JP4523971B2 - 内燃機関用装置 - Google Patents

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Description

本発明は、請求項１の前提部分にしたがった装置に関する。
排気ガス再循環、いわゆるＥＧＲは、エンジンの全排気流量の一部が再循環されて、エンジンのシリンダへの給気と混合される周知の方法である。これにより、排気ガス中の窒素酸化物の量を減らすことが可能になる。
この再循環は、通常、シャント弁と、エンジンの外側において排気側から吸気側まで延在する管路とによって行なわれる。ある特定の場合には、空間的な理由から、このような構成を用いずにＥＧＲ混合を達成しうることが望ましい。この目的のために、エンジンの通常の吸気弁と排気弁とを利用してエンジンの排気マニホルドからシリンダに排気ガス流を送り返すこと、いわゆる内部ＥＧＲ（ＩＥＧＲ）によって、ＥＧＲ混合を達成することが提案された。この排気ガス流の返送は、エンジンの作動サイクル中に排気弁を付加的に開くことによって達成される。
排気側において、シリンダ圧力より高い圧力サージが生じる。このようなピーク圧力下において排気弁が開かれると、排気ガスは、シリンダ内へと逆流する。
たとえば特許文献１により、２レベル弁隙間、たとえば機械的に調節される弁隙間と、エンジンの運転状況によって作動／作動解除されて、たとえばそれぞれ正のエンジン出力とエンジンブレーキ（減圧ブレーキ）との間において切り換わりうる、油圧的に調節されるゼロ隙間とを組み合わせたものを利用することが周知である。これにより作動／作動解除される付加的な弁運動は、この場合は、機械的に調節される弁隙間の下では隠されうるが、ゼロ隙間が作動すると、明らかになる。この方法を用いて、付加的な弁運動を作動／作動解除して、内部ＥＧＲを達成することもできる。
特許文献２には、通常のカムローブを利用して内部ＥＧＲのための付加的な弁揚程を達成することができる作動可能な二次ロッカーアームを有する異なる弁機構が説明されている。
したがって、前記の機構を用いて、内部ＥＧＲ機能を作動させることが可能になり、カムローブおよびロッカーアームの形状により予め定められるＥＧＲレベルが得られる。通常、ＥＧＲ機能は、エンジンがその範囲内において動作すると予想される高回転数範囲を対象として最適化される。エンジンがより低い回転数範囲内で動作すると、ＥＧＲ量が高くなりすぎて、燃料消費量の増加と排気ガス中の煤煙の増加とを招きかねない。このＥＧＲ機能が、この回転数範囲内で作動しない場合は、窒素酸化物の排出量が増加する。より低いエンジン速度でより低い内部ＥＧＲを達成しうることが望ましい。
国際公開第０３／０３１７７８号パンフレット 国際公開第０３／０６７０６７号パンフレット 国際出願第ＰＣＴ／ＳＥ０３／０１６３０号
したがって、本発明の目的は、さまざまなＥＧＲレベル間における切換を可能にする弁装置を作り出すことにある。この目的は、請求項１の主要部にしたがった装置によって達成される。
本発明の有利な例証的実施形態は、その後の従属請求項により明らかになる。
以下に、添付図面に示される例証的な実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。
本発明を以下に、特許文献３により詳細に説明される弁機構と関連させて説明する。
図１に示される弁機構は、シリンダヘッドに配置されるとともに、弁ばね１１と共通の弁枠１２とを有する排気弁１０からなる。前記弁枠は、ロッカーアーム軸１４のまわりにおいて旋回可能に取り付けられるロッカーアーム１３の作用を受ける。このロッカーアーム１３は、前記軸１４の一方の側において弁押しアーム１５を、他方の側において、通常、カム軸１８と相互作用するロッカーアームローラ１７の形態をとる第１のフォロア部材を備えるカムフォロアアーム１６を有する。加えて、前記カムフォロアアーム１６は、該カムフォロアアームの外側端部１６ａ上において旋回可能に取り付けられるとともにフィンガ２０の形態をとる第２のフォロア部材を備える第２のアーム１９を備える。
この第２のアーム１９は、前記ロッカーアームに配置される油圧ピストン２１によって、非作用位置と作用位置との間において切り換えられうる。この油圧ピストンは、フォーク１９ａにより実質的に遊びがない態様で第２のアーム１９に結合される。
非作用位置（図１には図示せず）において、ロッカーアーム１３は、ロッカーアームローラ１７を介してのみカム軸１８のカムローブ２２の作用を受ける。作用位置（図１に図示）においては、ロッカーアーム１３は、追加的にフィンガ２０を介して前記カム軸のカム***部２２の作用を受ける。第２のアーム１９の形状は、前記ロッカーアームが、作用位置において、所望の位相角で、この場合はカム軸１８の回転方向に約８０〜１１０度の遅れを有してカムローブ２２により作動せしめられるように調整される。
図２に、一方ではロッカーアームローラ１７を介した従来式の開弁に、他方では４行程機関の吸気行程においてフィンガ２０を介した排気弁の開弁に用いられて、たとえばエンジンにおけるいわゆる内部排気ガス再循環（ＩＥＧＲ）を創出する揚程曲線２３が示されている。
ここで、曲線部分２３ａは、カム***部２２がロッカーアームローラ１７を通過するときの、約１２ミリメートルの弁の主揚程運動を示している。カム***部２２が、その後、作動せしめられるフィンガ２０に作用すると、曲線部分２３ｂにより示されるように、約１．５ミリメートルの揚程が起こる。
曲線部分２３ｃは、ＩＥＧＲの主要機能が作用しないときに起こりうるまた他の弁揚程を示す。この目的のために、カム軸１８は、約３６０〜４８０度、好ましくは３９５〜４５５度のクランク軸角範囲内において、付加的なローブ（図１には図示せず）を備える。
このローブの高さ寸法は、最大限で通常の排気弁隙間の寸法より小さく保たれる。高負荷での運転時かつエンジンにおいて高い発熱を伴う場合には、熱膨張が弁機構において起こり、このことは、前記付加的なローブがロッカーアームローラ１７に作用して、排気弁の、約０．５ミリメートル程度の大きさのわずかな揚がりが生じしめられるようになりうることを意味する。
前記に説明された弁機構に代わるものとして、特許文献１に記載の弁機構が用いられうる。主カム曲線は、この場合は、通常の弁揚程用と温度に依存したＩＥＧＲ用のローブとを備える一方で、付加的カム曲線は、作動可能ＩＥＧＲ用ローブを備える。
本発明は、前記に説明された例証的な実施例に制限されると見なされるべきではなく、むしろ数多くのさらに他の変形態様および改変が、以下の特許請求の範囲内において考えられうる。
本発明にしたがってさまざまな動作モード間において切換を行なう装置を有する弁機構の図である。 図１にしたがった弁機構を操作する一般的な揚程曲線の図である。

Claims (3)

  1. 関連あるピストンを有する各シリンダに関して、それぞれ前記シリンダ内の燃焼室と吸気系統および排気系統との間における接続を制御する少なくとも１個の吸気弁および少なくとも１個の排気弁（１０）と、フォロア部材（１７）と相互作用するように設計されるとともにエンジンの通常の排気弁揚程を生じしめる第１のローブ部分を有するカム曲線（２２）を有する回転式カム軸（１８）とを有する４行程内燃機関において内部ＥＧＲを達成する装置において、前記カム軸は、低負荷での運転時かつ前記エンジンにおいて低い発熱を伴う場合に、通常の排気弁隙間の寸法を下回るとともに、弁機構における熱膨張の結果として、高負荷での運転時かつエンジンにおいて高い発熱を伴う場合に、通常の排気弁隙間の寸法を上回る、自身の基本曲線を超える高さ寸法を有する第２のローブ部分を備え、前記４行程中で前記熱膨張の行程開始時におけるクランク軸角を基準の０度として、前記第２のローブ部分は、約３６０〜４８０度のクランク軸角範囲内に配置されることを特徴とする装置。
  2. 前記第２のローブ部分は、約３９５〜４５５度のクランク軸角範囲内に配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 第２のフォロア部材（１９）は、非作用位置と作用位置との間において切換え可能とされて、エンジン負荷および熱条件とは無関係の内部ＥＧＲが達成されることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
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