(57)【要約】エンジンの動力出力軸上のオイルポンプを備え、オイルポンプは圧力調整・方向切換バルブと接続し、エンジンの主潤滑油路はオイルポンプオイルフィード管を介してオイルポンプと接続し、圧力調整・方向切換バルブは送油管とオイルリターン管とそれぞれ接続し、送油管は給油主管と接続し、システムの作動媒体はエンジンオイルであり、オイルポンプオイルフィード管はエンジンの主潤滑油路からオイルを取り出し、オイルポンプはエンジンの動力出力と接続し、圧力調整・方向切換バルブはオイルポンプにより加圧された圧力油を適切な作動圧力に調整し、その流れる方向を切り換えることにより、システムの作動モードの切り換えを完了し、給油主管と、送油管と、エンジンの各作動シリンダーとは適応プッシュロッド長変更機構を介して接続する、内燃エンジンのバルブタイミング油圧式適応可変システム。また、本発明は上記システムの制御方法も開示する。本発明のバルブタイミング可変システムは、必要に応じて、作動モードと非作動モードに分かれ、エンジンの実際の需要を満たしつつ、省エネ、環境保護の効果をもたらすことができる。
2013532790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン（１）と、その電気制御手段と、を少なくとも備えるディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムであって、
エンジンの動力出力軸（６）上にオイルポンプ（７）が設置され、前記オイルポンプ（７）と一つの圧力調整・方向切換バルブ（８）とは接続しており、エンジンの主潤滑油路（４）とオイルポンプ（７）との間はオイルポンプオイルフィード管（５）によって接続しており、前記圧力調整・方向変換バルブ（８）は送油管（１０）とオイルリターン管（９）とそれぞれ接続しており、前記送油管（１０）と給油主管（１１）とは接続しており、
システムの作動媒体はエンジンオイルであり、
前記オイルポンプオイルフィード管（５）はエンジンの主潤滑油路（４）からオイルを取り出し、
前記オイルポンプ（７）とエンジン（１）の動力出力とは接続しており、
前記圧力調整・方向切換バルブ（８）は、オイルポンプ（７）によって加圧された圧力油を適切な作動圧力に調整し、その流れる方向を切り換えることにより、システムの作動モードの切り換えを完了し、
前記給油主管（１１）と、送油管（１０）と、エンジンの各作動シリンダーとは、一つの適応プッシュロッド長変更機構によって接続しており、
前記オイルリターン管（９）とエンジンのオイルパン（３）とは接続しており、
前記適応プッシュロッド長変更機構はスライドバルブ式適応油路切換機構（２０）であり、前記スライドバルブ式適応油路切換機構（２０）は、台座（２０６）と、下端カバー（２０９）と、ピストン（２１５）と、ロッカーアームボールピン（２１３）と、ボールヘッドキャップ（２１４）と、内部バルブコア（２０３）と、バネ（２０７）とを少なくとも備え、
前記台座（２０６）はエンジンの作動シリンダーのシリンダーヘッド上に設置され、前記台座（２０６）には下端カバー（２０９）が設置され、前記ロッカーアームボールピン（２１３）と前記エンジン（１）のバルブロッカーアーム（２０１）とは接続しており、前記ロッカーアームボールピン（２１３）はボールヘッドキャップ（２１４）によってピストン（２１５）の頂端に押圧されており、
前記台座（２０６）上には台座オイルフィード口（２１７）が設けられ、前記下端カバー（２０９）上には下端カバーオイルフィード口（２１６）と、下端カバーオイルリターン口（２０４）と、下端カバーオイルリターン大口（２１９）とが設けられ、
前記内部バルブコア（２０３）はバネ（２０７）の作用によって、ピストン（２１５）の底部を押し、
前記給油主管はコモンレール式の給油管であり、給油支管によって、油圧をエンジンの各作動シリンダー内に伝達する、
ことを特徴とするディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項２】
前記オイルポンプ（７）はギアポンプ、ピストンポンプ、ローターポンプ、ベーンポンプのうちの一つであることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項３】
前記オイルポンプ（７）の動力源はエンジン（１）の動力出力であることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項４】
前記エンジン（１）とエンジンのオイルパン（３）との間にはエンジンのリターン油路（２）が設けられることを特徴とする請求項１に記載のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項５】
エンジン（１）と、その電気制御手段と、オイルパン（３）と、ギアポンプ（７）と、タイミングギア（１６）とを少なくとも備えるディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムであって、
前記エンジン（１）とオイルパン（３）との間にはリターン油路（２）が設けられ、エンジンの動力出力軸（６）上にはオイルポンプ（７）が設置され、前記オイルポンプ（７）と一つの圧力調整・方向切換バルブ（８）とは接続しており、エンジンの主潤滑油路（４）とオイルポンプ（７）との間はオイルポンプオイルフィード管（５）によって接続しており、前記圧力調整・方向変換バルブ（８）は送油管（１０）とオイルリターン管（９）とそれぞれ接続しており、
システムの作動媒体はエンジンオイルであり、
前記油オイルフィード管（５）はエンジンの主潤滑油路（４）からオイルを取り出し、
前記オイルポンプ（７）とエンジン（１）の動力出力とは接続しており、
前記圧力調整・方向切換バルブ（８）は、オイルポンプ（７）によって加圧された圧力油を適切な作動圧力に調整し、その流れる方向を切り換えることにより、システムの作動モードの切り換えを完了し、
前記送油管（１０）とエンジンの各作動シリンダーとは、一つの適応プッシュロッド長変更機構によって接続しており、
前記オイルリターン管（９）とエンジンのオイルパン（３）とは接続しており、
前記適応プッシュロッド長変更機構はディストリビューター制御油路切換機構（１８）であって、前記ディストリビューター制御油路切換機構（１８）は、オイルフィード管（１８４）と、可動盤（１８５）と、固定盤（１８３）と、ディストリビューター給油主管（１８１）と、油圧プッシュロッド部材とを少なくとも備え、
前記可動盤（１８５）と前記エンジン（１）のタイミングギアとは接続しており、前記可動盤（１８５）上には可動盤オイル通過口（１８６）が設けられ、
前記固定盤（１８３）上にはエンジンの各シリンダー作動順序に対応する固定盤オイル通過口（１８２）が設けられ、前記送油管（１０）と前記固定盤（１８３）とは接続しており、
前記油圧プッシュロッド部材はエンジンの作動シリンダーに設置されており、前記固定盤オイル通過口（１８２）は給油主管（１８１）によって各作動シリンダーの油圧プッシュロッド部材と接続しており、前記油圧プッシュロッド部材は、油圧ピストン（２５）と、下端カバー（２７）と、下端カバー上のオイルフィード・オイルリターン口（２８）と、下部プッシュロッド（２９）とを備え、
前記ディストリビューター給油主管（１８１）は油圧プッシュロッド部材に接続する、
ことを特徴とするディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項６】
前記オイルポンプ（７）はギアポンプ、ピストンポンプ、ローターポンプ、ベーンポンプのうちの一つであることを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項７】
前記オイルポンプ（７）の動力源はエンジン（１）の動力出力であることを特徴とする請求項５に記載のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システム。
【請求項８】
請求項１または請求項５のいずれかに記載のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムによって実現され、エンジンの作動状態に応じて、エンジンの電気制御手段が送信する制御指令によって、圧力調整・方向切換バルブの動作を制御し、前記制御指令はエンジンの動作ＭＡＰ内に保存され、バルブタイミング可変システムによって油路の切り換えが完了することで、エンジンの作動モードと非作動モードとの切り換えを実現するディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムの制御方法であって、
まず、オイルポンプ（７）がエンジンの主潤滑油路（４）を介してエンジンオイルを取り出すとともに、前記エンジン（１）の動力出力から動力を得て、
前記圧力調整・方向切換バルブ（８）がエンジンオイルを１０Ｍｐａまで加圧し、エンジンの回転速度、負荷、エンジンオイルの温度の具体的な数値に応じて、方向を切り換えるか否かを判断し、前記圧力調整・方向切換バルブ（８）の動作を制御することにより、エンジンの作動モードと非作動モードとの間の切り換えを実現し、エンジンオイルの温度が７０℃を超え、エンジンの回転速度が１３００回転／分以上で、負荷が５０％以上の場合、前記圧力調整・方向切換バルブはエンジンを作動モードに切り換えさせ、そうでない場合、前記圧力調整・方向切換バルブは作動せず、エンジンは非作動モードにあり、圧力油はオイルリターン管（９）を介して直接エンジンのオイルパン（３）に戻り、
エンジンが作動モードに切り換えられると、圧力油は送油管（１０）を介して適応プッシュロッド長変更機構に入り、適応的な油路の切り換えを実現し、圧力油は作用した後、オイルリターン管（９）を介してエンジンのオイルパン（３）に戻る、
制御フローを含むことを特徴とするディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムおよび制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のピストン式４サイクルエンジンでは、機械式カムシャフト駆動吸気バルブおよび排気バルブを用いた吸排気機構が普及している。バルブの運動は、クランクシャフトとカムシャフト、カムシャフトと各バルブとの間の機械伝動によりタイミングが制御される。かねてより、このような機械式機構はシンプルで効果的、信頼性があり、且つ費用が相対的に廉価であることが証明されている。しかしながら、このようなバルブ機構の開く時間や位相などのパラメータは固定されており、エンジンの動作中に調節できず、異なる動作状況においてタイミングを変えることができず、エンジンの潜在能力を十分に発揮することができない。現代の最新の内燃エンジンは燃焼プロセスで、バルブの開閉タイミングおよびストロークを調整する必要があり、ガソリンエンジンに広く応用されている機械および電気油圧式制御に基づくＶＶＴシステムが最も典型的である。しかし、ディーゼルエンジン、特に大型車両用ディーゼルエンジンにおいては、構造が複雑であるため、調整装置の応力度が大きく、作業工程において用いることができるバルブ調整機構はほとんど見られない。２０世紀の１９８０年代以来、エネルギーおよび環境問題は日増しに際立っており、燃油の経済性や有害排出物に対する社会の要求も日増しに厳しくなっており、どのようにエンジンの性能を改善し、熱効率を向上させ、有害廃棄物を減少させるかがますます注目されており、作業工程で応用できる可変バルブタイミング機構の開発が、現代のディーゼルエンジン開発の重要技術となっている。
【０００３】
吸排気の位相と時間とはエンジンの吸排気性能に直接影響を与え、燃焼過程の優劣に対して極めて重要な作用をもたらす。吸排気の位相および時間の選択については、エンジンの高速パワー、低速トルク、アイドリング燃費、部分負荷における燃費、低速安定性および排出ガスなどの問題を考慮する必要がある。より良いエンジン性能を得るために、吸排気の位相は回転速度および負荷の変化に伴って変化しなければならない。エンジンは、高いパワー出力が得られるように、高速および高負荷において、大きいバルブオーバーラップ角および遅い吸気バルブの閉角が必要であり、反対に、より良いアイドリング安定性および排気ガス排出性能が得られるように、アイドリング及び低速低負荷において、早い吸気バルブの閉角および小さいバルブオーバーラップ角が必要である。
【０００４】
エンジンの有害物質の排出の減少およびエンジンの作業効率の向上に対するエンジン作業員の努力に伴い、排気再循環（ＥＧＲ）や後処理技術が現れたが、エンジンの有害排出物質の減少に伴い、エンジンの効率が低下し、高い増圧圧力を採用した場合、エンジンの最高爆発圧力が高くなり過ぎる可能性がある。可変吸排気技術は、バルブの開閉タイミングを変えることにより、ミラーサイクルを実現し、エンジンが稼動する一定の動作状況において、吸気バルブの閉まる時間を遅延させることにより、すでにシリンダーに入った一部の気体を再び吸気マニホールドに入れ、ターボ過給の作用において、一定の気圧を保持し、エンジンの吸気効率を大きく増加させ、ポンプ損失を低減させることができる。これにより、実際の圧縮比を低減し、膨張比を圧縮比より大きくし、効率を向上させ、エンジンの最高爆発圧力を減少させる。
【０００５】
固定吸排気位相と比較して、可変吸排気位相はエンジンの異なる動作範囲内の回転速度および負荷において、可変のバルブ開閉タイミングまたはストロークを提供することにより、エンジンの吸気、排気性能を改善し、エンジンの高速回転と低速回転、大負荷と小負荷時の動力性、経済性、排出ガスの要求をより満たし、エンジンの総合的な性能を全体的に向上させることができる。エンジンの動力性をさらに向上させ、有害物質の排出をさらに低減するために、往々にしてその燃焼過程を改めて組織する必要があったが、新しい組織の燃焼過程においては、吸気、排気量およびバルブ開閉の位相を適宜調整することによって最適な燃焼過程を実現でき、効率的でクリーンな燃焼を実現できる。現代のハイテク技術の発展に伴い、自動車エンジンの省エネ、効率化、低排出を「省エネ−効率化−環境保護」という一体化された課題として、総合的な研究や技術開発が行われている。吸排気位相が固定されて変更されないという制限は、時代のニーズに明らかに適応しなくなってきていることから、可変バルブ技術が自動車エンジンの研究において重点的な方向になっている。
【０００６】
可変吸排気技術はそのメリットにより注目を集めており、海外の研究機関で多くの研究が行われ、多くの可変バルブ駆動機構が開発されており、バルブパラメータを可変とする機能を実現したシステムもあるが、構造が簡単で、コストが低い装置の製品化はわずかであり、大多数の可変バルブ駆動機構はコストが高く、または安全性の問題により、実験段階に留まっている。従来製品における可変吸排気機構は、カムシャフトの位相を変更することを主な方式としており、元のエンジンに対する改良が大きく、低出力のガソリンエンジンで多く見られた。高出力のディーゼルエンジンの吸排気カムシャフトは、「オーバーヘッド」および「サイド／ボトム」の２種類に分けられ、「サイド／ボトム」カムシャフトはエンジンの構造が簡単で、製造コストが安く、現在、幅広く応用されており、通常、その吸排気バルブは同一のカムシャフトにより駆動され、吸排気バルブをそれぞれ調整することが難しいため、高出力のディーゼルエンジンの可変バルブ技術の開発が待たれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術に対して、本発明はディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムおよび制御方法を提供し、市場において普遍的に保有されているサイド／ボトム式カムシャフトのディーゼルエンジンに対して提出された高速にバルブタイミングを可変とする機構およびその実現方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記技術的課題を解決するために、本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムが実現する技術的態様の一つは、当該システムが少なくともエンジンを備え、エンジンの動力出力軸上にオイルポンプが設置され、前記オイルポンプと一つの圧力調整・方向切換バルブとは接続しており、エンジンの主潤滑油路とオイルポンプとの間はオイルポンプオイルフィード管によって接続しており、前記圧力調整・方向変換バルブは送油管とオイルリターン管とそれぞれ接続しており、前記送油管と給油主管とは接続しており、システムの作動媒体はエンジンオイルであり、前記オイルポンプオイルフィード管はエンジンの主潤滑油路からオイルを取り出し、前記オイルポンプとエンジンの動力出力とは接続しており、前記圧力調整・方向切換バルブは、オイルポンプによって加圧された圧力油を適切な作動圧力に調整し、その流れる方向を切り換えることにより、システムの作動モードの切り換えを完了し、前記給油主管と、送油管と、エンジンの各作動シリンダーとは、一つの適応プッシュロッド長変更機構によって接続しており、前記オイルリターン管とエンジンのオイルパンとは接続しており、前記適応プッシュロッド長変更機構はスライドバルブ式適応油路切換機構であり、前記スライドバルブ式適応油路切換機構は、台座と、下端カバーと、ピストンと、ロッカーアームボールピンと、ボールヘッドキャップと、内部バルブコアと、バネとを少なくとも備え、前記台座はエンジンの作動シリンダーのシリンダーヘッド上に設置され、前記台座には下端カバーが設置され、前記ロッカーアームボールピンと前記エンジンのバルブロッカーアームとは接続しており、前記ロッカーアームボールピンはボールヘッドキャップによってピストンの頂端に押圧されており、前記台座上には台座オイルフィード口が設けられ、前記下端カバー上には下端カバーオイルフィード口と、下端カバーオイルリターン口と、下端カバーオイルリターン大口とが設けられ、前記内部バルブコアはバネの作用によって、ピストンの底部を押し、前記給油主管はコモンレール式の給油管であり、給油支管によって、油圧をエンジンの各作動シリンダー内に伝達する構成を採る。
【０００９】
本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムが実現する技術的態様の一つは、当該システムが少なくともエンジンと、オイルパンと、ギアポンプと、タイミングギアとを備え、前記エンジンとオイルパンとの間にはリターン油路が設けられ、エンジンの動力出力軸上にはオイルポンプが設置され、前記オイルポンプと一つの圧力調整・方向切換バルブとは接続しており、エンジンの主潤滑油路とオイルポンプとの間はオイルポンプオイルフィード管によって接続しており、前記圧力調整・方向変換バルブは送油管とオイルリターン管とそれぞれ接続しており、システムの作動媒体はエンジンオイルであり、前記油オイルフィード管はエンジンの主潤滑油路からオイルを取り出し、前記オイルポンプとエンジンの動力出力とは接続しており、前記圧力調整・方向切換バルブは、オイルポンプによって加圧された圧力油を適切な作動圧力に調整し、その流れる方向を切り換えることにより、システムの作動モードの切り換えを完了し、前記送油管とエンジンの各作動シリンダーとは、一つの適応プッシュロッド長変更機構によって接続しており、前記オイルリターン管とエンジンのオイルパンとは接続しており、前記適応プッシュロッド長変更機構はディストリビューター制御油路切換機構であって、前記ディストリビューター制御油路切換機構は、オイルフィード管と、可動盤と、固定盤と、ディストリビューター給油主管と、油圧プッシュロッド部材とを少なくとも備え、前記可動盤と前記エンジンのタイミングギアとは接続しており、前記可動盤上には可動盤オイル通過口が設けられ、前記固定盤上にはエンジンの各シリンダー作動順序に対応する固定盤オイル通過口が設けられ、前記送油管と前記固定盤とは接続しており、前記油圧プッシュロッド部材はエンジンの作動シリンダーに設置されており、前記固定盤オイル通過口は給油主管によって各作動シリンダーの油圧プッシュロッド部材と接続しており、前記油圧プッシュロッド部材は、油圧ピストンと、下端カバーと、下端カバー上のオイルフィード・オイルリターン口と、下部プッシュロッドとを備え、前記ディストリビューター給油主管は油圧プッシュロッド部材に接続する構成を採る。
【００１０】
本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムの制御方法は、上記２種類の構造のいずれかのディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムによって実現され、エンジンの作動状態に応じて、エンジンの電気制御手段が送信する制御指令によって、圧力調整・方向切換バルブの動作を制御し、前記制御指令はエンジンの動作ＭＡＰ内に保存され、バルブタイミング可変システムによって油路の切り換えが完了することで、エンジンの作動モードと非作動モードとの切り換えを実現するディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムの制御方法であって、まず、オイルポンプがエンジンの主潤滑油路を介してエンジンオイルを取り出すとともに、前記エンジンの動力出力から動力を得て、前記圧力調整・方向切換バルブがエンジンオイルを１０Ｍｐａまで加圧し、エンジンの回転速度、負荷、エンジンオイルの温度の具体的な数値に応じて、方向を切り換えるか否かを判断し、前記圧力調整・方向切換バルブの動作を制御することにより、エンジンの作動モードと非作動モードとの間の切り換えを実現し、エンジンオイルの温度が７０℃を超え、エンジンの回転速度が１３００回転／分以上で、負荷が５０％以上の場合、前記圧力調整・方向切換バルブはエンジンを作動モードに切り換えさせ、そうでない場合、前記圧力調整・方向切換バルブは作動せず、エンジンは非作動モードにあり、圧力油はオイルリターン管を介して直接エンジンのオイルパンに戻り、エンジンが作動モードに切り換えられると、圧力油は送油管を介して適応プッシュロッド長変更機構に入り、適応的な油路の切り換えを実現し、圧力油は作用した後、オイルリターン管を介してエンジンのオイルパンに戻る、制御フローを含む。
【発明の効果】
【００１１】
従来技術と比較すると、本発明の有益な効果は以下の通りである。
【００１２】
（１）本発明のバルブタイミング可変システムは、従来の固定バルブエンジンに改良を加えることができ、基のエンジンに対する改良が少なく、産業化を実現しやすい。
【００１３】
（２）本発明のバルブタイミング可変システムの動力源および作動媒体はいずれもエンジン自身からのものであり、外付け機器に依存して作動する必要はなく、自ら一つのシステムとなれる。
【００１４】
（３）本発明のバルブタイミング可変システムは、必要に応じて、作動モードと非作動モードに分かれ、エンジンの実際の需要を満たしつつ、省エネ、環境保護の効果をもたらすことができる。
【００１５】
（４）本発明のバルブタイミング可変システムは、必要な部品数が少なく、構造も簡単で、コストが低い。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】スライドバルブを用いて、油路の切り換えを制御することにより、適応バルブタイミング可変システムを実現する模式図。
【図２】図１に示すスライドバルブ式適応油路切換機構２０の内部構造の模式図。
【図３】ディストリビューターを用いて、油路の切り換えを制御することにより、適応バルブタイミング可変システムを実現する模式図。
【図４】図３に示すディストリビューター制御油路切換機構１８の構造の模式図。
【図５】図３に示す油圧プッシュロッド部材２３の構造の模式図。
【図６】本発明の制御方法の主なフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面および具体的な実施の形態と合わせて、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１８】
本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムは、サイド／ボトムカムシャフトのディーゼルエンジンにおいてバルブタイミングを可変とすることを目的とし、主に本来のエンジンのプッシュロッドに、適応プッシュロッド長変更機構を追加することで、エンジンの実際の必要に応じて、当該機構における下部プッシュロッドによって、プッシュロッドの長さを変更することにより、組合式吸気バルブプッシュロッドを形成することができる。
【００１９】
適応プッシュロッド長変更機構における油圧プランジャーの運動は、圧力油が適応プッシュロッド長変更機構の圧力室に流入および流出し、油圧プランジャー（ピストン）の上下運動を推進することにより、実現される。この油圧オイルの流入および流出のプロセスは、適応プッシュロッド長変更機構の油圧回路により自動的に完了される。適応プッシュロッド長変更機構を用いて形成された油圧回路は、エンジンの異なる回転速度において油圧オイルが固定の位相を保って流入および流出することを保証できることにより、基本的にバルブタイミングが不変に保たれ、または設定された変化の規則が守られることから、本発明における発明のポイントは、適応バルブ制御である。本発明における油圧源の動力は、エンジンの出力装置とカップリングすることによりエンジンからの動力が出力され、油圧オイルとしてはエンジンオイルまたは独立した油圧オイルが用いられ、前者は構造がシンプルで、後者は瞬時応答要求が高く、エンジンオイルの温度、エンジンオイル量が応答要求を満たすことができないエンジンに適用される。
【００２０】
図１に示すように、本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムは、エンジン１と、エンジンの動力出力軸６に設けられたオイルポンプ７とを少なくとも含み、前記オイルポンプ７はギアポンプ、ピストンポンプ、ローターポンプ、ベーンポンプのうちのひとつであってよい。前記オイルポンプ７と圧力調整・方向切換バルブ８とは接続しており、エンジンの主潤滑油路４とオイルポンプ７との間はポンプオイルフィード管５を介して接続しており、前記圧力調整・方向切換バルブ８は送油管１０とオイルリターン管９とそれぞれ接続しており、前記送油管１０と給油主管１１とは接続しており、システムの作動媒体はエンジンオイルであり、前記オイルポンプのオイルフィード管５はエンジンの主潤滑油路４からオイルを取り出し、前記オイルポンプ７とエンジン１の動力の出力とは繋がっており、前記圧力調整・方向切換バルブ８はオイルポンプ７が加圧した圧力油を適切な作動圧力に調整し、その流れる方向を切り換えることで、システムの作動モードの切り換えを完了し、給油主管１１と、送油管１０と、エンジンの各作動シリンダーとは、適応プッシュロッド長変更機構によって接続しており、前記オイルリターン管９とエンジンのオイルパン３とは接続している。
【００２１】
図１に示すように、本発明における給油方式はコモンレール式の給油を採用しており、すなわち給油主管が各給油支管に接続し、エンジンの各作動シリンダーの油圧プッシュロッド部材に給油する。設計上の要求により、油圧プッシュロッド部材はサイクルごとにオイルの給油、リターンを１回行い、バルブストロークおよびタイミングの調節を行う必要がある。エンジンの回転速度が速ければ、オイルの給油、リターンの切換プロセスは異常に速く且つ精確である必要がある。同時に、バルブのスプリング圧を克服し、油圧ピストンを押し上げる必要がある。したがって、作動圧力が高く、流量が大きい圧力油路の適応切換制御が本発明の重点であり、難点である。
【００２２】
本発明では、適応的にプッシュロッド長を変更するための圧力油適応切換方式を２種類提供する。それぞれ、スライドバルブ式適応油路切換機構とディストリビューター式適応油路切換機構とする。
【００２３】
図１および図２に示すように、スライドバルブ式適応油路切換機構を用いてプッシュロッド長の変更を実現することは、カムシャフトにより動かされるスライドバルブが油路のリアルタイム切換を制御することで、バルブの閉まるタイミング位相の適応制御を実現することである。
【００２４】
図２に示すように、前記スライドバルブ式適応油路切換機構２０は、台座２０６と、下端カバー２０９と、ピストン２１５と、ロッカーアームボールピン２１３と、ボールヘッドキャップ２１４と、内部バルブコア２０３と、バネ２０７とを少なくとも備え、スライドバルブおよびガイドの２つの作用を備える台座２０６はエンジンのシリンダーヘッド２０８上に位置しており、前記台座２０６には下端カバー２０９が設置されており、前記ロッカーアームボールピン２１３と前記エンジン１のバルブのロッカーアーム２０１とは接続しており、前記ロッカーアームボールピン２１３はボールヘッドキャップ２１４を介してピストン２１５の頂端に押圧されており、ロッカーアームボールピン２１３とボールヘッドキャップ２１４との構造により、動作の効果的な伝達が保証され、またバルブのロッカーアーム２０１の動作の自由度が保証される。前記台座２０６には台座オイルフィード口２１７が設けられ、前記下端カバー２０９には下端カバーオイルフィード口２１６、下端カバーオイルリターン口２０４および下端カバーオイルリターン大口２１９が設けられ、前記内部バルブコア２０３はバネ２０７の作用によってピストン２１５の底部を押し、前記給油主管はコモンレール式の給油管であり、給油支管によって、油圧がエンジンの各シリンダーのスライドバルブ式適応油路切換機構内に伝達される。
【００２５】
システムが非作動モードの場合、前記オイルポンプ７により送られるエンジンオイルは前記圧力調整・方向切換バルブ８を経てオイルパン３に直接入り、前記油圧プッシュロッド部材の長さは変化せず、油圧プッシュロッド部材はエンジンのカムシャフトの回転に伴って上下に往復運動を行い、吸気バルブを本来のエンジンのタイミングおよびストロークに従って動作させる。バルブの動作プロセスは、単にカムシャフトが制御する本来のエンジンの状態として表現される。
【００２６】
システムが作動モードの場合、前記オイルポンプ７により送られるエンジンオイルは圧力調整・方向切換バルブを経て適切な油圧に調整されて送油管１０に給油され、パイプラインにおいて圧力が生じる。前記下端カバー２０９がエンジンのカムシャフト２１２によって動かされている場合、タペット２１１とプッシュロッド２１０との上下の往復運動に伴い、ある時刻で下端カバーオイルフィード口と台座オイルフィード口２１７とが接続され、圧力室２０２が給油を開始し、給油プロセスが一定時間持続し、この時ピストン２１５が上昇し、それに伴って内部バルブコア２０３がバネ２０７の作用により上昇する。タペット２１１は最高点に達すると下降を始め、ある位置で下端カバーオイルリターン口２０４と台座オイルリターン口２０５とが接続され、油圧シリンダーがゆっくりと排油を開始し、カムシャフト２１２が基礎円まで回転した場合、バルブのストロークが保持段階に近い段階に入り、バルブの閉まるタイミングが遅れ始め、この場合、バルブの下降速度は全て下端カバーオイルリターン口２０４の直径によって決まる。この時、下端カバーオイルリターン大口２１９と台座オイルリターン大口２１８とはすでに繋がっている。ピストン２１５が引き続き下降すると、内部バルブ２０３は下降させられ、内部バルブに分配されたオイルの縁が下端カバーオイルリターン大口２１９に達した場合、圧力室２０２は内部バルブ２０３を介して下端カバーオイルリターン大口２１９と繋がり、この時、下端カバーオイルリターン大口２１９と台座オイルリターン大口２１８とはすでに繋がっているため、圧力室２０２内のエンジンオイルが素早く排出され、ピストン２１５が元の位置に戻り、バルブは閉じる。これにより、エンジンの吸排気サイクルにおける吸排気タイミングの調整が完了する。スライドバルブ式適応油路切換機構の詳細な構造および動作プロセスは、出願番号２００８１０１５２２７４．７、発明の名称「スライドバルブ式２モード式エンジンの吸気バルブ閉時間遅延機構」の中国特許出願を参考にすることができる。
【００２７】
スライドバルブ式油路切換制御の可変バルブシステムの核心は、適応的なスライドバルブ機構を備え、カムシャフトにより動かされるプッシュロッドの運動と一組の特別に設計されたスライドバルブ機構とによって、油路のリアルタイムの切り換えを完了し、圧力油を制御して適切なタイミングで油圧プッシュロッド部材に給油、排油することにより、バルブタイミングの調整を実現することである。システム全体の構造はシンプルで、設計は精巧で、オイルフィード口、オイルリターン口の大きさおよび位置がバルブタイミングの変化量の大きさを決定する。また、適応スライドバルブの油路切換構造および油圧プッシュロッド部材は一体とすることにより、油圧の応答の遅延により生じる誤差を消去し、エンジンがどのような回転速度で回動したとしても、油路のリアルタイム切換はいずれも固定の吸排気位相に従って行われ、異なる動作状況において可変バルブシステムの動作特性を一致させる。
【００２８】
図３、図４および図５に示すように、ディストリビューター式適応油路切換機構を用いるディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムは、エンジン１と、エンジンのリターン油路２と、オイルパン３と、ギアポンプ７と、タイミングギア１６と、ディストリビューター制御油路切換機構１８とを少なくとも備え、エンジンの動力出力軸６にはオイルポンプ７が設置されており、前記オイルポンプ７と一つの圧力調整・方向切換バルブ８とは接続しており、エンジンの主潤滑油路４とオイルポンプ７との間はポンプオイルフィード管５を介して接続しており、前記圧力調整・方向切換バルブ８は送油管１０およびオイルリターン管９とそれぞれ接続しており、前記送油管１０とディストリビューター制御油路切換機構１８とは接続しており、システムの作動媒体はエンジンオイルであり、前記オイルポンプオイルフィード管５はエンジンの主潤滑油路４からオイルを取り出し、前記オイルポンプ７とエンジン１の動力の出力とは接続しており、前記圧力調整・方向切換バルブ８はオイルポンプ７により加圧された圧力油を適切な動作圧力に調整し且つその流れる方向を切り替えることにより、システムの動作モードの切換を完了し、前記ディストリビューター式油路切換制御機構１８は送油管１０からの圧力油をディストリビューターの給油支管１８１によって各シリンダーの油圧プッシュロッド部材に分配し、前記オイルリターン管９、オイルリターン管１８７とエンジンのオイルパン３とは接続している。
【００２９】
図４に示すように、前記適応プッシュロッド長変更機構はディストリビューター制御油路切換機構１８であり、前記ディストリビューター制御油路切換機構１８は、オイルフィード管１８４と、オイルリターン管１８７と、可動盤１８５と、固定盤１８３と、ディストリビューター給油主管１８１と、油圧プッシュロッド部材とを少なくとも備え、前記可動盤１８５と前記エンジン１のタイミングギア１６とは接続し、前記可動盤１８５上には可動盤オイル通過口１８６が設けられ、前記固定盤１８３上にはエンジンの各シリンダー作動順序に対応する固定盤オイル通過口１８２が設けられ、前記送油管１０と前記ディストリビューター制御油路切換機構１８における固定盤１８３とは接続し、前記油圧プッシュロッド部材はエンジンの作動シリンダーに設置され、前記固定盤オイル通過口１８２は給油支管を介して各作動シリンダーの油圧プッシュロッド部材と接続し、図５に示すように、前記油圧プッシュロッド部材は油圧ピストン２５と、下端カバー２７と、下端カバー上のオイルフィード・オイルリターン口２８と、下部プッシュロッド２９とを備える。ディストリビューター制御油路切換機構１８の固定盤１８３はエンジン本体に固定され、可動盤１８５とタイミングギア１６とは接続し、吸排気タイミングを実現する。バルブロッカーアームは、油圧ピストン２５上に押圧される。
【００３０】
上記のディストリビューター式適応油路切換機構を用いるディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムは、タイミングギア１６とカムシャフト１７と合わせて作動し、カムシャフト１７と接続するタイミングギア１６の動作により、カムシャフト１７とディストリビューター制御油路切換機構１８の可動盤１８５とが同期して回転し、可動盤オイル通過口１８６は、固定盤オイル通過口１８２と、フィード・リターン油路とそれぞれ連通し、圧力油を適切なタイミングで油圧プッシュロッド部材２３の圧力室２６に給油および圧力室２６から排油し、ピストン２５の動作を推進し、それによって生じた付加的なストロークを本来のバルブストロークに重ねることで、バルブタイミングの変化を実現する。ディストリビューター制御油路切換機構１８における可動盤オイル通過口１８６および固定盤オイル通過口１８２の大きさによって、バルブタイミング可変システムの作動サイクルにおける油圧プッシュロッド部材２３内の給油および排油の時間の長短を確定し、２つのフィルター口の相対的な位置によって、オイルフィードおよびオイルリターンプロセスを開始する位相を確定する。ディストリビューターは複数の油圧プッシュロッド部材２３が同時に高圧油を分配し、必要に応じて、固定盤上に異なる数の排油口を加工すればよい。
【００３１】
システムが非作動モードにおいて、前記オイルポンプ７により送られるエンジンオイルは前記圧力調整・方向切換バルブ８を経てオイルパン３に直接入り、前記油圧プッシュロッド部材の長さは変化せず、油圧プッシュロッド部材はエンジンのカムシャフトの回転に伴って上下に往復運動を行い、吸気バルブを本来のエンジンのタイミングおよびストロークに従って動作させる。バルブの動作プロセスは、単にカムシャフトが制御する本来のエンジンの状態として表現される。
【００３２】
システムが作動モードの場合、前記オイルポンプ７により送られるエンジンオイルは圧力調整・方向切換バルブ８を経て適切な油圧に調整されて送油管１０に給油され、パイプラインにおいて圧力が生じる。圧力油はディストリビューター制御油路切換機構１８のオイルフィード管１８４を経てディストリビューターに入り、分配される。可動盤１８５はカムシャフト１７と同期して回転し、本来の吸気バルブはある適切なタイミングまで上昇し、可動盤オイル通過口１８６とある一つのシリンダーの固定盤オイル通過口１８２とは接続し、圧力油はディストリビューター給油主管１８１を経て油圧プッシュロッド部材の圧力室２６に入り、ピストン２５の動作を推進し、油圧プッシュロッド部材の長さが増加し、それにより生じた付加的なストロークを本来のバルブストロークに重ねる。カムシャフト１７が一定の角度で継続して回転すると、ディストリビューターオイルフィード口１８６はすでに回転し、オイルフィード油路を切断してリターン油路を接続し、圧力室２６内の圧力油がバルブのバネの作用によって、オイルフィード・オイルリターン口２８を経て戻り、油圧プッシュロッド部材２３が本来の長さに戻り、付加的なストロークは消失する。これにより、エンジンの吸排気サイクルにおける吸排気タイミングの調整が完了する。
【００３３】
ディストリビューター式適応油路切換制御の可変バルブシステムは、ディストリビューターが油路の切断・接続を制御することにより、バルブタイミングの制御を実現する。ディストリビューター上のオイル口の位置および大きさを精確に調整することにより、エンジンの吸気、排気のタイミング変更の要求を満たし、エンジンの吸排気を最適な状態に調整することができる。ディストリビューターの可動盤１８５はエンジンのカムシャフトと同期して回動するため、エンジンがどのような回転速度で回動するかにかかわらず、油路のリアルタイム切換は固定の位相に従って行われ、良好な適応性を有する。また、パイプライン内に油圧を確立する時間遅延の異なる回転速度において生じる回転角度の差異は、作動油圧の調整により補償され、最終的に異なる作動状況において、可変バルブシステムの作動特性を基本的に一致させることができる。
【００３４】
上記の異なる圧力油を用いる適応切換方式が有する共通点は、本来のプッシュロッドを一つの組合式油圧プッシュロッド部材に改良し、当該組合式油圧プッシュロッド部材は油圧力の作用によって生じる付加的なストロークを本来のバルブストロークに重ねることにより、本来のバルブタイミングまたはストロークを変更し、バルブ可変の目的を達し、さらにいずれも一つの適応的なリアルタイム油路切換機構によって組合式油圧プッシュロッド部材の伸縮制御を行っている点である。
【００３５】
本発明における作動媒体は、瞬時応答に対する要求が高くないエンジンについては、エンジン自身のエンジンオイルが最初の選択である。特殊な要求のあるエンジンについては、例えば、瞬時応答要求が高く、且つエンジンオイルを理想温度まで予熱する十分な時間がない場合、作動媒体は油圧油を用いて、専用のオイルフィード、オイルリターンパイプラインに分配すればよい。
【００３６】
本発明の作動プロセスにおける圧力油の源としては、油圧ポンプ（またはその他の流量および圧力の要求を満たすポンプ）とエンジンのある動力出力の位置とがカップリングして、油圧油を提供する。本発明はさらに油圧方向切換バルブにより、エンジンの動作の必要に応じて、当該適応バルブ制御機構の作動モードを作動または非作動の状態に切り換える。また、油圧を変更することにより、吸気バルブの動作リズムを変更することもできる。上記の圧力油の源、油圧方向切換バルブの制御、および油圧を変更することにより如何に吸気バルブの動作リズムを変更するかについては、当分野における公知の常識であり、その実現プロセスについては説明を省略する。
【００３７】
ディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムの制御は、主にエンジンの作動状態の判断およびバルブタイミング可変システムの作動モードと非作動モードとの切換において体現される。本発明における前記圧力調整・方向切換バルブは、エンジンの電気制御手段が送信する制御指令に応じて、油路の切り換えを完了することにより、エンジンの作動モードと非作動モードとの切り換えを実現し、前記制御指令はエンジンの動作ＭＡＰ内に保存され、エンジンのエンジンオイルの温度、エンジンの回転速度および負荷などの動作パラメータを総合的に考慮して得られた最適な制御方針に応じて、エンジンの高効率、低排出の燃焼を実現する。本発明における圧力調整・方向切換バルブの動作を判断するパラメータの条件としては、エンジンのエンジンオイルの圧力調整が１０Ｍｐａで、エンジンオイルの温度が７０℃より高く、理想的には７０℃から９５℃の範囲に制御されており、エンジンの回転速度が１３００回転／分以上で、負荷が５０％以上であり、圧力調整・方向切換バルブの動作によって、エンジンのバルブタイミング可変機構を作動モードにする。図６に示すように、その制御プロセスは以下の通りである。
【００３８】
バルブタイミング可変システムによって油路の切り換えが行われることで、エンジンの作動モードと非作動モードの切り換えを実現し、その制御プロセスは以下の通りである。
【００３９】
オイルポンプ１はエンジンの主潤滑油路４を介してエンジンオイルを取り出すとともに、前記エンジン１の動力出力から動力を得る。前記圧力調整・方向切換バルブ８がエンジンオイルを１０Ｍｐａまで加圧し、エンジンの回転速度、負荷、エンジンオイルの温度の具体的な数値に応じて、方向を切り換えるか否かを判断し、前記圧力調整・方向切換バルブ８の動作を制御することにより、エンジンの作動モードと非作動モードとの間の切り換えを実現し、エンジンオイルの温度が７０℃を超え、エンジンの回転速度が１３００回転／分以上で、負荷が５０％以上の場合、前記圧力調整・方向切換バルブはエンジンを作動モードに切り換えさせ、そうでない場合、前記圧力調整・方向切換バルブは作動せず、エンジンは非作動モードにあり、圧力油はオイルリターン管９を介して直接エンジンのオイルパン３に戻る。エンジンが作動モードに切り換えられると、圧力油は送油管１０を介して適応プッシュロッド長変更機構に入り、適応的な油路の切り換えを実現し、圧力油は作用した後、オイルリターン管９を介してエンジンのオイルパン３に戻る。
【００４０】
オイル噴射タイミング、吸気加圧、可変バルブタイミング、ＥＧＲはいずれも燃焼プロセスを構成し、高効率、低排出の燃焼を実現するためのものである。本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムは、高効率、低排出の燃焼を実現するカギとなる技術である。可変吸排気位相は、エンジンの全体の範囲内の回転速度および負荷において、より良いバルブ開閉タイミングまたはストロークを提供することにより、エンジンの吸気、排気性能を改善し、エンジンの高速回転と低速回転、大負荷と小負荷時の動力性、経済性、排出ガスの要求をより満たし、エンジンの総合的な性能を全体的に向上させることができる。異なるエンジンの回転速度、オイル噴射タイミング、負荷、ＥＧＲ率、吸気加圧圧力、エンジンオイルの温度などの条件における最適な燃焼方式は、本来のエンジンのバルブタイミングまたはストロークを用いるか、変更後のバルブタイミングまたはストロークを用いるかを確定することにより、ディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムを非作動モードまたは作動モードに制御する。他の制御手段と合わせて、協同でエンジンのシリンダー内燃プロセスを制御し、最終的に高効率、低排出の燃焼プロセスを実現する。
【００４１】
本発明のディーゼルエンジン油圧式適応バルブタイミング可変システムと従来技術とを比較すると、以下のメリットがある。
【００４２】
（１）本エンジンのバルブタイミング可変システムの顕著な特徴は、適応性を備え、異なる作動状況においてバルブタイミングを可変とする要求をより満たすことができる。
【００４３】
（２）本エンジンのバルブタイミング可変システムの構造は簡単で、且つ独立したシステムであり、作動時に別の設備を必要とせず、いくつかの必要なユニットのみで速やかに構築でき、固定バルブエンジンを簡単に改良するだけでバルブタイミング可変を実現でき、部品が少なく、製造コストも低く、実現しやすい。
【００４４】
（３）本エンジンのバルブタイミング可変システムの基本原理は同一であるが、具体的な実施の形態は複数あり、実際の応用時には具体的な条件に応じて選択することができ、利用の柔軟性および実用性を増加した。
【００４５】
（４）本エンジンのバルブタイミング可変システムは２モード式の動作に分かれており、エンジンの異なる作動状況でのニーズを満たすだけでなく、効果的にエネルギー消費を低減することができる。
【００４６】
以上のように、図面を参照して本発明について説明したが、本発明は上記の具体的な実施の形態に限定されず、上記の具体的な実施の形態は例示に過ぎず、限定を行うものではなく、当業者は本発明の開示の下、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、各種の変更を行うことができ、これらはいずれも本発明の保護範囲に属する。
【符号の説明】
【００４７】
１  エンジン本体
２  エンジンのリターン油路
３  エンジンのオイルパン
４  エンジンの主潤滑油路
５  オイルポンプオイルフィード管
６  エンジンの動力出力軸
７  オイルポンプ
８  圧力調整・方向切換バルブ
９  オイルリターン管
１０  送油管
１１  給油主管
１２  給油支管
１３  エンジンのフライホイール
２０  スライドバルブ式リアルタイム油路切換機構
２０１  バルブロッカーアーム
２６、２０２  圧力室
２０３  内部バルブコア
２０４  下端カバーオイルリターン口
２０５  台座オイルリターン口
２０６  台座
２０７  バネ
２０８  エンジンのシリンダーヘッド
２７、２０９  下端カバー
２９、２１０  下部プッシュロッド
２１１  タペット
２１２  カムシャフト
２１３  ロッカーアームボールピン
２１４  ボールヘッドキャップ
２１５  ピストン
２１６  下端カバーオイルフィード口
２１７  台座オイルフィード口
２１８  台座オイルリターン大口
２１９  下端カバーオイルリターン大口
１６  タイミングギア
１７  カムシャフト
１８  ディストリビューター制御油路切換機構
１８１  ディストリビューター給油主管
２３  油圧プッシュロッド部材
１８１  給油支管
１８２  固定盤オイル通過口
１８３  固定盤
１８４  ディストリビューターオイルフィード管
１８５  可動盤
１８６  可動盤オイル通過口
１８７  ディストリビューターオイルリターン管
２５  油圧ピストン
２８  オイルフィード・オイルリターン口
【図１】
2013532790.tif 000003
【図２】
2013532790.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2013532790.tif 000007
【図６】
2013532790.tif 000008
【国際調査報告】
2013532790.tif 000009
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