JPH11513092A - ２サイクル圧縮リリースブレーキ付き４サイクル内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関（１０）は、流体連結部（５４および８４）を介して吸入および排出カム（４０および７０）によって作動するエンジンシリンダ吸入および排出バルブ（３０および６０）を有する。流体連結部（５４および８４）は、エンジンシリンダバルブ（３０および６０）の開閉の選択的な調整を可能にする選択的な空動きを有する。これらの調整は、カム（４０および７０）上の特定のローブに対する全ての応答を完全に排除することを含み得る。流体連結部は、吸入バルブの開きの一部が排出カムローブによって生じ、且つ／または、排出バルブの開きの一部が吸入カムローブによって生じるように相互接続され得る。上記連結部および連結部相互接続は、好ましくは、電子的に制御される。好ましくは、内燃機関は、４サイクルポジティブパワーモードまたは２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモードのいずれにおいても作動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 ２サイクル圧縮リリースブレーキ付き４サイクル内燃機関 発明の背景 本発明は、内燃機関用の可変タイミングバルブ作動システムに関し、より具体 的には、高速電磁バルブを用いて吸入および排出システムのタイミングを流体結 合することにより吸入および排出バルブのタイミングまたは他の関連する特性の 制御、調節または調整を行い、これにより、圧縮リリース制動効果をクランクシ ャフト１回転毎に達成する装置に関する。 同時に出願され、譲受人が同一の特許出願第08/512,528号は、どのようにすれ ば、エンジンシリンダバルブ間の流体連結部内の空動きと、通常それらのバルブ を制御する機械的入力とを選択的に利用して通常の入力に関連してバルブの開き を調整することができるのかを示している。これらの調整は、バルブの開きのタ イミングまたは量に関するものであってもよいし、あるいは、エンジンの作動モ ードをポジティブパワーから圧縮リリースブレーキに切り換えてもよい。しかし 、エンジンがポジティブパワーモードにおいて４サイクルのエンジンである場合 、そのエンジンは、圧縮リリースエンジンブレーキモードにおいても４サイクル を有する。これは、各エンジンシリンダが、エンジンクランクシャフトが２回転 する間に、圧縮リリース事象(compression release event)を１回しか起こせな いことを意味する。 Sicklerの米国特許第4,572,114号は、圧縮リリースエンジンブレーキをかける 際に、４サイクルエンジンを２サイクル作動に変換する装置を示している。これ は、各エンジンシリンダが、エンジンクランクシャフトが１回転する間に１回の 圧縮リリース事象を起こすことを可能にし、これにより、利用可能な圧縮リリー スブレーキを４サイクルブレーキの場合の約２倍にしている。しかし、Sickler の装置は、バルブ開放機構(valve opening mechanism)のそれぞれについて例え ば２つの流体接続部（例えば、図５の １３６および２１２、または図７の２５８および２１２）を用いており、比較的 複雑である。 D'Alfonsoの米国特許第5,152,258号は、内燃機関のカムおよびシリンダバルブ 間の流体連結部を示している。D'Alfonsoは、カムローブに対するエンジンシリ ンダバルブの応答について、特定の種類の調整を可能にするために、これらの流 体連結部から作動液(hydraulic fluid)を選択的にリリースする電気制御流体バ ルブを示している。しかし、エンジンブレーキに関しては、D'Alfonsoは排出ブ レーキを示しているだけで、圧縮リリースエンジンブレーキは示していない。 上記に鑑みて、本発明の目的の１つは、４サイクルエンジンの２サイクル圧縮 リリースエンジンブレーキへの選択的な変換を改良および簡略化することである 。 本発明の別の目的は、上記の同時に出願された特許出願の作動原理を拡張して 、２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモードにおける４サイクルエンジン の選択的な作動を容易にすることである。発明の要旨 本発明の上記およびその他の目的は、内燃機関における吸入カムと吸入バルブ の間および排出カムと排出バルブの間に選択的な空動きを持つ流体連結部を用い ることにより、本発明の原理に従って達成される。バルブの４サイクルポジティ ブパワーモード開放およびエンジンの２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキ モード作動を行うのに十分なローブがカム上に設けられ得る。４サイクルローブ または２サイクルローブのいずれかを選択するように、空動き流体連結部を作動 させる。吸入および排出バルブの流体連結部を選択的に流体相互接続することに より、２サイクル作動が望まれる場合に、あるタイプのカム上のローブによって 他のタイプのバルブの開きを生じることが可能になる。これにより、個々のカム プロファイルを幾分簡略化することが可能となり得る。流体連結部およびそれら の連結部の可能な相互接続は、好ましくは、電子的に（例えば、適切にプログラ ムされたマイクロプロセッサによって）制御される。この制御は、所望のエンジ ン作動モードだけでなく、様々なエンジンまたは車両の作動条件にも応答し、こ れにより、様々なバルブの開放のタイミングおよび／または範囲を、エンジンの 現作動モードにおける現作動条件に対して調節し、ひいては最適化することがで きる。 添付の図面および以下の好適な実施形態の詳細な説明から、本発明のさらなる 特徴、その性質および様々な利点がより明確になるであろう。図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って構成された内燃機関の実施形態例の代表的な部分を示 す、簡略模式図である。 図２ａは、図１の装置における吸入カム上のローブを示す簡略図である。 図２ｂは、図１の装置における排出カム上のローブを示す簡略図である。 図２ｃは、２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモード作動の際の図１の 装置における例示的なエンジンシリンダバルブの開きを示す簡略図である。 図２ｄは、４サイクルポジティブパワーモード作動の際の図１の装置における 例示的なエンジンシリンダバルブの開きを示す簡略図である。 図２ｅは、図２ｃに示す作動を行うように装置を制御する際の、図１の装置に おける例示的な信号トレースを示す簡略図である。 図２ｆは、図２ｄに示す作動を行うように装置を制御する際の、図１の装置に おける例示的な信号トレースを示す簡略図である。 図３は、図１に類似の図であるが、本発明の代替実施形態の１つを示す。 図４ａから図４ｆは、それぞれ図２ａから図２ｆに類似であるが、図３に示す 代替実施形態に関する。 図５は、図１に類似の別の図であるが、本発明の別の代替実施形態を示す。 図６ａから図６ｆは、それぞれ図２ａから図２ｆに類似であるが、図５に示す 代替実施形態に関する。 図７は、図１に類似のまた別の図であるが、本発明のまた別の代替実施形態を 示す。 図８ａから図８ｆは、それぞれ図２ａから図２ｆに類似であるが、図７に示す 代替実施形態に関する。 図９ａは、本発明の特定の作動原理を説明する際に有用な例示的なエンジンカ ムプロファイルを示す図である。 図９ｂは、本発明による、図９ａのエンジンカムプロファイルに同期した流体 バルブ制御信号のいくつかの例を示す図である。 図９ｃは、図９ａのエンジンカムプロファイルおよび図９ｂの流体バルブ制御 信号に応答した、エンジンバルブの開きのいくつかの例を示す図である。好適な実施形態の詳細な説明 図１に示すように、本発明に従って構成された例示的な内燃機関１０は、エン ジンシリンダヘッド２０を有し、エンジンシリンダヘッド２０は、その中で垂直 方向に往復運動できるように搭載された吸入バルブ３０および排出バルブ６０を 有する。図示したバルブ３０および６０は共に、内燃機関１０内の代表的な１本 のシリンダに供する。吸入バルブ３０は、プレストレスされた圧縮コイルばね３ ２によって、図示した閉鎖位置の方に上向きに弾性付勢されている。同様に、排 出バルブ６０は、プレストレスされた圧縮コイルばね６２によって、図示した閉 鎖位置の方に上向きに弾性付勢されている。スレーブピストン５８の下向きの動 きによって、バルブ３０を押し下げて開くことができる。スレーブピストン８８ の下向きの動きによって、バルブ６０を押し下げて開くことができる。吸入バル ブ３０は、関連する回転エンジンカム４０を有し、同様に、排出バルブ６０は、 関連する回転エンジンカム７０を有する。吸入カム４０および排出カム７０は、 エンジンのクランクシャフトに同期して回転する。カム４０および７０は、以下 に詳細に説明するようにバルブ３０および６０の開きを生じる、ローブ４２およ び７２を有する。 カム４０および７０はそれぞれ、流体回路によって、関連するバルブ３０およ び６０に作動可能に結合される。ポンプ９０は、この回路に、サンプ９２から加 圧作動液を供給する。この作動液は、エンジン潤滑油、エンジン燃料、またはあ らゆる他の適切な流体であり得る。ポンプ９０の出力圧は、比較的低い（例えば 、３４４．７５〜６８９．５ｋＰａ（５０〜１００ｐｓｉ））。この圧力は、逆 止バルブ９４、９６および９８を介して流体回路を流体で満たすのに十分であり 、且つ、マスタピストン５０および８０、ならびにスレーブピストン５８および ８８を、カム４０および７０、ならびにバルブ３０および６０の最上部に押し当 てるのに十分な圧力である。しかし、ポンプ９０の出力圧は、スレーブピストン ５８および８８がバルブ３０および６０を開くのに十分な程高くはない。 吸入カムローブ４２がマスタピストン５０を通過する際に、このカムローブは マスタピストンを内側に押す。この時に、電子制御された作動液バルブ５２が開 いていた場合、マスタピストン５０によって変位した作動液は、バルブ５２を介 して流体サブ回路(subcircuit)５４から逃げて、作動液アキュムレータ２２内に 蓄積する。アキュムレータ２２は、作動液の量をほぼポンプ９０の出口圧に維持 し、これにより、スレーブピストン５８および８８の戻り行程と同時ではないマ スタピストン５０および８０の戻り行程の際に、流体回路の残りの部分を即座に 再充填(refilling)する。アキュムレータ２２が過剰の作動液を受け取ると、ア キュムレータのプランジャが十分に下がって、サンプ９２に通じる作動液ドレイ ン２４を瞬間的に開く。 カムローブ４２がマスタピストン５０を通過する際に、直前で述べたようにバ ルブ５２が開いておらず、バルブ５２が閉じていた場合、作動液はサブ回路５４ 内に閉じこめられる。これにより、このサブ回路内の圧力が大幅に上昇し、マス タピストン５０によって変位した作動液が、これに対応するスレーブピストン５ ８の流体変位を生じる。この結果生じるスレーブピストンの下向きの動きによっ て、吸入バルブ３０が開く。上記ローブ４２がマスタピストン５０を通り過ぎる と、部材５０、５８および３０が 元の位置に戻る。 排出カム７０上のローブ７２は、バルブ８２（バルブ５２と同様である）と協 同することにより、上記の部材４０、５０、５２、５４、５８および３０の場合 と同様に、排出バルブ６０の開きを選択的に生じる。従って、排出カムローブ７ ２がマスタピストン８０を通過する際に、バルブ８２が開いていた場合、マスタ ピストンによって変位した作動液は、バルブ８２を介して流体サブ回路８４から アキュムレータ２２へ逃げる。これにより、スレーブピストン８８が排出バルブ ６０を開くのを防ぐ。しかし、排出カムローブ７２がマスタピストン８０を通過 する際に、バルブ８２が閉じていた場合、サブ回路８４内に閉じこめられた作動 液の圧力が実質的に上昇する。これにより、スレーブピストン８８が下がって、 バルブ６０を開く。上記ローブ７２がマスタピストン８０を通り過ぎると、部材 ８０、８８および６０が元の位置に戻る。 バルブ５２および８２（および、そのエンジンに関連する他の類似するバルブ ）の開閉は、電子制御回路１００によって制御される。適切にプログラムされた マイクロプロセッサを含み得る制御回路１００は、エンジンおよび／または車両 センサ１０２から入力を受け取る。これらの入力は、制御回路１００が、エンジ ンとの基本的な同期状態を維持することを可能にする。これらの入力はまた、車 両の運転手が、エンジンの作動モード（例えば、ポジティブパワーモードまたは 圧縮リリースエンジンブレーキモード）を選択することを可能にする。そして、 これらの入力は、エンジンおよび／または車両のスピード等の、エンジンおよび ／または車両に関する様々な可変作動パラメータについての情報を提供し得る。 制御回路１００は、所望のエンジン作動モードに適宜応じたバルブ３０および６ ０の開閉を行うのに適切なバルブ５２および８２の開閉を選択することにより、 その入力に応答する。また、制御回路１００は、バルブ３０および６０の開閉を （例えば、タイミング、時間および／または高さに関して）調整して現在のエン ジンおよび／または車両の作動条件に対してエンジン性能を最適化するように、 バルブ５２および８２の開閉のタイミングおよび時間を 調節することにより、これらの入力に応答する。上記原理の実施例を、図２ａか ら図２ｆに関連して説明する。 図２ａは、エンジンクランク角度に対してプロットされた吸入カム４０のプロ ファイルを示す。（図２ａに示したものと同じクランク角度スケールが図２群の 全てに適用される。４サイクルポジティブパワーモードにおける関連するエンジ ンシリンダの圧縮行程の上死点は、０°および７２０°である。）図２ｂは、排 出カム７０のプロファイルを示す。 図２ｃは、２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモードにおいて生じるバ ルブ３０および６０の開きを示す。（図２ｃおよび類似の他の図において、バル ブ３０の開きはそれぞれ参照符号３０で示され、バルブ６０の開きはそれぞれ、 参照符号６０で示される。図２ｃおよび類似の図においては、添字「ａ」および 「ｂ」を用いて、バルブの開きが、関連するカム４０／７０上の「ａ」または「 ｂ」ローブのいずれによるものであるかを示している。）図２ｃは、関連するエ ンジンシリンダに空気を入れるために、関連するエンジンピストンの各下降スト ローク(downward stroke)の間に吸入バルブ３０が開くことを示している。さら に、図２ｃは、圧縮空気をエンジンの排出マニホルドにリリースするために、関 連するエンジンピストンの各上昇ストローク(upward stroke)の終了点付近で排 出バルブ６０が開くことを示している。従って、エンジンクランクシャフトが３ ６０度回転する度に圧縮リリース事象が起こることにより、２サイクル圧縮リリ ースエンジンブレーキが行われる。このように圧縮リリース事象が４サイクルエ ンジンブレーキの場合に比べて２倍の頻度で起こることにより、４サイクル圧縮 リリースエンジンブレーキの場合に比べて約２倍のエンジンおよび車両制動馬力 が利用可能になる。 図２ｄは、エンジンの４サイクルポジティブパワーモード作動の際に生じるバ ルブ３０および６０の開きを示す。 図２ｅは、エンジンの圧縮リリースエンジンブレーキモード作動においてバル ブ５２（下側の信号トレースｔ５２）およびバルブ８２（上側の信号トレースｔ ８２）を制御する際に制御回路１００によって生成される信 号トレースを示す。これら（および他の類似する信号トレース）において、関連 する信号トレースがローのとき、バルブ５２および８２は閉じており、信号トレ ースがハイのとき、バルブは開いている。図２ｅにおいて、バルブ５２を制御す る信号は常にローである。従って、圧縮リリースエンジンブレーキの間、バルブ ５２は常にローであり、吸入カムローブ４２ａおよび４２ｂの両方に応答して吸 入バルブ３０が開く。一方、バルブ８２を制御する信号は、排出カムローブ７２ ａの最初の部分の間はハイであり、カムローブのトレーリング部(trailing port ion)（さらなる突出部７２ａ’を含む）およびそれ以外のときはローである。従 って、バルブ８２は、カムローブ７２ａの最初の部分の間は開いているが、さら なる突出部７２ａ’の間およびローブ７２ｂの間は閉じている。これに伴って、 排出バルブ６０は、ローブ７２ａの最初の部分の間は閉じたままであるが、（図 ２ｃの６０ａのように）さらなる突出部７２ａ’に応答して開く。また、排出バ ルブ６０は、（図２ｃの６０ｂのように）ローブ７２ｂにも応答して開く。 図２ｆは、エンジンのポジティブパワーモード作動の際にバルブ５２（下側の 信号トレースｔ５２）およびバルブ８２（上側の信号トレースｔ８２）を制御す るために制御回路１００によって生成される信号トレースを示す。バルブ５２を 制御するための信号は、吸入カムローブ４２ａの間はハイであるが、吸入カムロ ーブ４２ｂの間はローである。従って、バルブ５２は、ローブ４２ａの間は開い ているが、ローブ４２ｂの間は閉じている。これにより、吸入バルブ３０は、ロ ーブ４２ａを完全に無視して、このローブの間は閉じたままでいる。しかし、バ ルブ３０は、（図２ｄの３０ｂのように）ローブ４２ｂには応答して開く。図２ ｆにおけるバルブ８２を制御するための信号は、排出カムローブ７２ｂおよび排 出カムローブ７２ａの後半部分においてはハイである。この信号は、それ以外の ときはローである。従って、バルブ８２は、ローブ７２ｂの間、およびローブ７ ２ａの後半部分の間は開いているが、ローブ７２ａの最初の部分の間は閉じてい る。従って、排出バルブ６０は、ローブ７２ｂの間は閉じたままとなり、それ によって、このローブを完全に無視する。排出バルブ６０は、（図２ｄの６０ａ のように）ローブ７２ａの最初の部分には応答して開くが、このローブ上のトレ ーリング突出部７２ａ’は無視して、クランク角度約３６０°までに閉じる。 図１に関連して上記したようにバルブ５２および８２を開閉することによりエ ンジンシリンダバルブ３０および６０がどのカムローブに応答するのかを選択す ることに加えて、制御回路１００は、バルブ５２および８２の作動のタイミング により微妙な調整を行うことにより、バルブ３０および６０の開閉により微妙な 変化を与えることもできる。例えば、バルブ８２の閉鎖を、関連するカム特徴部 (cam feature)の開始部分に対して幾分遅らせることによって、図２ｃの６０ａ および６０ｂのような圧縮リリース事象の開始を、そのカム特徴部の開始部分に 対して遅らせることができる。同様に、そのバルブの開きを生じたカム特徴部の 終了部分の前に、関連するバルブ５２または８２を開くことによって、エンジン バルブ３０または６０を早めに閉じることが可能である。また、例えば、カム特 徴部のピークに達する前あるいはピークに達するときに、関連するバルブ５２ま たは８２を短時間開くことによって、バルブ３０および６０が開く距離を選択的 に低減することも可能である。様々なエンジンおよび／または車両の作動条件（ 例えば、エンジンおよび／または車両のスピードの変化）に対してエンジンを最 適化するために、エンジンバルブの作動にこれらの種類の変化を加えることが望 ましい場合がある。例えば、上記の変化は、様々なエンジンスピードに対して、 得られるエンジンブレーキの量を最適化し得るし、また、ポジティブパワーモー ドにおいては、様々なエンジンスピードに対して、燃料消費量および／またはエ ンジンの排出を最適化し得る。制御回路１００は、様々なアルゴリズムまたはル ックアップテーブル処理を行うことにより、制御回路が受け取っている入力１０ ２の現在の値に最も適した正確なエンジンバルブタイミングを決定するようにプ ログラムされ得る。その場合、制御回路１００は、バルブ５２および８２に与え られる、それらのエンジンバルブタイミングを得るのに必要な信号を生成する。 直前で述べた様々な種類の、エンジンカム特徴部に関連するエンジンバルブ作 動のより微妙な調整は、上記の特許出願第08/512,528号にさらに記載および説明 されている。 上記より、本発明の装置が、４サイクルポジティブパワーモードまたは２サイ クル圧縮リリースエンジンブレーキモードで内燃機関を作動させるため、および 、カム特徴部に対するバルブタイミングのより微妙な調整を行うための簡単で効 果的な方法を提供することが分かる。 図３は、圧縮リリースエンジンブレーキにおいて吸入カムローブの一部を用い て圧縮リリース排出バルブ開放を行う、本発明の代替実施形態の１つを示す。図 ３に示す装置１０ａは、図１の装置と多くの類似点を有しており、両図面におい て基本的に類似の部材には同じ参照符号を用いている。電子制御作動液バルブ５ ２および８２に加えて、図３に示す装置は、別の電子制御作動液切換器(diverte r)、即ちバルブ１１０を有する。バルブ１１０を切り換えることにより、ポート ＡとポートＢ、またはポートＡとポートＣのいずれかを流体接続することができ る。ポートＣは、コンジット１１２を介して流体サブ回路８４に接続されている 。バルブ５２および８２と同様に、バルブ１１０は、電子制御回路１００によっ て制御される。以下、図３に示す装置の作動を、図４ａから図４ｆ（それぞれ図 ２ａから図２ｆに類似）を参照しながら説明する。 図４ａは、図３の吸入カム４０のプロファイルを示す。従来のエンジンにおい てしばしばそうであるように、吸入カムローブ４２ｂが、排出行程の上死点より 幾分前（即ち、クランク角度３６０°の幾分前）から始まっていることに留意さ れたい。図４ｂは、図３の排出カム７０のプロファイルを示す。図４の排出カム ローブ７２ａは、図２ｂに示したさらなるトレーリング突出部７２ａ’を必要と しないことに留意されたい。 図４ｃは、エンジン１０ａの２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキ作動の 際の吸入バルブ３０および排出バルブ６０の開きを示す。このパターンは、図４ ｅに関連してより完全に説明されるように、吸入カムローブ４２ｂの最初の部分 によって、（図２ｃの排出バルブの開き６０ａに代わ る）排出バルブの開き６０ｘが生じていることを除いては、図２ｃに示したパタ ーンに非常に類似している。図４ｄは、エンジン１０ａの４サイクルポジティブ パワーモード作動の際の、吸入バルブ３０および排出バルブ６０の開きを示す。 図４ｅは、エンジン１０ａの２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモード 作動の際に制御回路１００によって生成される、バルブ５２（最下段の信号トレ ースｔ５２）、バルブ８２（中段の信号トレースｔ８２）、およびバルブ１１０ （最上段の信号トレースｔ１１０）を制御するための信号トレースを示す。類似 の図２ｅと同様に、図４ｅの下側２つの信号トレースは、関連するバルブ５２お よび８２が閉じているときにはローであり、関連するバルブが開いているときに はハイである。図４ｅの最上段の信号トレースは、バルブ１１０がポートＡとポ ートＢを流体接続しているときにはローであり、バルブ１１０がポートＡとポー トＣを流体接続しているときにはハイである。図４ｅにおいて、最下段の信号ト レースは常にローである。中段の信号トレースは、排出カムローブ７２ａの最初 の部分の間を除いてローである。最上段の信号トレースは、吸入カムローブ４２ ｂの最初の部分の間を除いては常に、バルブ１１０にポートＡとポートＢを接続 させる。 図４ｆは、エンジン１０ａの４サイクルポジティブパワーモード作動の際に、 制御回路１００によって生成される信号トレースを示す。ここでも、図４ｆの最 下段の信号ｔ５２がバルブ５２を制御し、中段の信号ｔ８２がバルブ８２を制御 し、最上段の信号ｔ１１０がバルブ１１０を制御する。最下段の信号トレースは 、吸入カムローブ４２ａの間はハイであり、これにより、吸入バルブ３０は吸入 カムローブ４２ａを完全に無視する。しかし、この信号はローブ４２ｂの間はロ ーであり、これにより、図４ｄの３０ｂに示すように、このローブに応答して吸 入バルブ３０が開く。図４ｆの中段の信号トレースは、排出カムローブ７２ｂの 間を除いてはローである。これにより、排出バルブ６０は、（図４ｄの６０ａに 示すように）排出カムローブ７２ａに応答して開くが、ローブ７２ｂの間は閉じ たままで ある。図４ｆの最上段の信号トレースは常にローであるので、バルブ１１０は、 常にポートＡとポートＢを接続する。 図４ｅに示す信号の結果、吸入バルブ３０は、（図４ｃの３０ａのように）吸 入カムローブ４２ａに応答して、また、（図４ｃの３０ｂのように）吸入カムロ ーブ４２ｂの少なくとも後半部分に応答して開く。また、図４ｄに示す信号の結 果、排出バルブ６０は、（図４ｃの６０ｂのように）排出カムローブ７２ｂに応 答して開く。排出カムローブ７２ａの間は、このカムローブに応答してマスタピ ストン８０の前進行程(forward stroke)の間にバルブ８２が開くので、排出バル ブ６０は開かない。しかし、ローブ７２ａの終了部分に近づくと、バルブ８２が 閉じて、バルブ１１０がポートＡ−Ｃ位置に切り換わる。これにより、吸入カム ローブ４２ｂの開始部分においてマスタピストン５０によって推進された(prope lled)高圧作動液がスレーブピストン８８に流れて、図４ｃの６０ｘで示すよう に排出バルブ６０が開く。適度な排出バルブの開き６０ｘが生じるとすぐに、バ ルブ１１０が切り換わってポートＡ−Ｂ位置に戻る。これにより、排出バルブ６ ０が閉じ、マスタピストン５０の前進行程の残りの部分によって、図４ｃの３０ ｂに示す吸入バルブ３０の開きが得られる。 上記より、図３の装置が、４サイクルポジティブパワーモードまたは２サイク ル圧縮リリースエンジンブレーキモードでエンジンを作動させる代替方法の１つ を提供することが分かる。さらに、上記のカム特徴部に対するエンジンバルブ応 答のより微妙な種類の調整のいずれもが、図３に示す装置において実現可能であ る。 図５は、圧縮リリースエンジンブレーキの間に排出カムローブの一部を用いて 付加的な吸入バルブの開きを生じる、本発明の別の代替実施形態を示す。やはり ここでも、図５に示す装置１０ｂは、図１の装置と多くの類似点を有し、両図面 において類似の部材には同じ参照符号を用いている。装置１０ｂは、さらなる電 子制御作動液切換器、即ちバルブ１２０を有する。バルブ１２０を切り換えるこ とにより、ポートＡとポートＢ、またはポートＡとポートＣのいずれかを流体接 続することができる。ポートＣは、 コンジット１２２を介して流体サブ回路５４に接続されている。バルブ１２０は 、電子制御回路１００によって制御される。図２ａから図２ｆまたは図４ａから 図４ｆにそれぞれ類似する図６ａから図６ｆを参照しながら、装置１０ｂの作動 を説明する。 図５および図６ａは、吸入カム４０が１つのローブ４２のみを有することを示 している。図５および図６ｂは、排出カム７０が２つのローブ７２ａおよびロー ブ７２ｂを有することを示している。 図６ｃは、２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキの間、排出バルブ６０が 、排出カムローブ７２ｂに応答して６０ｂにおいて開くことを示している。排出 バルブ６０は、ローブ７２ａ上のさらなるトレーリング突出部７２ａ’に応答し て６０ａにおいても開く。吸入バルブ３０は、排出カムローブ７２ａの最初の部 分に応答して３０ｘにおいて、また、吸入カムローブ４２に応答して３０ｂにお いて開く。 図６ｄは、４サイクルポジティブパワーモードにおいて、排出バルブ６０が、 排出カムローブ７２ａの最初の部分に応答して６０ａにおいて開くことを示して いる。吸入バルブ３０は、吸入カムローブ４２に応答して３０ｂにおいて開く。 図６ｅおよび図６ｆにおいて、最上段の信号トレースｔ１２０はバルブ１２０ を制御する。このトレースは、バルブポートＡをバルブポートＢに接続する場合 にはローである。このトレースは、バルブポートＡをバルブポートＣに接続する 場合にはハイである。（図６ｆにおいて、このトレースは常にローである。）図 ６ｅおよび図６ｆの最下段のトレースｔ５２は、バルブ５２を制御する（ハイで 開放、ローで閉鎖）。このトレースは、図６ｅおよび図６ｆの両方において常に ローであるが、他の実施形態に関連して上記した吸入バルブ応答のより微妙な調 節を行うために、バルブ５２を瞬間的に開くことはできる。図６ｅおよび図６ｆ の中段のトレースｔ８２は、バルブ８２を制御する（ハイで開放、ローで閉鎖） 。図６ｅの最上段のトレースｔ１２０によって示されるように、排出カムローブ ７２ａの最初の部分の間、バルブ１２０は、ポートＡをポートＣに接続するよう に 切り換えられる。これにより、このローブに応答して、マスタピストン８０の前 進行程の最初の部分は、図６ｃの３０ｘに示すように、吸入バルブ３０を開く。 適切な排出バルブの開き３０ｘが生じた後、バルブ８２を開いて、ローブ７２ａ の中間部分を抑制することによりバルブ３０を再び閉じる。その後、バルブ１２ ０を、ポートＡとポートＢを接続する状態に戻す。さらなる突出部７２ａ’が始 まる直前に、バルブ８２を再び閉じる。これに伴い、図６ｃの図６０ａに示すよ うに、さらなる突出部７２ａ’は排出バルブ６０を開く。 図６ｆにおいて、中段の信号トレースｔ８２は、排出カムローブ６０ｂおよび ローブ７２ａ上のさらなる突出部７２ａ’の間、バルブ８２が開いていることを 示している。これにより、エンジンの１０ｂのポジティブパワーモード作動の際 に、排出バルブ６０が、これらの排出カム特徴部を無視することが可能になる。 やはり、他の実施形態に関連して上記したより微妙なタイミングの調整は、図 ５に示した実施形態においても用いることが可能である。 図６ｅおよび図６ｆは、エンジン１０ｂの両作動モードにおいて、常に閉じた ままのバルブ５２を示している。従って、バルブ５２およびこのバルブを通る流 体回路経路は、適宜、エンジン１０ｂから省略できる。一方、上記段落で述べた より微妙なタイミング調整を確実にする目的で、バルブ５２を残しておくことが 望ましい場合がある。 図７に、さらに別の実施形態を示す。ここでも、上記実施形態の部材と類似の 部材は、同じ参照符号によって識別している。 図８ａから図８ｆは、図７に示す実施形態に関連し、それぞれ、図２ａから図 ２ｆ，図４ａから図４ｆまたは図６ａから図６ｆに類似する。図８ａは、吸入カ ム４０のプロファイルを示す。図８ｂは、排出カム７０のプロファイルを示す。 図８ｃに示す２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモード作動においては 、排出カムローブ７２ｂによって排出バルブの開き６０ｂを生じ、吸入カムロー ブ４２の最初の部分によって排出バルブの開き６０ｘを生じ ている。また、図８ｃにおいて、排出カムローブ７２ａの最初の部分によって吸 入バルブの開き３０ｘを生じ、吸入カムローブ４２の後半部分によって吸入バル ブの開き３０ｂを生じている。 図８ｄに示す４サイクルポジティブパワーモード作動においては、排出カムロ ーブ７２ａによって排出バルブの開き６０ａを生じ、吸入カムローブ４２によっ て吸入バルブの開き３０ｂを生じている。 図８ｅに示す信号トレースは、２サイクルエンジンブレーキに関し、図８ｆは 、４サイクルポジティブパワーモード作動におけるこれらの信号トレースを示し ている。図８ｅおよび図８ｆにおいて、最上段のトレースｔ１２０は、バルブ１ ２０の制御に関し、２番目のトレースｔ１１０は、バルブ１１０の制御に関する 。いずれの場合も、バルブポートＡとバルブポートＢを接続する場合にはトレー スはローであり、バルブポートＡとバルブポートＣを接続する場合にはトレース はハイである。３番目および４番目のトレースは、それぞれ、バルブ８２および ５２の制御に関する。いずれの場合も、関連するバルブを閉じる場合にはトレー スはローであり、関連するバルブを開く場合にはハイである。 ２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモード（図２ｃ）において、排出カ ムローブ７２ｂが排出バルブの開き６０ｂを生じるように、ローブ７２ｂの間は 、バルブ８２を閉じるとともにバルブ１２０をＡ−Ｂ位置にする。排出カムロー ブ７２ａの最初の部分が吸入バルブの開き３０ｘを生じるように、ローブ７２ａ のこの部分の間は、バルブ８２を閉じるとともにバルブ１２０をＡ−Ｃ位置にす る。これにより、加圧作動液が、マスタピストン８０からバルブ１２０（ポート Ａ−Ｃ）およびコンジット１２２を通ってスレーブピストン５８に流れて、吸入 バルブ３０を開く。適度な吸入バルブの開き３０ｘが生じるとすぐに、バルブ８ ２を開いて、さらなる作動液圧をマスタピストン８０からアキュムレータ２２に リリースする。その時、バルブ１２０をＡ−Ｂ位置に戻してもよい。バルブ８２ は、排出カムローブ７２ａの後のどの時点でも、再び閉じ得る。吸入カムローブ ４２の最初の部分が排出バルブの開き６０ｘを生じるように、ローブ４２の この部分の間は、バルブ５２を閉じるとともにバルブ１１０をＡ−Ｃ位置にする 。これにより、マスタピストン５０からの加圧作動液が、バルブ１１０（ポート Ａ−Ｃ）およびコンジット１１２を通ってスレーブピストン８８に流れて、図８ ｃの６０ｘに示すように、排出バルブ６０を開く。適度な排出バルブの開きが生 じるとすぐに、バルブ５２を短時間開いて、作動液の一部をアキュムレータ２２ に抜く。これにより、排出バルブ６０が再び閉じる。その後、図８ｃの３０ｂに 示すように、吸入カムローブ４２の残りの部分によって吸入バルブ３０が開くよ うに、バルブ１１０をＡ−Ｂ位置に戻すとともにバルブ５２を再び閉じる。 図８ｆにおいて、バルブ１１０および１２０は、常にＡ−Ｂ位置を維持する。 同様に、バルブ５２は、常に閉じたままである。バルブ８２は、排出カムローブ ７２ｂの間を除いては常に閉じている。排出カムローブ７２ｂの間は、このロー ブに応答して排出バルブ６０が開かないように、バルブ８２が開いている。 ５２、８２等のようなバルブの制御を利用して、エンジンバルブのタイミング 、エンジンバルブの開きの量等のより微妙な変化を与えることが可能なことは、 上記説明において何度も述べた通りである。幾分関連のある装置においてこの原 理を示して説明している特許出願第08/512,528号は、参考として本願に援用され ている。本願の図９ａ〜図９ｃも、この原理のいくつかの例を提供するものであ る。例示的なエンジンカムプロファイルを図９ａに示す。５２、８２等のような トリガーバルブ(trigger valves)を制御するための様々な可能な信号を、図９ａ に同期した図９ｂに示す。これらの信号はそれぞれ、ａ、ｂ，ｃおよびｄとして 識別する。図９ａのカムプロファイルと、図９ｂの制御信号によって制御された 関連するトリガーバルブとに応答した、３０または６０のようなエンジンバルブ の様々な開きを図９ｃに示す。例えば、関連するトリガーバルブが図９ｂの信号ａ によって制御される場合、エンジンバルブは、図９ｃのａに示すように開く。 信号ａは、エンジンカム全体を通してトリガーバルブを閉じた状態に維持するこ とにより、エンジンバルブの開きを、エンジンカムプロファ イル全体の後に生じるようにする。図９ｃの信号ｂに示すように、エンジンカム プロファイルがピークに達する前に関連するトリガーバルブを開いた場合、エン ジンバルブは、図９ｂの信号ｂに示すように、少なめに開いて早めに閉じる。図 ９ｃのｃに示すように、関連するトリガーバルブをさらに早めに開いた場合、図 ９ｂの信号ｃに示すように、これらの傾向がさらに顕著になる。カムプロファイ ルが開始した後まで、関連するトリガーバルブを開けたままにしておくことによ って（図９ｂの信号ｄ参照）、図９ｃのｄに示すように、エンジンバルブの開き をエンジンカムプロファイルの開始部分に対して遅らせることができる。上記の 別の特許出願（第08/512,528号）は、これらの種類のエンジンバルブの開き調整 のさらに別の例を示して説明している。 本発明のシステムは、多数のさらなる利点を有し得る。流体空動きを用いて特 定の確動カムの動き(positive cam motions)を調整または排除することによって エンジンバルブのタイミングおよび変位を変化させることは、ポジティブパワー モードにおいて燃料経済性を高めるのに有用であり得る。寒中、ポジティブパワ ーモードにおいて、特定のエンジンバルブを早めに閉じることによって、本シス テムは、エンジン暖機装置として用いることができる。２ストロークエンジンブ レーキモード作動中に、エンジン排出バルブを開いて、排出マニホルドからの逆 流をエンジンシリンダ内に入れることが可能である。これにより、エンジンシリ ンダは過給され、エンジンブレーキ性能が向上する。エンジンのポジティブパワ ーモード作動において排出バルブのタイミングを変化させることによって、排出 ガスの一部を再循環させて物質排出(partilcle emissions)を低減することが可 能である。 上記が本発明の原理の例示に過ぎず、当業者により様々な改変が行われること が可能であることが理解される。例えば、図１、図３、図５および図７は全て、 エンジンが、１本のエンジンシリンダにつき１つの吸入バルブ３０および１つの 排出バルブ６０を有することを示唆している。エンジンが、１本のシリンダにつ き２つの吸入バルブおよび２つの排出バルブを 有することはごく一般的なことであり、本発明がそのようなエンジンに対しても 等しく適用可能であることは、すぐに明らかになるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関（１０、１０ａ、１０ｂおよび１０ｃ）であって、該内燃機関のシ リンダに関連する吸入バルブ（３０）と、該シリンダに関連する排出バルブ（６ ０）と、該吸入バルブ（３０）の可能な開きに同期した少なくとも１つのローブ （４２ａ、４２ｂおよび４２）を有する吸入カム（４０）と、該排出バルブ（６ ０）の可能な開きに同期した複数のローブ（７２ａおよび７２ｂ）を有する排出 カム（７０）と、該吸入カムローブ（４２ａ、４２ｂおよび４２）に選択的に応 答して該吸入バルブ（３０）を開けるように該吸入カム（４０）および該吸入バ ルブ（３０）の間で作動可能に結合された作動液を含有する第１の流体連結部（ ５０、５４および５８）と、該排出カムローブ（７２ａおよび７２ｂ）に選択的 に応答して該排出バルブ（６０）を開けるように該排出カム（７０）および該排 出バルブ（６０）の間に作動可能に結合された作動液を含有する第２の流体連結 部（８０、８４および８６）と、該第１の流体連結部（５０、５４および５８） 内の作動液圧を選択的に制御することにより、該吸入カムローブ（４２ａ、４２ ｂおよび４２）に応答して該吸入バルブ（３０）の開きを選択的に調整する第１ の作動液制御部（５２）と、該第２の流体連結部（８０、８４および８８）内の 作動液圧を選択的に制御することにより、該排出カムローブ（７２ａおよび７２ ｂ）に応答して該排出バルブ（６０）の開きを選択的に調整する第２の作動液制 御部（８２）とを備え、該第１および第２の作動液制御部（５２および８２）が 、該エンジンの４サイクルポジティブパワーモードまたは２サイクル圧縮リリー スブレーキモード作動のいずれにおいても、該吸入および排出カムローブ（４２ ａ、４２ｂ、４２、７２ａおよび７２ｂ）に応答して、該吸入および排出バルブ （３０および６０）の開きを生じるように該第１および第２の流体連結部（５４ および８４）を制御するように選択的に作動可能であることを特徴とする、内燃 機関。 ２．前記作動液制御部（５２および８２）の少なくとも一方が、該作動液制御部 に関連する前記流体連結部（５４および８４）から作動液を選択的にリリースす るためのバルブ（５２および８２）を含む、請求項１に記載の内燃機関。 ３．前記バルブ（５２および８２）が、電子制御回路（１００）によって制御さ れる電動バルブである、請求項２に記載の内燃機関。 ４．前記流体連結部（５４および８４）の少なくとも一方が、該流体連結部が作 動可能に結合された前記カム（４０および７０）上の前記単数または複数のロー ブに応答して往復運動するマスタピストン（５０および８０）と、該流体連結部 （５４および８４）内における作動液の圧力および流量(pressure and flow)に 応答して選択的に往復運動するスレーブピストン（５８および８８）とを備え、 これにより、該流体連結部（５４および８４）が作動可能に結合した前記バルブ （３０および６０）を選択的に開く、請求項１に記載の内燃機関。 ５．前記排出バルブ（６０）を、前記排出カム（７０）上の任意の第１のローブ （７２ａおよび７２ｂ）に応答して完全に閉じた状態に維持し、該排出カム（７ ０）上の任意の第２のローブ（７２ａおよび７２ｂ）に応答して開くように、前 記第２の作動液制御部（８２）が選択的に作動可能である、請求項１に記載の内 燃機関。 ６．前記吸入カム（４０）が複数のローブ（４２ａおよび４２ｂ）を有し、且つ 、前記吸入バルブ（３０）を、該吸入カム（４０）上の任意の第１のローブ（４ ２ａおよび４２ｂ）に応答して完全に閉じた状態に維持し、該吸入カム（４０） 上の任意の第２のローブ（４２ａおよび４２ｂ）に応答して開くように、前記第 １の作動液制御部（５２）が選択的に作動可能である、請求項１に記載の内燃機 関。 ７．前記第１および第２の流体連結部（５４および８４）を選択的に相互接続す ることにより、該連結部の一方における流体圧パルスを該連結部の他方に伝達し て、該連結部の該他方が作動可能に結合した前記バルブ（３０および６０）を開 く、流体相互接続部（１１２および１２２）をさらに備えた、請求項１に記載の 内燃機関。 ８．前記流体圧パルスが、前記連結部の前記一方が作動可能に結合した前記カム （４０および７０）上のローブによって、該連結部（５４および８４）の該一方 の中で生じる、請求項７に記載の内燃機関。 ９．前記流体相互接続部（１１２および１２２）が、前記連結部（５４および８ ４）の前記一方の流体結合を、さもなくば該連結部（５４および８４）の該一方 が結合する前記バルブ（３０および６０）から該連結部（５４および８４）の前 記他方が結合した前記バルブ（３０および６０）に選択的に切り換える(diverti ng)作動液切換器（１１０および１２０）を備えている、請求項８に記載の内燃 機関。 １０．前記切換器（１１０および１２０）が、電子制御回路（１００）によって 制御される電動バルブ（１１０および１２０）である、請求項９に記載の内燃機 関。 １１．前記流体相互接続部（１１２および１２２）が、前記第１の流体連結部（ ５４）から前記第２の流体連結部（８４）に流体圧パルスを選択的に伝達する第 １のそのような相互接続部（１１２）であり、且つ、前記装置が、該第２の流体 連結部（８４）から該第１の流体連結部（５４）に流体圧パルスを選択的に伝達 することにより前記吸入バルブ（３０）を開く第２の流体相互接続部（１２２） をさらに備えた、請求項７に記載の内燃機関。 １２．前記第２の流体相互接続部（１２２）によって伝達される前記流体圧パル スは、前記排出カム（７０）上のローブ（７２ａおよび７２ｂ）によって前記第 ２の流体連結部（８４）の中で生じる、請求項１１に記載の内燃機関。 １３．前記作動液切換器（１１０および１２０）が第１のそのような切換器（１ １０）であり、且つ、前記第２の流体相互接続部（１２２）が、前記第２の流体 連結部（８４）の流体結合を前記排出バルブ（６０）から前記吸入バルブ（３０ ）に選択的に切り換える第２の作動液切換器（１２０）を備えている、請求項１ ２に記載の内燃機関。 １４．前記第２の切換器（１２０）が、電子制御回路（１００）によって制御さ れる電動バルブ（１２０）である、請求項１３に記載の内燃機関。 １５．前記電子制御回路（１００）がマイクロプロセッサを含む、請求項３、１ ０または１４に記載の内燃機関。 １６．前記エンジンの作動パラメータをモニタするとともに、該パラメータを示 す出力信号を生成するセンサ（１０２）をさらに備え、該出力信号を前記電子制 御回路（１００）に与えて、該制御回路に、該パラメータに従って前記電動バル ブ（５２、８２、１１０および１２０）の作動を調整させる、請求項３、１０ま たは１４に記載の内燃機関。 １７．前記パラメータが、前記内燃機関がポジティブパワーモードまたは圧縮リ リースエンジンブレーキモードのいずれになるのかを示す指標を含む、請求項１ ６に記載の内燃機関。 １８．前記制御回路（１００）が、前記センサ（１０２）の前記出力信号 に応答して、前記内燃機関がポジティブパワーモードになることを前記指標が示 す場合には該内燃機関の４サイクルポジティブパワーモード作動を提供するよう に前記電動バルブ（５２、８２、１１０および１２０）を作動させ、該内燃機関 が圧縮リリースエンジンブレーキモードになることを該指標が示す場合には該内 燃機関の２サイクル圧縮リリースエンジンブレーキモード作動を提供するように 該電動バルブ（５２、８２、１１０および１２０）を作動させる、請求項１７に 記載の内燃機関。