２ストローク及び４ストロークエンジン運転のための機械的可変バルブ作動システム
本発明は、内燃エンジンのバルブの制御及び作動のための機械的可変バルブ作動（ＶＶＡ）システムに関する。本発明による該システムが実現するのは、バルブの上昇の制御であり、該制御は、該バルブを作動させるのに適合した揺動型揺り子のための固定された旋回部によるものであり、該揺動型揺り子は偏心制御要素によって作動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンのバルブの制御及び作動のための機械的可変バルブ作動（ＶＶＡ）システムに関する。特に、本発明は、２ストロークエンジンのブレーキ又は発火の動作を可能とするＶＶＡシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、バルブ作動によって、ピストンエンジンを制御し様々な機能を実現することが可能である。最も単純な解決策においては、全開のスロットルの状態で体積効率を高めるために、カムの位置の変化が適用される。吸気バルブの閉鎖イベントが、真のスタート圧縮を決定するので、効果的な圧縮比も影響され得る。開放する排気バルブの変化により、排気ガスのエネルギーと、その結果としての触媒とが温まるのに加えて、ターボチャージャーのパフォーマンスも影響され得る。
【０００３】
上記を考慮すれば、異なる専用のバルブの上昇（ｌｉｆｔ）のカーブの間でのスイッチングが、ガス交換又は吸入が誘発されるチャージ運動に影響を与えるために、なおさら効果的であり、シリンダの非活動化すら、フル・バルブの非活動化によって、得ることができる。
【０００４】
更に、とりわけ完全に柔軟な可変バルブ作動システムは、特定の目的のための燃費コンセプトとして考察される。カム駆動の機械的ＶＶＡシステムによって、荷重の制御が、スロットル・ロスが最小化された早期の吸気バルブの閉鎖によって実行され得る。
【０００５】
様々なＶＶＡシステムが、当技術分野で既に周知となっている。例えば、機械的ＶＶＡを得るために、カム駆動の揺動型「プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）」揺り子を用いることが知られている。そのような周知のシステムの一つの例が、図１に示されている。この先行技術のシステムにおいては、作動システムは、４ストロークエンジンの運転を可能としている。バルブ上昇のプロファイルの変化は、揺り子（符号３）の旋回部の回転によって実現されている。
【０００６】
図１に示されるこのシステムの欠点は、２ストロークエンジンにおいて、該エンジンのブレーキ又は発火の動作に用いることができない、ということである。このことが意味するのは、当該システムが、他の多くのシステムと同様、４ストロークエンジンの運転にとってのみ有用であるということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、４ストロークエンジンに加えて、２ストロークエンジンのブレーキ又は発火の動作において用いられるのに適合した、機械的ＶＶＡシステムを供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、エンジンの燃料消費及び排出物を削減するのに適合した、機械的ＶＶＡシステムを供することである。
【０００９】
もう一つの目的は、高い信頼性があり、優位性のあるコストで生産することが比較的容易な機械的システムを供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、請求項１で請求される機械的可変バルブ作動システムによって実現される。
【００１１】
従って、前記システムは制御要素を備え、該制御要素は、調節結合手段によってバルブ・システムのバルブの上昇を制御するよう適合している。該調節結合手段は、レバー・コネクション・システムであって、該レバー・コネクション・システムは、前記偏心要素を、被駆動軸と結合させ、更に、前記偏心要素を、前記バルブ・システムと係合する揺動型揺り子と結合させるのに適合している。前記揺動型揺り子は、前記バルブ・システムに係合するのに適合した第一のプロファイル及び第二のプロファイルを備える。
【００１２】
本発明の更なる長所は、好適ではあるが排他的ではない態様の以下の詳細な説明、及び、ここに付随する図面から明らかとなり、該図面は、本発明の単なる実例であって、限定例ではないが、それらは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１が示しているのは、周知の機械的可変バルブの作動システムである。
【図２】図２が概略的に示しているのは、本発明に従う機械的可変バルブ作動システムである。
【図２ａ】図２ａが示しているのは、本発明の作動システムの略図である。
【図３】図３が概略的に示しているのは、本発明に従う揺動的揺り子の詳細図である。
【図４】図４は、本発明に従うバルブ作動システムの備わるエンジンの、２ストロークエンジン発火動作に関連するバルブの上昇の略図である。
【図５】図５は、本発明に従うバルブ作動システムの備わるエンジンの、２ストロークエンジンブレーキ動作に関連するバルブの上昇の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２、図２ａ、及び図３が示しているのは、本発明に従う機械的可変バルブ作動システム１の備わる内燃エンジンである。バルブ作動システム１は、制御要素２を備え、該制御要素２は、調節連結手段によってバルブ・システム１００に接続される。
【００１５】
前記調節連結手段は、レバー・コネクション・システムを備え、該レバー・コネクション・システムは、前記制御要素２を、被駆動軸４に接続させ、更に、前記制御要素２を揺動型揺り子６に接続させるよう適合している。前記揺動型揺り子６は、バルブ・システム１００に係合し、第一上昇プロファイル部５Ａ及び第二上昇プロファイル部５Ｂを備え、それらを通じて、前記揺動型揺り子６は、前記システム・バルブ１００を駆動する。
【００１６】
前記図面に示されているように、前記システム・バルブ１００は、少なくともバルブ１０４（排気バルブ又は吸気バルブ）を備え、該バルブ１０４は、伝達手段１０１、１０２、１０３によって動かされ、これらの伝達手段１０１、１０２、１０３は、前記揺動型揺り子６の上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂによって駆動される。これらの伝達手段は、当技術分野で周知であり、油圧ラッシュ・アジャスター１０２、前記バルブ１０４に連結した揺り子アーム１０１、及びローラ１０３を備えることができる。異なる態様においては、前記ローラ１０３は、当技術分野で周知の解決法に従った従動車でもあり得る。
【００１７】
本発明によれば、前記揺動型揺り子６は、揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で固定部３０の周りを揺動し、該揺動範囲は、前記制御要素２の対応する動作構成によって規定される。詳しくは、そのような動作構成は、前記制御要素２の稼働部１０の位置によって規定される。
【００１８】
前記第一上昇プロファイル部５Ａ及び前記第二上昇プロファイル部５Ｂは、バルブ・システム１００に係合するが、それは、前記制御要素２によって規定される相対的揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の作用において、である。すなわち、各揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が対応するのは、特定のバルブ上昇の特性である。言い換えれば、前記制御要素２の前記稼働部１０の位置を修正することにより、前記バルブ上昇の特性を変更することが可能である。
【００１９】
前記制御要素２は、好ましくは偏心要素（これ以降、同一の参照番号２で示される）であって、その回転中心は、複数の図面において２ａで示される。前記調節連結手段は、レバー・コネクション・システムを備え、該レバー・コネクション・システムには、５本のロッド３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅが備わる。各ロッド３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは、二つの端部を有する。第一ロッド３ａの第一端部が対応するのは、前記制御要素２の前記稼働部１０である。特に、前記稼働部１０は、２ａに中心を有する円周に沿って回転することが可能である。前記稼働部１０の位置は、前記偏心要素とは異なる制御要素によって変更され得る。実際、前記稼働部１０は、制御要素によって直線的に動かされることも可能であるが、該制御要素は、前記稼働部１０を直線的に動かすよう適合された移動機構を備える。
【００２０】
第二ロッド３ｂは、端部５０を有し、該端部５０は、第四ロッド３ｄによって、前記被駆動軸４に接続されている。従って、第一の４ピボット・システムは、四つの旋回軸１０、２０、５０、及び６０によって規定される。前記被駆動軸４は、前記第二ロッド３０ｂの旋回部５０を、偏心的に動かすが、それは有利なことにカムの使用を回避している。
【００２１】
バルブの上昇を、前記第一ロッド３ａの前記第一端部１０の移動によって変更することができる。実際、第一ロッド３ａの第二端部２０は、前記第一端部１０の運動の結果として動く。前記第一ロッド３ａの前記第二端部２０は、膝継ぎ手５によって、前記第二ロッド３ｂ及び第三ロッド３ｃに接続する。
【００２２】
前記第三ロッド３ｃの第一端部は、前記膝継ぎ手５の旋回軸２０と一致し、その一方で、前記第三ロッド３ｃの第二端部４０は、前記揺動型揺り子６に直接連結している。前記揺動型揺り子６は、旋回軸４０に、回転可能に連関している。第五ロッド３ｅは、更に、前記旋回部４０を固定旋回部３０に連結するよう適合している。特に、前記固定旋回部３０は、前記揺動型揺り子６の回転中心であり、一方で、前記旋回軸４０は、揺り子自身の角揺動を規定する。従って、第二の４ピボット・システムは、四つの旋回軸１０、２０、４０、３０によって規定される。
【００２３】
図２ａは、レバー・コネクション・システムに関連し、該レバー・コネクション・システムにおいて、旋回軸２０は二つの旋回部２０ａ及び２０ｂにおいてずらして示されているが、それは、二つの４ピボット・システムをより明確に示すためである。第一ピボット・システムは、四つの旋回部１０、２０ａ、４０、及び３０によって規定され、第二ピボット・システムは、四つの旋回部１０、２０ｂ、５０、６０によって規定されている。
【００２４】
偏心要素２の回転は、バルブの上昇を変更するが、それは、側部揺動部６の動作範囲（揺動範囲）を、揺り子旋回軸４０の移動によって、左側又は右側に移動させることによるものであり、該移動は、前記第三ロッド３ｃの動きによって生じる。揺り子６の角揺動の位置が前記第三ロッド３ｃによって変更されると、その結果、バルブの上昇はそれに応じて変更されるが、該変更は、揺り子上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂが、前記バルブ・システム１００のバルブ・ローラ１０３に多かれ少なかれ係合することによるものである。
【００２５】
図３が、概略的に示しているのは、前記揺動型揺り子６としてあり得る構成である。図示されるように、第一上昇プロファイル部５Ａ及び第二上昇プロファイル部５Ｂは、揺り子６の回転中心３０に交わり紙面に垂直な平面に対して、対称の位置にある。図３において、前記揺り子６のあり得る揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３も示されている。参照記号Ｒ１によって示されているのは、第一のあり得る揺動範囲であって、該揺動範囲は、前記制御要素２の前記稼働部１０の対応する第一位置によって規定されている。第一揺動範囲Ｒ１とは、前記揺り子６の揺動の間、第一上昇プロファイル部５Ａだけが前記バルブ・システム１００に係合することを目的としている。より詳しく述べると、前記稼働部１０の第一位置は、結果として、第四旋回軸４０の第一位置を規定し、該第四旋回軸４０は、揺り子の揺動範囲を実質的に右側に動かす。前記第一揺動範囲によって、４ストロークエンジン運転に適合したバルブ上昇の特性を得ることが可能となる。
【００２６】
図３においては常に、第二揺動範囲は、参照記号Ｒ２で示されているが、前記制御要素２の第二の動作構成によって規定されることができ、該制御要素２は、前記稼働部１０の第二位置に対応する。前記第二揺動範囲Ｒ２が規定されるのは、第一範囲Ｒ１によって得ることができるよりも低いバルブ上昇を規定するためである。第二範囲Ｒ２によって、内部ＥＧＲの備わるエンジンの運転を実行することが可能となる。
【００２７】
第三の揺動範囲は、参照記号Ｒ３で示されているが、前記制御要素２の前記稼働部１０の第三位置によって規定される。前記第三の揺動範囲Ｒ３は、前記揺動型揺り子６の上昇プロファイル部５Ａ及び５Ｂの両方が、前記揺り子の完全な揺動の間、前記バルブ・システム１００（特に、図２に示されるローラ１０３）と係合することを目的としている。この条件が可能とするのは、前記揺り子６が右側に移動する際は、ある上昇特性を有し、他の側に移動する際は、別の上昇特性を有するということである。言い換えれば、揺動範囲Ｒ３によって、バルブの上昇の周波数を２倍にすることが可能となる。すなわち、２ストロークエンジンの発火又はブレーキの動作が可能となる。
【００２８】
図４が示すのは、本発明に従うＶＶＡシステムが備わったエンジンの、排気バルブ上昇特性（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）及び吸気バルブ上昇特性（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）である。特に、図４に示される上昇特性は、前記被駆動軸４の角度位置の関数として規定される。詳しく述べると、参照記号Ｅ１及びＤ１がそれぞれ示しているのは、排気バルブ上昇特性と吸気バルブ上昇特性であって、それらは、４ストロークエンジンの運転に関連する。そのような運転モードが必要とするのは、前記被駆動軸４のサイクルの間における、バルブの単一の上昇である。図３及び図４を参照すると、特性Ｅ１及びＤ１は、前記揺り子６のための揺動範囲Ｒ１を設定することにより、実現される。
【００２９】
図３において、参照記号Ｅ２及びＥ３が示しているのは、２ストロークエンジンの運転に関連する排気バルブ上昇特性である。同様に、参照記号Ｄ２及びＤ３が示しているのは、２ストロークエンジンの運転に関連する吸気バルブ上昇特性である。そのようなエンジンの運転のために、バルブの上昇の周波数が２倍であることが必要となる。本発明に従うＶＶＡシステム１が可能とするのは、前記周波数を得るために適合することのできる対応する揺動範囲を定めることである。再度図４を参照すると、揺動範囲Ｒ３を設定することにより、前記上昇プロファイル部５Ａ及び５Ｂの双方が、前記バルブ・システム１００に係合することができる。このようにして、前記被駆動軸４の各々のサイクルにおいて、排気バルブ及び吸気バルブが二回持ち上がる、すなわち、一度目は、前記ローラ１０３上における前記第一上昇プロファイル部５Ａの挙動によるものであり、二度目は、前記ローラそれ自身の上における前記第二上昇プロファイル部５Ｂの挙動によるものである。
【００３０】
図５が示すのは、２ストロークエンジンのブレーキ動作に関連するバルブ上昇特性であって、該動作は、本発明に従うＶＶＡシステムによって得られる。図５に示されるように、このモードの運転においては、排気バルブの上昇は、吸気バルブの上昇よりも小さい。この状況は、前記揺動型揺り子６の適切な揺動範囲を規定することにより、及び、前記上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂの形状を最適化することにより、実現される。特に、吸気バルブに係合するよう設計された複数の上昇プロファイル部の形状は、排気バルブのために設計された複数のプロファイル部の形状とは異なるが、それは、図５に示されるように、異なる上昇を得るためである。
【００３１】
本発明に従えば、前記ＶＶＡシステムはカムフェイザー（ｃａｍ ｐｈａｓｅｒ）を備えていてもよく、それは、２ストローク・モードの両方の動作を可能にするため、とりわけ、ブレーキングのために前記上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂを右の角度位置にずらすためである。
【００３２】
本発明が、ここに提案する目的を実現することが示された。
【００３３】
より詳細に述べると、本発明に従う機械的可変バルブ作動システムが、いくつかの複数の異なる運転状況を最適化するために、バルブの上昇を適切に制御することができる、ということが示された。特に、本発明によるＶＶＡシステムは、２ストロークエンジンの動作又は４ストロークエンジンの動作の双方を可能とする。２ストローク・モードの動作を参照すると、２つのリフト・プロファイル部の存在によって、バルブの上昇の周波数を二倍にすることが可能となり、一方で、前記複数の側部の形状最適化によって、吸気バルブ、及び／又は、排気バルブの特定の上昇を得ることが可能となる。すなわち、本発明のＶＶＡシステムは、２ストロークエンジンのブレーキング及び発火の動作の双方を得ることを可能とする。
【００３４】
更に、本発明に従う機械的可変バルブ作動システムによって、燃料消費及び排出物に関して改良することが可能となるが、それはとりわけ、早期の吸気バルブの閉鎖と、バルブの重なりの変更によるものである。
【００３５】
最後に、というわけではないが、本発明による可変バルブ作動システムが実現するのは、カムを用いることなくバルブの上昇を変化させることであり、それは、バルブと係合する揺り子のプロファイル部を回転させるためであって、その結果、より高精度にバルブの上昇を制御することができる。
【００３６】
本発明の他の実施例や等価な例が、本発明の真の精神から離れることなく、着想され実施に移されることが可能であるということは、当業者にとって明らかであろう。
【００３７】
上記の記述から、当業者が、いかなる構造上の詳細をも更に導き入れることなく、本発明を具体化することが可能であろう。
【符号の説明】
【００３８】
１ バルブ作動システム
２ 制御要素
２ａ 回転中心
３ａ ロッド
３ｂ ロッド
３ｃ ロッド
３ｄ ロッド
３ｅ ロッド
４ 被駆動軸
５ 膝継ぎ手
５Ａ 上昇プロファイル部
５Ｂ 上昇プロファイル部
６ 揺り子
１０ 旋回軸
２０ 旋回軸
２０ａ 旋回部
２０ｂ 旋回部
３０ 旋回軸
４０ 旋回軸
５０ 旋回軸
６０ 旋回軸
１００ バルブ・システム
１０１ 伝達手段
１０２ 伝達手段
１０３ 伝達手段
１０４ バルブ
Ｄ１ 吸気バルブ特性
Ｄ２ 吸気バルブ特性
Ｄ３ 吸気バルブ特性
Ｅ１ 排気バルブ特性
Ｅ２ 排気バルブ特性
Ｅ３ 排気バルブ特性
Ｒ１ 揺動範囲
Ｒ２ 揺動範囲
Ｒ３ 揺動範囲
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃エンジンのバルブの制御及び作動のための機械的可変バルブ作動（ＶＶＡ）システムに関する。特に、本発明は、２ストロークエンジンのブレーキ又は発火の動作を可能とするＶＶＡシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、バルブ作動によって、ピストンエンジンを制御し様々な機能を実現することが可能である。最も単純な解決策においては、全開のスロットルの状態で体積効率を高めるために、カムの位置の変化が適用される。吸気バルブの閉鎖イベントが、真のスタート圧縮を決定するので、効果的な圧縮比も影響され得る。開放する排気バルブの変化により、排気ガスのエネルギーと、その結果としての触媒とが温まるのに加えて、ターボチャージャーのパフォーマンスも影響され得る。
【０００３】
上記を考慮すれば、異なる専用のバルブの上昇（ｌｉｆｔ）のカーブの間でのスイッチングが、ガス交換又は吸入が誘発されるチャージ運動に影響を与えるために、なおさら効果的であり、シリンダの非活動化すら、フル・バルブの非活動化によって、得ることができる。
【０００４】
更に、とりわけ完全に柔軟な可変バルブ作動システムは、特定の目的のための燃費コンセプトとして考察される。カム駆動の機械的ＶＶＡシステムによって、荷重の制御が、スロットル・ロスが最小化された早期の吸気バルブの閉鎖によって実行され得る。
【０００５】
様々なＶＶＡシステムが、当技術分野で既に周知となっている。例えば、機械的ＶＶＡを得るために、カム駆動の揺動型「プロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）」揺り子を用いることが知られている。そのような周知のシステムの一つの例が、図１に示されている。この先行技術のシステムにおいては、作動システムは、４ストロークエンジンの運転を可能としている。バルブ上昇のプロファイルの変化は、揺り子（符号３）の旋回部の回転によって実現されている。
【０００６】
図１に示されるこのシステムの欠点は、２ストロークエンジンにおいて、該エンジンのブレーキ又は発火の動作に用いることができない、ということである。このことが意味するのは、当該システムが、他の多くのシステムと同様、４ストロークエンジンの運転にとってのみ有用であるということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、４ストロークエンジンに加えて、２ストロークエンジンのブレーキ又は発火の動作において用いられるのに適合した、機械的ＶＶＡシステムを供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、エンジンの燃料消費及び排出物を削減するのに適合した、機械的ＶＶＡシステムを供することである。
【０００９】
もう一つの目的は、高い信頼性があり、優位性のあるコストで生産することが比較的容易な機械的システムを供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的は、請求項１で請求される機械的可変バルブ作動システムによって実現される。
【００１１】
従って、前記システムは制御要素を備え、該制御要素は、調節結合手段によってバルブ・システムのバルブの上昇を制御するよう適合している。該調節結合手段は、レバー・コネクション・システムであって、該レバー・コネクション・システムは、前記偏心要素を、被駆動軸と結合させ、更に、前記偏心要素を、前記バルブ・システムと係合する揺動型揺り子と結合させるのに適合している。前記揺動型揺り子は、前記バルブ・システムに係合するのに適合した第一のプロファイル及び第二のプロファイルを備える。
【００１２】
本発明の更なる長所は、好適ではあるが排他的ではない態様の以下の詳細な説明、及び、ここに付随する図面から明らかとなり、該図面は、本発明の単なる実例であって、限定例ではないが、それらは以下の通りである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１が示しているのは、周知の機械的可変バルブの作動システムである。
【図２】図２が概略的に示しているのは、本発明に従う機械的可変バルブ作動システムである。
【図２ａ】図２ａが示しているのは、本発明の作動システムの略図である。
【図３】図３が概略的に示しているのは、本発明に従う揺動的揺り子の詳細図である。
【図４】図４は、本発明に従うバルブ作動システムの備わるエンジンの、２ストロークエンジン発火動作に関連するバルブの上昇の略図である。
【図５】図５は、本発明に従うバルブ作動システムの備わるエンジンの、２ストロークエンジンブレーキ動作に関連するバルブの上昇の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図２、図２ａ、及び図３が示しているのは、本発明に従う機械的可変バルブ作動システム１の備わる内燃エンジンである。バルブ作動システム１は、制御要素２を備え、該制御要素２は、調節連結手段によってバルブ・システム１００に接続される。
【００１５】
前記調節連結手段は、レバー・コネクション・システムを備え、該レバー・コネクション・システムは、前記制御要素２を、被駆動軸４に接続させ、更に、前記制御要素２を揺動型揺り子６に接続させるよう適合している。前記揺動型揺り子６は、バルブ・システム１００に係合し、第一上昇プロファイル部５Ａ及び第二上昇プロファイル部５Ｂを備え、それらを通じて、前記揺動型揺り子６は、前記システム・バルブ１００を駆動する。
【００１６】
前記図面に示されているように、前記システム・バルブ１００は、少なくともバルブ１０４（排気バルブ又は吸気バルブ）を備え、該バルブ１０４は、伝達手段１０１、１０２、１０３によって動かされ、これらの伝達手段１０１、１０２、１０３は、前記揺動型揺り子６の上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂによって駆動される。これらの伝達手段は、当技術分野で周知であり、油圧ラッシュ・アジャスター１０２、前記バルブ１０４に連結した揺り子アーム１０１、及びローラ１０３を備えることができる。異なる態様においては、前記ローラ１０３は、当技術分野で周知の解決法に従った従動車でもあり得る。
【００１７】
本発明によれば、前記揺動型揺り子６は、揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３で固定部３０の周りを揺動し、該揺動範囲は、前記制御要素２の対応する動作構成によって規定される。詳しくは、そのような動作構成は、前記制御要素２の稼働部１０の位置によって規定される。
【００１８】
前記第一上昇プロファイル部５Ａ及び前記第二上昇プロファイル部５Ｂは、バルブ・システム１００に係合するが、それは、前記制御要素２によって規定される相対的揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の作用において、である。すなわち、各揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が対応するのは、特定のバルブ上昇の特性である。言い換えれば、前記制御要素２の前記稼働部１０の位置を修正することにより、前記バルブ上昇の特性を変更することが可能である。
【００１９】
前記制御要素２は、好ましくは偏心要素（これ以降、同一の参照番号２で示される）であって、その回転中心は、複数の図面において２ａで示される。前記調節連結手段は、レバー・コネクション・システムを備え、該レバー・コネクション・システムには、５本のロッド３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅが備わる。各ロッド３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅは、二つの端部を有する。第一ロッド３ａの第一端部が対応するのは、前記制御要素２の前記稼働部１０である。特に、前記稼働部１０は、２ａに中心を有する円周に沿って回転することが可能である。前記稼働部１０の位置は、前記偏心要素とは異なる制御要素によって変更され得る。実際、前記稼働部１０は、制御要素によって直線的に動かされることも可能であるが、該制御要素は、前記稼働部１０を直線的に動かすよう適合された移動機構を備える。
【００２０】
第二ロッド３ｂは、端部５０を有し、該端部５０は、第四ロッド３ｄによって、前記被駆動軸４に接続されている。従って、第一の４ピボット・システムは、四つの旋回軸１０、２０、５０、及び６０によって規定される。前記被駆動軸４は、前記第二ロッド３０ｂの旋回部５０を、偏心的に動かすが、それは有利なことにカムの使用を回避している。
【００２１】
バルブの上昇を、前記第一ロッド３ａの前記第一端部１０の移動によって変更することができる。実際、第一ロッド３ａの第二端部２０は、前記第一端部１０の運動の結果として動く。前記第一ロッド３ａの前記第二端部２０は、膝継ぎ手５によって、前記第二ロッド３ｂ及び第三ロッド３ｃに接続する。
【００２２】
前記第三ロッド３ｃの第一端部は、前記膝継ぎ手５の旋回軸２０と一致し、その一方で、前記第三ロッド３ｃの第二端部４０は、前記揺動型揺り子６に直接連結している。前記揺動型揺り子６は、旋回軸４０に、回転可能に連関している。第五ロッド３ｅは、更に、前記旋回部４０を固定旋回部３０に連結するよう適合している。特に、前記固定旋回部３０は、前記揺動型揺り子６の回転中心であり、一方で、前記旋回軸４０は、揺り子自身の角揺動を規定する。従って、第二の４ピボット・システムは、四つの旋回軸１０、２０、４０、３０によって規定される。
【００２３】
図２ａは、レバー・コネクション・システムに関連し、該レバー・コネクション・システムにおいて、旋回軸２０は二つの旋回部２０ａ及び２０ｂにおいてずらして示されているが、それは、二つの４ピボット・システムをより明確に示すためである。第一ピボット・システムは、四つの旋回部１０、２０ａ、４０、及び３０によって規定され、第二ピボット・システムは、四つの旋回部１０、２０ｂ、５０、６０によって規定されている。
【００２４】
偏心要素２の回転は、バルブの上昇を変更するが、それは、側部揺動部６の動作範囲（揺動範囲）を、揺り子旋回軸４０の移動によって、左側又は右側に移動させることによるものであり、該移動は、前記第三ロッド３ｃの動きによって生じる。揺り子６の角揺動の位置が前記第三ロッド３ｃによって変更されると、その結果、バルブの上昇はそれに応じて変更されるが、該変更は、揺り子上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂが、前記バルブ・システム１００のバルブ・ローラ１０３に多かれ少なかれ係合することによるものである。
【００２５】
図３が、概略的に示しているのは、前記揺動型揺り子６としてあり得る構成である。図示されるように、第一上昇プロファイル部５Ａ及び第二上昇プロファイル部５Ｂは、揺り子６の回転中心３０に交わり紙面に垂直な平面に対して、対称の位置にある。図３において、前記揺り子６のあり得る揺動範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３も示されている。参照記号Ｒ１によって示されているのは、第一のあり得る揺動範囲であって、該揺動範囲は、前記制御要素２の前記稼働部１０の対応する第一位置によって規定されている。第一揺動範囲Ｒ１とは、前記揺り子６の揺動の間、第一上昇プロファイル部５Ａだけが前記バルブ・システム１００に係合することを目的としている。より詳しく述べると、前記稼働部１０の第一位置は、結果として、第四旋回軸４０の第一位置を規定し、該第四旋回軸４０は、揺り子の揺動範囲を実質的に右側に動かす。前記第一揺動範囲によって、４ストロークエンジン運転に適合したバルブ上昇の特性を得ることが可能となる。
【００２６】
図３においては常に、第二揺動範囲は、参照記号Ｒ２で示されているが、前記制御要素２の第二の動作構成によって規定されることができ、該制御要素２は、前記稼働部１０の第二位置に対応する。前記第二揺動範囲Ｒ２が規定されるのは、第一範囲Ｒ１によって得ることができるよりも低いバルブ上昇を規定するためである。第二範囲Ｒ２によって、内部ＥＧＲの備わるエンジンの運転を実行することが可能となる。
【００２７】
第三の揺動範囲は、参照記号Ｒ３で示されているが、前記制御要素２の前記稼働部１０の第三位置によって規定される。前記第三の揺動範囲Ｒ３は、前記揺動型揺り子６の上昇プロファイル部５Ａ及び５Ｂの両方が、前記揺り子の完全な揺動の間、前記バルブ・システム１００（特に、図２に示されるローラ１０３）と係合することを目的としている。この条件が可能とするのは、前記揺り子６が右側に移動する際は、ある上昇特性を有し、他の側に移動する際は、別の上昇特性を有するということである。言い換えれば、揺動範囲Ｒ３によって、バルブの上昇の周波数を２倍にすることが可能となる。すなわち、２ストロークエンジンの発火又はブレーキの動作が可能となる。
【００２８】
図４が示すのは、本発明に従うＶＶＡシステムが備わったエンジンの、排気バルブ上昇特性（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）及び吸気バルブ上昇特性（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）である。特に、図４に示される上昇特性は、前記被駆動軸４の角度位置の関数として規定される。詳しく述べると、参照記号Ｅ１及びＤ１がそれぞれ示しているのは、排気バルブ上昇特性と吸気バルブ上昇特性であって、それらは、４ストロークエンジンの運転に関連する。そのような運転モードが必要とするのは、前記被駆動軸４のサイクルの間における、バルブの単一の上昇である。図３及び図４を参照すると、特性Ｅ１及びＤ１は、前記揺り子６のための揺動範囲Ｒ１を設定することにより、実現される。
【００２９】
図３において、参照記号Ｅ２及びＥ３が示しているのは、２ストロークエンジンの運転に関連する排気バルブ上昇特性である。同様に、参照記号Ｄ２及びＤ３が示しているのは、２ストロークエンジンの運転に関連する吸気バルブ上昇特性である。そのようなエンジンの運転のために、バルブの上昇の周波数が２倍であることが必要となる。本発明に従うＶＶＡシステム１が可能とするのは、前記周波数を得るために適合することのできる対応する揺動範囲を定めることである。再度図４を参照すると、揺動範囲Ｒ３を設定することにより、前記上昇プロファイル部５Ａ及び５Ｂの双方が、前記バルブ・システム１００に係合することができる。このようにして、前記被駆動軸４の各々のサイクルにおいて、排気バルブ及び吸気バルブが二回持ち上がる、すなわち、一度目は、前記ローラ１０３上における前記第一上昇プロファイル部５Ａの挙動によるものであり、二度目は、前記ローラそれ自身の上における前記第二上昇プロファイル部５Ｂの挙動によるものである。
【００３０】
図５が示すのは、２ストロークエンジンのブレーキ動作に関連するバルブ上昇特性であって、該動作は、本発明に従うＶＶＡシステムによって得られる。図５に示されるように、このモードの運転においては、排気バルブの上昇は、吸気バルブの上昇よりも小さい。この状況は、前記揺動型揺り子６の適切な揺動範囲を規定することにより、及び、前記上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂの形状を最適化することにより、実現される。特に、吸気バルブに係合するよう設計された複数の上昇プロファイル部の形状は、排気バルブのために設計された複数のプロファイル部の形状とは異なるが、それは、図５に示されるように、異なる上昇を得るためである。
【００３１】
本発明に従えば、前記ＶＶＡシステムはカムフェイザー（ｃａｍ ｐｈａｓｅｒ）を備えていてもよく、それは、２ストローク・モードの両方の動作を可能にするため、とりわけ、ブレーキングのために前記上昇プロファイル部５Ａ、５Ｂを右の角度位置にずらすためである。
【００３２】
本発明が、ここに提案する目的を実現することが示された。
【００３３】
より詳細に述べると、本発明に従う機械的可変バルブ作動システムが、いくつかの複数の異なる運転状況を最適化するために、バルブの上昇を適切に制御することができる、ということが示された。特に、本発明によるＶＶＡシステムは、２ストロークエンジンの動作又は４ストロークエンジンの動作の双方を可能とする。２ストローク・モードの動作を参照すると、２つのリフト・プロファイル部の存在によって、バルブの上昇の周波数を二倍にすることが可能となり、一方で、前記複数の側部の形状最適化によって、吸気バルブ、及び／又は、排気バルブの特定の上昇を得ることが可能となる。すなわち、本発明のＶＶＡシステムは、２ストロークエンジンのブレーキング及び発火の動作の双方を得ることを可能とする。
【００３４】
更に、本発明に従う機械的可変バルブ作動システムによって、燃料消費及び排出物に関して改良することが可能となるが、それはとりわけ、早期の吸気バルブの閉鎖と、バルブの重なりの変更によるものである。
【００３５】
最後に、というわけではないが、本発明による可変バルブ作動システムが実現するのは、カムを用いることなくバルブの上昇を変化させることであり、それは、バルブと係合する揺り子のプロファイル部を回転させるためであって、その結果、より高精度にバルブの上昇を制御することができる。
【００３６】
本発明の他の実施例や等価な例が、本発明の真の精神から離れることなく、着想され実施に移されることが可能であるということは、当業者にとって明らかであろう。
【００３７】
上記の記述から、当業者が、いかなる構造上の詳細をも更に導き入れることなく、本発明を具体化することが可能であろう。
【符号の説明】
【００３８】
１ バルブ作動システム
２ 制御要素
２ａ 回転中心
３ａ ロッド
３ｂ ロッド
３ｃ ロッド
３ｄ ロッド
３ｅ ロッド
４ 被駆動軸
５ 膝継ぎ手
５Ａ 上昇プロファイル部
５Ｂ 上昇プロファイル部
６ 揺り子
１０ 旋回軸
２０ 旋回軸
２０ａ 旋回部
２０ｂ 旋回部
３０ 旋回軸
４０ 旋回軸
５０ 旋回軸
６０ 旋回軸
１００ バルブ・システム
１０１ 伝達手段
１０２ 伝達手段
１０３ 伝達手段
１０４ バルブ
Ｄ１ 吸気バルブ特性
Ｄ２ 吸気バルブ特性
Ｄ３ 吸気バルブ特性
Ｅ１ 排気バルブ特性
Ｅ２ 排気バルブ特性
Ｅ３ 排気バルブ特性
Ｒ１ 揺動範囲
Ｒ２ 揺動範囲
Ｒ３ 揺動範囲
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的可変バルブ作動システム（１）であって、該システム（１）は制御要素（２）を備え、該制御要素（２）は、調節連結手段によって、バルブ・システム（１００）の少なくとも一つのバルブ（１０４）の上昇を制御し、前記調節連結手段は、前記制御要素（２）を、被駆動軸（４）及び揺動型揺り子（６）に連結させるレバー・コネクション・システムであって、前記揺動型揺り子（６）は、前記バルブ・システム（１００）と係合し、前記揺動型揺り子（６）は、前記バルブ・システム（１００）と係合するために、第一上昇プロファイル部（５Ａ）及び第二上昇プロファイル部（５Ｂ）を備えることを特徴とする、機械的可変バルブ作動システム（１）。
【請求項２】
前記揺動型揺り子（６）は、前記制御要素（２）の動作位置によって規定される揺動範囲において、固定部（３０）の周りを揺動し、前記第一上昇プロファイル部（５Ａ）及び前記第二上昇プロファイル部（５Ｂ）は、前記揺動範囲の作用において、前記バルブ・システムと係合することを特徴とする、請求項１に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項３】
前記制御要素（２）が、第一揺動範囲（Ｒ１）を規定し、該第一揺動範囲（Ｒ１）において、前記第一上昇プロファイル部（５Ａ）のみが、前記揺動型揺り子（６）の揺動の間、前記バルブ・システム（１００）と係合することを特徴とする、請求項２に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項４】
前記制御要素（２）が、第二揺動範囲（Ｒ２）を規定し、該第二揺動範囲（Ｒ２）において、両方の上昇プロファイル部（５Ａ，５Ｂ）が、前記揺動型揺り子（６）の揺動の間、前記バルブ・システム（１００）と係合することを特徴とする、請求項３に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項５】
前記制御要素（２）が、偏心要素であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項６】
前記制御要素（２）が、直線形要素であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項７】
前記レバー・コネクション・システムが、５本のロッド（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項８】
前記５本のロッド（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）の各端部（１０、２０、３０、４０、５０）が、旋回部であることを特徴とする、請求項７に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項９】
前記５本のロッドの前記第一ロッド（３ａ）が第一端部（１０）を有し、該第一端部（１０）が、前記偏心要素（２）の中心（２ａ）の周りを偏心的に動かされるように適合していることを特徴とする、請求項７又は８に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１０】
前記第一ロッド（３ａ）の前記第二端部（２０）が、膝継ぎ手（５）における前記５本のロッドのうち、第二ロッド（３ｂ）の第一端部及び第三ロッド（３ｃ）の第一端部に接続されていることを特徴とする、請求項９に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１１】
前記第二ロッド（３ｂ）の前記第二端部（５０）が、第四ロッド（３ｄ）の第一端部に接続されており、前記第四ロッド（３ｄ）の第二端部（６０）が、前記被駆動軸（４）の回転中心であることを特徴とする、請求項１０に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１２】
前記第三ロッド（３ｃ）の前記第二端部（４０）が、第五ロッド（３ｅ）の第一端部に接続されており、前記第五ロッド（３ｃ）の第二端部（３０）が、前記揺り子（６）の揺動のための固定旋回部であることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１３】
前記複数のロッド端部が、第一ピボット・システム（１０、２０、５０、６０）及び第二ピボット・システム（１０、２０、３０、４０）を規定し、前記第一ピボット・システム及び前記第二ピボット・システムによって、前記制御要素（２）が、バルブ（１０４）の上昇を変更し制御することが可能であることを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１４】
前記揺り子（６）が固定旋回軸（３０）の周りを揺動し、前記揺り子（６）の揺動範囲は、旋回軸（４０）の位置によって制御及び変更され、前記旋回軸（４０）の位置は、第三ロッド（３ｃ）の動きによって定められ、該第三ロッド（３ｃ）は、偏心要素（２）の中心（２ａ）に対する第一ロッド（３ａ）の第一端部（１０）の位置の作用として動かされることを特徴とする、請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１】
機械的可変バルブ作動システム（１）であって、該システム（１）は制御要素（２）を備え、該制御要素（２）は、調節連結手段によって、バルブ・システム（１００）の少なくとも一つのバルブ（１０４）の上昇を制御し、前記調節連結手段は、前記制御要素（２）を、被駆動軸（４）及び揺動型揺り子（６）に連結させるレバー・コネクション・システムであって、前記揺動型揺り子（６）は、前記バルブ・システム（１００）と係合し、前記揺動型揺り子（６）は、前記バルブ・システム（１００）と係合するために、第一上昇プロファイル部（５Ａ）及び第二上昇プロファイル部（５Ｂ）を備えることを特徴とする、機械的可変バルブ作動システム（１）。
【請求項２】
前記揺動型揺り子（６）は、前記制御要素（２）の動作位置によって規定される揺動範囲において、固定部（３０）の周りを揺動し、前記第一上昇プロファイル部（５Ａ）及び前記第二上昇プロファイル部（５Ｂ）は、前記揺動範囲の作用において、前記バルブ・システムと係合することを特徴とする、請求項１に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項３】
前記制御要素（２）が、第一揺動範囲（Ｒ１）を規定し、該第一揺動範囲（Ｒ１）において、前記第一上昇プロファイル部（５Ａ）のみが、前記揺動型揺り子（６）の揺動の間、前記バルブ・システム（１００）と係合することを特徴とする、請求項２に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項４】
前記制御要素（２）が、第二揺動範囲（Ｒ２）を規定し、該第二揺動範囲（Ｒ２）において、両方の上昇プロファイル部（５Ａ，５Ｂ）が、前記揺動型揺り子（６）の揺動の間、前記バルブ・システム（１００）と係合することを特徴とする、請求項３に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項５】
前記制御要素（２）が、偏心要素であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項６】
前記制御要素（２）が、直線形要素であることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項７】
前記レバー・コネクション・システムが、５本のロッド（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）を備えることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項８】
前記５本のロッド（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ）の各端部（１０、２０、３０、４０、５０）が、旋回部であることを特徴とする、請求項７に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項９】
前記５本のロッドの前記第一ロッド（３ａ）が第一端部（１０）を有し、該第一端部（１０）が、前記偏心要素（２）の中心（２ａ）の周りを偏心的に動かされるように適合していることを特徴とする、請求項７又は８に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１０】
前記第一ロッド（３ａ）の前記第二端部（２０）が、膝継ぎ手（５）における前記５本のロッドのうち、第二ロッド（３ｂ）の第一端部及び第三ロッド（３ｃ）の第一端部に接続されていることを特徴とする、請求項９に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１１】
前記第二ロッド（３ｂ）の前記第二端部（５０）が、第四ロッド（３ｄ）の第一端部に接続されており、前記第四ロッド（３ｄ）の第二端部（６０）が、前記被駆動軸（４）の回転中心であることを特徴とする、請求項１０に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１２】
前記第三ロッド（３ｃ）の前記第二端部（４０）が、第五ロッド（３ｅ）の第一端部に接続されており、前記第五ロッド（３ｃ）の第二端部（３０）が、前記揺り子（６）の揺動のための固定旋回部であることを特徴とする、請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１３】
前記複数のロッド端部が、第一ピボット・システム（１０、２０、５０、６０）及び第二ピボット・システム（１０、２０、３０、４０）を規定し、前記第一ピボット・システム及び前記第二ピボット・システムによって、前記制御要素（２）が、バルブ（１０４）の上昇を変更し制御することが可能であることを特徴とする、請求項７乃至１２のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【請求項１４】
前記揺り子（６）が固定旋回軸（３０）の周りを揺動し、前記揺り子（６）の揺動範囲は、旋回軸（４０）の位置によって制御及び変更され、前記旋回軸（４０）の位置は、第三ロッド（３ｃ）の動きによって定められ、該第三ロッド（３ｃ）は、偏心要素（２）の中心（２ａ）に対する第一ロッド（３ａ）の第一端部（１０）の位置の作用として動かされることを特徴とする、請求項７乃至１３のいずれか１項に記載の機械的可変バルブ作動システム。
【図１】
【図２】
【図２ａ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図２ａ】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５１４４８５（Ｐ２０１３−５１４４８５Ａ）
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４３７０８（Ｐ２０１２−５４３７０８）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９７２１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８００７６
【国際公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５０７３０４９１５）エフピーティ モトーレンフォアシュンク アクチェンゲゼルシャフト (10)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６９７２１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０８００７６
【国際公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（５０７３０４９１５）エフピーティ モトーレンフォアシュンク アクチェンゲゼルシャフト (10)
【Ｆターム（参考）】
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