(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各シリンダに対して設けられた、少なくとも１つの吸気バルブ(７)および少なくとも１つの排気バルブであって、各バルブが、同バルブを閉止位置に戻して、吸気ダクト(４)と排気ダクト(６)と燃焼チャンバとの連通を制御する弾性手段(９)を備えている、吸気バルブ(７)および排気バルブと、
カムシャフト(11)のカム(14)によって操作される上記吸気バルブおよび排気バルブを、タペット(16)を用いて操作するカムシャフト(11)と、
を備えた内燃機関であって、
少なくとも１つのタペット(16)が、加圧流体を収容した流体チャンバ(Ｃ)を含む流体手段を介在させて、上記弾性復帰手段(９)の作用に抗して、吸気バルブまたは排気バルブを制御し、
加圧流体を収容した上記流体チャンバ(Ｃ)は、ソレノイドバルブ(24)を介して、出口チャンネル(23)に連結することが可能であって、それにより、上記バルブを関連するタペット(16)から離脱させて、弾性復帰手段(９)の作用によって同バルブを迅速に閉じることができ、
上記流体手段がさらに備えるピストン(21)は、上記バルブのステム(８)と協働するとともに、ガイドブッシュ(22)内にスライド可能に設置されており、当該ピストンは、ガイドブッシュ(22)内で該ピストンによって規定される容量可変チャンバ(34)の方を向いており、
容量可変チャンバ(34)は、ガイドブッシュ(22)の端部開口を介して、加圧流体を収容した上記流体チャンバ(Ｃ)と連通しており、
上記ピストンが備える端部凸部は、バルブの閉止ストロークの最終部分において上記端部開口に挿入されることで、上記可変容量チャンバと加圧流体を収容した上記流体チャンバとの間の連通ポートを制限して、それにより、閉止位置近傍においてバルブストロークを減速させることができるように構成されており、
上記出口チャンネル(23)は、加圧流体のためのアキュームレータ(27)、および供給ポンプからの流体を供給する供給パイプ(104)と連通していて、
出口チャンネル(23)と供給パイプ(104)との間に、当該出口チャンネル(23)から供給パイプ(104)へ向かって流体が流れるのを防止する逆止め弁(103)が配置されていて、これにより、ソレノイドバルブ(24)を開いて流体チャンバ(Ｃ)が空になったとき、流体チャンバ(Ｃ)からの流体がアキュームレータ(27)内に受け入れられ、
以下のことを特徴とする、すなわち、
ソレノイドバルブ(24)と逆止め弁(103)の間に位置する上記出口チャンネル(23)には、外気に開放されたベント孔(112)が形成された天壁を備える、上記アキュームレータ(27)とは別個の補助的な流体リザーバ(111)が少なくとも１つ接続されていて、
当該補助的な流体リザーバ(111)は、
エンジンの通常の作動状態においては、部分的に流体で満たされており、
ソレノイドバルブ(24)と逆止め弁(103)の間における出口チャンネル(23)部分における低温化で流体が収縮すると、少なくとも部分的に空となり、
当該出口チャンネル(23)部分における温度上昇によって流体が膨張すると、エンジンが停止中であっても作動中であっても、流体でほとんど満たされる、ことを特徴とする、内燃機関。
【請求項２】
上記圧力アキュームレータ(27)も流体リザーバとして機能し、当該アキュームレータは、
所定直径の制限されたホール(114)を有していて当該アキュームレータ内で上下動可能なピストン(101)と、当該アキュームレータの天壁に設けた外気に開放されたブリーダ(113)と、を備えており、
ピストン(101)は、アキュームレータ内部を、上記出口チャンネル(23)に連なる下方空間と、上記天壁に面する上方空間とに区画しており、
上記ホール(114)を通って、流体が上記下方空間から上方空間内に流れる、請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
ピストン(109)を有する加圧装置(107)を含む請求項１記載の内燃機関であって、加圧装置(107)も補助的な流体リザーバとして機能し、
加圧装置(107)は、
所定の小さな直径のホール(116)を有していて当該加圧装置(107)内で上下動可能なピストン(109)と、当該加圧装置(107)の天壁に設けた外気に開放されたブリーダ(115)と、を備えており、
ピストン(109)は、加圧装置(107)内部を、上記供給パイプ(104)に連なる下方空間と、上記天壁に面する上方空間とに区画しており、
上記ホール(116)を通って、流体が上記下方空間から上方空間内に流れる、請求項１記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関する。さらに詳しくは、次のような内燃機関に関する。その内燃機関は、「各シリンダに対して設けられた、少なくとも１つの吸気バルブおよび少なくとも１つの排気バルブであって、各バルブが、同バルブを閉止位置に戻して、吸気ダクトと排気ダクトと燃焼チャンバとの連通を制御する弾性手段を備えている、吸気バルブおよび排気バルブ」と「カムシャフトのカムによって操作される上記吸気バルブおよび排気バルブを、タペットを用いて操作するカムシャフト」とを備えている。少なくとも１つのタペットが、加圧流体を収容した流体チャンバを含む流体手段を介在させて、上記弾性復帰手段の作用に抗して、吸気バルブまたは排気バルブを制御する。加圧流体を収容した上記流体チャンバは、ソレノイドバルブを介して、出口チャンネルに連結することが可能であって、それにより、上記バルブを関連するタペットから離脱させて、弾性復帰手段の作用によって同バルブを迅速に閉じることができる。上記流体手段がさらに備えるピストンは、上記バルブのステムと協働するとともに、ガイドブッシュ内にスライド可能に設置されており、当該ピストンは、ガイドブッシュ内で該ピストンによって規定される容量可変チャンバの方を向いている。容量可変チャンバは、ガイドブッシュの端部開口を介して、加圧流体を収容した上記流体チャンバと連通している。上記ピストンが備える端部アペンデージ（すなわち凸部）は、バルブの閉止ストロークの最終部分において上記端部開口に挿入されることで、上記可変容量チャンバと加圧流体を収容した上記流体チャンバとの間の連通ポートを制限して、それにより、閉止位置近傍においてバルブストロークを減速させることができるように構成されている。上記出口チャンネルは、加圧流体のためのアキュームレータ、および供給ポンプからの流体を供給する供給パイプと連通している。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
上述のタイプのエンジンは、例えば、本件出願人によって出願されたヨーロッパ特許出願(EP-A-0803642、およびEP-A-1091097)に開示されている。
【０００３】
本件出願人が行なった研究および試験の結果、エンジンの動作中にある問題が生じることが分かった。その問題は、特に、低温下でエンジンが停止した場合に、流体(代表的にはオイル)の体積が変動することに起因して生じる。低温下において長時間、エンジンが動作しない場合、低圧流路(すなわち、オイル供給部とソレノイドバルブとの間の領域)内のオイルが収縮して漏れる。このため、流路内にフリーな空間ができ、そこにエアバルブが発生する。このエアバルブは、除去することが難しく、また、エンジン始動時におけるシステムの機能を害する。
【０００４】
本発明の目的は、流体の容積が変動することに起因して流路内に生じるエアバルブを可能な限り減じるシステムを提供して、上記問題を解決することである。流体容積の変動は、エンジンを停止させたときに温度が変動すること、および多様な構成部品間の構造的な‘遊び’による隙間を通して流体が漏れること、に起因して生じる。
【０００５】
【発明の開示】
上記課題を解決するため、本発明の主題は、本明細書の冒頭において説明した特徴をすべて含むエンジンである。さらに本発明のエンジンにおいては、外気に対して開放された少なくとも１つの補助的な流体リザーバが、ソレノイドバルブの上流側において上記チャンネルに接続されている。
【０００６】
流体リザーバは、エンジンの通常の作動状態においては、その内部の一部分に流体を保持している。その流体は、低温下でエンジンが停止すると空になる。温度が上昇した結果、流体が膨張すると、流体リザーバ内に流体が満たされる。
【０００７】
言い変えると、本発明のシステムは、ある種の拡張ボックス(あるいは、拡張容器)を備える。拡張ボックスは、一定量の流体を内部に保持していて、低温下においては、その流体を流路に戻すことで、流路内にエアバルブが生じるのを防ぐことができる。また、温度が上昇した場合には、流路からの流体を再び収容することができる。
【０００８】
１つの具体的な例においては、上記補助的リザーバは、アキュームレータとは別の容器で構成されており、流路に接続された底端部と、外気へ開放された頂端部と、を有する。
【０００９】
他の具体例においては、補助的リザーバは、アキュームレータと同じ容器で構成されている。この場合、アキュームレータは、所定直径を有する制限されたホールが形成されたピストンを備える。膨張した流体は、制限されたホールを通過して、アキュームレータ内においてピストンの上側の容積部分内に移動できる。勿論、この解決策は、個別の補助的リザーバを採用する上記第１の具体例に代えて、あるいは、それとともに採用することができる。
【００１０】
本発明によれば、加圧装置の容器を補助的リザーバとして使用することも考えられる。この加圧装置は、本件出願人によるヨーロッパ特許(EP-B-0931912)に開示された技術に従って、流体流路と協働せしめられる。この装置は、エンジンの作動中に流路を循環する加圧オイルを、スプリング付勢されたピストンに供給することを目的として提供される。これにより、流体流路の迅速な充填を保証して、システムのレスポンスを速くするために、蓄積されたエネルギを停止後のエンジンが始動する際に利用できる。そのような装置は、外気へと開放されたエアブリーダおよび装置のピストンに形成された所定直径を有する制限されたホールを備えた流体圧アキュームレータに言及して上に説明したものと類似の構成に対しても、利用することができる。膨張するオイルは、ホールを通ってピストン上方のキャビティ内に移動できる。
【００１１】
本発明のさらなる特徴および利点は、単なる例示として、図面を参照して説明する以下の実施形態によって明らかになるであろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。図１および図２は、本件出願人により出願されたヨーロッパ特許出願(EP-A-0803642、およびEP-A-1091097)に開示された内燃機関を示している。この内燃機関は、例えば直列５気筒のマルチシリンダーエンジンであって、円筒状のヘッド１を備えている。
【００１３】
ヘッド１のベース面３には、５気筒の各シリンダ毎に１つのキャビティ２が形成されている。キャビティ２は燃焼チャンバを構成し、そこには、２つの吸気ダクト４、５と、２つの排気ダクト６とが配管されている。２つの吸気ダクト４、５と燃焼チャンバ２との連通は、２つの従来型ポペットタイプ(あるいは、マッシュルームタイプ)の吸気バルブ７によって制御される。各バルブ７は、ヘッド１の本体内にスライド可能に受け入れられたステム８を含む。ヘッド１の内面とバルブのエンドキャップ10との間に配置されたスプリング９によって、各バルブは閉止位置に戻される。
【００１４】
吸気バルブ７を開ける動作は、カムシャフト11を使用して、後述するような方法で制御される。カムシャフト11は、ヘッド１のサポート部内で軸12についてスライド可能に収容されていて、バルブを操作するカム14を複数備える。
【００１５】
吸気バルブ７を操作する各カム14は、軸17に沿ってスライド可能に設けられたタペット16のキャップ15と協働する。図示の例では、予め組み立てられたサブアッセンブリ20の本体19に保持されたブッシュ18内で、軸17は、バルブ７の軸と実質的に90°の角を為している(図３を参照して後述するように、タペットは直線状に配置されていてもよい)。サブアッセンブリ20は、後述するように、吸気バルブ７の操作と関連するすべての電子デバイスおよび流体圧デバイスを収容している。
【００１６】
タペット16は、チャンバＣ内に存在する加圧下の流体(代表的には、エンジン潤滑路から供給されるオイル)およびピストン21を介して、バルブ７のステム８にスラスト荷重を伝達し、これにより、弾性手段９の作用に抗してバルブ７が開く。ピストン21は、ブッシュ22で構成される円筒状本体内にスライド可能に設けられている。ブッシュ22もまた、サブアッセンブリ20の本体19に保持されている。
【００１７】
また、図１に示したような公知の構成においては、各吸気バルブ７に関連する加圧流体を含むチャンバＣは、ソレノイドバルブ24を介して、出口チャンネル23と連通するように設定できる。ソレノイドバルブ24(ここに説明する機能に適した公知のものすべてを採用可能である)は、信号Ｓに従って、電子的制御手段(その全体を参照数字25で示している)により制御される。信号Ｓは、エンジンの動作パラメータ(例えば、アクセルの位置およびエンジンの回転数)を示している。
【００１８】
ソレノイドバルブ24が開くと、チャンバＣがチャンネル23と連通する。その結果、チャンバＣ内の加圧流体がチャンネル23内に流れ込み、各バルブ７のタペット16の連結が解除される。そして、復帰スプリング９の作用によって、吸気バルブ７が即座に閉止位置に戻る。
【００１９】
チャンバＣと出口チャンネル23との連通を制御することによって、開口時間および各吸気バルブ７の開口ストロークを所望の値に変更できる。
【００２０】
複数のソレノイドバルブ24の出口チャンネル23がすべて開いて、１つの共通する縦方向チャンネル26と連通する。チャンネル26は、１または２以上のプレッシャーアキュームレータ27と連通している。図１には、プレッシャーアキュームレータ27が１つだけ現れている。タペット16と関連するブッシュ18、ピストン21と関連するブッシュ22、およびソレノイドバルブ24と関連するチャンネル23、26のすべてを、上述の予め組み立てたアセンブリ20の本体19内に保持しているので、エンジン組立における迅速性および簡易性という点で優れている。
【００２１】
各シリンダに関連する排気バルブ80は、図１に示した例においては、各タペット29を用いてカムシャフト29により、従来からの方法で制御される。
【００２２】
図２は、アセンブリ20の本体19をさらに拡大したものである。図２を参照すると、ソレノイドバルブ24は、エンジンバルブを作動させる圧力チャンバＣと出口チャンネル23との連通を制御する。出口チャンネル23は、アキュームレータ27の可変容量チャンバ100と連通している。
【００２３】
ソレノイドバルブ24が開くと、圧力チャンバＣ内の流体が出口チャンネル23内に流れ込み、そこから、アキュームレータ27の可変容量チャンバ100へと移動する。その結果、スプリング102によって付勢されながら、ピストン101が上方へと移動する。出口チャンネル23は、さらに、非復帰バルブ（逆止め弁）103を介してチャンネル104と連通している。チャンネル104は、不図示のオイル供給ポンプから加圧オイルを供給するためのチャンネルである。
【００２４】
図２において、バルブ105は、オイル供給パイプ104の最初の部分で生じるであろう気泡を抜き取るのに使用される。さらに別の非復帰バルブ106がバルブ105の下流側に配置されている。
【００２５】
それ自体は知られた技術に従って、加圧装置107がチャンネル104に連結されている。加圧装置107は、機械的なフック装置108(概略的に図示している)を備えている点を除いて、流体圧アキュームレータと実質的に同一の構造を有する。フック装置108は、ピストン109を流体圧によって持ち上げられたその位置に保持する。フック装置108は、スプリング110の力に抗してピストン109を保持する。
【００２６】
本件出願人によるヨーロッパ特許出願(EP-B-0931912)において考察しているように、エンジンがスタートすると、(例えばソレノイドを使用して)フック装置108が解除されて、スプリング110が急激にピストン109を押し下げる。この結果、加圧装置107内の流体が加圧チャンバＣへと迅速に供給される。この知られた装置により、エンジン始動後におけるシステムの迅速なレスポンスが保証される。
【００２７】
本発明の一実施形態においては、チャンネル104には、空気を外部へと除去するブリーダ112を備えた補助的なリザーバ111が接続されている。リザーバ111は、流体路における拡張ボックス(あるいは、拡張容器)として機能する。リザーバ111は、エンジンの通常の作動時には部分的に流体で満たされていて、漏れやエンジン停止後の低温に起因してオイル量が減少したときに、流体をチャンネル104へと戻し、それによって、気泡の発生を防止する。
【００２８】
一方、エンジン停止中に周囲の温度が上昇したとき、オイルは、リザーバ111内へと膨張することができる。勿論、これらの動作は、エアブリーダ112が存在することで保証される。
【００２９】
上述の解決策の代わりに、あるいはそれに加えて、アキュームレータ27を補助的リザーバとして利用することも可能である。その場合、アキュームレータ27も、空気を外部へ放出するためのブリーダ113を備え、ピストン101は、所定の直径を有する制限されたホール114を備える。エンジンが動作していない場合、高温に起因してオイルが膨張する可能性があり、その場合、オイルは、ホール114を通ってアキュームレータ27のピストン110上方に存するチャンバ内に移動する。
【００３０】
一方、温度が下がると、流体はホール114を通って、下方に流れることができる。エンジン作動中の通常の機能が損なわれるのを防止するために、ホール114は、いかなる場合にも制限されている。
【００３１】
同様の解決策を加圧装置107において採用してもよい。つまり、加圧装置107が空気を外部へ放出するためのブリーダ115を備えていて、ピストン109に制限的なホール116が形成されていてもよい。その場合、ピストン109上方に存するチャンバを、上述したような拡張容器として使用することが可能となる。
【００３２】
以上の説明から明らかとなるように、本発明のシステムは、流路内に気泡が発生するという問題を、非常に単純な手段を用いて解決することができる。すなわち、流体の容積の変動を補償する１または２以上の拡張容器を提供し、この拡張容器によって気泡の発生を防止する。
【００３３】
本件出願人は、エンジン始動時に、流路内の高圧部分(特に、加圧チャンバＣ内)において発生するであろうエアの除去を補償する手段の開発も成し遂げた。それらの手段は、本件出願人の同時係属中の他の出願によって保護される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本件出願人によって出願されたヨーロッパ特許出願(EP-A-0803642)に示された具体例に係る内燃機関のシリンダヘッドの断面図である。
【図２】  バルブを様々に機能させる本発明の流体圧システムを説明する説明図である。
【符号の説明】
４  吸気ダクト
６  排気ダクト
７  吸気バルブ
８  ステム
９  スプリング(弾性復帰手段)
11  カムシャフト
14  カム
16  タペット
22  ブッシュ
23  出口チャンネル
24  ソレノイドバルブ
27  アキュームレータ
34  容量可変チャンバ
101  ピストン
104  オイル供給パイプ
107  加圧装置
109  ピストン
111  リザーバ
113  ブリーダ
114  ホール
115  ブリーダ
116  ホール
【図１】
0004098543.tif 000002
【図２】
0004098543.tif 000003