のタイミングに関連してバルブのリターン動作を遅延させる。

車両の内燃機関では、異なる動作モードの間で切り換えを行うための設備を有することが望ましいことがある。例えば、エンジンの吸入ストローク中に吸気バルブ閉鎖のタイミングを変えることにより、従来の対称サイクルと、いわゆるミラーサイクルなどの非対称サイクルとの間で切り換えを行うことが可能である。これらの異なる動作モード間での切り換えが可能であることの長所は、例えば、効率を最適化して排出物を最少にするためエンジンの有効圧縮比を変化させられることにある。ゆえにこの目的のため、可変バルブ操作が必要である。

可変バルブ動作を達成する周知の方法の一つは、特許文献１に記載されたものなど、「追加動作」タイプの機械・油圧システムによるものである。この文献によれば、バルブの閉鎖段階は調整自在な時間だけ遅延して、バルブスプリングの閉鎖力を妨げる。追加動作機能を起動させるためとエンジンバルブの閉鎖を制御するために、双方向油圧制御バルブが使用される。

このようなシステムの短所の一つは、一部上昇位置または多段階での遅延エンジンバルブ閉鎖の実施にはあまり適していないことである。時には、最大上昇に対応する位置以外の別の一部上昇位置においてエンジンバルブ閉鎖を遅延させることが望ましいこともある。この先行技術システムでは、エンジンバルブが閉鎖方向へかなり進んでいる時に双方向油圧バルブを閉鎖させようとすると、油圧バルブが単純なオンオフバルブである場合にはシステムに強い振動を生じることがある。比例油圧制御バルブの利用は、衝撃波と制御不能な振動問題を解決するが、システムのコストとその制御の複雑性を著しく上昇させる。

国際公開第２００４／００５６７７号パンフレット(WO2004/005677)

本発明の目的は、エンジンバルブの閉鎖段階の制御の柔軟性を向上させるための安価な手段を提供することである。

本発明によれば、少なくとも一つの吸気バルブと少なくとも一つの排気バルブとを備える内燃機関のバルブ機構に追加動作を設けるためのバルブ操作システムによりこの目的が達成され、バルブ機構は、バルブスプリングの作用を受ける吸気または排気バルブの操作のためシリンダ内で移動自在なバルブ制御プランジャと相互作用するように設計された上昇および下降傾斜部を含むカム曲線を備える回転カムシャフトを包含し、制御プランジャシリンダは、チェックバルブを介して油圧流体供給ラインと、そして油圧制御回路と連通し、対応の下降傾斜部のタイミングに関連してバルブのリターン動作を遅延させ、バルブ操作システムは、長手軸上の異なるレベルで制御プランジャシリンダに接続された第１および第２油圧流体絞り部を油圧制御回路が包含することと、絞り部の一方または両方を介してセレクタバルブがシリンダと油圧制御回路との間の接続を開放できることとを特徴とする。バルブ操作システムのこの構成により、閉鎖段階中、中間位置で停止する前にエンジンバルブを減速させることが容易となる。

以下の従属クレームにおいて、発明の好都合な実施例を開示する。
添付図面に図示された実施例を参照して、本発明を以下でより詳細に説明する。

図１に概略形で図示されたバルブ機構は、シリンダヘッドに配置され、バルブスプリング１３と共通ヨーク１４とを備える二重吸気バルブ１２を包含する。ヨークは、ロッカシャフト１６に旋回自在に支持されたロッカ１５により周知の方法で作用を受ける。ロッカ１５は、シャフトの片側のバルブ圧力アーム１７と、反対側のカム従動子１８とを有し、従動子は、オーバヘッドカムシャフト２０と相互作用を行うロッカアームローラ１９を備える。あるいは、エンジンの低いレベルに配置されたカムシャフトが、バルブタペットおよびプッシュロッドによりロッカと相互作用を行ってもよい。

ヨーク１４は、シリンダ２３内でプランジャ２２により垂直方向変位自在であるように支持されたピストンロッド２１に取り付けられている。シリンダの端部２４にはプランジャロッド２１に対するシールが設けられているため、プランジャと端部との間に液密スペース２５が形成される。プランジャシリンダ２３は、パイプおよび制御ユニット２６を介して圧力容器２８に接続されている。カムシャフト２０がエンジンバルブ１２を開放すると、ポンプ２７は容器２８から油圧流体を送出し、逆止バルブ２９を介してシリンダスペース２５を満たす。制御ユニット２６は、プランジャ２２のリターンストローク中に、シリンダスペース２５から容器２８への油圧流体の流出を制御する。

制御ユニット２６は図２〜５にさらに詳細に図示されており、オンオフソレノイドバルブ３０と、２位置モード選択バルブ３１とを包含する。二つのバルブ３０，３１は、油圧ライン３２を介して直列に接続されている。油圧回路にエンジン潤滑オイルを使用する際には、油圧流体はバルブ３０を介してエンジンオイル帰路に流出される。励磁位置においてオンオフバルブ３０は油圧ライン３２を介した流体の流れを阻止し、他の、コイルばね３３により規定される消磁位置では、オンオフバルブ３０はプランジャスペースから容器２８へ流体を流入させる。セレクタバルブ３１は、二つの異なる機能モードの一方の選択を可能にする。この目的のため、バルブ３１は、第１油圧ライン３４および第２平行ライン３５を介してプランジャスペース２５に接続されている。ライン３４，３５は長手軸上の二つの異なるレベルで制御プランジャシリンダ２３に接続され、第１レベルはプランジャシリンダの底端部から距離を置いている。第１流体絞り部３７を含む第３油圧ライン３６は、シリンダ２３の底部を第１油圧ライン３４に接続する。第２流体絞り部３８を含む、２本のライン３４，３５の間の接続も設けられている。

図２において、油圧流体、例えばエンジン潤滑オイルが逆止バルブ２９を介してシリンダスペース２５へ流入する間、プランジャ２２は矢印４０の方向に移動している。ソレノイドバルブ３０は消磁状態つまり開放位置で描かれているが、他の励磁位置も可能である。セレクタバルブ３１は励磁位置で描かれ、矢印４１で示される制御圧力がヘリカルスプリング４２を圧縮している。

図３は、図２と同じ位置の油圧バルブ３０，３１を示すが、プランジャ２２は、矢印４３で示されたリターンストローク中である。この動作モードでは、油圧ライン３５に接続されたリング状シリンダポート４４の位置にプランジャ端部が達するまで、バルブ機構は上昇曲線１０を辿って上下する。プランジャがポート４４を閉鎖すると、代わりに絞り部３８を介して油圧流体が流れる。絞り部３８は、システムに過剰な振動を発生させることなくオンオフバルブ３０の閉鎖によりプランジャを停止させるため、ポート４４の閉鎖中にプランジャが充分に減速するように選択される。最終的にプランジャが第２リング状シリンダポート４５に達してこれを閉鎖すると、プランジャがストロークの端部に達するまで、ライン３６に接続されたポート４６と絞り部３７，３８を介して流体が流れる。絞り部３７はプランジャを充分に遅延させるように設計されているため、バルブ機構の接触面への損傷の危険なく、バルブ機構の当接が行われる。

図４には第２動作モードが描かれており、セレクタバルブ３１はやはり励磁位置にあるが、この時、オンオフバルブ３０はバルブを通る流れを阻止するように励磁されている。このモードでは、バルブ機構はエンジンバルブ１２を開放する方向にカム曲線を辿るが、オンオフバルブ３０が消磁されてヘリカルスプリング３３の作用により開位置へ移動するまで、バルブ１２は反対のリターン方向の移動を阻止される。こうして、制御された形でエンジンバルブ１２の開放を遅延させることができる。閉鎖動作は、油圧絞り部３７，３８により規定される上述と同じ曲線を辿る。

図５には第３動作モードが図示されており、プランジャ２２は、矢印４３で示されたリターンストロークを実施している。両方の油圧バルブ３０，３１が消磁位置にあるため、バルブ３０は開き、バルブ３１は第２モードであって、油圧流体が第２ポート４５を流れる。こうして、リターンストローク中にポート４４とポート４５との間でプランジャ２２が移動する際には、プランジャシリンダからバルブ３１への流れを絞る絞り部はない。これにより、カム輪郭を辿って、または、制御されたオンオフバルブ３０の閉塞により遅延した後に、プランジャ２２は高速のリターンストロークを行うことができる。リターンストロークの最終部分は、上述したように絞り部３７により減速される。

上述した油圧制御回路は、プランジャ２２のリターン動作を緩和して様々な必要性に動作を適応させることを可能にする。本発明によるバルブ操作システムを、一対の吸気バルブへの適用について説明した。排気バルブに装置を使用することも可能である。この用途は、例えば排気ガスの内部帰路、いわゆる内部排出ガス再循環（ＥＧＲ）に使用でき、排気バルブ閉鎖手順を変えて、排気ストローク終了時における吸気および排気バルブの間の重複を調節することにより、内部ＥＧＲの量に影響を与えることができる。

本発明は、上述した実施例に限定されるものと見なされてはならず、以下の特許請求の範囲内において更なる変形および修正がいくつか実施可能である。例えば、制御プランジャシリンダ２１〜２５は、制御回路２６のように異なる設計であってもよい。プランジャシリンダ２１〜２５は、例えばバルブに直接作用してもよい。下方に配置されたカムシャフトの場合には、プランジャシリンダ２１〜２５はプッシュロッドまたはバルブタペットと相互作用してもよい。シリンダ２３は、長手軸上の異なるレベルで接続された二つ超のポートを備えてもよい。更なる例として、セレクタバルブ３１は油圧制御でなく電気制御であってもよい。システムの他の可能な修正は、第１絞り部３７の機能をプランジャの制御ポート輪郭に取り入れることである。

本発明の実施例によるバルブ機構の図を示す。 図１のバルブ機構の制御に使用される油圧制御回路の、四種類の異なる使用モードにおける図を示す。 図１のバルブ機構の制御に使用される油圧制御回路の、四種類の異なる使用モードにおける図を示す。 図１のバルブ機構の制御に使用される油圧制御回路の、四種類の異なる使用モードにおける図を示す。 図１のバルブ機構の制御に使用される油圧制御回路の、四種類の異なる使用モードにおける図を示す。

Claims (7)

1. 少なくとも一つの吸気バルブ（１２）と少なくとも一つの排気バルブ（１２）とを備える内燃機関バルブ機構に追加動作を設けるようになっており、該バルブ機構が、バルブスプリング（１３）の作用を受ける該吸気または排気バルブ（１２）の操作のためプランジャシリンダ（２３）内で移動自在なバルブ制御プランジャ（２２）と相互作用するように設計された上昇および下降傾斜部を含むカム曲線を持つ回転カムシャフト（２０）を包含し、該プランジャシリンダ（２３）が、チェックバルブ（２９）を介して油圧流体供給ラインに連通されるとともに、対応する下降傾斜部のタイミングに関連して前記バルブ（１２）のリターン動作を遅延させる油圧制御回路（２６）に連通されているバルブ操作システムであって、
   前記油圧制御回路（２６）が、長手方向における異なる位置で前記プランジャシリンダ（２３）に接続された第１および第２油圧流体絞り部（３７，３８）を包含することと、セレクタバルブ（３１）が、前記第１および第２油圧流体絞り部（３７，３８）の一方のみまたは両方を介して、前記プランジャシリンダ（２３）と油圧流体帰路（３２）との間の接続を開通させることとを特徴とする、バルブ操作システム。
2. 前記油圧流体帰路（３２）への接続を開通または閉鎖するため、前記セレクタバルブ（３１）がオンオフバルブ（３０）と直列接続されることを特徴とする、請求項１に記載のバルブ操作システム。
3. 前記プランジャシリンダ（２３）が、前記バルブ（１２）の閉状態に対応するプランジャストロークの端部から距離を置いて前記油圧流体帰路（３２）への流出ポート（４５）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のバルブ操作システム。
4. 前記プランジャシリンダ（２３）が、前記第１流出ポート（４５）から距離を置き、前記プランジャストロークの端部からさらに距離を置いて、前記油圧流体帰路（３２）への第２流出ポート（４４）を備えることを特徴とする、請求項３に記載のバルブ操作システム。
5. 前記プランジャシリンダ（２３）が、前記バルブ（１２）の閉状態に対応する前記プランジャストロークの端部において、前記油圧流体帰路（３２）への第３流出ポート（４６）を備えることを特徴とする、請求項４に記載のバルブ操作システム。
6. 前記バルブ機構が、内部排気ガス再循環のため前記排気バルブ（１２）に設けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のバルブ操作システム。
7. 前記バルブ機構が、閉鎖順序を変更するため前記吸気バルブ（１２）に設けられることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載のバルブ操作システム。

Images