(57)【要約】【課題】【解決手段】内燃機関用のバルブ運転装置であって：ハウジング（２）と；前記ハウジング（２）内に完全に位置している往復ピストン（１）であって、一またはそれ以上のポペット弁（７）を駆動する往復ピストン（１）と；第１の流体供給路と第１の流体排出路であって、各々の路が、第１の往復ピストン端部（１６）へ／からの流体の供給又は排出を制御可能な路と；第２の流体供給路と第２の流体排出路であって、各々の路が、第２の往復ピストン端部（１７）へ／からの流体の供給又は排出を制御可能な路と；を具え、前記往復ピストン（１）が使用の際に第１及び第２の位置間で前記供給及び排出路内の流体を制御することによって駆動され、これによって、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）を動作させ、コネクタ（９）が前記ハウジング（２）内の開口（１４）を通って前記往復ピストン（１）を前記一又はそれ以上のポペット弁（７）に連結しており、前記往復ピストン（１）が前記ハウジングの内壁と共働して、前記開口（１４）を通って前記ハウジング（２）から流体が実質的に出てゆくことを防止するシールを形成している。【選択図】    図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用のバルブ運転装置において：
ハウジング（２）と；
前記ハウジング（２）内に完全に位置している往復ピストン（１）であって、一またはそれ以上のポペット弁（７）を駆動する往復ピストン（１）と；
第１の流体供給路（３）と第１の流体排出路（５）であって、各々の路が、第１の往復ピストン端部（１６）へ／からの流体の供給又は排出を制御可能な路と；
第２の流体供給路（４）と第２の流体排出路（６）であって、各々の路が、第２の往復ピストン端部（１７）へ／からの流体の供給又は排出を制御可能な路と；
を具え、
前記往復ピストン（１）が使用の際に第１及び第２の位置間で前記供給及び排出路（３、４、５、６）内の流体を制御することによって駆動され、これによって、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）を動作させ、コネクタ（９）が前記ハウジング（２）内の開口（１４）を通って前記往復ピストン（１）を前記一又はそれ以上のポペット弁（７）に連結しており、前記往復ピストン（１）が前記ハウジングの内壁と共働して、前記開口（１４）を通って前記ハウジング（２）から流体が実質的に出てゆくことを防止するシールを形成していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ運転装置において、前記開口（１４）が前記往復ピストン（１）の外側面の少なくとも一部によって実質的に密封されており、前記開口（１４）を通って前記ハウジング（２）から流体が出て行くことを防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）に固定されたコネクタロッド（９）が一又はそれ以上のポペット弁（７）に連結していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記第１の往復ピストン端部（１６）と前記第２の往復ピストン端部（１７）が実質的に同じ表面積を有することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記第１の流体供給路（３）、前記第１の流体排出路（５）、第２の流体供給路（４）、第２の流体排出路（６）の各々が個別に動作する制御弁（２４）を具え、当該制御弁（２４）が、閉じた状態、部分的に開いた状態、あるいは開いた状態に動作可能であり、これらの４つの制御弁（２４）の動作が、前記第１及び第２の往復ピストン端部（１６、１７）への流体の流れを調整して、従って、前記往復ピストン（１）の動きと、従って前記一またはそれ以上のポペット弁（７）の動作を制御できることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のバルブ運転装置において、高圧流体のリザーバ（２２）が前記流体供給路（３、４、５、６）の一またはそれ以上に液通していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記供給及び排出路（３、４、５、６）中の流体が、エンジン管理システムコントローラ（１９）によって制御されており、前記エンジン管理システムコントローラ（１９）が前記往復ピストン（１）の動作を制御して、従って、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）の可変持ち上げと可変タイミング制御を可能とすることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）が前記供給及び排出路（３、４、５、６）内の流体を制御することによって減速することができ、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）の座上でのこれらのバルブの破壊を防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のバルブ運転装置において、非動作状態にあるときに前記往復ピストン（１）が所定の位置にバイアス（１２）されており、これによって、各ポペット弁（７）を所定の位置にバイアスして、前記バイアス手段（１２）が前記往復ピストン（１）が動作状態にあるときに、往復ピストン（１）上で動作するのを防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）が部分的に中空であり、この中空（１８）が、前記往復ピストン（１）の少なくとも一方の端部（１６、１７）において縦方向の力がかかる表面を提供していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）を前記一またはそれ以上のポペット弁（７）に連結する前記コネクタ（９）が、各ポペット弁（７）をその縦軸を中心に回転させることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載のバルブ運転装置を具えるエンジン。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のバルブ運転装置を具える自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁の運転手段および方法に関する。特に、本発明は運転装置とこれらのバルブ間の連結構成と、エンジンの作動中にバルブを活性化するための加圧流体の使用に関する。
【０００２】
発明の背景
自動車のエンジンの吸気弁及び／又は排気（ポペット）弁の持ち上げとタイミングの制御は、エンジンを作動させるのに必要な態様である。従来は、カムを用いた機械的なシステムで吸気または排気用ポペット弁のステムを駆動することによって制御を行い、一方で、スロットルを使用して個々のシリンダに供給する空気流を制御していた。最近では、ポペット弁の持ちあげを調整できるカムを使用することが知られている。しかしながら、いずれのアプローチも効率損がある。
【０００３】
この効率損の問題に取り組む多くの解決策が提案されてきた。例えば、効率を改善すべく、カムシャフトの状態あるいはポペット弁のリフトをシフトさせるという機械的な解決策が提案されている。また、カムシャフトの状態あるいはポペット弁のリフトをシフトさせるようにした液圧−機械的な解決策もある。これらのシステムは非常に複雑になりがちで、製造するのに経済的でない。
【０００４】
ソレノイドを使用してポペット弁を駆動する電磁的解決策も提案されているが、サイズが十分なソレノイドは比較的大きく、重量があり、高価であるし、従って大量生産に向かない。
【０００５】
カムシャフトのない液圧的な解決策が提案されているが、バルブトレインカムとスロットルを液圧の解決策で置き換えるという従来の取り組みの複雑さが、製造を困難なものにしており、従って非経済的である。以前に提案された液圧で駆動するポペット弁は、一般的に、高圧及び低圧の両方の流体の供給を行うものであり、カムシャフトを使った既存のエンジンを大きく変更する必要がある。
【０００６】
このように、これらの旧型デバイスの改装は、液圧システムをポペット弁の縦軸に整列させて装着することが必要であるため高価なものとなり、その結果、既存のシリンダーヘッドに大規模な変更が必要となる。このような解決策は、一般的に、特定の目的のために作られたエンジンに組み込む場合にのみ好適であると考えられる。
【０００７】
いくつかの従来の解決策は、始動ピストンの各端部の表面積の差に依存する傾向にあり、表面積に差があることの結果の力によってバルブを一の方向に始動させる。この第１のピストン端部に流体を連続的に供給し、第２の端部で交互に供給と排出を行うことによって、第２の端部に圧力がかかっていないときに表面積が小さいほうの第１の端部における流体圧によってピストンを移動させる。また、第２の端部のより大きな表面積によって増加した流体圧によって、流体が第２の端部に供給されるときにより大きな力が働いてピストンを戻す。従って、表面積に差をつけることを含む解決策は、大きい方の端部にかかる圧力によって生じる力が、小さいほうの端部にかかる圧力によって生じる一定の力を上回る必要があり、システムが遅くなり内燃機関に求められる高速での動作を困難なものとするため、十分でない。
【０００８】
例えば、ＤＥ１９８２６０４７Ａ１号およびＷＯ０３１０６８２０Ａ１号は、公称定圧で流体を往復ピストンに供給することによってポペット弁を液圧で始動することを開示している。ピストンを駆動している力は、力＝圧力×面積で概算できるが、ピストンの各端部の表面積の差に依存している。この動作原理に基づく始動方法は、必然的に、内燃機関に要求される高速動作速度に達するには問題がある。
【０００９】
その他の従来の解決策は、ピストンの一方の端部に低圧で連続的に流体を供給し、他端により高い圧力で流体を供給してピストンを駆動することによる。ピストンの高圧側端部において供給と排出を交互に行うことによって、ピストンを往復運動させる。しかしながら、この方法も、システムを遅くするとともに、内燃機関に必要とされる高速での動作が困難である。
【００１０】
上述のシステムおよびＤＥ１９８２６０４７Ａ１、ＷＯ９２０７１７２およびＵＳ６３２１７０３に開示されている電気液圧バルブ作動装置システムには、更に効率の問題がある。このような電気液圧バルブ作動装置によって生じる問題には、高速で移動する部品、特にポペット弁自体のシーリングの困難性がある。圧力下で流体を保持することが必要なチャンバの壁をバルブステムが通過する場合、必然的に、ステムの周囲に延在するシールがバルブステムの周りのチャンバからの流体の有意な漏れを防止することが要求される。従って、ステムは、流体のロスを防ぐために、ステムの周囲に延在する「高圧」シールを必要とする。もちろん、高圧シールにはバルブを作動させるために克服しなければならない優位な摩擦力が生じ、従って、ピストンを作動させるためには、バルブ運転装置により高い流体圧が必要となる。これによって、加圧された流体がポペット弁のステムの周囲のチャンバから漏れないようにするために、より強力なシールを必要とする。高圧シールによって生じる摩擦力と、バルブの運転に必要なより大きな流体圧によって、ポペット弁の位置制御の精度が低くなり、可変制御を提供する能力が低くなり、従って、ポペット弁の持ち上げとタイミング、エンジンに送り込まれるエアの量、および、エンジンの熱力学効率を所望の精度で制御できないため、エンジン全体の効率が下がってしまう。
【００１１】
従来技術は、簡単で、信頼性があり、特に効率のよい、可変エンジンバルブ制御システムを提供するものではない。従来の提案された解決策は、複雑であり十分に動作しない。互いに作用しあう液圧の非効率性およびバルブステム周辺の高圧シールによって生じる内部摩擦によって、制御の精度が下がり、高速動作を行うことが困難となる。最終的に、最も効率よくエンジンを作動させることが不可能であり、必要な速度で装置を始動させる液圧バルブを運転する能力を抑制することになる。又、従来の技術はカムシャフトを具える旧型エンジンの改装には一般的に好適でない。
【００１２】
簡単で、信頼性があり効率的であるという特徴はエンジンなどの複雑な機械の部品の重要な属性であるので、本発明の主目的は、これらの特徴の一またはそれ以上を従来技術で提案されているデバイスより良好に具現化したバルブの運転手段および方法を提供することである。
【００１３】
本明細書における文書、デバイス、行為あるいは知識に関するあらゆる議論は、本発明のコンテキストを説明するためのものである。従来技術ベースの一部をなすあらゆる資料あるいは、本請求項の優先日あるいはそれ以前の関連技術における一般的な知識は、容認であるとするべきではない。
【００１４】
発明の概要
本発明の第１の態様は、内燃機関用のバルブ運転装置を提供するものであり、この装置は：
ハウジングと；
当該ハウジング内に完全に配置された往復ピストンであって、一またはそれ以上のポペット弁を駆動する往復ピストンと；
第１の流体供給路と第１の流体排出路であって、各路が往復ピストンの第１の端部へ／から流体を供給または排出する制御が可能である路と；
第２の流体供給路と第２の流体排出路であって、各路が往復ピストンの第２の端部へ／から流体を供給または排出する制御が可能である路と；
を具え、
前記往復ピストンが、使用の際に、前記供給路及び排出路において前記流体を制御することによって第１の位置と第２の位置の間で駆動され、これによって、前記一またはそれ以上のポペット弁を作動させ、前記往復ピストンを前記一又はそれ以上のポペット弁に連結するために前記ハウジング内の開口をコネクタが通っており、前記ハウジングの内壁と共働する前記往復ピストンがシールを形成して、前記開口を通って前記ハウジングから流体が実質的に外へ出てゆくことを防止したことを特徴とする。
【００１５】
特に好ましい実施例では、前記開口は前記往復ピストンの外側面の少なくとも一部によって実質的に密封されて、前記開口を通って前記ハウジングから流体が出てゆくことを防止するようにしている。
【００１６】
従来の液圧バルブ運転装置は、ポペット弁のステムと、ポペット弁のステムがハウジングを通過する地点における作動液の供給との間にシールが必要である。有利なことに、本発明の構成はこのようなシールを回避するものである。代りに、往復ピストン自体がシールとして働いて、加圧流体がハウジング内から開口に届かないようにしている。
【００１７】
往復ピストンを使用するときに往復ピストンとハウジング間にすでに存在する摩擦が有意に増えないので、液圧バルブ運転装置内の内部摩擦は低くなり、ハウジングの外壁の開口を通る流体の漏れが防止される。
【００１８】
必要な部品数を低減することに加えて、本発明のバルブ運転装置は、従来のシステムに比べてより少ない摩擦で、より効率的に動作する。従って、動作効率が高くなる結果として、エンジンをより高速で運転することができる。更に、内部摩擦が低いことは、液圧システムが低い液圧で作動して、ポペット弁を始動することができることを意味する。
【００１９】
本発明の特に好ましい実施例では、コネクタロッドが往復ピストンに固定されており、一またはそれ以上のポペット弁に連結している。このコネクタロッドはピストンと一体的に形成するようにしても良く、あるいは、ピストンのホールにロッドを差し込むこともでき、この結果、ピストンが往復運動をするときにピストンとともに縦方向に移動する。コネクタは、二つのポペット弁を駆動するために、ハウジング内の二つの開口、すなわち、ピストンの各側部にある開口を通っていることが好ましいが、コネクタが単一の開口を通る実施例が考えられる。
【００２０】
本発明の好ましい実施例では、前記往復ピストンの第１の端部と、前記往復ピストンの第２の端部がほぼ同じ表面積を有しており、交互に行われるピストン端部への流体の供給と排出によって往復ピストンを移動させる。この本発明の好ましい実施例は、両動作方向における駆動力としての圧力差に基づいており、好ましくは、同じ公称圧力における流体が往復ピストンの各端部に供給される。
【００２１】
例えば、減速するために往復ピストンを制御することが所望される場合は、往復ピストンの各端部における圧力が互いに作用するが、一般的には、往復ピストンの一方の端部に加わった力（圧力）は、他方の端部における反対の力を超えなくてはならないというものではない。従来のシステムにおいては、ピストンの一方の端部に一定の流体が供給されることによってこれが生じていた。従来のシステムでは、仕事と、したがって、より高い圧力が、ピストンが一定の圧力に対抗して駆動される場合にこの流体によって与えられる力を超えることが必要である。にもかかわらず、本発明のより好ましくない実施例では、往復ピストンの第１の端部に送出される流体と往復ピストンの第２の端部に送出される流体間に圧力差がある。
【００２２】
本発明の別の実施例では、往復ピストンの一方の端部に一定量の流体が供給されて、ピストン端部の表面積を異ならせて、ピストンの他方の端部に交互に流体を供給してピストンを往復運動させている。この実施例も、全体の効率が低くなるので、より好ましくない。
【００２３】
本発明の更に好ましい別の実施例では、前記流体供給路と排出路が開閉して前記流体の流れを制御し、この流体供給路と排出路の開閉が一またはそれ以上のソレノイドバルブまたはロータリバルブ、あるいは前記制御バルブタイプの組み合わせによって行われる。これらの高速応答制御バルブは、本発明の装置の応答性を強化する。
【００２４】
本発明の特に好ましい実施例では、前記第１の流体供給路と、第１の流体排出路と、第２の流体供給路と第２の流体排出路のそれぞれが、制御バルブを有しており、この四つの制御バルブの動作が、前記第１及び第２の往復ピストン端部への流体の流れを調整し、従って、往復ピストンの動きと、従って一またはそれ以上のポペット弁の動作を制御することができる。
【００２５】
好ましくは、前記４つの制御バルブがそれぞれ独立して動作可能である。４つの制御バルブのそれぞれが、閉状態、部分的開状態、開状態を有するように動作可能であることが好ましい。
【００２６】
各供給路および排出路につき一つである、４つの制御バルブは、往復ピストンの動きと、従って、ポペット弁の動きを、往復ピストンとポペット弁を高速で作動させる能力と、バルブの破壊を防止する、あるいはその他のバルブで調節する目的物に合わせるために往復ピストンを加速および減速する能力を含めて、広範囲に制御することができる。
【００２７】
本発明の別の好ましい実施例は、一又はそれ以上の前記流体供給路に液通した高圧流体のリザーバを有する。リザーバの使用は、ポンプだけを使用した場合に生じることがある圧力を上げるのに時間遅れが生じないようにして、困難なくエンジンを始動させるために、エンジンのスタートアップを補助する。更に、圧力供給デバイスからの供給のなんらかの瞬間的な妨害を高圧リザーバで補償することができる。
【００２８】
前記供給路及び排出路における流体の制御は、電子制御デバイスとも呼ばれるエンジン管理システムを介して行うことができる。エンジンスピード、所望のトルク出力、流体及びエアの温度と圧力、エアの湿度と吸気エア団の流れ、およびバルブ位置に関する情報を、エンジン管理システムコントローラへ提供する。エンジン管理システムコントローラは、一又はそれ以上のポペット弁の可変持ち上げ制御および可変タイミング制御を可能とする。
【００２９】
好ましい実施例では、往復ピストンは、前記供給路および排出路における前記流体制御によって減速して、各バルブ座上での一またはそれ以上のポペット弁が破壊することを防止することができる。
【００３０】
別の好ましい実施例では、往復ピストンが非動作状態にあるときに所定の位置にバイアスされており、これによって各ポペット弁を所定の位置にバイアスしている。このバイアス手段は、往復ピストンが動作状態にあるときに往復ピストン上での動作を解除することができる。
【００３１】
例えば、ばねなどのバイアス手段が設けられている。液圧システムによる追加の仕事を確実に行うことは、このようなばねによって与えられる力を超えるために必要とされない。往復ピストンとポペット弁を既知の位置にバイアスするために、選択的に、エンジンが動作状態にある間圧縮した状態におくようにばねを留め金でとめて、エンジンが非動作状態にあるときだけ留め金をはずすようにする。
【００３２】
更に、往復ピストンは部分的に中空であっても良い。これによって、往復ピストンの少なくとも一方の端部に垂直方向の力が働く面を提供することができる。
【００３３】
上述の実施例では、往復ピストンと一またはそれ以上のポペット弁との間の連結が、往復ピストンに固定されたコネクタロッドによってなされている。好ましくは、一またはそれ以上のポペット弁へのこの連結、または各連結によって、一又はそれ以上のポペット弁がそれぞれの縦軸を中心に回転するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
本発明の好ましい実施例を、本発明の全範囲を制限することなく、添付の図面を参照して以下に述べる。
【図１】図１は、本発明の一実施例を示す図である。
【図１ａ】図１ａは、本発明の第２の実施例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施例を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す実施例を９０度回転させた状態の断面図である。
【図４】図４は、ソレノイドバルブの実施例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の更に別の好ましい実施例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施例の断面図である。
【図７】図７は、図６に示す実施例を９０度回転させた状態の断面図である。
【００３５】
好ましい実施例の説明
本発明の好ましい実施例では、バルブ運転装置３１（バルブトレインデバイスとも言う）が液圧システムの一部を構成している。液圧システムの代替の実施例が図１および１ａに示されており、本発明の好ましい実施例の詳細を図５に示す。
【００３６】
図１、１ａおよび図５を参照すると、例えばエンジンで駆動するポンプなどの圧力供給デバイス２０が、低圧の油だめ２１から、高圧リザーバ２２へ加圧流体を送出する。高圧リザーバ２２が一杯になると、圧力供給デバイス２０と高圧リザーバ２２間に配置された圧力安全弁２３（圧力制御弁とも言う）が、過剰流体を油だめ２１へ排出する。しかしながら、高圧リザーバ２２は好ましいが、本発明に必須のものではない。更に、図１に示す高圧ディストリビュータ２９は、図２に示す流量制御弁３０の一部として、あるいはバルブ運転装置３１の一部として、またはバルブトレインデバイス自体として設けるようにしても良い。単一の液圧システムは、複数のバルブ運転装置３１またはバルブトレインデバイスを運転することができる。
【００３７】
ここで、内燃機関用のバルブ運転装置３１の好ましい実施例を示す図２及び図３、あるいは代替的に図６及び図７を参照すると、単純化した装置の運転方法は以下の通りである。圧力下にある流体は、第１の流体供給路３を介して、高圧リザーバ２２か圧力供給デバイス２０のいずれかから、第１の往復ピストン１の端部１６とハウジング２の間に形成された第１のチャンバ１１へ供給される。第１のチャンバ１１を低圧リザーバまたは油だめ２１へ連結している第１の流体排出路５は閉じられており、これによって第１のチャンバ１１に生じる圧力が往復ピストン１を第１の位置から第２の位置へと液圧に駆動する。同時に、第２の流体供給路４が閉じて、第２の流体排出路６が開き、第２のチャンバ１０内の全ての流体を第２の流体排出路６を介して油だめ２１へ排出する。往復ピストン１の動きは、この排出を助ける。
【００３８】
次いで、同様の工程によって往復ピストンが第２の位置から第１の位置へ戻る。ここでは、圧力下にある流体が、第２の流体供給路４を介して、高圧リザーバ２２か圧力供給デバイス２０のいずれかから、往復ピストン１の第２の端部１７とハウジング２の間に形成された第２のチャンバ１０へ供給される。第２のチャンバ１０を油だめ２１へ連結する第１の流体排出路６は閉じており、これによって第２のチャンバ１０に生じる圧力が往復ピストン１を第２の位置から第１の位置へと液圧に駆動する。同時に、第１の流体供給路３が閉じて、第１の流体排出路５が開き、第１のチャンバ１１から第１の流体排出路５を介して油だめ２１へ排出する。ここでも、往復ピストン１の動きは、この排出を助ける。
【００３９】
選択的に（図示せず）、第１の流体供給路３と第１の流体排出路５は、ハウジング２内の単一のポートを通るようにしても良い。同様に、第２の流体供給路４と第２の流体排出路６も、単一のポートを通るものであっても良い。
【００４０】
往復ピストン１の動作が、コネクタロッド９を介して一またはそれ以上のポペット弁７を駆動する。一又はそれ以上のポペット弁７は、コネクタロッド９に連結されており、コネクション８は、ハウジング２の外側にある。
【００４１】
図２、３、５、６及び７に示すように、コネクタロッド９は、ハウジング２内の開口１４を通っており、ハウジング２の内壁と共働する往復ピストン１が、シールを形成して、開口１４を介してハウジング２から流体が実質的に出てゆくことを防止している。通常の運転では、少量の流体がいくらか出てゆくことがある。
【００４２】
図に示す本発明の好ましい実施例では、ハウジング２の内壁と共働する前記往復ピストン１によって提供されるシールが開口１４の近傍に位置し、開口１４が実質的に密封されて、開口１４を通ってハウジング２から流体が出て行くことを防止している。しかしながら、図示しない実施例では、往復ピストン１が開口１４においてハウジング２に隣接する必要はないが、単に、往復ピストン１は、チャンバ１０および１１からの流体が開口１４に届かないような位置でハウジング２に隣接している。従って、往復ピストン１は、図に示すようにほぼ一定の直径を有している必要はなく、代わりに、ハウジング２とともにボイド環を形成するより小さな形の中央部分を有していても良い。代替的に、より好ましくない実施例では、往復ピストンが加圧流体を保持しているチャンバ１０または１１のみを密封して、空のチャンバを密封しないことによって圧力ロスが生じないようにしている。
【００４３】
往復ピストン１とハウジング２間の摩擦が、ハウジング２内の開口１４の位置に関係なく存在するので、バルブ運転装置の全体的な内部摩擦が低減される。従来の構成では、ポペット弁のステムをより低い流体チャンバの底にある開口を通すことによって、往復ピストンがポペット弁を駆動している。従って、高速運転の場合、この地点で液圧システムを密封できる高圧シールが必要である。ハウジングとポペット弁のステム間のシールなどの大量の更なる内部摩擦が生じるために、受け入れ可能な高速運転を行うことは非常に困難である。反対に、本発明では、このようなシールの必要をなくし、システムの内部摩擦を大きく減らし、往復ピストン１を必要に応じてより容易に高速で往復運動させることができ、エンジン全体の効率を強化する。
【００４４】
ハウジング２の内壁と共働して開口１４を通って流体がハウジング２から実質的に出て行くことを防止するようにシールを形成する往復ピストン１を用いることによって、すでに存在する摩擦の上昇を最小にして、ポペット弁のステム周囲のシールを具える従来の構成に比して有意に全体的な改善を図るようにした。本発明のシステムは、往復ピストンをより迅速に移動させて、より精密な制御を可能とする。このことによって、確実に、エンジンがより効率的に作動する。
【００４５】
更に、本発明に係るバルブ運転装置を具えるエンジンでは、エンジンに送り込まれる空気の量を調節するのに、本来的に効率的でないスロットルが不要であるため、エンジンの熱力学的効率が改善される。代りに、低減した内部摩擦によって可能となる精密な制御が、往復ピストン１と、従ってポペット弁７の可変制御が可能である。ポペット弁７の可変持ち上げおよび可変タイミングは、送り込まれる空気量を調整する。更に、低減された内部摩擦は、往復ピストン１を必要に応じて高速でより容易に往復運動させ、更に、全体的なエンジン効率を強化し、広い範囲にわたる動作を制御する。
【００４６】
本発明の実施例の上述した動作は、本発明によって可能である精密制御によって変化させることができる。往復ピストンは、流体路を開閉するタイミングを調整することによって、及び／又は、流体路を部分的に開くことによって加速したり減速したりすることができる。往復ピストンと、従ってポペット弁を減速する能力によって、バルブ座の上でポペット弁が破壊することを確実に防止することができる。
【００４７】
更に、ポペット弁７のコネクション８は、ハウジング２の外部に作られているので、シリンダヘッドを最小限に変えた既存の範囲の自動車エンジンに装置を取り付けることができる。これは、自動車エンジンを標準カムシステムに変えるのに必要な機械設備の再編成を最小限にして、コストを低減し、装置の改装をより経済的で実行容易なものにする。
【００４８】
図に示す実施例のコネクタロッド９は、直線ロッドであるが、Ｕ字形、あるいは非対称形などのその他の形状のコネクタは、特定のエンジンに好適であり、おそらくシリンダヘッドに行う必要のある変更を更に低減することができる。好ましい実施例は、各端部がハウジング２内の対向する開口１４を通る二つの対向するコネクタロッド９を有しているが、より好ましくない実施例は、単一のコネクタロッド９と単一の開口１４を有していても良い。
【００４９】
好ましい実施例では、コネクタロッド９とポペット弁７間のコネクション８が、各ポペット弁７をその縦軸を中心に自然に回転させる。このことは、エンジンが稼動している間のバルブの回転がバルブとバルブ座の上の堆積物の生成を低減するように働くので、好ましい。
【００５０】
本装置は、インラインではなく、一またはそれ以上のポペット弁７の側部に装着して、複数のポペット弁７をコネクタロッド９に取り付けるようにしても良い。潜在的にバルブ運転デバイスの数を低減する一方で、本発明のデバイスは、往復ピストン１がポペット弁７のステムの縦軸に整列しているデバイスより、シリンダヘッドの高さが低いことが必要である。
【００５１】
第１及び第２の流体供給及び排出路３、４、５および６の開閉は、一又はそれ以上の高速動作制御バルブによって行うことが好ましい。一の好ましい実施例では、各高速動作制御バルブが、図４に示す例のようなソレノイドバルブであることが好ましい。高速動作制御バルブは、ロータリバルブあるいは組み合わせバルブシステムであっても良い。別の好ましい実施例では、各流体路を開閉する制御バルブ２４は、スライドタイプである。
【００５２】
各制御バルブは、高圧リザーバ２２または油だめ２１内に配置しても良く、より好ましくは、それぞれ、第１又は第２の流体供給あるいは排出路３、４、５および６に配置されている。第１及び第２の流体供給及び排出路３、４、５および６を開く、部分的に開く、あるいは閉じるように制御することによって、往復ピストン１の動作が制御される。そして、コネクタロッド９を介して、一またはそれ以上のポペット弁７の動作が制御される。
【００５３】
好ましい実施例では、制御バルブ２４は、エンジン管理システム（ＥＭＳ：Engine Management System）で制御される電子コントロールデバイス１９で制御されている。この点に関して、センサが、エンジンの速度、ドライバが所望するトルク出力（アクセルペダルセンサから）、流体温度及び圧力、バルブ位置、インレットエア温度、圧力及び湿度、およびインレットエア団の流量測定値に関する情報を含む情報を、センサが電子コントロールシステム１９またはＥＭＳに提供する。このような情報を提供するためのセンサは、最新のエンジン管理システムで通常使用されている。液圧システムに関する情報も検出される。例えば、液体供給路に連結されている位置にあるセンサによって作動液の圧力が検出される。電子コントロールデバイス１９またはＥＭＳは、次いで、センサから提供された情報を用いて、ポペット弁７の持ち上げとタイミングを調節する。
【００５４】
本発明に係る装置は、エンジン効率を上げ、装置の制御によって、ポペット弁７の持ち上げとタイミングを変動状態に制御可能とし、エンジンの要求に応える。精密な制御によっても、ポペット弁７を、各バルブ座の上で破壊を生じることなくスムースに停止させることができる。
【００５５】
好ましい実施例では、エンジンが使用されていないときに、位置決めばね１２が、往復ピストン１を既知の所定の位置に戻し、従って、一またはそれ以上のポペット弁７を既知の所定の位置に戻す。このことは、エンジンが始動したときにポペット弁７の開始位置を決定する必要がないので、要求される制御部品の複雑さを更に低減するという利点がある。位置決めばねまたは戻りばね１２を有することの利点は、エンジンが稼動していないときにポペット弁７が保持されている位置がわかり、従って、スタートするときの位置がわかることである。従って、この取り組みは、ポペット弁７の位置を決定し、更に、装置を簡単にし、信頼性を高め、製造を容易にするための直接的なアプローチである。このようなばね１２に逆らって液圧システムによる余分な仕事を確実に不要とするために、ばね１２は、エンジンが稼動している間に選択的にキャッチ１３によって圧縮状態の位置に留められており、エンジンが稼動していないときにのみ留め金をはずすようにして、往復ピストン１とポペット弁７を既知の位置にバイアスするようにしても良い。
【００５６】
戻りばね１２を様々な位置に配置できることは当業者には自明である。例えば、戻りばね１２は、図５に示す実施例に示すように、ハウジング２内にある往復ピストン１の一方の端部に配置するようにしても良い。代替的に、戻りばね１２は、図２に示されているように、例えばポペット弁７の上など、あるいは、コネクタロッド９に取り付ける（図示せず）など、ハウジング２の外に装着することもできる。
【００５７】
流体の高圧リザーバ２２を有することの利点は、ポンプだけを使用した場合に生じることがある、圧力を作るための時間遅れがないので、困難なくエンジンが始動することである。更に、圧力供給デバイス２０からのあらゆる突然の供給妨害を、高圧リザーバ２２で補償することができる。リザーバ２２は、図１に示すような液圧流回路の一部を形成しても良く、あるいは、図１ａに示すように、通常の動作におけるフロー回路の一部でなくても良い。
【００５８】
好ましい実施例では、図７に示す実施例に示すように、往復ピストン１を部分的な中空の端部１８と共に形成することができる。中空の端部の壁に設けたホールによって、各流体供給路から、往復ピストン１とハウジング２の間に形成されているチャンバ１０または１１へ液体が入る。このような構成は、ハウジング２において往復ピストンが突然ジャム状態になるリスクを実質的に低減する。しかしながら、往復ピストンは筒状でなくとも良いが、関連するチャンバと共働する表面を表すあらゆるジオメトリが、往復ピストンが完全に延びているときであっても、往復ピストンの縦軸方向において往復ピストンの上で液体が動作するようにする。
【００５９】
特に好ましい実施例では、４つの液体通路（第１及び第２の供給及び排出路３、４、５及び６）が個々に制御されており、各路を閉じる、部分的に開く、開くことができる自身の制御バルブ２４を有する。制御バルブのタイミングと条件によって往復ピストン１が精密に制御される。往復ピストン１の第１及び第２の端部１６、１７は同じ公称面積を有し、往復ピストン１は、各ピストン端部１６と１７に交互に供給される圧力流体によって駆動される。
【００６０】
第１の流体供給路３上の配置された制御バルブ２４を開くことによって、流体が往復ピストン１の第１の端部１６とハウジング２との間に形成された第１のチャンバ１１に供給される。前記第１のチャンバ１１を低圧リザーバまたは油だめ２１に連結する第１の流体排出路５は閉じられて、これによって第１のチャンバ１１にできる圧力が、往復ピストン１を第１の位置から第２の位置へ液圧に駆動する。同時に、第２の流体供給路４が閉じて、第２の流体排出路６が開き、第２のチャンバ１０内のすべての流体を第２の排出路６から油だめ２１へ排出する。往復ピストン１の動きが、この排出を助ける。
【００６１】
往復ピストン１の動作の精密で可変である制御は、制御バルブ２４の動作を変化させることによって得られる。例えば、往復ピストン１と、従ってポペット弁７を減速するために、第２の流体供給路４上に配置された制御弁２４が、往復ピストン１がその動きを終える前に開くか、あるいは部分的に開く。第２のチャンバ１０へ供給された流体の圧力が、往復ピストン１の動きに力を加え、ピストンを減速する。バルブが開く量とタイミングは、電子コントロールデバイス１９によって制御される。同様のプロセスを行って、反対方向に往復ピストン１を駆動する。
【００６２】
重要なのは、往復ピストンを所望するとおりに減速できることに加えて、供給される流体のタイミングと量によってピストンによって移動する距離を調節できることである。例えば、往復ピストン１によって移動する距離を短くするために、往復ピストン１と、従ってポペット弁７を減速する代わりに、第２の流体供給路４の上に配置した制御弁２４が、往復ピストン１がその動作を終える前に完全に開いて、第１の流体供給路３に配置された制御弁２４が往復ピストン１がその動作を終える前に閉じるようにする。第２のチャンバ１０へ供給された流体の圧力が、往復ピストン１の動きに対向して力を加え、ピストンを止める。
【００６３】
第１のチャンバ１１へ流体を供給するときに流体供給路３に装着されている制御弁２４が開く角度が、チャンバがどのくらい速く一杯になるかを決定し、従って、往復ピストン１の駆動速度を決定する。
【００６４】
４つの制御弁２４は、それぞれ個別に動作するが、その他のバルブおよび、バルブが開く角度と、エンジンデータに応じた各バルブのタイミングを決定するエンジン管理システムコントローラ１９と共働して動作する。
【００６５】
往復ピストン１によって移動する距離と共に、往復ピストンの速度、加速、減速を直接的に制御できる上述の能力は、ポペット弁７のタイミングと持ち上げを、従って、エンジンへ供給される空気の量を直接的に決定する。この制御は常に調整され、変えることができ、応答性がよいので、電子コントロールデバイスは、常にポペット弁の持ち上げとタイミングを調整して、常に最適に空気供給が確実に提供されるようにする。このことは、エンジン全体の効率を確実に高める。
【００６６】
より好ましくない実施例では、各端部の表面積が異なる往復ピストン１を用いて、例えば、加圧流体を一方の端部に連続的に供給するようにしている。更に、その他のより好ましくない実施例では、低圧の流体を一方のピストン端部に連続的に供給して、第２の端部から高圧の加圧液体の供給と排出を交互に行うようにしている。これらの実施例は、図面に示すものと異なる液圧システムを必要とする。これらの実施例は、まだ、ポペット弁のステム周囲で高速で動作できるようにする高圧シールの必要性をなくすことによって、低減した内部摩擦の利点を保持している。
【００６７】
本発明の本質的な特徴の精神から離れることなく、いくつかの形式で本発明を実施することができるので、上述の実施例は、本発明を限定するものではなく、むしろ、請求項において規定された本発明の精神と範囲内で広く解釈するべきである。様々な変形例と均等な構成が、本発明の精神と範囲内に含まれるように意図されている。
【図１】
2007533898.tif 000003
【図１ａ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月28日(2005.9.28)
【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】
内燃機関用のバルブ運転装置において：
ハウジング（２）と；
前記ハウジング（２）内に完全に位置している往復ピストン（１）であって、一またはそれ以上のポペット弁（７）を駆動する往復ピストン（１）と；
第１の流体供給路（３）と第１の流体排出路（５）であって、各々の路が、第１の往復ピストン端部（１６）へ／からの流体の供給又は排出を制御可能な路と；
第２の流体供給路（４）と第２の流体排出路（６）であって、各々の路が、第２の往復ピストン端部（１７）へ／からの流体の供給又は排出を制御可能な路と；
を具え、
前記往復ピストン（１）が使用の際に第１及び第２の位置間で前記供給及び排出路（３、４、５、６）内の流体を制御することによって駆動され、これによって、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）を動作させ、コネクタ（９）が前記ハウジング（２）内の開口（１４）を通って前記往復ピストン（１）を前記一又はそれ以上のポペット弁（７）に連結しており、前記往復ピストン（１）が前記ハウジングの内壁と共働して、前記開口（１４）を通って前記第１の往復ピストン端部（１６）から及び前記第２の往復ピストン端部（１７）から流体が実質的に出てゆくことを防止するシールを形成していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項２】
請求項１に記載のバルブ運転装置において、前記開口（１４）が前記往復ピストン（１）の外側表面の少なくとも一部によって実質的に密封されており、前記開口（１４）を通って前記ハウジング（２）から液体が出てゆくことを防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のバルブ運転装置において、前記開口（１４）が前記ハウジング（２）の側壁に配置されており、前記ピストン（１）の外部側壁表面が前記ハウジングの内部側壁表面と共働して前記シールを形成し、前記開口（１４）を通って前記ハウジング（２）から液体が実質的に出てゆくことを防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記コネクタ（９）の縦軸が前記ピストン（１）の縦軸に対して実質的に垂直であることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）に固定されたコネクタロッド（９）が一又はそれ以上のポペット弁（７）に連結していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記第１の往復ピストン端部（１６）と前記第２の往復ピストン端部（１７）が実質的に同じ表面積を有することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記第１の流体供給路（３）、前記第１の流体排出路（５）、第２の流体供給路（４）、第２の流体排出路（６）の各々が個別に動作する制御弁（２４）を具え、当該制御弁（２４）が、閉じた状態、部分的に開いた状態、あるいは開いた状態に動作可能であり、これらの４つの制御弁（２４）の動作が、前記第１及び第２の往復ピストン端部（１６、１７）への流体の流れを調整して、従って、前記往復ピストン（１）の動きと、従って前記一またはそれ以上のポペット弁（７）の動作を制御できることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のバルブ運転装置において、高圧流体のリザーバ（２２）が前記流体供給路（３、４、５、６）の一またはそれ以上に液通していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記供給及び排出路（３、４、５、６）中の流体が、エンジン管理システムコントローラ（１９）によって制御されており、前記エンジン管理システムコントローラ（１９）が前記往復ピストン（１）の動作を制御して、従って、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）の可変持ち上げと可変タイミング制御を可能とすることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）が前記供給及び排出路（３、４、５、６）内の流体を制御することによって減速することができ、前記一またはそれ以上のポペット弁（７）の座上でのこれらのバルブの破壊を防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載のバルブ運転装置において、非動作状態にあるときに前記往復ピストン（１）が所定の位置にバイアス（１２）されており、これによって、各ポペット弁（７）を所定の位置にバイアスして、前記バイアス手段（１２）が前記往復ピストン（１）が動作状態にあるときに、往復ピストン（１）上で動作するのを防止することを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）が部分的に中空であり、この中空（１８）が、前記往復ピストン（１）の少なくとも一方の端部（１６、１７）において縦方向の力がかかる表面を提供していることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれかに記載のバルブ運転装置において、前記往復ピストン（１）を前記一またはそれ以上のポペット弁（７）に連結する前記コネクタ（９）が、各ポペット弁（７）をその縦軸を中心に回転させることを特徴とするバルブ運転装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載のバルブ運転装置を具えるエンジン。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれかに記載のバルブ運転装置を具える自動車。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁の運転手段および方法に関する。特に、本発明は運転装置とこれらのバルブ間の連結構成と、エンジンの作動中にバルブを活性化するための加圧流体の使用に関する。
【０００２】
発明の背景
自動車のエンジンの吸気弁及び／又は排気（ポペット）弁の持ち上げとタイミングの制御は、エンジンを作動させるのに必要な態様である。従来は、カムを用いた機械的なシステムで吸気または排気用ポペット弁のステムを駆動することによって制御を行い、一方で、スロットルを使用して個々のシリンダに供給する空気流を制御していた。最近では、ポペット弁の持ちあげを調整できるカムを使用することが知られている。しかしながら、いずれのアプローチも効率損がある。
【０００３】
この効率損の問題に取り組む多くの解決策が提案されてきた。例えば、効率を改善すべく、カムシャフトの状態あるいはポペット弁のリフトをシフトさせるという機械的な解決策が提案されている。また、カムシャフトの状態あるいはポペット弁のリフトをシフトさせるようにした液圧−機械的な解決策もある。これらのシステムは非常に複雑になりがちで、製造するのに経済的でない。
【０００４】
ソレノイドを使用してポペット弁を駆動する電磁的解決策も提案されているが、サイズが十分なソレノイドは比較的大きく、重量があり、高価であるし、従って大量生産に向かない。
【０００５】
カムシャフトのない液圧的な解決策が提案されているが、バルブトレインカムとスロットルを液圧の解決策で置き換えるという従来の取り組みの複雑さが、製造を困難なものにしており、従って非経済的である。以前に提案された液圧で駆動するポペット弁は、一般的に、高圧及び低圧の両方の流体の供給を行うものであり、カムシャフトを使った既存のエンジンを大きく変更する必要がある。
【０００６】
このように、これらの旧型デバイスの改装は、液圧システムをポペット弁の縦軸に整列させて装着することが必要であるため高価なものとなり、その結果、既存のシリンダーヘッドに大規模な変更が必要となる。このような解決策は、一般的に、特定の目的のために作られたエンジンに組み込む場合にのみ好適であると考えられる。
【０００７】
いくつかの従来の解決策は、始動ピストンの各端部の表面積の差に依存する傾向にあり、表面積に差があることの結果の力によってバルブを一の方向に始動させる。この第１のピストン端部に流体を連続的に供給し、第２の端部で交互に供給と排出を行うことによって、第２の端部に圧力がかかっていないときに表面積が小さいほうの第１の端部における流体圧によってピストンを移動させる。また、第２の端部のより大きな表面積によって増加した流体圧によって、流体が第２の端部に供給されるときにより大きな力が働いてピストンを戻す。従って、表面積に差をつけることを含む解決策は、大きい方の端部にかかる圧力によって生じる力が、小さいほうの端部にかかる圧力によって生じる一定の力を上回る必要があり、システムが遅くなり内燃機関に求められる高速での動作を困難なものとするため、十分でない。
【０００８】
例えば、ＤＥ１９８２６０４７Ａ１号およびＷＯ０３１０６８２０Ａ１号は、公称定圧で流体を往復ピストンに供給することによってポペット弁を液圧で始動することを開示している。ピストンを駆動している力は、力＝圧力×面積で概算できるが、ピストンの各端部の表面積の差に依存している。この動作原理に基づく始動方法は、必然的に、内燃機関に要求される高速動作速度に達するには問題がある。
【０００９】
その他の従来の解決策は、ピストンの一方の端部に低圧で連続的に流体を供給し、他端により高い圧力で流体を供給してピストンを駆動することによる。ピストンの高圧側端部において供給と排出を交互に行うことによって、ピストンを往復運動させる。しかしながら、この方法も、システムを遅くするとともに、内燃機関に必要とされる高速での動作が困難である。
【００１０】
上述のシステムおよびＤＥ１９８２６０４７Ａ１、ＷＯ９２０７１７２およびＵＳ６３２１７０３に開示されている電気液圧バルブ作動装置システムには、更に効率の問題がある。このような電気液圧バルブ作動装置によって生じる問題には、高速で移動する部品、特にポペット弁自体のシーリングの困難性がある。圧力下で流体を保持することが必要なチャンバの壁をバルブステムが通過する場合、必然的に、ステムの周囲に延在するシールがバルブステムの周りのチャンバからの流体の有意な漏れを防止することが要求される。従って、ステムは、流体のロスを防ぐために、ステムの周囲に延在する「高圧」シールを必要とする。もちろん、高圧シールにはバルブを作動させるために克服しなければならない優位な摩擦力が生じ、従って、ピストンを作動させるためには、バルブ運転装置により高い流体圧が必要となる。これによって、加圧された流体がポペット弁のステムの周囲のチャンバから漏れないようにするために、より強力なシールを必要とする。高圧シールによって生じる摩擦力と、バルブの運転に必要なより大きな流体圧によって、ポペット弁の位置制御の精度が低くなり、可変制御を提供する能力が低くなり、従って、ポペット弁の持ち上げとタイミング、エンジンに送り込まれるエアの量、および、エンジンの熱力学効率を所望の精度で制御できないため、エンジン全体の効率が下がってしまう。
【００１１】
従来技術は、簡単で、信頼性があり、特に効率のよい、可変エンジンバルブ制御システムを提供するものではない。従来の提案された解決策は、複雑であり十分に動作しない。互いに作用しあう液圧の非効率性およびバルブステム周辺の高圧シールによって生じる内部摩擦によって、制御の精度が下がり、高速動作を行うことが困難となる。最終的に、最も効率よくエンジンを作動させることが不可能であり、必要な速度で装置を始動させる液圧バルブを運転する能力を抑制することになる。又、従来の技術はカムシャフトを具える旧型エンジンの改装には一般的に好適でない。
【００１２】
簡単で、信頼性があり効率的であるという特徴はエンジンなどの複雑な機械の部品の重要な属性であるので、本発明の主目的は、これらの特徴の一またはそれ以上を従来技術で提案されているデバイスより良好に具現化したバルブの運転手段および方法を提供することである。
【００１３】
本明細書における文書、デバイス、行為あるいは知識に関するあらゆる議論は、本発明のコンテキストを説明するためのものである。従来技術ベースの一部をなすあらゆる資料あるいは、本請求項の優先日あるいはそれ以前の関連技術における一般的な知識は、容認であるとするべきではない。
【００１４】
発明の概要
本発明の第１の態様は、内燃機関用のバルブ運転装置を提供するものであり、この装置は：
ハウジングと；
当該ハウジング内に完全に配置された往復ピストンであって、一またはそれ以上のポペット弁を駆動する往復ピストンと；
第１の流体供給路と第１の流体排出路であって、各路が往復ピストンの第１の端部へ／から流体を供給または排出する制御が可能である路と；
第２の流体供給路と第２の流体排出路であって、各路が往復ピストンの第２の端部へ／から流体を供給または排出する制御が可能である路と；
を具え、
前記往復ピストンが、使用の際に、前記供給路及び排出路において前記流体を制御することによって第１の位置と第２の位置の間で駆動され、これによって、前記一またはそれ以上のポペット弁を作動させ、前記往復ピストンを前記一又はそれ以上のポペット弁に連結するために前記ハウジング内の開口をコネクタが通っており、前記ハウジングの内壁と共働する前記往復ピストンがシールを形成して、前記開口を通って前記第１のピストン端部から及び前記第２のピストン端部から流体が実質的に外へ出てゆくことを防止したことを特徴とする。
【００１５】
特に好ましい実施例では、前記開口は前記往復ピストンの外側面の少なくとも一部によって実質的に密封されて、前記開口を通って前記ハウジングから流体が出て行くことを防止している。
【００１６】
前記開口は前記ハウジングの側壁に配置されていることが好ましく、前記ピストンの外部側壁表面が前記ハウジングの内部側壁表面と共働して前記シールを形成し、前記開口を通って前記ハウジングから流体が実質的に外へ出て行くことを防止することが好ましい。
【００１７】
前記コネクタの縦軸が前記ピストンの縦軸に対して実質的に垂直であることが好ましい。
【００１８】
従来の液圧バルブ運転装置は、ポペット弁のステムとポペット弁のステムがハウジングを通過する地点における作動液の供給との間にシールが必要である。有利なことに、本発明の構成はこのようなシールを回避するものである。代りに、往復ピストン自体がシールとして働いて、加圧流体がハウジング内から開口に届かないようにしている。
【００１９】
往復ピストンを使用するときに往復ピストンとハウジング間にすでに存在する摩擦が有意に増えないので、液圧バルブ運転装置内の内部摩擦は低くなり、ハウジングの外壁の開口を通じる流体の漏れが防止される。
【００２０】
必要な部品数を低減することに加えて、本発明のバルブ運転装置は、従来のシステムに比べてより少ない摩擦で、より効率的に動作する。従って、動作効率が高くなる結果として、エンジンをより高速で運転することができる。更に、内部摩擦が低いことは、液圧システムが低い液圧で作動して、ポペット弁を始動することができることを意味する。
【００２１】
本発明の特に好ましい実施例では、コネクタロッドが往復ピストンに固定されており、一またはそれ以上のポペット弁に連結している。このコネクタロッドはピストンと一体的に形成するようにしても良く、あるいは、ピストンのホールにロッドを差し込むこともでき、この結果、ピストンが往復運動をするときにピストンとともに縦方向に移動する。コネクタは、二つのポペット弁を駆動するために、ハウジング内の二つの開口、すなわち、ピストンの各側部にある開口を通っていることが好ましいが、コネクタが単一の開口を通る実施例が考えられる。
【００２２】
本発明の好ましい実施例では、前記往復ピストンの第１の端部と、前記往復ピストンの第２の端部がほぼ同じ表面積を有しており、交互に行われるピストン端部への流体の供給と排出によって往復ピストンを移動させる。この本発明の好ましい実施例は、両動作方向における駆動力としての圧力差に基づいており、好ましくは、同じ公称圧力における流体が往復ピストンの各端部に供給される。
【００２３】
例えば、減速するために往復ピストンを制御することが所望される場合は、往復ピストンの各端部における圧力が互いに作用するが、一般的には、往復ピストンの一方の端部に加わった力（圧力）は、他方の端部における反対の力を超えなくてはならないというものではない。従来のシステムにおいては、ピストンの一方の端部に一定の流体が供給されることによってこれが生じていた。従来のシステムでは、仕事と、したがって、より高い圧力が、ピストンが一定の圧力に対抗して駆動される場合にこの流体によって与えられる力を超えることが必要である。にもかかわらず、本発明のより好ましくない実施例では、往復ピストンの第１の端部に送出される流体と往復ピストンの第２の端部に送出される流体間に圧力差がある。
【００２４】
本発明の別の実施例では、往復ピストンの一方の端部に一定量の流体が供給されて、ピストン端部の表面積を異ならせて、ピストンの他方の端部に交互に流体を供給してピストンを往復運動させている。この実施例も、全体の効率が低くなるので、より好ましくない。
【００２５】
本発明の更に好ましい別の実施例では、前記流体供給路と排出路が開閉して前記流体の流れを制御し、この流体供給路と排出路の開閉が一またはそれ以上のソレノイドバルブまたはロータリバルブ、あるいは前記制御バルブタイプの組み合わせによって行われる。これらの高速応答制御バルブは、本発明の装置の応答性を強化する。
【００２６】
本発明の特に好ましい実施例では、前記第１の流体供給路と、第１の流体排出路と、第２の流体供給路と第２の流体排出路のそれぞれが、制御バルブを有しており、この四つの制御バルブの動作が、前記第１及び第２の往復ピストン端部への流体の流れを調整し、従って、往復ピストンの動きと、従って一またはそれ以上のポペット弁の動作を制御することができる。
【００２７】
好ましくは、前記４つの制御バルブがそれぞれ独立して動作可能である。４つの制御バルブのそれぞれが、閉状態、部分的開状態、開状態を有するように動作可能であることが好ましい。
【００２８】
各供給路および排出路につき一つである、４つの制御バルブは、往復ピストンの動きと、従って、ポペット弁の動きを、往復ピストンとポペット弁を高速で作動させる能力と、バルブの破壊を防止する、あるいはその他のバルブで調節する目的物に合わせるために往復ピストンを加速および減速する能力を含めて、広範囲に制御することができる。
【００２９】
本発明の別の好ましい実施例は、一又はそれ以上の前記流体供給路に液通した高圧流体のリザーバを有する。リザーバの使用は、ポンプだけを使用した場合に生じることがある圧力を上げるのに時間遅れが生じないようにして、困難なくエンジンを始動させるために、エンジンのスタートアップを補助する。更に、圧力供給デバイスからの供給のなんらかの瞬間的な妨害を高圧リザーバで補償することができる。
【００３０】
前記供給路及び排出路における流体の制御は、電子制御デバイスとも呼ばれるエンジン管理システムを介して行うことができる。エンジンスピード、所望のトルク出力、流体及びエアの温度と圧力、エアの湿度と吸気エア団の流れ、およびバルブ位置に関する情報を、エンジン管理システムコントローラへ提供する。エンジン管理システムコントローラは、一又はそれ以上のポペット弁の可変持ち上げ制御および可変タイミング制御を可能とする。
【００３１】
好ましい実施例では、往復ピストンは、前記供給路および排出路における前記流体制御によって減速して、各バルブ座上での一またはそれ以上のポペット弁が破壊することを防止することができる。
【００３２】
別の好ましい実施例では、往復ピストンが非動作状態にあるときに所定の位置にバイアスされており、これによって各ポペット弁を所定の位置にバイアスしている。このバイアス手段は、往復ピストンが動作状態にあるときに往復ピストン上での動作を解除することができる。
【００３３】
例えば、ばねなどのバイアス手段が設けられている。液圧システムによる追加の仕事を確実に行うことは、このようなばねによって与えられる力を超えるために必要とされない。往復ピストンとポペット弁を既知の位置にバイアスするために、選択的に、エンジンが動作状態にある間圧縮した状態におくようにばねを留め金でとめて、エンジンが非動作状態にあるときだけ留め金をはずすようにする。
【００３４】
更に、往復ピストンは部分的に中空であっても良い。これによって、往復ピストンの少なくとも一方の端部に垂直方向の力が働く面を提供することができる。
【００３５】
上述の実施例では、往復ピストンと一またはそれ以上のポペット弁との間の連結が、往復ピストンに固定されたコネクタロッドによってなされている。好ましくは、一またはそれ以上のポペット弁へのこの連結、または各連結によって、一又はそれ以上のポペット弁がそれぞれの縦軸を中心に回転するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の好ましい実施例を、本発明の全範囲を制限することなく、添付の図面を参照して以下に述べる。
【図１】図１は、本発明の一実施例を示す図である。
【図１ａ】図１ａは、本発明の第２の実施例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の好ましい実施例を示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示す実施例を９０度回転させた状態の断面図である。
【図４】図４は、ソレノイドバルブの実施例を示す図である。
【図５】図５は、本発明の更に別の好ましい実施例を示す図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施例の断面図である。
【図７】図７は、図６に示す実施例を９０度回転させた状態の断面図である。
【００３７】
好ましい実施例の説明
本発明の好ましい実施例では、バルブ運転装置３１（バルブトレインデバイスとも言う）が液圧システムの一部を構成している。液圧システムの代替の実施例が図１および１ａに示されており、本発明の好ましい実施例の詳細を図５に示す。
【００３８】
図１、１ａおよび図５を参照すると、例えばエンジンで駆動するポンプなどの圧力供給デバイス２０が、低圧の油だめ２１から、高圧リザーバ２２へ加圧流体を送出する。高圧リザーバ２２が一杯になると、圧力供給デバイス２０と高圧リザーバ２２間に配置された圧力安全弁２３（圧力制御弁とも言う）が、過剰流体を油だめ２１へ排出する。しかしながら、高圧リザーバ２２は好ましいが、本発明に必須のものではない。更に、図１に示す高圧ディストリビュータ２９は、図２に示す流量制御弁３０の一部として、あるいはバルブ運転装置３１の一部として、またはバルブトレインデバイス自体として設けるようにしても良い。単一の液圧システムは、複数のバルブ運転装置３１またはバルブトレインデバイスを運転することができる。
【００３９】
ここで、内燃機関用のバルブ運転装置３１の好ましい実施例を示す図２及び図３、あるいは代替的に図６及び図７を参照すると、単純化した装置の運転方法は以下の通りである。圧力下にある流体は、第１の流体供給路３を介して、高圧リザーバ２２か圧力供給デバイス２０のいずれかから、第１の往復ピストン１の端部１６とハウジング２の間に形成された第１のチャンバ１１へ供給される。第１のチャンバ１１を低圧リザーバまたは油だめ２１へ連結している第１の流体排出路５は閉じられており、これによって第１のチャンバ１１に生じる圧力が往復ピストン１を第１の位置から第２の位置へと液圧に駆動する。同時に、第２の流体供給路４が閉じて、第２の流体排出路６が開き、第２のチャンバ１０内の全ての流体を第２の流体排出路６を介して油だめ２１へ排出する。往復ピストン１の動きは、この排出を助ける。
【００４０】
次いで、同様の工程によって往復ピストンが第２の位置から第１の位置へ戻る。ここでは、圧力下にある流体が、第２の流体供給路４を介して、高圧リザーバ２２か圧力供給デバイス２０のいずれかから、往復ピストン１の第２の端部１７とハウジング２の間に形成された第２のチャンバ１０へ供給される。第２のチャンバ１０を油だめ２１へ連結する第１の流体排出路６は閉じており、これによって第２のチャンバ１０に生じる圧力が往復ピストン１を第２の位置から第１の位置へと液圧に駆動する。同時に、第１の流体供給路３が閉じて、第１の流体排出路５が開き、第１のチャンバ１１から第１の流体排出路５を介して油だめ２１へ排出する。ここでも、往復ピストン１の動きは、この排出を助ける。
【００４１】
選択的に（図示せず）、第１の流体供給路３と第１の流体排出路５は、ハウジング２内の単一のポートを通るようにしても良い。同様に、第２の流体供給路４と第２の流体排出路６も、単一のポートを通るものであっても良い。
【００４２】
往復ピストン１の動作が、コネクタロッド９を介して一またはそれ以上のポペット弁７を駆動する。一又はそれ以上のポペット弁７は、コネクタロッド９に連結されており、コネクション８は、ハウジング２の外側にある。
【００４３】
図２、３、５、６及び７に示すように、コネクタロッド９は、ハウジング２内の開口１４を通っており、ハウジング２の内壁と共働する往復ピストン１が、シールを形成して、開口１４を介してハウジング２から流体が実質的に出てゆくことを防止している。通常の運転では、少量の流体がいくらか出てゆくことがある。
【００４４】
図に示す本発明の好ましい実施例では、ハウジング２の内壁と共働する前記往復ピストン１によって提供されるシールが開口１４の近傍に位置し、開口１４が実質的に密封されて、開口１４を通ってハウジング２から流体が出て行くことを防止している。しかしながら、図示しない実施例では、往復ピストン１が開口１４においてハウジング２に隣接する必要はないが、単に、往復ピストン１は、チャンバ１０および１１からの流体が開口１４に届かないような位置でハウジング２に隣接している。従って、往復ピストン１は、図に示すようにほぼ一定の直径を有している必要はなく、代わりに、ハウジング２とともにボイド環を形成するより小さな形の中央部分を有していても良い。代替的に、より好ましくない実施例では、往復ピストンが加圧流体を保持しているチャンバ１０または１１のみを密封して、空のチャンバを密封しないことによって圧力ロスが生じないようにしている。
【００４５】
往復ピストン１とハウジング２間の摩擦が、ハウジング２内の開口１４の位置に関係なく存在するので、バルブ運転装置の全体的な内部摩擦が低減される。従来の構成では、ポペット弁のステムをより低い流体チャンバの底にある開口を通すことによって、往復ピストンがポペット弁を駆動している。従って、高速運転の場合、この地点で液圧システムを密封できる高圧シールが必要である。ハウジングとポペット弁のステム間のシールなどの大量の更なる内部摩擦が生じるために、受け入れ可能な高速運転を行うことは非常に困難である。反対に、本発明では、このようなシールの必要をなくし、システムの内部摩擦を大きく減らし、往復ピストン１を必要に応じてより容易に高速で往復運動させることができ、エンジン全体の効率を強化する。
【００４６】
ハウジング２の内壁と共働して開口１４を通って流体がハウジング２から実質的に出て行くことを防止するようにシールを形成する往復ピストン１を用いることによって、すでに存在する摩擦の上昇を最小にして、ポペット弁のステム周囲のシールを具える従来の構成に比して有意に全体的な改善を図るようにした。本発明のシステムは、往復ピストンをより迅速に移動させて、より精密な制御を可能とする。このことによって、確実に、エンジンがより効率的に作動する。
【００４７】
更に、本発明に係るバルブ運転装置を具えるエンジンでは、エンジンに送り込まれる空気の量を調節するのに、本来的に効率的でないスロットルが不要であるため、エンジンの熱力学的効率が改善される。代りに、低減した内部摩擦によって可能となる精密な制御が、往復ピストン１と、従ってポペット弁７の可変制御が可能である。ポペット弁７の可変持ち上げおよび可変タイミングは、送り込まれる空気量を調整する。更に、低減された内部摩擦は、往復ピストン１を必要に応じて高速でより容易に往復運動させ、更に、全体的なエンジン効率を強化し、広い範囲にわたる動作を制御する。
【００４８】
本発明の実施例の上述した動作は、本発明によって可能である精密制御によって変化させることができる。往復ピストンは、流体路を開閉するタイミングを調整することによって、及び／又は、流体路を部分的に開くことによって加速したり減速したりすることができる。往復ピストンと、従ってポペット弁を減速する能力によって、バルブ座の上でポペット弁が破壊することを確実に防止することができる。
【００４９】
更に、ポペット弁７のコネクション８は、ハウジング２の外部に作られているので、シリンダヘッドを最小限に変えた既存の範囲の自動車エンジンに装置を取り付けることができる。これは、自動車エンジンを標準カムシステムに変えるのに必要な機械設備の再編成を最小限にして、コストを低減し、装置の改装をより経済的で実行容易なものにする。
【００５０】
図に示す実施例のコネクタロッド９は、直線ロッドであるが、Ｕ字形、あるいは非対称形などのその他の形状のコネクタは、特定のエンジンに好適であり、おそらくシリンダヘッドに行う必要のある変更を更に低減することができる。好ましい実施例は、各端部がハウジング２内の対向する開口１４を通る二つの対向するコネクタロッド９を有しているが、より好ましくない実施例は、単一のコネクタロッド９と単一の開口１４を有していても良い。
【００５１】
好ましい実施例では、コネクタロッド９とポペット弁７間のコネクション８が、各ポペット弁７をその縦軸を中心に自然に回転させる。このことは、エンジンが稼動している間のバルブの回転がバルブとバルブ座の上の堆積物の生成を低減するように働くので、好ましい。
【００５２】
本装置は、インラインではなく、一またはそれ以上のポペット弁７の側部に装着して、複数のポペット弁７をコネクタロッド９に取り付けるようにしても良い。潜在的にバルブ運転デバイスの数を低減する一方で、本発明のデバイスは、往復ピストン１がポペット弁７のステムの縦軸に整列しているデバイスより、シリンダヘッドの高さが低いことが必要である。
【００５３】
第１及び第２の流体供給及び排出路３、４、５および６の開閉は、一又はそれ以上の高速動作制御バルブによって行うことが好ましい。一の好ましい実施例では、各高速動作制御バルブが、図４に示す例のようなソレノイドバルブであることが好ましい。高速動作制御バルブは、ロータリバルブあるいは組み合わせバルブシステムであっても良い。別の好ましい実施例では、各流体路を開閉する制御バルブ２４は、スライドタイプである。
【００５４】
各制御バルブは、高圧リザーバ２２または油だめ２１内に配置しても良く、より好ましくは、それぞれ、第１又は第２の流体供給あるいは排出路３、４、５および６に配置されている。第１及び第２の流体供給及び排出路３、４、５および６を開く、部分的に開く、あるいは閉じるように制御することによって、往復ピストン１の動作が制御される。そして、コネクタロッド９を介して、一またはそれ以上のポペット弁７の動作が制御される。
【００５５】
好ましい実施例では、制御バルブ２４は、エンジン管理システム（ＥＭＳ：Engine Management System）で制御される電子コントロールデバイス１９で制御されている。この点に関して、センサが、エンジンの速度、ドライバが所望するトルク出力（アクセルペダルセンサから）、流体温度及び圧力、バルブ位置、インレットエア温度、圧力及び湿度、およびインレットエア団の流量測定値に関する情報を含む情報を、センサが電子コントロールシステム１９またはＥＭＳに提供する。このような情報を提供するためのセンサは、最新のエンジン管理システムで通常使用されている。液圧システムに関する情報も検出される。例えば、液体供給路に連結されている位置にあるセンサによって作動液の圧力が検出される。電子コントロールデバイス１９またはＥＭＳは、次いで、センサから提供された情報を用いて、ポペット弁７の持ち上げとタイミングを調節する。
【００５６】
本発明に係る装置は、エンジン効率を上げ、装置の制御によって、ポペット弁７の持ち上げとタイミングを変動状態に制御可能とし、エンジンの要求に応える。精密な制御によっても、ポペット弁７を、各バルブ座の上で破壊を生じることなくスムースに停止させることができる。
【００５７】
好ましい実施例では、エンジンが使用されていないときに、位置決めばね１２が、往復ピストン１を既知の所定の位置に戻し、従って、一またはそれ以上のポペット弁７を既知の所定の位置に戻す。このことは、エンジンが始動したときにポペット弁７の開始位置を決定する必要がないので、要求される制御部品の複雑さを更に低減するという利点がある。位置決めばねまたは戻りばね１２を有することの利点は、エンジンが稼動していないときにポペット弁７が保持されている位置がわかり、従って、スタートするときの位置がわかることである。従って、この取り組みは、ポペット弁７の位置を決定し、更に、装置を簡単にし、信頼性を高め、製造を容易にするための直接的なアプローチである。このようなばね１２に逆らって液圧システムによる余分な仕事を確実に不要とするために、ばね１２は、エンジンが稼動している間に選択的にキャッチ１３によって圧縮状態の位置に留められており、エンジンが稼動していないときにのみ留め金をはずすようにして、往復ピストン１とポペット弁７を既知の位置にバイアスするようにしても良い。
【００５８】
戻りばね１２を様々な位置に配置できることは当業者には自明である。例えば、戻りばね１２は、図５に示す実施例に示すように、ハウジング２内にある往復ピストン１の一方の端部に配置するようにしても良い。代替的に、戻りばね１２は、図２に示されているように、例えばポペット弁７の上など、あるいは、コネクタロッド９に取り付ける（図示せず）など、ハウジング２の外に装着することもできる。
【００５９】
流体の高圧リザーバ２２を有することの利点は、ポンプだけを使用した場合に生じることがある、圧力を作るための時間遅れがないので、困難なくエンジンが始動することである。更に、圧力供給デバイス２０からのあらゆる突然の供給妨害を、高圧リザーバ２２で補償することができる。リザーバ２２は、図１に示すような液圧流回路の一部を形成しても良く、あるいは、図１ａに示すように、通常の動作におけるフロー回路の一部でなくても良い。
【００６０】
好ましい実施例では、図７に示す実施例に示すように、往復ピストン１を部分的な中空の端部１８と共に形成することができる。中空の端部の壁に設けたホールによって、各流体供給路から、往復ピストン１とハウジング２の間に形成されているチャンバ１０または１１へ液体が入る。このような構成は、ハウジング２において往復ピストンが突然ジャム状態になるリスクを実質的に低減する。しかしながら、往復ピストンは筒状でなくとも良いが、関連するチャンバと共働する表面を表すあらゆるジオメトリが、往復ピストンが完全に延びているときであっても、往復ピストンの縦軸方向において往復ピストンの上で液体が動作するようにする。
【００６１】
特に好ましい実施例では、４つの液体通路（第１及び第２の供給及び排出路３、４、５及び６）が個々に制御されており、各路を閉じる、部分的に開く、開くことができる自身の制御バルブ２４を有する。制御バルブのタイミングと条件によって往復ピストン１が精密に制御される。往復ピストン１の第１及び第２の端部１６、１７は同じ公称面積を有し、往復ピストン１は、各ピストン端部１６と１７に交互に供給される圧力流体によって駆動される。
【００６２】
第１の流体供給路３上の配置された制御バルブ２４を開くことによって、流体が往復ピストン１の第１の端部１６とハウジング２との間に形成された第１のチャンバ１１に供給される。前記第１のチャンバ１１を低圧リザーバまたは油だめ２１に連結する第１の流体排出路５は閉じられて、これによって第１のチャンバ１１にできる圧力が、往復ピストン１を第１の位置から第２の位置へ液圧に駆動する。同時に、第２の流体供給路４が閉じて、第２の流体排出路６が開き、第２のチャンバ１０内のすべての流体を第２の排出路６から油だめ２１へ排出する。往復ピストン１の動きが、この排出を助ける。
【００６３】
往復ピストン１の動作の精密で可変である制御は、制御バルブ２４の動作を変化させることによって得られる。例えば、往復ピストン１と、従ってポペット弁７を減速するために、第２の流体供給路４上に配置された制御弁２４が、往復ピストン１がその動きを終える前に開くか、あるいは部分的に開く。第２のチャンバ１０へ供給された流体の圧力が、往復ピストン１の動きに力を加え、ピストンを減速する。バルブが開く量とタイミングは、電子コントロールデバイス１９によって制御される。同様のプロセスを行って、反対方向に往復ピストン１を駆動する。
【００６４】
重要なのは、往復ピストンを所望するとおりに減速できることに加えて、供給される流体のタイミングと量によってピストンによって移動する距離を調節できることである。例えば、往復ピストン１によって移動する距離を短くするために、往復ピストン１と、従ってポペット弁７を減速する代わりに、第２の流体供給路４の上に配置した制御弁２４が、往復ピストン１がその動作を終える前に完全に開いて、第１の流体供給路３に配置された制御弁２４が往復ピストン１がその動作を終える前に閉じるようにする。第２のチャンバ１０へ供給された流体の圧力が、往復ピストン１の動きに対向して力を加え、ピストンを止める。
【００６５】
第１のチャンバ１１へ流体を供給するときに流体供給路３に装着されている制御弁２４が開く角度が、チャンバがどのくらい速く一杯になるかを決定し、従って、往復ピストン１の駆動速度を決定する。
【００６６】
４つの制御弁２４は、それぞれ個別に動作するが、その他のバルブおよび、バルブが開く角度と、エンジンデータに応じた各バルブのタイミングを決定するエンジン管理システムコントローラ１９と共働して動作する。
【００６７】
往復ピストン１によって移動する距離と共に、往復ピストンの速度、加速、減速を直接的に制御できる上述の能力は、ポペット弁７のタイミングと持ち上げを、従って、エンジンへ供給される空気の量を直接的に決定する。この制御は常に調整され、変えることができ、応答性がよいので、電子コントロールデバイスは、常にポペット弁の持ち上げとタイミングを調整して、常に最適に空気供給が確実に提供されるようにする。このことは、エンジン全体の効率を確実に高める。
【００６８】
より好ましくない実施例では、各端部の表面積が異なる往復ピストン１を用いて、例えば、加圧流体を一方の端部に連続的に供給するようにしている。更に、その他のより好ましくない実施例では、低圧の流体を一方のピストン端部に連続的に供給して、第２の端部から高圧の加圧液体の供給と排出を交互に行うようにしている。これらの実施例は、図面に示すものと異なる液圧システムを必要とする。これらの実施例は、まだ、ポペット弁のステム周囲で高速で動作できるようにする高圧シールの必要性をなくすことによって、低減した内部摩擦の利点を保持している。
【００６９】
本発明の本質的な特徴の精神から離れることなく、いくつかの形式で本発明を実施することができるので、上述の実施例は、本発明を限定するものではなく、むしろ、請求項において規定された本発明の精神と範囲内で広く解釈するべきである。様々な変形例と均等な構成が、本発明の精神と範囲内に含まれるように意図されている。
【国際調査報告】
2007533898.tif 000011
2007533898.tif 000012