(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチシリンダ燃焼エンジンにおけるエンジン遅延のための方法であって、該エンジンは、以下：
クランクシャフト；
複数のシリンダ（２）；
該複数のシリンダ（２）に対応する、複数のピストン（３）；
該複数のシリンダ（２）とエンジン排気システム（８）との間の接続を調整するための、少なくとも１つの排気バルブ（７）；および
バルブ制御機構、
を備え、ここで、該バルブ制御機構は、該クランクシャフトの位置に応答して、該排気バルブ（７）を連続的に制御するための、少なくとも１つのカムシャフト（10）を備え、該少なくとも１つのカムシャフト（10）は、少なくとも１つのエキストラカムリッジ（38）を備え；
該方法は、該複数のシリンダに対応するピストン（３）が少なくともその圧縮工程にある場合に、上死点に達する前に、圧縮逃がしバルブ（25）によって制御される最大圧力値未満の該油圧流体圧力に応答して、該バルブ制御機構におけるクリアランスを油圧的に制御することによって、該排気バルブ（７）を選択的に開かせる工程、を包含し、該少なくとも一つのエクストララムリッジ（38）は、該バルブ制御機構におけるクリアランスが該エキストラカムリッジの高さより小さくなった場合に、該排気バルブを開かせることができ、
上死点に非常に近くなった時点でエキストラカムリッジが該排気バルブを開こうとするときに、該圧力逃がしバルブが開くように、該クリアランスを制御する油圧流体圧力を所定の選択された圧力値に制限し、それによって、所定のシリンダ圧力より高いシリンダ圧力の間で該少なくとも１つの排気バルブ（７）が開く危険を減少させることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記バルブ制御機構におけるクリアランスを油圧的に制御することが、バルブ制御機構に接続した油圧流体源とバルブ制御機構における流体圧力との、間の流体圧力を制御することを包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記エンジンが、多数のバルブ制御機構を有し、該油圧流体源における流体圧力と、各バルブ制御機構の流体圧力との間の差に基づいて、多数のバルブ制御機構の夫々におけるクリアランスを独立して油圧的に制御することを包含する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、マルチシリンダ燃焼エンジンにおけるエンジン遅延のための方法に関し、このエンジンは、適合するピストンを備えた各シリンダが、該シリンダ内の燃焼室と排気システムとの間の接続を調整するための少なくとも一つの排気バルブを有する、エンジンであり、この方法により、該シリンダ内の該ピストンが少なくともいわゆる圧縮工程にあるときは、該燃焼室が、該排気バルブの開放を通じて該排気システムと接続され、この開放は、燃焼エンジンのバルブ機構におけるクリアランスの変化によって達成され、それによってエンジンのカムシャフト上の一つ以上のエキストラカムリッジが、能動的に調節可能な油圧操作クリアランス調節装置を通じて、該エンジンクランクシャフトの瞬時の位置に依存して、バルブ機構を連続的に作動させ、また、このクリアランス調節装置が、エンジン遅延の能動的制御のために、油圧流体圧力によって、異なる位置間で調節され、それによって、該単数または複数のエキストラカムリッジによって該排気バルブが開放されるカムシャフトの角度位置が、該バルブ機構における該瞬時のクリアランスに依存する。
また、本発明は、マルチシリンダ燃焼エンジンにおけるエンジン遅延のための方法を実現するための装置に関し、このエンジンは、適合するピストンを備えた各シリンダが、該シリンダ内の燃焼室と排気システムとの間の接続を調整するための少なくとも一つの排気バルブを有する、エンジンであり、この装置により、該シリンダ内の該ピストンが少なくともいわゆる圧縮工程にあるときは、該燃焼室が、該排気バルブの開放を通じて該排気システムに接続され、この開放は、燃焼エンジンの該バルブ機構におけるクリアランスの変化によって達成され、それによってエンジンのカムシャフト上の一つ以上のエキストラカムリッジが、能動的に調節可能な油圧操作クリアランス調整装置を通じて、該エンジンクランクシャフトの瞬時の位置に依存して、該バルブ機構を連続的に作動させ、また、このクリアランス調節装置が、エンジン遅延の能動的制御のために、圧力逃しバルブによって制御された最大値よりも低いままである油圧流体圧力によって調節されるように設計され、それによって、該単数または複数のエキストラカムリッジによって該排気バルブが開放されるカムシャフトの角度位置が、該バルブ機構における該瞬時のクリアランスに依存する。
特により重い車両では、ホイールブレーキの摩耗を減少させることによって経済性の高い操作を実現できる、効率の良いエンジン遅延への要望が強い。
技術水準
４工程燃焼エンジンのエンジン遅延では、エンジンの内的抗力、つまり摩擦によって、ある程度の制動力が得られる。しかしこの効果は比較的小さなもので、しかも、新型エンジンでは、それは一層弱められている。現在、排気システム中のスロットル、例えばいわゆるAT調整器の形を取った制限手段の設置を通じてエンジン遅延力を増大させることが知られている。このように、ピストン排気工程における仕事の一部は、制動力を増加させるのに使用され得る。
また、いわゆる圧縮遅延を通じて制動力を増加させることも知られている。エンジン排気バルブの一部または全てを開放することにより、圧縮工程の間に圧縮されつつある空気を部分的に排気システムに流し込むことができる。つまり、圧縮工程の間に得られた圧縮作業のその一部分は爆発工程の間に回復され得ず、それにより、制動力が増加される。このような公知の圧縮遅延器の一つでは通常の排気バルブが使用されており、これにより、カムシャフトは、排気バルブを余計に開放させるための少なくとも一つ以上のエキストラカムリッジを有している。このエキストラリッジによって比較的小さなリフティング高さが得られ、また、エンジン遅延の間だけエキストラカムリッジを作動させるために、制御可能な油圧要素がバルブ機構に設けられている。例えば、WO91/08381を参照せよ。
この公知の遅延器では、油圧要素はクリアランス調整装置から構成される。この装置は、通常動作の間はバルブとカムシャフトとの間のバルブ機構中の所定のクリアランスを維持し、圧縮遅延器が作動したときにはエキストラカムリッジが作動するようにクリアランスを減少させるようにされている。たとえ緊急事態用に油圧要素に一体化された圧力逃しバルブが備えられていても、上述のバルブが上死点に接近し過ぎたときには、公知の装置によると、有害な極度に高いシリンダ圧力が発生し、それによってバルブ機構中に有害な極度に高い表面圧力が生じることがある。そのような場合、公知の装置では、より早くバルブを開放することに頼らざるを得ないが、これが圧縮遅延器に持たらす効果は限られている。
従って、本発明は、関連する構成要素に有害な影響を及ぼすことなく高性能の圧縮遅延器が実現される方法及び装置を実現することを目的とする。
発明の開示
このような目的は、本発明による方法によって実現されるが、この方法の特徴は、対応するクリアランス調整装置内の圧力がある所定の値に限定される一方で、各クリアランスが徐々に０または０に近い値に減少される点にある。これによって、シリンダの作業サイクルの間にエンジン遅延が適宜開始または終了される時間とは無関係に、応力の面から見て、高すぎるシリンダ圧力に対しバルブが開放することの危険性が解消される。
このような目的は、さらに本発明による装置によって実現されるが、この装置の特徴は、対応するクリアランス調整装置内の圧力がある所定の値に限定される一方で各クリアランスが徐々に０または０に近い値に減少されるような方法で、圧力逃しバルブが、クリアランス調整装置を制御するよう設計されている点にあり、これによって、シリンダの作業サイクルの間にエンジン遅延が適宜開始または終了される時間とは無関係に、応力の面で、高すぎるシリンダ圧力に対しバルブが開放することの危険性が解消される。
【図面の簡単な説明】
以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の装置を備えた燃焼エンジンの概略断面図である。
図２は、本発明による油圧クリアランス調整装置を備えたバルブ機構の断面図である。
図３は、図２の線II−IIに沿った、バルブ機構の断面図である。
図４〜７は、本発明によるクリアランス調整装置の操作モードを示した図である。
実施例の説明
図１は、本発明の方法を実現することを目的とし、その目的のために本発明による装置を備えた４工程燃焼エンジンの概要を示す図である。図１のエンジンは、多数のシリンダを備えたエンジンブロック１を有する。図では、簡潔な描写のために、シリンダの一つであるシリンダ２のみを示している。シリンダ２は、コネクティングロッドによってクランクシャフト（図示せず）に接続されたピストン３を有する。シリンダ２内部でピストン３の上には、シリンダヘッド５によって囲まれた燃焼室４が設けられている。シリンダヘッド内には、シリンダ毎に少なくとも一つの吸込バルブがあり、燃焼室４と一部のみが図示された吸込システム６との接続を制御している。さらに、シリンダヘッド５は、シリンダ２毎に少なくとも一つの排気バルブ７を有し、燃焼室４と一部のみが図示された排気システム８との接続を制御している。吸込バルブと排気バルブ７の制御は、一つ以上のカムシャフト10によって従来の方法で行われている。本実施例では、一つのカムシャフト10のみが含まれている。ディーゼルアンドオットーのエンジンの場合のように、クランクシャフトは、角度オフセットを起こし、それによって、個々のピストンの瞬時の動きの間に時間オフセットを発生させる。同様にして、カムシャフト10は、そのカム11の異なった角度位置を通じて、各シリンダ毎のバルブの動きにおいて対応する角度および時間オフセットを発生させている。バルブ機構の残りの部分は、明確な描写のために部分的に省略して図示されている。また、エンジンの他の部分は本発明に関しては余り重要ではないので、ここでは詳しく説明しない。このエンジンを動力源として用いる場合、その機能は他の４工程エンジンから知られるものと大差ない。従って、この機能はここでは詳しく説明しない。
図１に図示されたエンジンでは、排気システム８内に絞り手段13を備えたAT調整器も設けられている。該絞り手段13は、本発明による装置と独立または協同して、それ自体公知の方法で、排気システムの絞りおよび増大されたエンジン遅延を生じさせる調整装置によって制御される。
図２は、シリンダ２の一つの排気バルブ７のバルブのこのような場合の動きを得るためのバルブ機構の設計をさらに詳しく説明するための図である。このバルブ機構に含まれたカムシャフト10は、その回転運動を、中空ロッカーアーム軸15上に配置され、図示されないボルトによってエンジンシリンダヘッドに固定されるよう意図された、ロッカーアーム14に転送する。カムシャフトの回転運動は、エンジンクランクシャフト（図示せず）からのトランスミッションを通じて公知の方法で達成される。カムシャフト10と、作動されたときの排気バルブ７を制御するためのバルブ機構との間のクリアランスを調節するクリアランス調整装置16は、ロッカーアームの一端部17に配置されている。それは、油圧シリンダ19内で主としてバルブ７の動きの方向に動く、油圧手段によってロッカーアーム内で異なる位置を占めるように設計されたピストン18を有する油圧型である。それによって、バルブステム20に対して働きかけるヘッド21に、変動する突出度が与えられる。ヘッド21は、それによってロッカーアームの動きをバルブ７に伝えるために、バルブステム20の上部に接している。バルブの戻り動きは、図示されていないバルブスプリングによって公知の方法で確保される。クリアランス調整装置16の油圧シリンダ19は、ロッカーアーム軸15内の縦油圧ダクト22に接続されている。このダクトは、このシャフト上の全てのロッカーアームに共通である。ロッカーアーム１４には、制御および逆止バルブ装置24を通じて油圧ダクト22から油圧シリンダ19へ導く接続ダクト23がある。制御および逆止バルブ装置は、図３を参照して後により詳細に説明する。ダクト22内の油圧、ひいては油圧流体流量率、およびクリアランス調整装置16の油圧シリンダ19の流量率は、図示されない制御装置によって制御される。上記油圧シリンダは単動シリンダ型であり、接触面の表面圧力を制限するための逆止バルブ型の圧力逃しバルブ25を有している。このバルブは、本実施例では、スプリング26によって排気バルブ７から離れる方向にバルブ座部27に接して保持されたボール28の形状である。このバルブは、ある設定値以下では油圧シリンダの圧力に対して閉じられるが、その設定値以上では、排出ダクト29への接続を開放するよう設計されている。このバルブの機能については、詳しく後述する。
図３は、本実施例の制御および逆止バルブ装置24をさらに詳細に説明した例を示す。このバルブ装置24は、このように、スプリング30によって座部31に押しつけられたボール32を有する、パイロット操作逆止バルブである。このバルブ装置は、油圧ダクト22内のある値以上の油圧において開放され、また同時に、ある値以下の油圧において、より詳しく後述されるような方法でクリアランス調整装置16をリセットする目的で開放されるよう設計されている。ある値以上の油圧において、ボール32は、ボールに対する直接的な流体圧力によって、押し下げられた、つまり開放された状態に保たれる。ある値以下の油圧では、ボールは、油圧制御装置33によって押し下げた状態に保たれる。その後油圧制御装置は、機械的手段によって、ボール32をその座部31から離れた状態に保つ。制御装置33は、スプリング35の働きによりボールに対する方向に向かうよう強いられた、そのような公知のピストン34から構成される。ピストン34は筒型の端部36を有し、この端部は、油圧ダクト22内のある値以下の低い圧力において、ボール32を押し下げ、そして、スプリング35の働きを通じて開放された状態に維持する。油圧がより低いこの値を越えると、つまり、ピストン34への圧力がスプリング35からの力を越えると、ボールはもはやピストン34による影響を受けなくなる。
各ロッカーアームはローラ37を従来の方法で備えている。このローラは、その回転の間、クリアランスの有無に関わらずカムシャフト10の各シリンダに対するカム曲線に従う。このクリアランスは、好ましくはローラ37とカムシャフト10の間に位置するが、後により詳しく説明するような方法でクリアランス調整装置16によって変化させられる。カムシャフト10では、カム11以外に少なくとも一つ以上の低エキストラカムリッジ38が配置され、もし圧縮遅延器ひいてはクリアランス調整装置16が作動していれば、あるクランクシャフト角度において排気バルブを開くようにされている。
このエキストラカムリッジ38は、如何なる作業も行わずに上死点に近いシリンダ内に蓄えられた圧力エネルギーが投出されるように、排気バルブを開くように意図されている。排気バルブが開かれる前のシリンダ内の圧力は、排気バルブの底表面にも作用し、シリンダ圧力が高い場合にはバルブを開くのに大きな力を必要とする。これらの力は、ロッカーアーム14上のローラ37とカムリッジ38との間に生じた表面圧力に直接的に影響を及ぼす。従って、最大許容表面圧力の限界値もまた、バルブを開放する際にどの最大シリンダ圧力が受容されるかを決定する。
シリンダ内の圧力は多数のパラメータによって決定され、その一部は動作状況によって強い影響を受ける。
継続的なエンジン遅延状態では、シリンダ圧力投出のために排気バルブが開放される際の作動状態の圧縮遅延器によるシリンダ圧力は、カムリッジ38とローラ37の間の表面圧力が受容可能な限界内に納まるような値を示す。シリンダ圧力曲線および、この曲線に関連した開放時点を図４に示す。
圧縮遅延器を作動させずにエンジンを一回転させた場合（例えば、燃料スイッチは切られているが、車が坂を下ってエンジンが一回転した場合など）に、シリンダ圧力は、上述のバルブ開放時の場合の通常の圧力の二倍以上に増加し得る。これは、上死点におけるバルブを開放するのに上述の場合の二倍の力が必要になることを意味し、これによって、全く許容し難い表面圧力がカムリッジ38とローラ37との間に生じる。圧縮遅延器が作動していないときは、図５に示されるように、エキストラリッジ38の高さを越えるクリアランスが維持される。このクリアランスは、エキストラリッジ38がロッカーアームおよびバルブ７に影響しないように、油圧ピストン18とひいてはそのヘッド21とが十分に引っ込められた位置を維持するためにダクト22内の流量を支配する、圧縮遅延器調整器14（図示せず）によって達成される。圧縮遅延器が、運転手が運転室から手動で操作するか、または図示されない制御システムによって自動的に行われるかで始動されると、調整器が油圧流量率を支配し、それによって、油圧ピストン18が外向きに押されるように油圧シリンダ19内の圧力を支配する。これによって、バルブクリアランスは徐々にエキストラリッジ38の高さ以下に減少する。これを図６に示す。この図から、バルブの動きの曲線が上向きに押され、そして、バルブクリアランスが減少するので、排気バルブの動きが破線の曲線に従うであろうことが分かる。
緩やかで漸進的なクリアランス補償におけるバルブ開放は、図６に示すように、上死点に接近するまで起こらず、回避手段を取らない限り過剰な表面圧力を伴う。そこで、明確な表示のために、図６は、圧力逃しバルブ25がクリアランス調整装置16に存在しないか、または、荷重状態およびその結果を知らずに圧力逃しバルブの寸法が決められた場合を示している。
従って、本発明によれば、圧力逃しバルブ25は細心の注意を払って選択されたバルブとして徹底的に較正されている。この圧力逃しバルブは力のリミッタとして機能し、正確に較正された閉鎖力において閉じられるように努める。これは、そのスプリング力を厳しく較正されたスプリング26および、形状が十分に規定される座部を封止するボール28によって達成される。油圧を予め設定されたレベルに限定する圧力逃しバルブ25によって、関連する要素間での接触間の表面圧力、つまり、排気バルブ７の上端20とロッカーアーム14のヘッド21との間、および、カムシャフト10のカムリッジとカムローラ37の間の圧力が限定される。
また、より素早いクリアランス補償では、エキストラカムリッジ38が排気バルブを開放しようと試みる時点が、油圧シリンダ圧力が許容できないほど高く圧力逃しバルブ25をトリガすることが余儀なくされるような範囲で発生することもあり得る。その結果、圧縮遅延のためのバルブ開放は、このクランクシャフト回転の間には起こらない。また、その他にも、その後に圧力逃しバルブがトリガされた回転の間などのように、その場合は最大時間長が利用可能なために、バルブクリアランスが時間をかけて減少し、その結果、開放時点が余りにも早く到来したために、図７に示すように、力を許容可能な値の範囲内に維持するのに十分なほどシリンダ圧力がまだ低い、という場合などもある。
要するに、本発明による圧力逃しバルブの調整は、クリアランス調整装置における油圧とバルブ開放時間との間の規定された関係の存在に基づいて以下のように表現され得る。対応するクリアランス調整装置内の圧力がある所定の値の限定される一方で、各クリアランスが徐々に０または０に近い値に減少され、それによって、シリンダの作業サイクルの間にエンジン遅延が適宜開始または終了される時間とは無関係に、応力の面で、高すぎるシリンダ圧力に対しバルブが開放することの危険性が解消される。
圧縮遅延器の効率が高まるにつれて、排気バルブは上死点のより近くで開放され得、つまり、遅延中により高いシリンダ圧力に対して開放され得ることになる。そこで、実際に使用可能な最高のシリンダ圧力が、例えば遅延器の始動など他のランニング条件下の状態で制限されないことが非常に重要である。本発明の装置および方法によれば、既存の例えば表面圧力などの実際的な制限によって可能になるものに比して、かなり高い制動力が実現される。
本発明は、図を参照して説明された上述の実施例に限定されず、後述の請求項の範囲内で様々に変形可能である。例えば、いわゆるAT調整器は完全に排除可能である。また、油圧システムにおける流量率および圧力の制御は、原則としてロッカーアーム軸の潤滑に接続される必要はない。油圧システムにおける流量率および圧力の変化は、種々の方法で達成される。例えば、圧力および流量率の変化を油圧流体の制御された排出によって達成する一方で、固定した油圧流体圧力を別個の供給ラインで維持し得る。もしくは、この排出は、油圧流体源からの流量率および圧力の能動的制御によって代用され得る。別個の油圧システムが各シリンダ毎に設置されている場合、原則として制御および逆止バルブ24を排除することも考えられる。実際、二つのエキストラカムリッジが圧縮遅延用に使用されることが多い。本発明の使用例は、圧力の観点から不可欠なエキストラカムリッジのみを含んでいる。これは、残りのカムリッジが本発明に関係がないからである。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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