内燃機関の可変動弁装置
【課題】ロッカーアームを機関弁が開弁状態となるように押さえる油圧ピストンを備えた可変動弁装置において、油圧ピストンの昇降により発生した油圧をエンジン駆動エネルギーとして回収する。
【解決手段】カムシャフト３の回転により機関弁（吸気弁２）を弁バネ５に抗して開弁するロッカーアーム６の上方に、油圧室１２の油圧によりロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持する油圧ピストン１３と、油圧室１２に逆止弁１４を介して作動油を導入し油圧室１２から電磁弁１５を介して作動油を排出する油路１６とを備えたブロック７を配置し、電磁弁１５により油圧室１２の圧力を保持・解放して吸気弁２の閉弁時期を制御する。カムシャフト３に油圧タービン２０を設け、油圧タービン２０とブロック７の油路１６の排出ポート１９とを油導入路２１で接続し、油圧タービン２０に油排出路２２を接続する。
【解決手段】カムシャフト３の回転により機関弁（吸気弁２）を弁バネ５に抗して開弁するロッカーアーム６の上方に、油圧室１２の油圧によりロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持する油圧ピストン１３と、油圧室１２に逆止弁１４を介して作動油を導入し油圧室１２から電磁弁１５を介して作動油を排出する油路１６とを備えたブロック７を配置し、電磁弁１５により油圧室１２の圧力を保持・解放して吸気弁２の閉弁時期を制御する。カムシャフト３に油圧タービン２０を設け、油圧タービン２０とブロック７の油路１６の排出ポート１９とを油導入路２１で接続し、油圧タービン２０に油排出路２２を接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関弁の閉弁時期を制御することで圧縮比を変化させる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンの排ガス中における有害成分の低減に関する要求が高まり、排ガス中のＮＯｘ及びスモークを同時に低減することが可能な均一予混合燃焼の研究がなされている。
【０００３】
均一予混合燃焼とは、燃料を通常よりも早いタイミング（ピストン上死点よりも所定時期以上早いタイミング）でシリンダ内に噴射し、シリンダ内にて均一な混合気を生成して同時多発的に燃焼を生じさせるものである。この均一予混合燃焼を実現するためには、着火時期のコントロールが重要であり、圧縮比を通常燃焼の場合よりも大幅に低めることが可能な可変圧縮比システムが必要となる。即ち、均一予混合燃焼においては、シリンダ内の均一予混合気がピストンの上昇に伴って次第に圧縮されるが、このとき圧縮比が通常燃焼の場合と同じであると、ピストンが上死点に至る前に自然着火が生じてしまい、クランクシャフトにマイナス仕事がなされてしまう。これを回避するためには、圧縮比を下げ、ピストンが上死点に至る前に上記混合気に着火が生じないようにすることが必要となる。
【０００４】
従来、圧縮比を可変にする技術としては、吸気カムシャフトの位相を可変にしたもの（位相可変方式）や、使用するカムを切り換えて機関弁（吸排気弁）のリフトを可変にしたもの（カム切換方式）が知られているが、何れも圧縮比を大幅に且つ任意に変更することが困難であった。圧縮比を大幅に且つ任意に変更できる可変圧縮比システムとして、ロッカーアームを油圧ピストンで押さえて機関弁を開弁状態に保持し、油圧ピストンに押下力を付与する油圧室の油圧をリリーフすることで機関弁を閉弁するようにした可変動弁装置（油圧によるバルブ押さえ方式）が知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００５】
この種の可変動弁装置の一例を図４に示す。この可変動弁装置は、カムシャフト３の回転により機関弁（吸気弁）２を弁バネ５に抗して開弁するロッカーアーム６の上方に、油圧室１２の油圧によりロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持する油圧ピストン１３と、油圧室１２に逆止弁（図示せず）を介して作動油（エンジン潤滑油）を導入する導入通路１６ａと、油圧室１２から電磁弁１５を介して作動油を排出する排出通路１６ｂとを備えたブロック７を配置し、電磁弁１５により油圧室１２の圧力を保持又は解放して吸気弁２の閉弁時期を制御するものである。
【０００６】
この装置において、吸気弁２の開弁は、通常の動弁系と同じであり、回転するカムシャフト３のカム山３ａに押されたロッカーアーム６が弁バネ５の付勢力に抗して図４にて時計回りに傾動し、吸気弁２が押し下げられて開弁する。このとき、油圧室１２には導入通路１６ａを介してエンジンの潤滑油が通常の油圧で供給されているため、吸気弁２の下降（バルブリフト）に追従して油圧ピストン１３が下降して、油圧室１２には導入通路１６ａから作動油が流入する。このとき、電磁弁１５は閉じられている。
【０００７】
吸気弁２の下降すなわちバルブリフトが最大（吸気弁全開）になったとき、電磁弁１５を開弁すると、油圧室１２が排出通路１６ｂに連通され、弁バネ５の付勢力を受ける油圧室１２内の作動油が排出通路１６ｂにリリーフされ、油圧ピストン１３の上昇が許容される。この結果、回転するカムシャフト３のカム山３ａに応じてロッカーアーム６が弁バネ５の付勢力により図４にて反時計回りに傾動し、吸気弁２が上昇して閉弁される。
【０００８】
電磁弁１５の開弁時期を、吸気弁２がバルブリフト最大となったときより任意時間遅らせると、電磁弁１５が開弁されるまでの間（閉弁されている間）、油圧室１２内の油圧が保持されて油圧ピストン１３の上昇が妨げられるため、ロッカーアーム６の傾動姿勢が図４にて右下がりの状態のままとなり、吸気弁２が開弁状態に保持される。その後、電磁弁１５が開弁されると、油圧室１２内の作動油が排出通路１６ｂにリリーフされ、吸気弁２が弁バネ５の付勢力で上昇して閉弁される。
【０００９】
よって、電磁弁１５の開弁時期を適宜制御することで、吸気弁２の閉弁時期を、カムシャフト３のカム山３ａによって定まる閉弁時期よりも容易に遅らせることができ、圧縮比を通常よりも大幅に且つ任意に低く変更することが可能となる。従って、この油圧によるバルブ押さえ方式の可変動弁装置は、均一予混合燃焼の可変圧縮比システムに用いるのに好適である。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２３３７１８号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２９４３号公報
【特許文献３】実開平６−６７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述の油圧によるバルブ押さえ方式による可変動弁装置においては、油圧ピストン１３は、吸気弁２を開弁状態に保持する期間を除き、吸気弁２の開閉に応じて昇降する。そして、この油圧ピストン１３の昇降に応じて、吸気弁２のリフト量に油圧ピストン１３の直径を乗じた体積の潤滑油が導入通路１６ａから油圧室１２に吸い込まれ、弁バネ５の付勢力により圧縮されつつ排出通路１６ｂに吐出される。よって、その分だけエンジンの潤滑油が消費されてしまい、損失仕事が発生する。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記油圧ピストンの昇降により発生した油圧をエンジン駆動エネルギーとして回収できる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、カムシャフトの回転により機関弁を弁バネに抗して開弁するロッカーアームの上方に、油圧室の油圧により上記ロッカーアームを押さえて上記機関弁を開弁状態に保持する油圧ピストンと、上記油圧室に逆止弁を介して作動油を導入し且つ上記油圧室から電磁弁を介して作動油を排出する油路とを備えたブロックを配置し、上記電磁弁により上記油圧室の圧力を保持又は解放して上記機関弁の閉弁時期を制御する内燃機関の可変動弁装置において、上記カムシャフトに油圧タービンを設け、該油圧タービンに作動油を供給すべく上記油圧タービンと上記ブロックに形成された上記油路の排出ポートとを油導入路で接続し、上記油圧タービンにその内部の作動油を排出する油排出路を接続したものである。
【００１４】
上記油圧タービンが、上記カムシャフトのカム山及び軸受部以外の部分の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数のタービンブレードと、これらタービンブレードを囲繞するように上記カムシャフトの周方向に沿って形成されたタービンハウジングとを有し、該タービンハウジングに、上記油導入路と上記油排出路とが夫々接続されてもよい。
【００１５】
上記機関弁の上部に装着されて上記機関弁と一体的に昇降する部材と上記油圧ピストンとを連結する連結部材を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ロッカーアームを機関弁が開弁状態となるように押さえる油圧ピストンを備えた内燃機関の可変動弁装置において、その油圧ピストンの昇降により発生した油圧をエンジン駆動エネルギーとして回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る可変動弁装置の側断面図である。
【００１９】
この可変動弁装置１は、通常燃焼（拡散燃焼）モードと予混合燃焼モードとを切り換えるディーゼルエンジンの機関弁（例えば吸気弁２）に適用され、カムシャフト３のカム山３ａによって開弁された吸気弁２の閉弁時期をカム山３ａによって定められる閉弁時期よりも任意時間遅くすることで、エンジンのシリンダ内の混合気の一部を吸気ポート４に逆流させ、実質的な圧縮比を低い側に変更するものである。これにより、予混合燃焼モード時の着火時期をコントロールすることができる。
【００２０】
この可変動弁装置（可変圧縮比装置）１は、図１に示すように、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転に同期して回転されるカムシャフト３と、カムシャフト３により駆動され吸気弁２を弁バネ５に抗して開弁するロッカーアーム６と、ロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持すると共にこの押力を消勢して吸気弁２の閉弁時期を制御するアクチュエータを構成するブロック７とを備えている。
【００２１】
上記カムシャフト３は、図示しないシリンダヘッド等に軸支され、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転が、チェーン、ベルト又はギヤ等の回転力伝達部材を介して伝達されるようになっている。カムシャフト３には、吸気弁２を開閉させるために所定形状に形成されたカム山３ａが形成されている。
【００２２】
上記ロッカーアーム６は、シリンダヘッド等に取り付けられたロッカーシャフト６ａに揺動可能に挿通されており、ロッカーシャフト６ａから図１の左方に延出された入力端にはカム山３ａに当接するローラ８が、ロッカーシャフト６ａから右方に延出された出力端には吸気弁２の頂部に装着されたブリッジ１０に当接する調整部材９が、それぞれ取り付けられている。調整部材９は、ロッカーアーム６に形成されたネジ穴に上方からネジ込まれ、ナット９ａによって固定される。なお、上記ローラ８に代えてスリッパが設けられてもよい。
【００２３】
上記ブリッジ１０は、二本の吸気弁２の頂部に装着されており、これら二本の吸気弁２をまとめて動作させるための部材である。各吸気弁２は、弁バネ５によって閉弁方向（図中、上方向）に付勢され、シリンダ内に突出する弁傘部分２ａが吸気ポート４の弁座４ａに着座され、ブリッジ１０が弁バネ５に抗して下方に押し下げられることで、弁傘部分２ａが弁座４ａから下方に離間し、開弁される。ブリッジ１０には、その上下動をガイドするためのガイド穴１０ａが形成されており、ガイド穴１０ａにはシリンダヘッド等に取り付けられたガイドロッド１１が挿入されている。
【００２４】
上記ブロック７は、シリンダヘッド等に設けられており、油圧室１２と、この油圧室１２の油圧によりロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持するための油圧ピストン１３と、油圧室１２に逆止弁１４を介して作動油（エンジンの潤滑油）を導入し且つ油圧室１２から電磁弁１５を介して作動油を排出する油路１６と、を少なくとも備えている。詳しくは、ブロック７には、円柱状の油圧ピストン１３を上下方向に摺動可能に嵌挿する油圧シリンダ１７が下向きに開口して形成されており、この油圧シリンダ１７内の上部における油圧ピストン１３の上面で区画された領域が油圧室１２となっている。油圧ピストン１３の下端は、ブロック７の下面より突出され、ロッカーアーム６の出力端の上部、具体的には調整部材９の上端部に当接されている。
【００２５】
上記油路１６は、作動油をブロック７に形成された導入ポート１８から逆止弁１４を介して油圧室１２に導入する導入通路１６ａと、油圧室１２内の潤滑油を電磁弁１５を介してブロック７に形成された排出ポート１９から排出する排出通路１６ｂとを有する。導入通路１６ａの先端は、油圧シリンダ１７の上部側面に接続されている。排出通路１６ｂは、油圧シリンダ１７の頂部と電磁弁１５の弁室１５ａの下部とを連通する第１連絡通路１６ｂ１と、電磁弁１５の弁座の周囲に弁室１５ａに繋げて環状に形成された第１油室１６ｂ２と、電磁弁１５を冷却するため電磁弁１５の外周に沿って環状に形成された第２油室１６ｂ４と、第１油室１６ｂ２と第２油室１６ｂ４とを連通する第２連絡通路１６ｂ３と、第２油室１６ｂ４と排出ポート１９とを連通する第３連絡通路１６ｂ５とを有する。
【００２６】
また、導入通路１６ａの逆止弁１４よりも上流側の部分と、排出通路１６ｂの第２連絡通路１６ｂ３とは、バイパス通路１６ｃによって連通されている。バイパス通路１６ｃは、導入ポート１８から導入通路１６ａに導入された作動油を、油圧室１２をバイパスして第２油室１６ｂ４に導き、電磁弁１５のソレノイド１５ｄを冷却するために設けられる。但し、バイパス通路１６ｃを設けた場合、油圧室１２に向かう作動油の一部がバイパスされるため、油圧室１２にて油圧ピストン１３を押し下げるように作用する作動油の油圧が小さくなり、油圧条件（エンジンのオイルポンプの作動条件、油温等）によっては、油圧ピストン１３がロッカーアーム６の傾動に追従して下降しなくなる可能性があるため、バイパス通路１６ｃを省略するか或いはバイパス通路１６ｃに絞りを設けてもよい。
【００２７】
油圧室１２の油圧を解放する上記電磁弁１５は、通電の有無により開閉動作するオンオフ型の二方電磁弁から構成されている。電磁弁１５は、上下方向に長い中空円筒状の弁室１５ａと、弁室１５ａ内の下部側に上下方向に摺動可能に嵌挿された円柱状の弁体１５ｂと、弁体１５ｂを閉方向（図１の下方）に常時付勢するバネ１５ｃと、通電により弁体１５ｂをバネ１５ｃに抗して開方向（上方）に移動するソレノイド１５ｄとから主に構成されている。ソレノイド１５ｄには、ソレノイド１５ｄへの通電、非通電を制御して電磁弁１５の開閉を制御するための制御部２５が接続されている。
【００２８】
電磁弁１５の開弁により油圧室１２から第１連絡通路１６ｂ１を通って第１油室１６ｂ２に吐出された作動油は、第２連絡通路１６ｂ３を通って第２油室１６ｂ４に流入し、ソレノイド１５ｂを冷却した後、第３連絡通路１６ｂ５を通って排出ポート１９から排出される。排出ポート１９から排出された作動油は、カムシャフト３に設けた油圧タービン２０に油導入路２１を介して供給され、カムシャフト３を回転させるように作用した後、油圧タービン２０に接続された油排出路２２からエンジンのヘッドカバー内に放出される。
【００２９】
油圧タービン２０は、カムシャフト３のカム山３ａ及び軸受部以外の部分の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数のタービンブレード２０ａと、これらタービンブレード２０ａを囲繞するようにカムシャフト３の周方向に沿って形成されたタービンハウジング２０ｂとを有する。タービンハウジング２０ｂとカムシャフト３の外周面との隙間には、図示しない環状のシールが設けられていて、タービンハウジング２０ｂ内の作動油が上記隙間から漏れないようになっている。
【００３０】
このタービンハウジング２０ｂには、タービンブレード２０ａに作動油を供給するため、上記ブロック７の排出ポート１９に繋がれた油導入路２１が接続されていると共に、タービンハウジング２０ｂ内の作動油を排出する油排出路２２が接続されている。油排出路２２の出口２２ａは、図１では下方に向けられており、エンジンのヘッドカバー内に作動油を排出するようになっているが、ロッカーシャフト６ａ又はロッカーアーム６のローラ８に指向させ、それらに作動油を供給するようにしてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る可変動弁装置１の作用を述べる。
【００３２】
図１に示すカムシャフト３の回転に伴ってロッカーアーム６の入力端のローラ８がカムシャフト３のカム山３ａのアップスロープに乗り上がると、ロッカーアーム６が弁バネ５の力に抗して時計回りに回動され始め、ロッカーアーム６の出力端の調整部材９がブリッジ１０を下方に押圧し、吸気弁２が弁バネ５の力に抗して押し下げられて開弁される。その後、ロッカーアーム６のローラ８がカム山３ａの頂点に乗り上がったとき、吸気弁２が最大リフト状態（全開）となり、更にカムシャフト３が回転してローラ８がカム山３ａの頂点を越えてダウンスロープに差し掛かると、各吸気弁２が弁バネ５の力によって上昇され、最終的には各吸気弁２の弁傘部分２ａが弁座４ａに着座して閉弁（全閉）される。
【００３３】
エンジンの通常運転時（拡散燃焼時）には、通常圧縮比の運転を行う。通常圧縮比運転では、図２（ａ）に示すように、吸気弁２が最大リフト状態となるクランクアングルにて、それまで閉じられていた電磁弁１５を開く。これにより、油圧室１２が第１連絡通路１６ｂ１を介して第１油室１６ｂ２と連通し、油圧ピストン１３の上昇が許容される。よって、ロッカーアーム６の揺動が許容され、吸気弁２がカム山３ａのダウンスロープの形状に応じて弁バネ５により閉じられる。吸気弁２が閉じられたならば、電磁弁１５を閉じる。これにより、図１にて、油圧室１２の出口側が閉塞された状態となるので、導入ポート１８から導入通路１６ａに流入した作動油は、油圧室１２に向かうことなく、バイパス通路１６ｃを通って第２油室１６ｂ４に至り、ソレノイド１５ｄを冷却する。
【００３４】
エンジンの均一予混合燃焼時には、低圧縮比の運転を行う。低圧縮比運転では、図２（ｂ）に示すように、電磁弁１５の開弁時期を、所望する低圧縮比に応じて、吸気弁２が最大リフト状態となるクランクアングルよりも所定期間Ａだけ遅らせる。これにより、図１にて、油圧室１２の油圧が保持されて油圧ピストン１３の上昇が妨げられ、ロッカーアーム６が右下がりの傾斜姿勢に保持され、吸気弁２が略最大リフト位置まで押し下られた状態に保持される。その後、電磁弁１５を開くことで、油圧ピストン１３の上昇が許容され、ロッカーアーム６の揺動が許容され、吸気弁２が弁バネ５に付勢力によって閉じられる。よって、電磁弁１５の開弁時期を適宜制御することで、図３に示すように、吸気弁２の閉弁時期を、カムシャフト３のカム山３ａによって定まる閉弁時期よりも任意且つ容易に遅らせることができ、圧縮比を通常よりも大幅に且つ任意に低く変更することが可能となる。
【００３５】
次に、作動油の流れを述べる。
【００３６】
吸気弁２のリフト前には、図１に示す導入ポート１８から流入した作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、ソレノイド１５ｄを冷却して排出ポート１９から排出される。このとき電磁弁１５は閉じられており、油圧室１２、第１連絡通路１６ｂ１、第１油室１６ｂ２には、作動油が充満した状態となっている。
【００３７】
吸気弁２のリフト中は、導入ポート１８の作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。また、油圧ピストン１３が下がるに従って、逆止弁１４を通過した作動油が油圧室１２に流入する。このとき電磁弁１５は閉じられており、第１油室１６ｂ２には、作動油が充満した状態となっている。
【００３８】
吸気弁２がリフト状態に保持されているときには、導入ポート１８の作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。電磁弁１５は閉じられており、油圧室１２、第１連絡通路１６ｂ１には、作動油が充満した状態となっていて、油圧ピストン１３は下方に突出された状態に保持されている。また、第１油室１６ｂ２内にも作動油が充満している。
【００３９】
吸気弁２を閉じ動作するときには、電磁弁１５が開かれる。すると、油圧室１２の作動油は、第１連絡通路１６ｂ１を通って第１油室１６ｂ２に移動し、第２連絡通路１６ｂ３を通って第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。同時に、導入ポート１８から流入した作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。
【００４０】
排出ポート１９から排出された作動油は、図１に示す油導入路２１を通って油圧タービン２０のタービンハウジング２０ｂ内に供給され、タービンブレード２０ａに流れ当たってカムシャフト３に回転力を与えた後、油排出路２２を通ってタービンハウジング２０ｂから排出される。カムシャフト３は、チェーン、ベルト、ギヤ等の回転力伝達部材を介してクランクシャフトに接続されているので、油圧ピストン１２の昇降によって生じた油圧がエンジン駆動エネルギーとして回収されることになる。
【００４１】
すなわち、油圧ピストン１３の昇降により、吸気弁２のリフト量に油圧ピストン１３の直径を乗じた体積の潤滑油が導入通路１６ａから油圧室１２に吸い込まれ、弁バネ５の付勢力により圧縮されつつ排出通路１６ｂに吐出されるところ、このように弁バネ５の付勢力（スプリング荷重）により加圧された作動油が、カムシャフト３に設けた油圧タービン２０を回転させるエネルギーとして有効利用され、エンジン駆動エネルギーとして回収されることになる。
【００４２】
ここで、油圧ピストン１３は、吸気弁２をリフト状態に保持する期間を除き、吸気弁２の開閉に応じて昇降して油圧を継続的に発生させている。本可変動弁装置１は、このように略継続的に発生する油圧を利用して、カムシャフト３に設けた油圧タービン２０を回転させ、エンジン駆動エネルギーとして回収しているのである。これにより、最終的には、燃費の向上に繋がる。
【００４３】
また、導入ポート１８から導入通路１６ａを通って導かれた油圧室１２内の作動油は、油圧ピストン１３の上昇により、第１連絡通路１６ｂ１、第１油室１６ｂ２、第２連絡通路１６ｂ３、第２油室１６ｂ４を通って排出ポート１９に排出される。この結果、油圧室１２内の作動油は、油圧ピストン１３の一往復によって淀むことなく入れ替えられることになり、温度上昇が抑制される。よって、作動油の温度上昇に基づく体積膨張に因る吸気弁２の閉弁時期のバラツキ、作動油のベーパーに因る油圧ピストン１３及び吸気弁２の作動不良を回避できる。
【００４４】
また、多気筒エンジンにおいては、各気筒毎に上記可変動弁装置１が設けられるが、各可変動弁装置１の排出ポート１９に接続された油導入路２１を、集合させて一つの油圧タービン２０に導くようにしてもよい。これにより、各気筒の吸気弁２のリフト順に応じて順次、各気筒の可変動弁装置１の排出ポート１９から作動油が排出され、次々と油圧タービン２０に導かれるので、油圧タービン２０には途切れなく作動油が供給されることになり、エネルギーの回収効率が高まる。また、油圧タービン２０が一つで済むため低コストとなる。
【００４５】
ところで、導入ポート１８に導入される作動油の油圧条件（エンジンのオイルポンプの作動条件、油温等）によっては、油圧ピストン１３がロッカーアーム６の傾動に追従して下降しなくなる可能性がある。この場合、吸気弁２がフルリフトした状態でも、油圧ピストン１３とロッカーアーム６の調整部材９との間に隙間が生じ、カムシャフト３の回転に伴ってロッカーアーム６が戻ってきたときに、中間リフトの位置で油圧ピストン１３と衝突し、吸気弁２がその中間リフト位置で保たれることになる。よって、所望の圧縮比が得られないという問題が生じ得る。
【００４６】
この対策として、図１に仮想線で示すように、油圧ピストン１３と吸気弁２の頂部に取り付けたブリッジ１０とを連結する連結部材２６を設けてもよい。この連結部材２６により、油圧ピストン１３が、吸気弁２の昇降に連動して強制的に昇降されるので、上述の問題は生じない。なお、ブリッジ１０の昇降方向と油圧ピストン１３の昇降方向とは平行となっている。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、上記可変動弁装置１は、吸気弁２に適用した例を述べたが、排気弁に適用してもよい。また、上記可変動弁装置１は、通常運転と均一予混合運転とを切り換えるディーゼルエンジンに適用した例を述べたが、通常運転のみ又は均一予混合運転のみのディーゼルエンジンに適用してもよく、またガソリンエンジンに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置の側断面図である。
【図２】通常圧縮比時、低圧縮比時の電磁弁の作動状態を示す説明図である。
【図３】機関弁の開閉行程図である。
【図４】従来の可変動弁装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 可変動弁装置
２ 機関弁としての吸気弁
３ カムシャフト
３ａ カム山
５ 弁バネ
６ ロッカーアーム
７ ブロック
１０ 機関弁と一体的に昇降する部材としてのブリッジ
１２ 油圧室
１３ 油圧ピストン
１４ 逆止弁
１５ 電磁弁
１６ 油路
１９ 排出ポート
２０ 油圧タービン
２０ａ タービンブレード
２０ｂ タービンハウジング
２１ 油導入路
２２ 油排出路
２６ 連結部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機関弁の閉弁時期を制御することで圧縮比を変化させる内燃機関の可変動弁装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディーゼルエンジンの排ガス中における有害成分の低減に関する要求が高まり、排ガス中のＮＯｘ及びスモークを同時に低減することが可能な均一予混合燃焼の研究がなされている。
【０００３】
均一予混合燃焼とは、燃料を通常よりも早いタイミング（ピストン上死点よりも所定時期以上早いタイミング）でシリンダ内に噴射し、シリンダ内にて均一な混合気を生成して同時多発的に燃焼を生じさせるものである。この均一予混合燃焼を実現するためには、着火時期のコントロールが重要であり、圧縮比を通常燃焼の場合よりも大幅に低めることが可能な可変圧縮比システムが必要となる。即ち、均一予混合燃焼においては、シリンダ内の均一予混合気がピストンの上昇に伴って次第に圧縮されるが、このとき圧縮比が通常燃焼の場合と同じであると、ピストンが上死点に至る前に自然着火が生じてしまい、クランクシャフトにマイナス仕事がなされてしまう。これを回避するためには、圧縮比を下げ、ピストンが上死点に至る前に上記混合気に着火が生じないようにすることが必要となる。
【０００４】
従来、圧縮比を可変にする技術としては、吸気カムシャフトの位相を可変にしたもの（位相可変方式）や、使用するカムを切り換えて機関弁（吸排気弁）のリフトを可変にしたもの（カム切換方式）が知られているが、何れも圧縮比を大幅に且つ任意に変更することが困難であった。圧縮比を大幅に且つ任意に変更できる可変圧縮比システムとして、ロッカーアームを油圧ピストンで押さえて機関弁を開弁状態に保持し、油圧ピストンに押下力を付与する油圧室の油圧をリリーフすることで機関弁を閉弁するようにした可変動弁装置（油圧によるバルブ押さえ方式）が知られている（特許文献１〜３参照）。
【０００５】
この種の可変動弁装置の一例を図４に示す。この可変動弁装置は、カムシャフト３の回転により機関弁（吸気弁）２を弁バネ５に抗して開弁するロッカーアーム６の上方に、油圧室１２の油圧によりロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持する油圧ピストン１３と、油圧室１２に逆止弁（図示せず）を介して作動油（エンジン潤滑油）を導入する導入通路１６ａと、油圧室１２から電磁弁１５を介して作動油を排出する排出通路１６ｂとを備えたブロック７を配置し、電磁弁１５により油圧室１２の圧力を保持又は解放して吸気弁２の閉弁時期を制御するものである。
【０００６】
この装置において、吸気弁２の開弁は、通常の動弁系と同じであり、回転するカムシャフト３のカム山３ａに押されたロッカーアーム６が弁バネ５の付勢力に抗して図４にて時計回りに傾動し、吸気弁２が押し下げられて開弁する。このとき、油圧室１２には導入通路１６ａを介してエンジンの潤滑油が通常の油圧で供給されているため、吸気弁２の下降（バルブリフト）に追従して油圧ピストン１３が下降して、油圧室１２には導入通路１６ａから作動油が流入する。このとき、電磁弁１５は閉じられている。
【０００７】
吸気弁２の下降すなわちバルブリフトが最大（吸気弁全開）になったとき、電磁弁１５を開弁すると、油圧室１２が排出通路１６ｂに連通され、弁バネ５の付勢力を受ける油圧室１２内の作動油が排出通路１６ｂにリリーフされ、油圧ピストン１３の上昇が許容される。この結果、回転するカムシャフト３のカム山３ａに応じてロッカーアーム６が弁バネ５の付勢力により図４にて反時計回りに傾動し、吸気弁２が上昇して閉弁される。
【０００８】
電磁弁１５の開弁時期を、吸気弁２がバルブリフト最大となったときより任意時間遅らせると、電磁弁１５が開弁されるまでの間（閉弁されている間）、油圧室１２内の油圧が保持されて油圧ピストン１３の上昇が妨げられるため、ロッカーアーム６の傾動姿勢が図４にて右下がりの状態のままとなり、吸気弁２が開弁状態に保持される。その後、電磁弁１５が開弁されると、油圧室１２内の作動油が排出通路１６ｂにリリーフされ、吸気弁２が弁バネ５の付勢力で上昇して閉弁される。
【０００９】
よって、電磁弁１５の開弁時期を適宜制御することで、吸気弁２の閉弁時期を、カムシャフト３のカム山３ａによって定まる閉弁時期よりも容易に遅らせることができ、圧縮比を通常よりも大幅に且つ任意に低く変更することが可能となる。従って、この油圧によるバルブ押さえ方式の可変動弁装置は、均一予混合燃焼の可変圧縮比システムに用いるのに好適である。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２３３７１８号公報
【特許文献２】特開２００６−１５２９４３号公報
【特許文献３】実開平６−６７８０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、上述の油圧によるバルブ押さえ方式による可変動弁装置においては、油圧ピストン１３は、吸気弁２を開弁状態に保持する期間を除き、吸気弁２の開閉に応じて昇降する。そして、この油圧ピストン１３の昇降に応じて、吸気弁２のリフト量に油圧ピストン１３の直径を乗じた体積の潤滑油が導入通路１６ａから油圧室１２に吸い込まれ、弁バネ５の付勢力により圧縮されつつ排出通路１６ｂに吐出される。よって、その分だけエンジンの潤滑油が消費されてしまい、損失仕事が発生する。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記油圧ピストンの昇降により発生した油圧をエンジン駆動エネルギーとして回収できる内燃機関の可変動弁装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、カムシャフトの回転により機関弁を弁バネに抗して開弁するロッカーアームの上方に、油圧室の油圧により上記ロッカーアームを押さえて上記機関弁を開弁状態に保持する油圧ピストンと、上記油圧室に逆止弁を介して作動油を導入し且つ上記油圧室から電磁弁を介して作動油を排出する油路とを備えたブロックを配置し、上記電磁弁により上記油圧室の圧力を保持又は解放して上記機関弁の閉弁時期を制御する内燃機関の可変動弁装置において、上記カムシャフトに油圧タービンを設け、該油圧タービンに作動油を供給すべく上記油圧タービンと上記ブロックに形成された上記油路の排出ポートとを油導入路で接続し、上記油圧タービンにその内部の作動油を排出する油排出路を接続したものである。
【００１４】
上記油圧タービンが、上記カムシャフトのカム山及び軸受部以外の部分の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数のタービンブレードと、これらタービンブレードを囲繞するように上記カムシャフトの周方向に沿って形成されたタービンハウジングとを有し、該タービンハウジングに、上記油導入路と上記油排出路とが夫々接続されてもよい。
【００１５】
上記機関弁の上部に装着されて上記機関弁と一体的に昇降する部材と上記油圧ピストンとを連結する連結部材を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ロッカーアームを機関弁が開弁状態となるように押さえる油圧ピストンを備えた内燃機関の可変動弁装置において、その油圧ピストンの昇降により発生した油圧をエンジン駆動エネルギーとして回収できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る可変動弁装置の側断面図である。
【００１９】
この可変動弁装置１は、通常燃焼（拡散燃焼）モードと予混合燃焼モードとを切り換えるディーゼルエンジンの機関弁（例えば吸気弁２）に適用され、カムシャフト３のカム山３ａによって開弁された吸気弁２の閉弁時期をカム山３ａによって定められる閉弁時期よりも任意時間遅くすることで、エンジンのシリンダ内の混合気の一部を吸気ポート４に逆流させ、実質的な圧縮比を低い側に変更するものである。これにより、予混合燃焼モード時の着火時期をコントロールすることができる。
【００２０】
この可変動弁装置（可変圧縮比装置）１は、図１に示すように、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転に同期して回転されるカムシャフト３と、カムシャフト３により駆動され吸気弁２を弁バネ５に抗して開弁するロッカーアーム６と、ロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持すると共にこの押力を消勢して吸気弁２の閉弁時期を制御するアクチュエータを構成するブロック７とを備えている。
【００２１】
上記カムシャフト３は、図示しないシリンダヘッド等に軸支され、ディーゼルエンジンのクランクシャフトの回転が、チェーン、ベルト又はギヤ等の回転力伝達部材を介して伝達されるようになっている。カムシャフト３には、吸気弁２を開閉させるために所定形状に形成されたカム山３ａが形成されている。
【００２２】
上記ロッカーアーム６は、シリンダヘッド等に取り付けられたロッカーシャフト６ａに揺動可能に挿通されており、ロッカーシャフト６ａから図１の左方に延出された入力端にはカム山３ａに当接するローラ８が、ロッカーシャフト６ａから右方に延出された出力端には吸気弁２の頂部に装着されたブリッジ１０に当接する調整部材９が、それぞれ取り付けられている。調整部材９は、ロッカーアーム６に形成されたネジ穴に上方からネジ込まれ、ナット９ａによって固定される。なお、上記ローラ８に代えてスリッパが設けられてもよい。
【００２３】
上記ブリッジ１０は、二本の吸気弁２の頂部に装着されており、これら二本の吸気弁２をまとめて動作させるための部材である。各吸気弁２は、弁バネ５によって閉弁方向（図中、上方向）に付勢され、シリンダ内に突出する弁傘部分２ａが吸気ポート４の弁座４ａに着座され、ブリッジ１０が弁バネ５に抗して下方に押し下げられることで、弁傘部分２ａが弁座４ａから下方に離間し、開弁される。ブリッジ１０には、その上下動をガイドするためのガイド穴１０ａが形成されており、ガイド穴１０ａにはシリンダヘッド等に取り付けられたガイドロッド１１が挿入されている。
【００２４】
上記ブロック７は、シリンダヘッド等に設けられており、油圧室１２と、この油圧室１２の油圧によりロッカーアーム６を押さえて吸気弁２を開弁状態に保持するための油圧ピストン１３と、油圧室１２に逆止弁１４を介して作動油（エンジンの潤滑油）を導入し且つ油圧室１２から電磁弁１５を介して作動油を排出する油路１６と、を少なくとも備えている。詳しくは、ブロック７には、円柱状の油圧ピストン１３を上下方向に摺動可能に嵌挿する油圧シリンダ１７が下向きに開口して形成されており、この油圧シリンダ１７内の上部における油圧ピストン１３の上面で区画された領域が油圧室１２となっている。油圧ピストン１３の下端は、ブロック７の下面より突出され、ロッカーアーム６の出力端の上部、具体的には調整部材９の上端部に当接されている。
【００２５】
上記油路１６は、作動油をブロック７に形成された導入ポート１８から逆止弁１４を介して油圧室１２に導入する導入通路１６ａと、油圧室１２内の潤滑油を電磁弁１５を介してブロック７に形成された排出ポート１９から排出する排出通路１６ｂとを有する。導入通路１６ａの先端は、油圧シリンダ１７の上部側面に接続されている。排出通路１６ｂは、油圧シリンダ１７の頂部と電磁弁１５の弁室１５ａの下部とを連通する第１連絡通路１６ｂ１と、電磁弁１５の弁座の周囲に弁室１５ａに繋げて環状に形成された第１油室１６ｂ２と、電磁弁１５を冷却するため電磁弁１５の外周に沿って環状に形成された第２油室１６ｂ４と、第１油室１６ｂ２と第２油室１６ｂ４とを連通する第２連絡通路１６ｂ３と、第２油室１６ｂ４と排出ポート１９とを連通する第３連絡通路１６ｂ５とを有する。
【００２６】
また、導入通路１６ａの逆止弁１４よりも上流側の部分と、排出通路１６ｂの第２連絡通路１６ｂ３とは、バイパス通路１６ｃによって連通されている。バイパス通路１６ｃは、導入ポート１８から導入通路１６ａに導入された作動油を、油圧室１２をバイパスして第２油室１６ｂ４に導き、電磁弁１５のソレノイド１５ｄを冷却するために設けられる。但し、バイパス通路１６ｃを設けた場合、油圧室１２に向かう作動油の一部がバイパスされるため、油圧室１２にて油圧ピストン１３を押し下げるように作用する作動油の油圧が小さくなり、油圧条件（エンジンのオイルポンプの作動条件、油温等）によっては、油圧ピストン１３がロッカーアーム６の傾動に追従して下降しなくなる可能性があるため、バイパス通路１６ｃを省略するか或いはバイパス通路１６ｃに絞りを設けてもよい。
【００２７】
油圧室１２の油圧を解放する上記電磁弁１５は、通電の有無により開閉動作するオンオフ型の二方電磁弁から構成されている。電磁弁１５は、上下方向に長い中空円筒状の弁室１５ａと、弁室１５ａ内の下部側に上下方向に摺動可能に嵌挿された円柱状の弁体１５ｂと、弁体１５ｂを閉方向（図１の下方）に常時付勢するバネ１５ｃと、通電により弁体１５ｂをバネ１５ｃに抗して開方向（上方）に移動するソレノイド１５ｄとから主に構成されている。ソレノイド１５ｄには、ソレノイド１５ｄへの通電、非通電を制御して電磁弁１５の開閉を制御するための制御部２５が接続されている。
【００２８】
電磁弁１５の開弁により油圧室１２から第１連絡通路１６ｂ１を通って第１油室１６ｂ２に吐出された作動油は、第２連絡通路１６ｂ３を通って第２油室１６ｂ４に流入し、ソレノイド１５ｂを冷却した後、第３連絡通路１６ｂ５を通って排出ポート１９から排出される。排出ポート１９から排出された作動油は、カムシャフト３に設けた油圧タービン２０に油導入路２１を介して供給され、カムシャフト３を回転させるように作用した後、油圧タービン２０に接続された油排出路２２からエンジンのヘッドカバー内に放出される。
【００２９】
油圧タービン２０は、カムシャフト３のカム山３ａ及び軸受部以外の部分の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数のタービンブレード２０ａと、これらタービンブレード２０ａを囲繞するようにカムシャフト３の周方向に沿って形成されたタービンハウジング２０ｂとを有する。タービンハウジング２０ｂとカムシャフト３の外周面との隙間には、図示しない環状のシールが設けられていて、タービンハウジング２０ｂ内の作動油が上記隙間から漏れないようになっている。
【００３０】
このタービンハウジング２０ｂには、タービンブレード２０ａに作動油を供給するため、上記ブロック７の排出ポート１９に繋がれた油導入路２１が接続されていると共に、タービンハウジング２０ｂ内の作動油を排出する油排出路２２が接続されている。油排出路２２の出口２２ａは、図１では下方に向けられており、エンジンのヘッドカバー内に作動油を排出するようになっているが、ロッカーシャフト６ａ又はロッカーアーム６のローラ８に指向させ、それらに作動油を供給するようにしてもよい。
【００３１】
本実施形態に係る可変動弁装置１の作用を述べる。
【００３２】
図１に示すカムシャフト３の回転に伴ってロッカーアーム６の入力端のローラ８がカムシャフト３のカム山３ａのアップスロープに乗り上がると、ロッカーアーム６が弁バネ５の力に抗して時計回りに回動され始め、ロッカーアーム６の出力端の調整部材９がブリッジ１０を下方に押圧し、吸気弁２が弁バネ５の力に抗して押し下げられて開弁される。その後、ロッカーアーム６のローラ８がカム山３ａの頂点に乗り上がったとき、吸気弁２が最大リフト状態（全開）となり、更にカムシャフト３が回転してローラ８がカム山３ａの頂点を越えてダウンスロープに差し掛かると、各吸気弁２が弁バネ５の力によって上昇され、最終的には各吸気弁２の弁傘部分２ａが弁座４ａに着座して閉弁（全閉）される。
【００３３】
エンジンの通常運転時（拡散燃焼時）には、通常圧縮比の運転を行う。通常圧縮比運転では、図２（ａ）に示すように、吸気弁２が最大リフト状態となるクランクアングルにて、それまで閉じられていた電磁弁１５を開く。これにより、油圧室１２が第１連絡通路１６ｂ１を介して第１油室１６ｂ２と連通し、油圧ピストン１３の上昇が許容される。よって、ロッカーアーム６の揺動が許容され、吸気弁２がカム山３ａのダウンスロープの形状に応じて弁バネ５により閉じられる。吸気弁２が閉じられたならば、電磁弁１５を閉じる。これにより、図１にて、油圧室１２の出口側が閉塞された状態となるので、導入ポート１８から導入通路１６ａに流入した作動油は、油圧室１２に向かうことなく、バイパス通路１６ｃを通って第２油室１６ｂ４に至り、ソレノイド１５ｄを冷却する。
【００３４】
エンジンの均一予混合燃焼時には、低圧縮比の運転を行う。低圧縮比運転では、図２（ｂ）に示すように、電磁弁１５の開弁時期を、所望する低圧縮比に応じて、吸気弁２が最大リフト状態となるクランクアングルよりも所定期間Ａだけ遅らせる。これにより、図１にて、油圧室１２の油圧が保持されて油圧ピストン１３の上昇が妨げられ、ロッカーアーム６が右下がりの傾斜姿勢に保持され、吸気弁２が略最大リフト位置まで押し下られた状態に保持される。その後、電磁弁１５を開くことで、油圧ピストン１３の上昇が許容され、ロッカーアーム６の揺動が許容され、吸気弁２が弁バネ５に付勢力によって閉じられる。よって、電磁弁１５の開弁時期を適宜制御することで、図３に示すように、吸気弁２の閉弁時期を、カムシャフト３のカム山３ａによって定まる閉弁時期よりも任意且つ容易に遅らせることができ、圧縮比を通常よりも大幅に且つ任意に低く変更することが可能となる。
【００３５】
次に、作動油の流れを述べる。
【００３６】
吸気弁２のリフト前には、図１に示す導入ポート１８から流入した作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、ソレノイド１５ｄを冷却して排出ポート１９から排出される。このとき電磁弁１５は閉じられており、油圧室１２、第１連絡通路１６ｂ１、第１油室１６ｂ２には、作動油が充満した状態となっている。
【００３７】
吸気弁２のリフト中は、導入ポート１８の作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。また、油圧ピストン１３が下がるに従って、逆止弁１４を通過した作動油が油圧室１２に流入する。このとき電磁弁１５は閉じられており、第１油室１６ｂ２には、作動油が充満した状態となっている。
【００３８】
吸気弁２がリフト状態に保持されているときには、導入ポート１８の作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。電磁弁１５は閉じられており、油圧室１２、第１連絡通路１６ｂ１には、作動油が充満した状態となっていて、油圧ピストン１３は下方に突出された状態に保持されている。また、第１油室１６ｂ２内にも作動油が充満している。
【００３９】
吸気弁２を閉じ動作するときには、電磁弁１５が開かれる。すると、油圧室１２の作動油は、第１連絡通路１６ｂ１を通って第１油室１６ｂ２に移動し、第２連絡通路１６ｂ３を通って第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。同時に、導入ポート１８から流入した作動油は、導入通路１６ａ、バイパス通路１６ｃ、第２連絡通路１６ｂ３を通り、第２油室１６ｂ４に至り、排出ポート１９から排出される。
【００４０】
排出ポート１９から排出された作動油は、図１に示す油導入路２１を通って油圧タービン２０のタービンハウジング２０ｂ内に供給され、タービンブレード２０ａに流れ当たってカムシャフト３に回転力を与えた後、油排出路２２を通ってタービンハウジング２０ｂから排出される。カムシャフト３は、チェーン、ベルト、ギヤ等の回転力伝達部材を介してクランクシャフトに接続されているので、油圧ピストン１２の昇降によって生じた油圧がエンジン駆動エネルギーとして回収されることになる。
【００４１】
すなわち、油圧ピストン１３の昇降により、吸気弁２のリフト量に油圧ピストン１３の直径を乗じた体積の潤滑油が導入通路１６ａから油圧室１２に吸い込まれ、弁バネ５の付勢力により圧縮されつつ排出通路１６ｂに吐出されるところ、このように弁バネ５の付勢力（スプリング荷重）により加圧された作動油が、カムシャフト３に設けた油圧タービン２０を回転させるエネルギーとして有効利用され、エンジン駆動エネルギーとして回収されることになる。
【００４２】
ここで、油圧ピストン１３は、吸気弁２をリフト状態に保持する期間を除き、吸気弁２の開閉に応じて昇降して油圧を継続的に発生させている。本可変動弁装置１は、このように略継続的に発生する油圧を利用して、カムシャフト３に設けた油圧タービン２０を回転させ、エンジン駆動エネルギーとして回収しているのである。これにより、最終的には、燃費の向上に繋がる。
【００４３】
また、導入ポート１８から導入通路１６ａを通って導かれた油圧室１２内の作動油は、油圧ピストン１３の上昇により、第１連絡通路１６ｂ１、第１油室１６ｂ２、第２連絡通路１６ｂ３、第２油室１６ｂ４を通って排出ポート１９に排出される。この結果、油圧室１２内の作動油は、油圧ピストン１３の一往復によって淀むことなく入れ替えられることになり、温度上昇が抑制される。よって、作動油の温度上昇に基づく体積膨張に因る吸気弁２の閉弁時期のバラツキ、作動油のベーパーに因る油圧ピストン１３及び吸気弁２の作動不良を回避できる。
【００４４】
また、多気筒エンジンにおいては、各気筒毎に上記可変動弁装置１が設けられるが、各可変動弁装置１の排出ポート１９に接続された油導入路２１を、集合させて一つの油圧タービン２０に導くようにしてもよい。これにより、各気筒の吸気弁２のリフト順に応じて順次、各気筒の可変動弁装置１の排出ポート１９から作動油が排出され、次々と油圧タービン２０に導かれるので、油圧タービン２０には途切れなく作動油が供給されることになり、エネルギーの回収効率が高まる。また、油圧タービン２０が一つで済むため低コストとなる。
【００４５】
ところで、導入ポート１８に導入される作動油の油圧条件（エンジンのオイルポンプの作動条件、油温等）によっては、油圧ピストン１３がロッカーアーム６の傾動に追従して下降しなくなる可能性がある。この場合、吸気弁２がフルリフトした状態でも、油圧ピストン１３とロッカーアーム６の調整部材９との間に隙間が生じ、カムシャフト３の回転に伴ってロッカーアーム６が戻ってきたときに、中間リフトの位置で油圧ピストン１３と衝突し、吸気弁２がその中間リフト位置で保たれることになる。よって、所望の圧縮比が得られないという問題が生じ得る。
【００４６】
この対策として、図１に仮想線で示すように、油圧ピストン１３と吸気弁２の頂部に取り付けたブリッジ１０とを連結する連結部材２６を設けてもよい。この連結部材２６により、油圧ピストン１３が、吸気弁２の昇降に連動して強制的に昇降されるので、上述の問題は生じない。なお、ブリッジ１０の昇降方向と油圧ピストン１３の昇降方向とは平行となっている。
【００４７】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００４８】
例えば、上記可変動弁装置１は、吸気弁２に適用した例を述べたが、排気弁に適用してもよい。また、上記可変動弁装置１は、通常運転と均一予混合運転とを切り換えるディーゼルエンジンに適用した例を述べたが、通常運転のみ又は均一予混合運転のみのディーゼルエンジンに適用してもよく、またガソリンエンジンに適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の可変動弁装置の側断面図である。
【図２】通常圧縮比時、低圧縮比時の電磁弁の作動状態を示す説明図である。
【図３】機関弁の開閉行程図である。
【図４】従来の可変動弁装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 可変動弁装置
２ 機関弁としての吸気弁
３ カムシャフト
３ａ カム山
５ 弁バネ
６ ロッカーアーム
７ ブロック
１０ 機関弁と一体的に昇降する部材としてのブリッジ
１２ 油圧室
１３ 油圧ピストン
１４ 逆止弁
１５ 電磁弁
１６ 油路
１９ 排出ポート
２０ 油圧タービン
２０ａ タービンブレード
２０ｂ タービンハウジング
２１ 油導入路
２２ 油排出路
２６ 連結部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトの回転により機関弁を弁バネに抗して開弁するロッカーアームの上方に、油圧室の油圧により上記ロッカーアームを押さえて上記機関弁を開弁状態に保持する油圧ピストンと、上記油圧室に逆止弁を介して作動油を導入し且つ上記油圧室から電磁弁を介して作動油を排出する油路とを備えたブロックを配置し、上記電磁弁により上記油圧室の圧力を保持又は解放して上記機関弁の閉弁時期を制御する内燃機関の可変動弁装置において、
上記カムシャフトに油圧タービンを設け、該油圧タービンに作動油を供給すべく上記油圧タービンと上記ブロックに形成された上記油路の排出ポートとを油導入路で接続し、上記油圧タービンにその内部の作動油を排出する油排出路を接続したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
上記油圧タービンが、上記カムシャフトのカム山及び軸受部以外の部分の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数のタービンブレードと、これらタービンブレードを囲繞するように上記カムシャフトの周方向に沿って形成されたタービンハウジングとを有し、 該タービンハウジングに、上記油導入路と上記油排出路とが夫々接続された請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
上記機関弁の上部に装着されて上記機関弁と一体的に昇降する部材と上記油圧ピストンとを連結する連結部材を備えた請求項１又は２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項１】
カムシャフトの回転により機関弁を弁バネに抗して開弁するロッカーアームの上方に、油圧室の油圧により上記ロッカーアームを押さえて上記機関弁を開弁状態に保持する油圧ピストンと、上記油圧室に逆止弁を介して作動油を導入し且つ上記油圧室から電磁弁を介して作動油を排出する油路とを備えたブロックを配置し、上記電磁弁により上記油圧室の圧力を保持又は解放して上記機関弁の閉弁時期を制御する内燃機関の可変動弁装置において、
上記カムシャフトに油圧タービンを設け、該油圧タービンに作動油を供給すべく上記油圧タービンと上記ブロックに形成された上記油路の排出ポートとを油導入路で接続し、上記油圧タービンにその内部の作動油を排出する油排出路を接続したことを特徴とする内燃機関の可変動弁装置。
【請求項２】
上記油圧タービンが、上記カムシャフトのカム山及び軸受部以外の部分の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数のタービンブレードと、これらタービンブレードを囲繞するように上記カムシャフトの周方向に沿って形成されたタービンハウジングとを有し、 該タービンハウジングに、上記油導入路と上記油排出路とが夫々接続された請求項１に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【請求項３】
上記機関弁の上部に装着されて上記機関弁と一体的に昇降する部材と上記油圧ピストンとを連結する連結部材を備えた請求項１又は２に記載の内燃機関の可変動弁装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−２７５５４５（Ｐ２００９−２７５５４５Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２６０５３（Ｐ２００８−１２６０５３）
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１３日（２００８．５．１３）
【出願人】（００００００１７０）いすゞ自動車株式会社 (1,721)
【Ｆターム（参考）】
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