(57)【要約】エンジンの弁の事象に対してエンジンの弁に可変作動性を具備させる空動き装置と方法とが開示されている。本装置は従ピストンに油圧連結された主ピストンと、前記主ピストンに作動接続された専用のカムとを含みうる。前記従ピストンは共通のハウジングにおいて前記主ピストンに対して概ね垂直に配置しうる。前記従ピストンは１個以上のエンジンの弁を作動するようにされている。前記従ピストンはその上端に任意の弁座組立体を組み込みうる。主−従ピストンの油圧回路に油圧流体を選択的に解放させたり、添加したりするためにトリガー弁が前記油圧回路に作動接続しうる。
2005522622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ピストン用ボアおよび従ピストン用ボアを有するハウジングであって、前記主ピストンおよび従ピストン用のボアが交錯しているハウジングと、
前記主ピストン用ボアに摺動可能に配置され、入力運動を受け入れるようにされている主ピストンと、
前記従ピストン用ボアに摺動可能に配置され、１個以上のエンジンの弁を作動すようにされている従ピストン、とを含むことを特徴とする空動き弁作動装置。
【請求項２】
前記主ピストンの直径が前記従ピストンの直径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項３】
前記主ピストンの直径が前記従ピストンの直径と概ね等しいことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項４】
前記主ピストンの直径が前記従ピストンの直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項５】
前記従ピストンが前記主ピストンよりも長いストロークを有するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項６】
油圧通路を介して、前記従および主ピストン用ボアと連通しているトリガー弁を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項７】
前記トリガー弁が高速作動を提供するようにされていることを特徴とする請求項６に記載の空動き装置。
【請求項８】
付勢状態にあるとき、前記トリガー弁は閉鎖され、前記主および従ピストン用ボアからの流体の流れを閉塞するようにされていることを特徴とする請求項６に記載の空動き装置。
【請求項９】
第二の油圧通路を介して前記トリガー弁と連通する流体アキュムレータを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の空動き装置。
【請求項１０】
前記空動き装置のためのリンプーホーム（ｌｉｍｐ−ｈｏｍｅ）作動を提供するためにアキュムレータの最大容積を減少させる手段を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の空動き装置。
【請求項１１】
低圧の油圧流体をアキュムレータに供給する手段を更に含むことを特徴とする請求項９に記載の空動き装置。
【請求項１２】
前記主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとが相互に対して概ね垂直の方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項１３】
専用の揺れ腕と、主ピストンを専用に作動させる揺れ腕に向かって前記主ピストンを弾圧するようにされている主ピストン用ばねとを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項１４】
前記従ピストンがエンジンの弁を着座させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項１５】
前記エンジンの弁を着座させる手段が、
外側の従ピストンと、
前記外側の従ピストン内に摺動可能に配置された内側従ピストンと、
前記外側および内側の従ピストンを離すように弾圧する下側ばねと、
前記内側の従ピストンの上方に配置された弁着座ピンと、
前記弁着座ピンの周りに摺動可能に配置された着座ディスクと、
前記内側の従ピストンと着座ディスクとを離すよう弾圧する上側ばねとを含むことを特徴とする請求項１４に記載の空動き装置。
【請求項１６】
前記弁着座ピンの上端の上に配置されたカップを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の空動き装置。
【請求項１７】
エンジンの弁を着座させる手段が自動ラッシュ調整を提供するようにされていることを特徴とする請求項１４に記載の空動き装置。
【請求項１８】
前記ハウジングの下方部分に一体化されているブリーダ制動油圧プランジャを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の空動き装置。
【請求項１９】
ブリーダ制動を提供するようエンジンの弁を作動させる手段を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項２０】
前記主ピストンの従ピストンに対する油圧比が前記主ピストンの直線移動の、前記主ピストンに応答して発生する前記従ピストンの直線移動に対する比によって規定され、前記油圧比が０．５から２までの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項２１】
前記空動き装置が該空動き装置と関連したエンジンの弁を開放することなく前記主ピストンの全ての運動を選択的に吸収するようにされていることを特徴とする請求項１に記載の空動き装置。
【請求項２２】
エンジンの弁の事象に対して可変弁作動性をエンジンの弁に具備させる装置において、
主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとを有するハウジングと、
前記主ピストン用ボアに摺動可能に配置された主ピストンと、
前記主ピストンに作動接続されたカムであって、前記主ピストンの作動専用であるカムと、
前記従ピストン用ボアに摺動可能に配置された従ピストンであって、前記主ピストンに選択的に油圧連結され、１個以上のエンジンの弁を作動するようにされている従ピストンと、
前記従ピストンに組み込まれた弁座組立体と、
前記従ピストン用ボアに作動接続されたトリガー弁とを含むことを特徴とするエンジンの弁可変作動装置。
【請求項２３】
前記カムが、主要な事象、再循環および制動のためのローブから構成される群から選択された少なくとも１個のローブを含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項２４】
前記カムが圧縮―解放式制動用ローブを含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項２５】
前記カムが排気ガス再循環用ローブを含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項２６】
ブリーダ制動を提供するようにエンジンの弁を作動させる手段を更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項２７】
前記主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとの間を延在する短い通路を更に含み、前記の短い通路の容積は前記主ピストン用ボアの容積よりも著しく小さいことことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項２８】
前記主ピストン用ボアが前記従ピストン用ボアと交錯することを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項２９】
前記主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとが相互に対して概ね垂直である方向に延在していることを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３０】
油圧通路を介して前記トリガー弁と連通している流体アキュムレータを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３１】
前記アキュムレータの最大容積を制限する手段を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載の弁可変作動装置。
【請求項３２】
前記弁座組立体が、
外側の従ピストンと、
前記外側の従ピストン内で摺動可能に配置されている内側の従ピストンと、
前記外側および内側の従ピストンを離すように弾圧する下側ばねと、
前記内側の従ピストンの上に配置された弁座ピンと、
前記弁の弁座ピンの周りに摺動可能に配置された着座ディスクと、
前記内側の従ピストンと着座ディスクとを離すように弾圧する上側のばねとを含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３３】
前記弁座ピンの上端の上に配置されたカップを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３４】
前記弁座組立体が自動ラッシュ調整性を提供するようにされていることを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３５】
前記ハウジングの下方部分に一体化されたブリーダ制動油圧プランジャを更に含むことを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３６】
前記弁可変作動装置に関連したエンジンの弁を開放することなく全ての主ピストンの運動を選択的に吸収するようにされていることを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３７】
前記カムが、揺動腕および押し管から構成される群から選択された１個以上の弁列要素を介して主ピストンに作用することを特徴とする請求項２２に記載の弁可変作動装置。
【請求項３８】
主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとを有するハウジングであって、前記主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとが相互に対して概ね垂直の方向に軸線方向に延在しているハウジングと、
前記主ピストン用ボアに摺動可能に配置され、入力運動を受取るようにされている主ピストンと、
前記従ピストン用ボアに摺動可能に配置され、１個以上のエンジンの弁を作動するようにされている従ピストンとを含むことを特徴とする空動き弁作動装置。
【請求項３９】
油圧通路を介して前記従および主ピストン用ボアと連通しているトリガー弁を更に含むことを特徴とする請求項３８に記載の空動き装置。
【請求項４０】
前記トリガー弁が高速弁作動を提供するようにされていることを特徴とする請求項３９に記載の空動き装置。
【請求項４１】
付勢状態にあるとき、前記トリガー弁が閉鎖され、前記主および従ピストン用ボアからの流体の流れを閉塞するようにされていることを特徴とする請求項３９に記載の空動き装置。
【請求項４２】
第二の油圧通路を介して前記トリガー弁と連通している流体アキュムレータを更に含むことを特徴とする請求項３９に記載の空動き装置。
【請求項４３】
空動き装置のためのリンプーホーム（ｌｉｍｐ−ｈｏｍｅ）作動を提供するようアキュムレータの最大容積を減少させる手段を更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の空動き装置。
【請求項４４】
前記アキュムレータに低圧の油圧流体を供給する手段を更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の空動き装置。
【請求項４５】
専用の揺動腕と、前記主ピストンの作動専用の揺動腕に向かって前記主ピストンを弾圧するようにされた主ピストン用ばねとを更に含むことを特徴とする請求項３８に記載の空動き装置。
【請求項４６】
前記従ピストンがエンジンの弁を着座させる手段を含むことを特徴とする請求項３８に記載の空動き装置。
【請求項４７】
エンジンの弁を着座させる手段が、
外側の従ピストンと、
前記外側の従ピストン内で摺動可能に配置されている内側の従ピストンと、
前記外側および内側の従ピストンを離すよう弾圧する下側のばねと、
前記内側の従ピストンの上方に配置された弁座ピンと、
前記弁座ピンの周りに摺動可能に配置された着座ディスクと、
前記内側の従ピストンと着座ディスクとを離すよう弾圧する上側のばねとを含むことを特徴とする請求項４６に記載の空動き装置。
【請求項４８】
前記弁座ピンの上端の上に配置されたカップを更に含むことを特徴とする請求項４７に記載の空動き装置。
【請求項４９】
エンジンの弁を着座させる手段が自動ラッシュ調整を提供するようにされていることを特徴とする請求項４６に記載の空動き装置。
【請求項５０】
ブリーダ制動を提供するようエンジンの弁を作動させる手段を更に含むことを特徴とする請求項３８に記載の空動き装置。
【請求項５１】
前記空動き装置が該空動き装置と関連したエンジンの弁を作動させることなく全ての主ピストンの運動を選択的に吸収するようにされていることを特徴とする請求項３８に記載の空動き装置。
【請求項５２】
エンジンの弁によって実行される全ての非故障モード弁作動のために主ピストンに油圧連結された従ピストンを使用して内燃エンジンの弁を可変作動させる方法において、
カムの運動に応答して主ピストン用ボア内で主ピストンを移動させる段階と、
前記主ピストンの移動に応答して前記主ピストン用ボアから従ピストン用ボアまで直接油圧流体を提供する段階と、
前記従ピストン用ボアへの油圧流体の提供に応答して前記従ピストン用ボア内で従ピストンを移動させる段階と、
前記従ピストンの移動に応答してエンジンの弁を作動させる段階と、
弁の可変作動を達成するために選択的に、前記従ピストン用ボアから油圧流体を解放し、そして前記従ピストンに油圧流体を添加する段階とを含むことを特徴とする内燃エンジンの弁を可変作動させる方法。
【請求項５３】
弁の着座の直前にエンジンの弁の速度を減少させる段階を更に含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
選択的に従ピストン用ボアから油圧流体を解放し、そして従ピストン用ボアに油圧流体を添加する段階の失敗に応答して一定レベルのエンジンの弁作動を提供する段階を更に含むことを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
一定レベルのエンジンの弁作動を提供する前記の段階が前記主および従ピストンに油圧連結されたアキュムレータの最大容積を制限する段階を含むことを特徴とする請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
内燃エンジンの複数のシリンダの各々と関連した吸込み弁と排気弁との作動を制御する方法において、
エンジンの正パワーモード作動の間にエンジンのシリンダの各々と関連した吸込み弁と排気弁とを選択的に作動させる段階と、
エンジンの停止モード作動の間、前記複数のシリンダの中の第一のシリンダと関連した弁から始まって、前記複数のシリンダの中の最後のシリンダと関連した弁で終わる予め選択した順序においてエンジンのシリンダの各々と関連した吸込み弁および排気弁の作動を停止させる段階とを含むことを特徴とする吸込み弁および排気弁の作動を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願に対する相互参照）
本発明は、２００２年４月８日に出願され、「可変弁作動のためのコンパクトな空動き装置」（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｌｏｓｔ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｖａｌｖｅ  Ａｃｔｕａｔｉｏｎ）という名称の米国特許仮出願第６０／３７０，２４９号に関し、かつその先行出願日および優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は全体的に内燃エンジンにおける弁を作動させる装置と方法とに関するものである。特に、本発明は内燃エンジンにおける吸込み弁、排気弁および補助弁の可変作動を提供しうる装置と方法とに関する。
【背景技術】
【０００３】
内燃エンジンが正パワーを発生させるためには該エンジンにおける弁の作動が必要とされる。正パワーの間、燃焼のために燃料と空気とをシリンダ中へ導入するには１個以上の吸込み弁を開放させればよい。シリンダから燃焼ガスを逃しうるようにするには１個以上の排気弁を開放させればよい。また、排気を改善させるために排気ガスを再循環するために正パワーの間色々な時に吸込み弁、排気弁および（または）補助弁も開放すればよい。
【０００４】
正パワーを発生させるためにエンジンが使用されていないときは、エンジン制動および排気ガス再循環（ＥＧＲ）を行うためにもエンジンの弁作動も使用することができる。エンジン制動の間、少なくとも一時的にエンジンをエアコンプレッサに変換するために排気弁は選択的に開放することができる。そうすることによって、車両を減速させやすくするためにエンジンは遅速馬力を発生させる。このことによって操作者に対して車両の制御性を増し、車両のサービスブレーキの磨耗を著しく低減させることができる。
【０００５】
多くの内燃エンジンにおいて、吸込み弁と排気弁とは固定された外形のカムによって、より詳しくは各カムの一体部分である１個以上の固定されたローブ（ｌｏｂｅｓ）によって開閉させることができる。もしも吸込み弁と排気弁のタイミングおよび揚程（ｌｉｆｔ）が変更可能であるとすれば、例えば性能の向上、燃料経済性の改善、排出物の低下、およびより優れた車両の運転性のような利点を得ることができる。しかしながら、固定された外形カムの使用は、例えば種々のエンジン速度のような、各種のエンジン作動条件に対してエンジンの弁のタイミングおよび（または）揚程の大きさの調整を難くしうる。
【０００６】
カムの外形が固定されたものである場合の、弁のタイミングと揚程とを調整するための提案された一方法は、弁とカムとの間の弁連結装置において「空動き（ｌｏｓｔ  ｍｏｔｉｏｎ）」装置を組み込むことによって可変弁作動を提供することであった。空動きとは可変長さの機械的、油圧あるいはその他の連結組立体によって、カムの外形が描く弁の運動を修正する種類の技術的な方法に対して適用される用語である。空動き装置において、カムのローブは全ての範囲のエンジン作動条件に亘って必要とされる「最大」（滞留が最長で、揚程が最大）の運動を提供しうる。そして長さ可変の装置は、カムによって弁に対して与えられる運動の一部あるいは全てを減じるとか、あるいは喪失させるために、開放すべき弁と最大運動を提供するカムとの中間において、弁連結装置に含めることができる。
【０００７】
この可変長さの装置（すなわち、空動き装置）は完全に拡張するとカムの運動の全てを弁に伝達し、完全に収縮すると、カムの運動を弁に全く伝達しないか、あるいは最小量を伝達することができる。そのような装置および方法の一例が、本特許出願と同じ譲受人に対して譲渡され、参考のために本明細書に含めているフー（Ｈｕ）への米国特許第５，５３７，９７６号明細書および同第５，６８０，８４１号明細書において提供されている。
【０００８】
米国特許第５，６８０，８４１号明細書に記載の空動き装置においては、エンジンのカムシャフトは、流体をその油圧室から従ピストンの油圧室中へ移す主ピストンを作動させることができる。従ピストンの方は、エンジンの弁に対して作用してそれを開放させる。空動き装置は主ピストンおよび従ピストンの油圧室を含む油圧回路と連通しているソレノイドトリガー弁を含みうる。前記ソレノイド弁は、カムのローブのあるものによって主ピストンが作動させられると前記油圧回路内に油圧流体を保持しておくために閉鎖位置に保持することができる。ソレノイド弁が閉鎖された状態に留まる限り、従ピストンとエンジンの弁とは、カムローブが作用するとそれに応答して往復運動する主ピストンの運動によって押し退けられた油圧流体に対して直接応答する。前記ソレノイド弁が開放すると、油圧回路は排出され、主ピストンによって発生した油圧の一部あるいは全ては、従ピストンおよびエンジンの弁を移動させるために供給されるよりもむしろ前記油圧回路によって吸収されうる。
【０００９】
前述した米国特許第５，６８０，８４１号明細書では高速のトリガー弁の使用を検討しているものの、従来の空動き装置は典型的に、空動き装置の長さを迅速に変更するために高速の機構は使用していなかった。特に高速の空動き装置は可変弁作動（ＶＶＡ）を提供するために必要とされる。単一のカムローブ運動存続の間、あるいは少なくともエンジンの一サイクルの間に、一つ以上の長さを空動き装置が取りうるようにするに十分高速である真正の可変弁作動が検討されている。空動き装置の長さを変更するために高速の機構を使用することによって、ある範囲のエンジン作動条件に亘ってより最適化された弁作動を可能とするために弁作動に対して十分精密な制御を達成することができる。弁のタイミングおよび揚程における種々程度の融通性を実現するために多様な装置が提案されてきたが、空動き装置の油圧による可変弁作動が融通性、低パワー消費および安定性の最良の組み合わせを達成する上で優れた可能性をもつものと認識されつつある。
【００１０】
空動きＶＶＡ装置から得られるエンジンの有利性は、従来の主吸込み弁および排気弁の事象に追加して補助的な弁の揚程を提供するために追加のローブすなわち隆起を備えた複合カム外形を創成することによって達成することができる。マルチローブを備えたカムを含むＶＶＡ装置によってエンジン弁作動の多くの独特なモードを提供することができる。例えば、吸込み弁カムプロファイルは主吸込み弁のローブに先行してＥＧＲのための別のローブを含み、および（または）排気弁カムプロファイルは主排気弁ローブの後でＥＧＲのための別のローブを含みうる。また、カムにはシリンダチャージングおよび（または）圧縮解放用のためのその他の補助ローブを含めることができる。吸込み弁および排気弁のカムに設けられた各種のローブから可能とされる弁揚程のいずれか、あるいは全ての組み合わせを選択的に消去したり、あるいは使用可能とするために空動きＶＶＡ装置を使用しうる。その結果、エンジンの正パワーおよびエンジン制動作動の双方に対して顕著な改良を行うことができる。
【００１１】
前述の有利性は必ずしも吸込み弁および排気弁に限定されるものではない。また、空動きＶＶＡ装置は、例えばエンジン制動とかＥＧＲのような吸込みあるいは排気以外の何かの目的のための専用とされている補助エンジンに対しても適用可能であるように本発明の発明者によって考慮されている。所望される全ての可能な作動を備えた補助エンジン弁カムおよび空動きＶＶＡ装置を提供することによって、補助弁の作動は諸々のエンジン速度および作動条件に対して最適なように変えることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述したことに鑑みれば、本発明による空動き装置と方法との実施例は、正パワーのための可変弁作動と、（例えば、圧縮解放式制動のような）エンジン制動の弁事象および排気ガス再循環の弁事象を必要とするエンジンにおいて特に有用でありうる。
【００１３】
前述した種類の弁事象（主吸込み、主排気、エンジン制動、および排気ガス再循環）の各々は、ガスがシリンダへ、かつそこから流れることができるようにするためにエンジンのシリンダ中へエンジンの弁が押し込まれる結果発生する。各事象は、本質的に開始（開放）時間と終了（閉鎖）時間とを有し、それらが集約的に前記事象の持続時間を画定する。開始および終了時間はその各々の発生時におけるエンジンの位置（通常はクランクシャフトの位置）に関連して表わすことができる。これらの弁の事象はまた本質的に、通常弁の揚程（ｌｉｆｔ）と称されるが、エンジンの弁がエンジンのシリンダ中への最大伸張に達した点を含む。このように、各弁の事象は少なくとも基本レベルにおいては、その開始時間および終了時間、並びに弁の揚程によって画定することができる。
【００１４】
もしもエンジンのカムをエンジンの弁に接続している空動き装置が、特定のローブが本装置に対して作用する度毎に固定された長さを有しているとすれば、そのローブによって提供される各事象の開始時間および終了時間並びに揚程も固定される。更に、カムの回転全体の持続時間に対して固定された長さを有する空動き装置は、当該装置が空動き装置とエンジンの弁との間でラッシュ空間を組み込んでいないと想定すれば、カムの各ローブに応答して弁事象を発生させる。しかしながら、エンジンの弁の最適な開始時間、終了時間、および揚程とは「固定」されるものではく、エンジンの種々の作動モード（例えば、異なるエンジン負荷、燃料消費、シリンダのカットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔ）など）や、異なるエンジン速度、そして異なる環境条件に対して広範囲に変動しうるものである。従って、長さが固定されているのでなく、むしろ短い作動時間に亘って「可変」である空動き装置を有することが望ましい。短い作動時間とは、カムのローブがある固定点を通過するに要する時間が可及的短い（すなわち、カムシャフトの数度に亘る回転程度の短さ）、あるいは少なくともカムシャフトの一回転よりも短いものである。
【００１５】
また、エンジンの正パワー作動中に最適なパワーおよび燃料効率を提供することも望ましい。本発明の各種実施例の一つの利点は、そのように所望されれば、最適なパワーおよび燃料効率を提供するためにそれらが吸込み弁および排気弁のタイミングおよび（または）揚程を変えるように使用しうるということである。空動きＶＶＡ装置を使用することによって変動するエンジン状態、負荷および速度に応答して弁のタイミングおよび（または）揚程を変更できるようにする。これらの変更はエンジン状態および（または）予めプログラム化した指令のリアルタイムでの検知に応答して行うことができる。
【００１６】
また、内燃エンジン、特にディーゼルエンジンの排気からのＮＯｘおよび（または）その他の汚染排出物を低減することも望ましい。本発明の各種実施例の一つの利点は、吸込み弁、排気弁および（または）補助弁の可変弁タイミングおよび補助的揚程を使用することにより内部排気ガスの再循環あるいは残留排気ガスを捕捉することによってＮＯｘおよびその他の汚染排出物を低減するためにそれらが使用されうるということである。排気ガスが吸込みマニフォールドから送入されてくる新鮮な空気で希釈しうるようにすることによって、燃料消費を大量に増すことなくより低いピーク燃焼温度を達成することができ、その結果汚染物の形成を少なくし、一酸化炭素をより完全に燃焼できるようにしうる。
【００１７】
また、ディーゼルエンジンに対する大きな関心事は、エンジンがエンジン制動モードを有しうることである。本発明の各種の実施例の別の利点はエンジンの速度範囲に亘ってエンジン制動性を最適化し、並びに運転者の要求に応答してエンジン制動性を変調することである。
【００１８】
また、特殊な弁タイミング性を採用することによってエンジンが始動した後の短い時間の間に暖気をより速くする能力をエンジンに具備させることも望ましい。運転者の快適さと後処理装置の効率とは如何に迅速にエンジンが通常の作動温度まで持って来られうるかによって左右されうる。本発明の各種の実施例の更に別の利点はそれらがエンジンの暖気性を改善しうることである。このことは、限定的ではないが、吸込み弁の早期閉鎖、ＥＧＲ，排気／吸込み弁の重なりの変更、若干のシリンダのシリンダカットアウト（ｃｕｔ−ｏｕｔ）、更にはエンジンがそれ自体に対して効果的に作用するように正パワー作動の間若干のシリンダを圧縮解放式制動とすることを含む多数の諸技術を使用することによって達成することができる。
【００１９】
シリンダのカットアウト性を提供できる能力はエンジンの暖気の間のみならず、かつディーゼルエンジンに対しても有用である。本発明のある実施例においては、空動きＶＶＡ装置は、エンジンの弁に、あるいはエンジンのシリンダにさえも関連した全てのカム運動を喪失するようにさせうることである。その結果、これらの空動きＶＶＡ装置は１個以上のエンジンのシリンダを効果的に「カットアウト」すなわちエンジンに包含されないよう遮断するために使用することができる。この能力は燃料効率およびパワー利用に対する制御性を倍加させるために、正パワー作動の間作動するシリンダの数を変更するために使用することができる。シリンダのカットアウトはまた、作動し続けるシリンダにおける排気ガス温度を増加させることによって排気の後処理の効率を改善することができる。また、シリンダのカットアウトは、エンジンの始動および停止時間の間エンジンによって発生する不均衡な揺動の大きさを低減させるために、エンジンが始動および（または）停止するときに順次実行しうるように考慮されている。
【００２０】
また、エンジンの製造者に対してはスペースと重量の検討もまた著しい関心事である。従って、弁の作動に関与するエンジンの細部装置のサイズや重量を低減することが望ましい。本発明のある実施例は空動きＶＶＡ装置のためのコンパクトな主―従ピストン用ハウジングを提供することによってこれらの要求に対応するように指向されている。本発明の出願人は空動きＶＶＡ装置のサイズを小さくすることによってある予期せぬ利点も実現可能であることを見出した。本装置の全体サイズを小さくする結果、それに伴うその中の油圧通路の容積も小さくなり、そのため油圧の追従性を向上させることができる。
【００２１】
本発明の更に別の利点は部分的には以下の説明に記載され、部分的には以下の説明からおよび（または）本発明を実施することから、当該技術分野の専門家には明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の出願人は可変弁作動を提供することが可能である新規な空動き装置を開発した。本装置は、高速のトリガー弁と連通している主および従ピストン回路を含みうる。広範囲の種々の持続時間および揚呈を提供するためにトリガー弁を選択的に作動させることができる。
【００２３】
本発明の出願人はまた、主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとを有するハウジングであって、主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとが交錯しているハウジングと、前記主ピストン用ボア内で摺動可能に配置された主ピストンであって、入力運動を受取るようにされている主ピストンと、前記従ピストン用ボアに摺動可能に配置された従ピストンであって、１個以上のエンジンの弁を作動させるようにされている従ピストンとを含む新規な空動き弁作動装置も開発した。
【００２４】
本発明の出願人は更に、エンジンの弁の事象に対しては可変弁作動性をエンジンの弁に具備させる新規な装置であって、主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとを有するハウジングと、前記主ピストン用ボア内で摺動可能に配置されている主ピストンと、前記主ピストンに作動接続されたカムであって、主ピストンの作動に対して専用とされたカムと、前記従ピストン用ボア内に摺動可能に配置されている従ピストンであって、前記主ピストンに選択的に油圧で連結され、１個以上のエンジンの弁を作動させるようにされている従ピストンと、前記従ピストン中に組み込まれている弁着座組立体と、前記従ピストン用ボアに作動接続されているトリガー弁とを含む新規な装置を開発した。
【００２５】
本発明の出願人は更に、主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとを有するハウジングであって、前記主ピストン用ボアと従ピストン用ボアとが相互に対して概ね垂直である方向に軸線方向に延びているハウジングと、前記主ピストン用ボアに摺動可能に配置されている主ピストンであって入力運動を受け入れるようにされた主ピストンと、前記従ピストン用ボアに摺動可能に配置されている従ピストンであって、１個以上のエンジンの弁を作動させるようにされた従ピストンとを含む新規な空動き弁作動装置を開発した。
【００２６】
本発明の出願人は更にまた、エンジンの弁によって実行される全ての無故障（ｎｏｎ−ｆａｉｌｕｒｅ）モード弁作動のために主ピストンに油圧で連結されている従ピストンを使用して内燃エンジンに対して可変弁作動を提供する新規な方法であって、カムの運動に応答して主ピストン用ボアにおいて主ピストンを移動させる段階と、主ピストンの移動に応答して前記主ピストン用ボアから直接従ピストンまで油圧流体を提供する段階と、前記従ピストン用ボアに対する油圧流体の提供に応答して前記従ピストン用ボアにおいて従ピストンを移動させる段階と、前記従ピストンの移動に応答してエンジンの弁を作動させる段階と、可変弁作動を提供するために従ピストンから油圧流体を選択的に解放し、そして油圧流体を前記従ピストン用ボアに添加する段階とを含む内部燃焼エンジンのための可変弁作動を提供する新規な方法を開発した。
【００２７】
前述の全体的な説明と以下の詳細説明とは単に例示、および説明用であって、本発明の特許請求を制約するものではない。参考のために本明細書に含めており、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、詳細説明と共に本発明の原理を説明するために供される。
【００２８】
本発明を理解し易くするために、同じ要素は同じ参照数字で指示する添付図面を以下参照する。添付図面は例示のみであり、本発明を限定するものと解釈すべきでない。
【実施例１】
【００２９】
本発明は本明細書で示すように、エンジンの弁の作動を制御する装置と方法との双方を含む。添付図面に一例が示されている本発明の第一の実施例を以下詳細に参照する。
【００３０】
本発明の第一の実施例は弁騒動装置として図１に示されている。弁作動装置１０は空動き装置２００に接続されている運動付与手段１００（運動手段）を含み、空動き装置２００の方は１個以上のエンジンの弁３００に接続されている。運動付与手段１００は入力運動を空動き装置２００に提供する。空動き装置２００は、（１）運動手段１００によって入力された運動を喪失するモードと、（２）入力運動をエンジンの弁３００に転送するモードとの間で選択的に切り替えることができる。エンジンの弁３００に転送された運動は、限定的ではないが、例えば主吸込み、主排気、圧縮解放制動、ブリーダ（吹出し）制動、外部および（内部）排気ガス再循環、排気弁早期開放、吸込み弁早期閉鎖、中央揚程（ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｌｉｆｔ）などのエンジンの弁の各種事象を発生させるために使用しうる。空動き装置２００を含む弁作動装置１０は制御装置４００からの信号あるいは入力に応答して、運動喪失モードと運動不喪失モードとの間で切り替えが可能である。エンジンの弁３００は排気弁、吸込み弁あるいは補助弁でよい。
【００３１】
運動付与手段１００はカム、押し管、および（または）揺動腕あるいはそれらの相当物のいずれかの組み合わせから構成すればよい。空動き装置２００は前記運動付与手段１００を前記弁３００に接続し、運動付与手段１００から弁３００まで運動を選択的に伝達することができる何らかの構造体から構成すればよい。ある意味では、空動き装置２００は固定した一つの以上の長さを選択的に達成することができる何らかの構造体であればよい。空動き装置２００は、例えば、機械的な連結装置、油圧回路、油圧ー機械式連結装置、電気機械式連結装置、および（または）運動付与手段１００に接続され、一つ以上の作動長さを達成するようにされたいずれかのその他の連結装置から構成すればよい。空動き装置２００は油圧回路を組み込んだ場合、例えばトリガー弁、逆止弁、アキュムレータ、および（または）油圧流体を回路から解放したり、あるいは添加するために使用されるその他の装置のような回路における圧力あるいは流体の量を調整するための手段を含みうる。空動き装置２００は前記運動付与手段１００と弁３００とを接続する弁列におけるいずれかの点に位置させればよい。
【００３２】
制御装置４００は空動き装置２００と通信し、該空動き装置がそれに入力された運動の若干あるいは全てを喪失するか、あるいはこの運動を喪失しないようにさせるいずれかの電子的あるいは機械的装置から構成しうる。制御装置４００は空動き装置２００の瞬間的な適当な長さを検出し、かつ選択するために、エンジンのその他の構成要素に連結されたマイクロプロセッサを含みうる。弁の作動は、マイクロプロセッサによってエンジンの構成要素から収集された情報に基づいて空動き装置２００の瞬間的な長さを制御することによって複数のエンジン速度および条件において最適化することができる。制御装置４００は（エンジンサイクルに対して１倍以上の）高速で空動き装置２００を作動させるようにされていることが好ましい。
【実施例２】
【００３３】
本発明の別の実施例が図２に示されている。図２を参照すれば、運動付与手段１００はカム１１０と、揺れ腕１２０と、押し管１３０とから構成しうる。図４を参照すれば、カム１１０は任意に、例えば主（排気あるいは吸込み）事象用ローブ（突起）１１２と、エンジン制動用ローブ１１４と、ＥＧＲ用ローブ１１６とを含みうる。カム１１０上のローブの描写は単に例示であって、限定的なものではない。ローブの数、サイズ、位置、および形状は本発明の所定の範囲を逸脱することなく明らかに変更しうることが認められる。
【００３４】
引き続き図２を参照すれば、カム１１０は揺動腕１２０に対して作用する。揺動腕１２０は揺動腕用シャフトを受け入れるための中央開口１２２とカムフォロワ１２４とを含みうる。揺動腕１２０は中央開口１２２の周りで前後に枢動するようにされている。揺動腕１２０のための潤滑剤は中央開口１２２中へ装入される揺動腕用シャフトを介して提供しうる。揺動腕１２０はまた、押し管１３０の端を受け入れるためのソケット１２６を含みうる。前記ソケットは揺動腕１２０が押し管１３０に対して作用するにつれて若干の枢動を許容するように設計しうる。
【００３５】
空動き装置２００は、ハウジング２０２と、主ピストン２１０と、主ー従ピストン用油圧回路２２０と、従ピストン２３０と、アキュムレータ２５０と、トリガー弁２６０とを含みうる。ハウジング２０２は主ピストン２１０を受け入れるためのボアと、従ピストン２３０を受け入れるためのボアと、アキュムレータを受け入れるためのボア２５４と、トリガー弁２６０を受け入れるためのボアとを含みうる。油圧回路２２０はハウジング２０２に設けられ、主ピストン２１０と、従ピストン２３０と、トリガー弁２６０と、アキュムレータ２５０とを接続しうる。アキュムレータと空動き装置におけるその他の要素との間の油圧連通は、油圧回路２２０と、トリガー弁とアキュムレータとの間で延在している通路２２２との間の連通を選択的に開閉するためにトリガー弁２６０を使用することによって制御しうる。
【００３６】
主ピストン２１０は、ハウジングに対する油圧シールを保ちながら、ハウジング２０２のボア内で前後に摺動しうるように前記ボアに配置しうる。このシールの周りでの若干の漏洩があっても空動き装置２００の作動に影響を与えないものと考えられる。主ピストン２１０は押し管１３０の第二の端を受け入れるための内部ソケット２１４を含みうる。押し管１３０の前記端と主ピストン２１０内のソケットとは協働し、相互に対する僅かな枢動を可能とするような形状としうる。主ピストン２１０はまた、該主ピストン用ばね２１２と適合するようにされた外側フランジ２１６を含みうる。主ピストン用ばね２１２は、主ピストン２１０を押し管１３０を介して揺れ腕に向かって弾圧するように前記フランジ２１６に対して作用しうる。揺れ腕１２０の方はカム１１０へ弾圧される。
【００３７】
主ピストン２１０はエンジンの弁３００および従ピストン２３０の方向に対して概ね直角すなわち垂直の方向でハウジング２０２に配置しうる。本発明の各種実施例において、主ピストン２１０用のボアと従ピストン２３０用のボアとはそれらの間で短い、あるいはゼロの流体ライン長さを有しうる。流体ラインの長さが短いか、あるいはゼロである主および従ピストン用ボアは図２に示すように実際には交錯しうる。主ピストン２１０を直角方向とし、主ピストンと従ピストンとのボアの間の流体ライン長さをゼロあるいはゼロ近くにすることによって空動き装置２００をそうでない場合よりもよりコンパクトにしうる。その結果、油圧容積を小さくすることによって油圧追従性の問題を克服することができる。このように、主ピストン２１０と従ピストン２３０との直角関係によって、エンジン室の「スペースを節約」することと、主ピストンと従ピストンとを極めて近接配置させることの双方についての独特の可能性を提供することができる。
【００３８】
従ピストン２３０はエンジンの弁３００の方向に対して概ね平行である方向においてハウジング２０２にあるボアに摺動可能に配置しうる。図２に示すように、従ピストン２３０はエンジンの弁３００に付属した弁ブリッジ３１０に対して作用する。従ピストン２３０は本発明の代替実施例において、１個以上のエンジンの弁に対して直接作用できることが認められる。
【００３９】
従ピストン２３０は主ピストン２１０の直径に対して選択的に比例した直径を有するように選択することができる。これら二つの直径の関係によって、２個のピストンを接続する油圧回路が閉鎖されているとすれば、主ピストン２１０の直線的な移動の結果として発生する従ピストン２３０の直線的な移動の関係に影響を与える。主ピストン２１０の直線的な移動の、その結果としての従ピストン２３０の直線的な移動に対する比はピストンの油圧比と称しうる。最適な油圧比は、空動き装置２００が設けられているエンジンの仕様に従って変わりうることが認められる。弁作動装置１０は従ピストン２３０と比較して、同等か、より大きいか、あるいはより小さい直径を備えた主ピストン２１０を採用しうる。従ピストンの直径がより小さい場合、そのストロークは関連の主ピストンのストロークよりも長くなりうる。従ピストンに対する主ピストンの好適な油圧比は０．５から２までの範囲でよい。
【００４０】
従ピストン２３０は、弁キャッチとも称される、弁着座組立体を組み込みうる。弁着座組立体は、外側ピストン２３２と、内側ピストン２３４と、外側および内側ピストンを離すよう弾圧する下側ばね２３６と、弁着座ピン２４０と、着座ディスク２３８と、内側ピストンと着座ディスク２３８とを離すように弾圧する上側ばね２４２とを含みうる。外側ピストン２３２は、それが配置されているボアに対して摺動するようにされ、一方同時に、前記ボアに対してシールを形成しうる。このシールを通る若干の漏洩があっても空動き装置２００の作動に対して影響を与えないことが認められる。内側ピストン２３４は外側ピストン２３６内で摺動し、２個のピストンの間で、（下側ピストン２３６がそこに配置される）小さい流体室を形成できるようにしうる。この小さい流体室への、そしてそこからのゆっくりした流体の漏洩が従ピストン２３０と弁ブリッジ３１０との間で自動的なラッシュ調整を提供しうる。従って、内側ピストン２３４と外側ピストン２３２との間には自動的にラッシュを詰めることができるようにするに十分な漏洩空間を設けることが好ましい。
【００４１】
従ピストンとエンジンの弁３００とがそれぞれの座（図示せず）に近づくにつれて、従ピストンの上方運動を減速させ、エンジンの弁３００の速度を漸次落とさせるために、着座ピン２４０と着座ディスク２３８との組み合わせを設けることができる。着座ピン２４０は下端において内側ピストン２３４中へ延在し、上端において油圧回路２２０中へ延在しうる。着座ピン２４０は、着座ディスク２３８に対する着座ピンの位置を抑止する１個以上の側方延在部を含みうる。（図７および図８に示す）本発明の代替実施例においては、着座ピン２４０は最終的な弁の着座前の最後の１−２ミリメートルの間比較的一定の着座力を維持するために着座ピン／着座ディスクの境界面を通る流体の流れを漸次絞るように縦溝（フルート）を付けることができる。縦溝付きの着座ピンの例は、本特許出願の所有者に対して譲渡され、参考のために本明細書に含めている、バンダーペール他（Ｖａｎｄｅｒｐｏｅｌ  ｅｔ  ａｌ）に対する米国特許第６，４７４，２７７号明細書（２００２年１１月５日出願）に開示されている。
【００４２】
着座ディスク２３８は従ピストンのボア内で摺動可能に配置しうる。着座ディスク２３８の周りで若干低レベルの油圧流体の流れを許容するように小さい空隙が着座ディスク２３８と従ピストンのボアとの間に設けられうる。着座ディスク２３８の上方運動と、その外縁部の周りでの流体の流れとは従ピストンのボアと油圧回路２２０との接合部分により画成されている肩部２４４によって抑制しうる。油圧流体の若干低レベルの流れを許容する空隙をまた、着座ディスク２３８の内部と着座ピン２４０との間に設けることができる。着座ピン２４０の上端とハウジング２０２との間での接触の結果着座ピン２４０の上方運動を停止させることができる。着座ピンとハウジングとの間の接触は本弁作動装置のラッシュを自動的に設定し、かつ弁キャッチ機能を提供しうる。
【００４３】
従ピストン２３０中へ弁着座組立体を組み込むことによって、本発明のある実施例では油圧追従性によって影響される３個の要素を極めて小さい空間内に位置させることができ、従って油圧追従性の問題を改善することができる。その結果、本発明の各種の実施例は主ピストン２１０と、従ピストン２３０と、トリガー弁２６０とによって囲まれた高圧油圧回路における「無駄な容積」（ｄｅａｄ  ｖｏｌｕｍｅ）を低減、あるいは最小にする。
【００４４】
空動き装置２００はまた、トリガー弁２６０を含みうる。トリガー弁２６０は閉鎖位置あるいは開放位置へばねで弾圧される内側プランジャ２６２を含みうる。ばねの弾圧によってトリガー弁２６０を常開とするか、あるいは常閉とするかを決める。本発明のある実施例は常開あるいは常閉のトリガー弁２６０のいずれかを使用しうる。もしもトリガー弁２６０が例えば常閉であるとすれば、それが付勢され、開放されるまで、油圧回路２２０からアキュムレータ２５０への油圧流体の解放を阻止する。この作動は迅速に行われ、油圧回路２２０内の油圧流体が解放され、カム一回転毎に１回以上再チャージされうるようにする。
【００４５】
トリガー弁２６０が解放すると、回路２２０内の油圧流体はアキュムレータ２５０へ自由に流れる。アキュムレータ２５０はアキュムレータ用ボア２５４に装着されたアキュムレータピストン２５２と、アキュムレータばね２５６と、保持装置２５８とを含みうる。保持装置２５８はばね２５６がアキュムレータピストン２５２をボア２５４中へ弾圧するように該ばね２５６を保持するために使用しうる。アキュムレータは送り通路２５７を介して油圧流体で再チャージしうる。送り通路２５７はアキュムレータから送り通路まで油圧流体の逆流を阻止するために設けられた局部逆止弁を任意に含みうる。アキュムレータ２５０からの油圧流体の漏洩は保持装置２５８の開口２５９を通過しうる。アキュムレータのばね２５６の力は戻りばね３０２の力よりも小さくなるように、但し必要性が生じたときは油圧回路２２０を迅速に再チャージするに十分な大きさとなるように選択しうる。
【００４６】
アキュムレータ２５０はまた、空動き装置２００に含まれたる油圧流体を冷却する手段を提供しうる。アキュムレータピストン２５２はその上面を通して延在しているブリード孔あるいはその側壁に沿って延在している平坦な面を含みうる。ブリード孔あるいは平坦な面は、アキュムレータが作動するにつれて、少量の油圧流体がアキュムレータ２５０から漏出しうるようにする。この少量の漏出分は送り通路２５７からの新しく冷たい油圧流体で常に補給しうる。このような絶え間ない漏出と補給との正味の効果は空動き装置２００における油圧流体供給分を冷却することである。
【００４７】
油圧流体の局部的な低圧力源も油圧回路２２０と連通しうる。図面には示していないが、油圧流体の局部的な供給源は逆止弁を介して油圧回路２２０と連通しうること認められる。この油圧流体の供給源は、冷間始動時油圧回路２２０に流体を充填するために使用することができる。油圧流体のこの局部リザーバはハウジング２０２と一体化しうることが認められる。
【００４８】
引き続き図２を参照すれば、弁作動装置１０の機能は以下の通りである。カム１１０が回転すると、揺動腕１２０のカムフォロワ１２４はカムの面を追随し、揺動腕２０を中央開口１２２の周りで枢動させることができる。揺動腕１２０が枢動するにつれて、それはカム１１０の運動を押し管１３０に転送し、押し管の方はその運動を空動き装置２００に転送する。前記運動が空動き装置２００を介して転送されると、弁３００が起動してエンジンの弁の事象を発生させる。前述したエンジンの弁の事象のいずれかが提供されうる。カム１１０から弁３００まで転送された運動の大きさは空動き装置２００の瞬間的な長さによって制御される。
【００４９】
空動き装置２００の瞬間的な長さはトリガー弁２６０とアキュムレータ２５０とによって制御される。トリガー弁２６０が閉鎖位置にあると、油圧流体は（図示していない任意の逆止弁を通って）先ず充填され、ついで回路２２０に保持される。主ピストン２１０がばね２１２によってそのボアから押し出されると、油圧流体は回路２２０を充填しうる。主ピストン２１０が外方へ運動するにつれて、それは流体を回路２２０中へ吸引しうる。更に、油圧流体は油圧回路２２０中へ汲み上げられうる。回路２２０中の流体は外側の従ピストン２３２を弁ブリッジ３１０に対して下方へ押圧されるようにしうる。外側従ピストン２３２が下方へ運動するにつれて、着座ディスク２３８も僅かに下方へ運動し、流体が着座ディスク２３８と外側従ピストン２３２との間の空間を充たし得るようにする。しかしながら、着座ディスク２３８は上側のばね２４２によって上方へ弾圧されているので、着座ディスクはそれほど遠くまで下方に運動しえない。外側従ピストン２３２の下方運動はまた、内側従ピストン２３２を若干下方に運動させ、着座ピン２４０の若干の相対的な運動を発生させうる。基本的に、弁の着座作用、すなわち着座ディスク２３８、着座ピン２４０および内側従ピストン２３を制御する役目の従ピストンの構成要素がそれらを分離させ、それらの間で流体を保持する。弁の着座作用の間、これらの要素が相互に有効に押し付けられるにつれて、前記要素の間の空間からの流体の制御され、限定的な流れが弁の下方運動を遅らせるために使用しうる。
【００５０】
従ピストンと弁ブリッジ３１０との間のラッシュが除去された後、（カム１１０、揺れ腕１２０および押し管１３０による）主ピストン２１０の運動が空動き装置２００によって従ピストン２３０に転送される。その結果、主ピストン２１０がそのボアへ押し込まれると、従ピストン２３０は下方へ運動し、弁３００を作動させる。このような作動の間、外側従ピストン２３２、内側従ピストン２３４、着座ディスク２３８および弁座ピン２４０は、弁の揚程事象のために基本的に一緒に運動する。トリガー弁２６０が閉鎖状態に留まる限り、従ピストン２３０と弁３００とは直接主ピストン２１０の運動に応答しうる。
【００５１】
主ピストン２１０のポンプ作用も従ピストンと弁ブリッジ３１０との間の何らかのラッシュを詰めるために外側の従ピストン２３２と内側の従ピストン２３４との間の小さい室中へ油圧流体が確実にしみこみうるように促進する。外側および内側の従ピストンのラッシュ自動調整特性が弁列要素の熱膨張および収縮を補正し、並びにエンジンの寿命に亘って該要素の磨耗に対する調整を行うことができる。
【００５２】
カム１１０のいずれかのローブのいずれかの部分あるいは全体の運動を喪失させたいと所望すれば、トリガー弁を開放して、従ピストン２３０を主ピストン２１０から切り離せばよい。トリガー弁２６０が開放すると、油圧回路２２０は部分的にアキュムレータ２５０へ排出され、従ピストン２３０は弁ばね３０２によって戻されうる。主ピストン２１０のポンプ運動によって発生した油圧回路２２０における油圧の全て、あるいは一部はアキュムレータ２５０および送り通路２５７によって吸収されうる。その結果、従ピストン２３０は主ピストン２１０の運動に応答しては移動されることはなく、あるいは従ピストンの方が主ピストンに向かってよろめきうる。回路２２０中の油圧流体が排出されるにつれて、弁の戻りばね３０２の力によって従ピストン２３０を強制的に上方へ押されるようにする。外側の従ピストン２３２が上方へ運動するにつれて、これら２個の従ピストンの間に流体が捕捉されている結果、外側の従ピストンは内側の従ピストンに対して作用する。外側従ピストンの上方運動によっても油圧流体を着座ディスク２３８の外側および内側を通して圧出させる。しかしながら、外側および内側の従ピストンの組み合わされた上方運動は上側のばね２４２による弾圧力のために着座ディスク２３８を肩２４４に対して上方へ押圧する。このことによって、従ピストンのボアから流出する流体を着座ディスク２３８と弁座ピン２４０との間の小さい空間を通して逃げることができる流れとなるまで小さくする。ピン２４０には、該ピンを通って流体が流れやすくするためにその側部に沿って縦溝（図７および図８）を任意に設けることができる。前述したことの結果として、従ピストン用ボアから流出する流体は従ピストン２３０が上方へ割り出されるにつれて摘出される。このことによって、エンジンの弁３００がそれらの座に近づくにつれて従ピストン２３０の運動を遅くするよう作用する。
【００５３】
引き続き図２を参照すれば、トリガー弁２６０が故障すると常に、主―従ピストン油圧回路２２０とアキュムレータ２５０との間の油圧通路を開放するようになるよう空動き装置２００を設計することが特に望ましい。（閉鎖位置での故障である）別の場合ではエンジンの弁３００とエンジンのピストン（図示せず）との間で接触をもたらすことになるので、開放位置でのトリガー弁の故障の方が望ましい。もしもトリガー弁２６０が閉鎖位置で故障するとすれば、主―従ピストン油圧回路２２０から油圧流体を抜くことができない。その結果、従ピストン２３０はカム１１０の各ローブの完全な移動による作用を受けうる。もしも従ピストン２３０と弁ブリッジ３１０との間に存在するラッシュが不十分であるとすれば、完全な主弁事象１１２が従ピストンを下方に深く移動させすぎてエンジンの弁３００がエンジンのピストンと接触する危険性がある。
【００５４】
トリガー弁２６０は故障の間開放状態に留まるように設計されることが好ましいが、本発明の代替実施例において、トリガー弁２６０は故障の場合閉鎖状態に留まるように設計することも可能であることが認められる。
【実施例３】
【００５５】
図３は本発明の別の実施例を示し、同じ参照番号が同じ要素を指示する。図３に示す実施例は、弁着座要素を従ピストン２３０に組み込んでいない点で図２に示す実施例と相違する。中実の従ピストン２３０がばね２３１によって下方へ弾圧されている。ばね２３１は、その力に応じて、若干のばね着座反力を提供しうる。本発明の代替実施例において、その他の弁着座要素を油圧回路２２０に接続しうることと、あるいは場合によってそうでないこととが認められる。
【実施例４】
【００５６】
図５は、硬化したカップ２４６が着座ピン２４０の上方でハウジング２０２中へ圧入することができる本発明の更に別の実施例を示す。硬化したカップ２４６は弁座ピン２４０とハウジング２０２の内部との間で発生する何らかの衝撃を吸収するために使用しうる。前記カップ２４６は、ハウジング２０２が構成されている材料と比較すると「硬質」と見なすことができる。硬化したカップ２４６を使用することによってハウジング２０２に対して比較的軟質の材料を使用できるようにし、そのためハウジングの機械加工を容易、かつ安価にする。硬化したカップ２４６は本発明の全ての実施例に対して必要でなく、むしろそれはある環境下で望ましい任意の要素であることが理解される。
【００５７】
図６は、ブリーダ制動油圧プランジャ２３９を追加した、図２，３，５，７および９に示すもののような従ピストン２３０の下方部分を囲繞する領域の概略断面図である。提供されうるブリーダ制動弁作動の例が図１４に示されている。ブリーダ制動は１個以上の排気弁がエンジンの制動モードの間のエンジンのサイクルの多く、あるいは全てに亘って開放しているように１個以上の排気弁に少しの開き（クラッキング）を行うことによって達成することができる。その結果、排気ガスは、各排気および圧縮ストロークの間、シリンダから排気マニフォールド中へ吹出す。ブリーダ制動に付随するエンジンの騒音は圧縮―解放式制動によって発生するものと比較して低減しうる。排気抑制装置と関連して実行されるとブリーダ制動は高めることができる。
【００５８】
引き続き図６を参照すれば、ブリーダ制動用油圧プランジャ２３９はプランジャ停止部材２４９によってハウジングの下部空洞２４８に摺動可能に保持されうる。プランジャ停止部材２４９はハウジング２０２の壁中へ嵌めこまれたリングでよい。油圧プランジャ２３９を作動させるために低圧の油圧送り通路２４５が油圧流体をハウジングの空洞２４８へ提供しうる。前記送り通路２４５への流体の供給を制御するために油圧制御弁を使用しうる。制御弁が作動すると、油圧流体が空洞２４８を充たし、油圧プランジャ２３９をその最下方位置にロックしうる。制御弁が非作動とされると、前記空洞２４８中の流体は送り通路２４５を介して排出されうる。制御弁が非作動とされたとき、ばね２４７が油圧プランジャを空洞２４８中へ後退しやすくしうる。
【００５９】
図２，３，５，７および９に示す空動き装置２００の通常（非ブリーダ制動モード）作動の間、ブリーダ制動油圧プランジャ２３９はハウジングの下方空洞２４８中へ完全に落ち込むことができる。この時間の間、主―従ピストンの運動に応答して弁作動が発生する。
【００６０】
ブリーダ制動が所望される場合、油圧流体は主―従ピストン油圧回路２２０から解放しうる。主―従ピストン油圧回路２２０から流体が解放されることによって外側の従ピストン２３２をそのボア中へ落ち込ませる。低圧送り通路２４５から油圧流体がハウジングの空洞２４８へ供給され、油圧プランジャ２３９を下方へ延びるようにさせる。油圧プランジャ２３９が下方へ延びることによって１個以上の排気弁を少し開き、そのためブリーダ制動作動が開始する。ブリーダ制動を中止させたい場合、低圧送り通路２４５からの油圧流体の提供を中断させ、油圧プランジャ２３９が再度ハウジング空洞２４９中へ落ち込むようにさせることができる。
【００６１】
主ピストンのボアが従ピストンのボアの上を延在する、本発明の別の代替実施例が図７に示されている。従ピストンのボアの上に主ピストンのボアを位置させることは本弁作動装置のコンパクト性を更に高めることができる。図示のように、短い油圧通路が主ピストンのボアを従ピストンのボアに接続しうる。主ピストン２１０は、該主ピストンがそのボアにおいて最深の位置にある場合短い油圧通路を部分的に閉塞させうる。
【００６２】
図７に示す空動き装置２００もまた、ボア２５４に対するアキュムレータピストン２５２の運動範囲を選択的に制限する停止部材５００を含む。本発明の本実施例は、トリガー弁２６０が故障した場合、それが開放状態に留まるように設計されると特に有用である。トリガー弁２６０が故障した場合（すなわち、作動の故障モード）、停止部材５００が作動することによってあるレベルの弁作動を提供する能力を空動き装置２００に具備させることができる。
【００６３】
停止部材５００は隆起した面５１０とくぼんだ面５２０と含みうる。隆起した面とくぼんだ面とはアキュムレータピストン２５２の下方運動を選択的に制限するように作られ、それによってアキュムレータの最大容積を制限する。図７に示すように、くぼんだ面５２０がアキュムレータピストン２５２の下方に位置すると、アキュムレータピストンは、非故障モードにおける空動き装置の作動に対して必要とされる運動の全範囲を通して運動自在である。
【００６４】
故障モードの間、停止部材５００は、隆起した面５１０がアキュムレータピストン２５２の下方に位置するように運動しうる。隆起した面５１０はアキュムレータピストン２５２を上昇位置に保持し、そのためアキュムレータ２５０の流体用容積が減少する。アキュムレータの容積の減少によって、たとえトリガー弁２６０が開放位置において故障したとしても主ピストン２１０が従ピストン２３０に対して油圧的にロックされうるようにしうる。隆起した面５１０の高さ、従ってアキュムレータピストン２５２の上昇位置は、トリガー弁が開放位置において故障した場合、低減レベルの弁作動（例えば、主吸込みおよび主排気）、あるいは全レベルの弁作動を提供するように選択すればよい。このように、停止部材５００はトリガー弁を修理するために「原位置への緩慢運動（ｌｉｍｐ  ｈｏｍｅ）」するように低レベルの効率で作動する能力を空動き装置２００に具備させうる。
【００６５】
停止部材５００は例示のみの意図である図７に示すもの以外のどのような数の形態をとってもよいことが認められる。停止部材５００は故障モードの間アキュムレータの最大容積が減少するようにアキュムレータピストン２５２の最下方位置を選択的に固定する機能を実行するだけでよい。停止部材の機能は、適当な機械的、電気的、油圧式、空気式あるいはその他の手段によって提供することができる。
【００６６】
図７に示す本発明の実施例もまた、図２，３および５に示すものと僅かに相違する弁着座要素を含む。図８は図７に示す弁着座要素の拡大図である。弁着座要素は内側の従ピストン２３４、着座ディスク２３８、着座ピン２４０、上側ばね２４２、および硬化したカップ２４６とを含みうる。弁着座要素は、エンジンの弁３００が閉鎖、すなわち着座している時に達成される位置において示されている。着座ピン２４０は内側の従ピストン２３４と硬化したカップ２４６との間に配置されている。着座ディスク２３８は硬化したカップ２４６に対してばね弾圧されうる。着座ピンが硬化したカップ２４６に近づくにつれて着座ピンと着座ディスク２３８との間の流体の流れを絞るように着座ピン２４０に１個以上の縦溝を設けることができる。硬化したカップ２４６はハウジング中へ圧入させ、エンジンの弁が閉鎖している間カップを通る流体の流れを絞るように設計された偏心開口を設けることができる。
【実施例５】
【００６７】
本発明の別の代替実施例が図９に示されている。図９に示されている実施例は図７に示す実施例と類似である。図８において、別の設計上の特徴によって従ピストン２３０が予め設定した下限を越えて延びないようにしうる。本発明のこの実施例において、クリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）ポート２０４を従ピストンのボアの壁に組み入れることができる。クリッピング通路２０６はクリッピングポート２０４をアキュムレータ２５０に接続しうる。従ピストン２３０が、従ピストンの上縁部がクリッピングポート２０４を通過するに十分下方へ移動する毎に、主―従ピストン油圧回路２２０における高圧の油圧流体がクリッピング通路２０６を介してアキュムレータ２５０中へ排出される。このことによって従ピストン２３０の下方運動を効果的に制限、すなわち「クリップ（ｃｌｉｐ）」する。従ピストン２３０の寸法に対してクリッピングポート２０４を選択的に位置させることによって従ピストンとエンジンの弁３００との行き過ぎを阻止しうる。
【００６８】
図９に示す本発明の実施例は弁作動装置の正パワー作動の間、排気弁の早期開放を実行する上で特に有用である。排気弁の早期開放は排気弁の運動６０６によって図１６に示されている。排気弁の早期開放は、特に低エンジン速度において。ターボチャージャのブーストを高めるために使用しうる。このことによって低速度エンジントルクを改善しうる。
【００６９】
図９および図１６を参照すれば、排気弁の早期開放は排気弁カム１１０に拡大された主排気用ローブを設けることによって達成しうる。拡大された主排気用ローブは主―従ピストンの組み合わせが、エンジンサイクルにおいてそうでない場合よりも早期に排気弁３００を作動させるようにする。その結果、排気弁３００は、そうでない場合よりもエンジンのシリンダ中へより深く延び、可能性としてシリンダにおいてエンジンのピストンに衝撃を与えるという危険性を冒す。クリッピングポート２０４とクリッピング通路２０６とは、従ピストン２３０をそれが配置されているボアから延びる程度を制限することによって排気弁３００の行き過ぎを阻止しうる。
【００７０】
排気弁の早期作動とは対照的に、通常の排気弁作動を所望する場合、空動き装置２００は図１１に示すように求心した揚程運動を提供するように作動しうる。排気弁と吸込み弁との求心した揚程は主排気弁事象６０２と主吸込み弁事象７０２とによって示されている。図１０に示す従来の排気弁事象６００と従来の主吸込み弁事象７００と比較して、図１１に示す求心揚程運動は遅く始まり、早く終了し、揚程を短縮する。求心した揚程運動は、カムの主事象ローブの作用の下で主ピストンが運動し始めるにつれて、空動き装置のためのトリガー弁を開放状態に保つことによって達成することができる。主事象ローブの一部の間トリガー弁を開放状態に保つことによって通常従ピストンを移動させるために使用されるある油圧流体が代わりにアキュムレータまで流れるようにしうる。トリガー弁が主事象を通して途中で閉鎖された後、従ピストンはカムの主事象ローブによって描かれる運動に対する追従を再開する。しかしながら、主―従ピストン油圧回路における油圧流体は少ないので、従ピストンの移動、従ってエンジンの弁の運動は遅く、大きさも小さい。
【００７１】
正パワー作動のための吸込み弁の早期閉鎖および主排気弁作動が図１２に示されている。主吸込み弁の事象７０４は図１０に示す対応する主吸込み弁の事象７００よりも早く終了し、従って吸込み弁の早期閉鎖と称される。吸込み弁の早期閉鎖は、主ピストンと関連したカムの主吸込み弁用ローブによって描かれる運動を主ピストンが完了する前に空動き装置の主―従ピストン油圧回路から高圧の油圧流体を解放することによって達成しうる。この流体の解放によって、主ピストンがカムの作用によって従ピストンとエンジンの弁とを復帰させる前にそれらを解放させうる。
【００７２】
図１３を参照すれば、本発明の各種の装置および方法の実施例を使用することによって提供することのできる各種の弁の作動およびそれらの修正が示されている。例えば、任意の吸込み弁のＥＧＲ事象７１０および任意の排気弁のＥＧＲ事象６２０によって実行されるべき吸込み弁の早期閉鎖事象７０４が示されている。前述した弁の運動は例示である意図のものである。本発明による各種の装置の実施例は各種のタイミングと揚程とを有する広範の諸々の弁事象を実行するために使用しうることが認められる。
【００７３】
例えば、本発明の前述した実施例はディーゼルエンジンが停止される際、通常それに関連する「振動」を低減させるために使用しうる。各種の弁作動装置は、一時に１個ずつ個々のエンジンのシリンダにおける弁作動を停止させることによって、全てのシリンダが同時に停止した場合に発生する振動を低減するために使用しうる。
【００７４】
当該技術分野の専門家には本発明の変更や修正は本発明の範囲あるいは精神から逸脱することなく行いうることが明らかである。例えば、図２，３，５，７および９に示すように、空動き装置２００の構成要素や配置は単に例示目的である。適正に作動する空動き装置に必要とされるその他の構成要素が提供可能であることや、主ピストン、従ピストン、トリガー弁およびアキュムレータの配置は、例えばエンジンの仕様のような種々の要素に応じて変更しうることが考えられる。このように、本発明は、特許請求の範囲やそれらと同等のものの範囲内に包含されるのであれば、本発明の全てのそのような修正や変更も網羅する意図である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第一の実施例による弁作動装置のブロック線図である。
【図２】本発明の第二の実施例による弁作動装置の概略図である。
【図３】本発明の第三の実施例による弁作動装置の概略図である。
【図４】本発明の各種実施例と関連して使用する多数ローブを有するカムの概略図である。
【図５】本発明の第四の実施例による弁作動装置の概略図である。
【図６】ブリーダ制動油圧プランジャが本装置のハウジングの下部分に一体化されている、本発明の代替実施例の概略図である。
【図７】作動のリンプ（ｌｉｍｐ）‐ホーム（ｈｏｍｅ）モードを提供するようにアキュムレータの容積を制限する手段を含む本発明の別の代替実施例の概略図である。
【図８】従ピストンの上側領域、より詳しくは図７に示す弁着座組立体の概略図である。
【図９】従ピストンのためのクリッピング通路を含む本発明の別の代替実施例の概略図である。
【図１０】従来の正パワーの主吸込み弁および排気弁の運動を示す、エンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【図１１】正パワーの求心した揚程の主吸込み弁および排気弁の運動を示す、エンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【図１２】正パワーでの作動の間の吸込み弁の早期閉鎖を示す、エンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【図１３】正のパワーでの作動の間の吸込み弁の早期閉鎖と関連して実行される吸込み弁と排気弁とのＥＧＲ事象を示す、エンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【図１４】ブリーダ制動を示す、エンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【図１５】圧縮解放式エンジンの制動弁の運動を示すエンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【図１６】正パワーでの作動の間の排気弁の早期閉鎖を示すエンジンの弁の揚程対クランク角度のグラフである。
【符号の説明】
【００７６】
１０  弁作動装置
１００  運動付加手段
１１０  カム
１１２  主吸込み弁あるいは排気弁の事象用ローブ
１２０  揺動アーム
２００  空動き装置
２０２  ハウジング
２１０  主ピストン
２２０  油圧回路
２３０  従ピストン
２５０  アキュムレータ
２６０  トリガー弁
３００  エンジンの弁
４００  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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