(57)【要約】  【課題】エンジン始動時のクランキングトルクを低減したエンジンの提供と、その制御方法の提供。【解決手段】本発明のエンジンは、排気弁（１０）と、該排気弁（１０）を開閉する機構とを備え、排気弁（１０）を開閉する機構は、エンジン作動時には圧縮行程で排気弁（１０）を閉鎖するが、エンジン始動時には圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する機能を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気弁と、該排気弁を開閉する機構とを備え、排気弁を開閉する機構は、エンジン作動時には圧縮行程で排気弁を閉鎖するが、エンジン始動時には圧縮行程で排気弁を僅かに開放する機能を有していることを特徴とするエンジン。
【請求項２】
排気弁を開閉する機構は、手動により、圧縮行程で排気弁を僅かに開放する様に切り換えられる機能を有する請求項１のエンジン。
【請求項３】
制御装置を有し、該制御装置は、エンジン作動時とエンジンの始動時とを判断し、エンジン始動時に圧縮行程で排気弁を僅かに開放する機能を有する請求項１のエンジン。
【請求項４】
排気弁を開閉する機構はロッカアームを有し、該ロッカアームは、エンジン始動時に圧縮行程で排気弁の弁棒をシリンダ側に僅かに押し込む機能を有している請求項１〜３の何れか１項のエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのクランキングトルクを低減する技術に関する。特に、エンジン始動時のクランキングトルクを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７及び図８により、ターボチャージャ５を備えた大型自動車用エンジンの吸気行程、圧縮行程及びクランキングトルクを説明する。
吸気行程を示す図７において、吸気弁９は開弁され、排気弁１０は閉鎖されている。
シリンダ６内に新気Ａを吸気するためには、吸気マニフォールド２、吸気管２ａ、吸気弁９及び図示しないエアフィルタ等による吸気抵抗よりも、クランキングトルクを大きくする必要がある。
図７において、符号３ａは排気管、符号３は排気マニフォールドである。
【０００３】
圧縮行程を示す図８において、吸気弁９及び排気弁１０は閉鎖されている。吸気行程らおいて、シリンダ６に充填された新気Ａは、ピストン８の上昇と共に、圧縮される。新気Ａの圧縮には、ピストン８を介したクランキングトルクを必要とする。
ここで、ターボチャージャ５は加給作用をしてシリンダ６内の新気Ａを増加するので、クランキングトルクを増加させる方向に作用する。
【０００４】
上記の吸気行程、圧縮行程において、クランキングトルクは、冷却系のファン、ウオータポンプ、燃料供給系の燃料噴射ポンプその他の補機を駆動するのに必要なトルクとなる。
始動時には、補機駆動用のクランキングトルクを、スタータモータによって発生させている。
ここで、従来は、上述した補機駆動用のクランキングトルクを発生させるための容量を備えたスタータモータが必要であった。
しかし、始動時だけに必要とするスタータモータの容量を大きくする事は、自動車の限られたレイアウトでは困難であり、車両軽量化の要請に反してしまう。
また、公知のデコンプ構造は、装置が複雑であり、重量の増加、設置のためのコストの増加が問題となっている。
【０００５】
その他の従来技術として、エンジン始動時に排気バルブを開き、始動クランキング圧力を低減して、抵抗を減少させる技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術では、エンジンそのものを改造して、バルブリフト時にロッカアームの基端側に駒を挿入してロッカアームの復帰を規制する様に構成しなければならない。すなわち、大幅な改良が必要であり、実施するためには莫大なコストが必要となってしまう。
【特許文献１】特開２００３−１０６１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、エンジン始動時のクランキングトルクを低減したエンジンの提供と、その制御方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のエンジンは、排気弁（１０）と、該排気弁（１０）を開閉する機構とを備え、排気弁（１０）を開閉する機構は、エンジン作動時には圧縮行程で排気弁（１０）を閉鎖するが、エンジン始動時には圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する機能を有していることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
前記排気弁（１０）を開閉する機構は、手動により、圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する様に切り換えられる機能を有する（請求項２）。
【０００９】
本発明のエンジンは、制御装置（２１）を有し、該制御装置（２１）は、エンジン作動時とエンジンの始動時とを判断し、エンジン始動時に圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する機能を有する（請求項３）。
【００１０】
排気弁（１０）を開閉する機構はロッカアーム（１２）を有し、該ロッカアーム（１２）は、エンジン始動時に圧縮行程で排気弁（１０）の弁棒（１１）をシリンダ（６）側に僅かに押し込む機能を有している（請求項４）。
【００１１】
本発明において、圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する機能を有する機構として圧縮圧開放式ブレーキの機構を採用し、当該圧縮圧開放式ブレーキをエンジン始動時に作動するのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上述する構成を具備する本発明によれば、エンジン始動時には圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する様に構成されているので、圧縮行程の際にシリンダ（６）内部の圧縮された混合気は排気弁（１０）からシリンダ（６）外に排気される。
その結果、圧縮行程における混合気の圧縮比が低くなり、混合気の圧縮比が低くなった分だけクランキングトルクを低減する事が出来る。
【００１３】
ここで、本発明によれば、エンジン作動時には圧縮行程で排気弁（１０）を閉鎖し、圧縮行程における混合気の圧縮比は通常レベルまで回復するので、始動時にクランキングトルクが低減しても、エンジンの通常の運転時において、エンジン性能が低下してしまう事はない。
【００１４】
さらに本発明によれば、圧縮行程で排気弁（１０）を僅かに開放する機能を有する機構として圧縮圧開放式ブレーキの機構を採用し、当該圧縮圧開放式ブレーキをエンジン始動時に作動する様に構成することが可能である。その様に構成すれば、エンジンの構造を新規なものに変更することなく、既存の圧縮圧開放式ブレーキを適用する事により、エンジン始動時のクランキングトルクを低減して、エンジン始動時の各種負荷を低減することが可能である。
その結果、本発明を実施するのに必要なコストを、低く抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１〜図４は、本発明の第1実施形態を示している。
図１において、シリンダヘッド１６の下部に、シリンダ６に通じる排気孔１４が設けられている。排気孔１４は、排気管３ａを介して排気マニフォールド３に連通している。
排気孔１４の下端部に、弁座１３が形成されている。
【００１６】
弁座１３に着座あるいは脱座する様に、排気弁１０が配置されている。排気弁１０の上部に、弁棒１１が連結されている。弁棒１１は、シリンダヘッド１６の上部に延在している。弁棒１１の上端部は、排気弁用のロッカアーム１２の一端部に、接離自在に接している。ロッカアーム１２の他端部に、ボルト１２ａが上下方向に延びて取り付けられている。
【００１７】
ボルト１２ａの下端部は、プッシュロッド１５の上部に、密接に且つ揺動自在に接している。プッシュロッド１５の下端部は、明示しない動弁機構用のカム軸に接している。
ロッカアーム１２の中央部に、回動用の孔１２ｂが設けられている。
ロッカアーム１２の構成を示す図２及び図３において、孔１２ｂに、偏芯ブッシュ１８が嵌合されている。
【００１８】
図３において、通常運転の際における閉弁時のロッカアーム１２の位置を、点線で示している。一方、図３において、排気弁１０に隙間Ｄを形成させて、始動を容易にさせる状態のロッカアーム１２の位置が、実線で示されている。
図３に示すように、偏芯ブッシュ１８は、ロッカシャフト１７に対して偏芯している。
図３において、符号Ｃｒはロッカシャフト１７の中心であり、符号Ｃｂは実線で示す状態における偏芯ブッシュ１８の外周の中心である。
【００１９】
偏芯ブッシュ１８が、ロッカシャフト１７を中心に回転すると、偏芯ブッシュ１８の外周の中心、つまりロッカアーム１２の中心が下側にずれる。したがって、ロッカアーム１２が下方に押し下げられて、閉弁時の隙間Ｄが形成される。
【００２０】
図１に示すように、ロッカシャフト１７は支持部２２によって支持されており、支持部２２はシリンダヘッド１６の上部に取り付けられている。
図１及び図２に示すように、偏芯アーム２０は、ロッカシャフト１７の軸線に対して直角方向に取り付けられている。
このように構成されているので、始動時には、図３に示すように、矢印Ｙ方向に偏芯アーム２０を回転させる。偏芯アーム２０の回転によって、ロッカシャフト１７を回転する。ロッカシャフト１７の回転により、偏芯ブッシュ１８を介して支点１５ａまわりにロッカアーム１２を回動し、ロッカアーム１２を下げる。そしてロッカアーム１２が下がると、弁棒１１がシリンダ６側に移動して（下がり）、排気弁１０を脱座させる。
【００２１】
上記構成による第1実施形態における制御を、図４を参照して説明する。
図４において、エンジンを始動させるためのスタータモータ（図示を省略）が、作動しているか否かを判断する（ステップＳ１）。
スタータモータが作動していれば（ステップＳ１がｙｅｓ）、ステップＳ２に進む。スタータモータが作動していなければ（ステップＳ１がｎｏ）、ステップＳ３に進む
【００２２】
ステップＳ２では、圧縮行程において、弁棒１１をシリンダ６側に僅かに押し込んで、排気弁１０を僅かに開放させる。圧縮行程で排気弁１０を僅か開放することによって、始動時のクランキングトルクが低減される。
ステップＳ２において、「ＥＥＢ」なる表記は、圧縮行程と膨張行程で排気弁１０を開放して、エンジンブレーキ力を増加させるための、公知の技術を指している。大型のエンジンでは係る「ＥＥＢ」技術が多く採用されている。そのため、ステップＳ２では、「ＥＥＢ→ＯＮ」なる表現で、排気弁１０を僅かに開放させる旨を記述している。
そして、圧縮行程で排気弁１０を僅か開放してクランキングトルクを低減した状態で、エンジンを始動させて、「Ｒｅｔｕｒｎ」となる。
【００２３】
ステップＳ３では、スタータモータが作動していないので、圧縮行程で排気弁１０を開放させる制御は行わない。したがって、「ＥＥＢ→ＯＦＦ」である。
そして「Ｒｅｔｕｒｎ」となる。
【００２４】
図５、図６は、本発明の第２実施形態を示している。
以下、図５、図６を参照して、本発明の第２実施形態について、主として、図１〜図４の第１実施形態とは異なる点を説明する。
図５において、偏芯アーム２０の端部に、油圧アクチュエータ２３（図６参照）の上部３６が係合されている。
アクチュエータ２３の下部は、圧油管２５に接続されている。
圧油管２５は、電磁弁２６、油圧ポンプＰ１及びＰ０を介してオイルパン２４に連結されている。
【００２５】
電磁弁２６は、信号ライン２１Ｌを介して、制御装置２１に連結されている。
制御装置２１は、信号ライン１９Ｌを介して、始動レバー１９のＯＮ―ＯＦＦスイッチに連結されている。そして、始動レバー１９のＯＮ―ＯＦＦスイッチは、ステアリングコラム１７に取り付けられている。
【００２６】
制御装置２１は、始動時には、始動レバー１９からの始動信号を受信して、電磁弁２６を介して、高圧油をアクチュエータ２３に送油する機能を有している。
また、エンジン作動状態、例えばエンジン回転速度がクランキング回転速度以上にある状態では、アクチュエータ２３への送油をやめる機能を有している。
【００２７】
図６は、アクチュエータ２３の断面を示す構成図である。
外筒部３３の内部にシリンダ部３７が形成され、シリンダ部３７は上部が開放された形状となっている。シリンダ部３７内に、プランジャ３４が配置されている。プランジャ３４の下部には、プランジャ部３５が形成されている。
プランジャ３４の上部には凹部３６が形成されており、凹部３６は偏芯アーム２０の端部に係合する。
【００２８】
シリンダ部３７の底部には、２つの弁用孔４０、４２が形成されている。一方の弁用孔４０は、球形一方弁を構成しており、圧油管２５からの圧油をシリンダ部３７に導くものである。他方の弁用孔４２は、圧油管２５からの圧油の供給がなくなったときに、シリンダ部３７内の圧油を外部に排出するためのフリーピストン４２である。
アクチュエータ２３の底部と圧油管２５との連結は明示していないが、通常の管接合によって行われている。
この構成によって、始動時には、プランジャ３４により、偏芯アーム２０が図３の矢印Ｙ方向に回転する。そして、弁棒１１をシリンダ６側に僅かに押し込んで、開放させる。
【００２９】
図５、図６の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図４に示した第１実施形態と同様である。
【００３０】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、排気バルブを開放する機構は、図示の油圧システムに限定される訳ではなく、圧縮エア供給機構と作動用及び非作動用エアシリンダを有するシステムや、その他の公知のシステムを用いて、排気バルブを開閉する場合においても、本発明を適用する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第1実施形態の構成図。
【図２】図１の排気弁用のロッカアームを示す斜視図。
【図３】図２のロッカアームの構成と機能を示す側面図。
【図４】第１実施形態の制御作用を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態の構成図。
【図６】図５のアクチュエータの構成を示す断面図。
【図７】従来のエンジンの吸気行程におけるクランキングトルク発生の説明用図。
【図８】従来のエンジンの圧縮行程におけるクランキングトルク発生の説明用図。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ０・・・・・・・油ポンプ
Ｐ１・・・・・・・始動用ポンプ
６・・・・・・・・シリンダ
８・・・・・・・・ピストン
９・・・・・・・・吸気弁
１０・・・・・・・排気弁
１１・・・・・・・弁棒
１２・・・・・・・ロッカアーム
１２ａ・・・・・・ボルト
１３・・・・・・・弁座
１５・・・・・・・プッシュロッド
１６・・・・・・・シリンダヘッド
１７・・・・・・・ロッカシャフト
１８・・・・・・・偏芯ブッシュ
１９・・・・・・・始動レバー
２０・・・・・・・偏芯アーム
２１・・・・・・・制御装置
２２・・・・・・支持部
２３・・・・・・アクチュエータ
２４・・・・・・オイルパン
２５・・・・・・圧油管
２６・・・・・・・電磁弁
２７・・・・・・・ステアリングコラム
３３・・・・・・・外筒部
３４・・・・・・・プランジャ
３５・・・・・・・プランジャ部
３６・・・・・・・嵌合部
３７・・・・・・・シリンダ部
３８・・・・・・・チェック弁
４０、４１・・・・往路油孔
４２・・・・・・・フリーピストン
４４・・・・・・・復路油孔
【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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