(57)【要約】本発明は、内燃エンジンにおける抽気ブレーキ事象を生成するエンジン・ブレーキ・システム（１０）及び方法に関する。さらに本発明は、ターボ過給機（３１０）の制御、排気ガス再循環（ＥＧＲ）、及び排気圧調節（ＥＰＲ）のいずれかの組合せを利用して抽気ブレーキ性能を向上させるシステム及び方法に関する。本発明はまた、従来の可変ジオメトリー・ターボ過給機（３１０）（ＶＧＴ）の機械式ストップの形状構成によって生じる制限を排除又は低減して、エンジン・ブレーキ及び正出力動作の両方において、より広範に適用されるようにＶＧＴの変更範囲を拡大できるシステム及び方法に関する。
2004527686.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を生成するエンジン・ブレーキ組立体であって、
内部に形成した油圧回路を有するエンジン・ハウジングと、
高圧流体を内部に貯留するようになされた高圧流体源と、
油圧回路を介して前記高圧流体源に連通する、高圧流体の流れを制御するバルブ手段と、
前記バルブ手段を選択的に制御する制御手段と、
油圧回路を介して前記バルブ手段と連通するバルブ駆動組立体とを備え、前記バルブ駆動組立体が前記バルブ手段を介して高圧流体を受け取り、高圧流体によって生成された油圧力が、抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項２】
前記高圧流体源が、エンジン上に位置する高圧プレナムを備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項３】
バルブ駆動組立体が、
前記エンジン・ハウジング上に固定されたピストン・ハウジングと、
ピストンであって、前記ピストン・ハウジング内部で移動するようになされ、ブレーキ事象時に、高圧流体によって生成された油圧力によって、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するピストンと、
前記ピストン・ハウジングに固定された第１端部と前記ピストンに固定された第２端部を有する戻しばねとを備え、前記戻しばねは、ブレーキ事象を無効にするとき、少なくとも１つのエンジン・バルブから離れるように前記ピストンを偏倚する、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項４】
前記バルブ駆動組立体が、前記ピストンの行程を所定の距離に制限する手段をさらに備える、請求項３に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項５】
所定の距離が、抽気のブレーキ・バルブ・リフトを生成するようになされている、請求項４に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項６】
ブレーキ事象時に、高圧流体によって供給された油圧力が、前記戻しばねの力、エンジン・バルブのばねの力、及び少なくとも１つのエンジン・バルブに対するガス圧の力に打ち勝ち、ブレーキ事象を実現するのに十分であるように、前記ピストンがサイズ決めされている、請求項３に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項７】
高圧流体によって供給された油圧力がエンジン回転速度に伴って変化する、請求項６に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項８】
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節しかつ少なくとも１つのエンジン・バルブの圧力差を生成する手段をさらに備え、前記圧力調節手段が、
吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁とを備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項９】
ブレーキ事象時に、高圧流体によって供給された油圧力と前記圧力調節手段によって生成された圧力差が、前記戻しばねの力、エンジン・バルブのばねの力、及び少なくとも１つのエンジン・バルブに対するガス圧の力に打ち勝ち、ブレーキ事象を実現するのに十分であるように、前記ピストンがサイズ決めされている、請求項８に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１０】
前記バルブ手段が、前記高圧流体源から高圧流体を受け取りかつブレーキ事象時に高圧流体を前記バルブ駆動組立体に供給するための第１高圧電磁弁を備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１１】
前記第１高圧電磁弁が二方向電磁弁である、請求項１０に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１２】
前記バルブ手段が、ブレーキ事象を無効にするときに高圧流体をバルブ駆動組立体から解放するための第２高圧電磁弁をさらに備える、請求項１０に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１３】
前記第２高圧電磁弁が二方向電磁弁である、請求項１２に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１４】
前記バルブ手段が、ブレーキ時に高圧流体を前記バルブ駆動組立体に供給しかつブレーキ事象を無効にするために高圧流体を前記バルブ駆動組立体から解放するための高圧三方向電磁弁を備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１５】
前記高圧流体源が燃料噴射システムを備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１６】
抽気ブレーキ事象が完全サイクル型ブレーキ事象である、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１７】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を実行するエンジン・ブレーキ組立体であって、
内部に形成した油圧回路を有するエンジン・ハウジングと、
高圧流体を内部に貯留するようになされた高圧流体源と、
油圧回路を介して前記高圧流体源に連通する、高圧流体の流れを制御するバルブ手段と、
前記バルブ手段を選択的に制御する制御手段と、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節しかつ少なくとも１つのエンジン・バルブの圧力差を生成する手段と、
油圧回路を介して前記バルブ手段と連通するバルブ駆動組立体とを備え、前記バルブ駆動組立体が前記バルブ手段を介して高圧流体を受け取り、高圧流体によって生成された油圧力が、抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１８】
前記圧力調節手段が、
吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁とを備える、請求項１７に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１９】
前記バルブ手段が、
前記高圧流体源から高圧流体を受け取りかつブレーキ事象時に高圧流体を前記バルブ駆動組立体に供給するための第１高圧電磁弁と、
ブレーキ事象を無効にするときに、高圧流体を前記バルブ駆動組立体から解放するための第２高圧電磁弁とを備える、請求項１７に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項２０】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を制御する方法であって、
高圧流体を高圧流体源からバルブ組立体に供給するステップと、
高圧流体をバルブ駆動組立体に連通させるために、バルブ組立体を選択的に駆動するステップと、
抽気ブレーキ事象を生成するために、バルブ駆動組立体に連通させた高圧流体が生成する油圧力によって少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するステップと、
抽気ブレーキ事象を無効にするときに、高圧流体を解放するステップとを含む方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの吸気及び排気バルブと、吸気及び排気マニホルドと、吸気及び排気マニホルドに連結したターボ過給機と、少なくとも１つの圧力調節弁とを有するエンジン・ブレーキ・システムを制御する方法であって、
エンジン・パラメータの値を測定するステップと、
エンジン・パラメータ測定値に応答して排気マニホルドの圧力を調節するステップと、
少なくとも１つの排気バルブを駆動するステップと、
ターボ過給機の圧力勾配を調節するステップとを含む方法。
【請求項２２】
排気マニホルドの圧力を調節するステップが、エンジン・パラメータ測定値に応答して、ターボ過給機を通過する排気ガスの流れを制御するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
排気マニホルドの圧力を調節するステップが、エンジン・パラメータ測定値に応答して、少なくとも１つの圧力調節弁を制御するステップをさらに含み、少なくとも１つの圧力調節弁は排気マニホルドに結合されている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
圧力調節弁が廃棄ゲートを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
圧力調節弁が排気絞り弁を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
排気マニホルドの圧力を調節するステップが、エンジン・パラメータ測定値に応答して、少なくとも１つの圧力調節弁を制御するステップをさらに含み、少なくとも１つの圧力調節弁は吸気マニホルドに結合されている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
圧力調節弁が廃棄ゲートを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
排気マニホルドの圧力を調節するステップが、エンジン・パラメータ測定値に応答して、少なくとも１つの圧力調節弁を制御するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
ターボ過給機の圧力勾配を制御するステップが、
少なくとも１つの圧力調節弁の開度を制御するステップと、
ターボ過給機の上流の圧力を変化させるステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
ターボ過給機の圧力勾配を調節するステップが、
少なくとも１つの圧力調節弁の開度を制御するステップと、
ターボ過給機の下流の圧力を変化させるステップとをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
エンジン・パラメータがエンジン回転速度を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３２】
エンジン・パラメータが排気マニホルド圧を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３３】
エンジン・パラメータが排気マニホルド温度を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３４】
エンジン・パラメータがターボ過給機の回転速度を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３５】
ターボ過給機が可変ジオメトリーターボ過給機である、請求項２１に記載の方法。
【請求項３６】
吸気及び排気マニホルドと、少なくとも１つのエンジン・バルブとを有するエンジンの抽気ブレーキを制御するシステムであって、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節する圧力調節手段と、
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象時に、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するバルブ駆動手段と、
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象時に、前記圧力調節手段と前記バルブ駆動手段を制御する制御手段を備えるシステム。
【請求項３７】
前記圧力調節手段が、
吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、
排気マニホルドに結合された少なくとも１つの圧力調節弁とをさらに備える、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記ターボ過給機が可変ジオメトリーターボ過給機である、請求項３７に記載のシステム。
【請求項３９】
バルブ駆動手段が、機械式手段、空圧式手段、電磁式手段、バルブ・フロート手段、高圧油圧式手段、及び低圧油圧式手段からなる群から選択された、少なくとも１つのエンジン・バルブのバルブ・リフトを起動する手段をさらに含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
バルブ駆動手段が、機械式手段、高圧油圧式手段、及び低圧油圧式手段からなる群から選択された、少なくとも１つのエンジン・バルブのバルブ・リフトを維持する手段をさらに含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４１】
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象が、完全サイクル型抽気ブレーキ・バルブ事象を含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４２】
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象が、部分サイクル型抽気ブレーキ・バルブ事象を含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４３】
１つの吸気及び排気マニホルドと、排気及び吸気マニホルドに連結された可変ジオメトリー・ターボ過給機と、少なくとも１つの吸気及び排気バルブと、少なくとも１つの圧力調節弁とを有するエンジンのブレーキ性能を向上させる方法であって、排気ガス再循環事象と抽気ブレーキ・バルブ事象を利用して、
エンジン中に排気ガス背圧を生成するステップと、
エンジン・パラメータの値を測定するステップと、
エンジン・パラメータ測定値に応答して、排気ガス再循環事象を実行するステップと、
エンジン・パラメータ測定値に応答して、可変ジオメトリー・ターボ過給機のジオメトリーを制御するステップと、
エンジン・パラメータ測定値に応答して、排気マニホルド内の圧力を調節するステップとを含む方法。
【請求項４４】
可変ジオメトリー・ターボ過給機の圧力勾配を制御するステップをさらに含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
吸気及び排気マニホルドと、少なくとも１つの吸気及び排気バルブとを有するエンジンのブレーキを制御する方法であって、
少なくとも１つのエンジン排気バルブを駆動するステップと、
エンジン・ブレーキの望ましい水準を決定するステップと、
エンジン・ブレーキの望ましい水準に応答して、吸気及び排気マニホルドに連結された可変ジオメトリー・ターボ過給機のジオメトリーを制御するステップと、
排気マニホルド圧を調節するステップと、
ＶＧＴの制御不安定を回避するために、可変ジオメトリー・ターボ過給機の圧力勾配を制御するステップとを含む方法。
【請求項４６】
エンジン・ブレーキの望ましい水準を決定するステップが、第１エンジン・パラメータを測定するステップをさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
第１エンジン・パラメータがエンジン回転速度である、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
排気マニホルド圧を調節するステップが、第２エンジン・パラメータが一定の値を超過するかどうかを測定するステップと、排気マニホルド圧を調節するために、少なくとも１つの圧力調節弁を制御するステップとをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４９】
第２エンジン・パラメータが、排気マニホルド圧、排気マニホルド温度、ターボ過給機の回転速度、エンジン・シリンダ圧、及びエンジン・シリンダ温度からなる群から選択される、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、吸気及び排気マニホルドと、吸気及び排気マニホルドに連結された可変ジオメトリー・ターボ過給機とを有するエンジンを備えるエンジン・ブレーキ・システムにおけるエンジン・ブレーキ事象時に、ブレーキ力を最大化する方法であって、
可変ジオメトリー・ターボ過給機の圧力勾配を低減するステップと、
可変ジオメトリー・ターボ過給機の羽根の移動を駆動するステップを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年５月２２日出願の「排気圧調節及びターボ過給機制御を利用する、内燃エンジンにおけるエンジン・ブレーキの方法及びシステム」に対する米国仮特許出願第６０／２９２，３１９号、２００１年９月２４日出願の「排気圧調節及びターボ過給機制御を利用する、内燃エンジンにおけるエンジン・ブレーキの方法及びシステム」に対する米国特許出願第０９／９６０，３８６号、及び２００２年３月２１日出願の「行程制限型高圧エンジン・ブレーキを使用する、内燃エンジンにおけるエンジン・ブレーキの方法及びシステム」に対する米国特許出願第１０／１０１，６２９号に対して優先権を主張し、それぞれを参照によりここに援用する。
本発明は概ね、内燃エンジンにおけるエンジン・ブレーキのシステム及び方法に関する。具体的には、本発明は、主要な、圧縮解放、抽気、排気ガス再循環及び／又は他の補助的なエンジン・バルブの事象を生成するエンジン・ブレーキのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエンジン・ブレーキを提供するために、内燃エンジンを通過する排気ガスの流量制御が利用されてきた。一般に、エンジン・ブレーキ・システムは、圧縮解放ブレーキ、排気ガス再循環、排気圧調節、及び／又は抽気型・ブレーキの原理を組み込むために、排気ガスの流量を制御することができる。
【０００３】
圧縮解放エンジン・ブレーキ、すなわち、リターダの動作がよく知られている。エンジン・ブレーキ時に、排気バルブを選択的に開いて、少なくとも一時的に、出力を生成する内燃エンジンを、出力を吸収する空気圧縮機に転換することができる。ピストンがその圧縮行程時に上方に移動するとき、シリンダ内に閉じ込められたガスを圧縮する。この圧縮ガスはピストンの上方移動の抵抗になる。エンジン・ブレーキ時には、ピストンが上死点（ＴＤＣ）に近づくと、少なくとも１つの排気バルブが開いてシリンダ内の圧縮ガスを排気マニホルドに解放し、圧縮ガス中に蓄えられたエネルギーが、引続く膨張下降行程の際にエンジンに戻されるのを防止する。そうする際に、エンジンによって制動力が生成されて車両の減速を助ける。従来技術による圧縮解放エンジン・ブレーキの一例が、参照によってここに援用される、Ｃｕｍｍｉｎｓの米国特許第３，２２０，３９２号（１９６５年１１月）の開示によって提供されている。
【０００４】
排気ガス再循環（ＥＧＲ）の原理もよく知られている。ＥＧＲシステムは、排気ガスの一部をエンジン・シリンダ内に再流入させることが可能であり、主に、正出力動作（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｐｏｗｅｒ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）時にエンジンが生成する窒素酸化物の量を削減するために使用する。ＥＧＲシステムはまた、エンジン・ブレーキ・サイクル時に排気マニホルド及びエンジン・シリンダ内の圧力及び温度を制御するために使用することもできる。一般に、ＥＧＲシステムには内部型及び外部型の２つの種類がある。外部型ＥＧＲシステムは、１つ又は複数の吸気バルブを介して排気ガスをエンジン・シリンダ内に戻して再循環させるものである。内部型ＥＧＲシステムは、１つ又は複数の排気バルブを介して排気ガスをエンジン・シリンダ内に戻して再循環させるものである。
【０００５】
さらに、ＥＧＲの制御は、排気圧調節（ＥＰＲ）を利用して排気背圧の水準を選択的に変更することによって実現可能である。ＥＰＲを利用してＥＧＲを制御することによって、エンジン・ブレーキの最適な程度が任意のエンジン回転速度で得られるように、排気マニホルド及びエンジン・シリンダ内の圧力及び温度の水準を維持することができる。ＥＧＲ及びＥＰＲを利用してエンジン・ブレーキを最適化する方法及びシステムの一例が、参照によってここに援用する、Ｉｓｒａｅｌの米国特許第６，１７０，４７４号（２００１年１月９日）、「制動及び動力関数に応用する、内燃エンジンの制御された排気ガス再循環の方法及びシステム」の開示によって提供されている。
【０００６】
抽気型・エンジン・ブレーキの動作も長く知られている。エンジン・ブレーキ時に、通常の排気バルブ・リフトに加えて、残りのエンジン・サイクル全体を通じて（完全サイクル型抽気ブレーキ）又はサイクルの一部の間に（部分サイクル型抽気ブレーキ）、１つ又は複数の排気バルブを絶えずわずかに開いた状態に保持することができる。部分サイクル型抽気ブレーキと完全サイクル型抽気ブレーキの主要な相違は、前者には、ほとんどの吸気行程時に排気バルブ・リフトがないことである。
【０００７】
通常、抽気ブレーキ動作では１つ又は複数のブレーキ・バルブを圧縮ＴＤＣのかなり以前に開き始め（すなわち、早期バルブ駆動）、次いで一定の時間、リフトを一定に保持する。したがって、抽気型エンジン・ブレーキは、早期バルブ駆動のために、１つ又は複数のバルブを駆動するのに遙かに小さい力で済み、また圧縮解放ブレーキの急激な圧抜きと異なり、絶えずガス抜きを行うために騒音の発生が少ない。しかも、抽気型ブレーキはしばしば構成要素がより少なくて済み、より低コストで製造可能である。したがって、抽気エンジン・ブレーキは重要な利点を有することができる。
【０００８】
しかし、これらの利点にも拘わらず、抽気エンジンブレーキが広く使用されて来なかったのは、このエンジン・ブレーキが、一般に、従来の固定ジオメトリーターボ過給機（ＦＧＴ）を有する大型ディーゼル・エンジンでは、生成されるブレーキ力が圧縮解放ブレーキよりも小さいからである。このようなブレーキ力の低下は、特に低中速のエンジン回転速度で生じる。
【０００９】
しかし、可変ジオメトリーターボ過給機（ＶＧＴ）の導入によって、抽気ブレーキがより注目すべき選択肢になる。ＶＧＴの使用によって、吸気及び排気マニホルド圧が、従来のＦＧＴの使用によって発生する圧力よりも遙かに高圧になり得る。このような高い圧力によって、特に低中速のエンジン回転速度における抽気ブレーキの大幅な性能向上に対応することができる。
【００１０】
従来技術による方法及びシステムは、抽気ブレーキの性能を向上させるためにＶＧＴの組込みを開示しない。例えば、Ｆａｌｅｔｔｉ他の米国特許第６，１４８，７９３号（２０００年１１月２１日）が、可変ジオメトリーターボ過給機を使用する圧縮解放ブレーキ・システムを開示するが、エンジン・ブレーキを最適化するためにＶＧＴを使用する抽気ブレーキ・システムを開示しない。同様に、Ｃｈｕｒｃｈ他の米国特許第６，１３４，８９０号（２０００年１０月２４日）が、ターボ過給圧を的確に制御するためにＶＧＴの制御方法を開示する。しかし、この８９０号特許は、抽気ブレーキの性能を向上させるために、ＶＧＴを使用して排気背圧を制御するシステム及び方法は開示していない。
【００１１】
また、Ｐｒｉｃｅ他の米国特許第４，３９５，８８４号（１９８３年８月２日）及び第４，４７４，００６号（１９８４年１０月２日）が、エンジン・ブレーキを制御するために可変ジオメトリーターボと同様の原理を開示するが、ＶＧＴを使用する抽気エンジン・ブレーキの方法及びシステムを開示しない。さらに、参照によってここに援用する、Ａ．Ｆｌｏｔｈｏ他の「Ｎｅｗ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｂｒａｋｅ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ（１９９９年）」は、エンジン・ブレーキを増強するようになされた２段階型ターボ過給機を開示するが、このターボ過給機のジオメトリーは可変ではない。したがって、抽気ブレーキ動作に固有の利点を確保しかつ抽気ブレーキの性能を向上させる、ＶＧＴを備える内燃エンジンにおけるエンジン・ブレーキの方法及びシステムには少なからぬ要望が存在する。
【００１２】
現在の可変ジオメトリー・ターボ過給機は、一般的にＶＧＴのジオメトリー（羽根）が完全に閉じるのを防止する機械式ストップを含む。これは、一旦、羽根が完全に閉じると、ＶＧＴのかなりの圧力勾配によって制御不安定が生じかつ再び羽根が開くのを妨げるからである。ほとんどのＶＧＴの機械式ストップは、エンジンの最適な正出力動作を基本にしており、通常はエンジン・ブレーキに関して最適ではない。それは、このストップ位置よりも下方で高い排気マニホルド圧が生成され、したがってエンジン・ブレーキを向上させる機会が奪われる可能性を意味する。
【００１３】
従来技術による方法及びシステムはいずれも、制御不安定を回避しかつＶＧＴのジオメトリーの変更範囲を最大化するようにＶＧＴの圧力勾配を最小化することを教示又は示唆するものではない。したがって、抽気ブレーキ動作の利点を確保するが、従来の可変ジオメトリー・ターボ過給機の機械式ストップの形状構成によって生じる制限を排除又は小さくする、ＶＧＴを備える内燃エンジンにおけるエンジン・ブレーキを制御する方法及びシステムに対する要望がさらに存在する。図１は、本譲受人が取得した本発明による、ＶＧＴを備える完全サイクル型抽気ブレーキにおける向上した抽気ブレーキの性能結果と、機械式ストップ制限を有する従来のＶＧＴを使用する性能を比較した一例を示す。
【００１４】
さらに、抽気ブレーキ・システムのブレーキ性能は、ＥＧＲ及びＥＰＲを使用して排気背圧を調整することによって、さらに最適化が可能である。ＥＧＲ及びＥＰＲを完全動作のＶＧＴと組み合わせることによって、任意のエンジン回転速度でエンジン・ブレーキの最適な程度が得られるように、排気マニホルド及びエンジン・シリンダ内の圧力及び温度の水準を維持することができる。本発明者の知るところでは、従来技術のシステム及び方法はいずれも、このような組合せを教示又は示唆するものではない。
【００１５】
本発明のシステム及び方法は、従来技術が未解決のままで残した要望に対応するものである。本発明は、ターボ過給機制御、ＥＧＲ、及びＥＰＲの任意の組合せを使用して、抽気ブレーキの性能を改良するシステム及び方法を提供する。本発明は、エンジン・ブレーキ及び正出力動作においてより広範に応用するためにＶＧＴの変更範囲を拡大するように、従来技術によるＶＧＴの機械式ストップの形状構成によって生じる制限を排除又は小さくするシステム及び方法をさらに提供する。本発明はまた、抽気ブレーキ・サイクルを実現するための改良機構及び装置を提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、公知の抽気エンジン・ブレーキ・システム及び方法に存在する欠点を克服することである。
【００１７】
本発明の目的は、ターボ過給機の制御を利用してエンジン・ブレーキ・システムの性能を向上させることである。
【００１８】
本発明の別の目的は、ＶＧＴを使用して抽気ブレーキ・システムの性能を向上させることである。
【００１９】
本発明の別の目的は、ＶＧＴの制御不安定の問題を回避するためにＶＧＴの圧力勾配を制御することである。
【００２０】
本発明の別の目的は、エンジン・ブレーキ動作及び正出力動作においてより広範に応用するためにＶＧＴの変更範囲を拡大できるように、ＶＧＴのミニマム・ハード・ストップをより閉じた位置に移動するか、又はこのミニマム・ハード・ストップを全く排除することである。
【００２１】
本発明の別の目的は、ＶＧＴ、１つ又は複数の圧力調節バルブ、及び／又は抽気ブレーキの組合せを使用して排気マニホルド圧を制御することである。
【００２２】
本発明の別の目的は、ＶＧＴ、１つ又は複数の圧力調節バルブ、及び／又は抽気ブレーキの組合せを使用して排気マニホルド温度を制御することである。
【００２３】
本発明のさらに別の目的は、ＥＰＲによって制御されるバルブ・フロート（弁座から分離するバルブ）によって抽気ブレーキを起動することである。
【００２４】
本発明の別の目的は、ＥＰＲ、ＶＧＴ、及び／又は抽気ブレーキを使用してＥＧＲを制御することである。
【００２５】
本発明のさらに別の目的は、高いエンジン回転速度でエンジン動作限度を超過せずに、すべてのエンジン回転速度、特に低中エンジン回転速度で、抽気ブレーキ性能を最適化することである。
【００２６】
本発明の別の目的は、公知のエンジン・ブレーキ・システムよりも騒音発生が少ないエンジン・ブレーキ・システムを提供することである。
【００２７】
本発明の別の目的は、エンジンによって生成される窒素酸化物の量を削減するエンジン・システムを提供することである。
【００２８】
本発明の別の目的は、ＥＧＲ、ＥＰＲ、及びＶＧＴ制御を利用する、エンジン抽気ブレーキの制御方法及びシステムを提供することである。
【００２９】
本発明のさらに別の目的は、抽気ブレーキ式エンジン・ブレーキ・システムで使用する様々なバルブ駆動サブシステムを提供することである。
【００３０】
本発明の別の目的は、エンジン・ブレーキ事象時に、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するために、高圧流体を使用するエンジン・ブレーキ・システムを提供することである。
【００３１】
本発明の別の目的は、高圧抽気ブレーキ組立体を使用する抽気ブレーキ・システムを提供することである。
【００３２】
本発明の追加的な目的及び利点の一部を以下の説明に記載するが、一部は、説明及び／又は本発明の実施から当業者には明らかである。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
本発明は、少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を生成するシステムに関する。エンジン・ブレーキ組立体が、内部に形成した油圧回路を有するエンジン・ハウジングと、高圧流体を内部に貯留するようになされた高圧流体源と、油圧回路を介して高圧流体源に連通する、高圧流体の流れを制御するバルブ手段と、バルブ手段を選択的に制御する制御手段と、油圧回路を介してバルブ手段と連通するバルブ駆動組立体とを備え、バルブ駆動組立体がバルブ手段を介して高圧流体を受け取り、高圧流体によって生成された油圧力が、抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持する。
【００３４】
本発明によれば、バルブ駆動組立体が、エンジン・ハウジング上に固定されたピストン・ハウジングと、ピストンであって、ピストン・ハウジング内部で移動するようになされ、ブレーキ事象時に、高圧流体によって生成された油圧力によって、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するピストンと、ピストン・ハウジングに固定された第１端部とピストンに固定された第２端部を有する戻しばねとを含むことができる。戻しばねは、ブレーキ事象を無効にするとき、少なくとも１つのエンジン・バルブから離れるようにピストンを偏倚する。
【００３５】
本発明によれば、エンジン・ブレーキ組立体が、吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節しかつ少なくとも１つのエンジン・バルブの圧力差を生成する手段をさらに含む。圧力調節手段は、吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁とを含むことができる。
【００３６】
本発明はまた、少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を制御する方法に関する。本方法は、高圧流体を高圧流体源からバルブ組立体に供給するステップと、高圧流体をバルブ駆動組立体に連通させるために、バルブ組立体を選択的に駆動するステップと、抽気ブレーキ事象を生成するために、バルブ駆動組立体に連通させた高圧流体が生成する油圧力によって少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するステップと、抽気ブレーキ事象を無効にするときに、高圧流体を解放するステップとを含む。
【００３７】
以上の概括的な記述及び以下の詳細な記述は例示でありかつ説明に過ぎず、特許請求の範囲で請求した本発明を限定するものではないことを理解されたい。参照により本明細書に組み込み、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の幾つかの実施例を示すと共に、詳細な記述と併せて本発明の原理を説明する役割を果たすものである。
【００３８】
同じ参照符号が同じ要素を指す添付図に関連して、これから本発明を説明する。
【実施例】
【００３９】
ここで本発明のエンジン・システム１０の１つの好適実施例を詳細に参照するが、その１つの実施例を添付図面に示す。
【００４０】
図２は、内燃エンジン・システム１０におけるエンジン構成要素の全体的な関係を示す。エンジン・システム１０は、吸気マニホルド１１０と排気マニホルド１２０に連結するエンジン・ブロック１００を含む。エンジン・ブロック１００は、少なくとも１つの吸気バルブと少なくとも１つの排気バルブ（図示せず）を含む。エンジン・システム１０は、バルブ駆動サブシステム２００、圧力調節手段３００、ターボ過給機３１０、及びエンジン制御手段４００をさらに含む。
【００４１】
本発明の排気バルブ及び／又は吸気バルブの駆動は、バルブ駆動サブシステム２００によって必要に応じて制御可能である。本発明の好ましい実施例では、バルブ駆動サブシステム２００は、抽気ブレーキ事象を生成するために少なくとも１つのエンジン・バルブを開く。しかし、バルブ駆動サブシステム２００を使用して主要な、圧縮解放、排気ガス再循環、及び／又は他の補助的なエンジン・バルブの事象を生成できることが企図されている。駆動サブシステム２００は、様々な油圧式、油圧機械式、空圧式、電磁式、及び／又は他の駆動手段を備えることができるが、それらを以下で詳細に論じる。
【００４２】
当業者には明らかであるように、ターボ過給機３１０はタービン３１１と圧縮機３１２を含む。通常は廃棄されるエンジン排気ガスからの圧力がタービン３１１を回転させる。タービン３１１が回転すると、このタービン３１１がそれに結合する圧縮機３１２を駆動する。回転する圧縮機３１２が、増圧された（ターボ過給圧）大容量の空気を生成し、それが燃焼時に大きな出力を発生する。
【００４３】
本発明の好ましい実施例では、ターボ過給機３１０は、可変ジオメトリー・ターボ過給機（ＶＧＴ）である。ＶＧＴは、エンジンの排気ガスが通過するターボ過給機の領域を変更できる可動構成要素（ジオメトリー）を有する。本発明の好ましい実施例では、ターボ過給機３１０のジオメトリーは、排気ガスが通過する異なる空気流の通路（すなわち抵抗）を生成する羽根の位置を変更することによって変化する。可変ジオメトリー・ターボ過給機には、例えば、旋回羽根及び滑動羽根などの幾つかの知られた実施例があり、本譲受人又は他の者が開発したこれらの及び／又は新規のＶＧＴのいずれも使用できることが企図されている。限定しないが、切換弁機構を備えるデュアル・エントリ式固定ジオメトリーターボ過給機（ＦＧＴ）及び／又は排気ガスの流れ領域及び／又は方向が制御可能な任意のシステム又は装置を含むターボ過給機３１０の他の実施例は、本発明の範囲内に適切に入るものと考える。
【００４４】
エンジン制御手段（ＥＣＭ）４００は、エンジン・ブレーキの望ましい水準を実現し、かつ排気マニホルド１２０及び／又はエンジン・シリンダ内の圧力及び／又は温度の水準が、設計ならびにエンジン１００の構成要素の構成材料が要求する所定の限度を超過しないように、バルブ駆動サブシステム２００、ターボ過給機３１０、及び圧力調節手段３００を制御することができる。ＥＣＭ４００は、コンピュータを含み、また電気配線又はガスの通路などの任意の接続手段を介して、エンジン・シリンダ、吸気マニホルド１１０、排気マニホルド１２０、又はエンジン・システムの他のいずれの部分にもセンサを接続することができる。ＥＣＭ４００はまた、このＥＣＭ４００にエンジン回転速度及び／又は他のエンジン・パラメータの測定値を供給できるタコメータなどの適切なエンジン構成要素に接続可能である。
【００４５】
一般的に、図２に示す実線によってエンジン・システム１０のガスの流路を示す。エンジンの正出力サイクル時に、吸気が吸気マニホルド１１０を通じて流れ、吸気行程時に、少なくとも１つの吸気バルブを介してエンジン・シリンダに進入する。この空気をエンジン・シリンダ内で燃料と混合し、その混合気を使用してエンジン１００が出力を生成する。次いで、排気マニホルド１２０を介して燃焼ガスをエンジン１００から排出する。排出されたガスは、圧縮機３１２に結合されたターボ過給機３１０のタービン３１１に進入してこれを駆動する。圧縮機３１２は、高い圧力にある大容量の空気を吸気マニホルド１１０内に供給する。加圧空気をエンジン１００内に強制的に送り込み、圧縮空気の増大した重量よってより多くの燃料が送り込まれて、エンジンからより大きな馬力を引き出すことができる。エンジン・ブレーキ・サイクル時に、ターボ過給機３１０の圧縮機３１２による加圧空気が過給水準を高める。この高まった過給圧は、エンジン・ピストンが対抗して仕事を行わなければならない制動力（ｒｅｔａｒｄｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）を増大させ、したがってエンジン・ブレーキの力を増大させる。
【００４６】
排気ガス（ブレーキ時の空気）は、排気マニホルド１２０からエンジン・シリンダ及び／又は吸気マニホルド１１０内に再流入できることに留意されたい。このような過程を排気ガス再循環（ＥＧＲ）と呼ぶ。上で論じたように、ＥＧＲを利用してエンジン出力動作時にエンジン排気を制御し（窒素酸化物の削減によって）、かつエンジン・ブレーキ動作時にエンジン制動（ｒｅｔａｒｄｉｎｇ）を向上させることができる。
【００４７】
排気マニホルド１２０内の圧力を調節する様々な手段が圧力調節手段３００になり得る。ＶＧＴギャップ位置が完全に閉じた位置（又はほとんど完全に閉じた位置）から、再び開くときに付随する機械的な制御問題を伴わずに、開く必要のあるときに、圧力調節手段３００を使用してターボ過給機３１０のタービン３１１の圧力降下を抑制することができる。
【００４８】
さらに、圧力調節手段３００は、排気マニホルド１２０内の圧力及び温度、ターボ回転速度、したがって吸気過給圧を制御することによって、すべてのエンジン回転速度で最適のエンジン・ブレーキを実現することができる。排気マニホルド１２０内の圧力は、特に、吸気過給圧が低い中低速エンジン回転速度で、抽気ブレーキ・システムに関する最も重要なパラメータである。より高い排気マニホルド圧によって抽気ブレーキ性能が２通りに向上する。第１に、より高い排気マニホルド圧によって排気及び吸気行程時のポンプ仕事量が増加する。図１３は圧力体積グラフであり、本発明による、増加したポンプ仕事量からのより高いエンジン・ブレーキを示す。第２に、排気マニホルド１２０内のより高い圧力によって、シリンダをバック・チャージ（排気過給圧）するためのＥＧＲが増加し、より大きな圧縮解放ブレーキ力が発生する。
【００４９】
ここで図３〜図７を参照して圧力調節手段３００の様々な実施例を説明する。好ましい実施例では、圧力調節手段３００が圧力調節弁３５０を含む。
【００５０】
図３に示すように、本発明の１つの実施例では、圧力調節弁３５０が、排気マニホルド１２０に結合しかつターボ過給機３１０のタービン３１１部分の前に位置する廃棄ゲート３５２である。この位置では、廃棄ゲート３５２が、ターボ過給機３１０から上流の圧力（すなわち、排気マニホルド１２０内の圧力）を変えることによってタービン３１１の圧力降下を制御する。廃棄ゲート３５２を開くことによって、排気ガスはターボ過給機３１０を迂回することが可能になり、ＶＧＴの圧力降下を制御することができる。本発明の１つの実施例では、この廃棄ゲート３５２が可変流量廃棄ゲートである。したがって、ＥＣＭ４００は、廃棄ゲート３５２を制御してＶＧＴの機械的不安定を回避するのに必要なタービン３１１の圧力降下を実現できる。さらに、ＥＣＭ４００は、廃棄ゲート３５２を制御して最適エンジン性能のための排気マニホルド１２０内の圧力水準を実現することができる。
【００５１】
タービン３１１の圧力降下を制御してＶＧＴの変更範囲を広げるのを助け、それに対応して抽気ブレーキ性能の向上を助けることに加えて、圧力調節手段３００及び／又はターボ過給機３１０は、少なくとも１つの排気バルブを介して内部ＥＧＲを提供する。排気ガス再循環時に、排気マニホルド１２０からの排気ガス（ブレーキ時の空気）が、少なくとも１つの排気バルブを介してエンジン・シリンダ内に再流入する。このような方式で、より適切なエンジン・ブレーキ及び／又はより少ない窒素酸化物の排出のために、排気マニホルド１２０及びエンジン・シリンダ内の圧力及び温度を制御することができる。
【００５２】
図４に示すように、本発明の別の実施例では、圧力調節弁３５０が吸気マニホルド１１０に結合されている。この位置では、圧力調節弁３５０は、排気マニホルド１２０内の圧力と、したがって、吸気マニホルド１１０内の圧力を変えることによって、タービン３１１の圧力降下を制御することができる。タービン３１１の圧力降下の制御は２通りに実現可能である。第１に、排気マニホルド１２０内の圧力がターボ過給機３１０を介して吸気過給圧に結合されるので、より低い過給圧がより低いターボ回転速度につながることになる。これが、次にタービン３１１のより小さい圧力勾配につながる。
【００５３】
第２に、エンジン・ブレーキ・システム１０が、例えば、完全サイクル型抽気ブレーキなどの抽気ブレーキ・システムの場合は、排気マニホルド１２０が、抽気サイクル時に、エンジン・バルブのオーバラップによって吸気マニホルド１１０と直接に連通する。少なくとも１つの吸気バルブと少なくとも１つの排気バルブが同時に開くときエンジン・バルブのオーバラップが起きる。圧力調節弁３５０を開くことによって、排気マニホルド１２０内の排気ガス（ブレーキ時の空気）が、１つ又は複数の排気バルブを介してエンジン・シリンダ内に再流入し、次いで１つ又は複数の吸気バルブを介して吸気マニホルド１１０内に流入する。このような再流入によって、排気マニホルド１２０内の圧力と、したがってタービン３１１の圧力勾配を小さくし、ＶＧＴの制御安定に導く。
【００５４】
さらに、圧力調節弁３５０は、吸気抽気を介して内部ＥＧＲ事象を生成することができる。排気ガス再循環時に、排気マニホルド１２０からの排出ガス（ブレーキ時の空気）は、少なくとも１つの排気バルブを介してエンジン・シリンダ内に再流入する。このような方式で、より適切なエンジン・ブレーキ及び／又はエンジン１００のより少ない窒素酸化物の排出のために、排気マニホルド１２０及びエンジン・シリンダ内の圧力及び温度を制御することができる。
【００５５】
吸気マニホルド１１０内の圧力調節弁３５０の動作は、従来の知られたシステムを凌ぐ幾つかの追加的な利点を有する。圧力調節弁３５０が吸気マニホルド１１０内に位置するので、それが曝される温度はより低く、したがって耐久性問題に対する影響がより少ない。その上に、圧力調節弁３５０は直接外界に排出するので、エンジン・ブレーキ・システム１０にはターボ過給機３１０を迂回するための追加的なマニホルド配管の必要がなく、したがって製造がより簡単でかつ製造コストがより低い。
【００５６】
図５に示すように、本発明の別の実施例では、圧力調整弁３５０が、ターボ過給機３１０のタービン３１１部分の後に位置する排気絞り弁３５４である。この排気絞り弁３５４は、例えば、タービン３１１の下流の排気管中に位置することができる。この位置では、本発明の排気絞り弁３５４は、ターボ過給機３１０から下流の圧力（すなわち、排気出口背圧）を変えることによってタービン３１１の圧力降下を制御する。１つの実施例では、排気絞り弁３５４が制御可能な可変サイズの排気ブレーキである。しかし、排気絞り弁３５４の他の実施例も適切に本発明の範囲内に入るものと考える。
【００５７】
さらに、ターボ過給機３１０と共に、排気絞り弁３５４は内部ＥＧＲ事象を生成することができる。排気ガス再循環時に、排気マニホルド１２０からの排気ガス（ブレーキ時の空気）は、少なくとも１つの排気バルブを介してエンジン・シリンダ内に再流入する。このような方式で、より適切なエンジン・ブレーキ及び／又はエンジン１００のより少ない窒素酸化物の排出のために、排気マニホルド１２０及びエンジン・シリンダ内の圧力と温度を制御することができる。
【００５８】
図６に示すように、本発明の別の実施例では、第１圧力調節弁３５０が、ターボ過給機３１０のタービン３１１部分の下流に位置する排気絞り弁３５４である。この位置では、排気絞り弁３５４は、ターボ過給機３１０から下流の圧力（すなわち、排気出口背圧）を変えることによってタービン３１１の圧力降下を制御する。さらに、ターボ過給機３１０の下流であるが排気絞り弁３５４の上流に配置したＥＧＲ弁３５６が、高温のブレーキ・ガスが冷却し、かつ外部の冷却されたＥＧＲ通路を介して吸気マニホルド１１０内に再流入できるように低圧ループ外部ＥＧＲを設ける。このＥＧＲ弁３５６はまた、吸気過給圧をいずれも排除することになる、ターボ過給機３１１の失速を防止する。
【００５９】
さらには、ブレーキを最適化するために（様々なエンジン回転速度又は様々なブレーキ水準に関する）、排気絞り弁３５４及びＥＧＲ弁３５６を調整することができる。さらに、正出力サイクル時に、ＥＧＲ、ターボ動作、及び過給の様々な水準に関して排気絞り弁３５４及びＥＧＲ弁３５６を調整することによって（完全開放から完全閉鎖まで）、排出ガス削減のためのＥＧＲの最適化（異なるエンジン回転速度及び負荷に関する）を実現することができる。圧力調節手段３００は、ターボ過給機３１０の圧縮機３１２の下流にある第２圧力調節弁３５８と、吸気マニホルド１１０と圧縮機３１２の間に位置する一方向逆止弁３５９をさらに含み、ＥＧＲによる再流入を制御しかつ圧縮機サージなどの圧縮機の問題を防止することができる。
【００６０】
図７に示すように、１つの類似の実施例では、第１圧力調節弁３５０とＥＧＲ弁３５６をターボ過給機３１０から上流に配置することができる。この方式では、高圧ループ外部ＥＧＲ事象が生じる。圧力調節手段３００は、ターボ過給機３１０の圧縮機３１２下流の第２圧力調節弁３５８と、吸気マニホルド１１０と圧縮機３１２の間に位置する一方向逆止弁３５９をさらに含み、ＥＧＲによる再流入を制御しかつ圧縮機サージなどの圧縮機の問題を防止することができる。
【００６１】
より適切なエンジン・ブレーキ及び／又はより少ない窒素酸化物の排出のために、排気マニホルド１２０内の圧力と、したがってタービン３１１の圧力勾配を図３に示した本発明の実施例を参照して説明したものと同じ方式で制御することができる。
【００６２】
ターボ過給機３１０をＶＧＴ型ターボ過給機に限定するものではないことが本発明者によって企図されている。本発明の別の実施例では、ターボ過給機３１０がデュアル・エントリ式固定ジオメトリー・ターボ過給機（ＦＧＴ）であってもよく、可変ジオメトリー・ターボ過給機を閉じることによるものと同じ効果を実現するために、排気の流れをターボ過給機３１０のタービン３１１の一部に誘導できるように、切換弁機構と組み合わせることができる。
【００６３】
図１２は、固定エンジン回転速度に関するＶＧＴジオメトリーの関数としての排気マニホルド圧を示す。例えば、本発明以前では、ＶＧＴを使用するエンジン・ブレーキ・システムは、領域１に示す排気マニホルド圧のみが利用可能であった。これに反して、本発明のシステム及び方法を応用することによって、ミニマム・ストップ（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｓｔｏｐ）を排除するか又は大幅に小さくすることができる。図１２に示すように、これによって、エンジン・ブレーキ性能の向上に対応する、領域２によって利用可能な排気マニホルド圧が増大する。図１２は例示目的に過ぎず、当業者には明らかなように、表示した実際の数値は、例えば、エンジン１００及びターボ過給機３１０の仕様などの多様な要素に応じて変化し得ることを理解されたい。
【００６４】
前述したように、ＶＧＴのミニマム・ストップ位置を最小化又は小さくすることは、破局的なターボ過給機の性能問題の原因になる恐れがある。ＶＧＴの羽根がミニマム・ストップ位置よりも下方で閉じると、機械的な制御不安定が発生し、ＶＧＴの羽根を再び開くことができない。図１１は、本発明以前の様々なジオメトリーの位置から、様々なエンジン回転速度において可変ジオメトリー・ターボ過給機の羽根を開閉するのに必要な力を示す。例えば、２１００ｒｐｍのエンジン回転速度で、ターボ過給機は、その完全閉鎖のジオメトリーに接近すると不安定になる恐れがある。それとは反対に、本発明のシステム及び方法にしたがってタービンの圧力降下を制御することによって、ＶＧＴ制御の不安定問題を解消することができる。
【００６５】
１つの実施例では、本発明はエンジン・ブレーキ・システム１０を制御する方法である。本方法は、最大エンジン・ブレーキのために、開ループ系（すなわち、フィードバックがない）における所与のエンジン回転速度に関するターボ過給機３１０のジオメトリーの制御を含むことができる。本方法は、例えば、５０％のブレーキ又はクルーズ制御のためのブレーキなどの様々なブレーキ水準のために、閉ループ系における１つ又は複数の圧力調節弁３５０の調節又は調整をさらに含むことができる。さらに、本方法は、ターボ過給機３１０を機械的な制御不安定問題を伴わずに再び開くことができるように、羽根を開く力及び／又は閉じる力を軽減するためにターボ過給機３１０の圧力勾配の制御を含むことができる。
【００６６】
ここで図８を参照して、本発明の１つの実施例に関してエンジン・ブレーキ・システム１０の制御を説明する。圧力調節手段３００の前記した実施例のいずれか１つ又は組合せを使用して、本発明のエンジン・ブレーキ・システム１０によって提供されるブレーキを最適化できることを理解されたい。
【００６７】
図８は、本発明のエンジン・ブレーキ・システム１０を制御するためのフローチャートを示す。制御ブロック８１０では、ＥＣＭ４００が、タコメータなどの、その適切なエンジン構成要素との接続を経由して現在のエンジン回転速度を受け取る。ここでも上で論じたように、当業者には明らかなように、任意の数の知られた手段によって、ＥＣＭ４００がエンジン回転速度を測定することができる。
【００６８】
次いで、制御ブロック８２０において、ＥＣＭ４００はエンジン・ブレーキが望ましいかどうかを決定する。望ましくなければ、ＥＣＭ４００は、非ブレーキ動作制御を続行する。
【００６９】
エンジン・ブレーキが望ましければ、制御ブロック８３０において、ＥＣＭ４００は、ターボ過給機３１０のジオメトリーを制御して、所与のエンジン回転速度で最大のエンジン・ブレーキのための最適の排気マニホルド圧を供給する。図９に示すように、エンジン回転速度に伴うブレーキ力の変動は、完全サイクル型抽気ブレーキ・システムに関して冷えた過給圧よりも排気マニホルド圧により相関する。しかし、本発明のブレーキ力は、排気マニホルド圧及び／又は過給圧の任意の組合せを制御することによって制御可能であることが企図されている。
【００７０】
排気マニホルド１１０内の圧力は、所与のエンジン・ブレーキ・システム１０及び圧力調節弁３５０の一定の開度に関して、ターボ過給機３１０のジオメトリーとエンジン１００の回転速度の関数である。図１０は、エンジン回転速度（ＥＲＰＭ）とＶＧＴジオメトリーの関数としての排気マニホルド圧（Ｐｅｘｈ）を表す制御図を示す。この図によって示すように、より高いエンジン回転速度で、ターボ過給機３１０の閉じ方がより少ないと、最大排気マニホルド圧を実現することができる。例えば、より低いエンジン回転速度では、最大排気マニホルド圧を実現するためにターボ過給機３１０を２０％の開度まで閉じる必要があるが、より高いエンジン回転速度では、ターボ過給機３１０を４０％の開度にしておくことができる。図１０は例示目的に過ぎず、当業者には明らかなように、制御図上の実際の数値は、例えば、エンジン１００及びターボ過給機３１０の仕様などの多様な要素に応じて変化し得ることを理解されたい。
【００７１】
制御ブロック８４０では、ＥＣＭ４００は、任意の測定エンジン・パラメータに関して任意の限界を超過したかどうかを決定する。これらの測定されたエンジン・パラメータには、限定しないが、ブレーキ負荷、排気マニホルド圧、排気マニホルド温度、及び／又はタービン回転速度が含まれ得る。これらのエンジン・パラメータは、限定しないが、ターボ過給機３１０、エンジン・シリンダ、排気マニホルド１２０、又はエンジン・システムの他の任意の部品に接続したセンサを含む、当業者に知られた任意の手段によって測定可能である。
【００７２】
これらのエンジン・パラメータのいずれか１つ又は複数ものを超過すると、ＥＣＭ４００は、制御ブロック８５０で示すように、圧力調節弁３５０の開度を制御することによって排気マニホルド圧を低減する。エンジン・パラメータをもはや超過しなくなるまで、このような過程が閉ループ系方式で続行する。
【００７３】
制御ブロック８６０で示すように、ＥＣＭ４００は、実現した最大ブレーキ（制御ブロック８３０）が必要であるかどうかを決定する。最大ブレーキが必要であれば、ＥＣＭ４００は制御ブロック８８０まで続行する。しかし、最大ブレーキ水準が必要でない場合があり得る。例えば、エンジン・ブレーキ・システム１０は、例えば、任意のより低いブレーキ水準及び／又はクルーズ制御のためのブレーキなどの、最大ブレーキ以外のブレーキ水準を実現するようになされ得る。最大ブレーキ水準の必要がなければ、ＥＣＭ４００は、制御ブロック８７０で示すように、圧力調節弁３５０の開度を制御することによって排気マニホルド圧を調節する。制御ブロック８９０で示すように、エンジン・ブレーキの望ましい水準に達してしまうまで、この過程が閉ループ系方式で続行する。
【００７４】
次いで、ＥＣＭ４００は、制御ブロック８８０で示すように、ブレーキを続行する必要があるかどうかを決定する。ブレーキを続行する必要があれば、本発明の制御フローチャートは制御ブロック８３０に戻り、新たに更新されたエンジン回転速度における最大エンジン・ブレーキに関する最適の排気マニホルド圧を再び供給するために、ターボ過給機３１０のジオメトリーを再び制御する。この時点では、ブレーキが既に生じているので、エンジン回転速度が既に変化しており、対応してジオメトリーをその以前の位置から調節する必要があり得る。
【００７５】
ブレーキを続行する必要がなければ、制御ブロック８９９で示すように、ＥＣＭ４００は、前記した方法の１つ又は任意の組合せにしたがって、圧力調節弁３００の制御によってターボ過給機３１０の圧力勾配を最小化する。この過程によって、必要なＶＧＴの開く力及び／又は閉じる力が低減され、ＶＧＴ制御の不安定を防止する。したがって、本発明は、従来のＶＧＴに固有の機械式ストップを排除するか、又は少なくとも、より閉じた位置に移動することができる。
【００７６】
ターボ過給機３１０の圧力勾配を制御したら、ＥＣＭ４００は次に非ブレーキ動作制御に進む。本発明の方法は、圧力調節弁３００及びターボ過給機３１０のジオメトリーを制御することによって、所与のエンジン回転速度において様々な水準のエンジン・ブレーキを実現できることが明らかである。このような制御は、次にはエンジン・ブレーキの性能向上につながる。本発明の方法を使用して、機械式ストップを除去するか又は移動させた後のＶＧＴのより広い変更範囲によって正出力動作の向上が可能であることも明らかである。
【００７７】
別の実施例では、本発明はエンジン・ブレーキ・システム１０を制御する方法である。本方法は、エンジン回転速度及び圧力（排気又は吸気、好ましくは排気）の関数としての、ターボ過給機３１０のジオメトリーの制御を含むことができる。最大ブレーキ水準の必要がない場合も企図されている。例えば、エンジン・ブレーキ・システム１０は、例えば、任意のより低い水準のブレーキ及び／又はクルーズ制御のためのブレーキなど、最大ブレーキ以外のブレーキ水準を実現するようになされ得る。図１４は、エンジン回転速度の関数としてのＶＧＴジオメトリーの設定を示す制御図である。図１４の線１は、様々なエンジン回転数における最大排気マニホルド圧に関するＶＧＴジオメトリーの設定を示す。図１４の線２は、高いエンジン回転速度における、過剰な排気マニホルド圧（及び幾つかのエンジン・パラメータに関する限度の超過）を伴わない最大ブレーキに関するＶＧＴジオメトリーの設定を示す。図１４の線３は、様々なエンジン回転速度におけるより低いブレーキ水準（例えば、５０％のブレーキ）に関するＶＧＴジオメトリーの設定を示す。ここでも、図１４は例示目的に過ぎず、当業者には明らかなように、制御図上の実際の数値は、例えば、エンジン１００及びターボ過給機３１０の仕様などの多様な要素に応じて変化する場合があることを理解されたい。
【００７８】
本方法は、ＶＧＴ開度のそれぞれの水準における圧力調節弁３５０の調節又は調整をさらに含むことができる。圧力調節弁３５０の位置とＶＧＴ開度の位置の組合せによって、様々な水準のブレーキを提供する。さらに、本方法は、ターボ過給機３１０を機械的な制御不安定の問題を伴わずに再び開くことができるように、羽根を開く力及び／又は閉じる力を低減するためにターボ過給機３１０の圧力勾配の最小化を含むことができる。
【００７９】
抽気ブレーキ装置
本発明の好ましい実施例では、バルブ駆動サブシステム２００が抽気ブレーキである。バルブ駆動サブシステム２００は、次の属性、すなわち、そのエンジン１００への組付け、ブレーキ・バルブ・リフト（ＢＶＬ）の起動に使用する手段、ＢＶＬを維持するために使用する手段、バルブ・リフト・プロファイル、使用するブレーキ・バルブの数、エンジン回転速度に対するバルブ・リフト（固定又は可変）、及びバルブ駆動サブシステム２００と組み合わせた圧力調節手段３００のうちの少なくともいずれかに基づいて変更可能である。バルブ駆動サブシステム２００の様々な実施例を示すフローチャートを図１５に示す。
【００８０】
図１５に示すように、バルブ駆動サブシステム２００の組付け手段は、限定しないが、ボルト止め及び一体型組付け手段を含むことができる。
【００８１】
ＢＶＬ起動に使用する手段は、限定しないが、機械式手段、空圧手段、電磁手段、バルブ・フロート、高圧の油圧手段、低圧の油圧手段、及び／又は以上の任意の組合せを含むことができる。
【００８２】
ＢＶＬの保持に使用する手段は、限定しないが、機械式手段、高圧の油圧手段、低圧の油圧手段、及び／又は前記の任意の組合せを含むことができる。
【００８３】
本発明の少なくとも１つの実施例では、図１６に示すように、バルブ・リフト・プロファイルが、追加的なブレーキ・バルブ・リフトを伴わない完全サイクル型抽気ブレーキのバルブ・リフト・プロファイルである。本発明の少なくとも１つの実施例では、図１７に示すように、バルブ・リフト・プロファイルが、非ブレーキ・バルブ・リフト・プロファイルと比べて、追加的なブレーキ・バルブ・リフトを伴う完全サイクル型抽気ブレーキのバルブ・リフト・プロファイルである。本発明の少なくとも１つの実施例では、図１８に示すように、このバルブ・リフト・プロファイルが、部分サイクル型抽気ブレーキのバルブ・リフト・プロファイルである。
【００８４】
本発明のバルブ駆動サブシステム２００はまた、図１９に示すように、理想的なブレーキ・バルブ・リフト・プロファイルを実現するために使用可能である。ブレーキ・バルブ・リフトは、ブレーキ・ガス（空気）が、より高圧の圧縮解放ブレーキ力のためにエンジン・シリンダ内に再流入できるように、吸気行程の終了近くで、バルブ・フロート、機械式手段、又は他の手段によって起動される。この事象が、第１ブレーキ・ガス再循環（ＢＧＲ）事象である。抽気ブレーキ・バルブ・リフトは、上で論じた手段のいずれかによって維持される。圧縮解放事象の後で、ブレーキ・バルブ・リフトは膨張行程時にリセットされる。このリセットによってシリンダ圧が低下して（真空効果）、ポンプ仕事量を増大させる。ブレーキ・ガス（空気）が、エンジン・シリンダ内及び排気マニホルド内のより大きな圧力によって、より大きなポンプ仕事量のためにエンジン・シリンダ内に再流入（第２ＢＧＲ事象）できるように、ブレーキ・バルブは、通常の排気バルブ・リフトの開始前に再び開かれる。次いで、バルブ・リフトは、通常の排気バルブ・リフトを経て、吸気行程の開始時点でリセットされる。抽気バルブ・リフトの最適のタイミング及び大きさは、エンジン回転速度、ターボ過給機３１０のジオメトリーの位置、及び他のエンジン・パラメータに応じて変わり得る。
【００８５】
限定しないが、圧縮解放ブレーキ・バルブ・リフト・プロファイルなどの他のバルブ・リフト・プロファイルも本発明の範囲内に適切に入るものと考える。さらには、バルブ・リフトが固定であっても、あるいは可変であってもよい。
【００８６】
当業者には明らかであるように、本発明のバルブ起動サブシステム２００は、１つのバルブ、複数のバルブ、及び／又は専用のブレーキ・バルブを起動するようになされ得る。
【００８７】
ここで本発明のバルブ駆動サブシステム２００の様々な実施例を詳細に説明する。
【００８８】
行程制限型高圧抽気ブレーキ
本発明の１つの実施例では、図２０に示すように、バルブ起動サブシステム２００が行程制限型高圧抽気ブレーキ組立体２０００である。この好ましい実施例では、抽気ブレーキ組立体２０００が、高圧流体源２０１０、この高圧流体の流量を制御するための供給バルブ組立体２０２０、及びエンジン・ブレーキ事象時に少なくとも１つのエンジン・バルブを起動しかつ開いた状態に保持するための、エンジン・ハウジング（ブロック）１００に固定されたバルブ起動組立体２０３０を含む。
【００８９】
エンジン・ハウジング１００は、油圧回路を形成する１つ又は複数の油圧通路（図示せず）を含む。この油圧回路は、流体源２０１０、供給バルブ組立体２０２０、及びバルブ駆動サブシステム２０３０の間を流体連通することができる。
【００９０】
本発明の好ましい実施例では、高圧流体源２０１０がエンジンの一部であり、高圧プレナム（図示せず）を備えることができる。高圧流体源２０１０は、限定しないが、エンジン燃料などの高圧流体を貯留するようになされている。本発明の１つの実施例では、高圧流体源がエンジンに一般的な燃料噴射システムを備えることができる。しかし、当業者には明らかなように、エンジン・ブレーキ・サイクル時に高圧流体を供給できる任意のシステムが本発明の範囲内に適切に入るものと考える。
【００９１】
本発明の好ましい実施例では、供給バルブ組立体２０２０が、高圧流体供給源２０１０から高圧流体を受け取り、かつ少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するためにバルブ駆動組立体２０３０への高圧流体の流量を制御できる第１高圧電磁弁２０２２を備える。この第１電磁弁２０２２は、油圧回路を介して流体源２０１０と流体連通する。本発明の１つの実施例では、供給バルブ組立体２０２０は、油圧回路と流体連通する第２高圧電磁弁２０２４をさらに備える。この第２電磁弁２０２４は、ブレーキ事象が無効にされるとき、バルブ駆動組立体２０３０から高圧流体を解放するようになされている。例えば、この流体を流体源２０１０に戻すか、又は外界に放出することができる。図４６に、第１電磁弁２０２２及び第２電磁弁２０２４を含む供給バルブ組立体２０２０を示す。図４６に示すように、本発明は、それぞれのシリンダがバルブ駆動組立体２０３０を含む多シリンダ・エンジンで動作することができる。
【００９２】
図４６に示すように、第１電磁弁２０２２及び第２電磁弁２０２４は、高圧の、二方向電磁弁であることが好ましい。しかし、供給バルブ組立体２０２０は２つの二方向電磁弁ではなく、単一の三方向電磁弁を含んでもよいことが企図されている。当業者には明らかなように、この単一の三方向電磁弁は、ブレーキ時に高圧流体をバルブ駆動組立体２０３０に供給し、かつブレーキ事象を無効にするために流体をバルブ駆動組立体から解放するようになされ得る。
【００９３】
本発明の好ましい実施例では、バルブ駆動組立体２０３０が、供給バルブ組立体２０２０から高圧流体を受け取ることができる行程制限式油圧ピストン部分２０３１と、戻しばね２０３２を備える。この戻しばね２０３２は、ブレーキが無効にされるとき、少なくとも１つのエンジン・バルブ（ブレーキ・バルブ）から油圧ピストン２０３１を押し離すように偏倚される。当業者には明らかなように、このバルブ駆動組立体２０３０は、油圧回路を介して供給バルブ組立体２０２０に接続可能である。
【００９４】
バルブ駆動組立体２０３０は、油圧ピストン部分２０３１の行程を所定の距離に制限するためのストッパ２０３５をさらに含む。このストッパ２０３５は、その所定の距離が抽気ブレーキ・バルブ・リフトと等しいように構成可能である。
【００９５】
さらに、油圧ピストン２０３１は、エンジン・ブレーキ時に高圧流体が供給する油圧力がブレーキ・バルブ・リフトを起動しかつ維持するために、戻しばね２０３２の力、１つ又は複数のエンジン・バルブばねの力、及び少なくとも１つのエンジン・バルブに対するガス圧の力に打ち勝つのに十分であるようにサイズ決めされる。
【００９６】
高圧流体が供給する流体圧力は、エンジン回転速度に伴って変化することが好ましい。図４７は、様々なエンジン回転速度におけるバルブ駆動組立体２０３０を駆動するために必要な流体圧を示す。例えば、約２３００ｒｐｍのエンジン回転速度では、ピーク・シリンダ圧が約６９４３ｋＰａ（１００７ｐｓｉ）のとき、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するために、約２２１６０ｋＰａ（３２１４ｐｓｉ）のブレーキ流体圧が必要である。高圧流体が供給する流体圧力の変動は、漏出の減少及び流体源２０１０に対する需要の減少を助ける。図４７は例示目的に過ぎず、当業者には明らかなように、エンジン回転速度に対するブレーキ流体圧の実際の数値は、例えば、エンジン１００の仕様などの多様な要素に応じて変化し得ることを理解されたい。
【００９７】
本発明の１つの実施例では、油圧ピストン２０３１は、ブレーキ事象時に、高圧流体が供給する流体圧力及び圧力調節手段３００が生成する圧力差が、ブレーキ・バルブ・リフトを開始かつ維持し、さらにブレーキ事象を実現するために、戻しばね２０３２の力、１つ又は複数のエンジン・バルブばねの力、及び少なくとも１つのエンジン・バルブに対するガスの圧力に打ち勝つのに十分であるようにサイズ決めされる。
【００９８】
ここで行程制限型高圧抽気ブレーキ組立体２０００の動作を説明する。正出力時に、高圧流体がバルブ駆動組立体２０３０に供給されないように供給バルブ組立体２０２０を閉じる。本発明の１つの実施例では、第１電磁弁２０２２が「閉」位置にあり、第２電磁弁２０２４が「開」位置にある。戻しばね２０３２の偏倚と、流体圧の欠如のために、油圧ピストン２０３１は、この少なくとも１つのエンジン・バルブに接触しない。したがって、正出力動作は影響を受けずかつ通常のバルブ・リフト・プロファイルに従う。
【００９９】
エンジン・ブレーキ時は、ＥＣＭ４００が、高圧流体源２０１０を制御して高圧流体を供給バルブ組立体２０２０に供給する。ＥＣＭ４００の制御下で、供給バルブ組立体２０２０が、油圧通路を介して高圧流体をバルブ駆動組立体２０３０に供給する。高圧流体が生成する油圧力は、ピストン２０３１を設定距離だけ変位し、ピストン２０３１を少なくとも１つのエンジン・バルブと接触させ、これを駆動する。この少なくとも１つのエンジン・バルブは、ブレーキ・サイクルが持続する間、流体の油圧力によって開いた状態に保持される。本発明の好ましい実施例では、ブレーキ・サイクルが完全サイクル型抽気ブレーキ・サイクルである。
【０１００】
図４６に示すように、本発明の１つの実施例では、ブレーキ事象時に、第１電磁弁２０２２が「開」位置にあり、第２電磁弁２０２４が「閉」位置にある。エンジン・ブレーキが無効にされるとき、第１電磁弁２０２２が「閉」位置に切り換わって追加的な高圧流体がバルブ駆動組立体２０３０に達するのを防止し、第２電磁弁２０２４が「開」位置に切り替わって高圧流体をバルブ駆動組立体２０３０から解放するようになされる。
【０１０１】
本発明の行程制限型高圧抽気ブレーキ組立体は、そのシンプルな設計のために、制御弁、マスタ・ピストン、リセットねじ、及びこれらの構成要素に関連する追加的な機器をいずれも必要としない。したがって、それは公知のボルト止めブレーキよりも安価であり、シンプルで、適切に実装できて、しかも信頼性がある。さらには、高圧流体が、ピストン２０３１と、したがって少なくとも１つのエンジン・バルブをハード・ストップ（ｈａｒｄ  ｓｔｏｐ）に対して開いた状態に保持するので、ブレーキ・システムには油圧コンプライアンスが存在しない。したがって、本発明の行程制限型高圧抽気ブレーキ組立体は、公知の抽気ブレーキ・システムよりも適切なブレーキ性能を提供する。
【０１０２】
完全サイクル型抽気のための一体型ロッカ抽気
本発明の別の実施例では、図２１に示すように、バルブ駆動サブシステム２００が一体型ロッカ抽気（ＩＲＢ）組立体２１００である。好ましい実施例では、ＩＲＢ組立体が、ロッカ・アーム２１１０、バルブ組立体２１２０、及び少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するためのピストン組立体２１３０を含む。
【０１０３】
このロッカ・アーム２１１０は、複数の通路を含み、その中に制御回路を形成する。これらの通路は、例えば、その中にエンジンオイルなどの作動油を収容することができる。ロッカ・アーム２１１０は、図２１に示すように、これを貫通する第１通路２１１１を含む。作動油は、第１通路２１１１を介して、図示していないが供給バルブ組立体（好ましくはソレノイド）から、ＩＲＢ組立体２１００に供給される。ロッカ・アーム２１１０又は、第１通路２１１１と実質的に直交して延長する第２通路２１１２を含む。この第２通路２１１２は、第１通路２１１１に流体接続する。ロッカ・アーム２１１０は、第３通路２１１３をさらに含む。この第３通路２１１３は、第２通路２１１２に流体接続する。
【０１０４】
ロッカ・アーム２１１０内部での第１通路２１１１、第２通路２１１２、及び第３通路２１１３の配向は、エンジンの構成及びサイズなどの要素に基づいて修正可能である。
【０１０５】
バルブ組立体２１２０は、ロッカ・アーム２１１０の内部に位置して第２通路２１１２から第３通路２１１３に至る作動油の流れを制御する。バルブ組立体２１２０は、作動油が第３通路２１１３から第２通路２１１２に逆流するのを防止するための制御弁であることが好ましい。当業者には明らかであるように、他の適切な手段を用いて作動油が第３通路２１１３から第２通路２１１２に逆流するのを防止することもできる。
【０１０６】
ピストン組立体２１３０は、ロッカ・アーム２１１０の内部に位置する。このピストン組立体２１３０は、第３通路２１１３の内部に位置する第１部分２１３１と、抽気ブレーキ事象を実現するために、少なくとも１つのエンジン・バルブと係合して少なくとも１つのエンジン・バルブを開閉するのを助けるようになされている第２部分２１３２を含む。ピストン組立体２１３０の第１部分２１３１は、ばね２１３４によってロッカ２１１０に固定されている。このばね２１３４は、ピストン組立体２１３０を下方向に偏倚し、それによってピストン組立体２１３０をロッカ・アーム２１１０からわずかに引き離し、ピストン組立体２１３０に対して油圧を加えやすくする。さらに、ばね２１３４は、バルブ・リフトを容易にするために、ブレーキ時に、少なくとも１つのエンジン・バルブに対して追加的な力を加える。さらには、ストッパ組立体２１４０が、第３通路２１１３の内部に位置し、ピストン組立体２１３０の第１部分２１３１の移動と、したがって抽気ブレーキ・バルブ・リフトを制御する。
【０１０７】
ここで抽気ブレーキ・サイクル時における本発明のＩＲＢ組立体２１００の動作を説明する。
【０１０８】
好ましい実施例では、エンジン制御手段（ＥＣＭ）４００が、供給バルブ組立体を制御してエンジンオイルをロッカ・アーム２１１０に供給する。このエンジンオイルは、第１通路２１１１を通り、第２通路２１１２を経て、制御弁組立体２１２０を介してピストン組立体２１３０に流れる。エンジンオイルの存在によってピストン組立体２１３０に圧力差が生じる。
【０１０９】
同時に、ＥＣＭ４００が圧力調節手段３００を制御して、排気マニホルド１２０内の圧力水準が、単独で、あるいはエンジンオイルが供給する圧力及び／又はピストン組立体２１３０のばね２１３４の力との組合せで、エンジン・バルブの閉じ力に打ち勝ち、ピストン組立体２１３０を押し出して下方に動くように移動させるのに十分な圧力差を少なくとも１つのエンジンバルブに生成する。
【０１１０】
ストッパ組立体２１４０は、ピストン組立体２１３０の下方移動を所定の距離Ｓに制限する。これによって第２部分２１３２を少なくとも１つのエンジン・バルブと係合させて、図２１に示すように、少なくとも１つのエンジン・バルブを所定の距離Ｓまで開く。この距離は、従来の圧縮解放ブレーキに関するバルブ・リフトよりも遙かに小さい。本発明のＩＲＢ組立体２１００に関する排気バルブ・リフトと従来エンジンの圧縮解放ブレーキに関する排気バルブ・リフトの間の比較を図１７に示す。
【０１１１】
ピストン組立体２１３０に関して異なる直径を有し、かつ油圧、エンジン・バルブのばね負荷、及びばね２１３４の負荷固定値を有する、１つ及び２つの排気バルブを浮動させるために必要な１つ又は複数のエンジン・バルブの圧力差の一例を図２２に示す。例えば、ピストン組立体が３．８１ｃｍ（１．５インチ）の直径では、１つの排気バルブを浮動させるためにピストン組立体２１３０の１７２ｋＰａ（２５ｐｓｉ）の圧力差が必要である。２．５４ｃｍ（１．０インチ）の直径では、２７６ｋＰａ（４０ゲージｐｓｉ）の油圧を有する１つのバルブを開くために、これらエンジン・バルブの３１０ｋＰａ（４５ｐｓｉ）未満の圧力降下（最大）が必要である。
【０１１２】
同様に、ピストン組立体２１３０に関して異なる直径を有し、かつ１つ又は複数のバルブの圧力差、エンジン・バルブのばね負荷、及びばね２１３４の負荷に関して固定値を有する１つ及び２つの排気バルブを浮動させるために必要な油圧の一例を図２３に示す。例えば、２．５４ｃｍ（１．０インチ）のピストン組立体２１３０の直径では、これらバルブの３４５ｋＰａ（５０ｐｓｉ）の圧力差を有する１つのバルブを開くために約１３８ｋＰａ（２０ゲージｐｓｉ）の油圧が必要である。
【０１１３】
排気バルブを浮動させるために必要な圧力差を供給する他の手段も本発明の範囲内であると考える。例えば、作動油圧のみを使用して、第２部分２１３２を押し出し、排気バルブの閉じ力とばね２１３４の負荷に打ち勝って、１つ又は複数の排気バルブを開かせるのに十分な、ピストン組立体２１３０の圧力差を生成することができる。
【０１１４】
エンジン・バルブの浮動が生じたら、エンジンオイルを制御弁組立体２１２０と第３通路２１１３内のピストン組立体２１３０の間に閉じ込める。この油圧ロックによって、完全サイクル型抽気ブレーキ・サイクルの間、少なくとも１つのエンジン・バルブを開いた状態に保持する。後述するように、部分サイクル型抽気ブレーキのバルブ・リフト・プロファイルにもＩＲＢ組立体２１００の実施例を使用できることが企図されている。
【０１１５】
抽気ブレーキに見込める利益は、小さい初期ブレーキ負荷、低コスト、及び低騒音である。さらに、本発明の方法及びシステムの導入によって、排気及び吸気マニホルド圧が、従来のＦＧＴよりも遙かに高く、それによって抽気ブレーキの性能が向上する。
【０１１６】
ここで図２１を参照して、正出力サイクル時における本発明のＩＲＢ組立体２１００の動作を説明する。
【０１１７】
正出力サイクル時に、供給バルブ組立体（図示せず）が閉じて第１通路２１１１へのエンジンオイルの供給を遮断する。回路内に閉じ込められた油は、制御弁組立体２１２０を介して排出され、ピストン組立体２１３０が再び着座する。少なくとも１つのエンジン・バルブが通常に開閉する。ピストン組立体２１３０を押し下げ、続いて１つ又は複数の排気バルブを押し下げる油圧が存在しないと、これらの１つ又は複数のバルブを浮動させるためには、これらの１つ又は複数のバルブの遙かに大きな圧力降下が必要になる。その上、より高い排気圧は、燃料効率を損なうポンピング損の増大を意味するので、正出力サイクル時では排気圧がより低くなければならない。したがって、正出力サイクル時に、バルブの浮動、排気駆動系統の引離し、及び騒音がなくなることになる。
【０１１８】
図２４を参照すると、本発明の別の実施例では、プッシュ・チューブを有するエンジンに関して、油圧駆動をＩＲＢ組立体からエンジン・システムのプッシュ・チューブ側に移すことができる。実際のブレーキ過程は、ＩＲＢ組立体と基本的に同じである。その相違は、駆動系統を分離する第１タペット２１６０と第２タペット２１７０の間の間隙２１５０にエンジンオイルを供給することである。この間隙２１５０中に閉じ込められたオイルが、少なくとも１つのエンジン・バルブを開かせる。
【０１１９】
公知の一体型のエンジン・ロッカ・ブレーキと比較して、本発明のＩＲＢ組立体２１００は、遙かに小さい初期ブレーキ負荷、より小さい重量及び慣性を有し、さらにリセットの必要がない。したがって、本発明は、従来の公知のバルブ駆動サブシステムよりも遙かに適切な信頼性及び耐久性を有する。さらには、本発明のＩＲＢ組立体２１００は、上で論じた抽気ブレーキ性能を向上させる方法を組み込むので、公知の抽気ブレーキ・システムよりも適切なブレーキ性能を提供する。
【０１２０】
部分サイクル型抽気のためのリセット可能な一体型ロッカ抽気
上で論じたＩＲＢ組立体２１００の１つの代替実施例では、図２５に示すように、リセット可能なＩＲＢ組立体２２００によって部分サイクル型抽気ブレーキを実現する。
【０１２１】
この実施例では、制御弁組立体２１２０が、ロッカ・アーム２１１０から延びる弁棒２１２５をさらに含む。またＩＲＢ組立体２２００は、弁組立体２１２０下方のエンジン・ブロック上に取り付けたリセット・ピン２１８０を含む。
【０１２２】
ここで図２５と、本発明のバルブ・リフト・プロファイルを示す図２６を参照して、ＩＲＢ組立体２２００の動作を説明する。ＩＲＢ組立体２２００の動作は、上に論じたＩＲＢ組立体２１００の動作と同様であるが、少なくとも１つのエンジン・バルブがピーク・リフトに向かって移動するとき、弁棒２１２５がリセット・ピン２１８０に接触する。これによって、制御弁組立体２１２０がその非ブレーキ位置に押し上げられるが、その位置では、閉じ込められたオイルをいずれも外界に排出することができる。一旦、油柱が崩れると、ピストン組立体２１３０が再び着座して、少なくとも１つのエンジン・バルブは正出力サイクルのための弁運動に従う。このような出来事を図２６に示すバルブ・プロファイル中のスパイクによって表す。
【０１２３】
カムがそのピーク・リフトから後退するとき、弁棒２１２５がリセット・ピン２１８０から離れ、制御弁組立体２１２０が給油圧の再充填によってそのブレーキ位置へ押し戻される。しかし、ピストン組立体２１３０は、１つ又は複数のブレーキ・バルブの小さい圧力勾配及び制御された充填過程による第３通路２１１３中の油圧の緩慢な増加のために、ほとんどの吸気行程時に少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動することはない。吸気行程の終了近くで、１つ又は複数のブレーキ・バルブの圧力差、すなわち、バルブ浮動力が、圧力調節手段３００によって制御可能な局所最大値に到達する。通路２１１３中で確立された油圧と組み合わせた増大したバルブ浮動力は、ブレーキ・バルブのばね負荷に打ち勝つには十分であり、吸気行程の終了近くで少なくとも１つのエンジン・バルブを開いて部分サイクル型抽気ブレーキのバルブ・リフトを形成する。この過程が、図２６では、ほぼ吸気行程が持続する間、バルブ・リフトがないことによって示されている。
【０１２４】
図２７に示すように、放出穴を使用することによって、上に説明した同じ原理をプッシュ・チューブで利用できるように企図されている。さらには、図２８に示すように、ピストン組立体２１３０は、可変抽気リフトを実現するために、ばね２１３５とばね案内２１３６を含むことができる。可変抽気リフトは、エンジン回転速度に伴うブレーキの最適化に望ましい。例えば、エンジン回転速度が高くなると、抽気リフトを増やして最大のエンジン・ブレーキを実現しなければならない。しかしエンジン回転速度が低いときは、ブレーキを軽減する必要があり、したがって、抽気リフトを小さくする必要がある。
【０１２５】
図２８を参照すると、エンジンの回転速度が低いとき、少なくとも１つの排気バルブ（Ｐｅｘｈ−Ｐｃｙｌ）の圧力差も低くなって、バルブ浮動の傾向が小さくなる。したがって、ピストン組立体２１３０及びエンジン・バルブが、図２８に示すように、ほんのわずかな距離Ｓ＿ｍｉｎを移動することになる。エンジン回転速度が高くなると、圧力差も増大し、ピストン組立体２１３０がばね２１３５に押し付けられて、ばね案内２１３６がロッカ２１１０の底面に接触する。このような方式で、その時点でのピストン組立体２１３０と、それに対応する少なくとも１つのエンジン・バルブの最大移動量は、図２８に示すように、Ｓ＿ｍｉｎ＋Ｌである。
【０１２６】
リセット可能なＩＲＢ組立体２１００の実施例は、図１８に示した部分サイクル型抽気ブレーキ及び／又は圧縮解放式ブレーキにも使用できるように企図されている。
【０１２７】
公知の一体型エンジン・ロッカ・ブレーキと比較して、本発明のＩＲＢ組立体２２００は、遙かに小さい初期ブレーキ負荷、より小さい重量及び慣性を有し、リセットの必要がない。したがって、本発明は、従来公知のバルブ駆動サブシステムよりも遙かに優れた信頼性と耐久性を有する。その上に、本発明のＩＲＢ組立体２２００は、前述した抽気ブレーキ性能を制御しかつ向上させる方法を組み込むので、公知の抽気ブレーキ・システムよりも優れたブレーキ性能を提供する。しかも、部分サイクル型部抽気バルブ・リフトは最小（約１ｍｍ）であり、また大半の吸気行程時には起こらないので、ＩＲＢ組立体２２００は、エンジン・シリンダ内でバルブとピストンが接触する傾向を減らす。
【０１２８】
外部駆動を備える一体型ロッカ抽気
本発明のバルブ駆動サブシステム２００のさらに別の実施例では、バルブ・フロートの代わりに外部駆動手段を使用するＩＲＢ組立体２３００によって完全サイクル型抽気ブレーキ動作を実現する。図２９に示すように、好ましい実施例では、ＩＲＢ組立体２３００が、ロッカ・アーム２３１０、供給バルブ組立体（図示せず）、制御弁組立体２３２０、スレーブ・ピストン組立体２３３０、マスタ・ピストン組立体２３４０、駆動ピン２３５０、及びバルブ・ブリッジに連結するバルブ駆動組立体２３６０を含む。
【０１２９】
ロッカ・アーム２３１０は、制御回路を内部に形成する複数の通路を含むことができる。これらの通路は、例えば、エンジンオイルなどの作動油を内部に収容することができる。ロッカ・アーム２３１０は、図２９に示すように、それを貫通する第１通路２３１１を含む。作動油は、この第１通路２３１１を介して供給バルブ組立体（好ましくはソレノイド）からＩＲＢ組立体２３００に供給される。ロッカ・アーム２３１０はまた、第１通路２３１１に実質的に直交して延びる第２通路２３１２を含む。この第２通路２３１２は、第１通路２３１１に流体接続している。ロッカ・アーム２３１０は第３通路２３１３も含む。この第３通路２３１３は第２通路２３１２に流体接続する。
【０１３０】
ロッカ・アーム２３１０内部における第１通路２３１１、第２通路２３１２、及び第３通路２３１３の配向は、エンジン構成及びサイズなどの要素に基づいて修正可能である。
【０１３１】
バルブ組立体２３２０は、ロッカ・アーム２３１０内部に位置して、第２通路２３１２から第３通路２３１３に至る作動油の流れを制御する。バルブ組立体２３２０は、作動油が第３通路２３１３から第２通路２３１２に逆流するのを防止するための制御弁であることが好ましい。当業者には明らかなように、他の任意適切なバルブ手段を使用して、作動油が第３通路２３１３から第２通路２３１２に逆流するのを防止することができる。
【０１３２】
好ましい実施例では、マスタ・ピストン組立体２３４０がエンジン・ブロック１００上に取り付けてある。ブレーキ時に、このマスタ・ピストン組立体２３４０は、図２９に示すように、低圧給油源に流体接続される。当業者には明らかなように、この低圧給油源は、電磁弁、制御弁、及び圧力逃がし弁を含み、それぞれのエンジン・シリンダのマスタ・ピストン組立体に供給することができる。
【０１３３】
スレーブ・ピストン組立体２３３０は、マスタ・ピストン組立体２３４０の下方でロッカ・アーム２３１０内部に位置する。駆動ピン２３５０は、スレーブ・ピストン組立体２３３０とマスタ・ピン組立体２３４０の間に位置し、ロッカ・アーム２３１０内部に延びる第１部分とロッカ・アーム２３１０の外部に延びる第２部分を有する。
【０１３４】
ここで、バルブ・フロートの代わりに外部駆動手段を使用するＩＲＢ組立体２３００の動作を説明する。図２９に、このＩＲＢ組立体が正出力位置にあるところを示す。
【０１３５】
エンジンの抽気ブレーキ・サイクル時に、エンジンオイルがロッカ・アーム２３１０に供給される。このエンジンオイルは、第１通路２３１１を通り、第２通路２３１２を経て、バルブ組立体２３２０を介してスレーブ・ピストン組立体２３３０に流れる。同時に、エンジンオイルはまた、外部給油源から外部マスタ・ピストン組立体２３４０にも供給される。カムが回転してロッカ・アーム２３１０を押し、バルブ駆動組立体２３６０がエンジンの排気バルブを開くと、スレーブ・ピストン組立体２３３０と駆動ピン２３５０が従動する。スレーブ・ピストン組立体２３３０が１つのブレーキ・バルブに接触し、これを駆動する。
【０１３６】
これが生じると、マスタ・ピストン組立体２３４０は、このマスタ・ピストン組立体２３４０が、抽気リフトとバルブ・ラッシュの合計分に等しい、わずかにＳよりも大きい距離を移動した後で、その下部ストップに当たるまで駆動ピン２３５０に従動する。排気バルブが戻ると、駆動ピン２３５０がマスタ・ピストン組立体２３４０に接触して、スレーブ・ピストン組立体２３３０の戻りを止める。これによって、１つのブレーキ・バルブが開いた状態に維持され、他方でロッカ・アーム２３１０が、バルブ駆動組立体２３６０によって駆動された非ブレーキ・バルブがその弁座に戻るまで上昇を続ける。これによって、スレーブ・ピストン組立体２３３０とロッカ２３１０の間に、距離Ｓ分の相対移動、すなわち、間隙が生まれる。この間隙Ｓをエンジンオイルが満たし、そのエンジンオイルはスレーブ・ピストン組立体２３３０と制御弁組立体２３２０の間に閉じ込められる。このように閉じ込められたエンジンオイルが、完全サイクル型抽気ブレーキ・サイクル時にブレーキ・バルブを開いた状態に保持する。得られるバルブ・リフトを図１７に示す。
【０１３７】
マスタ・ピストン組立体２３４０に加わる油圧は、駆動ピン２３５０に加わる力の水準が、１つのバルブのばね負荷（ブレーキ・バルブを開いた状態に保持する）よりも大きいが、２つのバルブのばね負荷（非ブレーキ・バルブをその弁座に戻すことができる）よりも小さいように外部圧力逃がし弁によって調節される。
【０１３８】
正出力サイクル時には、すべての供給バルブが閉じて、スレーブ・ピストン組立体２３３０及びマスタ・ピストン組立体２３４０への給油が停止される。回路中に閉じ込められたエンジンオイルは、制御弁組立体２３２０を介して排出される。ブレーキ・バルブ及び非ブレーキ・バルブは共にバルブ・ブリッジを介してロッカ・アーム２３１０によって駆動されるが、スレーブ・ピストン組立体２３３０及びマスタ・ピストン組立体２３４０に負荷は加わっていない。したがって、エンジン出力動作のための通常の排気バルブ・リフト・プロファイルが実現する。
【０１３９】
公知の一体型エンジン・ロッカ・ブレーキと比較して、本発明のＩＲＢ組立体２３００は、遙かに小さいブレーキ負荷、より小さい重量及び慣性を有し、リセットの必要がない。したがって、本発明は、従来公知のバルブ駆動サブシステムよりも遙かに優れた信頼性及び耐久性を有する。その上に、ＩＲＢ組立体２３００は、前述した抽気ブレーキ性能を向上させる方法を組み込むので、公知の抽気ブレーキ・システムよりも優れたブレーキ性能を提供する。
【０１４０】
機械式ロックを備える一体型ロッカ抽気
本発明の別の実施例では、バルブ・リフトを油圧で起動するが、機械式ロックによってバルブ・リフトを維持するＩＲＢ組立体２４００を使用して部分サイクル型抽気ブレーキ動作を実現する。図３０に示すように、この実施例では、ＩＲＢ組立体が、第１流体通路２４１１と第２流体通路２４１２を内部に有するロッカ・アーム２４１０、供給バルブ組立体（図示せず）、抽気ブレーキ機能を制御するためにロッカ・アーム２４１０中に形成された第１穴に収容した駆動ピン２４２０、及び少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するためにロッカ・アーム２４１０中に形成された第２穴に収容したブレーキ駆動ピストン組立体２４３０を含む。
【０１４１】
好ましい実施例では、駆動ピン２４２０が、ブレーキ動作時に使用される大きい部分と、非ブレーキ動作時に使用する小さい部分を含む。限定しないが、図３１に示すような、くさび形ピンを含めて、駆動ピンの他の実施例を使用して本発明の機能を果たすことができる。
【０１４２】
非ブレーキ動作時は、図３０に示すように、ロッカ・アーム２４１０に固定したばね２４２５によって、駆動ピン２４２０を左側に偏倚する。ブレーキ駆動ピストン組立体２４３０は、カムが内部基礎円（ＩＢＣ）部分にあるとき、抽気ブレーキ・バルブ・リフトと通常のエンジン・バルブ・ラッシュ（すなわち、エンジンが冷えているとき）の合計分に等しいラッシュが弁列中に存在するようになされている。カムがロッカ２４１０を押し続けると、このラッシュが塞がれて、エンジン出力動作のための通常の排気バルブ・リフト・プロファイルが実現する。非ブレーキ・バルブ・リフトを図１８に示した細線によって表す。
【０１４３】
エンジン・ブレーキ・サイクル時は、限定しないが、エンジンオイルなどの作動油が第１流体通路２４１１を介して供給バルブ手段（図示しないが、好ましくは、ソレノイド）によってロッカ・アーム２４１０に供給される。次いで、この作動油が第２流体通路２４１２を通過する。第２流体通路２４１２中の作動油が生成する流体圧が、カムがＩＢＣ部分にあるとき、ばね２４２５の力に打ち勝って駆動ピン２４２０を右側に押す。限定しないが、油圧手段、空圧手段、電磁手段、機械式手段、及び／又はこれら手段の任意の組合せを用いて、本発明の範囲から逸脱せずに駆動ピン２４２０に作用できるように企図されている。
【０１４４】
駆動ピン２４２０が右側に押しやられると、大きい部分がブレーキ駆動ピストン組立体２４３０に係合する。これによってブレーキ駆動ピストン組立体２４３０が下方向に押しやられて、弁列中のラッシュを塞ぐ。次いで、カムがＩＢＣ部分から先に進み、ロッカが従動する。したがって、バルブ・リフトがカム・プロファイルを辿り、図１８の太い線が示す部分サイクル型抽気ブレーキ動作が実現する。抽気組立体２４００の他の実施例が完全サイクル型抽気ブレーキに使用できるように企図されている。
【０１４５】
前述したくさび形の実施例では、駆動ピン２４２０とスレーブ・ピストン２４３０の連続的な係合によって、不完全係合の恐れがいずれも排除される。さらに、ばね力が回転するロッカ２４１０によって発生する遠心力と同じ方向にあるように、駆動ピン２４２０とばね２４２５とがさっと動かされるように企図されている。このような方式で、ＩＲＢ組立体２４００は、出力動作及びブレーキ動作に関してフェール・セーフとして働く。
【０１４６】
本発明のＩＲＢ組立体２４００は幾つかの利点を有する。本システムは、シンプルで構成要素がより少ないので、その製造がより低コストでかつ容易であり、多くの知られた抽気ブレーキ・システムよりも信頼性がある。その上に、本発明は油圧接続をいずれも排除する。時間経過と異なる温度によってコンプライアンス及び液漏れによってリフト量が変化する恐れがあるので、油圧装置を使用してバルブを約１ｍｍ〜約２ｍｍ開いた状態に保持するのは困難である。したがって、本発明は油圧コンプライアンスに伴って起きる性能上の問題も排除する。
【０１４７】
自動ラッシュ調節を備える一体型ロッカ抽気
本発明の別の実施例では、正出力サイクル時に、バルブの膨張、バルブの摩耗、及び許容誤差の重なりを自動的に調節する通常バルブ・リフトを提供し、かつエンジン・ブレーキ時に、少なくとも１つのエンジン・バルブの正確なバルブ・リフト制御を提供するＩＲＢ組立体２５００を使用して抽気ブレーキ動作を実現する。本実施例は、部分サイクル型又は完全サイクル型抽気ブレーキに使用できるように企図されている。
【０１４８】
部分サイクル型抽気ブレーキのためのＩＲＢ組立体２５００の１つの実施例を図３２に示す。ＩＲＢ組立体２５００は、ロッカ・アーム２５１０、制御弁組立体２５２０、及びブレーキ駆動ピストン組立体２５３０を含む。
【０１４９】
ロッカ・アーム２５１０は、油圧回路を内部に形成する複数の通路を含む。これらの通路は、第１供給バルブ（図示せず）から作動油を受給できる第１通路２５１１と、第２供給バルブ（図示せず）から作動油を受給できる第２通路２５１２を含むことができる。好ましい実施例では、第２供給バルブがブレーキ電磁弁である。作動油を第２通路２５１２に供給する第２供給バルブの他の実施例も適切に本発明の範囲内にあるものと考える。ロッカ・アーム２５１０の内部での第１通路２５１１及び第２通路２５１２の配向は、エンジン構成及びサイズなどの要素に基づいて修正可能である。
【０１５０】
制御弁組立体２５２０は、ロッカ・アーム２５１０の中に形成した第１穴中に収容されている。当業者には明らかなように、制御弁の他の実施例も適切に本発明の範囲にあるものと考える。
【０１５１】
ブレーキ駆動ピストン組立体２５３０は、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するためにロッカ・アーム２５１０中に形成した第２穴中に収容されている。このブレーキ駆動ピストン組立体２５３０は、第１ばね２５３２によってロッカ・アーム２５１０に固定された上部ピストン２５３１を含む。好ましくは抽気ブレーキ・バルブ・リフトに等しい高さＳを有する上部間隙２５３４が、上部ピストン２５３１とロッカ・アーム２５１０の間に形成されている。ブレーキ駆動ピストン組立体２５３０は、少なくとも１つのエンジン・バルブに接触するための接触表面２５３８を有する下部ピストン２５３３をさらに含む。穴２５３５を下部ピストン２５３３の内部に形成できるが、その中に、例えば、エンジンオイルなどの作動油を収容することができる。ばね押しチェック・ディスク２５３６が下部ピストン２５３３の上方に位置し、第２ばね２５３７によって上部ピストン２５３１に固定されている。このチェック・ディスク２５３６は、下部ピストン２５３３と上部ピストン２５３１の間にチャンバ２５３９を形成する。
【０１５２】
下部ピストン２５３３はまた、その中に形成した潤滑通路２５９９を含むことができる。この潤滑通路２５９９は、例えば、エンジンオイルなどの潤滑油を下部ピストン２５３３とエンジン・バルブ・ブリッジ又は弁棒（図示せず）の間の接触表面２５３８に供給するようになされている。潤滑通路２５９９は、エンジン・ブレーキ時のジャッキング（ｊａｃｋｉｎｇ）の発生防止を助ける。
【０１５３】
ここで図３２を参照して、正出力時のＩＲＢ組立体２５００の動作を説明する。エンジンオイルは、第１通路２５１１を介して制御弁組立体２５２０を通過して穴２５３５中に供給される。油圧が第２ばね２５３７の力に打ち勝ち、油がチェック・ディスク２５３６を通過してチャンバ２５３９内に流入する。チャンバ２５３９の中に閉じ込められた油は、バルブの膨張、バルブの摩耗、及び許容誤差の重なりを自動的に調節できる油圧接続を生成する。
【０１５４】
正出力サイクル時には、ブレーキ電磁弁が閉ざされ、油が第２通路２５１２を介して上部間隙２５３４に供給されることはない。したがって、高さＳを有する上部間隙２５３４は、抽気ブレーキ・バルブ・リフトを吸収するラッシュの役割をする。第１ばね２５３２は、それより下方の油圧力よりも大きい力を有するようになされていることに留意されたい。このような方式で、上部間隙２５３４の高さの望ましくない減少は生じない。この上部間隙２５３４が、余分の抽気リフトを吸収するので、図１８の細線によって示すように、正出力時に通常の排気バルブ・リフト・プロファイルが実現する。
【０１５５】
ここでブレーキ・サイクル時のＩＲＢ組立体２５００の動作を説明する。ブレーキ電磁弁が開かれ、第２通路２５１２に油が供給される。生成した油圧が制御弁組立体２５２０を押し上げ、カムがＩＢＣ部分にあるとき、第２通路２５１２を介して油が上部間隙２５３４に送られる。したがって、図１８の太線によって示すように、ここではエンジン・バルブ・リフト・プロファイルが、抽気ブレーキ・リフトに伴ってカム・プロファイルを辿り、部分サイクル型抽気ブレーキ・サイクルを形成する。エンジン・ブレーキがもはや望ましくなければ、上部間隙２５３４を液抜きし、その中の液柱を崩壊させる。次いでＩＲＢ組立体２５００は、前述したように、正出力動作に従う。
【０１５６】
ＩＲＢ組立体２５００の別の実施例では、カム・プロファイルを変更しないで完全サイクル型抽気ブレーキを実現することができる。このＩＲＢ組立体は前述したものと同じ構成要素を含むが、図３３に示すように、ブレーキ駆動ピストン組立体２５３０の設計が変更されている。自動バルブ・ラッシュ調節は、上部ピストンと下部ピストンの間の油圧接続によって行われる。エンジン・ブレーキ時に、油圧単独で又はバルブ浮動力との組合せによって、ピストン組立体２５３０と１つ又は複数のブレーキ・バルブを押し下げて完全サイクル型抽気ブレーキ事象を生成する。
【０１５７】
コンパクトなロッカ抽気ブレーキ
本発明の別の実施例では、バルブ駆動サブシステム２００が一体型ロッカ抽気（ＩＲＢ）組立体２０２００である。好ましい実施例では、図４３に示すように、ＩＲＢ組立体２０２００が、ロッカ・アーム２０２１０（好ましくは排気ロッカ・アーム）、供給バルブ組立体（図示せず）、及び少なくとも１つのエンジン・ブレーキ・バルブを駆動するためのブレーキねじ組立体２０２２０を含む。
【０１５８】
ロッカ・アーム２０２１０は、図４３に示すように、その中に形成した少なくとも１つの流体通路２０２１１を含む。この流体通路２０２１１は、例えば、油などのエンジン流体を供給バルブから受け取り、この流体をブレーキねじ組立体２０２２０に供給する。本発明の好ましい実施例では、供給バルブが、流体を流体通路２０２１１に選択的に供給できる三方向電磁弁である。しかし、流体をロッカ・アーム２０２１０に供給するための供給バルブの他の実施例も、適切に本発明の範囲内にあるものと考える。ロッカ・アーム２０２１０内部での少なくとも１つの流体通路２０２１１の配向は、エンジン構成及びサイズなどに基づいて修正可能である。ロッカ・アーム２０２１０の動きは、図４４に示すように、カム２０２６０の動きに由来することが好ましい。別法として、当業者には明らかなように、ロッカ・アーム２０２１０の動きをプッシュ・チューブ組立体から取り出すこともできる。
【０１５９】
ロッカ・アーム２０２１０は、エンジン・バルブ・ブリッジに接触するために内部に形成したバルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２をさらに含み、このブリッジが、次に少なくとも１つのエンジンのブレーキ・バルブと少なくとも１つのエンジンの非ブレーキ・バルブを駆動する。図４３に示すように、バルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２は、Ｓ２の高さに等しいラッシュがバルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２とバルブ・ブリッジ自体の間に存在するように形成されている。正出力動作時に、ブレーキ・バルブ・リフトが吸収されかつ非ブレーキ・エンジン・バルブが望ましい通常のバルブ・リフトを実現するように、高さＳ２は、ブレーキ・バルブ・リフトに等しいか又はそれよりも大きいことが好ましい。
【０１６０】
ブレーキねじ組立体２０２２０は、図４３に示すように、ロッカ・アーム２０２１０内部に形成した穴の中に収容されている。このブレーキねじ組立体２０２２０は、逆止弁２０２３０、ブレーキ・プランジャ２０２４０、及びブレーキ駆動ピストン２０２５０を備えるのが好ましい。第１チャンバ２０２４５が、ブレーキ・プランジャ２０２４０とブレーキねじ組立体２０２２０の頂部の間に形成されている。第２チャンバ２０２５５が、ブレーキ駆動ピストン組立体２０２５０と逆止弁２０２３０の間に形成されている。領域２０２５３もブレーキ・プランジャ２０２４０と逆止弁２０２３０の間に形成されている。
【０１６１】
逆止弁２０２３０（好ましくはボール型逆止弁）は、ばね２０２３１によってブレーキ・プランジャ２０２４０の下端部に対して上向きに偏倚されている。エンジン・ブレーキ動作時に、ブレーキ・プランジャ２０２４０が機関流体圧によって押し離される（上向きに）とき、逆止弁２０２３０は、その弁座に対して上向きに偏倚される。ブレーキ・プランジャ２０２４０は、非ブレーキ動作のために通常の開位置を形成するように、ばね２０２４１によって、その弁座及び逆止弁２０２３０に対して下向きに偏倚されている。ブレーキ駆動ピストン２０２５０は、ロッカ・アーム２０２１０とエンジン・バルブが常時接触した状態にあるように、ばね２０２５１によって、エンジン・バルブに対して下向きに偏倚されている。このような配置が、バルブ・ラッシュＳ２によって生じる恐れのあるロッカのフリップ（ｆｌｉｐｐｉｎｇ）を回避する助けになる。
【０１６２】
図４３に示すように、Ｓ１の高さに等しい間隙（これはブレーキ・バルブ・リフトの高さであるのが好ましい）が、ブレーキ駆動ピストン２０２５０とロッカ・アーム２０２１０の間に形成されている。
【０１６３】
ここでエンジン・ブレーキ動作時における本発明のＩＲＢ組立体２０２００の動作を説明する。図４５は、ＩＲＢ組立体２０２００の好ましい実施例によって得られるブレーキ・バルブ・リフト・プロファイル２０２７０と非ブレーキ・バルブ・リフト・プロファイル２０２８０を示す。
【０１６４】
機関流体が供給バルブから流体通路２０２１１を介してロッカ・アーム２０２１０に供給される。機関流体が、流体通路２０２１１と領域２０２５３を充満すると、流体圧がブレーキ・プランジャ２０２４５を押し上げて、このプランジャを逆止弁２０２３０から引き離す。同時に、この流体圧が逆止弁２０２３０を押し下げて、機関流体がチャンバ２０２５５を充満する。このようなチャンバ２０２５５の充満は、吸気バルブ・リフト期間のほとんどの間、カムがその内部基礎円（ＩＢＣ）部分にある間に行われるのが好ましい。図４４に示すように、カムのＩＢＣ部分をローブ部分２０２６１によって示す。
【０１６５】
一旦、チャンバ２０２５５に流体が充満すると、ばね２０２３１の偏倚によって、逆止弁２０２３０のボールがその弁座に押し戻されて、領域２０２５３内の流体をチャンバ２０２５５から分離する。これによってブレーキ駆動ピストン２０２５０と逆止弁２０２３０の間に油圧接続が生成される。カム２０２６０が回転すると、ロッカ・アーム２０２１０がロッカ軸回りに回転して、ブレーキ駆動ピストン２０２５０がブレーキ・バルブを駆動する。図４５のブレーキ・バルブ・リフト・プロファイル２０２７０と図４４のローブ部分２０２６２によって示すように、ブレーキ・バルブ・リフトが吸気バルブ閉鎖（ＩＶＣ）の下死点（ＢＤＣ）付近で始まる。バルブ・ブリッジとバルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２の間の予め設定したラッシュＳ２のために、カム・ローブ部分２０２６２は、バルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２に非ブレーキ・バルブを駆動させない。
【０１６６】
カム２０２６０が回転し続けると、ブレーキ駆動ピストン２０２５０と逆止弁２０２３０の間の油圧接続によって、ブレーキ・バルブが開いた状態に保持される。カム２０２６０が、主要排気事象のためにカム・ローブ部分２０２６３に達すると、バルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２がバルブ・ブリッジに接触して、ブレーキ・バルブと非ブレーキ・バルブを開く。カム２０２６０がＩＢＣ２０２６１に戻ると、ブレーキ・バルブと非ブレーキ・バルブが再び着座する。一旦、これらのバルブが着座すると、エンジン・ブレーキ動作時に生じ得る液漏れをいずれも補填するために追加的な流体を油圧回路に再充填できるように企図されている。このようなブレーキ事象が、サイクル毎にブレーキ・オフ信号が出されるまで続く。その時点でブレーキ流体は、供給バルブを介して外界に排出される。
【０１６７】
正出力動作時には、供給バルブが遮断され、流体はロッカ・アーム２０２１０に送出されない。領域２０２５３中の流体圧がなくなると、ブレーキ・プランジャ２０２４０が、ばね２０２４１の偏倚によって下降し、逆止弁２０２３０を押してその弁座から離す。チャンバ２０２５５中の流体が排出されて、ブレーキ駆動ピストン２０２５０と逆止弁２０２３０の間の油圧接続を崩す。カム２０２６０が回転すると、これによってブレーキ駆動ピストン２０２５０がＳ１だけ上昇する。バルブ・ブリッジとバルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２の間のラッシュＳ２によって、カム２０２６０上のブレーキ・バルブ・リフトが吸収される。したがって、正出力動作時には、図４５の非ブレーキ・バルブ・リフト・プロファイル２０２８０によって示すように、通常の排気バルブ・リフトのみが実現する。ブレーキ駆動ピストン２０２５０とバルブ・ブリッジ駆動組立体２０２１２に潤滑油を供給できるように企図されている。
【０１６８】
本発明のＩＲＢ組立体２０２００は、公知のエンジン・ブレーキ・システムを凌ぐ利点を有する。本システムはシンプルであり、かつ多機能を１つのねじ組立体の中に組み合わせるので、それは数多くの公知抽気ブレーキ・システムよりも低コストであり、かつ製造が容易である。しかも、公知圧縮解放ブレーキ・システムのバルブ・リフトと比較して、本抽気ブレーキ・システムのバルブ・リフトは小さいので、本発明によって、バルブ・ブリッジの傾きとサイド・ローディング、及びバルブとピストンが接触する潜在性が小さくなる。これはより信頼性のあるブレーキ・システムにつながる。さらには、本発明によって排気及び吸気バルブのオーバラップが減少してブレーキ性能が向上する。
【０１６９】
コラプシブル調節ねじを備える抽気ブレーキ
本発明の別の実施例では、図３４に示すように、油圧駆動式であるが、少なくとも１つエンジン・バルブに関するバルブ・リフトを機械式ロックによって維持する機械式抽気組立体２６００を使用して抽気ブレーキ動作を実現する。この抽気組立体２６００の実施例は部分サイクル型又は完全サイクル型抽気ブレーキに使用できるように企図されている。
【０１７０】
部分サイクル型抽気ブレーキでは、抽気組立体２６００が、ロッカ・アーム２６１０（図示せず）、調節ねじ２６２０、ロック・ピストン２６３０、戻しばね２６４０、及びコラプシブルピストン２６５０を含む。
【０１７１】
ロッカ・アーム２６１０は、その端部に形成した穴を含み、この穴は、抽気組立体２６００の構成要素を収容し、かつコラプシブルピストン２６５０がその内部に嵌め込まれた典型的なピストンを有するように、ドリル、リーマ、及びタッパで望ましい深さに空けてある。ロッカ・アーム２６１０は、部分サイクル型抽気ブレーキ動作を実現するために約１ｍｍの抽気リフトが備わるように設計されたカム・プロファイルを有するカム（図示せず）によって駆動される。
【０１７２】
調節ねじ２６２０は、ロッカ・アーム２６１０の端部の穴に螺入する。この調節ねじ２６２０は、図３４に示すように、調節ねじ２６２０の下部から延び出る突出部２６２５を含む。
【０１７３】
コラプシブルピストン２６５０は、ロッカ・アーム２６１０の穴の中に収容され、調節ねじ２６２０の突出部２６２５を受ける切取り穴２６５１を含む。その穴の中には、コラプシブルピストン２６５０が調節ねじ２６２０に対して滑動するようになされているロック・ボリューム（ｌｏｃｋｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）２６５７も形成してある。コラプシブルピストン２６５０は、このコラプシブルピストン２６５０の回りに環形を形成する環状部２６５２をさらに含む。コラプシブルピストン２６５０と調節ねじ２６２０の間に間隙２６５４も形成してある。環状部分２６５２はこの間隙２６５４と流体連通している。
【０１７４】
ロック・ピストン２６３０は、コラプシブルピストン２６５０の環状部２６５２中に位置し、図３４に示すように、コラプシブルピストン２６５０の回りの環形と直径が等しい環状部を有する。戻しばね２６４０がロック・ピストン２６３０に固定されかつロッカ・アーム２６１０の穴に対してロック・ピストン２６３０を偏倚する。ロック・ピストン２６３０は、戻しばね２６４０の力に逆らってロック・ボリューム２６５７内部で滑動自在に移動可能である。
【０１７５】
ここで正出力時の抽気組立体２６００の動作を説明する。正出力時には、戻しばね２６４０がロック・ピストン２６３０をロッカ・アーム２６１０の穴に対して偏倚する。カムがロッカ・アーム２６１０を押すと、コラプシブルピストン２６５０が少なくとも１つのエンジン・バルブに接触するが、コラプシブルピストン２６５０が間隙２６５４中に落ち込んで、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するのを防止する。抽気組立体２６００は、コラプシブルピストン２６５０の落ち込み距離が、望ましいラッシュ、すなわち、抽気バルブ・リフトと任意の望ましいバルブ膨張の合計に等しくなるように調節されている。例えば、抽気バルブ・リフトが約１ｍｍであり、バルブ膨張の測定値が約０．２５ｍｍならば、抽気組立体は、コラプシブルピストン２６５０が約１．２５ｍｍ落ち込むように調節可能である。コラプシブルピストン２６５０の落ち込みによって正出力時のブレーキ動作をいずれも効果的に排除することができる。カムが回転し続けると、ラッシュ全体が吸収されて、最終的にアクチュエータ部２６５３が主要排気事象のために少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動する。したがって、正出力時に通常の排気バルブ・リフト・プロファイルが実現する。
【０１７６】
ここでエンジン・ブレーキ時の抽気組立体２６００の動作を説明する。エンジン・ブレーキが必要なとき、供給バルブ（図示せず）が、ロッカ・アーム２６１０中に形成した油圧回路を介して作動油を抽気組立体に連通させる。本発明の好ましい実施例では、作動油がエンジンオイルであり、供給バルブが電磁弁である。
【０１７７】
このエンジンオイルは、環状部２６５２を加圧する役割をする。この圧力は、戻しばね２６４０の力に対抗して作用し、それによってロック・ピストン２６３０がロック領域２６５７内へ滑動し始める。同時に、このエンジンオイルがコラプシブルピストン２６５０と調節ねじ２６２０の間の間隙２６５４中に移動する。これによって、コラプシブルピストン２６５０と調節ねじ２６２０が相互に分離し、ロック・ピストン２６３０がロック領域２６５７内に進入してロック位置になる。この位置では、ロック・ピストン２６３０が突出部２６２５に当接し、この突出部がそれを介して負荷を移すため。コラプシブルピストン２６５０は落ち込むことができない。
【０１７８】
コラプシブルピストン２６５０が延び出ると、ブレーキ・ラッシュがなくなり、コラプシブルピストン２６５０が少なくとも１つのエンジン・バルブに接触する。カムが回転し、ロッカ２６１０が従動する。したがって、抽気組立体２６００がカム・プロファイルを辿り、部分サイクル型抽気ブレーキ動作を実現する。
【０１７９】
本発明の抽気組立体２６００は、公知抽気ブレーキを凌ぐ幾つかの利点を有する。本システムはシンプルかつ構成要素がより少ないので、それは数多くの公知抽気ブレーキ・システムよりも低コストでかつ製造が容易である。しかも、コラプシブルピストン２６５０の十分な接触領域と相対的に小さいブレーキ・リフトが備わっているので、衝撃応力が低く、したがって抽気組立体２６００の信頼性がより高い。その上に、本発明は油圧接続をいずれも排除する。コンプライアンス及び液漏れが、時間経過と異なる温度でリフト量が変化する恐れがあるので、油圧を使用してバルブを約１ｍｍ〜約２ｍｍ開いた状態に保持するのは困難である。したがって、本発明は油圧コンプライアンスに伴って起きる性能上の問題も排除する。
【０１８０】
図３５に示すように、１つの代替実施例では、抽気組立体２６００が完全サイクル型抽気ブレーキ動作のためにわずかに修正可能である。この抽気組立体２６００は、ロッカ・アーム２６１０ではなく、ボルト止めブレーキ・ハウジング（図示せず）の中にねじ込み可能であり、少なくとも１つのエンジン・バルブの上方に、あるいは別法として、排気ロッカの上方に位置決めされる。さらに、抽気組立体２６００は、コラプシブルピストン２６５０回りに位置する弱いばねをさらに含むことができる。正出力時に、抽気組立体２６００は、それがもはやロッカ・アーム２６１０内に収容されていないので、カムの動きに従動しない。その代わりに、ばね２６８０がコラプシブルピストン２６５０をブレーキ・ハウジング内に保持し、典型的なブレーキ・ラッシュがバルブの膨張を許容するように設定されている。したがって、正出力に影響を与えず、バルブ・プロファイルが主要排気事象を含む。エンジン・ブレーキ動作時には、抽気組立体２６００が前述のように機能する。
【０１８１】
図３６に示すように、１つの代替実施例では、抽気組立体２６００が、２つのくさび形ロック・ピストン２６３０を使用して、部分又は完全サイクル型抽気動作のためにわずかに修正可能である。この設計では、コラプシブルピストン２６５０と調節ねじ２６２０を分離するのに油圧を必要としない。その代わりに、ロック・ピストン２６３０がロック・ボリューム２６５４に滑入するとき、これらのピストンを構成要素から機械的に分離する。ロック・ピストン２６３０の連続的な係合によって不完全係合の恐れをいずれも排除する。
【０１８２】
吸気バルブ戻し動作による部分サイクル型抽気ブレーキ
本発明の別の実施例では、バルブ駆動サブシステム２００が、部分サイクル型抽気ブレーキ動作を実現するために吸気バルブ戻し動作を利用するボルト止め抽気ブレーキ組立体２７００である。図３７に示すように、好ましい実施例では、抽気組立体が、ハウジング２７１０、吸気ロッカ組立体２７２０、ハウジング２７１０内に形成した第１穴中に位置するマスタ・ピストン組立体２７３０、及びスレーブ・ピストン２７４０を含む。ハウジング２７１０は、マスタ・ピストン２７３０とスレーブ・ピストン組立体２７４０の間の油圧連通のために、ハウジング内に形成した少なくとも１つの通路２７１１を含む。
【０１８３】
吸気ロッカ組立体２７２０は、第１端部２７２２と第２端部２７２３を有する吸気ロッカ・アーム２７２１を含む。吸気ロッカ・アーム２７２１の第１端部２７２２は、マスタ・ピストン組立体２７３０と、少なくとも１つの吸気エンジン・バルブを駆動する吸気バルブ・ブリッジ２７５０に接触している。吸気ロッカ組立体２７２０は、吸気カム２７２５に接触している第１端と、第２端部２７２３に接触している第２端を有するプッシュ・チューブ組立体２７２４をさらに含む。吸気ロッカ組立体２７２０を駆動するための他の手段が本発明の範囲内にあるものと考える。例えば、吸気ロッカをカム２７２５によって直接駆動できるように企図されている。
【０１８４】
スレーブ・ピストン組立体２７４０は、ハウジング２７１０内に形成した第２穴中に位置する。このスレーブ・ピストン組立体２７４０は、少なくとも１つのエンジン排気バルブを駆動するための駆動ピストン２７４５を含む。本発明の好ましい実施例では、少なくとも１つのエンジン排気バルブが専用の第５ブレーキ・バルブである。しかし、少なくとも１つの正規のエンジン排気バルブを開くために抽気ブレーキ組立体２７００を修正できるように企図されている。これらの修正には、正規の排気バルブからのより高いブレーキ負荷を保持するために、マスタ・ピストン組立体２７３０とスレーブ・ピストン組立体２７４０の間に制御弁（図示せず）を追加することが含まれる。
【０１８５】
ここでエンジン・ブレーキ動作時の抽気ブレーキ組立体２７００の動作を説明する。吸気カム２７２５がロッカ・アーム２７２１を押すと、吸気ロッカ・アーム２７２１が回転することによって、第１端部２７２２が吸気バルブ・ブリッジ２７５０を押し下げ、次にこのブリッジが少なくとも１つのエンジン吸気バルブを駆動する。吸気バルブが開くと、マスタ・ピストン組立体２７３０が通路２７１１中の油圧によって押し出される。吸気バルブが戻ると、吸気バルブ・ブリッジ２７５０が吸気ロッカ・アーム２７２１の第１端部２７２２を押し上げる。吸気ロッカ・アーム２７２１の第１端部２７２２が、この動きをマスタ・ピストン組立体２７３０に伝達する。通路２７１１中の作動油によって、マスタ・ピストン組立体２７３０が、この動きをスレーブ・ピストン組立体２７４０に伝達する。次に、この作動油の圧力によって、駆動ピストン２７４５が少なくとも１つの排気バルブを駆動する。抽気バルブ・リフトのタイミング及び大きさは、通路２７１１中の油圧比及び／又は駆動ピストン２７４５と少なくとも１つの排気バルブの間のラッシュによって制御可能である。第５ブレーキ・バルブからのブレーキ負荷を克服するときに、２つの吸気バルブが（好ましくは）１つの排気バルブを駆動していることが考慮されている。
【０１８６】
吸気バルブがそれらの弁座に戻ると、抽気バルブ・リフトは、吸気バルブが再び開くまで一定に保持される。この時点で、マスタ・ピストン組立体２７３０が再び吸気バルブの動きに従動し、通路２７１１中の油圧接続を崩壊させ、したがってスレーブ・ピストン組立体２７４０と１つ又は複数の排気バルブを再び着座させる。抽気ブレーキ組立体２７００に関するバルブ・リフト・プロファイルが図１８に示してある。
【０１８７】
バルブ駆動サブシステム２００の他の実施例も本発明の範囲内にあるものと考える。
【０１８８】
空気圧式、機械的ロック式の完全サイクル型抽気ブレーキ
本発明の別の実施例では、図３８に示すように、バルブ駆動サブシステム２００が、車両の空気圧縮機によって生成された圧縮空気によって駆動され、かつブレーキ時に少なくとも１つのエンジン・バルブを開いた状態で機械的にロックする抽気ブレーキ組立体２８００である。この抽気ブレーキ組立体２８００はまた、エンジンの冷機クランク始動時の冷機始動性を提供する。
【０１８９】
コンパクトな完全サイクル型抽気機構
本発明の別の実施例では、バルブ駆動サブシステム２００が、図３９及び図４０に示すように、完全サイクル型抽気ブレーキ動作を実現するためのラッシュ調節を備えるコンパクトな抽気ブレーキ組立体２９００である。
【０１９０】
内燃エンジンの抽気ブレーキ・システム（完全サイクル型抽気）
本発明の別の実施例では、バルブ駆動サブシステム２００がボルト止め抽気ブレーキ組立体２０１００である。この抽気ブレーキ組立体２０１００は、図４１及び図４２に示すように、複数のブレーキ・ハウジング組立体、供給バルブ組立体、及びアクチュエータ・ピストン組立体を含む。
【０１９１】
本発明をその特定の実施例と併せて説明してきたが、当業者には数多くの変更、修正、及び変形が明白であることは自明である。したがって、本明細書に記載した本発明の好ましい実施例は例示であり、限定するものではない。添付の特許請求の範囲に記載した本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１９２】
【図１】本発明による向上した抽気ブレーキ性能と、機械式ストップ制限を備える従来型ＶＧＴを使用するブレーキ・システムによる性能の間の比較を示すグラフである。
【図２】本発明によるエンジン・ブレーキ構成要素の全体的な関連を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施例による排気圧調節を示す概略図である。
【図４】本発明の第２実施例による排気圧調節を示す概略図である。
【図５】本発明の第３実施例による排気圧調節を示す概略図である。
【図６】本発明の第４実施例による排気圧調節を示す概略図である。
【図７】本発明の第５実施例による排気圧調節を示す概略図である。
【図８】本発明の１つの実施例によるエンジン・ブレーキ・システムを制御する方法を示すブロック図である。
【図９】完全サイクル型抽気ブレーキ・システムに関する、エンジン回転速度に伴うブレーキ力の変化を示すグラフである。
【図１０】エンジン回転速度（ＥＲＰＭ）とＶＧＴジオメトリーの関数としての排気マニホルド圧（Ｐｅｘｈ）を示す制御図である。
【図１１】本発明以前のＶＧＴジオメトリー位置の関数として、様々なエンジン回転速度において羽根を動かすことによってＶＧＴを開閉するのに必要な力を示すグラフである。
【図１２】ブレーキ・システムにおける一定のエンジン回転速度に関する、ＶＧＴジオメトリーの関数としての排気マニホルド圧を示す図である。
【図１３】本発明の１つの実施例による、増加したポンプ仕事量からのより高いエンジン・ブレーキを示す圧力体積グラフである。
【図１４】本発明の１つの実施例による、エンジン回転速度の関数としてのＶＧＴジオメトリー設定を示す制御図である。
【図１５】本発明によるバルブ駆動システムの様々な可能な実施例を示す一覧図である。
【図１６】本発明によるバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関するバルブ・リフト・プロファイルを示す図である。
【図１７】本発明によるバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関するバルブ・リフト・プロファイルを示す図である。
【図１８】本発明によるバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関するバルブ・リフト・プロファイルを示す図である。
【図１９】本発明によるバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関するバルブ・リフト・プロファイルを示す図である。
【図２０】本発明の第１実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図２１】本発明の第２実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図２２】本発明の１つの実施例による、１つ又は複数のエンジン・バルブを浮動するのに必要な圧力差を示すグラフである。
【図２３】本発明の別の実施例による、１つ又は複数のエンジン・バルブを浮動するのに必要な圧力差を示すグラフである。
【図２４】本発明の第３実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図２５】本発明の第４実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図２６】本発明のバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関するバルブ・リフト・プロファイルを示す概略図である。
【図２７】本発明の第５実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図２８】本発明の第６実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図２９】本発明の第７実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３０】本発明の第８実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３１】本発明の第９実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３２】本発明の第１０実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３３】本発明の第１１実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３４】本発明の第１２実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３５】本発明の第１３実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３６】本発明の第１４実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３７】本発明の第１５実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３８】本発明の第１６実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図３９】本発明の第１７実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図４０】本発明の第１８実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図４１】本発明の第１９実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図４２】本発明の１つの実施例によるバルブ駆動サブシステムのためのブレーキ・ハウジングを示す概略図である。
【図４３】本発明の第２０実施例によるバルブ駆動サブシステムを示す概略図である。
【図４４】本発明の１つの実施例によるカム・ローブ・プロファイルを示す概略図である。
【図４５】本発明のバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関するバルブ・リフト・プロファイルを示す図である。
【図４６】本発明のバルブ駆動サブシステムの少なくとも１つの実施例に関する高圧供給バルブ組立体を示す概略図である。
【図４７】本発明の第１実施例のバルブ駆動サブシステムの駆動に関する、エンジン回転速度に対するブレーキ油圧を示すグラフである。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４３】
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【図４５】
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【図４７】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月23日(2003.6.23)
【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】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を生成するエンジン・ブレーキ組立体であって、
内部に形成した油圧回路を有するエンジン・ハウジングと、
高圧流体を内部に貯留するようになされた高圧流体源と、
油圧回路を介して前記高圧流体源に連通する、高圧流体の流れを制御するバルブ手段と、
前記バルブ手段を選択的に制御する制御手段と、
油圧回路を介して前記バルブ手段と連通するバルブ駆動組立体とを備え、前記バルブ駆動組立体が前記バルブ手段を介して高圧流体を受け取り、高圧流体によって生成された油圧力が、抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項２】
前記高圧流体源が、エンジン上に位置する高圧プレナムを備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項３】
バルブ駆動組立体が、
前記エンジン・ハウジング上に固定されたピストン・ハウジングと、
ピストンであって、前記ピストン・ハウジング内部で移動するようになされ、ブレーキ事象時に、高圧流体によって生成された油圧力によって、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するピストンと、
前記ピストン・ハウジングに固定された第１端部と前記ピストンに固定された第２端部を有する戻しばねとを備え、前記戻しばねは、ブレーキ事象を無効にするとき、少なくとも１つのエンジン・バルブから離れるように前記ピストンを偏倚する、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項４】
前記バルブ駆動組立体が、前記ピストンの行程を所定の距離に制限する手段をさらに備える、請求項３に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項５】
所定の距離が、抽気のブレーキ・バルブ・リフトを生成するようになされている、請求項４に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項６】
ブレーキ事象時に、高圧流体によって供給された油圧力が、前記戻しばねの力、エンジン・バルブのばねの力、及び少なくとも１つのエンジン・バルブに対するガス圧の力に打ち勝ち、ブレーキ事象を実現するのに十分であるように、前記ピストンがサイズ決めされている、請求項３に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項７】
高圧流体によって供給された油圧力がエンジン回転速度に伴って変化する、請求項６に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項８】
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節しかつ少なくとも１つのエンジン・バルブの圧力差を生成する手段をさらに備え、前記圧力調節手段が、
吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁とを備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項９】
ブレーキ事象時に、高圧流体によって供給された油圧力と前記圧力調節手段によって生成された圧力差が、前記戻しばねの力、エンジン・バルブのばねの力、及び少なくとも１つのエンジン・バルブに対するガス圧の力に打ち勝ち、ブレーキ事象を実現するのに十分であるように、前記ピストンがサイズ決めされている、請求項８に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１０】
前記バルブ手段が、前記高圧流体源から高圧流体を受け取りかつブレーキ事象時に高圧流体を前記バルブ駆動組立体に供給するための第１高圧電磁弁を備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１１】
前記第１高圧電磁弁が二方向電磁弁である、請求項１０に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１２】
前記バルブ手段が、ブレーキ事象を無効にするときに高圧流体をバルブ駆動組立体から解放するための第２高圧電磁弁をさらに備える、請求項１０に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１３】
前記第２高圧電磁弁が二方向電磁弁である、請求項１２に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１４】
前記バルブ手段が、ブレーキ時に高圧流体を前記バルブ駆動組立体に供給しかつブレーキ事象を無効にするために高圧流体を前記バルブ駆動組立体から解放するための高圧三方向電磁弁を備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１５】
前記高圧流体源が燃料噴射システムを備える、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１６】
抽気ブレーキ事象が完全サイクル型ブレーキ事象である、請求項１に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１７】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を実行するエンジン・ブレーキ組立体であって、
内部に形成した油圧回路を有するエンジン・ハウジングと、
高圧流体を内部に貯留するようになされた高圧流体源と、
油圧回路を介して前記高圧流体源に連通する、高圧流体の流れを制御するバルブ手段と、
前記バルブ手段を選択的に制御する制御手段と、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節しかつ少なくとも１つのエンジン・バルブの圧力差を生成する手段と、
油圧回路を介して前記バルブ手段と連通するバルブ駆動組立体とを備え、前記バルブ駆動組立体が前記バルブ手段を介して高圧流体を受け取り、高圧流体によって生成された油圧力が、抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１８】
前記圧力調節手段が、
吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁とを備える、請求項１７に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項１９】
前記バルブ手段が、
前記高圧流体源から高圧流体を受け取りかつブレーキ事象時に高圧流体を前記バルブ駆動組立体に供給するための第１高圧電磁弁と、
ブレーキ事象を無効にするときに、高圧流体を前記バルブ駆動組立体から解放するための第２高圧電磁弁とを備える、請求項１７に記載のエンジン・ブレーキ組立体。
【請求項２０】
少なくとも１つのエンジン・バルブと、少なくとも１つのエンジン・シリンダと、吸気及び排気マニホルドとを有するエンジンにおける抽気ブレーキ事象を制御する方法であって、
高圧流体を高圧流体源からバルブ組立体に供給するステップと、
高圧流体をバルブ駆動組立体に連通させるために、バルブ組立体を選択的に駆動するステップと、
抽気ブレーキ事象を生成するために、バルブ駆動組立体に連通させた高圧流体が生成する油圧力によって少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動しかつ開いた状態に保持するステップと、
抽気ブレーキ事象を無効にするときに、高圧流体を解放するステップとを含む方法。
【請求項２１】
吸気及び排気マニホルドと、少なくとも１つのエンジン・バルブとを有するエンジンの抽気ブレーキを制御するシステムであって、
吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方の圧力を調節する圧力調節手段と、
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象時に、少なくとも１つのエンジン・バルブを駆動するバルブ駆動手段と、
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象時に、前記圧力調節手段と前記バルブ駆動手段を制御する制御手段とを備え、
エンジンの抽気ブレーキ・バルブ事象が、完全サイクル型抽気ブレーキ・バルブ事象と部分サイクル型抽気ブレーキ・バルブ事象からなる群から選択されたバルブ事象を含むシステム。
【請求項２２】
前記圧力調節手段が、
吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機であって、それを通過する排気ガスの流れを変えるようになされているターボ過給機と、
排気マニホルドに結合された少なくとも１つの圧力調節弁とをさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記ターボ過給機が可変ジオメトリー・ターボ過給機である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
バルブ駆動手段が、機械式手段、空圧式手段、電磁式手段、バルブ・フロート手段、高圧油圧式手段、及び低圧油圧式手段からなる群から選択された、少なくとも１つのエンジン・バルブのバルブ・リフトを起動する手段をさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２５】
バルブ駆動手段が、機械式手段、高圧油圧式手段、及び低圧油圧式手段からなる群から選択された、少なくとも１つのエンジン・バルブのバルブ・リフトを維持する手段をさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２６】
吸気及び排気マニホルドと、少なくとも１つの吸気及び排気バルブとを有するエンジンのブレーキを制御する方法であって、
抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つのエンジン排気バルブを駆動するステップと、
エンジン・ブレーキの望ましい水準を決定するステップと、
エンジン・ブレーキの望ましい水準に応答して、吸気及び排気マニホルドに連結された可変ジオメトリーターボ過給機のジオメトリーを制御するステップと、
排気マニホルド圧を調節するステップと、
ＶＧＴの制御不安定を回避するために、可変ジオメトリー・ターボ過給機の圧力勾配を制御するステップとを含む方法。
【請求項２７】
エンジン・ブレーキの望ましい水準を決定するステップが、第１エンジン・パラメータを測定するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
第１エンジン・パラメータがエンジン回転速度である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
排気マニホルド圧を調節するステップが、第２エンジン・パラメータが一定の値を超過するかどうかを測定するステップと、排気マニホルド圧を調節するために、少なくとも１つの圧力調節弁を制御するステップとをさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
第２エンジン・パラメータが、排気マニホルド圧、排気マニホルド温度、ターボ過給機の回転速度、エンジン・シリンダ圧、及びエンジン・シリンダ温度からなる群から選択される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも１つの吸気及び排気バルブと、吸気及び排気マニホルドと、吸気及び排気マニホルドに連結されたターボ過給機と、エンジン・シリンダとを有するエンジンにおけるエンジン・ブレーキの水準を制御する方法であって、
抽気ブレーキ事象を生成するために少なくとも１つの排気バルブを駆動するステップと、
第１エンジン・パラメータを測定するステップと、
第１エンジン・パラメータの水準に応答して、排気マニホルド内に排気ガス背圧を生成するステップとを含み、
エンジン・ブレーキの水準を制御するために、抽気ブレーキ事象時に、生成された排気ガス背圧がエンジン・シリンダに連通する方法。
【請求項３２】
第１エンジン・パラメータがエンジン回転速度を含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
排気ガス圧を生成するステップが、第１エンジン・パラメータ水準に応答して、ターボ過給機を通過する排気ガスの流れを制御するステップを含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
ターボ過給機が可変ジオメトリー・ターボ過給機（ＶＧＴ）を含み、ターボ過給機を通過する排気ガスの流れを制御するステップが、ＶＧＴのジオメトリーを第１位置まで閉ざすステップを含む、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
第１位置が約４０％開度未満の位置を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
第１位置が約２０％開度に等しい位置を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
第１位置が約１５％開度から約４０％開度までの範囲内の位置を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
第１位置がほとんど完全開放位置を含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
排気マニホルドに結合された圧力調節弁を提供するステップと、
ターボ過給機の圧力勾配を変更するために圧力調節バルブを制御するステップと、
ＶＧＴの制御不安定に遭遇せずにＶＧＴジオメトリーを第１位置から開くステップとをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
圧力調節弁が廃棄ゲートを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
圧力調節弁が排気絞り弁を含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
吸気マニホルドに結合された圧力調節弁を提供するステップと、
吸気マニホルド内の圧力を変更するために圧力調節弁を制御するステップと、
ＶＧＴの制御不安定に遭遇せずにＶＧＴジオメトリーを第１位置から開くステップとをさらに含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４３】
排気マニホルド及び吸気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁を提供するステップと、
第２エンジン・パラメータ水準を測定するステップと、
第２エンジン・パラメータの水準が測定値を超過すると、排気マニホルド内の圧力が低減するように圧力調節弁を制御するステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項４４】
第２エンジン・パラメータが排気マニホルド圧を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
第２エンジン・パラメータが排気マニホルド温度を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
第２エンジン・パラメータがターボ過給機の回転速度を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
第２エンジン・パラメータがエンジン・シリンダ圧を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４８】
第２エンジン・パラメータがエンジン・シリンダ温度を含む、請求項４３に記載の方法。
【請求項４９】
第１エンジン・パラメータの水準に応答して排気ガス再循環を実行するステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
【請求項５０】
抽気ブレーキ事象が、完全サイクル型抽気・ブレーキ事象と部分サイクル型抽気ブレーキ事象からなる群から選択される、請求項３１に記載の方法。
【請求項５１】
少なくとも１つの吸気及び排気バルブと、吸気及び排気マニホルドと、吸気及び排気マニホルドに連結された可変ジオメトリー・ターボ過給機（ＶＧＴ）と、吸気及び排気マニホルドの少なくとも一方に結合された圧力調節弁と、エンジン・シリンダとを有するエンジンにおけるエンジン・ブレーキの水準を制御する方法であって、
抽気ブレーキ事象を生成するために、少なくとも１つの排気バルブを駆動するステップと、
第１エンジン・パラメータを測定するステップと、
第１エンジン・パラメータの水準に応答して排気マニホルド内に排気ガス背圧を生成するために、ＶＧＴのジオメトリーをブレーキ位置まで閉ざすステップであって、生成された排気ガス背圧が、エンジン・ブレーキの水準を制御するために抽気ブレーキ事象時にエンジン・シリンダに連通するステップと、
第２エンジン・パラメータを測定するステップと、
第２エンジン・パラメータの水準に応答して圧力調節弁を制御するステップとを含む方法。
【請求項５２】
排気マニホルド及び吸気マニホルドの少なくとも一方の内部の圧力を変更するために、圧力調節弁を制御するステップと、
ＶＧＴの制御不安定に遭遇せずにＶＧＴのジオメトリーを第１位置から開くステップとをさらに含む、請求項５１に記載の方法。
【国際調査報告】
2004527686.tif 000148
2004527686.tif 000149
2004527686.tif 000150