(57)【要約】【課題】複雑な可変バルブ機構を要することなく高負荷運転領域のみでエンジンの最大筒内圧力を確実に抑制し得る筒内圧力抑制装置を提供する。【解決手段】動弁系のカムシャフト６に対し各気筒１毎に割り当てて増設された専用カム７ｘと、該専用カム７ｘの夫々が対応する気筒１における吸気弁４の閉から燃料噴射の開始までの間に専用カム７ｘにより作動するマスターピストン１２と、該マスターピストン１２に対し油通路１３を介して接続され且つ該油通路１３にマスターピストン１２の作動により油圧が発生した際に当該気筒１の吸気弁４を開作動するスレーブピストン１４と、油通路１３の夫々における油圧の保持・開放を切り替える作動油供給手段（ソレノイドバルブ１６及びコントロールバルブ１７）と、高負荷運転領域でのエンジン駆動時に各油通路１３の油圧を作動油供給手段により保持せしめる制御装置１９とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動弁系のカムシャフトに対し各気筒毎に割り当てて増設された専用カムと、該専用カムの夫々が対応する気筒における吸気弁の閉から燃料噴射の開始までの間に前記専用カムにより作動するマスターピストンと、該マスターピストンに対し油通路を介して接続され且つ該油通路に前記マスターピストンの作動により油圧が発生した際に当該気筒の吸気弁を開作動するスレーブピストンと、前記油通路の夫々における油圧の保持・開放を切り替える作動油供給手段と、少なくとも高負荷運転領域でのエンジン駆動時に前記各油通路の油圧を前記作動油供給手段により保持せしめる制御装置とを備えたことを特徴とする筒内圧力抑制装置。
【請求項２】
燃料噴射が実施されない制動時にも油通路の油圧を作動油供給手段により保持せしめ得るように制御装置を構成したことを特徴とする請求項１に記載の筒内圧力抑制装置。
【請求項３】
専用カムによりマスターピストンを作動させるタイミングを圧縮上死点に近づくよう燃料噴射の開始直前に設定したことを特徴とする請求項２に記載の筒内圧力抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内圧力抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの高圧縮比化を図ることで熱効率を上げて燃費を改善する手法が知られており、このような手法を用いて燃費を改善するにあたっては、高負荷運転領域での最大筒内圧力の増大に関する対策が必要不可欠であるが、高負荷運転領域での運転のためだけに従来より高い最大筒内圧力に耐え得るようエンジンを刷新したのでは、設備コストの大幅な高騰を招く結果となって燃費改善に向けた費用対効果が低くなってしまう。
【０００３】
このため、既存のエンジン及び動弁系をそのまま利用して高負荷運転領域だけで最大筒内圧力を抑制することが可能な対策が求められており、燃料噴射のタイミングを遅角（リタード）する手法や、吸気弁の遅閉じにより吸入空気の一部を筒内から逃がす手法が既に提案されている（例えば下記の特許文献１等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１３７８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、燃料噴射のタイミングを遅角（リタード）する手法では、燃費を改善するために行った高圧縮比化により燃費の悪化を招いてしまうという本末転倒の問題を招きかねず、また、吸気弁の遅閉じにより吸入空気の一部を筒内から逃がす手法では、複雑な可変バルブ機構が必要となって設備コストの大幅な高騰を招いてしまう虞れがある。
【０００６】
尚、複雑な可変バルブ機構を用いることなく吸気弁の遅閉じを実現するために、該吸気弁を遅閉じさせるプロフィールを持つ吸気カムに変更することも考えられるが、このようにした場合、全運転領域で吸入空気の一部が筒内から逃げてしまう結果となり、燃費の改善効果を十分に得ることができなくなる。
【０００７】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、複雑な可変バルブ機構を要することなく高負荷運転領域のみでエンジンの最大筒内圧力を確実に抑制し得る筒内圧力抑制装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、動弁系のカムシャフトに対し各気筒毎に割り当てて増設された専用カムと、該専用カムの夫々が対応する気筒における吸気弁の閉から燃料噴射の開始までの間に前記専用カムにより作動するマスターピストンと、該マスターピストンに対し油通路を介して接続され且つ該油通路に前記マスターピストンの作動により油圧が発生した際に当該気筒の吸気弁を開作動するスレーブピストンと、前記油通路の夫々における油圧の保持・開放を切り替える作動油供給手段と、少なくとも高負荷運転領域でのエンジン駆動時に前記各油通路の油圧を前記作動油供給手段により保持せしめる制御装置とを備えたことを特徴とする筒内圧力抑制装置、に係るものである。
【０００９】
而して、最大筒内圧力に余裕のない高負荷運転領域でのエンジン駆動時に、制御装置により作動油供給手段を制御して各油通路の油圧を保持させておくと、各気筒で吸気弁の閉から燃料噴射の開始までの間に専用カムによりマスターピストンが作動されて油通路に油圧が発生し、スレーブピストンにより当該気筒の吸気弁が強制的に開作動されて吸入空気の一部が筒内から逃がされ、該吸入空気の量が減ることで最大筒内圧力が抑制されることになる。
【００１０】
他方、最大筒内圧力に余裕のある低負荷運転領域や中負荷運転領域でのエンジン駆動時に、制御装置により作動油供給手段を制御して各油通路の油圧を解放しておくと、専用カムによりマスターピストンが作動されても油通路に油圧が発生しなくなってスレーブピストンが従動しなくなり、吸気弁は通常のバルブ操作により吸気行程でのみ開作動され、これ以外のタイミングで開作動されることはなくなるので、エンジンを高圧縮比化して熱効率を上げることによる燃費の改善効果が十分に得られる。
【００１１】
また、本発明においては、燃料噴射が実施されない制動時にも油通路の油圧を作動油供給手段により保持せしめ得るように制御装置を構成することも可能であり、燃料噴射が実施されない制動時に制御装置により作動油供給手段を制御して油通路の油圧を保持させておくと、専用カムによりマスターピストンが作動されて油通路に油圧が発生し、スレーブピストンにより当該気筒の吸気弁が強制的に開作動されて圧縮圧力が開放され、次の膨張行程におけるピストンを押し下げる力が喪失して圧縮行程で得た制動力が有効に作用すると共に、膨張行程にあっても抵抗がかかるようになってエンジンブレーキが増強されることになり、本発明の筒内圧力抑制装置を圧縮圧開放型エンジンブレーキとして活用することが可能となる。
【００１２】
更に、このように本発明を圧縮圧開放型エンジンブレーキとしても活用する場合には、専用カムによりマスターピストンを作動させるタイミングを圧縮上死点に近づくよう燃料噴射の開始直前に設定しておくことが好ましく、このようにすれば、エンジンブレーキを増強する効果を最大限に得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
上記した本発明の筒内圧力抑制装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００１４】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、複雑な可変バルブ機構を要することなく既存のエンジン及び動弁系をそのまま利用して高負荷運転領域のみでエンジンの最大筒内圧力を確実に抑制することができるので、エンジンを高圧縮比化して熱効率を上げることによる燃費の改善を設備コストの大幅な高騰を回避しつつ実現することができる。
【００１５】
（ＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、本発明の筒内圧力抑制装置を制動時に圧縮圧開放型エンジンブレーキとしても活用することができ、制動時におけるエンジンブレーキの増強効果を得ることができる。
【００１６】
（ＩＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、本発明の筒内圧力抑制装置を制動時に圧縮圧開放型エンジンブレーキとして活用するにあたり、エンジンブレーキを増強する効果を最大限に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】図１の専用カムを周辺構造と共に示した平面図である。
【図３】本形態例の作動タイミングについて説明するグラフである。
【図４】本形態例の作動タイミングについて説明するＰＶ線図である。
【図５】本形態例の制動力小の作動タイミングについて説明するＰＶ線図である。
【図６】本形態例の制動力大の作動タイミングについて説明するＰＶ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１〜図６は本発明の筒内圧力抑制装置を実施する形態の一例を示すもので、本形態例においては、トラックやバス等の大型車両に採用されている既存の圧縮圧開放型エンジンブレーキの基本構造を利用しており、図１及び図２中における符号の１は気筒、２は燃焼室、３はピストン、４は吸気弁、５は吸気流路を夫々示しており、吸気行程でカムシャフト６に装備した吸気カム７により一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８の他端によりバルブブリッジ９を介し両方の吸気弁４が押し下げられて開作動され、吸気流路５から気筒１内に吸入空気１０が取り込まれるようになっている。
【００２０】
ここで、前記カムシャフト６に、各気筒１毎に割り当てられた専用カム７ｘが前記吸気カム７に隣接して増設されていると共に、前記吸気弁４の開作動を担うロッカーアーム８が軸支されているロッカーシャフト１５には、当該気筒１の吸気行程で開いた吸気弁４が閉となってから燃料噴射が開始されるまでの間における適宜なタイミングで前記専用カム７ｘにより一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８ｘが前記ロッカーアーム８に隣接して増設されている。
【００２１】
そして、前記ロッカーアーム８ｘの一端が上方の油圧ユニット１１に備えられたマスターピストン１２を押し上げ、前記油圧ユニット１１内に穿設された油通路１３に圧力を発生させて当該気筒１の上方にあるスレーブピストン１４を従動させ、該スレーブピストン１４により当該気筒１のロッカーアーム８の他端側上部を押し下げてバルブブリッジ９を介し両方の吸気弁４を開作動させるようにしてある。
【００２２】
また、前記油通路１３には、油圧の保持・開放を切り替える為の作動油供給手段であるソレノイドバルブ１６及びコントロールバルブ１７を介し作動油１８（エンジンオイル）が供給されるようになっており、前記ソレノイドバルブ１６は、エンジン制御コンピュータ（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を成す制御装置１９からの制御信号１６ａにより作動油１８の供給・遮断を行い、前記コントロールバルブ１７は、ソレノイドバルブ１６が開いた状態で前記油通路１３の油圧が保持されるよう逆止弁として機能し且つソレノイドバルブ１６が閉じた状態では前記油通路１３の油圧をリリーフ口２０へと開放するよう機能するようになっている。
【００２３】
ここで、前記制御装置１９においては、少なくとも高負荷運転領域でのエンジン駆動時に前記ソレノイドバルブ１６を開けて前記各油通路１３の油圧を保持せしめるようにしているが、本形態例にあっては、制動時における圧縮圧開放型エンジンブレーキとしての活用も想定しており、燃料噴射が実施されない制動時にも前記各油通路１３の油圧を保持せしめ得るようにしてある。
【００２４】
尚、図２に示されている通り、前記吸気カム７が装備されているカムシャフト６には、排気カム７’（図１では位相違いにより図示無し）も装備されており、該排気カム７’により一端を押し上げられて傾動するロッカーアーム８’の他端によりバルブブリッジ９’を介し両方の排気弁４’が押し下げられて開作動され、これにより燃焼室２から排気流路２１（図１参照）へと排気ガス２２（図１参照）が送出されるようになっている。
【００２５】
而して、最大筒内圧力に余裕のない高負荷運転領域でのエンジン駆動時に、制御装置１９からの制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けて各油通路１３の油圧を保持させておくと、図３のグラフ及び図４のＰＶ線図に示すように、吸気弁４の閉（図３及び図４中にIVC：Intake valve closeで示す）から燃料噴射の開始（図３及び図４中にSOI：Start of injectionで示す）までの間（図３及び図４中にＡで示す）に専用カム７ｘによりマスターピストン１２が作動されて油通路１３に油圧が発生し、スレーブピストン１４により当該気筒１の吸気弁４が強制的に開作動されて吸入空気１０の一部が筒内から逃がされ、該吸入空気１０の量が減ることで最大筒内圧力が抑制されることになる。
【００２６】
他方、最大筒内圧力に余裕のある低負荷運転領域や中負荷運転領域でのエンジン駆動時に、制御装置１９からの制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けて各油通路１３の油圧を解放しておくと、専用カム７ｘによりマスターピストン１２が作動されても油通路１３に油圧が発生しなくなってスレーブピストン１４が従動しなくなり、吸気弁４は通常のバルブ操作により吸気行程でのみ開作動され、これ以外のタイミングで開作動されることはなくなるので、エンジンを高圧縮比化して熱効率を上げることによる燃費の改善効果が十分に得られる。
【００２７】
また、本形態例においては、制動時における圧縮圧開放型エンジンブレーキとしての活用も想定しているが、燃料噴射が実施されない制動時に制御装置１９からの制御信号１６ａによりソレノイドバルブ１６を開けて各油通路１３の油圧を保持させておくと、専用カム７ｘによりマスターピストン１２が作動されて油通路１３に油圧が発生し、スレーブピストン１４により当該気筒１の吸気弁４が強制的に開作動されて圧縮圧力が開放され、次の膨張行程におけるピストン３を押し下げる力が喪失して圧縮行程で得た制動力が有効に作用すると共に、膨張行程にあっても抵抗がかかるようになってエンジンブレーキが増強されることになり、本発明の筒内圧力抑制装置を圧縮圧開放型エンジンブレーキとして活用することが可能となる。
【００２８】
また、このように本発明の筒内圧力抑制装置を圧縮圧開放型エンジンブレーキとして活用する場合には、専用カム７ｘによりマスターピストン１２を作動させるタイミングを圧縮上死点に近づくよう燃料噴射の開始直前に設定しておくことが好ましく、このようにすれば、エンジンブレーキを増強する効果を最大限に得ることが可能となる。
【００２９】
即ち、吸気弁４の閉（図３及び図４中にIVC：Intake valve closeで示す）から燃料噴射の開始（図３及び図４中にSOI：Start of injectionで示す）までの間（図３及び図４中にＡで示す）で吸気弁４を強制的に開作動するといっても、図５のＰＶ線図にＰ1で示すように、吸気弁４の閉（IVC）に近いところで吸気弁４を直ぐに開けた場合には、図５中にＢ（EVO:Exhaust valve openは排気弁４’の開を示す）で示す範囲の小さな制動力しか得られないのに対し、図６のＰＶ線図にＰ2で示すように、燃料噴射の開始（SOI）直前に吸気弁４を開けた場合は、該吸気弁４を開けるタイミングが圧縮上死点に近づき、図６中にＣで示す範囲の大きな制動力が得られることになる。
【００３０】
従って、上記形態例によれば、複雑な可変バルブ機構を要することなく既存のエンジン及び動弁系をそのまま利用して高負荷運転領域のみでエンジンの最大筒内圧力を確実に抑制することができるので、エンジンを高圧縮比化して熱効率を上げることによる燃費の改善を設備コストの大幅な高騰を回避しつつ実現することができ、また、制動時に圧縮圧開放型エンジンブレーキとしても活用することができて、制動時におけるエンジンブレーキの増強効果を得ることができ、しかも、そのエンジンブレーキを増強する効果を最大限に得ることができる。
【００３１】
尚、本発明の筒内圧力抑制装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、必ずしも制動時に圧縮圧開放型エンジンブレーキとしても活用できるようにしなくても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００３２】
１      気筒
４      吸気弁
６      カムシャフト
７ｘ    専用カム
１２    マスターピストン
１３    油通路
１４    スレーブピストン
１６    ソレノイドバルブ（作動油供給手段）
１７    コントロールバルブ（作動油供給手段）
１９    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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