(57)【要約】共通の作動油源を使用して、エンジン・ブレーキング及び／又は排気ガス循環を実施する、エンジン・バルブを作動させるためのシステム及び方法が開示される。このシステムは、コモン・レール・システムから、燃料噴射を提供するのに使用されるような高圧作動油を受ける。この作動油圧力は、減圧されてから、エンジン・ブレーキング又はＥＧＲ用にエンジン・バルブを作動させるために使用される。エンジン・ブレーキング又はＥＧＲ機能専用のエンジン・バルブをエンジンに設けることが好ましい。代替実施形態では、この専用のエンジン・ブレーキング／ＥＧＲバルブは、電磁気アクチュエータによって駆動することができる。
2005516144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧作動油通路と、
高圧作動油源と、
前記高圧作動油通路を介して前記作動油源に接続された作動油減圧装置と、
低圧作動油通路と、
前記低圧作動油通路を介して作動油減圧装置に接続された作動油制御バルブと、
アクチュエータ作動油通路と、
前記アクチュエータ作動油通路を介して前記作動油制御バルブと連通している、エンジン・バルブを作動させてエンジン・バルブ事象を発生させるための、エンジン・バルブ・アクチュエータとを備える、
エンジン・バルブ作動システム。
【請求項２】
前記エンジン・バルブ事象が、圧縮解放ブレーキング事象、抽気ブレーキング事象、及び排気ガス循環事象からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記作動油源が燃料噴射システムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記作動油減圧装置が、前記作動油の圧力を第１の圧力から、第１の圧力よりほぼ一桁低い第２の圧力へ低減させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の圧力が、２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉ）程度である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御バルブが、
第１の作動位置と第２の作動位置の間を選択的に移動するようになされ、その中に複数の作動油通路を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体を移動させるための制御器と、
前記バルブ本体を第１の作動位置に付勢するばねとを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御バルブが、前記バルブ本体を１エンジン・サイクル当たり少なくとも１回の割合で移動させる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
蓄圧タンクをさらに含み、前記バルブ本体が前記第１の作動位置にあるとき、前記制御バルブが、前記アクチュエータ作動油通路を前記蓄圧タンクに接続する、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記バルブ本体が前記第１の作動位置にあるとき、前記制御バルブが、前記アクチュエータ作動油通路を低圧作動油タンクに接続する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バルブ本体が前記第２の作動位置にあるとき、前記制御バルブが、前記アクチュエータ作動油通路を低圧作動油通路に接続する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エンジン・バルブ・アクチュエータが、
前記アクチュエータ作動油通路から作動油を受け取る作動油チャンバと、
前記作動油チャンバ内に滑動可能に取り付けられたアクチュエータ・ピストンと、
前記アクチュエータ・ピストンと接触している復帰ばねとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
低圧作動油タンクをさらに含み、前記作動油源が、
前記低圧作動油タンクと連通している高圧ポンプと、
圧力制御器と、
前記高圧作動油通路に接続された高圧空間とをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エンジン・バルブが専用のエンジン排気バルブである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記エンジン・バルブが主排気バルブより小さな力で作動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
第１の圧力の作動油を供給する高圧作動油源と、
前記油圧作動油源に接続された作動油減圧装置と、
第１の作動位置と第２の作動位置を有し、前記作動油減圧装置に接続された作動油制御バルブと、
前記作動油制御バルブが前記第２の作動位置にあるときに、第２の圧力の前記作動油を受けるようになされ、エンジン・バルブを作動させてエンジン・バルブ事象を発生させるためのエンジン・バルブ・アクチュエータとを含む、
エンジン・バルブ作動システム。
【請求項１６】
前記第２の圧力が、２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉ）程度である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
エンジン・バルブ事象を発生させるために内燃機関のエンジン・バルブを作動させる方法であって、
作動油減圧装置に作動油を供給する段階と、
第１の圧力から第２の圧力へ作動油圧力を減圧する段階と、
エンジン・バルブ・アクチュエータに作動油を第２の圧力で選択的に加える段階と、
エンジン・バルブ事象を発生させるためにエンジン・バルブを作動させる段階とを含む方法。
【請求項１８】
エンジン・バルブを作動させる前記段階が、圧縮解放ブレーキング事象を発生させる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
エンジン・バルブを作動させる前記段階が、抽気ブレーキング事象を発生させる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
エンジン・バルブを作動させる前記段階が、排気ガス循環事象を発生させる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮解放ブレーキング事象、抽気エンジン・ブレーキング事象及び／又は排気ガス内部循環（ＥＧＲ）事象を達成するために、内燃機関のエンジン・バルブを作動させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン・ブレーキング中、少なくとも一時的に、パワー発生内燃機関をパワー吸収空気圧縮機に転換するために、排気バルブを選択的に開くことが行われる。ピストンが、その圧縮行程中に上方へ移動するとき、シリンダ内に閉じ込められたガスが圧縮される。圧縮されたガスは、ピストンの上昇動作に対抗する。エンジン・ブレーキングの動作中は、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に近づくと、排気マニホールドと連通している少なくとも１つのエンジン・バルブが圧縮ガスを解放するために開かれ、圧縮ガス中に蓄えられたエネルギが次の膨張下降行程にあるエンジンに戻ることを防止する。そうすることにより、エンジンは車両が減速するのに役立つ減速用の力を生み出す。
【０００３】
前述の文章で説明した圧縮解放式エンジン・ブレーキングの動作は、久しく以前から知られている。圧縮解放式ブレーキングに使用されるシステムの最も初期の記述の１つは、カミンズの米国特許第３，２２０，３９２号明細書によって提供されている。カミンズの３９２号特許に記載されたシステムは、圧縮解放事象のために１対の排気バルブを開くための動きを、既存の吸気、排気、すなわち噴射装置プッシュロッド又はロッカーアームから引き出している。圧縮解放動作は、プッシュロッド又はロッカーアームから選択的に伸張可能な油圧リンク機構によって、２つの排気バルブを接続するブリッジへ伝達される。この油圧リンク機構はエンジン・ブレーキング動作中は圧縮解放動作を伝達するために伸張し、駆動力動作中はこのような動作を吸収するために収縮する。駆動動作中の油圧リンケージのこの収縮により、圧縮解放動作が駆動力中は「ロスト」になり、したがって、そのようなシステムは通常「ロスト・モーション」バルブ作動システムと呼ばれる。
【０００４】
カミンズ・システムなどのロスト・モーション・システムでは、エンジン・バルブを、通常は、固定した形状のカム、より具体的には各カム上に固定した１つ又はそれ以上のローブによって駆動する。一定形状のカムを使用すると、エンジン・ブレーキング中の異なるエンジン回転数などの様々なエンジン動作状態においてエンジン性能を最適にするために必要とされる、エンジン・バルブのタイミング及び／又はリフトの大きさを調整することが困難となる。
【０００５】
長年にわたって、カミンズの３９２号特許に記載のシステム及び方法の様々な改良が行われてきた。そのような改良の１つは、燃料噴射システムに使用されるような、高圧流体の共通の供給源を使用して、エンジン・ブレーキング用の１つ又は複数のバルブを作動させることである。そのようなシステムは、しばしば「コモン・レール」システムと呼ばれる。コモン・レール・バルブ作動システムでは、高圧作動油源を、圧縮解放事象のために１つ又は複数のバルブを作動させるため、アクチュエータピストンに選択的に加える。エンジン・ブレーキングを掛けるために作動用に選ばれるバルブは、最も一般的には排気バルブである。そのようなシステムの例は、シックラーの米国特許第４，５７２，１１４号、ピッチの米国特許第５，０１２，７７８号、及びメイストリックの米国特許第５，７８７，８５９号、第５，８０９，９６４号、第６，０８２，３２８号に示されており、それぞれが本明細書中で参照によって援用される。いくつかのコモン・レール・システムでは、エンジン・ブレーキングのために専用の補助バルブが設けられている。そのようなシステムの例は、コルテ及び他の米国特許第５，５６４，３８６号、シュミット及び他の米国特許第５，６０９，１３４号、及びベルグマンの米国特許第５，７９４，５９０号に示されており、それぞれが本明細書中に参照によって援用される。
【０００６】
コモン・レール・システムは、高圧作動油源がバルブ作動に常時使用できるので、バルブ・タイミングの事実上無限の調整が可能である。コモン・レール・システムは、理論的にはバルブ・タイミングについてほとんど無限の変更を提供することが可能であるので、それらは、作動するバルブが適切なマニホールド（例えば、吸気又は排気マニホールド）と連通している限り、吸気、排気、圧縮解放ブレーキング、抽気ブレーキング、又は排気ガス循環（ＥＧＲ）など、ほとんど全ての種類のエンジン・バルブ事象を行うのに使用することができる。したがって、この油圧の利用が高性能かつ高速に制御されるなら、コモン・レール・システムは種々のバルブ事象の要求に対してバルブ作動を供給することができるはずであり、さらにリフトや持続期間に対するなんらかの制御も提供できるはずである。
【０００７】
しかしながら、これまでは、ブレーキング及びＥＧＲに使用するコモン・レール・エンジン・バルブ作動システムは、広くは使用されていない。必要な高性能制御は、特にエンジン・バルブの着座において、効果的には実現されていない。コモン・レール作動システムの使用を特に阻む傾向にある２つの問題は、要求されるレベルの制御を行うのに必要な構成部品が高価なこと、及び油圧が低下した場合システムが完全に機能不全になり易いことである。これらの問題が解決するまで、ロスト・モーション・システムがエンジン・ブレーキングを行うために使用される主流のシステムであり続ける可能性が高い。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コモン・レール・システムについての前述の問題は、一部にはエンジン・バルブを開くために非常に高い圧力源を使用していること、一部には重要なバルブ事象、すなわち主吸気及び主排気事象を行うシステムの信頼性に由来している。コモン・レール・エンジン・ブレーキングに非常に高い油圧を使用するという提案は、エンジン・ブレーキング・システムを、車両に既に搭載されているコモン・レール燃料噴射システムに付載しようという計画から生じている。この「付載」は、２つのシステム、すなわちエンジン・ブレーキング及び燃料噴射にただ１つの高圧源（及び１組の構成部品）しか必要でないので、大きなコスト削減をもたらすと考えられている。燃料噴射は、２１０ｋｇ／ｃｍ２（３０００ｐｓｉ）程度の非常に高い圧力を必要とするので、同様な圧力の流体を使用するエンジン・ブレーキング用コモン・レール・システムを提供しようとする試みが行われてきた。しかしながら、そのような高圧を使用すると、作動バルブに対し非常に大きな力の復帰ばねを使用することが必然的に必要となり、そのため複雑なバルブ着座装置が必要になる。さらに、高圧システムでは漏れが一層大きな問題となり、構成部品の設計が本質的により重要かつ高価となる。したがって、コモン・レール作動に高圧流体を使用することに伴う不利益を受けない、エンジン・ブレーキング又はＥＧＲ用に使用できるコモン・レール・システムが求められている。
【０００９】
エンジン・バルブ作動にコモン・レール・システムを使用することから生じる第２の重要な難題は、システムが機能不全になる潜在的な可能性があることである。油圧システムは流体漏れの結果、機能不全になり易い。漏れ防止の施策の程度が大きいほど、システムはより高価になる。コモン・レール・システムがエンジン・ブレーキング及び／又はＥＧＲを行えなくても、車両はこれらの機能がなくても次善ではあるが確かに動作するので、それ自体壊滅的なものではない。しかしながら、主吸気又は主排気バルブ事象の喪失は、エンジンの全面的な機能不全をもたらすので許容できない。したがって、エンジン・ブレーキング及び／又はＥＧＲバルブ事象にのみ使用され、主吸気又は主排気エンジン・バルブ事象には必要とされない、コモン・レール・システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本出願人等は、低減した圧力のコモン・レール・システム又は電磁駆動アクチュエータを、専用のエンジン・ブレーキング／ＥＧＲ・エンジン・バルブと結合させることによって、前記の様々な難題を解決し、エンジン・ブレーキング用及びＥＧＲ用コモン・レール・システムの効果的な使用を実現した。圧力を低減すると、漏れやすさ及び漏れの影響が軽減され、弁機構の負荷が軽減される。さらに、そのようなシステムは、主吸気及び排気バルブ作動を危険にさらさずに、エンジン・ブレーキング及び内部ＥＧＲのために無限に近いタイミング変化を実現することが可能になる。
【００１１】
本発明の実施形態の、必ずしも全てではないが、いくつかの更なる目的及び利点は、一部は以下の明細書本文に記述されており、また一部は、当業者には明細書本文及び／又は本発明の実施から明らになるであろう。
【００１２】
前述の難問に応えて、本出願人等はエンジン・ブレーキング及び／又は排気ガス循環のための革新的エンジン・バルブ作動システムを開発した。これは、高圧作動油源、高圧作動油源に接続された作動油減圧装置、作動油減圧装置に接続された作動油制御バルブ、及び作動油制御バルブに接続されたエンジン・バルブ・アクチュエータを含む。
【００１３】
一実施形態では、本発明は、高圧作動油通路と、高圧作動油源と、高圧作動油通路を介して作動油源に接続された作動油減圧装置と、低圧作動油通路と、低圧作動油通路を介して作動油減圧装置に接続された作動油制御バルブと、アクチュエータ作動油通路と、エンジン・バルブ事象を発生させるエンジン・バルブ・アクチュエータとを含む、エンジン・バルブ作動システムであり、エンジン・バルブ・アクチュエータはアクチュエータ作動油通路を介して作動油制御バルブと連通している。
【００１４】
他の実施形態では、本発明はエンジン・バルブ事象を発生させるために、内燃機関のエンジン・バルブを作動させる方法である。この方法は、作動油減圧装置に作動油を供給する段階と、第１の圧力から第２の圧力へ作動油圧力を減圧する段階と、選択的に作動油をエンジン・バルブ・アクチュエータに第２の圧力で加える段階と、エンジン・バルブ事象を発生させるためにエンジン・バルブを作動させる段階とを含む。
【００１５】
前述の一般的説明及び次の詳細説明は例示及び説明のためのものに過ぎず、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではないことを理解されたい。参照によって本明細書に組込まれ本明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の特定の実施形態を示すためのものであり、詳細な説明と共に本発明の原理を明らかにするのに役立つ。
【００１６】
本発明の理解を助けるため、次に添付の図面について参照するが、図面では同一の参照符号は同一の要素を示している。図面は例示のためだけであり、本発明を限定するものと解してはならない。
【実施例】
【００１７】
次に、添付の図面にその一例が示されている、本発明の実施形態について詳細に参照する。図１を参照すると、内燃機関用のバルブ作動システム１０が示されている。一実施形態では、バルブ作動システム１０は、高圧作動油源１００と、高圧作動油源１００に接続された作動油減圧装置３００と、作動油減圧装置３００に接続された作動油制御バルブ４００と、作動油制御バルブ４００に接続された、エンジン・バルブ７００を作動させるためのエンジン・バルブ・アクチュエータ６００とを含む。エンジン・バルブ７００は専用のブレーキング・バルブを含むことができる。ただし、エンジン・バルブ７００が排気バルブ及び／又は吸気バルブを含むことができることも企図されている。
【００１８】
図２に示す本発明の他の実施形態では、バルブ作動システム１０はさらに、作動油制御バルブ４００に接続された蓄圧タンク５００と、高圧作動油源１００に接続された低圧作動油タンク２００を含むことができる。
【００１９】
図３を参照すると、本発明の一実施形態では、バルブ作動システム１０は、コモン・レール燃料噴射システムを供給するのに使用できるような高圧作動油源１００を含む。ナビスタ・インタナショナル社から市販の油圧電子ユニット噴射（ＨＥＵＩ）システムが、そのようなコモン・レール燃料噴射システムの一例である。
【００２０】
高圧作動油源１００は、高圧ポンプ１１０と、圧力制御器１２０と、高圧空間１３０を含む。高圧作動油ポンプ１１０は、ジーゼル燃料などの作動油を低圧タンク２００から吸引する。ポンプ１１０によって供給される作動油圧力は、数１００ｋｇ／ｃｍ２程度（例えば、２１０ｋｇ／ｃｍ２（３０００ｐｓｉ））である。高圧作動油源１００は燃料噴射システムの技術分野で周知である。高圧作動油源１００によって供給される圧力を圧力Ｐ１で示す。
【００２１】
図３に示す本発明の実施形態では、作動油源１００によって供給される高圧油は、燃料噴射を供給するだけではなく、エンジン・ブレーキング動作の動力源を供給するためにも使用できる。作動油源１００などの高圧作動油源をエンジン・ブレーキング用に使用する利点の１つは、それが既にエンジン内に存在するからである。エンジン・ブレーキングの目的で高圧作動油源１００を利用するために、高圧作動油源１００からの圧力油が高圧ライン１４０を介して減圧装置３００に供給される。減圧装置３００は、作動油圧力を好ましくは凡そ一桁だけ減圧し、より好ましくは約２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉ）のレベルに減圧する。減圧された作動油は管路３１０を介して制御バルブ４００へ供給される。減圧装置３００によって供給される圧力を圧力Ｐ２で示す。
【００２２】
一実施形態では、減圧装置３００は減圧弁を含む。減圧装置３００は、直動式減圧弁、２方向パイロット作動式減圧弁、及び／又は他の周知の任意の減圧弁を含む。当分野の技術者には明らかなように、高圧作動油源１００からの作動油の圧力を減圧するようになされた他の減圧装置も、本発明の範囲及び趣旨に含まれると認められる。
【００２３】
図３を引き続き参照すると、制御バルブ４００はバルブ本体４１０及び制御器４２０を含む。バルブ本体４１０は、３／２方向制御バルブであることが好ましく、第１のポート４１２を第２のポート４１４と接続し、第３のポート４１６を第４のポート４１８と接続する内部通路を含む。バルブ本体４１０は、制御バルブばね４３０によって初期位置へ付勢される。
【００２４】
初期位置では、バルブ本体４１０内の内部通路は、ブレーキ・アクチュエータ管路４４０を蓄圧タンク５００と接続する。図４に示す代替実施形態では、蓄圧タンク５００を、制御バルブ４００を低圧タンク２００に接続するベント又は作動油戻り管路で置き換えることができる。
【００２５】
制御器４２０は、バルブ本体４１０を移動させて、作動流体がブレーキ・アクチュエータ管路４４０に流入しそこから流出するようにするために使用することができる。図３では、バルブ本体４１０は、制御バルブばね４３０に向かって直線的に移動することができる。制御器４２０は、バルブ本体４１０を高速で移動させるに適していればどのような装置でもよい。制御器４２０は、油圧式、油圧電気式、機械式、圧電式、又は電磁気式（すなわち、ソレノイド）装置でもよい。制御器４２０は、バルブ本体４１０を１エンジン・サイクル当たり少なくとも１回、好ましくは１回より多く移動させ得ることが好ましい。
【００２６】
さらに好ましくは、制御器４２０はエンジン制御モジュール（ＥＣＭ）（図示せず）が発する電気信号によって制御されることが理解される。当分野の技術者には明らかなように、ＥＣＭはマイクロプロセッサを含み、例えば、エンジン・シリンダ、排気マニホールド、吸気マニホールド、又は他の任意のエンジン構成部品などの他のエンジン構成部品と連結したセンサに接続して、制御器４２０を制御することができる。
【００２７】
ブレーキ・アクチュエータ管路４４０は、制御バルブ４００とエンジン・バルブ・アクチュエータ６００の間の流体連通を可能にする。エンジン・バルブ・アクチュエータ６００は、作動油チャンバ６１０、作動油チャンバ内に滑動するように取り付けられたアクチュエータ・ピストン６２０、及び復帰ばね６３０を含む。
【００２８】
ただし、復帰ばね６３０は作動油チャンバ６１０内に示されているが、エンジン・バルブ・アクチュエータ６００とエンジン・シリンダ（図示せず）の間の任意の位置に設置することができる。復帰ばね６３０は、専用のブレーキング・バルブ７００の復帰ばねとしても設置できる。専用のブレーキング・バルブ７００がその最上位置へ復帰すると、アクチュエータ・ピストン６２０もその最上位置へ復帰するからである。
【００２９】
アクチュエータ・ピストン６２０は、エンジン・バルブ頂部で終端させることもでき、又あるいは、ブレーキング及び／又は排気ガス循環機能専用のエンジン・バルブ７００を作動させることもできる。エンジン・バルブ７００は、エンジン・シリンダ７２０と排気マニホールド７１０の間の選択的な連通をもたらす。復帰ばね６３０は、アクチュエータ・ピストン６２０を作動油チャンバ６１０の上端に向けて付勢する。この位置では、専用エンジン・バルブ７００は閉じている。
【００３０】
制御バルブ４００は、制御器４２０の作用の下で、２つの主要な位置をとることができる。制御バルブ４００の第１の位置は、いかなるエンジン・ブレーキング及び／又は排気ガス循環も必要とされない状態に対応している。すなわち、専用エンジン・バルブ７００は閉じている。専用エンジン・バルブ７００を閉じるべきときは、制御器４２０はバルブ本体４１０を図３に示す位置に保持する。この位置では、バルブ本体４１０の第１のポート４１２はブレーキ・アクチュエータ管路４４０と連通し、第２のポート４１４は蓄圧タンク５００と連通する。その結果、バルブ本体４１０は作動油チャンバ６１０と蓄圧タンク５００の間の連通をもたらす。蓄圧タンク５００内の作動油圧力は低く、したがって、専用エンジン・バルブ復帰ばね（ばね６３０であり得る）が、アクチュエータ・ピストン６２０を上方へ変位させ、作動油チャンバ６１０から作動油を押し出して蓄圧タンク５００内に押し込む。制御バルブ４００が、減圧管路３１０とブレーキ・アクチュエータ管路４４０の間の連通をもたらす位置にはないため、作動油チャンバ６１０内に新たな作動油が流入しないので、アクチュエータ・ピストン６２０を下方へ変位させることはできない。
【００３１】
エンジン・ブレーキング及び／又は排気ガス循環が望まれるときは、減圧作動油が制御バルブ４００からアクチュエータ・ピストンに加えられる結果、アクチュエータ・ピストン６２０が下方に変位して、専用エンジン・バルブ７００を作動させる。アクチュエータピストン６２０が、専用エンジン・バルブ７００に向かって下方に変位すると、専用エンジン・バルブが開き、ガスが専用エンジン・バルブに連結されたエンジン・シリンダと排気マニホールドの間を自由に流れる。
【００３２】
最初に、減圧装置３００から減圧管路３１０内に減圧した作動油圧力を供給することによって、ブレーキング、ＥＧＲ、又は他のバルブ作動負荷用のシステムを「オン」にすることができる。減圧管路３１０内に作動油圧力が存在するようになった後は、制御器４２０はバルブ本体４１０を下方に移動させるように指示される。この下方移動により、バルブ本体の第３のポート４１６が減圧管路３１０と整列し、第４のポート４１８がブレーキング・アクチュエータ管路４４０と整列する。この位置で、バルブ本体４１０は減圧管路３１０とブレーキ・アクチュエータ管路４４０の間の流体連通をもたらす。この連通によって、アクチュエータ・ピストン６２０が下方に移動し、エンジン・バルブ７００が開いてエンジン・ブレーキング又は排気ガス循環事象が可能になる。
【００３３】
上記のエンジン・バルブ７００の開閉サイクルは、制御器４２０が作動油チャンバ６１０から作動油を抜き取り、再充填することができるのと同様に速やかに実行することができる。システムの速度は制御バルブ４００の速度と大きさ、ブレーキ・アクチュエータ管路４４０の大きさと長さ、及び作動油の粘性に依存することは明らかである。したがって、システムの応答時間を改善するために、制御バルブ４００を作動油チャンバ６１０のできるだけ近くにおくことが有利である。本発明のいくつかの実施形態では、本システムが１エンジン・サイクル当たり１より多くのエンジン・バルブ事象が可能であり、しかも本システムが開、閉、及びブレーキングの持続時間及びＥＧＲ事象についてほとんど無限の種々のタイミングの選択が可能であることが望ましい。本システムは高速度作動が可能であることが望ましいが、有利な結果をもたらすためには、常に高速で作動する必要はない。例えば、本システム１０は、（街や都市内で）ブレーキング騒音が問題である時間中は、部分サイクルあるいは全サイクルの抽気ブレーキングを提供し、騒音がそれほど問題ではない他の時間では、圧縮解放タイプのブレーキングを提供するために使用できる。
【００３４】
専用エンジン・ブレーキング・バルブ７００の作動用に、減圧作動油圧力（すなわち、２１０ｋｇ／ｃｍ２（３０００ｐｓｉ）ではなく、２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉ）程度）を使用すると、いくつかの利点が得られることがある。ブレーキング及び／又はＥＧＲ中に実現される利点は、減圧した作動油しか取り扱う必要がないため、制御バルブ４００として使用される高速トリガ・バルブが、より製造しやすく、より信頼性が高いことである。減圧作動油を使用すると、ブレーキング構成部品の衝撃負荷及び着座速度も低減し、そのような負荷及び速度がより制御可能になる。さらに、減圧作動油を使用すると、作動油の漏れを低減させ、ブレーキング・システムの振動を低減させ、システム全体をよりコンパクトにすることができる。駆動力時に実現される利点には、エンジン回転数及び／又は負荷にぴったり合った内部ＥＧＲを実現するための無限に近いバルブ・タイミングの変化が含まれる。本システム１０はまた、専用バルブの出口通路を主排気バルブのそれとは異なるものとすることができ、その専用通路中に冷却器を置くことができるため、冷却式内部ＥＧＲを提供できるように改変することができる。
【００３５】
本発明の代替実施形態を図５に示すが、そこでは同じ参照番号は同じ要素を示す。図５に示すシステムでは、エンジン・バルブ・アクチュエータ６００は電磁気アクチュエータ６９０によって提供される。この実施形態では、図３のシステムの場合のようなコモン・レール・システムは必要ではない。その他の全ての点において、図５のシステムは図３に示すシステムと同様に作動することができる。
【００３６】
一実施形態では、電磁気アクチュエータ６９０は、エンジン・バルブ７００を１エンジン・サイクル当たり少なくとも１回の割合で作動させることができる高速ソレノイド・バルブを含むことができる。別の実施形態では、電磁気アクチュエータ６９０は、低速ソレノイド・バルブを含むことができる。圧電式アクチュエータを含めて、ただしそれだけには限られない、エンジン・バルブ・アクチュエータ６００の他の諸実施形態も、本発明の範囲及び趣旨内にあるとみなされる。
【００３７】
エンジン・ブレーキング及びＥＧＲ用の専用エンジン・バルブ７００は、主排気バルブよりも小さく、より小さな力で開くことができる。バルブが全開した後は、バルブを通る流れ面積は内径とバルブ・ステムの間の環状隙間によって制御され、バルブを開に保つために必要な力はさらに小さくなる。
【００３８】
本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本発明に変更や改変を加えることができることは、当分野の技術者には明らかである。例えば、高圧システムと減圧システムの相対的圧力は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、上記の議論で言及した圧力と異なってもよい。個々の構成部品の大きさや設計を変更することができ、蓄圧タンク、圧力センサ等のようないくつかの構成部品は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく、なくすことができる。さらに、制御バルブ４００の設計は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく変更できる。さらに、使用する油圧作動油は、本発明の意図する範囲から逸脱することなく変更できる。また、本発明の方法及び装置の実施形態は、４ストローク・エンジン・ブレーキングと同様に、通常のエンジン排気及び吸気バルブ事象を改変した、２ストローク・エンジン・ブレーキングにも適用できる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲に入るならば、本発明のそのような全ての改変や変更を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるエンジン・バルブ作動システムのブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態によるエンジン・バルブ作動システムのブロック図である。
【図３】本発明の第３の実施形態によるエンジン・バルブ作動システムの概略図である。
【図４】本発明の第４の実施形態によるエンジン・バルブ作動システムのブロック図である。
【図５】本発明の第５の実施形態によるエンジン・バルブ作動システムの概略図である。
【図１】
2005516144.tif 000003
【図２】
2005516144.tif 000004
【図３】
2005516144.tif 000005
【図４】
2005516144.tif 000006
【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年1月29日(2004.1.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧作動油通路と、
高圧作動油源と、
前記高圧作動油通路を介して前記作動油源に接続された作動油減圧装置と、
低圧作動油通路と、
前記低圧作動油通路を介して作動油減圧装置に接続された作動油制御バルブと、
アクチュエータ作動油通路と、
前記アクチュエータ作動油通路を介して前記作動油制御バルブと連通している、エンジン・バルブを作動させてエンジン・バルブ事象を発生させるための、エンジン・バルブ・アクチュエータとを備える、
エンジン・バルブ作動システム。
【請求項２】
前記エンジン・バルブ事象が、圧縮解放ブレーキング事象、抽気ブレーキング事象、及び排気ガス循環事象からなる群から選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記作動油源が燃料噴射システムを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記作動油減圧装置が、前記作動油の圧力を第１の圧力から、第１の圧力よりほぼ一桁低い第２の圧力へ低減させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の圧力が、２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉ）程度である、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記制御バルブが、
第１の作動位置と第２の作動位置の間を選択的に移動するようになされ、その中に複数の作動油通路を有するバルブ本体と、
前記バルブ本体を移動させるための制御器と、
前記バルブ本体を第１の作動位置に付勢するばねとを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記制御バルブが、前記バルブ本体を１エンジン・サイクル当たり少なくとも１回の割合で移動させる、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
蓄圧タンクをさらに含み、前記バルブ本体が前記第１の作動位置にあるとき、前記制御バルブが、前記アクチュエータ作動油通路を前記蓄圧タンクに接続する、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記バルブ本体が前記第１の作動位置にあるとき、前記制御バルブが、前記アクチュエータ作動油通路を低圧作動油タンクに接続する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バルブ本体が前記第２の作動位置にあるとき、前記制御バルブが、前記アクチュエータ作動油通路を低圧作動油通路に接続する、請求項６に記載のシステム。
【請求項１１】
前記エンジン・バルブ・アクチュエータが、
前記アクチュエータ作動油通路から作動油を受け取る作動油チャンバと、
前記作動油チャンバ内に滑動可能に取り付けられたアクチュエータ・ピストンと、
前記アクチュエータ・ピストンと接触している復帰ばねとを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
低圧作動油タンクをさらに含み、前記作動油源が、
前記低圧作動油タンクと連通している高圧ポンプと、
圧力制御器と、
前記高圧作動油通路に接続された高圧空間とをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エンジン・バルブが専用のエンジン排気バルブである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記エンジン・バルブが主排気バルブより小さな力で作動する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
第１の圧力の作動油を供給する高圧作動油源と、
前記油圧作動油源に接続された作動油減圧装置と、
第１の作動位置と第２の作動位置を有し、前記作動油減圧装置に接続された作動油制御バルブと、
前記作動油制御バルブが前記第２の作動位置にあるときに、第２の圧力の前記作動油を受けるようになされ、エンジン・バルブを作動させてエンジン・バルブ事象を発生させるためのエンジン・バルブ・アクチュエータとを含む、
エンジン・バルブ作動システム。
【請求項１６】
前記第２の圧力が、２１ｋｇ／ｃｍ２（３００ｐｓｉ）程度である、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
エンジン・バルブ事象を発生させるために内燃機関のエンジン・バルブを作動させる方法であって、
作動油減圧装置に作動油を供給する段階と、
第１の圧力から第２の圧力へ作動油圧力を減圧する段階と、
エンジン・バルブ・アクチュエータに作動油を第２の圧力で選択的に加える段階と、
エンジン・バルブ事象を発生させるためにエンジン・バルブを作動させる段階とを含む方法。
【請求項１８】
エンジン・バルブを作動させる前記段階が、圧縮解放ブレーキング事象を発生させる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
エンジン・バルブを作動させる前記段階が、抽気ブレーキング事象を発生させる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
エンジン・バルブを作動させる前記段階が、排気ガス循環事象を発生させる段階をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
専用エンジン排気バルブに接続された専用出口通路をさらに有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項２２】
専用出口通路に接続された冷却手段をさらに有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
エンジン・バルブ事象が冷却ＥＧＲ事象である、請求項２２に記載の方法。
【国際調査報告】
2005516144.tif 000008