(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各シリンダのための少なくとも一つの吸気弁（７）と少なくとも一つの排気弁（２７）とを備えており、各弁は、吸気路および排気路（４、５、６）と燃焼室（２）との間の連通をそれぞれ制御するために、該弁を閉位置へ付勢するばね手段（９）を各々備えており、
エンジンシリンダの吸気弁および排気弁（７、２７）をタペット手段（１６、２９）によりそれぞれ作動させるためのカムシャフト（１１、２８）を備えており、各吸気弁（７）と各排気弁（２７）は、該カムシャフトのカムによって駆動されるタイプの内燃機関であって、
前記タペット（１６）の少なくとも一つが、吸気弁または排気弁（７）を、圧力流体チャンバ（Ｃ）を含む油圧手段の介入によって前記付勢ばね手段（９）の作用に抗してそれぞれ駆動し、
前記圧力流体チャンバ（Ｃ）は、電磁弁（２４）を介して出口チャネル（２３）に連通できるようになっており、これによってそれぞれの付勢ばね手段（９）の作用の下で弁（７）をそれぞれのタペット（１６）から係合解除して弁を急速に閉じさせ、
前記油圧手段は、弁（７）のステム（８）と協働し且つ案内ブッシュ（２２）内に摺動可能に取り付けられるピストン（２１）をさらに含み、該ピストン（２１）が案内ブッシュ（２２）の内部に規定される可変容量環状チャンバ（３４）に臨み、該可変容量環状チャンバ（３４）は、前記案内ブッシュ（２２）の一端に形成された連結開口（３５）を介して圧力流体チャンバ（Ｃ）と連通しており、前記可変容量環状チャンバ（３４）と前記圧力流体チャンバ（Ｃ）との間の連通クリアランスを制限するために、前記ピストン（２１）が、弁（７）の閉動作に対応してピストン（２１）の移動行程の最終部分の間で、前記ピストン（２１）の端部表面から、軸方向に突出している縮径部の管状の端部突起（３８）を有しており、前記最終工程の間で、前記可変容量環状チャンバが、前記管状の端部突起（３８）の周囲の環状チャンバであって、前記ピストンの端部表面に臨む環状チャンバによって規定されており、前記管状の端部突起は、該連結開口（３５）内に挿入されるように構成されており、これによって弁（７）の閉位置近傍でのその移動を減速させるようになっている内燃機関において、
前記管状の端部突起（３８）が、円錐状口部（３５ａ）を用いて連結開口（３５）で開いている内側キャビティと、その先端部に位置する直径方向スロットであって、管状の端部突起の内部キャビティと、前記円錐状口部（３５ａ）と、開口と、を端部と前記管状の端部突起の２つの向かい合った側部との両方で切り取る直径方向スロット（４３）と、を有し、また、前記管状の端部突起（３８）の壁が、管状の端部突起の内部キャビティ上の一端と管状の端部突起の側壁の他端との間で連通開口している半径方向ホール（４５、４６）を有しており、このホールが、所定の縮径部を半径方向内方側の部分（４５）に有しており、
弁工程の最終部分の間で、前記直径方向スロットが、環状チャンバ（３４）と連通している限りは、該環状チャンバ（３４）が、前記連通クリアランス及び前記スロットの両方を介して前記圧力流体チャンバ（Ｃ）と連通し、且つ、一旦、前記直径方向スロットが、環状チャンバ（３４）との連通を解除されると、該環状チャンバ（３４）が、前記連通クリアランス及び前記所定の直径の半径方向ホールの両方を介して前記圧力流体チャンバ（Ｃ）と連通することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記半径方向ホール（４５、４６）が、前記所定の縮径部（４５）の前記部分に関して拡径部の半径方向外方側の部分（４６）を有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記半径方向ホールが、円形断面を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記直径方向のスロットが、二つの平坦にして並行な対面壁と、該対面壁に直交する底壁とを有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項５】
弁の完全閉状態に対応する前記ピストン（２１）の終端位置において、前記直径方向のスロット（４３）の両端が、前記開口（３５）の壁によって完全に覆われ、ここに前記管状の端部突起（３８）が摺動することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、
各シリンダのための少なくとも一つの吸気弁と少なくとも一つの排気弁とを備えており、各弁は、吸気路および排気路と燃焼室との間の連通をそれぞれ制御するために、該弁を閉位置へ付勢するばね手段を各々備えており、
エンジンシリンダの吸気弁および排気弁をタペット手段によりそれぞれ作動させるためのカムシャフトを備えており、各吸気弁と各排気弁は、該カムシャフトのカムによって駆動されるタイプの内燃機関であって、
前記タペットの少なくとも一つが、吸気弁または排気弁を、圧力流体チャンバを含む油圧手段の介入によって前記付勢ばね手段の作用に抗してそれぞれ駆動し、
前記圧力流体チャンバは、電磁弁を介して出口チャネルに連通できるようになっており、これによってそれぞれの付勢ばね手段の作用の下で弁をそれぞれのタペットから係合解除して弁を急速に閉じさせ、
前記油圧手段は、弁のステムと協働し且つ案内ブッシュ内に摺動可能に取り付けられるピストンをさらに含み、該ピストンが案内ブッシュの内部に規定される環状の可変容量チャンバに臨み、該可変容量チャンバは、前記案内ブッシュの一端に形成された連結開口を介して圧力流体チャンバと連通しており、前記可変容量チャンバと前記圧力流体チャンバとの間の連通クリアランスを制限するために、ピストンが、弁の閉動作に対応してピストンの移動行程の最終部分の間で、該連結開口内に挿入されるように適用された管状の端部突起を有しており、これによって弁の閉位置近傍でのその移動を減速させるようになっている、内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したタイプのエンジンは、例えば同じ出願人によるヨーロッパ特許出願の公開公報ＥＰ−Ａ０８０３６４２に開示されている。
【０００３】
上述のシステムは、弁の転位動作を駆動するための機械部品を変更することなく、吸気弁および排気弁の少なくともいずれか一方の開度を可変制御するものである。実際の、従来のタイミング・システムにおける各吸気弁または排気弁の動作は、上述した公知システム内の弁を（カムやタペット、並びにロッカー・アームもあればそれらも）駆動する機械部品の幾何学的配置によって決定されるだけである。与えられた弁と協働する圧力チャンバを制御する電磁弁は、必要な時にいつでも開くことのできるように駆動でき（一般に、この電磁弁は、エンジンの一つ以上の動作パラメータに依存して電子制御手段によって制御されている）、これによって上述のチャンバから流体（通常は、エンジンの潤滑油）を圧力の下で空にし、各付勢ばね手段の作用の下で各カムが弁を開状態に維持する傾向にあるような段階においてでさえも、吸気弁または排気弁を急速に閉じさせるものである。
【０００４】
既に述べたように、既知の解決法は、案内ブッシュ内に摺動可能に取り付けられて弁と協働するように構成されたピストンを提供している。ピストンは、案内ブッシュの内側に規定された可変容量チャンバに面しており、且つこの可変容量チャンバは、案内ブッシュの端部開口を介して圧力流体チャンバと連通している。それぞれのタペットから弁を係合解除するために圧力チャンバが空にされるときに、弁が弁座に対して非常な高速で衝突することによる損傷を阻止するように、弁の閉位置への移動をその閉位置近傍で減速するために、上述のピストンは弁の閉位置への移動の最終部分にある間、上述の端部開口へ挿入されるべく適用された管状の端部突起を有している。これは可変容量チャンバと圧力流体チャンバとの間を連通する経路を制限して、弁の閉位置近傍で弁にブレーキ作用をなすようにするためである。
【０００５】
しかし、出願人によってなされた研究およびテキストでは、これによって得られるブレーキ効果は、圧力下の流体（一般に、エンジンの潤滑油）の粘性が低温のために高くなっていると過度になることを示している。従って、例えば大気の温度がほぼ−１０℃のように低くて、エンジンがコールド・スタートの状態から通常運転状態に達していないときは、潤滑油の粘度が、弁を閉じるために必要な時間を非常に長くさせることになる。例えば、通常運転状態においてほぼ１５センチストークスの動粘度を有する潤滑油は、２０℃の温度では４．０００センチストークスの粘度を有するようになる。
【０００６】
本発明は、この欠点を克服するために、本明細書の最初に述べたタイプのエンジンにおいて、
前記管状の端部突起が、その前端に、管状突起の内部キャビティと、スロットであって、前記円錐状口部と、開口と、を端部と前記突起の２つの向かい合った側部との両方で切り取っているスロットとを有し、また前記管状端部突起の壁が、管状端部突起の内側キャビティ上の一端で開口する半径方向ホールを有し、また突起の側壁上の他端で、このホールが所定の縮径部を有している半径方向内方側の部分を含んでいる、エンジンを提供する。
【０００７】
上述した直径方向スロットを設けることで、弁が閉位置へ移動する行程にある間にオイルの流れるエリアの断面を徐々に小さくして、滑らかで進歩的なブレーキ作用をせしめる。さらに、上述した半径方向ホールの縮径部の前述の部分が、弁が弁座へ接近する際に求められる所望の速度を決定する方法で正確に選択される。実際、上述した直径方向スロットが、弁が移動する行程の最終部分にある間に可変容量チャンバと一旦連通を解除されると、（ピストンとブッシュとの間の非常に狭い連通クリアランスとは関係なく）所定直径の上述したホールが可変容量チャンバからオイルが逃げるのに有利な経路を形成する。
【０００８】
上述した構成は、流体の温度の変化に対するデバイスの感度を大きく減じる。縮径部のホールの決定された結合構造（幾何学的形状）のための、他の条件は全て同じであり、乱流からの流体の流れが層流になる流体の特定粘度がある。前者の場合において、粘度は流量に影響を与えることはないが、一方、後者の場合においては、粘度は流量に大きく影響を与える。粘度の最も高い値で生じる上述した過渡期のための幾何学的形状は、長さの短い円形ホールである。本発明において可能な限りホールの長さを単純に短くして、縮径部を有するホールの部分が十分に拡大された直径のホール部分に続くようにしている。
【０００９】
従って、本発明は弁のその弁座への到達速度を、温度、従って、流体粘度が上述の限度によって変化したときに、できる限り均一性を保持する。
【００１０】
従って、本発明は、広い温度範囲内で弁の閉じタイミングの狭い変化率を保証しつつ、上述の問題を効果的に解決し、これによってエンジンが動作のどのような条件においても効果的に調整することができる。
本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面を参照するが、単なる非限定例である次なる説明から理解できるであろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本出願人による前述のヨーロッパ特許出願の公開公報ＥＰ−Ａ−０８０３６４２において開示した内燃機関は、シリンダヘッド１を備えた直列５気筒エンジンのような多気筒エンジンである。ヘッド１は、各シリンダにつき、燃焼室を規定するヘッド１の底面３に形成されたキャビティ２を有している。このキャビティ２内には、二つの吸気路４、５および二つの排気路６が開口している。二つの吸気路４、６と燃焼室２との連通は、従来のマッシュルーム状タイプの二つの吸気弁７によって調整され、各弁はヘッド１の本体内に摺動可能に取りつけられたステム８を有している。各弁７は、ヘッド１の内面と弁の端部カップエレメント１０間に挿入されたばね９によってその閉位置に向かって付勢されている。吸気弁７の開度は、弁を作動させるための多数のカム１４を備えて、ヘッド１の支持部材内で軸１２の回りに回転可能に取り付けられたカムシャフト１１によって、以下に説明するようにして制御される。
【００１２】
吸気弁７を制御する各カム１４は、弁７の軸に対して実質的に９０°の方向に向けられた軸１７に沿って摺動可能に取り付けられたタペット１６のプレート１５と協働する。この協働は、吸気弁の作動と関連する全ての電気的装置および油圧装置を一体にして予め組立てられたサブユニット２０の本体１９に担持されたブッシュ１８内で、以下に詳細に説明するようにして行われる。タペット１６は、弁７のステム８に力を供給することが可能であり、チャンバＣ内に存在して圧力下にある流体（一般に、エンジン潤滑油からくるオイル）と、ブッシュ２２によって構成された筒状本体の内部に摺動可能に取り付けられたピストン２１とによって、ばね手段９の作用に抗する弁の開動作をもたらす。ブッシュ２２は、これもサブユニット２０の本体１９によって担持されている。さらに、図１に示す公知の解決策では、各吸気弁７と協働する圧力下流体のチャンバＣは、電磁弁２４を介して出口チャネル２３と連通できるようになっている。電磁弁２４は、いかなる既知のタイプのものであってもここに説明されている動作のために適用され得るが、アクセルペダルの位置やエンジンの回転速度のような、エンジンの運転状態のパラメータを示す信号Ｓに基づいて電子制御手段によって制御される。電子制御手段は、参照符号２５で模式的に示されている。電磁弁２４が開かれると、圧力流体チャンバＣがチャネル２３と連通するので、チャンバＣ内で圧力下にある流体がこのチャネル内に流入して、それぞれの吸気弁７に対するタペット１６の係合を解除し、これにより、付勢ばね９の作用の下でその閉位置へ迅速に戻される。チャンバＣと出口チャネル２３間の連通を調整することにより、各吸気弁７の開位置への移動のタイミングと距離を自由に変えることができる。
【００１３】
種々の電磁弁２４の出口チャネル２３は、二つの圧力アキュムレータ２７（図１では一つのみを図示している）と連通している共通の縦チャネル２６上で全て開口する。ブッシュ１８と協働するタペット１６、ブッシュ２２と協働するピストン２１、電磁弁２４およびこれに関するチャネル２３、２６の全てが、上述の組立てられたサブアセンブリ２０の本体１９に担持されて形成されており、エンジンの組み立てを迅速且つ容易にしている。
【００１４】
各シリンダに設けられた排気弁２７ａは、図１に示す実施例においては、それぞれのタペット２９を介してカフシャフト２８により従来方法で調整される。
【００１５】
図２は、本発明に基づいて調整された、「予め組立てられたユニット」２０の本体１９の拡大図である。
【００１６】
図２はピストン２１の構造を詳細に示している。それ自体公知であるピストン２１は、ブッシュ２２内に摺動可能に取り付けられ、またこのブッシュ内で可変容量チャンバ３４を規定している。チャンバ３４は、ブッシュ２２内に形成された中央の端部開口３５を介して圧力下にある流体のチャンバＣと連通する管状の本体を有している。ピストン２１の反対側の端部は、弁７のステム８（図１）と協働するステム３７の端部３６に係合している。通常の運転中では、カム１４が弁７の開口を開くとき、タペット１６が動作することによって圧力流体がチャンバＣからチャンバ３４へ移動し、ばね９の作用に抗して弁７を開く。チャンバＣはブッシュ１８内に形成された径方向のホール７１を介して環状チャンバ３０と連通する。環状チャンバ７０が、二つの弁７と関連しているシリンダとを連通する。公知の技術に基づき、電磁弁２４を開くことで圧力下のオイルをチャンバＣから空にすることにより、弁の急速な閉じ動作を得ることができる。この場合、弁７はばね９の作用によってその閉位置へ急速に戻る。弁７が弁座に対して過剰な強い衝撃を受けるのを回避するために、その完全に閉じた位置の近傍において弁７が減速される。この結果は、端部中央突起３８によって構成された油圧手段をブレーキングすることによって、従来技術によっても得ることができる。この端部中央突起３８は、管状ピストン２１に設けられており、弁が閉位置へ移動する行程の最終部分においてブッシュ２２の開口３５内へ挿入されるようにされている。弁の閉位置への移動中、ピストン２１は上方へ動かされ（図３を参照）、可変容量チャンバ３４の容積が小さくなり、これによって圧力下のオイルはチャンバＣの方向へ押される。ピストン２１の端部突起３８が開口３５内に入り込むと、従来技術では、突起３８と開口３５の壁との間の小さいクリアランス（図では見ることができない）を介してチャンバ３４からチャンバＣへ、圧力下のオイルの還流が生ずる。こうしてオイルの流れは非常に減速され、したがって弁の移動もこれに伴って減速される。さらに従来技術によれば、シリンダと協働する一方弁も設けられており、この一方弁は、ピストン２１の内部キャビティから延びてチャンバＣに面する端部で開口しているピストン２１の端部中央ホール４１と、この端部中央ホール４１を閉塞する位置に向かってばね４０でピストン２１の管状本体の内方へ押し付けられたボール・シャッタ３９とを有している。ピストン２１の内部キャビティは、ピストン２１の環状端面上に開口する横方向経路４２とも連通している。このピストン２１の環状端面は、チャンバ３４に臨んで突起３８を取り巻いている面である。既に説明したように、上述の構造も既知である。シャッタ３９の機能は次の通りである。弁７が閉位置へ移動している間では、突起３８は開口３５内にあって装置が上述したような動作にあるとき、シャッタ３９は、ばね４０と、チャンバ３４内のオイルの圧力とによってその閉位置に維持される。圧力下にあるオイルが電磁弁２０を経てチャンバＣからなくなったとき、弁７はばね９の作用で急速にその閉位置へ復帰するが、弁はその完全な閉位置に到達する直前で減速される。これは突起３８の開口３５への嵌合のためであって、このことにより、弁が弁座に対して強く衝撃を与えるのを阻止している。一方、弁が開くとき、カム１４によって加えられた力をタペット１６を介してピストン２１へ急速に伝達するために、シャッタ３９がその開位置へ、ばね４０の作用に抗して移動させられる。これはチャンバＣから来る圧力流体によって加えられる力のためである。シャッタ３９が開くと、圧力が、チャンバ３４に面したピストン２１の環状端面へ、ホール４１および横方向ホール４２を通じて直接伝わり、このことにより、たとえ突起３８が開口３５内にあるときでさえも、強い力がピストン２１に加えられる。
【００１７】
明細書の最初に説明したように、上述の既知の解決法において、弁７を閉じるのに必要とする時間が長くなり過ぎるという問題がある。これは非常に低い大気温度によるエンジンのコールド・スタートの場合のような、潤滑油が非常に高い粘度を有しているときに、上述した油圧ブレーキ手段（開口３５と突起３８の作用による）の作用によるものである。
【００１８】
この欠点を克服するために、ピストン２１の端部突起３８は、直径方向のスロット４３（図３および４参照）を有している。このスロット４３は、ホール４１を横切っており、端部突起３８の先端面の両側に、且つこの端部突起３８の反対側の両側面に開いている。連通開口３５は、円錐状口部３５ａによって突起３８の端部に開口する円筒状ホールを有する。図示の実施例において、直径方向スロット４３はこの円錐状口部３５ａの高さよりも高くなっている。スロット４３が存在することによって、弁の閉位置への移動行程の最終部分で、スロットの下方エッジ（４３ａで示す）が可変容量チャンバ３４の頂部平坦面４４の下方（図３参照）に配置されている限り、可変容量チャンバ３４が前記スロット４３を介して圧力チャンバＣと連通できる。これまでに既に説明したように、弁の閉位置への移動行程の間に、オイルの流れる領域の断面積を徐々に縮小させることができ、これによって滑らかで且つ進歩したブレーキング作用を達成できる。
【００１９】
本発明によれば、端部突起３８のホールが半径方向経路を有しており、この経路は、突起３８のホール４１内に開口する所定の縮径部４５のホールからなる端部を含んでいる。ホール４５は、可変容量チャンバ３４に開口する拡径部４６のホールに続いている。ホール４５の直径は、弁が弁座へ接近する際に求められる所望の速度を決定する方法で正確に選択される。実際に、一旦直径上のスロット４３がブッシュ２２のホール３５の壁によって完全に覆われると、端部突起３８とブッシュ２２中に形成されたホール３５との間の非常に狭い連通クリアランスから離れて、縮径部のホール４５が、チャンバ３４からオイルを解放するための単一経路を形成する。特に、この後者の態様によって、既に上述したように、流体の温度の変化に対するデバイスの感度に大きな縮小が得られる。またこれも既に述べたように、縮径部のホール４５を設けることによって、さらには、短い距離（拡径部のホール４６を設けることによって得られる）を有することによっても、流体の粘度を、乱流から層流への移行を生じさせる値よりも高くできる。このようにして、温度によってもたらされる流体の粘度における変化が流体の流れの特性に影響を与えず、実質上乱流を常に維持する。従って、コールド・エンジンでも、またワーム・エンジンでも、ブレーキ作用は両者に実質的に均一に維持できる。このようにして、弁の非常に遅い閉動作に起因する低温時の過渡なブレーキ作用となるのを、また、部品の機械的抵抗性や耐えられない雑音の問題となるワーム・エンジン状態での非常に弱いブレーキ作用となるのを阻止する。
【００２０】
当然、本発明の原理は同じところに存するが、構造および実施例の詳細については、本発明の概念から外れることなく、例示することによって説明されたものや、また完全に図示されたものから大きく変更することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本出願人によるヨーロッパ特許願ＥＰ−Ａ−０８０３６４２からわかる実施例に基づく内燃機関のヘッドの断面図である。
【図２】  図１の実施例を本発明に基づいて修正した細部を示す拡大断面図である。
【図３】  さらに拡大した図２の詳細を示す図である。
【図４】  図３に示した詳細の斜視図である。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド
２  燃焼室
４  吸気路
５  吸気路
６  排気路
７  吸気弁
８  ステム
９  ばね手段
１１  カムシャフト
１４  カム
１６  タペット
１８  ブッシュ
２１  ピストン
２２  案内ブッシュ
２３  出口チャネル
２４  電磁弁
２７ａ  排気弁
２９  タペット
３４  可変容量チャンバ
３５  端部開口
３８  端部突起
４１  ホール
４２  横方向ホール
４３  スロット
４５  縮径部のホール
４６  拡径部のホール
Ｃ  圧力流体チャンバ
【図１】
0004064612.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004064612.tif 000005