エンジンのバルブ機構の制御装置及びその制御方法
【課題】 高出力化によるディーゼルエンジンの始動時及び高速時の諸特性の問題を改善する。高出力エンジンで問題となる始動不良、始動直後に排出される、通常強い刺激臭を伴う白煙の問題を解消し、かつ、高速時には高出力化による筒内圧力の抑制、燃焼温度低下によるＮＯX 等排出ガス特性の改善、損失馬力低減による燃料消費率を改善する。
【解決手段】 エンジンのバルブ機構の吸気弁とクロスヘッドとの間に吸気弁作動角可変装置を設け、始動時にはバルブ機構への圧油の供給を停止して、吸気弁のリフト及び作動角を小さくて有効圧縮比を上げ、高速時にはバルブ機構へ圧油を供給して、吸気弁のリフト及び遅閉作動角を大きくして、有効圧縮比を下げ、始動時と高速時との２段階の制御で、吸気弁の作動角及び有効圧縮比を可変にする。
【解決手段】 エンジンのバルブ機構の吸気弁とクロスヘッドとの間に吸気弁作動角可変装置を設け、始動時にはバルブ機構への圧油の供給を停止して、吸気弁のリフト及び作動角を小さくて有効圧縮比を上げ、高速時にはバルブ機構へ圧油を供給して、吸気弁のリフト及び遅閉作動角を大きくして、有効圧縮比を下げ、始動時と高速時との２段階の制御で、吸気弁の作動角及び有効圧縮比を可変にする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのバルブ機構の制御装置及び制御装方法に係わり、特には、ディーゼルエンジンの吸気バルブの開閉時期を可変するバルブ機構の制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、乗用車用ガソリンエンジンで、動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間に油圧式バルブラッシュアジャスタを介設して、エンジンの回転速度に応じて任意に、かつ、自動的にバルブ開閉時期を可変コントロールするバルブ駆動装置の事例が特開平１−２３２１０３号公報で知られており、図５に基づき説明する。図５に示すように、エンジンのバルブ駆動装置の要部の構成を示している。図中、符号５１はシリンダーヘッド、５２はカム、５３は吸気弁（そのステム部）、カム５２と吸気弁５３との間には、シリンダーヘッド５１のプランジャ挿入孔５１ａに慴動自在にバケット５４、及び、該バケット５４の内部に位置して設けられた油圧式バルブラッシュアジャスタ５５とが配設されている。そして、上記カム５２の回転により、バケット５４及び油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を介して上記吸気弁５３を上下にストローク作動させて、開閉弁作動させるようになっている。油圧式バルブラッシュアジャスタ５５は上方側に位置した中圧室５６を形成する第１アジャスタ部５５Ａと、下方側に位置した高圧室５７を形成する第２アジャスタ部５５Ｂとの２組のアジャスタ部材によってプランジャ５８部を構成している。第１アジャスタ部５５Ａは第１アジャスタボデイ５９Ａと、第１のバルブスプリング６０と、第１のチェックボール６１と、第１のリターンスプリング６２と、第１のチェックバルブケ−ス６３とから構成されている。第２アジャスタ部５５Ｂは第２アジャスタボデイ５９Ｂと、第２のバルブスプリング６４と、第２のチェックボール６５と、第２のリターンスプリング６６と、第２のチェックバルブケ−ス６７とから構成されている。上記第１及び第２のチェックバルブは、各々上記バケット５４内のオイルリザーブ室６８から第１及び第２のアジャスタボデイ５９Ａ、５９Ｂへのオイルは流入は許すが、流出は許さないようになっている。バケット５４の内部には、該バケット５４と、上記プランジャ５８をガイドするガイド部材６９でオイルのリザーブ室６８が形成され、該リザーブ室６８内は、バケット５４部に設けたオイル流入口７０を介してシリンダーヘッド５１のオイル通路７１に連通されるとともに、バケット５４の頭部内壁に設けたオイル流出口７２を介して上記各アジャスタボデイ５９Ａ、５９Ｂの内部に連通されるようになっており、シリンダーヘッド５１のオイル通路７１からのオイルを上記リザーブ室６８に供給後、先ず第１アジャスタボデイ５９Ａの内部から第１のチェックバルブを介して中圧室５６に供給するようにしている。そして、さらに該中圧室５６のオイルが上記第２アジャスタボデイ５９Ｂの内部から第２のチェックバルブを経て高圧室５７に供給される。そして、上記の構成において、符号７３は内側バネ７４と外側バネ７５との二重のバネによって形成された容積量規制バネであり、上記吸気弁３の着座期間中において上記中圧室５６の容積が常に一定値に保持されるように上記第１のリターンスプリング６２に較べて相当に付勢力の高バネを使用して構成されている。
【０００３】次に、作動を説明する。エンジン動弁系のバルブ５３とバルブ作動用のカム５２との間に油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を介設している。該油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を相互に連係作動するカム側第１アジャスタ部５５Ａとバルブ側第２アジャスタ部５５Ｂとの２組の油圧式バルブラッシュアジャスタ５５によって作動する。すなわち、第２アジャスタ部５５Ｂの高圧室５７からのオイルリーク量を第１アジャスタ部５Ａの中圧室５６からのオイルリーク量よりも小さく設定する一方、第２アジャスタ部５５Ｂの第２のリターンスプリング６６の付勢力よりも大に設定している。すなわち、動弁用のカム５２と該カムによって開弁作動されるバルブ５３との間に位置して設けられていて、上記バルブ５３のバルブラッシュを自動的に調整する油圧式バルブラッシュアジャスタ５５が中圧室５６を有するカム側第１アジャスタ部５Ａと高圧室５７を有する第２アジャスタ部５５Ｂとの特性を異にする２組のアジャスタ部材で、カム作動時における各油室のオイルリーク量を第１アジャスタ部５Ａより第２アジャスタ部５５Ｂ側の方を少なく設定している。これにより、第１アジャスタ部５Ａ側で初期沈み量を決定する正確な動特性を実現し、又、オイルリーク量の少ない第２アジャスタ部５５Ｂで静特性を実現するようになっている。しかも、第２のリターンスプリング６６の付勢力が第１のリターンスプリング６２の付勢力よりも大きいので中圧室５６側初期容積は極めて正確に設定され、初期値の変動が確実に吸収される。したがって、エンジン回転速度に応じて任意に、かつ、自動的にバルブタイミングを可変にコントロールすることができることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような、従来の技術の特開平１−２３２１０３号公報のエンジンのバルブ駆動装置の事例には次のような問題点がある。
(1) このエンジンのバルブ駆動装置の事例は乗用車用ガソリンエンジンで、動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間に油圧式バルブラッシュアジャスタを介設している。乗用車用ガソリンエンジンなので、低速から高速までの速度変動があるため、エンジン回転速度に応じて任意に、かつ、自動的にバルブタイミングを可変にコントロールするようにしている。そのため、構成として、油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を相互に連係作動するカム側第１アジャスタ部５５Ａと、バルブ側第２アジャスタ部５５Ｂとの２組の油圧式バルブラッシュアジャスタ５５によって作動させている。バルブ５３のバルブラッシュを自動的に調整する油圧式バルブラッシュアジャスタ５５が中圧室５６を有するカム側第１アジャスタ部５Ａと高圧室５７を有する第２アジャスタ部５５Ｂとの特性を異にする２組のアジャスタ部材で、カム作動時における各油室のオイルリーク量を第１アジャスタ部５５Ａより第２アジャスタ部５５Ｂ側の方を少なく設定している。すなわち、オイルリーク量をコントロールして、制御している。しかしながら、オイルリーク量はオイルの粘度及び隙間（第１及び第２のオイルの洩れ通路）によって変わる。すなわち、オイルの粘度は運転のオイルの使用温度でリーク量が変わる。又、隙間は穴側の部品、軸側の部品の寸法精度のバラツキの管理がむずかしい問題がある。さらに、カム側第１アジャスタ部５５Ａとバルブ側第２アジャスタ部５５Ｂとの２組の油圧式バルブラッシュアジャスタ５５によって作動させることにより、バルブラッシュアジャスタ部の部品点数が多く、構造が複雑であるという問題がある。
【０００５】(2) 又、近年では、ディーゼルエンジン駆動の発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）が使用されている。この製品に使用されるエンジンの回転速度は車両用とは異なり、低速から高速までの速度変動がなく、常時一定の回転速度で運転される。一方、高出力化、排出ガス特性等の改善の対応として、高速の定格出力時にはバルブ機構の吸気バルブのリフト量を大きくして、吸気弁の作動角を大きくし、有効圧縮比（吸気弁閉時のシリンダ容積／圧縮容積）を低下させて、出力及び排出ガス特性等の性能を向上し、筒内圧力を抑制する必要がある。又、始動時にはバルブ機構の吸気弁のリフト量を小さくして、吸気弁の作動角を小さくし、有効圧縮比を高くさせて、始動性を向上させる必要がある。即ち、高速時と始動時の吸気弁の作動角及び有効圧縮比を可変にする必要がある。したがって、上記要求品質を満足し、構造を簡素化したエンジンのバルブ機構の制御装置及び制御方法が望まれている。
【０００６】本発明は上記のような従来の問題点に着目し、ディーゼルエンジン駆動の発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）用の常時一定の回転速度で運転されるエンジンの性能改善を目的とする。すなわち、高速時の定格出力時にはバルブ機構の吸気バルブのリフト量を大きくして、吸気弁の作動角を大きくし、有効圧縮比を低下させて、筒内圧力を抑制し、高出力化、ＮＯX 排出ガス特性等の性能を向上する。又、始動時にはバルブ機構の吸気弁のリフト量を小さくして、吸気弁の作動角を小さくし、有効圧縮比を高くさせて、始動性を向上する。上記要求品質を満足し、エンジンのバルブ機構の制御装置の構造を簡素化して、安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成するために、本発明のエンジンのバルブ機構の制御方法の第１発明では、エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御方法において、始動時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油の供給を停止して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくして、吸気弁(11)の作動角を小さくし、高速時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を大きくして、吸気弁(11)の作動角を大きくし、停止時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を停止するとともに、無負荷、低速にて、所定時間回転させ、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくすることにしている。このような制御方法において、始動時には吸気弁(11)の作動角を小さくすることで、有効圧縮比（例えば、１４前後）を上げることが可能となり、その結果、高出力エンジンで問題となる始動不良、始動直後に排出される、通常強い刺激臭を伴う白煙の問題が解消される。又、高速時には吸気弁(11)の遅閉作動角を大きくすることで、有効圧縮比（例えば、１０前後）を下げることが可能となり、その結果、高出力化による筒内圧力の抑制、燃焼温度低下によるＮＯX 等排出ガス特性の改善、圧縮圧力が小さくなり損失馬力低減が改善される。上述のように、高速時と始動時の吸気弁の作動角及び有効圧縮比を可変にして、エンジンの始動時及び高速時の諸特性の問題が改善される。
【０００８】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第１発明では、エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御装置において、吸気弁(11)とカム(6) との間に配設した油圧式吸気弁作動角可変装置(12)と、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給するポンプ(13)と、ポンプ(13)からの受油を切り換える、切り換え手段（電磁弁(14)）と、始動時及び停止時には切り換え手段をＯＦＦ（供給しない位置に）に、高速時には切り換え手段をＯＮ（供給する）にする指令を出力する制御手段とからなることにしている。このような制御装置において、前記と同様な改善ができ、かつ、応答性の良い制御ができる。
【０００９】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第１発明を主体とする第２発明では、停止時に所定時間エンジンを回転させる指令を出力する制御手段と、からなることにしている。このような制御装置において、停止時にエンジンが定格負荷ローアイドルを経て停止されるので、バルブ機構のクロスヘッドに設けられた油圧式吸気弁作動角可変装置のピストン室からオイルを確実に排出することができ、その結果、エンジンの再始動が容易になる。又、ターボチャージヤの回転速度を下げてから停止されるので、該ターボチャージヤの軸受焼付きを保護することができる。
【００１０】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第１発明あるいは第２発明を主体とする第３発明では、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)はクロスヘッド(9) に設けられ、排出孔(25)を有するピストン室(26)と、ピストン室(26)に枢密に挿入されたピストン(27)と、ピストン(27)を吸気弁(11)に押圧するバネ(28)と、ピストン室(26)に挿入され、バネ(28)を支持するバネ受け(29)と、バネ受け(29)に当接する逆止弁(30)とからなることにしている。このような構成において、第１発明と同様な改善ができ、かつ、部品点数が少なく、構造が簡素化され、オイルリーク量をコントロールして制御してないので、隙間は穴側の部品、軸側の部品の寸法精度のバラツキの管理が容易である。さらに、ピストン室内が圧力上昇した際、油圧が逆止弁の下半球部にかかるように、バネ受けの油路穴を下斜めに設けたことにより、ピストン室内の圧力上昇に対して、高い応答性がある。これにより吸気弁リフト時、リークロスを最小限にすることができる。
【００１１】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第３発明を主体とする第４発明では、排出孔(25)は所定量ピストンが上がった時に塞がり、エアクッションとなることにしている。このような作動において、送油ＯＦＦの作動時の着座衝撃を上記エアクッションで吸収緩和することで、衝撃音の低減、耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】以下に、実施例を図１R>１、図２、図３、図４を参照して、詳細に説明する。図１R>１は本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置及び制御方法一実施例の全体システム図を示す。図１において、エンジンのバルブ機構の制御装置１はバルブ機構２及びオイル供給装置３、燃料噴射装置４、制御のコントローラ５より構成されている。バルブ機構２はカム軸６、カムフォロワ６ａ、プシュロッド７、ロッカアーム８、クロスヘッド９、クロスヘッドの支持ピン１０、吸気弁１１より構成されている。クロスヘッド９のＴ字状の両端部には後述する油圧式吸気弁作動角可変装置１２が内蔵されている。又、クロスヘッドの支持ピン１０にはオイル供給の通路穴１０ａが設けられている。オイル供給装置３はバルブ機構への圧油を供給するポンプ１３と、ポンプ１３からの受油を切り換える電磁弁１４より構成され、ポンプ１３と電磁弁１４とは配管１５で、電磁弁１４とクロスヘッドの支持ピン１０とは配管１６で接続されている。燃料噴射装置４は燃料噴射ポンプ１７とガバナ１８及びアクチュエータ１９で構成され、ガバナ１８のレバー１８ａとアクチュエータ１９のレバー１９ａとがロット２０で接続されている。制御のコントローラ５と電磁弁１４とは配線２１で接続し、コントローラ５とアクチュエータ１９とは、配線２２とで接続されている。始動及び停止の操作レバ−２３には位置の信号を検出するポテンショメータ２３ａがあり、コントローラ５とは、配線２４で接続されている。次に、図２に基づいて油圧式の吸気弁作動角可変装置１２の構成を説明する。図２は図１のＰ部を拡大した断面図を示している。油圧式の吸気弁作動角可変装置１２はＴ字状のクロスヘッド９の左端部及び右端部でかつ、クロスヘッド９と吸気弁１１との間に介装されている。排出孔２５を有するピストン室２６と、ピストン室２６に枢蜜に挿入されたピストン２７と、ピストン２７を吸気弁１１に押圧するバネ２８と、ピストン室２７に挿入され、バネを支持するバネ受け２９と、バネ受け２９を当接するボール状の逆止弁３０と、ピストン２７の内方に枢蜜に挿入されたプランジャ３１より構成されている。プランジャ３１の上方はリザーバ室３２が形成され、下方中心部は逆止弁３０とのシ−ト３１ａが形成され、リザーバ室３２との通路穴３１ｂが設けられている。クロスヘッド９にはオイル供給用の通路穴３５、通路穴３６が設けられ、プラグ３５ａ、３６ａで塞がれている。
【００１３】次に、吸気弁作動角可変装置１２の作動を説明する。クロスヘッド９のＴ字状の両端部に内蔵された油圧式の吸気弁作動角可変装置１２は圧油のＯＮ、ＯＦＦにより吸気弁１１のリフト量を高速時と、始動時の２段階に制御し、吸気弁１１の作動角を可変にしている。上記吸気弁１１のリフト量と、作動角との関係を図４R>４に基づき説明する。図４は縦軸に吸気弁１１のリフト量mm、横軸にクランク角度を示している。図中の実線Ａは高速時のバルブリフトの作動線図を示し、点線Ｂは始動時のバルブリフトの作動線図を示している。高速時のバルブリフトの作動線図Ａはクランク角の上死点前α1 °で吸気弁１１が開き始め、最大リフトはh1mmで、下死点後β1 °で閉じ、作動角はγ1 になる。又、始動時のバルブリフトの作動線図Ｂはクランク角の上死点後α2 °で吸気弁１１が開き始め、最大リフトはh2mmで、下死点後β2 °で閉じ、作動角はγ2になる。上記のようにして、高速時にはバルブ機構のバルブのリフト量を大きくして、バルブの作動角γ1 を大きくし、始動時にはバルブ機構の吸気弁のリフト量を小さくして、（高速時よりＬだけ小さい）吸気バルブの作動角γ2 を小さくして、、高速時と始動時の吸気弁の作動を可変ににしている。始動時には吸気弁作動角可変装置１２への圧油の供給を停止して、吸気弁作動角可変装置１２のリフト量h2を小さくして、吸気弁１１の作動角γ2 を小さくしている。すなわち、吸気弁作動角可変装置１２の高圧室３３を空の状態とし、カム軸６から、カムフォロワ６ａ、プシュロッド７、ロッカアーム８、クロスヘッド９、を介して、プランジャ３１の下方端部３１ｃがピストン２７の内方端底部２７ａを押力し、バネ２８の付勢力によりストロ−クＬを密着し、吸気弁１１をリフトさせている。ストロ−クＬの分だけ、吸気弁１１のリフト量h2が小さく、吸気弁１１の作動角γ2 も小さい。高速時には吸気弁作動角可変装置１２への圧油を供給して、吸気弁作動角可変装置１２の吸気弁１１のリフト量h1を大きくして、吸気弁１１の作動角γ1 を大きくしている。すなわち、吸気弁作動角可変装置１２へのオイル供給は電磁弁１４をＯＮの状態で、圧油を供給するポンプ１３から配管１５、電磁弁１４、配管１６、クロスヘッドの支持ピン油路１０ａ、クロスヘッド９の通路穴３５、通路穴３６、リザーバ室３２から高圧室３３に充填される。この時、高圧室３３は剛体に極めて近い状態になるため、吸気弁１１の作動は高リフトh1になる。ロカーアーム８の押力による吸気弁１１開時ピストンの隙間２７ｂより微量のオイルがリークするが、吸気弁１１閉時にバネ２８の付勢力により負圧化した高圧室３３とリザーバ室３２との圧力差により逆止弁３０が開き高圧室３３に油を補充、充填する。停止時は後述する制御により、所定時間エンジンをローアイドル運転をおこない高圧室３３の油を意図的にリークさせ、「空」の状態にし、再始動に備える。又、プランジャ３１の下方端部３１ｃと、ピストン２７の内方端底部２７ａとを密着させた作動時、所定量ピストン２７が上がった時に排出孔２５を塞ぎ、エア溜まり２６ａができ、エアクッションの作用をしている。このエアクッションの作用で、着座衝撃の吸収緩和で、衝撃音の低減、耐久性の向上を図っている。又、付帯機能として、バルブクリアランスを常に「０」に保つラシュアジャスタの機能を有している。
【００１４】次に、制御の作動を図１、図３により説明する。図３は縦軸に作動項目を、横軸は時間を示している。始動は、始動及び停止用の操作レバ−２３をＳ１の位置にする。位置の信号を検出するポテンショメータ２３ａから配線２４を通り、コントローラ５、配線２２からアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９で停止の状態からローアイドルの位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８がローアイドルの位置に作動する。次に、図示されない始動スイッチをＯＮにし、エンジンを始動しローアイドル運転する。すなわち、図３のＴ０状態になる。始動と同時にのコントローラ５の暖気タイマが作動し、油路の電磁弁１４はＯＦＦの状態にあり、前記のように、吸気弁作動角可変装置１２への圧油の供給は停止されているので、吸気弁作動角可変装置１２の吸気弁１１のリフト量h2が小さく、吸気弁１１の作動角γ2 も小さい。次に、ローアイドル運転のＴ１所定時間経過後、コントローラ５のタイマが作動し油路の電磁弁１４はＯＮになり、バルブ機構へ圧油を供給して、バルブ機構の吸気弁１１のリフト量h1を大きくして、吸気弁１１の作動角γ1 を大きくする。（作動は前記、説明より省略）
次に、ローアイドル運転のＴ２所定時間経過後、コントローラ５のタイマが作動し、自動でエンジンが高速になる。すなわち、コントローラ５から配線２２を通りアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９でローアイドルの位置状態から高速の位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８が高速の位置に作動する。その後、発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）では外部から負荷がかかり、定格負荷運転される。なお、エンジンに水温センサを設け、Ｔ２時点で、水温が所定温度以上になったら、水温センサからの信号によりエンジンを高速にする指示を出力をするようにしてもよい。次に、停止はＴ３時点で操作レバ−２３をＳ２の位置にする。位置の信号を検出するポテンショメータ２３ａから配線２４を通り、コントローラ５に送られる。コントローラ５からの一方は配線２２を経てアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９で高速の状態からローアイドルの位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８がローアイドルの位置で作動する。コントローラ５からの他方は配線２１を経て油路の電磁弁１４をＯＮからＯＦＦにする。電磁弁１４のＯＦＦにより吸気弁作動角可変装置１２への圧油の供給は停止されているので、吸気弁作動角可変装置１２の吸気弁１１のリフト量h2が小さく、作動角γ2 も小さくなる。この状態でローアイドルで運転される。又、Ｔ２時点でコントローラ５の停止タイマがＯＮになり作動する。停止タイマが作動後、所定時間運転したＴ４時点で、コントローラ５から配線２２を通りアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９でローアイドルで運転の状態から停止位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８が停止位置に作動し燃料カットされ、エンジンが停止される。その後Ｔ５時点で停止タイマがＯＦＦになる。上記作動により、始動時には吸気弁１１の作動角γ2 を小さくすることで、有効圧縮比が上り、高速時には吸気弁１１の遅閉作動角γ1 を大きくすることで、有効圧縮比が下り、始動時と高速時の２段階に制御し、吸気弁の作動角及び有効圧縮比が可変となる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、始動時にはバルブ機構への圧油の供給を停止して、吸気弁の作動角を小さくすることで、有効圧縮比を上げ、高速時にはバルブ機構へ圧油を供給して、吸気弁の遅閉作動角を大きくすることで、有効圧縮比を下げ、始動時と高速時との２段階の制御で、構造が簡素化され、かつ、吸気弁の作動角及び有効圧縮比が可変となり、始動時には高出力エンジンで問題となる始動不良、始動直後に排出される白煙の問題が解消された。又、高速時には高出力化による筒内圧力の抑制、燃焼温度低下によるＮＯX 等排出ガス特性の改善、圧縮圧力が小さくり損失馬力低減し、燃料消費率が改善された。その結果、ディーゼルエンジン駆動の発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）用の常時一定の回転速度で運転されるエンジンの性能が改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の全体構成図を示す。
【図２】本発明の図１のＰ部を拡大した断面図を示す。
【図３】本発明の縦軸の作動項目と、横軸の時間との関係を説明する図を示す。
【図４】本発明の縦軸のバルブのリフトと、横軸のクランク角の弁開閉時期との関係を説明する図を示す。
【図５】従来技術のエンジンのバルブ機構の断面図を示している。
【符号の説明】
１ 制御装置
６ カム
９ クロスヘッド
１１ 吸気弁
１２ 油圧式吸気弁作動角可変装置
１３ ポンプ
１４ 電磁弁
２５ 排出孔
２６ ピストン室
２７ ピストン
２８ バネ
２９ バネ受け
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのバルブ機構の制御装置及び制御装方法に係わり、特には、ディーゼルエンジンの吸気バルブの開閉時期を可変するバルブ機構の制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、乗用車用ガソリンエンジンで、動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間に油圧式バルブラッシュアジャスタを介設して、エンジンの回転速度に応じて任意に、かつ、自動的にバルブ開閉時期を可変コントロールするバルブ駆動装置の事例が特開平１−２３２１０３号公報で知られており、図５に基づき説明する。図５に示すように、エンジンのバルブ駆動装置の要部の構成を示している。図中、符号５１はシリンダーヘッド、５２はカム、５３は吸気弁（そのステム部）、カム５２と吸気弁５３との間には、シリンダーヘッド５１のプランジャ挿入孔５１ａに慴動自在にバケット５４、及び、該バケット５４の内部に位置して設けられた油圧式バルブラッシュアジャスタ５５とが配設されている。そして、上記カム５２の回転により、バケット５４及び油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を介して上記吸気弁５３を上下にストローク作動させて、開閉弁作動させるようになっている。油圧式バルブラッシュアジャスタ５５は上方側に位置した中圧室５６を形成する第１アジャスタ部５５Ａと、下方側に位置した高圧室５７を形成する第２アジャスタ部５５Ｂとの２組のアジャスタ部材によってプランジャ５８部を構成している。第１アジャスタ部５５Ａは第１アジャスタボデイ５９Ａと、第１のバルブスプリング６０と、第１のチェックボール６１と、第１のリターンスプリング６２と、第１のチェックバルブケ−ス６３とから構成されている。第２アジャスタ部５５Ｂは第２アジャスタボデイ５９Ｂと、第２のバルブスプリング６４と、第２のチェックボール６５と、第２のリターンスプリング６６と、第２のチェックバルブケ−ス６７とから構成されている。上記第１及び第２のチェックバルブは、各々上記バケット５４内のオイルリザーブ室６８から第１及び第２のアジャスタボデイ５９Ａ、５９Ｂへのオイルは流入は許すが、流出は許さないようになっている。バケット５４の内部には、該バケット５４と、上記プランジャ５８をガイドするガイド部材６９でオイルのリザーブ室６８が形成され、該リザーブ室６８内は、バケット５４部に設けたオイル流入口７０を介してシリンダーヘッド５１のオイル通路７１に連通されるとともに、バケット５４の頭部内壁に設けたオイル流出口７２を介して上記各アジャスタボデイ５９Ａ、５９Ｂの内部に連通されるようになっており、シリンダーヘッド５１のオイル通路７１からのオイルを上記リザーブ室６８に供給後、先ず第１アジャスタボデイ５９Ａの内部から第１のチェックバルブを介して中圧室５６に供給するようにしている。そして、さらに該中圧室５６のオイルが上記第２アジャスタボデイ５９Ｂの内部から第２のチェックバルブを経て高圧室５７に供給される。そして、上記の構成において、符号７３は内側バネ７４と外側バネ７５との二重のバネによって形成された容積量規制バネであり、上記吸気弁３の着座期間中において上記中圧室５６の容積が常に一定値に保持されるように上記第１のリターンスプリング６２に較べて相当に付勢力の高バネを使用して構成されている。
【０００３】次に、作動を説明する。エンジン動弁系のバルブ５３とバルブ作動用のカム５２との間に油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を介設している。該油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を相互に連係作動するカム側第１アジャスタ部５５Ａとバルブ側第２アジャスタ部５５Ｂとの２組の油圧式バルブラッシュアジャスタ５５によって作動する。すなわち、第２アジャスタ部５５Ｂの高圧室５７からのオイルリーク量を第１アジャスタ部５Ａの中圧室５６からのオイルリーク量よりも小さく設定する一方、第２アジャスタ部５５Ｂの第２のリターンスプリング６６の付勢力よりも大に設定している。すなわち、動弁用のカム５２と該カムによって開弁作動されるバルブ５３との間に位置して設けられていて、上記バルブ５３のバルブラッシュを自動的に調整する油圧式バルブラッシュアジャスタ５５が中圧室５６を有するカム側第１アジャスタ部５Ａと高圧室５７を有する第２アジャスタ部５５Ｂとの特性を異にする２組のアジャスタ部材で、カム作動時における各油室のオイルリーク量を第１アジャスタ部５Ａより第２アジャスタ部５５Ｂ側の方を少なく設定している。これにより、第１アジャスタ部５Ａ側で初期沈み量を決定する正確な動特性を実現し、又、オイルリーク量の少ない第２アジャスタ部５５Ｂで静特性を実現するようになっている。しかも、第２のリターンスプリング６６の付勢力が第１のリターンスプリング６２の付勢力よりも大きいので中圧室５６側初期容積は極めて正確に設定され、初期値の変動が確実に吸収される。したがって、エンジン回転速度に応じて任意に、かつ、自動的にバルブタイミングを可変にコントロールすることができることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記のような、従来の技術の特開平１−２３２１０３号公報のエンジンのバルブ駆動装置の事例には次のような問題点がある。
(1) このエンジンのバルブ駆動装置の事例は乗用車用ガソリンエンジンで、動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間に油圧式バルブラッシュアジャスタを介設している。乗用車用ガソリンエンジンなので、低速から高速までの速度変動があるため、エンジン回転速度に応じて任意に、かつ、自動的にバルブタイミングを可変にコントロールするようにしている。そのため、構成として、油圧式バルブラッシュアジャスタ５５を相互に連係作動するカム側第１アジャスタ部５５Ａと、バルブ側第２アジャスタ部５５Ｂとの２組の油圧式バルブラッシュアジャスタ５５によって作動させている。バルブ５３のバルブラッシュを自動的に調整する油圧式バルブラッシュアジャスタ５５が中圧室５６を有するカム側第１アジャスタ部５Ａと高圧室５７を有する第２アジャスタ部５５Ｂとの特性を異にする２組のアジャスタ部材で、カム作動時における各油室のオイルリーク量を第１アジャスタ部５５Ａより第２アジャスタ部５５Ｂ側の方を少なく設定している。すなわち、オイルリーク量をコントロールして、制御している。しかしながら、オイルリーク量はオイルの粘度及び隙間（第１及び第２のオイルの洩れ通路）によって変わる。すなわち、オイルの粘度は運転のオイルの使用温度でリーク量が変わる。又、隙間は穴側の部品、軸側の部品の寸法精度のバラツキの管理がむずかしい問題がある。さらに、カム側第１アジャスタ部５５Ａとバルブ側第２アジャスタ部５５Ｂとの２組の油圧式バルブラッシュアジャスタ５５によって作動させることにより、バルブラッシュアジャスタ部の部品点数が多く、構造が複雑であるという問題がある。
【０００５】(2) 又、近年では、ディーゼルエンジン駆動の発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）が使用されている。この製品に使用されるエンジンの回転速度は車両用とは異なり、低速から高速までの速度変動がなく、常時一定の回転速度で運転される。一方、高出力化、排出ガス特性等の改善の対応として、高速の定格出力時にはバルブ機構の吸気バルブのリフト量を大きくして、吸気弁の作動角を大きくし、有効圧縮比（吸気弁閉時のシリンダ容積／圧縮容積）を低下させて、出力及び排出ガス特性等の性能を向上し、筒内圧力を抑制する必要がある。又、始動時にはバルブ機構の吸気弁のリフト量を小さくして、吸気弁の作動角を小さくし、有効圧縮比を高くさせて、始動性を向上させる必要がある。即ち、高速時と始動時の吸気弁の作動角及び有効圧縮比を可変にする必要がある。したがって、上記要求品質を満足し、構造を簡素化したエンジンのバルブ機構の制御装置及び制御方法が望まれている。
【０００６】本発明は上記のような従来の問題点に着目し、ディーゼルエンジン駆動の発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）用の常時一定の回転速度で運転されるエンジンの性能改善を目的とする。すなわち、高速時の定格出力時にはバルブ機構の吸気バルブのリフト量を大きくして、吸気弁の作動角を大きくし、有効圧縮比を低下させて、筒内圧力を抑制し、高出力化、ＮＯX 排出ガス特性等の性能を向上する。又、始動時にはバルブ機構の吸気弁のリフト量を小さくして、吸気弁の作動角を小さくし、有効圧縮比を高くさせて、始動性を向上する。上記要求品質を満足し、エンジンのバルブ機構の制御装置の構造を簡素化して、安価に提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成するために、本発明のエンジンのバルブ機構の制御方法の第１発明では、エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御方法において、始動時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油の供給を停止して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくして、吸気弁(11)の作動角を小さくし、高速時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を大きくして、吸気弁(11)の作動角を大きくし、停止時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を停止するとともに、無負荷、低速にて、所定時間回転させ、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくすることにしている。このような制御方法において、始動時には吸気弁(11)の作動角を小さくすることで、有効圧縮比（例えば、１４前後）を上げることが可能となり、その結果、高出力エンジンで問題となる始動不良、始動直後に排出される、通常強い刺激臭を伴う白煙の問題が解消される。又、高速時には吸気弁(11)の遅閉作動角を大きくすることで、有効圧縮比（例えば、１０前後）を下げることが可能となり、その結果、高出力化による筒内圧力の抑制、燃焼温度低下によるＮＯX 等排出ガス特性の改善、圧縮圧力が小さくなり損失馬力低減が改善される。上述のように、高速時と始動時の吸気弁の作動角及び有効圧縮比を可変にして、エンジンの始動時及び高速時の諸特性の問題が改善される。
【０００８】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第１発明では、エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御装置において、吸気弁(11)とカム(6) との間に配設した油圧式吸気弁作動角可変装置(12)と、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給するポンプ(13)と、ポンプ(13)からの受油を切り換える、切り換え手段（電磁弁(14)）と、始動時及び停止時には切り換え手段をＯＦＦ（供給しない位置に）に、高速時には切り換え手段をＯＮ（供給する）にする指令を出力する制御手段とからなることにしている。このような制御装置において、前記と同様な改善ができ、かつ、応答性の良い制御ができる。
【０００９】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第１発明を主体とする第２発明では、停止時に所定時間エンジンを回転させる指令を出力する制御手段と、からなることにしている。このような制御装置において、停止時にエンジンが定格負荷ローアイドルを経て停止されるので、バルブ機構のクロスヘッドに設けられた油圧式吸気弁作動角可変装置のピストン室からオイルを確実に排出することができ、その結果、エンジンの再始動が容易になる。又、ターボチャージヤの回転速度を下げてから停止されるので、該ターボチャージヤの軸受焼付きを保護することができる。
【００１０】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第１発明あるいは第２発明を主体とする第３発明では、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)はクロスヘッド(9) に設けられ、排出孔(25)を有するピストン室(26)と、ピストン室(26)に枢密に挿入されたピストン(27)と、ピストン(27)を吸気弁(11)に押圧するバネ(28)と、ピストン室(26)に挿入され、バネ(28)を支持するバネ受け(29)と、バネ受け(29)に当接する逆止弁(30)とからなることにしている。このような構成において、第１発明と同様な改善ができ、かつ、部品点数が少なく、構造が簡素化され、オイルリーク量をコントロールして制御してないので、隙間は穴側の部品、軸側の部品の寸法精度のバラツキの管理が容易である。さらに、ピストン室内が圧力上昇した際、油圧が逆止弁の下半球部にかかるように、バネ受けの油路穴を下斜めに設けたことにより、ピストン室内の圧力上昇に対して、高い応答性がある。これにより吸気弁リフト時、リークロスを最小限にすることができる。
【００１１】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の第３発明を主体とする第４発明では、排出孔(25)は所定量ピストンが上がった時に塞がり、エアクッションとなることにしている。このような作動において、送油ＯＦＦの作動時の着座衝撃を上記エアクッションで吸収緩和することで、衝撃音の低減、耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】以下に、実施例を図１R>１、図２、図３、図４を参照して、詳細に説明する。図１R>１は本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置及び制御方法一実施例の全体システム図を示す。図１において、エンジンのバルブ機構の制御装置１はバルブ機構２及びオイル供給装置３、燃料噴射装置４、制御のコントローラ５より構成されている。バルブ機構２はカム軸６、カムフォロワ６ａ、プシュロッド７、ロッカアーム８、クロスヘッド９、クロスヘッドの支持ピン１０、吸気弁１１より構成されている。クロスヘッド９のＴ字状の両端部には後述する油圧式吸気弁作動角可変装置１２が内蔵されている。又、クロスヘッドの支持ピン１０にはオイル供給の通路穴１０ａが設けられている。オイル供給装置３はバルブ機構への圧油を供給するポンプ１３と、ポンプ１３からの受油を切り換える電磁弁１４より構成され、ポンプ１３と電磁弁１４とは配管１５で、電磁弁１４とクロスヘッドの支持ピン１０とは配管１６で接続されている。燃料噴射装置４は燃料噴射ポンプ１７とガバナ１８及びアクチュエータ１９で構成され、ガバナ１８のレバー１８ａとアクチュエータ１９のレバー１９ａとがロット２０で接続されている。制御のコントローラ５と電磁弁１４とは配線２１で接続し、コントローラ５とアクチュエータ１９とは、配線２２とで接続されている。始動及び停止の操作レバ−２３には位置の信号を検出するポテンショメータ２３ａがあり、コントローラ５とは、配線２４で接続されている。次に、図２に基づいて油圧式の吸気弁作動角可変装置１２の構成を説明する。図２は図１のＰ部を拡大した断面図を示している。油圧式の吸気弁作動角可変装置１２はＴ字状のクロスヘッド９の左端部及び右端部でかつ、クロスヘッド９と吸気弁１１との間に介装されている。排出孔２５を有するピストン室２６と、ピストン室２６に枢蜜に挿入されたピストン２７と、ピストン２７を吸気弁１１に押圧するバネ２８と、ピストン室２７に挿入され、バネを支持するバネ受け２９と、バネ受け２９を当接するボール状の逆止弁３０と、ピストン２７の内方に枢蜜に挿入されたプランジャ３１より構成されている。プランジャ３１の上方はリザーバ室３２が形成され、下方中心部は逆止弁３０とのシ−ト３１ａが形成され、リザーバ室３２との通路穴３１ｂが設けられている。クロスヘッド９にはオイル供給用の通路穴３５、通路穴３６が設けられ、プラグ３５ａ、３６ａで塞がれている。
【００１３】次に、吸気弁作動角可変装置１２の作動を説明する。クロスヘッド９のＴ字状の両端部に内蔵された油圧式の吸気弁作動角可変装置１２は圧油のＯＮ、ＯＦＦにより吸気弁１１のリフト量を高速時と、始動時の２段階に制御し、吸気弁１１の作動角を可変にしている。上記吸気弁１１のリフト量と、作動角との関係を図４R>４に基づき説明する。図４は縦軸に吸気弁１１のリフト量mm、横軸にクランク角度を示している。図中の実線Ａは高速時のバルブリフトの作動線図を示し、点線Ｂは始動時のバルブリフトの作動線図を示している。高速時のバルブリフトの作動線図Ａはクランク角の上死点前α1 °で吸気弁１１が開き始め、最大リフトはh1mmで、下死点後β1 °で閉じ、作動角はγ1 になる。又、始動時のバルブリフトの作動線図Ｂはクランク角の上死点後α2 °で吸気弁１１が開き始め、最大リフトはh2mmで、下死点後β2 °で閉じ、作動角はγ2になる。上記のようにして、高速時にはバルブ機構のバルブのリフト量を大きくして、バルブの作動角γ1 を大きくし、始動時にはバルブ機構の吸気弁のリフト量を小さくして、（高速時よりＬだけ小さい）吸気バルブの作動角γ2 を小さくして、、高速時と始動時の吸気弁の作動を可変ににしている。始動時には吸気弁作動角可変装置１２への圧油の供給を停止して、吸気弁作動角可変装置１２のリフト量h2を小さくして、吸気弁１１の作動角γ2 を小さくしている。すなわち、吸気弁作動角可変装置１２の高圧室３３を空の状態とし、カム軸６から、カムフォロワ６ａ、プシュロッド７、ロッカアーム８、クロスヘッド９、を介して、プランジャ３１の下方端部３１ｃがピストン２７の内方端底部２７ａを押力し、バネ２８の付勢力によりストロ−クＬを密着し、吸気弁１１をリフトさせている。ストロ−クＬの分だけ、吸気弁１１のリフト量h2が小さく、吸気弁１１の作動角γ2 も小さい。高速時には吸気弁作動角可変装置１２への圧油を供給して、吸気弁作動角可変装置１２の吸気弁１１のリフト量h1を大きくして、吸気弁１１の作動角γ1 を大きくしている。すなわち、吸気弁作動角可変装置１２へのオイル供給は電磁弁１４をＯＮの状態で、圧油を供給するポンプ１３から配管１５、電磁弁１４、配管１６、クロスヘッドの支持ピン油路１０ａ、クロスヘッド９の通路穴３５、通路穴３６、リザーバ室３２から高圧室３３に充填される。この時、高圧室３３は剛体に極めて近い状態になるため、吸気弁１１の作動は高リフトh1になる。ロカーアーム８の押力による吸気弁１１開時ピストンの隙間２７ｂより微量のオイルがリークするが、吸気弁１１閉時にバネ２８の付勢力により負圧化した高圧室３３とリザーバ室３２との圧力差により逆止弁３０が開き高圧室３３に油を補充、充填する。停止時は後述する制御により、所定時間エンジンをローアイドル運転をおこない高圧室３３の油を意図的にリークさせ、「空」の状態にし、再始動に備える。又、プランジャ３１の下方端部３１ｃと、ピストン２７の内方端底部２７ａとを密着させた作動時、所定量ピストン２７が上がった時に排出孔２５を塞ぎ、エア溜まり２６ａができ、エアクッションの作用をしている。このエアクッションの作用で、着座衝撃の吸収緩和で、衝撃音の低減、耐久性の向上を図っている。又、付帯機能として、バルブクリアランスを常に「０」に保つラシュアジャスタの機能を有している。
【００１４】次に、制御の作動を図１、図３により説明する。図３は縦軸に作動項目を、横軸は時間を示している。始動は、始動及び停止用の操作レバ−２３をＳ１の位置にする。位置の信号を検出するポテンショメータ２３ａから配線２４を通り、コントローラ５、配線２２からアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９で停止の状態からローアイドルの位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８がローアイドルの位置に作動する。次に、図示されない始動スイッチをＯＮにし、エンジンを始動しローアイドル運転する。すなわち、図３のＴ０状態になる。始動と同時にのコントローラ５の暖気タイマが作動し、油路の電磁弁１４はＯＦＦの状態にあり、前記のように、吸気弁作動角可変装置１２への圧油の供給は停止されているので、吸気弁作動角可変装置１２の吸気弁１１のリフト量h2が小さく、吸気弁１１の作動角γ2 も小さい。次に、ローアイドル運転のＴ１所定時間経過後、コントローラ５のタイマが作動し油路の電磁弁１４はＯＮになり、バルブ機構へ圧油を供給して、バルブ機構の吸気弁１１のリフト量h1を大きくして、吸気弁１１の作動角γ1 を大きくする。（作動は前記、説明より省略）
次に、ローアイドル運転のＴ２所定時間経過後、コントローラ５のタイマが作動し、自動でエンジンが高速になる。すなわち、コントローラ５から配線２２を通りアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９でローアイドルの位置状態から高速の位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８が高速の位置に作動する。その後、発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）では外部から負荷がかかり、定格負荷運転される。なお、エンジンに水温センサを設け、Ｔ２時点で、水温が所定温度以上になったら、水温センサからの信号によりエンジンを高速にする指示を出力をするようにしてもよい。次に、停止はＴ３時点で操作レバ−２３をＳ２の位置にする。位置の信号を検出するポテンショメータ２３ａから配線２４を通り、コントローラ５に送られる。コントローラ５からの一方は配線２２を経てアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９で高速の状態からローアイドルの位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８がローアイドルの位置で作動する。コントローラ５からの他方は配線２１を経て油路の電磁弁１４をＯＮからＯＦＦにする。電磁弁１４のＯＦＦにより吸気弁作動角可変装置１２への圧油の供給は停止されているので、吸気弁作動角可変装置１２の吸気弁１１のリフト量h2が小さく、作動角γ2 も小さくなる。この状態でローアイドルで運転される。又、Ｔ２時点でコントローラ５の停止タイマがＯＮになり作動する。停止タイマが作動後、所定時間運転したＴ４時点で、コントローラ５から配線２２を通りアクチュエータ１９に信号が流れる。アクチュエータ１９でローアイドルで運転の状態から停止位置にレバー１９ａが作動し、ロット２０、レバー１８ａを介してガバナ１８が停止位置に作動し燃料カットされ、エンジンが停止される。その後Ｔ５時点で停止タイマがＯＦＦになる。上記作動により、始動時には吸気弁１１の作動角γ2 を小さくすることで、有効圧縮比が上り、高速時には吸気弁１１の遅閉作動角γ1 を大きくすることで、有効圧縮比が下り、始動時と高速時の２段階に制御し、吸気弁の作動角及び有効圧縮比が可変となる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、始動時にはバルブ機構への圧油の供給を停止して、吸気弁の作動角を小さくすることで、有効圧縮比を上げ、高速時にはバルブ機構へ圧油を供給して、吸気弁の遅閉作動角を大きくすることで、有効圧縮比を下げ、始動時と高速時との２段階の制御で、構造が簡素化され、かつ、吸気弁の作動角及び有効圧縮比が可変となり、始動時には高出力エンジンで問題となる始動不良、始動直後に排出される白煙の問題が解消された。又、高速時には高出力化による筒内圧力の抑制、燃焼温度低下によるＮＯX 等排出ガス特性の改善、圧縮圧力が小さくり損失馬力低減し、燃料消費率が改善された。その結果、ディーゼルエンジン駆動の発電機及びコージェネレーションシステム（温水、電気併給装置）用の常時一定の回転速度で運転されるエンジンの性能が改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエンジンのバルブ機構の制御装置の全体構成図を示す。
【図２】本発明の図１のＰ部を拡大した断面図を示す。
【図３】本発明の縦軸の作動項目と、横軸の時間との関係を説明する図を示す。
【図４】本発明の縦軸のバルブのリフトと、横軸のクランク角の弁開閉時期との関係を説明する図を示す。
【図５】従来技術のエンジンのバルブ機構の断面図を示している。
【符号の説明】
１ 制御装置
６ カム
９ クロスヘッド
１１ 吸気弁
１２ 油圧式吸気弁作動角可変装置
１３ ポンプ
１４ 電磁弁
２５ 排出孔
２６ ピストン室
２７ ピストン
２８ バネ
２９ バネ受け
【特許請求の範囲】
【請求項１】 エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御方法において、始動時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油の供給を停止して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくして、吸気弁(11)の作動角を小さくし、高速時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を大きくして、吸気弁(11)の作動角を大きくし、停止時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を停止するとともに、無負荷、低速にて、所定時間回転させ、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくすることを特徴とするエンジンのバルブ機構の制御方法。
【請求項２】 エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御装置において、吸気弁(11)とカム(6) との間に配設した油圧式吸気弁作動角可変装置(12)と、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給するポンプ(13)と、ポンプ(13)からの受油を切り換える、切り換え手段（電磁弁(14)）と、始動時及び停止時には切り換え手段をＯＦＦ（供給しない位置に）に、高速時には切り換え手段をＯＮ（供給する）にする指令を出力する制御手段とからなることを特徴とするエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項３】 停止時に所定時間エンジンを回転させる指令を出力する制御手段からなることを特徴とする請求項２記載のエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項４】 油圧式吸気弁作動角可変装置(12)はクロスヘッド(9) に設けられ、排出孔(25)を有するピストン室(26)と、ピストン室(26)に枢密に挿入されたピストン(27)と、ピストン(27)を吸気弁(11)に押圧するバネ(28)と、ピストン室(26)に挿入され、バネ(28)を支持するバネ受け(29)と、バネ受け(29)に当接する逆止弁(30)とからなることを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載のエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項５】 請求項４記載の油圧式吸気弁作動角可変装置(12)において、排出孔(25)は所定量ピストンが上がった時に塞がり、エアクッションとなることを特徴とするエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項１】 エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御方法において、始動時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油の供給を停止して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくして、吸気弁(11)の作動角を小さくし、高速時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給して、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を大きくして、吸気弁(11)の作動角を大きくし、停止時には油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を停止するとともに、無負荷、低速にて、所定時間回転させ、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)の吸気弁(11)のリフト量を小さくすることを特徴とするエンジンのバルブ機構の制御方法。
【請求項２】 エンジンの動弁系のバルブとバルブ作動用のカムとの間にバルブリフト量を可変とする油圧機構を有するエンジンのバルブ機構の制御装置において、吸気弁(11)とカム(6) との間に配設した油圧式吸気弁作動角可変装置(12)と、油圧式吸気弁作動角可変装置(12)への圧油を供給するポンプ(13)と、ポンプ(13)からの受油を切り換える、切り換え手段（電磁弁(14)）と、始動時及び停止時には切り換え手段をＯＦＦ（供給しない位置に）に、高速時には切り換え手段をＯＮ（供給する）にする指令を出力する制御手段とからなることを特徴とするエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項３】 停止時に所定時間エンジンを回転させる指令を出力する制御手段からなることを特徴とする請求項２記載のエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項４】 油圧式吸気弁作動角可変装置(12)はクロスヘッド(9) に設けられ、排出孔(25)を有するピストン室(26)と、ピストン室(26)に枢密に挿入されたピストン(27)と、ピストン(27)を吸気弁(11)に押圧するバネ(28)と、ピストン室(26)に挿入され、バネ(28)を支持するバネ受け(29)と、バネ受け(29)に当接する逆止弁(30)とからなることを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載のエンジンのバルブ機構の制御装置。
【請求項５】 請求項４記載の油圧式吸気弁作動角可変装置(12)において、排出孔(25)は所定量ピストンが上がった時に塞がり、エアクッションとなることを特徴とするエンジンのバルブ機構の制御装置。
【図４】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開平９−１９５７３８
【公開日】平成９年（１９９７）７月２９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−２４５９２
【出願日】平成８年（１９９６）１月１８日
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【公開日】平成９年（１９９７）７月２９日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）１月１８日
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
[ Back to top ]