(57)【要約】  本発明は、燃焼エンジン、さらには、そのような燃焼エンジン内でのエンジンブレーキのための方法に関連し、この燃焼エンジンが、シリンダ容積（６）を有する少なくとも１つのシリンダ（２）および上記シリンダ（６）内で変位可能であるピストンと、第１の圧力Ｐ１を有する吸気チャンネル（９）と、吸気チャンネル（９）とシリンダ容積（６）との間に配置される第１の入口バルブ（７）と、第２の圧力Ｐ２を有する排気チャンネル（１０）と、シリンダ容積（６）と排気チャンネル（１０）との間に配置される第１の出口バルブ（８）と、上記第１の圧力Ｐ１および上記第２の圧力Ｐ２より高い第３の圧力Ｐ３を有する貯蔵リザーバ（１１）であって、貯蔵リザーバ（１１）がシリンダ容積（６）に制御可能に流体連通されるように配置される、貯蔵リザーバ（１１）と、を備える。この方法が、２ストロークサイクル中に行われることを特徴とし、上死点から下死点へピストンを変位させるステップと、上死点から下死点へピストンが変位させられる時間の少なくとも一部において第１の入口バルブ（７）を開いた状態で維持するステップと、ピストンを下死点から上死点へ変位させるステップと、下死点から上死点へピストンが変位させられる時間の少なくとも一部において貯蔵リザーバ（１１）とシリンダ容積（６）との間の流体連通を開いた状態で維持するステップとを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ容積（６）を有する少なくとも１つのシリンダ（２）および前記シリンダ（２）内で変位可能であるピストン（３）と、第１の圧力（Ｐ１）を有する吸気チャンネル（９）と、前記吸気チャンネル（９）と前記シリンダ容積（６）との間に配置される第１の入口バルブ（７）と、第２の圧力（Ｐ２）を有する排気チャンネル（１０）と、前記シリンダ容積（６）と前記排気チャンネル（１０）との間に配置される第１の出口バルブ（８）と、前記第１の圧力（Ｐ１）および前記第２の圧力（Ｐ２）より高い第３の圧力（Ｐ３）を有する貯蔵リザーバ（１１）であって、前記貯蔵リザーバ（１１）が前記シリンダ容積（６）に制御可能に流体連通されるように配置される、貯蔵リザーバ（１１）と、を備える燃焼エンジン内でのエンジンブレーキのための方法であって、
前記方法が、２ストロークサイクル中に行われること、ならびに、
上死点から下死点へ前記ピストン（３）を変位させるステップと、
前記上死点から前記下死点へ前記ピストン（３）が変位させられる時間の少なくとも一部において前記第１の入口バルブ（７）を開いた状態で維持するステップと、
前記ピストン（３）が前記下死点に位置することに関連して、前記第１の入口バルブ（７）が閉じられているときに、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通を開けるステップと、
前記ピストン（３）を前記下死点から前記上死点へ変位させるステップと、
前記下死点から前記上死点へ前記ピストン（３）が変位させられる時間の少なくとも一部において前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通を開いた状態で維持するステップと、
を含むこと
を特徴とする、方法。
【請求項２】
前記方法が、
前記ピストン（３）が前記上死点に位置することに関連して、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通を閉じるステップ
を含む
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記下死点から前記上死点への前記ピストン（３）の変位の全体において、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通が開けられた状態で維持される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記下死点から前記上死点への前記ピストン（３）の前記変位中に前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通が複数回開閉される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記燃焼エンジンが、前記排気チャンネル（１０）の下流に配置されるタービン（２７）と、前記吸気チャンネル（９）の上流に配置される空気圧縮機（２８）とを備え、前記タービン（２７）が前記空気圧縮機（２８）を駆動するように構成され、前記燃焼エンジンが、前記排気チャンネル（１０）内に配置される制御可能バルブ（２９）を備え、前記貯蔵リザーバ（１１）が前記第１の出口バルブ（８）と前記制御可能バルブ（２９）との間に配置され、前記方法が、前記ピストン（３）が前記上死点に位置することに関連して、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通が閉じられるときに、前記第１の入口バルブ（７）を短く開けることにより前記シリンダ容積（６）に空気を流通させるステップを含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記燃焼エンジンが、前記排気チャンネル（１０）の下流に配置されるタービン（２７）と、前記吸気チャンネル（９）の上流に配置される空気圧縮機（２８）とを備え、前記タービン（２７）が前記空気圧縮機（２８）を駆動するように構成され、前記貯蔵リザーバ（１１）が制御可能バルブ（２９）を介して前記排気チャンネル（１０）に接続され、前記方法が、前記ピストン（３）が前記上死点に位置することに関連して、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通が閉じられるときに、前記第１の出口バルブ（７）を短く開けることにより前記シリンダ容積（６）に空気を流通させるステップを含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、前記上死点から前記下死点へ前記ピストン（３）が変位させられる時間の少なくとも一部において前記第１の入口バルブ（７）を開いた状態で維持する前記ステップに関連して、前記貯蔵リザーバ（１１）を前記タービン（２７）に流体連通させるために前記制御可能バルブ（２９）を開いた状態で維持するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記燃焼エンジンが、前記排気チャンネル（１０）の下流に配置されるタービン（２７）と、前記吸気チャンネル（９）の上流に配置される空気圧縮機（２８）とを備え、前記タービン（２７）が前記空気圧縮機（２８）を駆動するように構成され、前記貯蔵リザーバ（１１）が制御可能バルブ（２９）を介して前記排気チャンネル（１０）に接続され、前記方法が、前記上死点から前記下死点へ前記ピストン（３）が変位させられる時間の少なくとも一部において前記第１の入口バルブ（７）を開いた状態で維持する前記ステップに関連して、前記貯蔵リザーバ（１１）を前記タービン（２７）に流体連通させるために前記制御可能バルブ（２９）を開いた状態で維持するステップを含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記貯蔵リザーバ（１１）がチェックバルブ（３４）を介して前記吸気チャンネル（９）に接続され、それにより前記吸気チャンネル（９）から前記貯蔵リザーバ（１１）まで流体が流れることが可能となり、前記方法が、前記ピストン（３）が前記上死点に位置することに関連して、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通が閉じられるときに、前記第１の出口バルブ（８）を短く開けることにより前記シリンダ容積（６）に空気を流通させるステップを含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項１０】
シリンダ容積（６）を有する少なくとも１つのシリンダ（２）および前記シリンダ（２）内で変位可能であるピストン（３）と、第１の圧力（Ｐ１）を有する吸気チャンネル（９）と、前記吸気チャンネル（９）と前記シリンダ容積（６）との間に配置される第１の入口バルブ（７）と、第２の圧力（Ｐ２）を有する排気チャンネル（１０）と、前記シリンダ容積（６）と前記排気チャンネル（１０）との間に配置される第１の出口バルブ（８）と、前記第１の圧力（Ｐ１）および前記第２の圧力（Ｐ２）より高い第３の圧力（Ｐ３）を有する貯蔵リザーバ（１１）であって、前記貯蔵リザーバ（１１）が前記シリンダ容積（６）に制御可能に流体連通されるように配置される、貯蔵リザーバ（１１）と、を備える燃焼エンジンであって、前記燃焼エンジンが、前記燃焼エンジン（１）がエンジンブレーキ中に２ストロークサイクルで駆動されるように構成されることと、上死点から下死点へ前記ピストン（３）が変位させられる時間の少なくとも一部において前記第１の入口バルブ（７）が開けられるように構成されることと、前記ピストン（３）が前記下死点に位置することに関連して、前記第１の入口バルブ（７）が閉じられているときに、前記貯蔵リザーバ（１１）と前記シリンダ容積（６）との間の前記流体連通を開けるように前記燃焼エンジンが構成されることと、前記下死点から前記上死点へ前記ピストン（３）が変位させられる時間の少なくとも一部において前記シリンダ容積（６）に流体連通されるように前記貯蔵リザーバ（１１）が構成されることと、を特徴とする、燃焼エンジン。
【請求項１１】
前記燃焼エンジンが、前記排気チャンネル（１０）の下流に配置されるタービン（２７）と、前記吸気チャンネル（９）の上流に配置される空気圧縮機（２８）とを備え、前記タービン（２７）が前記空気圧縮機（２８）を駆動するように構成される、請求項１０に記載の燃焼エンジン。
【請求項１２】
前記燃焼エンジンが、前記排気チャンネル（１０）内に配置される制御可能バルブ（２９）を備え、前記貯蔵リザーバ（１１）が前記第１の出口バルブ（８）と前記制御可能バルブ（２９）との間に配置される、請求項１１に記載の燃焼エンジン。
【請求項１３】
前記貯蔵リザーバ（１１）が制御可能バルブ（２９）を介して前記排気チャンネル（１０）に接続される、請求項１１に記載の燃焼エンジン。
【請求項１４】
前記貯蔵リザーバ（１１）がチェックバルブ（３４）を介して前記吸気チャンネル（９）に接続され、それにより前記吸気チャンネル（９）から前記貯蔵リザーバ（１１）まで流体が流れることが可能となる、請求項１１に記載の燃焼エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、通常はいわゆる重車両内に配置される、燃焼エンジン、さらには、そのような燃焼エンジンを使用するエンジンブレーキのための方法に関する。関連する燃焼エンジンは、とりわけ、カムシャフトなしのピストンエンジン（ｃａｍｓｈａｆｔ  ｆｒｅｅ  ｐｉｓｔｏｎ  ｅｎｇｉｎｅ）であり、これは「フリーバルブを有するエンジン」という用語でも知られる。本発明は、詳細には、シリンダ容積を有する少なくとも１つのシリンダおよび上記シリンダ内で変位可能であるピストンと、第１の圧力Ｐ１を有する吸気チャンネルと、吸気チャンネルとシリンダ容積との間に配置される第１の入口バルブと、第２の圧力Ｐ２を有する排気チャンネルと、シリンダ容積と排気チャンネルとの間に配置される第１の出口バルブと、上記第１の圧力Ｐ１および上記第２の圧力Ｐ２より高い第３の圧力Ｐ３を有する貯蔵リザーバであって、貯蔵リザーバがシリンダ容積に制御可能に流体連通されるように配置される、貯蔵リザーバと、を備える燃焼エンジン内でのエンジンブレーキのための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、燃焼エンジンを使用してエンジンブレーキを実行するのにいくつかの既知の手法があり、これらの方法は、特には、バスおよびトラックのディーゼルエンジンなどの重車両の燃焼エンジン内でのエンジンブレーキのために使用される。エンジンブレーキは、これらの種類の車両において、ブレーキ効果を完全に失わせるかまたは部分的に失わせる可能性があるような、車両の機械式ホイールブレーキングデバイス（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｗｈｅｅｌ  ｂｒａｋｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）を過熱するリスクを回避することを目的として、例えば長い下り坂で使用される。
【０００３】
１つの例のエンジンブレーキは、バルブにより排気チャンネル／排ガスチャンネルを閉じることによって実現され、それにより燃焼エンジンが４ストロークサイクルで継続して動作するようになり、また、通常運転時に排ガスを排出するために、シリンダの出口バルブが開けられると、シリンダの下流に背圧が生じる。この背圧が、出口バルブが開けられているときの下死点から上死点へのピストンの変位に対して反対に作用するのに使用される。しかし、このエンジンブレーキ効果は燃焼エンジンの駆動効果の一部に対応するだけであり、また同時にこの種類のエンジンブレーキは、とりわけ、燃焼エンジンの構成要素を望ましくない形で加熱することになる。
【０００４】
従来の種類によるエンジンブレーキでは、高い永久ばね力を有するエンジンバルブばねを燃焼エンジンが有さなければならないことを伴うが、これは、カムの背面側で高いばね力が復元されるので従来のカムシャフト作動式エンジンバルブ（ｃａｍｓｈａｆｔ  ａｃｔｕａｔｅｄ  ｅｎｇｉｎｅ  ｖａｌｖｅ）に関しては問題にはならないが、力を復元せずにエンジンバルブを制御することは重篤である。
【０００５】
Ｇｅｒｕｍの米国特許第７，９４６，２６９号が、シリンダ容積を有するシリンダおよび上記シリンダ容積内で変位可能であるピストンと、シリンダの入口バルブを介してシリンダ容積に制御可能に流体連通されるように配置される貯蔵ボリュームと、を備える燃焼エンジンを開示する。燃焼エンジンがエンジンブレーキ中に４ストロークサイクルで駆動され、ピストンが上死点から下死点へ変位させられて入口バルブが開けられるとき、貯蔵ボリュームとシリンダ容積との間の流体連通が開けられる。つまり、吸気ストローク中に高い圧力を有する空気が提供され、その後、圧縮ストローク中にエンジンブレーキが行われる。したがって、吸気ストローク中にエンジンブレーキが行われず、代わりに、実質的にはエンジンブレーキに対して反対に作用する高い圧力を有する空気が提供される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、燃焼エンジン内でのエンジンブレーキのための従来の既知の方法の上で言及した欠点および欠陥を排除すること、ならびに、改善されるエンジンブレーキの方法を提供することである。本発明の主要な目的は、４ストロークサイクル運転中の燃焼エンジンの駆動効果と少なくとも同じ大きさのエンジンブレーキ効果を生じさせる最初に定義した種類の改善されるエンジンブレーキの方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、エンジンブレーキ中に燃焼エンジンの構成要素を望ましくない形で／害のある形で加熱するのを防止するエンジンブレーキの方法を提供することである。
本発明の別の目的は、結果として通常運転中のエネルギー消費を低減するために、燃焼エンジンのエンジンバルブばねのサイズを低減するのを可能にするエンジンブレーキの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、少なくとも、主要な目的が、独立請求項で定義される特徴を有する最初に定義した方法および燃焼エンジンにより、達成される。本発明の好適な実施形態が従属請求項でさらに定義される。
【０００９】
本発明の第１の態様によると、上死点から下死点へピストンを変位させるステップと、上死点から下死点へピストンが変位させられる時間の少なくとも一部において第１の入口バルブを開いた状態で維持するステップと、ピストンが下死点に位置することに関連して、第１の入口バルブが閉じられるときに、貯蔵リザーバとシリンダ容積との間の流体連通を開けるステップと、ピストンを下死点から上死点へ変位させるステップと、下死点から上死点へピストンが変位させられる時間の少なくとも一部において貯蔵リザーバとシリンダ容積との間の流体連通を開いた状態で維持するステップと、を含む、２ストロークサイクル中に行われることを特徴とする最初に定義した種類の方法が提供される。
【００１０】
本発明の第２の態様によると、上で言及した方法に従って駆動されるように構成される燃焼エンジンが提供される。
したがって、本発明は、エンジンブレーキ中に燃焼エンジンを２ストロークサイクルで動作させて各圧縮ストロークにおいてシリンダ容積を高い圧力を有する空気で充填することにより、４ストロークサイクル運転中の燃焼エンジンの駆動効果を超えるエンジンブレーキ効果が達成されることを理解することに基づく。また、本発明では以下のことが伴われる：２ストロークサイクルの圧縮ストローク中の早い段階で高い圧力を有する空気がシリンダ容積の中に提供され、これがエンジンブレーキ効果に大きく貢献する。
【００１１】
好適な実施形態によると、下死点から上死点へのピストンの変位中に貯蔵リザーバとシリンダ容積との間の流体連通が複数回開閉される。これには以下のことが伴われる：下死点から上死点へのピストンの変位中に貯蔵リザーバとシリンダ容積との間の流体連通が閉じられるごとに、シリンダ容積内の圧力が貯蔵リザーバ内の既存の圧力を超えて増大することになり、これが、貯蔵リザーバとシリンダ容積との間の流体連通が開けられることに関連して、エンジンブレーキ効果にさらに貢献する。
【００１２】
好適な実施形態によると、貯蔵リザーバが調整可能バルブを介して排気チャンネルに接続され、この方法が、ピストンが上死点に位置することに関連して、貯蔵リザーバとシリンダ容積との間の流体連通が閉じられるときに、第１の出口バルブを短く開けることによりシリンダ容積に空気を流通させるステップを含む。これには以下のことが伴われる：車両の排ガスシステムを介して熱が放出されるのと同時に、シリンダ容積内の圧力が大幅に低下する。
【００１３】
別の好適な実施形態では、この方法が、上死点から下死点へピストンが変位させられる時間の少なくとも一部において第１の入口バルブを開いた状態で維持するステップに関連して、貯蔵リザーバをタービンに流体連通させるために制御可能バルブを開いた状態で維持するステップを含む。これには以下のことが伴われる：タービンによって駆動される圧縮機によりシリンダ容積の中に外気が確実に提供されるようになり、それにより燃焼エンジンの構成要素が冷却される。
【００１４】
他の従属請求項から、さらには、好適な実施形態の以下の詳細な説明から、本発明の別の利点および特徴が明らかとなる。
添付図面と併せた好適な実施形態の以下の詳細な説明から、本発明の上で言及したおよび他の特徴および利点がより完全に理解されることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】燃焼エンジンの一部を示す概略断面図である。
【図２】本発明の全般的な概念に従う燃焼エンジンを示す概略図である。
【図３】ブレーキサイクルのＰ／Ｖ図を示す概略的なグラフである。
【図４】第１の実施形態の第１の代替形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【図５】第１の実施形態の第２の代替形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【図６】第２の実施形態の第１の代替形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【図７】第２の実施形態の第２の代替形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【図８】第３の実施形態の第１の代替形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【図９】第３の実施形態の第２の代替形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【図１０】第４の実施形態による燃焼エンジンを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
最初に図１および２を参照する。ここでは、図１および２を参照して本発明の全般的な概念を説明する。本発明は、全体として１で示される燃焼エンジンに関連し、さらには、そのような燃焼エンジン１内でのエンジンブレーキのための方法に関連する。本発明の燃焼エンジン１および方法を使用することを意図する用途ではエネルギー回収が主要事項というわけではなく、また所望されているわけでなく、代わりに、エネルギー消費を最大にすることが主要事項である、ということを指摘しておく。
【００１７】
燃焼エンジン１が、少なくとも１つのシリンダ２を有するシリンダブロックを備える。通常、上記シリンダブロックが３つまたは４つのシリンダ２を備える。開示される実施形態では、１つのシリンダ２が説明されるが、燃焼エンジンが複数のシリンダを備える場合、開示されるシリンダ２に関連して本明細書において以下で説明される装置が、好適には燃焼エンジン１のすべてのシリンダに適用されることが理解されよう。燃焼エンジン１は、好適には、バスまたはトラックなどの車両内にあるディーゼルエンジンである。
【００１８】
加えて、燃焼エンジン１が、上記シリンダ２内で軸方向に変位可能であるピストン３を備える。往復の軸方向の変位であるピストン３の運動が、ピストン３に接続されるピストンロッド４に従来の手法で伝達され、さらにピストンロッド４がクランクシャフト（開示せず）に接続されておりそのクランクシャフトを駆動して回転させる。
【００１９】
燃焼エンジン１が、上記シリンダ２および上記ピストン３と一体に、シリンダ容積６つまり燃焼室の境界を画定するシリンダヘッド５をさらに備える。燃焼エンジンの通常運転中、シリンダ容積６内で燃料と空気との混合物の点火が従来の手法で行われるが、これは本明細書でさらには説明しない。通常運転中、燃焼エンジン１は好適には４ストロークサイクル運転で駆動されるが、２ストロークサイクル運転も可能であることが理解されよう。
【００２０】
燃焼エンジン１が第１の入口バルブ７および第１の出口バルブ８をさらに備え、これらは好適には伝統的なガス交換バルブによって構成される。上記第１の入口バルブ７は、通常運転中の燃焼室６への空気の供給を任意選択で開ける／閉じるように構成される吸気バルブである。第１の出口バルブ８は、通常運転中の燃焼室６からの排ガスの排出のために任意選択で開く／閉じるように構成される排気バルブまたは排ガスバルブである。
【００２１】
第１の入口バルブ７がシリンダ容積６と吸気チャンネル９との間に配置され、吸気チャンネル９内には第１の圧力Ｐ１が存在する。第１の出口バルブ８がシリンダ容積６と排気チャンネル１０との間に配置され、排気チャンネル１０内には第２の圧力Ｐ２が存在する。第１の圧力Ｐ１および第２の圧力Ｐ２は、各々、好適には１〜５バール（絶対）の範囲にある。
【００２２】
燃焼エンジン１が貯蔵リザーバ１１をさらに備え、ここでは、第３の圧力Ｐ３が存在する。第３の圧力３は第１の圧力Ｐ１および第２の圧力Ｐ２の各々より厳密に高く、好適には１５〜２０バール（絶対）の範囲にある。貯蔵リザーバ１１がシリンダ容積６に制御可能に流体連通されるように構成される。図２による実施形態では、貯蔵リザーバ１１が制御可能な貯蔵リザーババルブ１２を介してシリンダ容積６に接続される。
【００２３】
さらに、好適な実施形態では、燃焼エンジン１が、上記第１の入口バルブ７に動作可能に接続されるバルブアクチュエータ１３を備える。第１の入口バルブ７に接続されるバルブアクチュエータ１３のみを本明細書では説明するが、このようなバルブアクチュエータに対して、第１の出口バルブ８、ならびに他の考えられる入口バルブおよび出口バルブも動作可能に接続されることが理解されよう。開示される好適なバルブアクチュエータ１３が、圧力流体のための少なくとも１つの入口開口部１４と、圧力流体のための少なくとも１つの出口開口部１５とを備える。圧力流体は、好適には空気または窒素の、ガスまたはガス混合物である。空気は、圧力流体を交換することまたは圧力流体の漏洩の場合にさらなる圧力流体を追加することが容易であるという利点を有し、窒素は、酸素を含まずしたがって他の構成要素の酸化を防止するという利点を有する。他の種類のバルブアクチュエータも考えられることを指摘しておく。
【００２４】
加えて、各バルブアクチュエータが１つまたは複数のガス交換バルブに動作可能に接続され得、例えば、燃焼エンジン１が、１つの同じバルブアクチュエータ１３によって連帯的に駆動される２つの入口バルブを備えることができることを指摘しておく。しかし、燃焼エンジン１の運転の可能な限り最高の制御性を得るために、各バルブアクチュエータが１つのガス交換バルブをそれぞれ駆動することが好適である。
【００２５】
開示されるバルブアクチュエータ１３が、シリンダ容積の境界を画定する、アクチュエータピストンディスク１６およびアクチュエータシリンダ１７を備える。アクチュエータピストンディスク１６が上記シリンダ容積を上側部分１８および下側部分１９に分離し、上記アクチュエータシリンダ１７内で軸方向に変位可能である。アクチュエータピストンディスク１６が全体として２０で示されるアクチュエータピストンまたはプッシャの一部を形成し、このアクチュエータピストンまたはプッシャが第１の入口バルブ７に当接されて第１の入口バルブ７を駆動するように構成される。
【００２６】
バルブアクチュエータ１３が、入口開口部１４を開ける／閉じるように構成される制御可能入口バルブ２１と、出口開口部１５を開ける／閉じるように構成される制御可能出口バルブ２２と、全体として２３で示される流体回路とを備え、流体回路がさらに、流体回路２３を充填するのを可能にするように構成されるチェックバルブ２４と、流体回路２３を空にするのを制御するように構成される制御可能エンプティングバルブ（ｃｏｎｔｒｏｌｌａｂｌｅ  ｅｍｐｔｙｉｎｇ  ｖａｌｖｅ）２５とを備える。本文献で開示されるバルブが概略的に提示されるものであり、例えば、スライドバルブ、シートバルブなどで構成されてもよいことを指摘しておく。また、上で言及した制御可能バルブのうちのいくつかは単一のボディで構成されてもよい。各バルブは直接にまたは間接的に電気的に制御され得る。電気的に制御されるとは、バルブの位置が例えば電磁石デバイス（ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍａｇｎｅｔ  ｄｅｖｉｃｅ）により直接に制御されることを意味し、間接的に電気的に制御されるとは、バルブの位置が圧力流体によって制御され、さらに圧力流体が例えば電磁デバイスによって制御される、ことを意味する。
【００２７】
第１の入口バルブ７を開けることを目的としてアクチュエータピストンディスク１６を下方に変位させるのを達成するために、入口バルブ２１が、シリンダ容積の上側部分１８の中に、高い圧力を有する圧力流体を充填するのを可能にするように開けられる。アクチュエータピストン２０が下方に変位させられると、流体回路２３のチェックバルブ２４が開けられ、その後すぐに液圧流体が吸入され、アクチュエータピストン２０によって残されるボリュームのところに入る。その後、入口バルブ２１が閉じられ、アクチュエータピストンディスク１６が継続して下方に移動することで、シリンダ容積の上側部分１８に入った圧力流体が膨張することが可能となる。シリンダ容積の上側部分１８内の圧力流体がアクチュエータピストンディスク１６をそれ以上変位させようとしない場合、つまり、アクチュエータピストンディスク２６の下側および第１の入口バルブ７の戻しばね２６からの圧力がアクチュエータピストンディスク１６の上側の圧力と等しい場合、アクチュエータピストンディスク１６が止まる。流体回路２３のチェックバルブ２４を自動で閉じるのと同時に流体回路２３のエンプティングバルブ２５を閉じた状態で保持することにより、アクチュエータピストンディスク１６が必要な時間だけ下側位置で維持（ロック）される。復帰運動を実現することを目的として、シリンダ容積の上側部分１８から圧力流体を排出するのを可能にするように出口バルブ２２が開けられ、加えて、液圧流体が流体回路２３から排出されるときに流体回路２３のエンプティングバルブ２５が開けられてその後アクチュエータピストンディスク１６が上方に変位させられ、同時に、圧力流体が出口開口部１５を介してシリンダ容積の上側部分１８から排出される。
【００２８】
好適には、燃焼エンジン１が、排気チャンネル１０に接続されてその下流に配置されるタービン２７と、吸気チャンネル９に接続されてその上流に配置される空気圧縮機２８とを備え、タービン２７が空気圧縮機２８を駆動するように構成される。排気チャンネル１０からタービン２７を通過する空気がタービンインペラを回転させ、タービンインペラが空気圧縮機２８内の圧縮機インペラに接続されて圧縮機インペラを駆動するように構成される。圧縮機インペラが周囲空気を吸引して好適には冷却された空気を吸気チャンネル９の中に押し込む。タービン２７および空気圧縮機２８は好適には従来の過給機ユニットの一部である。
【００２９】
本文献では、吸気チャンネル９が空気圧縮機２８から出る方向において第１の入口バルブ７まで延在し、排気チャンネル１０が第１の出口バルブ８からタービン２７に向かう方向に延在することを指摘しておく。
【００３０】
本明細書の以下では多様な代替的実施形態に従って本発明の方法および燃焼エンジンを説明する。これらの多様な代替的実施形態はすべて１つの同じ本発明の概念／本発明の考えに属し、この１つの同じ本発明の概念／本発明の考えは図２を参照して説明されるが、すべての開示される実施形態および等価の実施形態にも有功である。したがって、説明される実施形態は単に本発明の代替的実現形態（ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ）である。
【００３１】
本発明のエンジンブレーキの方法の間、通常運転中に燃焼エンジン１が４ストロークサイクルまたは２ストロークサイクルで駆動されることから独立して、燃焼エンジン１が２ストロークサイクルで駆動される。図３では、いわゆるＰ／Ｖ図でブレーキングサイクルの概略図が示されており、ここでは、Ｐがシリンダ容積６内の既存の圧力を表し、Ｖが、上死点（ＵＤＣ：ｕｐｐｅｒ  ｄｅａｄ  ｃｅｎｔｒｅ）と下死点（ＬＤＣ：ｌｏｗｅｒ  ｄｅａｄ  ｃｅｎｔｒｅ）との間のピストン３のロケーションを示すことにより、シリンダ容積６の既存のボリュームを表す。
【００３２】
この方法が、上死点（ＵＤＣ）から下死点（ＬＤＣ）へピストン３を変位させるステップと、上死点から下死点へピストン３が変位させられる時間の少なくとも一部において第１の入口バルブ７を開いた状態で維持するステップと、ピストン３を下死点から上死点へ変位させるステップと、下死点から上死点へピストン３が変位させられる時間の少なくとも一部において貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通を開いた状態で維持するステップと、を含む。
【００３３】
貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が開けられるとき、第３の圧力Ｐ３がシリンダ容積６内に存在し、下死点から上死点への方向にピストン３が変位させられるときにピストン３にブレーキを作用させる。第１の入口バルブ７が開けられるとき、シリンダ容積６内の既存の圧力が第１の圧力Ｐ１に等しく、シリンダ容積６に空気が流通される。貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が貯蔵リザーババルブ１２によって制御される。
【００３４】
好適には、この方法が、ピストン３が下死点に位置することに関連して、第１の入口バルブ７が閉じられるときに、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通を開けるステップを含む。これには以下のことが伴われる：圧縮ストローク中に可能な限り早くピストン３に逆らうように第３の圧力Ｐ３が作用し始める。
【００３５】
好適には、この方法が、上死点から下死点へピストンが変位させられるときに、ピストン３が上死点に位置することに関連して、貯蔵リザーバ１１からシリンダ容積６への第３の圧力Ｐ３を提供しないようにすることを目的として、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通を確実に閉じるようにするステップを含む。
【００３６】
基本的な本発明の概念の一実施形態によると、下死点から上死点へのピストン３の変位の全体において貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が開けられる。この結果、以下のようになる：圧縮ストロークの全体において第３の圧力Ｐ３がシリンダ容積６内に存在し、これが良好なエンジンブレーキ効果を実現する（図３による）。代替的実施形態によると、下死点から上死点へのピストン３の変位中に、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が複数回開閉される。この結果、以下のようになる：流体連通が開けられるごとに、第３の圧力Ｐ３がシリンダ容積６内に存在し、これが良好なエンジンブレーキ効果を実現し、また、下死点から上死点への方向のピストンの変位中に流体連通が閉じられるごとに、シリンダ容積６内の圧力が増大し、これが追加のエンジンブレーキ効果を実現する。下死点から上死点へのピストン３の変位中、シリンダ容積６の方を向くバルブが意図される通りに開けられるのをシリンダ容積６内の圧力が妨害しない限りにおいて、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が、開いていた状態の後で、閉じた状態で維持され得る。物理特性の観点では約２００バールの圧力も可能であるが、シリンダ容積６内の圧力は約３０バール（絶対）の圧力を超えるべきではない。
【００３７】
好適には、この方法が、ピストン３が上死点に位置することに関連して、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が閉じられるときに、第１の入口バルブ８および／または第１の出口バルブ７を短く開けることによりシリンダ容積６に空気を流通させるステップを含む（図３による）。
【００３８】
ここで、本発明の第１の実施形態の２つの代替形態を開示する図４および５をさらに参照する。最初に、上記に関連する追加物のみを説明する。特に明記しない限り、他のすべてのものが同じである。
【００３９】
本発明のこの第１の実施形態によると、燃焼エンジン１が、排気チャンネル１０内に配置される制御可能バルブ２９を備え、貯蔵リザーバ１１が第１の出口バルブ８と制御可能バルブ２９との間に配置される。言い換えると、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が第１の出口バルブ８によって制御される。貯蔵リザーバ１１が実際の排気チャンネル１１の一部によって構成され得るか、あるいは別法として、排気チャンネル１０の中に配置されるかまたは排気チャンネル１０に接続される別個のタンクによって構成され得る。
【００４０】
第１の実施形態の第２の代替形態によると（図５）、燃焼エンジンが第１の出口バルブ８と並列するように配置される第２の出口バルブ３０をさらに備える。第２の排気チャンネル３１が第２の出口バルブ３０から延在し、制御可能バルブ２９の上流で排気チャンネル１０に接続される。第２の排気チャンネル３１が、直接に、または、貯蔵リザーバ１１を介して間接的に、排気チャンネル１０に接続される。言い換えると、貯蔵リザーバ１１は第２の出口バルブ３０と制御可能バルブ２９との間にも配置される。加えて、燃焼エンジンが、第１の入口バルブ７と並列するように配置される第２の入口バルブ３２を備える。第２の吸気チャンネル３３が吸気チャンネル９に接続され、第２の入口バルブ３２まで延在する。
【００４１】
本明細書の以下の説明では、第２の入口バルブ３２が第１の入口バルブ７と連帯的に制御され得、第２の出口バルブ３０が任意選択で第１の出口バルブ８と連帯的に制御され得、別法として、特に明記しない限り、エンジンブレーキの全体において、第２の入口バルブ３２および／または第２の出口バルブ３０が閉じた状態で維持され得る、ことが理解されよう。
【００４２】
本発明のこの第１の実施形態では、この方法が、ピストン３が上死点に位置することに関連して、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が閉じられるときに、第１の入口バルブ７を短く開けることによりシリンダ容積６に空気を流通させるステップを含む。それにより、シリンダ容積６内の圧力が、少なくとも第３の圧力Ｐ３と同程度の高さであるその時点の圧力から低下し、吸気チャンネル９内に存在する第１の圧力Ｐ１と等しくなる。その後、第１の入口バルブ７が閉じられ、ピストン３が上死点から下死点の方向に変位させられるときに、シリンダ容積６内の既存の圧力が第１の圧力Ｐ１未満のレベルにまで低下し、これがピストン３に対してのブレーキ効果を実現し、それによりエンジンブレーキ効果を生じさせる。
【００４３】
加えて、上死点から下死点の方向におけるピストン３の変位中に第１の入口バルブ７がさらに少なくとも１回以上開けられ得、シリンダ２を冷却することを目的としてシリンダ容積に外気を提供するために、シリンダ容積６内の既存の／その時点の圧力が第１の圧力Ｐ１未満となる。第１の入口バルブ７を介して外気がシリンダ容積６に提供されることに関連して、つまりそれと連携してまたはそれの直前に、排気チャンネル１０内の制御可能バルブ２９が開けられ得、それにより貯蔵リザーバ１１内の加圧ガスがタービン２７を駆動し、タービン２７が空気圧縮機２８を駆動し、空気圧縮機２８が外気の良好な供給を確実なものとする。
【００４４】
例えば第１の入口バルブ７が開けられるときの、シリンダ容積６に対して外気が供給されるタイミングは、好適には、上死点から下死点への方向におけるピストン３の変位の後半にあるものとし、最も好適には、上死点から下死点への方向におけるピストン３の変位の最後の４半分にあるものとする。いくら遅くても、ピストン３が下死点に位置するときには、第１の入口バルブ７が閉じられる。
【００４５】
ここで、本発明の第２の実施形態の２つの代替形態を開示する図６および７を参照する。最初に、上記に関連する差異および追加物のみを説明する。特に明記しない限り、他のすべてのものが同じである。これらの実施形態では、制御可能バルブ２９が別法として、所定の圧力で開く過剰圧力バルブ（ｏｖｅｒ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｖａｌｖｅ）によって構成されてもよいが、分かり易いように制御可能バルブ２９として言及することを指摘しておく。
【００４６】
本発明の第２の実施形態によると、貯蔵リザーバ１１が排気チャンネル１０に接続され、燃焼エンジン１の制御可能バルブ２９が貯蔵リザーバ１１と排気チャンネル１０との間に配置される。第２の実施形態の第１の代替形態によると（図６）、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が制御可能な貯蔵リザーババルブ１２によって制御される。
【００４７】
第２の実施形態の第２の代替形態によると（図７）、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が第２の出口バルブ３０によって制御され、制御可能バルブ２９および貯蔵リザーバ１１が第２の排気チャンネル３１内に配置される。貯蔵リザーバ１１が第２の排気チャンネル３１の一部によって構成され得るか、あるいは別法として、第２の排気チャンネル３１の中に配置されるかまたは第２の排気チャンネル３１に接続される別個のタンクによって構成され得る。分かり易いように、第２の実施形態のこの第２の代替形態では、エンジンブレーキ中、第２の出口バルブ３０が第１の出口バルブ９と連帯的には制御されていないことを指摘しておく。
【００４８】
本発明のこの第２の実施形態では、この方法が、ピストン３が上死点に位置することに関連して、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が閉じられるときに、第１の出口バルブ８を短く開けることによりシリンダ容積６に空気を流通させるステップを含む。それにより、シリンダ容積６内の圧力が、少なくとも第３の圧力Ｐ３と同程度の高さであるその時点の圧力から低下し、排気チャンネル１０内に存在する第２の圧力Ｐ２と等しいレベルとなる。その後、第１の出口バルブ８が閉じられ、ピストン３が上死点から下死点の方向に変位させられるときに、シリンダ容積６内の既存の圧力が第２の圧力Ｐ２未満のレベルにまで低下し、これがピストン３に対してのブレーキ効果を実現し、それによりエンジンブレーキ効果を生じさせる。シリンダ容積６に空気を流通させることが、第１の出口バルブ８を短く開けることを補足するものとして、またはその別法として、上述した第１の実施形態に従って第１の入口バルブ７を短く開けることによって行われ得ることを指摘しておく。
【００４９】
さらに、この方法が、上死点から下死点への方向のピストン３の変位の時間の少なくとも一部において第１の入口バルブ７を開いた状態で維持するステップに関連して、結果として貯蔵リザーバ１１をタービン２７に流体連通させるように制御可能バルブ２９を開いた状態で維持するステップを含むことができる。これが、好適には、シリンダ２を冷却することを目的としてシリンダ容積に外気を提供するために、シリンダ容積６内の既存の圧力が第１の圧力Ｐ１より低いときに行われる。第１の入口バルブ７を介して外気がシリンダ容積６に供給されることに関連して、例えばそれと連携してまたはそれの直前に、制御可能バルブ２９が開けられ得、それにより貯蔵リザーバ１１内の加圧ガスがタービン２７を駆動し、タービン２７が空気圧縮機２８を駆動し、空気圧縮機２８が外気の良好な供給を確実なものとする。
【００５０】
ここで、本発明の第３の実施形態の２つの代替形態を開示する図８および９を参照する。最初に、上記に関連する差異および追加物のみを説明する。特に明記しない限り、他のすべてのものが同じである。
【００５１】
本発明のこの第３の実施形態によると、貯蔵リザーバ１１がチェックバルブ３４を介して吸気チャンネル９に接続され、これが吸気チャンネル９から貯蔵リザーバ１１まで流体が流れるのを可能にする。第３の実施形態の第１の代替形態によると（図８）、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が制御可能な貯蔵リザーババルブ１２によって制御される。
【００５２】
第３の実施形態の第２の代替形態によると（図９）、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が第２の入口バルブ３２によって制御され、ここでは、チェックバルブ３４および貯蔵リザーバ１１が第２の吸気チャンネル３３内に配置される。貯蔵リザーバ１１が第２の吸気チャンネル３３の一部によって構成され得るか、あるいは別法として、第２の吸気チャンネル３３の中に配置されるかまたは第２の吸気チャンネル３３に接続される別個のタンクによって構成され得る。分かり易いように、第３の実施形態のこの第２の代替形態では、エンジンブレーキ中、第２の入口バルブ３２が第１の入口バルブ７と連帯的には制御されていないことを指摘しておく。例えば車両の推進中および非ブレーキ中などの、燃焼エンジンの通常運転中、第２の入口バルブ３２および第１の入口バルブ７が連帯的に制御され得る。
【００５３】
本発明のこの第３の実施形態では、この方法が、ピストン３が上死点に位置することに関連して、上述した第２の実施形態に従って、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が閉じられるときに、第１の出口バルブ８を短く開けることによりシリンダ容積６に空気を流通させるステップを含む。
【００５４】
さらに、この方法が、第１の出口バルブ８を短く開けることによりシリンダ容積６に空気を流通させるステップに関連して、貯蔵リザーバ１１をシリンダ容積６に流体連通させた状態で維持するステップを含むことができる。これにより、シリンダ２を冷却するためにシリンダ容積６を通る空気のクロスフローが増大する。
【００５５】
ここで、本発明の第４の実施形態を開示する図１０を参照する。最初に、上記に関連する差異および追加物のみを説明する。特に明記しない限り、他のすべてのものが同じである。この実施形態では、制御可能バルブ２９が所定の圧力で開く過剰圧力バルブによって構成されてもよいが、分かり易いように制御可能バルブ２９として言及することを指摘しておく。
【００５６】
第４の実施形態（図１０）は、第３の実施形態の第２の代替形態（図９）と第２の実施形態の第１の代替形態（図６）との組み合わせとして説明され得、ここでは、制御可能な貯蔵リザーババルブ１２が排除される。
【００５７】
第４の実施形態によると（図１０）、貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が第２の入口バルブ３２によって制御される。
貯蔵リザーバ１１が排気チャンネル１０の一部でありまた貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が第２の出口バルブ３０によって制御されるような実施形態では、貯蔵リザーバ１１のプライミングが各エンジンブレーキ機会の最初に行われる。貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が貯蔵リザーババルブ１２によって制御されるような実施形態では、貯蔵リザーバ１１が好適にはエンジンブレーキ機会ごとの間でプライミングする状態を維持する。貯蔵リザーバ１１が第２の排気チャンネル３１の一部または第２の吸気チャンネル３３の一部でありまた貯蔵リザーバ１１とシリンダ容積６との間の流体連通が第２の出口バルブ３０および第２の入口バルブ３２のそれぞれによって制御されるような実施形態では、貯蔵リザーバ１１のプライミングが各エンジンブレーキ機会の最初に行われ得るかまたは貯蔵リザーバ１１がエンジンブレーキ機会ごとの間でプライミングする状態を維持してもよい。プライミング中、シリンダ２およびピストン３がピストン圧縮機として使用される。
本発明の実行可能な修正形態
本発明は上述のおよび図面に示される実施形態のみに限定されず、上述および図面に示される実施形態は、主として、説明および例示を目的とする。本特許出願は本明細書で説明される好適な実施形態のすべての調整および変形を包含することを意図され、したがって本発明は添付の特許請求の範囲の表現によって定義され、またしたがって添付の特許請求の範囲の範囲内で装置があらゆる手法で修正され得る。
【００５８】
本発明から逸脱することなく、開示されるバルブアクチュエータが他のアクチュエータに交換され得る。
特許請求の範囲さらには本記述で使用される「関連する」という用語は、当該の活動の直前から直後に及ぶ区間を意味する。
【００５９】
また、上記の詳細な説明で明確には開示されないが、本発明のすべての代替形態／実施形態において、燃焼エンジンが、第１および第２の入口バルブならびに第１および第２の出口バルブをそれぞれ備えることができることを指摘しておく。
【００６０】
また、上方、下方、上側、下側などのすべての情報／関連する用語は図に従って方向づけられる装置を用いて解釈され／読み取られ、ここでは、図面は、参照を適切に読み取ることがきるように、方向づけられている、ことを指摘しておく。したがって、このような用語は示される実施形態での相互関係を単に示しており、本発明の装置が別の構造／デザインを有する場合にはこれらの関係が変更され得る。
【００６１】
したがって、特定の実施形態からの特徴が別の実施形態からの特徴と組み合わされ得ることが明確に述べられていない場合でも、このような組み合わせが可能である場合にはこのような組み合わせは明白であるとみなされるものとすることを指摘しておく。
【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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【国際調査報告】
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