(57)【要約】【課題】インジェクタからの燃料噴射に与える影響を抑えつつ可変動弁機構の応答性を向上させることが可能な内燃機関の動弁装置を提供する。【解決手段】燃料ポンプ１３で加圧された燃料が蓄圧されるコモンレール１４と、コモンレール１４に蓄圧されている燃料を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５が燃料を噴射する際に発生する残余の燃料をインジェクタ１５から燃料タンク１１に戻すためのリターン通路２１とを有する燃料供給装置１０を備えた内燃機関１に適用され、ＯＣＶ３５に導入された作動油にて駆動され、吸気弁の開閉特性を変更可能な可変動弁機構３４を備えた内燃機関の動弁装置３０において、リターン通路２１の残余の燃料がＯＣＶ３５に作動油として導入されるようにリターン通路２１とＯＣＶ３５とを接続する導入通路３６を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給源から供給された燃料を加圧する燃料ポンプと、前記燃料ポンプで加圧された燃料が蓄圧される蓄圧室と、前記蓄圧室に蓄圧されている燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタが燃料を噴射する際に発生する残余の燃料を前記インジェクタから前記燃料供給源へ戻すためのリターン通路と、を有する燃料供給装置を備えた内燃機関に適用され、制御部に導入された作動油にて駆動され、前記内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉特性を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の動弁装置において、
前記リターン通路の前記残余の燃料が前記制御部に前記作動油として導入されるように前記リターン通路と前記制御部とを接続する導入通路を備えていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
【請求項２】
前記リターン通路には、前記残余の燃料の圧力を前記可変動弁機構を駆動可能な目標圧力に調整する圧力調整弁が設けられている請求項１に記載の動弁装置。
【請求項３】
前記燃料ポンプは、前記燃料供給源から供給された燃料の圧力が所定の第１圧力になるようにその燃料を加圧する低圧ポンプ部と、前記低圧ポンプ部により加圧された前記第１圧力の燃料が前記第１圧力より高い所定の第２圧力になるように前記第１圧力の燃料を加圧する高圧ポンプ部と、を備え、
前記蓄圧室には、前記高圧ポンプ部で加圧された燃料が蓄圧され、
前記内燃機関の排気通路に設けられて前記低圧ポンプで加圧された前記第１圧力の燃料が導かれるように前記低圧ポンプ部と低圧燃料通路で接続され、かつ所定の添加条件が成立した場合に前記排気通路内に燃料を噴射する燃料添加弁と、前記低圧燃料通路と前記制御部とを接続する低圧燃料導入通路と、前記低圧燃料導入通路に設けられて前記制御部から前記低圧燃料通路への燃料の逆流を防止する逆止弁と、をさらに備えている請求項１又は２に記載の内燃機関の動弁装置。
【請求項４】
前記可変動弁機構の作動中に前記可変動弁機構の作動状態に基づいて前記インジェクタから燃料が噴射される燃料噴射期間を補正する補正手段をさらに備えている請求項１〜３のいずれか一項に記載の内燃機関の動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御部に導入された作動油にて駆動され、気筒を開閉する弁の開閉特性を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インジェクタから気筒内に燃料を噴射する筒内直噴式内燃機関において、燃料ポンプで圧縮された燃料の圧縮圧力により可変動弁機構を駆動する内燃機関が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２、３が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８９２２号公報
【特許文献２】特開平１１−１５９３５７号公報
【特許文献３】特開２００１−２０７８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のように燃料ポンプで圧縮された燃料の圧縮圧力をそのまま利用すると可変動弁機構の作動時にこの燃料の圧力が瞬間的に大きく変動するため、気筒内に噴射される燃料量が減少するなどインジェクタからの燃料噴射に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、インジェクタからの燃料噴射に与える影響を抑えつつ可変動弁機構の応答性を向上させることが可能な内燃機関の動弁装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の内燃機関の動弁装置は、燃料供給源から供給された燃料を加圧する燃料ポンプと、前記燃料ポンプで加圧された燃料が蓄圧される蓄圧室と、前記蓄圧室に蓄圧されている燃料を噴射するインジェクタと、前記インジェクタが燃料を噴射する際に発生する残余の燃料を前記インジェクタから前記燃料供給源へ戻すためのリターン通路と、を有する燃料供給装置を備えた内燃機関に適用され、制御部に導入された作動油にて駆動され、前記内燃機関の吸気弁又は排気弁の開閉特性を変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の動弁装置において、前記リターン通路の前記残余の燃料が前記制御部に前記作動油として導入されるように前記リターン通路と前記制御部とを接続する導入通路を備えていることにより、上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
本発明の動弁装置によれば、インジェクタで発生した残余の燃料を利用して、すなわちインジェクタの燃料背圧を利用して可変動弁機構を作動させることができるので、インジェクタからの燃料噴射に与える影響を小さく抑えることができる。一般にインジェクタから噴射される燃料の圧力は内燃機関の各部に供給されるオイルの圧力より高いため、このようにオイルより高圧の残余の燃料を利用することにより可変動弁機構の応答性を向上させることができる。
【０００８】
本発明の動弁装置の一形態において、前記リターン通路には、前記残余の燃料の圧力を前記可変動弁機構を駆動可能な目標圧力に調整する圧力調整弁が設けられていてもよい（請求項２）。この場合、リターン通路の残余の燃料によって確実に可変動弁機構を駆動させることができる。
【０００９】
本発明の動弁装置の一形態において、前記燃料ポンプは、前記燃料供給源から供給された燃料の圧力が所定の第１圧力になるようにその燃料を加圧する低圧ポンプ部と、前記低圧ポンプ部により加圧された前記第１圧力の燃料が前記第１圧力より高い所定の第２圧力になるように前記第１圧力の燃料を加圧する高圧ポンプ部と、を備え、前記蓄圧室には、前記高圧ポンプ部で加圧された燃料が蓄圧され、前記内燃機関の排気通路に設けられて前記低圧ポンプで加圧された前記第１圧力の燃料が導かれるように前記低圧ポンプ部と低圧燃料通路で接続され、かつ所定の添加条件が成立した場合に前記排気通路内に燃料を噴射する燃料添加弁と、前記低圧燃料通路と前記制御部とを接続する低圧燃料導入通路と、前記低圧燃料導入通路に設けられて前記制御部から前記低圧燃料通路への燃料の逆流を防止する逆止弁と、をさらに備えていてもよい（請求項３）。この形態では、燃料添加弁に供給される燃料を利用して可変動弁機構を駆動することもできる。そのため、可変動弁機構の作動に使用される残余の燃料の量を低減できる。従って、インジェクタからの燃料噴射に与える影響をさらに小さく抑えることができる。
【００１０】
本発明の動弁装置の一形態においては、前記可変動弁機構の作動中に前記可変動弁機構の作動状態に基づいて前記インジェクタから燃料が噴射される燃料噴射期間を補正する補正手段をさらに備えていてもよい（請求項４）。周知のようにインジェクタ内の燃料の圧力が変化した場合は燃料噴射期間を変更することにより、インジェクタからほぼ同じ量の燃料を噴射させることができる。この形態では、補正手段が可変動弁機構の作動状態に基づいて燃料噴射期間を補正するので、補正手段にこの補正を適切に行わせることにより内燃機関の運転状態に応じて設定される目標量の燃料をインジェクタから噴射させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上に説明したように、本発明の動弁装置によれば、インジェクタで発生した残余の燃料を利用して可変動弁機構を駆動するので、インジェクタからの燃料噴射に与える影響を小さく抑えることができる。また、内燃機関の各部に供給されるオイルより高圧の残余の燃料を利用するので、可変動弁機構の応答性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る動弁装置が組み込まれた内燃機関１の要部を示す図である。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンであり、複数（図１では１つのみを示す。）の気筒２と、各気筒２にそれぞれ接続される不図示の吸気通路及び排気通路３とを備えている。排気通路３には、所定の添加条件が成立した場合に排気通路３内に燃料を供給する燃料添加弁４が設けられている。所定の添加条件は、不図示の排気浄化装置を目標温度まで昇温させる昇温操作を実行する場合に成立したと判断される。各気筒２には、ピストン５が往復動自在に挿入されている。
【００１３】
エンジン１は、燃料供給装置１０を備えている。燃料供給装置１０は、燃料供給源としての燃料タンク１１と、吸引通路１２を介して燃料タンク１１から燃料を汲み上げて加圧する燃料ポンプ１３と、燃料ポンプ１３で加圧された燃料が蓄圧される蓄圧部としてのコモンレール１４と、気筒２毎に設けられてコモンレール１４に蓄圧されている燃料を気筒２内に噴射するインジェクタ１５とを備えている。吸引通路１２には、汲み上げられた燃料から異物を除去するためのフィルタ１６が設けられている。燃料ポンプ１３は、燃料を所定の第１圧力に加圧する不図示の低圧ポンプ部と、低圧ポンプ部で第１圧力に加圧された燃料をさらに第１圧力より高い所定の第２圧力に加圧する不図示の高圧ポンプ部とを備えている。また、燃料ポンプ１３には、第２圧力を変更するための制御弁１３ａが設けられている。燃料ポンプ１３の低圧ポンプ部で第１圧力に加圧された燃料（以下、低圧燃料と称することがある。）は、低圧燃料通路１７を介して燃料添加弁４に供給される。一方、燃料ポンプ１３の高圧ポンプ部で第２圧力に加圧された燃料は高圧燃料通路１８を介してコモンレール１４に送られて蓄圧される。コモンレール１４には、コモンレール１４内の燃料の圧力に対応する信号を出力する燃圧センサ１９と、コモンレール１４内の燃料の圧力を調整するための圧力調整バルブ２０とが設けられている。燃料ポンプ１３から排出された残余の燃料、コモンレール１４から排出された残余の燃料、及びインジェクタ１５から排出された残余の燃料はリターン通路２１を介して燃料タンク１１に戻される。リターン通路２１には、リターン通路２１を流れている燃料の温度に対応する信号を出力する燃温センサ２２が設けられている。
【００１４】
エンジン１は、各気筒２の吸気弁の開閉特性（例えば開閉タイミング、作用角など）を変更可能な動弁装置３０を備えている。動弁装置３０は、吸気弁を開閉するためのカム３１が設けられるカム軸３２と、エンジン１のクランク軸の回転が伝達されるドリブンギア３３と、ハウジング部３４ａがドリブンギア３３と一体回転するように接続されるとともにベーン部３４ｂカム軸３２と一体回転するように接続される可変動弁機構３４とを備えている。なお、図１ではカム軸３２、ドリブンギア３３、及び可変動弁機構３４を分離させた状態で示している。図１に示したように可変動弁機構３４のハウジング部３４ａ内には、ベーン部３４ｂが左右方向に回転可能に収容される空間Ｓが設けられている。そして、可変動弁機構３４は、このハウジング部３４ａの空間Ｓのうちベーン部３４ｂを挟んだ一方の側又は他方の側に作動油を導入し、作動油でベーン部３４ｂをハウジング部３４ａに対して回転駆動させることにより吸気弁の開閉特性を変更する。可変動弁機構３４の空間Ｓに導入される作動油は、制御部としてのオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３５によって制御される。ＯＣＶ３５は、その内部に設けられるスプール弁３５ａと、スプール弁３５ａを駆動するためのアクチュエータ３５ｂとを備えている。このＯＣＶ３５では、アクチュエータ３５ｂによってスプール弁３５ａを図１の左右方向に移動させることによって空間Ｓの一方の側又は他方の側のいずれの部分に作動油を導入する位置を切り替える。なお、これら可変動弁機構３４及びＯＣＶ３５の構造及び制御方法は、一般に内燃機関に設けられる周知のものと同じでよいため、詳細な説明は省略する。
【００１５】
また、動弁装置３０は、インジェクタ１５において燃料の噴射時に発生した残余の燃料がＯＣＶ３５に供給されるようにリターン通路２１とＯＣＶ３５とを接続する導入通路３６と、可変動弁機構３４で使用された燃料が燃料タンク１１に戻されるようにリターン通路２１とＯＣＶ３５とを接続する排出通路３７と、導入通路３６からＯＣＶ３５に導入される燃料の圧力が所定の目標圧力に調整する圧力調整弁としての調圧バルブ３８とを備えている。インジェクタ１５では、供給された高圧の燃料の一部がインジェクタ１５から気筒２内に噴射され、残りの燃料はインジェクタ１５内に設けられているプランジャを移動させるために使用される。そして、このプランジャを移動させるために使用された高圧の燃料が残余の燃料としてインジェクタ１５から排出される。図１に示したように調圧バルブ３８は、導入通路３６の接続位置よりも下流のリターン通路２１に設けられている。調圧バルブ３８の目標圧力としては、例えば可変動弁機構３４のベーン部３４ｂを回転駆動させることが可能な圧力範囲内の圧力が設定される。そのため、導入通路３６を介してＯＣＶ３５に導入した残余の燃料を利用して可変動弁機構３４を駆動させることができる。
【００１６】
燃料添加弁４、燃料ポンプ１３の制御弁１３ａ、各インジェクタ１５、コモンレール１４の圧力調整バルブ２０、及びＯＣＶ３５のアクチュエータ３５ｂのそれぞれの動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０にて制御される。ＥＣＵ４０は、マイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＡＭ、ＲＯＭ等の周辺機器を含んだコンピュータとして構成され、エンジン１に設けられた各種センサからの出力信号に基づいてエンジン１の運転状態を制御する周知のコンピュータユニットである。なお、圧力調整バルブ２０及びインジェクタ１５はドライバ４１を介して制御される。ＥＣＵ４０には、各種センサとして燃圧センサ１９及び燃温センサ２２などが接続される。ＥＣＵ４０は、例えば燃圧センサ１９の出力信号に基づいてコモンレール１４内の燃料の圧力が所定の圧力範囲内に調整されるように制御弁１３ａ及び圧力調整バルブ２０の動作を制御する。また、ＥＣＵ４０は、所定の添加条件が成立したと判断した場合に燃料添加弁４から燃料が噴射されるように燃料添加弁４の動作を制御する。さらに、ＥＣＵ４０は、エンジン１の運転状態に応じて吸気弁の開閉特性、例えば開弁時期及び閉弁時期が変更されるようにＯＣＶ３５のアクチュエータ３５ｂの動作を制御する。この他、ＥＣＵ４０はエンジン１の回転数及び負荷に応じて気筒２内に供給すべき燃料量を算出し、この算出した燃料量の燃料がインジェクタ１５から噴射されるように各インジェクタ１５の動作をそれぞれ制御する。なお、これらの制御方法は、一般に内燃機関に使用される制御方法と同じでよいため、詳細な説明は省略する。
【００１７】
以上に説明したように、第１の形態の動弁装置３０によれば、インジェクタ１５で発生した残余の燃料をＯＣＶ３５に導入し、この残余の燃料を利用して可変動弁機構３４を駆動することができる。すなわち、インジェクタ１５の燃料背圧を利用して可変動弁機構３４を駆動することができる。一般にエンジン１の各部に供給されるオイルの圧力は、インジェクタ１５から噴射される燃料の圧力よりも小さいため、このように残余の燃料で可変動弁機構３４を駆動させることにより、可変動弁機構３４の応答性を向上させることができる。また、この可変動弁機構３４の駆動に使用されるのはインジェクタ１５から燃料が噴射されたときに発生する残余の燃料であるため、インジェクタ１５からの燃料噴射に与える影響を小さく抑えることができる。
【００１８】
なお、可変動弁機構３４の作動中はインジェクタ１５から燃料が噴射される燃料噴射期間を変更してもよい。可変動弁機構３４の作動中はインジェクタ１５の背圧が小さくなるため、インジェクタ１５から噴射される燃料の圧力が若干低くなる。そこで、ＥＣＵ４０により可変動弁機構３４が停止しているときと比較して可変動弁機構３４の作動中は燃料噴射期間が長くなるようにインジェクタ１５の動作を制御してもよい。なお、この際の燃料噴射期間の補正値は、予め実験などにより求めてＥＣＵ４０のＲＯＭに記憶させておけばよい。このように可変動弁機構３４の作動中は燃料噴射期間の長さを補正することにより、可変動弁機構３４の作動中にインジェクタ１５から気筒２内に噴射される燃料量が減少することを抑制できる。そのため、インジェクタ１５からの燃料噴射に与える影響をさらに小さくすることができる。なお、このように可変動弁機構３４の作動状態に基づいてインジェクタ１５の燃料噴射期間を補正することにより、ＥＣＵ４０が本発明の補正手段として機能する。
【００１９】
可変動弁機構３４として作動油が停止したときにベーン部３４ｂが空間Ｓの一方の側に移動するように空間Ｓ内にリターンスプリングが設けられているものが知られている。このような可変動弁機構３４では、ベーン部３４ｂをリターンスプリングに抗して回転駆動させる場合と、ベーン部３４ｂをその逆の方向に回転駆動させる場合とで必要となる油圧が異なる。具体的には、リターンスプリングに抗してベーン部３４ｂを回転駆動させる場合はその逆の方向にベーン部３４ｂを回転駆動させる場合よりも高い油圧が必要となる。このような可変動弁機構３４が設けられたエンジン１に本発明を適用し、可変動弁機構３４の作動中は燃料噴射期間を補正する場合は、リターンスプリングに抗してベーン部３４ｂを回転駆動させているときの燃料噴射期間が、その逆の方向にベーン部３４ｂを回転駆動させているときの燃料噴射期間より長くなるように燃料噴射期間を補正してもよい。
【００２０】
（第２の形態）
次に図２を参照して本発明の第２の形態に係る動弁装置３０について説明する。なお、図２において図１と共通の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図２に示したようにこの形態では、動弁装置３０が低圧燃料通路１７とＯＣＶ３５とを接続する低圧燃料導入通路５０を備えている点が異なる。それ以外は、第１の形態と同じである。低圧燃料導入通路５０には、ＯＣＶ３５から低圧燃料通路１７への燃料の逆流を防止する逆止弁５１が設けられている。
【００２１】
第２の形態の動弁装置３０では、低圧燃料通路１７からも燃料をＯＣＶ３５に供給できるので、可変動弁機構３４の駆動に使用されるインジェクタ１５の残余の燃料量を低減することができる。そのため、インジェクタ１５からの燃料噴射に与える影響をさらに小さくすることができる。燃料添加弁４から噴射される燃料量の精度は、インジェクタ１５から噴射される燃料量の精度と比較して低くてもよいため、このように低圧燃料通路１７からＯＣＶ３５に燃料を供給しても燃料添加弁４から適正量の燃料を噴射できる。
【００２２】
なお、可変動弁機構３４の作動中は、ＥＣＵ４０によりインジェクタ１５の燃料噴射期間を補正した方法と同様の補正方法により燃料添加弁４の燃料噴射期間を補正してもよい。すなわち、可変動弁機構３４の作動中は、可変動弁機構３４が停止しているときと比較して燃料添加弁４の燃料噴射期間を長くしてもよい。また、可変動弁機構３４の空間Ｓ内にリターンスプリングが設けられている場合は、リターンスプリングに抗してベーン部３４ｂを回転駆動させる場合の燃料噴射期間が、その逆の方向にベーン部３４ｂを回転駆動させる場合の燃料噴射期間より長くなるように燃料添加弁４の燃料噴射期間を補正してもよい。このように可変動弁機構３４の作動状態に応じて燃料添加弁４の燃料噴射期間を補正することにより、排気通路３内に供給すべき量の燃料を燃料添加弁４から噴射させることができる。
【００２３】
本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、本発明はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンその他の燃料を利用する各種の内燃機関であり、かつ気筒に供給すべき燃料を高圧に加圧してインジェクタから噴射させる内燃機関に適用してよい。また、本発明は、気筒内に直接燃料を噴射する直噴式内燃機関に限らず、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式内燃機関に適用してよい。本発明が適用される可変動弁機構は吸気弁の開閉特性を変更するものに限らず、排気弁の開閉特性を変更するものでもよい。本発明が適用される内燃機関は、残余の燃料の全量が燃料タンクに戻される内燃機関に限定されない。例えば、インジェクタで発生した残余の燃料など燃料ポンプから吐出された燃料のうち使用されなかった燃料が燃料ポンプよりも上流側に戻される内燃機関に本発明を適用してもよい。例えば、リターン通路が燃料ポンプに燃料を供給する供給ラインに接続され、残余の燃料がこの供給ラインに戻される内燃機関に本発明を適用してもよい。この場合、供給ラインが本発明の燃料供給源に相当する。
【００２４】
本発明の動弁装置では、エンジンの水温又はエンジンの油温と燃料の温度とに応じてＯＣＶの制御内容を変更してもよい。エンジンの水温や油温が低いほど燃料の粘度が高くなり、燃料がＯＣＶや可変動弁機構に流れ難くなる。そこで、エンジンの水温や油温が低いほどＯＣＶのスプール弁が動作させるべき方向により大きく動くようにＯＣＶのアクチュエータを制御してもよい。すなわち、エンジンの水温が低いほどＯＣＶのフィーダバックゲインを上昇させてもよい。このようにＯＣＶの制御内容を変更することにより、エンジン１の水温が低くても可変動弁機構を迅速に動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の形態に係る動弁装置が組み込まれた内燃機関の要部を示す図。
【図２】本発明の第２の形態に係る動弁装置が組み込まれた内燃機関の要部を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１  内燃機関
２  気筒
３  排気通路
４  燃料添加弁
１０  燃料供給装置
１１  燃料タンク（燃料供給源）
１３  燃料ポンプ
１４  コモンレール（蓄圧室）
１５  インジェクタ
２１  リターン通路
３０  動弁装置
３４  可変動弁機構
３５  オイルコントロールバルブ（制御部）
３６  導入通路
３８  調圧バルブ（圧力調整弁）
４０  エンジンコントロールユニット（補正手段）
５０  低圧燃料導入通路
５１  逆止弁
【図１】
2010014026.tif 000003
【図２】
2010014026.tif 000004