(57)【要約】      （修正有）【課題】システムの高圧側の充填をどのような作動状態でも完全に素早く達成することのできる内燃機関のバルブ可変作動システムを提供することを目的としている。【解決手段】第１のタンクと加圧流体室との間に油圧接続された第２の逆止弁を備え、第２の逆止弁は、第１のタンクから加圧流体室に向かう流体の流れのみを許容し、第２の逆止弁と電磁弁は互いに並列に油圧接続されるとともに、第１のタンクから加圧流体室への流体の供給を許容している。このようにして、加圧流体室及びシステムの高圧側の全体の充填工程で、並列の二つの部品、すなわち電磁弁と逆止弁の二つの油圧流路を使用することで流路面積を増大し、応答性を高める。【選択図】図５
2011012681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つあるいはそれ以上のシリンダを有する内燃機関のバルブ可変作動用システム（１００）であって、各シリンダ毎に、
少なくとも一つの吸気弁と少なくとも一つの排気弁（２）を備え、前記吸気弁と前記排気弁の各々は各弁を閉止位置に向かって復帰させるばね復帰手段（３）を有し、
加圧流体室（Ｃ）を有する油圧手段（４ａ，５，Ｃ）を備え、前記加圧流体室（Ｃ）は、その内部と対向するポンプ作用を行うピストン（６）の作動により可変容量を持ち、前記吸気弁あるいは前記排気弁のアクチュエータ（４）に油圧接続されて前記吸気弁あるいは前記排気弁を可変作動させ、
カム軸（９）に支承されたカム（８）により作動し、前記ピストン（６）を制御するとともに、前記油圧手段（４ａ，５，Ｃ）により可変作動する前記吸気弁あるいは前記排気弁のアクチュエータ（４）を制御するタペット（７）と、
前記加圧流体室（Ｃ）及び前記アクチュエータ（４）に油圧接続された電磁弁（１１）をさらに備え、前記電磁弁（１１）は、前記加圧流体室（Ｃ）及び前記アクチュエータ（４）と排出部とを油圧接続し、可変作動する前記吸気弁あるいは前記排気弁を前記タペット（７）から切り離して前記ばね復帰手段（３）により閉止し、
前記排出部を構成する第１のタンク（１２）と、
前記第１のタンク（１２）に接続され、前記第１のタンク（１２）への流体の流れのみ許容する第１の逆止弁（１５）を有する油圧供給ライン（１４）と、
前記第１のタンク（１２）に油圧接続された油圧アキュムレータ（１６）とをさらに備え、
前記システム（１００）は、前記第１のタンク（１２）と前記加圧流体室（Ｃ）との間に油圧接続された第２の逆止弁（１７）を備え、前記第２の逆止弁（１７）は、前記第１のタンク（１２）から前記加圧流体室（Ｃ）に向かう流体の流れのみを許容し、前記第２の逆止弁（１７）と前記電磁弁（１１）は互いに並列に油圧接続されるとともに、前記第１のタンク（１２）から前記加圧流体室（Ｃ）への流体の供給を許容し、
前記第１のタンク（１２）は通気手段（１３）を備え、
各シリンダに対応する前記第１のタンク（１２）は、前記第１の逆止弁（１５）の上流側に位置する一つの第２のタンク（１２０）に油圧接続され、前記第２のタンク（１２０）は、一つのマニホールド流路（１４ａ）を介して前記内燃機関のシリンダの前記第１のタンク（１２）に油圧接続され、前記第１のタンク（１２）に接続された油圧供給ライン（１４）は前記マニホールド流路（１４ａ）より分岐し、
前記第２のタンク（１２０）は、その出口より幾何学的に高い位置に設けられた上向き供給路（１２３）用の入口を持ち、
前記システムは、前記第２のタンク（１２０）の前記出口の下流側に設けられ前記第２のタンク（１２０）からのオイルの流出のみを許容する別の逆止弁（１２１）を備え、
前記第２のタンク（１２０）は、その上部に設けられた孔（１２２）を有する通気手段を備え、
前記システムはさらに、前記第２のタンク（１２０）の上流側で直列に油圧接続されたフィルタ（２０７）と逆止弁（２０８）を備え、前記逆止弁（２０８）は前記第２のタンク（１２０）に向かうオイルの流れのみを許容する、
ことを特徴とするバルブ可変作動用システム。
【請求項２】
前記内燃機関の前記吸気弁と前記排気弁を作動させるための一つのカム軸（２０９）をさらに備え、前記カム軸（２０９）は、前記油圧手段（Ｃ，４ａ，５）により可変作動する前記吸気弁あるいは前記排気弁を制御する第１のカム（２１１）と、前記内燃機関の残りの弁を制御する第２のカム（２１２）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のバルブ可変作動用システム（２００）。
【請求項３】
可変作動する前記弁は吸気弁であることを特徴とする請求項２に記載のバルブ可変作動用システム（２００）。
【請求項４】
前記第１のカム（２１１）の各々は、可変作動する前記吸気弁の主リフトを制御する主突出部と、主リフトより小さい前記吸気弁のリフトを制御する副突出部を備えていることを特徴とする請求項３に記載のバルブ可変作動用システム（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一つあるいはそれ以上のシリンダを有する内燃機関のバルブ可変作動用システムに関し、各シリンダ毎に、少なくとも一つの吸気弁と少なくとも一つの排気弁を備え、吸気弁と排気弁の各々は各弁を閉止位置に向かって復帰させるばね復帰手段を有し、加圧流体室を有する油圧手段を備え、加圧流体室は、その内部と対向するポンプ作用を行うピストンの作動により可変容量を持ち、吸気弁あるいは排気弁のアクチュエータに油圧接続されて吸気弁あるいは排気弁を可変作動させる。また、各シリンダ毎に、カム軸に支承されたカムにより作動し、ピストンを制御するとともに、油圧手段により可変作動する吸気弁あるいは排気弁のアクチュエータを制御するタペットと、加圧流体室及びアクチュエータに油圧接続された電磁弁をさらに備え、電磁弁は、加圧流体室及びアクチュエータと排出部とを油圧接続し、可変作動する吸気弁あるいは排気弁をタペットから切り離してばね復帰手段により閉止し、排出部を構成する第１のタンクと、第１のタンクに接続され、第１のタンクへの流体の流れのみ許容する第１の逆止弁を有する油圧供給ラインと、第１のタンクに油圧接続された油圧アキュムレータとをさらに備えている。
【背景技術】
【０００２】
上述した形式のシステムは、例えば本願出願人の幾つかの従来特許に記載され、図示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
添付した図１を参照すると、本願出願人が開発し、１で示したバルブ可変作動用の油圧システムは、軸線に沿って移動自在の一対の弁２を備え、これらは、各弁を閉鎖位置に復帰させるために設けられたそれぞれのばね復帰手段３と協働する。各弁は、その作動のためアクチュエータ４に接続されている。このシステム１はさらに、容量可変の加圧流体室Ｃと、各アクチュエータ４に油圧接続された流路４ａと、流路４ａ及び加圧流体室Ｃに油圧接続された流路５を有する油圧手段を備えている。
【０００４】
ポンプ作用を行うピストン６は、加圧流体室Ｃの内部に対向し、加圧流体室Ｃの壁は、シリンダ６ａとピストン６自身により形成されている。ピストン６とシリンダ６ａとの間には、ばね部材６ｂが同軸上に介在している。
【０００５】
シリンダ６ａは固定されており、その内部には、タペット７好ましくはロッカによりピストン６が移動自在に設けられており、タペット７はさらに、軸線回りに回転自在のカム軸９で支承されたカム８により作動する。タペット７はカム従動子７ａと支点７ｂとを備えている。
【０００６】
好ましい実施の形態では、カム８は、主突出部１０と副突出部１０ａとを備えている。カム８が吸気弁を制御する場合、副突出部１０ａは主突出部１０よりタイミングが早い。
【０００７】
電気制御手段（図示せず）により作動する電磁弁１１は、加圧流体室Ｃと第１のタンク１２との接続部と、アクチュエータ４と第１のタンク１２との接続部を制御し、第１のタンク１２は排出部を構成している。
【０００８】
アクチュエータ４の詳細構成は添付した図面には図示されていないが、これは、図面をより簡単に理解できるようにしたためであり、またそのような詳細は、例えば欧州特許第１，２４３，７６３号、第１，３３８，７６４号、第１，６３５，０４５号等のような本願出願人の従来特許に開示されていることを参照することで実施できる。
【０００９】
ある好ましい実施の形態では、タンク１２は、その上部に設けた孔１３のような通気手段を備えている。第１のタンク１２には作動流体が供給され、作動流体は好ましくは、システム１が取り付けられたエンジンの潤滑回路から、それに接続された油圧供給ライン１４を介して送られるオイルであり、油圧供給ライン１４は、第１の逆止弁１５を介してマニホールド流路１４ａより分岐している。
【００１０】
逆止弁１５は、タンク１２のみに向かって流体の流れを許容するためのものである。油圧アキュムレータ１６は、流路１６ａを介してタンク１２に油圧接続されている。
【００１１】
この種のバルブ可変作動用システムの動作の基本的な特徴は、弁２の動作をカム８により付与されるタペット７の動作から切り離すことができることである。具体的には、システム１は、上述した油圧手段、すなわち、加圧流体室Ｃと流路４ａ，５とアクチュエータ４と電磁弁１１を介して、作動可変の弁である弁２を制御する。
【００１２】
オイルは、マニホールド流路１４ａからシステムに向かって流れ、油圧供給ライン１４に入る。逆止弁１５を通過後、オイルはタンク１２に至る。上述した油圧手段には通常オイルが完全に充填されているが、それらの内部のオイル量は、作動時の必要性に応じて変化することもある。その詳細については後述する。
【００１３】
加圧流体室Ｃは、タペット７を介してピストン６が作動するので、その容量は可変である。具体的には、カム８がタペット７の動作を制御するに際し、後者はその動作をポンプ作用を行うピストン６に伝達し、ピストン６は、流路５内に電磁弁１１と流路４ａに向かうオイルの流れを発生させる。
【００１４】
タペット７の動作は、流体室Ｃ内の圧力とばね部材６ｂの動作に依存する。
【００１５】
このようにしてオイルはアクチュエータ４に達し、アクチュエータ４は弁２のリフトを生じることになる。
【００１６】
弁２のリフトを生じるために必要は条件は、電磁弁１１が電気信号により閉状態に維持されていることである。用語「閉状態」は、電磁弁１１がタンク１２を流路５，４ａから切り離し、したがって、加圧流体室Ｃとアクチュエータ４から切り離している状態のことを意味している。これにより、ピストン６の動作により生じたオイルの流れのすべては、弁２を制御するアクチュエータ４に送られる。
【００１７】
電磁弁１１が前記電気信号の遮断により開状態、すなわち電磁弁１１がタンク１２と、流路４ａ，５及び加圧流体室Ｃとを油圧接続した状態に切り替えられると、ピストン６により発生したオイルの流れは、電磁弁１１を介してタンク１２に向かって、またおそらくは油圧アキュムレータ１６に向かって流れ出て、加圧流体室Ｃと流路４ａ，５の圧力は低下する。さらに、電磁弁１１の状態にかかわらず、流路４ａ，５は常に互いに油圧接続されていることを知るべきである。
【００１８】
したがって、電磁弁１１が開状態であれば、アクチュエータ４は、ばね復帰手段３が発生した弾性復帰動作に対抗する作動力を弁２に加えることができないので、ばね復帰手段３は、各アクチュエータ４内の油圧ブレーキ（図示せず）のみに抗して、対応する弁２を早く閉止することになる。
【００１９】
上述した油圧ブレーキの構成の詳細は、その理解を容易にするために、添付した図面には図示されていないが、例えば、欧州特許第１，０９１，０９７号、第１，３４４，９００号等によりそれ自体公知である。
【００２０】
したがって、電磁弁１１を作動させ、タンク１２で構成された排出部にアクチュエータ４と加圧流体室Ｃを接続することにより弁２の動作をタペット７の動作から選択的に切り離すことができる。このように切り離すことで、後のエンジンサイクル及び同じサイクルにおける弁２のリフトや開閉タイミングを変更することができる。
【００２１】
さらに、図２を参照すると、公知の図１のシステムは、好ましい実施の形態では別の部品を備えている。図２の実施の形態では、図１の部品と同じものには同じ参照符号を付しており、第２のタンク１２０は、第１の逆止弁１５により許容される中間流路１２０ａを介してマニホールド流路１４ａに流入するオイルの流れ方向から見て上流側で第１のタンク１２に直列に油圧接続されている。第１の逆止弁１５により許容されるオイルの流れ方向は、図２のＦで示されるように、システム１に供給されるオイルの流れ方向と明らかに同じである。
【００２２】
さらに別の逆止弁１２１が、第２のタンク１２０の出口の下流側の流路１２０ａに挿入されており、この逆止弁は、第２のタンク１２０からマニホールド流路１４ａに向かって、したがって第１のタンク１２に向かってのみ流体が流れることを許容するものである。
【００２３】
第２のタンク１２０は通気手段を備えているのが好ましく、特にその上部に設けた孔１２２を備えているのが好ましい。また、通気手段１２２は、通気手段１３と同様、タンクから離れた位置に空気を流出させ、例えば、様々な形体の経路を有する通気路であってもよい。
【００２４】
第２のタンク１２０は、その出口より幾何学的に高い位置に設けられた上向き供給路１２３用入口を持つ。特に、上向き供給路１２３は、タンク１２０の出口に位置する中間流路１２０ａより幾何学的に高い位置にあり、同様にマニホールド流路１４ａよりも高い位置にある。
【００２５】
図１の実施の形態と図２の変形例の両方に記載したシステム１は、機能的には高圧側と低圧側に分離されている。
【００２６】
具体的には、用語「システムの高圧側」は、アクチュエータ４と流路４ａ，５と加圧流体室Ｃを含む一組の部品を意味しており、図１及び図２においてＦ’で示される油圧手段に流入する方向から見て電磁弁１１の下流側に油圧接続された部分のことである。
【００２７】
これに対し、方向Ｆ’に対し電磁弁１１の上流側の部品群を「システムの低圧側」と称している。結果として、逆止弁１５，１２１をそれぞれ「第１の低圧逆止弁」、「第２の低圧逆止弁」と称することもでき、これによりこれらの弁を機能的観点から特徴付けている。実際のところ、両方の弁１５，１２１は、方向Ｆ’に対し電磁弁１１の上流側に配設された部品を油圧接続している。
【００２８】
システムの低圧側にはタンクや流路があり、その油圧は、高圧室Ｃや流路４ａ，５やアクチュエータ４の圧力値よりかなり低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２９】
【特許文献１】欧州特許第１，５５５，３９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３０】
上述した公知のバルブ可変作動システムにおいては、システムの高圧側が空になったり充填されたりする状態が継続して代わる代わる発生する。
【００３１】
弁２の動作をタペット７の動作から切り離すために、電磁弁１１を開放することで高圧側が空になると、弁２を再度作動するために、システムの高圧側、特に加圧流体室Ｃに充填することが必要になる。システムの高圧側の充填は極めて短時間に行う必要があり、タンク１２を高圧側から分離するために電磁弁１１が閉状態に切り替わる前に完了しなければならない。
【００３２】
部品のサイズや形状は、流路面積、特に電磁弁１１の流路面積は、システム作動に要求される時間内で高圧側を確実に充填するには十分とは言えないものなので、充填動作は一般的に厳しいものである。
【００３３】
特に、システムの高圧側の充填動作が厳しい状態の典型的な例は、内燃機関が冷えた状態で始動し、システム１が吸気弁を制御するときである。
【００３４】
欧州特許第９６１，８７０号で本願出願人が提案した解決策では、主突出部１０と副突出部１０ａ（図１参照）の両方を有するカム８がエンジンに設けられている。具体的には、突出部１０は吸気弁の主リフトを制御するのに使用されるのに対し、副突出部１０ａは、内部排ガス再循環（内部ＥＧＲ）効果を達成する目的で、主リフトよりかなり低い吸気弁のリフトを制御するのに使用される。
【００３５】
副突出部１０ａにより、主突出部１０のタイミングより早いタイミングで、排気弁の開制御の角度間隔以内の角度間隔で吸気弁を開制御することができる。副突出部１０ａに対応する角度間隔は、主突出部１０に対応する角度間隔より遥かに長い。これにより、吸気路に向かって燃焼ガスの一部が逆流し、吸気路に燃焼ガスが残るようになり、燃焼ガスは後に主突出部１０により制御される吸気弁の主リフト中に再度吸入される。
【００３６】
しかしながら、エンジンの冷間始動状態では、副突出部１０ａで制御されて内部ＥＧＲ効果を達成する吸気弁のリフトは、副突出部１０ａに対応する角度間隔で電磁弁１１を開状態に維持することにより不能になる。このような状態では、システムの高圧側はその圧力が低下し、ポンプ作用を行うピストン６の作動で生じたオイルの流れは、電磁弁１１を介してタンク１２により構成される排出部に向かって送出される。
【００３７】
吸気弁の主リフトの制御時には、吸気弁を必要に応じて制御するために、システム高圧側の充填は完了しておく必要がある。しかしながら、公知のシステムでは、システム高圧側に向かってオイルが流れる流路は一つしかなく、この流路は、開状態にある電磁弁１１により形成されている。
【００３８】
上述した状態で、電磁弁１１が提供する流路面積が小さくても、低温時には非常に高いオイルの粘性が伴う。これら二つの要因が組み合わさって、充填時におけるシステム高圧側に向かうオイルの流れが著しく減少し、結果として、カム８が吸気弁の主リフトを制御しているにもかかわらず、電磁弁１１の閉止後はシステム高圧側には部分的にしか充填されていないことになる。
【００３９】
加えて、エンジン始動時の約５秒間では、システム１を含む下流側の圧力は完全には上昇していない。この時間は、十分な圧力に達していないので、タンク１２と加圧流体室Ｃ間に圧力差を生じることはできず、システムの高圧側にオイルを流して充填することは極めて難しい。
【００４０】
この時間間隔では、ポンプ作用を行うピストン６によってのみタンク１２と加圧流体室Ｃ間の圧力差を確保できるが、ピストン６は、ばね部材６ｂにより制御されたその戻り行程で加圧流体室Ｃの圧力を低下させ、そこにオイルが流入する。しかしながら、このようにして生じたオイルの流れは、システムの高圧側を完全に充填するには不十分である。
【００４１】
システムの高圧側の充填は不十分なので、タペット７により制御されたピストン６のストロークの一部では、システムに入った空気を圧縮するだけで、吸気弁の動作は実質的に生じない。
【００４２】
その後、オイルが流路５，４ａに送られて圧力が上昇する値にピストン６のストロークが到達すると、システムでは、加圧流体室Ｃと、吸気弁のアクチュエータ４を含む加圧流体室Ｃに油圧接続されたすべての部品内に急激な圧力上昇が生じる。
【００４３】
添付の図３は、加圧流体室Ｃ内の圧力曲線を描いたグラフであり、エンジンの角度あるいはクランク角の関数として縦軸には「圧力」を示している。高圧側の通常の充填状態では内部ＥＧＲ効果（曲線Ａ）を伴い、例えば冷間始動時（曲線Ｂ）のシステムの高圧側の不十分な充填状態では、内部ＥＧＲ効果は伴わない。
【００４４】
ピストン６がシステムの高圧側を徐々に加圧すると、通常充填状態時に到達する最大値の約２倍の最大値に圧力は到達する。不十分な充填状態では、ピストン６が非常に低い抵抗を受けるストロークの最初の部分に続く次の部分で、ピストン６がシステムの高圧側のオイルを加圧すると、ピストン６にかかる抵抗力は略瞬間的に上昇する。
【００４５】
これは明らかにシステム１の構造に衝撃的に作用し、様々な部品の機械的強度が危機にさらされる。加えて、図３及び図４を参照すると、システムの高圧側のオイル加圧は、同じ高圧側の通常充填状態時より遅れて発生する。
【００４６】
具体的には、ピストンストロークの最初の部分では、システム内にある空気が実質的に圧縮され、その後、加圧流体室Ｃの容量が十分に減少すると、システム内のオイルが加圧される。
【００４７】
したがって、通常吸気弁の主リフトを制御するピストン６のストロークの最初は、弁自体には何の動作も生じることはなく、ピストン６の上述した最初のストロークに対応するカム角度に相当するクランクの角度間隔では、ばね復帰手段３の作用により弁は閉止状態にある。
【００４８】
したがって、システムの高圧側のオイルがピストン６により加圧されて初めて吸気弁を開くことができる。
【００４９】
その結果、システムの高圧側の通常充填状態より遅く吸気弁は開くことになる。図４には、通常充填状態における各吸気弁の主リフトプロフィールがＤで示されており、上述した不十分な充填状態における各吸気弁のリフトプロフィールがＥで示されている。これら二つの曲線は、エンジン角あるいはクランク角の関数として描いたものである。
【００５０】
曲線Ｅは、上方に平行移動すると、同じクランク角の範囲では曲線Ｄに略一致する。これは、リフトプロフィールの形状は常にカム８の形状に依存しており、したがって、所定の角度間隔では、カム８で決定されるプロフィールに相当する運動の法則に基づいて弁は動くことになる。システム内にある空気が圧縮されることで、ピストン６のストロークの一部、すなわち弁２のリフトの一部は失われるので、リフト値は明らかに低い。
【００５１】
したがって、各弁の実際のリフトは、ＬＶＯ（Late Valve Opening：遅れ弁開放）と称されるシステム１の作動モードにより生じるリフトに略等しい。ＬＶＯについては後述するが、この場合、意図的に作動させた結果ではなく、望ましくない結果である。
【００５２】
通常充填状態時の最大リフトと不十分な充填状態時の最大リフトとの差は大きく、後者が前者の半分になることもある。その結果、エンジンは十分な量の空気（あるいは空気とガソリンの混合体）を吸い込むことができず、エンジン始動は極めて難しくなる。この問題はディーゼルエンジンの場合に特に顕著で、ディーゼルエンジンの場合、空気が十分でないと、燃料点火に適した状態にするのが難しい。
【００５３】
本願出願人は、本願出願時にはまだ公開されていない欧州特許出願第８，４２５，４５１．５号でシステムの高圧側に接続された油圧ラインを有するバルブ可変作動システムを提案している。このシステムでは、オイルの流れは電磁弁ではなく逆止弁により制御されており、電磁弁は、システムの高圧側を排出部に接続するためにだけ使用されている。
【００５４】
しかしながら、逆止弁を使用しても、作動状態におけるシステム最適動作のために十分な流路面積を確保できないので、システムの高圧側の充填の問題は解決するわけではない。さらに、前記逆止弁でシステムに必要なオイルの流れ全体を制御する必要があり、弁サイズが増大して、全体システムの動特性にとって明らかに問題である。
【００５５】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、特にシステムの高圧側の充填をどのような作動状態でも完全に素早く達成することのできる内燃機関のバルブ可変作動システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００５６】
上記及び他の目的は、本発明に関連してここで提供する技術の開示に不可欠な部分である添付の特許請求の範囲に記載した特徴を有する内燃機関のバルブ可変作動用システムにより達成される。
【００５７】
特に、本発明の目的は、本願明細書の冒頭に記載した特徴のすべてを有する内燃機関のバルブ可変作動用システムによって達成され、第１のタンクと加圧流体室との間に油圧接続された第２の逆止弁を備え、第２の逆止弁は、第１のタンクから加圧流体室に向かう流体の流れのみを許容し、第２の逆止弁と電磁弁は互いに並列に油圧接続されるとともに、第１のタンクから加圧流体室への流体の供給を許容している。
【００５８】
このようにして、加圧流体室及びシステムの高圧側の全体の充填工程で、並列の二つの部品、すなわち電磁弁と逆止弁を使用することで、流路面積が増大する。
【００５９】
有利な点は、互いに並列の二つの油圧流路を使用することで、逆止弁のサイズを限定することができ、したがって、システム作動時、逆止弁の応答が極めて早いことである。
【００６０】
本発明の他の特徴は、添付の特許請求の範囲に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本願出願人が開発した公知のバルブ可変作動システムの概略図である。
【図２】本願出願人の欧州特許第１，５５５，３９８号に記載の図１のバルブ可変作動システムの変形例の概略図である。
【図３】システムの加圧流体室の通常の充填状態と不十分な充填状態におけるエンジンのクランク角の関数として加圧流体室内の圧力変化を示すグラフである。
【図４】加圧流体室の通常の充填状態と不十分な充填状態におけるエンジンのクランク角の関数として弁リフトの変化を示すグラフである。
【図５】図１のシステムを本発明に基づいて変更した概略図である。
【図６】図２のシステムを本発明に基づいて変更した概略図である。
【図７】本発明の別の形態に係るバルブ可変作動システムの構成を示す斜視図である。
【図８】図７の矢印VIIIから見た詳細斜視図である。
【図９】図８の矢印IXから見た詳細斜視図である。
【図１０】図７のシステムを備えた内燃機関の一部の平行面に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６２】
本発明の特徴及び利点は、単なる非限定的な例としての添付図面を参照して以下の記載により明らかになる。
【００６３】
図５において、参照番号１００は、本発明に係るバルブ可変作動システムの好ましい実施の形態を示している。システム１００は内燃機関に取り付けられ、吸気弁及び排気弁の作動用として一般に使用される。
【００６４】
上述した図面に示した部品に相当する部品には同じ参照番号を付している。
【００６５】
システム１００は、タンク１２と加圧流体室Ｃとの間に電磁弁１１と並列に油圧接続した逆止弁１７を備えている。より具体的には、逆止弁１７は流路５を介して加圧流体室Ｃに油圧接続されている。逆止弁１７は、タンク１２からオイルが流出し、特に加圧流体室Ｃに向かって流れる方向にのみ許容するように配置されている。以下の説明においては、逆止弁１７を「高圧逆止弁」と称し、その機能的意味は以下の説明により明らかになるが、上述したシステムの高圧側とリンクしている。
【００６６】
高圧逆止弁１７の構成の詳細は、公知のやり方で達成しうるので、ここでは記載しないし図示もしない。典型的には、弁１７は、弁座のある弁体と、ばね手段で弁座に向かって押圧される栓塞子を備えている。
【００６７】
システム１００により、例えば冷間始動時のように上述した臨界状態では、公知のシステム１に比べて遥かに素早くシステムの高圧側をオイルで充填することができる。高圧逆止弁１７と電磁弁１１は両方とも流体をシステムの高圧側、特に加圧流体室Ｃに送るためのものである。
【００６８】
ここに記載したバルブ可変作動システムでは、電磁弁１１を開放して加圧流体室Ｃをタンク１２のような排出部に油圧接続する時にはいつでも、システムの高圧側、特に加圧流体室Ｃを充填する必要がある。これはどのような作動状態でも行われ、カムとタペットにより幾何学的に決定されるリフトプロフィールに相当する全リフトプロフィールに応じて弁は作動する必要はない。
【００６９】
システムの高圧側がタンク１２に油圧接続される作動状態は、次のとおり幾つもある。
・早期弁閉止（ＥＶＣ）を伴う作動モード：電磁弁１１は、全リフトプロフィールの開放開始角で始まり、全リフトプロフィールの閉止終了角の前であって、エンジンの作動状態の関数として可変の角度で終了する角度範囲（クランク角あるいはカム角）で閉止状態にある。このような場合、ばね復帰手段３の作用で、各アクチュエータ４内の油圧ブレーキのみに抗して各弁は非常に早く閉止する。この作動モードは、エンジンの部分負荷状態と関連している。
・弁開放遅れ（ＬＶＯ）を伴う作動モード：電磁弁１１は、上述したプロフィールに相当する全角度範囲よりも狭く全リフトプロフィールの最大リフト角を実質的に中心とした角度範囲で閉止状態にある。この場合、弁開放は遅れ、リフトプロフィールは、リフト値が小さい電磁弁１１の閉止角度範囲における全リフトプロフィールに相当する。これは、ピストン６により変化する加圧流体室Ｃのオイルの一部がタンク１２に送られ、残りのオイルでは全リフトプロフィールに相当するリフトを生じえないからである。リフトプロフィールは、カム形状に依存するので、その形状は同じ角度範囲の全リフトプロフィールに相当する。この作動モードは、始動後のアイドリング状態と関連している。
・実質的に一連の早期弁閉止（ＥＶＣ）と弁開放遅れ（ＬＶＯ）からなるマルチリフト作動モード：このモードは、燃焼を最適化するために都会の道路での運転に代表される、低負荷状態あるいは最小回転数と関連している。
【００７０】
上述した作動モードは、エンジンの殆どの作動状態、特に都会あるいは田舎の道路での運転に特有の作動状態と関連していることから、非常に意味のあるものであり、全リフトプロフィールは一般に、高トルクが要求されるエンジンの高負荷あるいは全負荷状態にのみ関連している。
【００７１】
したがって、エンジンの負荷と速度に応じて所定のモードに基づいてリフトを常に制御できるように、実質的に各エンジンサイクルでシステムの高圧側を充填することは必要なことである。充填は、上述したように、タンク１２とアキュムレータ１６からオイルを戻すことにより行われ、システム１００の応答はより早くなる。一連のエンジンサイクルの場合は明らかに、弁は全リフトに渡って作動するので、オイル漏れの補填を除けば、システムの高圧側の充填は必要ではない。
【００７２】
オイルがタンク１２からシステムの高圧側に移動する全流路面積は、高圧逆止弁１７の流路面積に相当する分だけ公知のシステム１よりも大きい。
【００７３】
したがって、加圧流体室Ｃに向かう流れが増大し、加圧流体室Ｃの充填に必要な時間は著しく減少する。
【００７４】
また、寒冷気候状態では、高粘性のためオイルが流れにくくなると、流路面積が大きいことで、オイルの流れの発生に必要な圧力差を低減することができ、所定時間内に充填を完了することができる。
【００７５】
さらに、システム１００を内燃機関の吸気弁に適用して、主突出部１０と副突出部１０ａを有するカム８を使用して、内部ＥＧＲ効果を図れば、従来技術に関連し冷間始動状態に関連する問題も容易に解決することができる。
【００７６】
上述したことを要約すると、電磁弁１１が開状態の冷間始動状態では、カム８の回転方向に対し主突出部１０のタイミングより早い副突出部１０ａは、加圧流体室Ｃを空にしてタンク１２にオイルを供給する。タンク１２に送られたオイル量は、主突出部１０がタペット７に作用して主リフトを制御する前に、加圧流体室Ｃを再び充填する必要がある。
【００７７】
電磁弁１１と高圧逆止弁１７を合わせた流路面積を利用することにより、図３及び図４に示されるように、上述した公知のシステムに典型的な事態を引き起こすことなく、必要な時間内に充填を完了することができる。
【００７８】
さらに、電磁弁１１と高圧逆止弁１７は共にシステムの高圧側、特に加圧流体室Ｃへの供給に寄与するため、限られたサイズ、したがって応答性のよい高圧逆止弁１７を取り付けることができる。これは、明らかにオイルが電磁弁１１と高圧逆止弁１７の両方を介して流れることで可能になり、本願出願人が提案した上述したシステムに典型的な構成では、オイルが逆止弁を介してのみ高圧側に流れることで、逆止弁のサイズがかなり大きく、したがって応答性が悪いこととは異なる。
【００７９】
図６は、システム１００の別の実施の形態を示しており、図５と同様、既に説明した図面に示される部品と同じ部品には同じ参照番号を付している。
【００８０】
図示した実施の形態では、高圧逆止弁１７は、システム１００を含む予め組み立てられたユニットで、システム１００が取り付けられるエンジンの頭部の上に配置され、例えば本願出願人の欧州特許第１，３３８，７６４号で知られる所謂「煉瓦」あるいは煉瓦状構造体の内部に形成された流路１８の内部に配置されている。
【００８１】
上述した図２に図示されたシステムと同様、システム１００のこの別の実施の形態は、通気手段１２２を有し、上向き供給路１２３を介して供給される第２のタンク１２０と、第２の低圧逆止弁１２１が挿入された中間流路１２０ａと、第１の低圧逆止弁１５が挿入された油圧供給ライン１４が分岐するマニホールド流路１４ａとを備えている。上述したように、通気手段１３，１２２は、それぞれ第１のタンク１２と第２のタンク１２０に関連して、一例として単に図示した例よりもタンク１２，１２０より離れた位置に空気を逃がすようにしている。
【００８２】
また、上述した例と同様、第２のタンク１２０は、その出口より幾何学的に高い位置に設けられた上向き供給路１２３用入口を持つ。特に、上向き供給路１２３は、タンク１２０の出口に位置する中間流路１２０ａより幾何学的に高い位置にあり、同様にマニホールド流路１４ａよりも高い位置にある。
【００８３】
図７は、多気筒エンジンに適した図６のシステム１００の実際例であるバルブ可変作動用システム２００を示している。分かり易くするため、部品の幾つかは省略しており、油圧接続部の幾つかは図面に追加しており、これらについては後述する。これまでの図面に図示された部品は同じ参照番号を付している。
【００８４】
図７のシステム２００は、直列シリンダを有するエンジンと関連しており、エンジンのクランク軸に平行に延び流路２０２と直角に油圧接続された流路２０１を備えており、流路２０２は、エンジン頭部内に設けられた流路２０３に油圧接続されている。
【００８５】
流路２０１はさらに、流路２０２と平行に延びる流路２０４と直角に油圧接続されている。したがって、流路２０４は、立ち上がり流路１２３と連通する実質的に垂直（あるいは略垂直）に延びる流路２０５に油圧接続されている。本実施の形態において、流路１２３は、流路１２３より大きい断面積の実質的に垂直な流路２０６を介してタンク１２０に油圧接続されている。流路２０６内には、フィルタ２０７と逆止弁２０８が収容されており、これらは図７では概略的に図示しているが、タンク１２０の上流側で互いに直列に油圧接続されている。逆止弁２０８は、図７においてＦで示されるオイルの流れ方向から見てフィルタ２０７の下流側に接続されている。逆止弁２０８は、タンク１２０に向かうオイルの流れ、すなわち方向Ｆのオイルの流れのみ許容するためのものである。逆止弁２０８は、その配置や接続関係から判断して、図２及び図６の弁１２１，１５と同様、低圧逆止弁である。
【００８６】
流路１２０ａは、本実施の形態では逆止弁１２１を持たないが、タンク１２０から分岐し、マニホールド流路１４ａに油圧接続されている。マニホールド流路１４ａは、図２及び図６に示されるものより軸方向の長さが長く、特に複数のタンク１２がそれぞれ（逆止弁１５が設けられた）油圧供給ライン１４を介してマニホールド流路１４ａに油圧接続されている。一方、タンク１２０は一つ設けられている。図示された実施の形態は、４気筒直列エンジンに使用されるシステム２００を示しているが、この実施の形態では、それぞれ一つのシリンダと関係している四つのタンク１２が、マニホールド流路１４ａから分岐した油圧供給ライン１４を介してマニホールド流路１４ａに油圧接続されている。したがって、マニホールド流路１４ａは機能的に見ると共通供給流路である。このように、第２のタンク１２０は、第１のタンク１２の各々に油圧接続されている。
【００８７】
各タンク１２と関連して、次のとおりの１群の部品が設けられている。
・ばね復帰手段３を有し、吸気弁あるいは排気弁である弁２
・加圧流体室Ｃを有し、各弁２のアクチュエータ４に油圧接続された上述した油圧手段
・加圧流体室Ｃと対向しポンプ作用を行うピストン６と、シリンダ６ａと、ばね部材６ｂ
・ピストン６を作動させるタペット７
・電子手段により制御され、加圧流体室Ｃと各弁２のアクチュエータ４に油圧接続された電磁弁１１
・タンク１２に油圧接続された油圧アキュムレータ１６（図７では図示せず）
・タンク１２と加圧流体室Ｃとの間に油圧接続された第２の逆止弁１７（図８）
【００８８】
しかしながら、システム２００は高圧逆止弁１７とは完全に独立しており、高圧逆止弁１７を考慮することなく使用することができる。
【００８９】
システム２００は、エンジンの吸気弁と排気弁を作動させるための一つのカム軸２０９を備え、カム軸２０９は、第１のカム２１１と第２のカム２１２とを有するカム群２１０を備えている。第１のカム２１１は弁２が可変作動するように制御し、したがって、弁２は油圧手段４ａ，５，Ｃと、それぞれのアクチュエータ４と各ピストン６に作動上関連しているのに対し、第２のカム２１２は、残りの弁を制御する。
【００９０】
各カム２１１は、図１、図２、図５、図６のカム８と実質的に同じである。
【００９１】
したがって、各タンク１２及び関連部品と関連して、システム１００（あるいは、高圧逆止弁１７が設けられていない場合にはシステム１）と同じタイプの作動サブシステムが設けられている。このため、各作動サブシステムは低圧側（マニホールド流路１４ａにより他のサブシステムと連通している）と高圧側を有し、これらは上述したものと機能的に同じである。
【００９２】
好ましい実施の形態では、カム２１１は吸気弁と作動上関連しているため、吸気弁は可変作動型であり、カム２１１は、それぞれ主突出部と副突出部を有し、これらはカム８の突出部１０，１０ａと機能的に同じである。一方、カム２１２は従来の方法で排気弁を制御する。
【００９３】
互いに平行な一対の流路２１３，２１４は、流路２０１，１４ａと平行に延びており、それぞれ分岐路２１３ａ，２１３ｂ（図９）と分岐路２１４ａを備えている。分岐路２１３ａ，２１４ａは、各タペット７の支点７ｂとカム軸２０９に対応する開口部でそれぞれ終端している。さらに、図９を参照すると、各分岐路２１３ｂは、各アクチュエータ４内に配置された油圧タペットにオイルを供給するために設けられており、それ自体は、例えば欧州特許公開第１，３４４，９００号、第１，６７４，６７３号から公知である。
【００９４】
流路２１３，２１４（図７）は、エンジン頭部に設けられた流路２１５に油圧接続されている。特に、流路２１５は、流路２１３に対応する流路２１９の開口部で終端する一連の流路２１６，２１７，２１８，２１９に油圧接続されている。流路２１６，２１７は、流路２１７，２１８及び流路２１８，２１９と同様、互いに直列に油圧接続されている。
【００９５】
さらに、流路２１５は、流路２１４に直角に接続された流路２２０に油圧接続されている。
【００９６】
システム２００の作用は次のとおりである。
【００９７】
システム２００が取り付けられたエンジンの潤滑回路から来るオイルがシステム２００全体に供給される。特に、流路２０３，２１５は、流路２０１及び流路２１３，２１４にそれぞれオイルを供給する。流路２０１は、流路２０４，２０５，２０６，１２３を介してタンク１２０に供給する。流路２０６を流れたオイルは、フィルタ２０７により濾過され、逆止弁２０８を介してタンク１２０に至る。タンク１２０からのオイルは、低圧逆止弁１５を通過した後、マニホールド流路１４ａ及びタンク１２に向かって流れる。
【００９８】
各タンク１２は、システム１，１００を参照して上述した作動と同様に作動する対応するサブシステムにオイルを供給する。
【００９９】
流路２１５に流れ込むオイルは、流路２２０と、一連の流路２１６，２１７，２１８，２１９に供給される。流路２２０を介してオイルは流路２１４に流れ込み、さらに分岐路２１４ａを介してカム軸２０９に送られ、カム軸２０９を潤滑する。
【０１００】
流路２１６，２１７，２１８，２１９を介してオイルは流路２１３に流れ込み、分岐路２１３ａを介してロッカ７の支点７ｂに供給され、分岐路２１３ｂを介してアクチュエータ４内の油圧タペットに供給される。この点の詳細については後述する。
【０１０１】
高圧逆止弁１７が設けられていることから、システム２００は、システム高圧側の充填について上述したシステム１００の利点のすべてを維持することができる。
【０１０２】
図１０は、上述したシステム２００を備えた内燃機関の弁駆動／流体交換システムを示しており、全体として３００を付している。既に説明し図示した部品には同じ参照番号を付している。この図は、エンジンのクランク軸に直交し互いに平行な複数の面に沿った断面図であり、弁２の一つ及びこれに対応するアクチュエータ４と、加圧流体室Ｃと、ピストン６と、電磁弁１１とを図示したものである。
【０１０３】
エンジンの弁駆動／流体交換システム３００は、エンジンの燃焼室の壁部３０１ａと、吸気弁及び排気弁にそれぞれ対応する吸気ポート３０２と排気ポート３０３を有する頭部３０１を備えている。図１０に示した好ましい実施の形態において、吸気弁は、カム２１１と上述した油圧手段Ｃ，４ａ，５とアクチュエータ４により制御される可変作動弁２であり、排気弁３０３ａはカム２１２（図１０では図示せず）により従来の方法で作動する非可変型のものである。
【０１０４】
頭部３０１の上方に、上述した煉瓦状構造体３０４を介してシステム２００は配置されており、煉瓦状構造体３０４は、カム軸２０９の支持部材を有するカム支承体と呼ばれる支持ブロック３０５に取り付けられている。システム２００の部品は煉瓦状構造体３０４の内部にあるか、煉瓦状構造体３０４に接続されており、煉瓦状構造体３０４は、頭部３０１の上方に取り付けられるようにシステム２００を含む予め組み立てられたユニットとして構成されている。一方、流路２１４，２１５，２１６，２１７，２２０と分岐路２１４ａは、流路２０１，２０２，２０３，２０４，２０５と同様にカム支承体３０５内に形成されている。カム軸２０９は煉瓦状構造体３０４とは独立しており、カム支承体３０５に取り付けられる。
【０１０５】
最後に、エンジンの弁駆動／流体交換システム３００は、システム２００の上方に延在し、煉瓦状構造体３０４とカム支承体３０５に固定されたカバー部材３０６を備えている。カバー部材３０６があるため、システムは外部から遮断され、塵埃や他の異物の侵入を防いでいる。
【０１０６】
図１０は、煉瓦状構造体３０４の内部と、マニホールド流路１４ａと、流路２１３と、アクチュエータ４内の油圧タペット３０７にオイルを供給する流路２１３ｂの一つを断面で示している。
【０１０７】
図１０では図示していないが、図９に概略的に示される高圧逆止弁１７も設けられている。上述したように、逆止弁１７は公知の方法で取り付けることができるので、簡略化のためその詳細構成は図面では省略している。
【０１０８】
さらに、システム２００に関連して上述したように、エンジンの弁駆動／流体交換システム３００は高圧逆止弁１７とは独立しており、高圧逆止弁１７を設けない場合でも、上述したように構成することができる。
【０１０９】
当然のことながら、根底を成す原則に基づいて、構成上の詳細や実施の形態は、本発明の範囲を逸脱しないかぎり、ほんの一例として図示した上述したものとは大きく変更できるものである。
【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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【外国語明細書】
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