内燃機関の動弁駆動装置
【課題】動弁駆動装置における第二の作動弁に異常を生じた場合においても、内燃機関の破損を防止することが可能となると共に、通常のエンジンサイクルを成立させ、少なくとも必要最低限の運転の継続を可能とする。
【解決手段】加圧された作動流体が貯留される高圧室２に接続された制御室１８と、制御室１８と高圧室２との間に設けられ、バルブ１１を開弁させるときに開かれ、作動流体を高圧室２から制御室１８に導入するための第一の作動弁２０と、制御室１８に接続された排出通路１９に設けられ、バルブ１１を閉弁させるときに開かれ、作動流体を制御室１８から排出するための第二の作動弁３０とを備え、制御室１８に逃がし通路４５を接続し、逃がし通路４５に所定圧力でバーストする破裂板４６を設け、第二の作動弁３０が閉じている状態における破裂板４６のバースト部開口面積を破裂板４６のバースト後もバルブ１１を開閉駆動できるように設定する。
【解決手段】加圧された作動流体が貯留される高圧室２に接続された制御室１８と、制御室１８と高圧室２との間に設けられ、バルブ１１を開弁させるときに開かれ、作動流体を高圧室２から制御室１８に導入するための第一の作動弁２０と、制御室１８に接続された排出通路１９に設けられ、バルブ１１を閉弁させるときに開かれ、作動流体を制御室１８から排出するための第二の作動弁３０とを備え、制御室１８に逃がし通路４５を接続し、逃がし通路４５に所定圧力でバーストする破裂板４６を設け、第二の作動弁３０が閉じている状態における破裂板４６のバースト部開口面積を破裂板４６のバースト後もバルブ１１を開閉駆動できるように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁駆動装置に係り、特にカム機構を有さず、流体圧を利用して動弁系の開閉を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン制御の自由度を高めるため、カムによるバルブ駆動を廃止し、これに代わってバルブを電磁駆動又は油圧駆動とする、所謂カムレス方式の動弁駆動装置が有望視されている。特許文献１等にはこのような技術が開示され、当該装置によるとバルブの開閉タイミングやリフト量を自由に設定できる。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／０７９６１４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の油圧駆動の動弁駆動装置は、加圧された作動流体が貯留される高圧室に接続された制御室と、制御室と高圧室との間に設けられ、バルブを開弁させるときに開かれ、作動流体を高圧室から制御室に導入するための第一の作動弁（高圧制御弁）と、制御室に接続された排出通路に設けられ、バルブを閉弁させるときに開かれ、作動流体を制御室から排出するための第二の作動弁（排出弁）とを備える。
【０００５】
当該装置では、第二の作動弁のソレノイドコイル断線や可動部分の固着等により、第二の作動弁を開弁することが出来なくなり、その結果、制御室の圧力を解放することが出来ず、バルブが開弁したままとなる場合がある。
【０００６】
バルブが開弁したままとなった場合、エンジンサイクル（４サイクル機関の場合、吸気行程〜圧縮行程〜膨張行程〜排気行程）が成立しなくなり、動力を発生することが不可能となる。また、エンジンピストンの上昇によってバルブとエンジンピストンとの干渉が生じ、最悪の場合、バルブの折損、エンジンピストンの破損等が生じ、内燃機関の破損につながることとなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、流体圧を利用してバルブを開閉駆動する装置における第二の作動弁に異常を生じた場合においても、内燃機関の破損を防止することが可能となると共に、通常のエンジンサイクルを成立させ、少なくとも必要最低限の運転の継続を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブを開閉駆動するための装置であって、加圧された作動流体が貯留される高圧室に接続された制御室と、該制御室と上記高圧室との間に設けられ、上記バルブを開弁させるときに開かれ、作動流体を上記高圧室から上記制御室に導入するための第一の作動弁と、上記制御室に接続された排出通路に設けられ、上記バルブを閉弁させるときに開かれ、作動流体を上記制御室から排出するための第二の作動弁とを備え、上記制御室に逃がし通路を接続し、その逃がし通路に所定圧力でバーストする破裂板を設け、上記第二の作動弁が閉じている状態における上記破裂板のバースト部開口面積を上記破裂板のバースト後も上記バルブを開閉駆動できるように設定することを特徴とする内燃機関の動弁駆動装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、上記破裂板のバースト部開口面積は、次式から決定される請求項１に記載の内燃機関の動弁駆動装置である。
Ａｏｕｔ≦Ａｉｎ√（ＰｈｉＡｐｉｓ／Ｆｖｌｖ−１）
Ａｏｕｔ；破裂板のバースト部開口面積、Ａｉｎ；第一の作動弁の開口面積、Ｐｈｉ；高圧室の作動流体圧力、Ａｐｉｓ；バルブの受圧面面積、Ｆｖｌｖ；目標リフトにおいてバルブに作用する力
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動弁駆動装置における第二の作動弁に異常を生じた場合においても、内燃機関の破損を防止することが可能となると共に、通常のエンジンサイクルを成立させ、少なくとも必要最低限の運転の継続を可能とすることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る動弁駆動装置の概略図である。
【００１３】
本実施形態は、車両用等のコモンレールディーゼルエンジンに適用したものである。
【００１４】
まず、コモンレール式燃料噴射装置について説明すると、エンジンの各気筒毎に燃料噴射を実行するインジェクタ１が設けられ、インジェクタ１にはコモンレール２に貯留されたコモンレール圧Ｐｃ（数１０〜数１００ＭＰａ）の高圧燃料が常時供給されている。コモンレール２への燃料圧送は高圧ポンプ３によって行われ、燃料タンク４の燃料が燃料フィルタ５を通じてフィードポンプ６によって吸引吐出された後、高圧ポンプ３に送られる。フィードポンプ６のフィード圧Ｐｆは、リリーフ弁からなる圧力調整弁７によって調整され、一定に保たれる。フィード圧Ｐｆは当然コモンレール圧Ｐｃより低い値で、例えば０．５ＭＰａ程度である。
【００１５】
図示する装置全体を総括的に制御する制御装置としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）８が設けられ、ＥＣＵ８にはエンジンの運転状態（エンジンのクランク角、エンジン回転速度、エンジン負荷等）を検出するセンサ（図示せず）が接続される。ＥＣＵ８は、これらセンサの信号に基づいてエンジン運転状態を把握し、且つこれに基づいた駆動信号をインジェクタ１の電磁ソレノイドに送ってインジェクタ１を開閉制御する。電磁ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦに応じて燃料噴射が実行・停止される。噴射停止時にはインジェクタ１から常圧程度の燃料がリターン回路９を通じて燃料タンク４に戻される。ＥＣＵ８は、エンジン運転状態に基づいて実際のコモンレール圧を目標圧に向けてフィードバック制御する。このため、実際のコモンレール圧を検出するためのコモンレール圧センサ１０が設けられる。
【００１６】
次に、本実施形態に係る動弁駆動装置について説明する。１１がエンジンの吸気弁又は排気弁をなすバルブである。バルブ１１はシリンダヘッド１２に昇降自在に支持され、バルブ１１の上端部は一体のピストン１３となっている。即ち、バルブ１１にピストン１３が一体に連結される。バルブ１１の上部に本装置の主要部をなすアクチュエータＡが設けられ、アクチュエータボディ１４がシリンダヘッド１２に固設され、ピストン１３はアクチュエータボディ１４内を摺動昇降可能である。なお、図示例は一気筒の一個のバルブについてのみのものであるが、多気筒或いは複数のバルブについて開閉制御したい場合は同じ構成を当該バルブに与えれば良い。また、本実施形態ではバルブ１１とピストン１３とを一体的に形成したが、別体として構成しても構わない。
【００１７】
バルブ１１には鍔部１５が設けられ、鍔部１５とシリンダヘッド１２との間にバルブ１１を閉弁方向（図の上側）に付勢するバルブスプリング１６が圧縮状態で配設される。本実施形態では、バルブスプリング１６がコイルスプリングで構成される。アクチュエータボディ１４内に鍔部１５を吸引する磁石１７が埋設され、この磁石１７によってもバルブ１１が閉弁方向に付勢される。本実施形態では、磁石１７はバルブ１１を囲繞するようなリング状の永久磁石である。ピストン１３は少なくともバルブ１１の上端の部分であり、アクチュエータボディ１４に軸シールをなしつつ挿入される。
【００１８】
アクチュエータボディ１４内に、ピストン１３の上端面（即ち、受圧面４３）に面した制御室１８が区画形成される。制御室１８は、バルブ１１を開作動するための加圧された作動流体が供給されるもので、その底面部分が受圧面４３によって区画形成される。本実施形態では、作動流体にはエンジンの燃料と共通の軽油を用いる。制御室１８に高圧燃料が導入されるとバルブ１１が開弁方向（図の下側）に押され、この押圧力がバルブスプリング１６及び磁石１７の付勢力を上回るとバルブ１１が下方に開弁（リフト）する。一方、制御室１８には排出通路１９が接続され、この排出通路１９を通じて燃料が制御室１８から排出されると、バルブ１１が閉弁する。
【００１９】
制御室１８は、主にアクチュエータボディ１４内に形成された断面円形且つ一定径のピストン挿入孔４４からなり、このピストン挿入孔４４にピストン１３が摺動可能に挿入される。そしてバルブ１１が全閉から全開になるまでの間、ピストン１３がピストン挿入孔４４から外れる（抜ける）ことはなく、ピストン１３は常にピストン挿入孔４４の内面に接している。言い換えれば、バルブ１１が全閉から全開になるまでの間、ピストン１３の移動量に対する制御室１８の容積の増大量の比は一定に保たれる。
【００２０】
制御室１８の上方に、制御室１８への高圧燃料の供給又は供給停止を切り換えるための第一の作動弁（高圧制御弁）２０が設けられる。本実施形態では、第一の作動弁２０に圧力バランス式制御弁を採用している。
【００２１】
第一の作動弁２０は、バルブ１１と同軸に配されたニードル状のバランス弁２１を有する。バランス弁２１の上端部に軸シール部４０が形成され、軸シール部４０の下方に供給通路２２が、軸シール部４０の上方に弁制御室２３がそれぞれ区画形成されている。バランス弁２１の上端面は弁制御室２３内の燃料圧力が作用される受圧面となっている。これら供給通路２２と弁制御室２３とは、アクチュエータボディ１４内に形成された分岐通路４２と、外部の配管とを介して、高圧作動流体供給源（高圧室）としてのコモンレール２に接続され、コモンレール圧Ｐｃの高圧燃料が供給通路２２及び弁制御室２３に常時供給されている。後に分かるが、バルブ１１のリフトはこのコモンレール圧Ｐｃの高圧燃料によって生じるものである。
【００２２】
供給通路２２は、バランス弁２１の下部側に面して制御室１８に連通されると共に、その途中にバランス弁２１の下端円錐面が線接触又は面接触される弁シート２４を有する。弁シート２４の下流側に供給通路２２の出口４１（即ち、制御室１８への高圧燃料の入口）が設けられる。この出口４１は、バルブ１１と同軸に位置されると共に、ピストン１３の受圧面４３に指向され、出口４１から排出或いは噴出される高圧燃料を制御室１８に導入するようになっている。また、出口４１はバルブ１１又はピストン１３の移動方向又は軸方向と同方向に指向され、受圧面４３はその軸方向に垂直な円形の面である。
【００２３】
弁制御室２３には、バランス弁２１を閉弁方向（図の下側）に付勢するバネ２５が設けられる。バネ２５はコイルスプリングからなり、圧縮状態で弁制御室２３に挿入配置される。また弁制御室２３は、燃料の出口であるオリフィス２６を介してリターン回路９に連通される。オリフィス２６の上方にはこれを開閉する開閉弁としてのアーマチュア２７が昇降可能に設けられ、アーマチュア２７の上方にこれを昇降（開閉）駆動するための電気アクチュエータとしての電磁ソレノイド２８と、アーマチュアスプリング２９とが設けられる。電磁ソレノイド２８はＥＣＵ８に接続され、ＥＣＵ８から与えられる制御信号即ちコマンドパルスによりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２４】
電磁ソレノイド２８がＯＦＦのときは、アーマチュアスプリング２９によりアーマチュア２７が下方に押しつけられ、このアーマチュア２７によりオリフィス２６が閉じられる共に、バランス弁２１が弁シート２４に着座しており、閉弁状態にある。
【００２５】
一方、電磁ソレノイド２８がＯＮされると、アーマチュアスプリング２９の付勢力に抗じてアーマチュア２７が上昇され、オリフィス２６が開かれる。オリフィス２６が開かれると、弁制御室２３が燃料排出により低圧となり、これによりバランス弁２１に対する上向きの力が下向きの力を上回ってバランス弁２１が上昇する。これによって、供給通路２２の出口４１が開かれ、供給通路２２の出口４１を通じて高圧燃料が制御室１８に勢いよく供給される。
【００２６】
次に、電磁ソレノイド２８がＯＦＦされアーマチュア２７が下降してオリフィス２６が閉じられると、弁制御室２３からの燃料排出が停止されて弁制御室２３が次第に高圧となる。この過程で、バランス弁２１が弁シート２４に着座する前は、弁制御室２３の高圧燃料からバランス弁２１が受ける下向き圧力と、供給通路２２の高圧燃料からバランス弁２１が受ける上向き圧力とが釣り合っており、バランス弁２１はバネ２５による下向きの力のみによって下降される。しかし、一旦バランス弁２１が弁シート２４に着座してしまえば、前述の閉弁時と同じ状態が作られ、バランス弁２１は弁シート２４に強力に押し付けられ、供給通路２２の出口４１を閉じることとなる。
【００２７】
一方、排出通路１９には、制御室１８からの燃料の排出又は排出停止を切り換えるための第二の作動弁（排出弁）３０が設けられる。第二の作動弁３０はＥＣＵ８に接続されると共に開度が可変な電磁絞り弁であり、ＥＣＵ８から与えられる制御信号即ちコマンドパルスにより開閉制御される。ここで排出通路１９の出口側は、圧力調整弁７の下流側且つ高圧ポンプ３の上流側のフィード回路３３に接続される。
【００２８】
また、制御室１８には、アクチュエータボディ１４内に形成された低圧通路３１を介して、所定容積を有した低圧作動流体供給源としての低圧室３２が直接的に連通接続されている。低圧室３２は、圧力調整弁７の下流側且つ高圧ポンプ３の上流側のフィード回路３３に接続され、フィード回路３３からフィード圧Ｐｆの低圧燃料を常時導入、貯留している。低圧通路３１には、制御室１８の圧力が低圧室３２の圧力以下となったときのみ開となる第三の作動弁としての機械式逆止弁３４が設けられる。
【００２９】
更に、制御室１８に逃がし通路４５が接続され、この逃がし通路４５に逃がし通路４５を閉塞する破裂板（ラプチャーディスク）４６が設けられる。この破裂板４６は所定圧力でバースト（破裂）するものである。ここで逃がし通路４５の出口側は、排出通路１９と同じように、圧力調整弁７の下流側且つ高圧ポンプ３の上流側のフィード回路３３に接続される。
【００３０】
次に、本実施形態に係る動弁駆動装置の作動を説明する。
【００３１】
ＥＣＵ８は、第二の作動弁３０の通常動作時には、通常モード用制御マップに従って、第一の作動弁２０及び第二の作動弁３０を制御する（図３参照）。
【００３２】
具体的には、バルブ１１を閉弁状態から開作動（リフト）させるときは、第二の作動弁３０をＯＦＦ（閉）に保持すると共に、バルブ１１の開弁初期の所定期間、第一の作動弁２０を開（電磁ソレノイド２８をＯＮ）にする。すると、高圧燃料がコモンレール２から第一の作動弁２０を通じて制御室１８へと導入される。制御室１８へと導入された高圧燃料によりピストン１３の受圧面４３が押圧され、これによりバルブ１１には初期エネルギが与えられ、その後、バルブ１１はバルブスプリング１６及び磁石１７による力が作用する条件下で慣性運動し下方にリフトされる。
【００３３】
このバルブ１１の慣性運動の過程で制御室１８の容積が次第に増加するが、バルブ１１の運動が数１０〜数１００ＭＰａもの高圧燃料による慣性運動であることに起因して、高圧燃料の供給量に応じた理論上の制御室１８の容積増大量よりも、実際の制御室１８の容積増大量が大きくなり、制御室１８の圧力が低圧室３２の圧力よりも低くなる。こうなると、第三の作動弁３４が自動的に開弁し、低圧燃料が低圧室３２から第三の作動弁３４（低圧通路３１）を通じて制御室１８に導入される。つまり、制御室１８には容積増加分を補うように燃料が補給される。これによりコモンレール２からの高圧燃料の供給量を越えて制御室１８により多くの燃料が供給されるので、制御室１８が負圧になることを回避し、バルブ１１のリフト動作を安定化させると共に、バルブリフト量を、高圧燃料の導入により与えられた初期エネルギに応じた量に保持することができる。
【００３４】
次に、制御室１８に対する燃料（圧力）の出入りが無い場合、バルブ１１は静止状態に維持される。この結果、任意の期間、バルブ１１を開弁状態に保持することが可能となる。
【００３５】
次に、バルブ１１を閉弁させるときは、第一の作動弁２０を閉（電磁ソレノイド２８をＯＦＦ）に保持すると共に、第二の作動弁３０を開（ＯＮ）とする。すると燃料が制御室１８から第二の作動弁３０（排出通路１９）を通じてフィード回路３３へと排出される。これにより制御室１８の圧力が下がり、バルブ１１がバルブスプリング１６及び磁石１７による力により上昇即ち閉弁される。
【００３６】
これによれば、上記のように第一の作動弁２０と第二の作動弁３０とを制御することで、エンジンのクランク角に依存しない如何なるタイミングにおいてもバルブ１１を開閉することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３８】
前述のように第二の作動弁３０が異常により閉弁したままの状態となった場合、バルブ１１は開弁したままの状態となることから、エンジンピストンがバルブ１１に接触し、バルブ１１がエンジンピストンによって押し上げられる。
【００３９】
なお、ディーゼルエンジンでは、一般にバルブ１１はシリンダボアと平行に延設されているため、エンジンピストンとの接触によりバルブ１１に曲げ荷重は殆ど発生せず、バルブ１１はエンジンピストンによって鉛直上向きに押し上げられる。これにより、制御室１８内の作動流体は圧縮され、制御室１８の圧力が上昇する。
【００４０】
ここで、第二の作動弁３０の正常動作時において制御室１８の圧力が到達し得る最高圧力は、以下の式（１）で表される。
Ｐｃｃ＿ｍａｘ＝ｍａｘ〔Ｐｈｉ，Ｆｖｌｖ／Ａｐｉｓ〕 ・・・（１）
但し、Ｐｃｃ＿ｍａｘ；制御室１８の最高圧力、Ｐｈｉ；作動流体の圧力（高圧側）、Ｆｖｌｖ；開弁時にバルブ１１に作用する力（バルブスプリング１６及び磁石１７の付勢力等）、Ａｐｉｓ；流体圧ピストンの断面積（バルブ１１の受圧面４３の面積）である。
【００４１】
式（１）において、Ｆｖｌｖ／Ａｐｉｓはバルブ１１が開弁した状態における平衡圧力をしめており、一般にＰｈｉ及びＦｖｌｖ／Ａｐｉｓの内Ｆｖｌｖ／Ａｐｉｓが第二の作動弁３０の正常動作時における制御室１８の最高圧力となる。
【００４２】
一方、第二の作動弁３０が異常により閉弁したままの状態でバルブ１１がエンジンピストンにより押し上げられる場合には、制御室１８内の作動流体は前述の平衡圧力から更に圧縮されるため、制御室１８の圧力が上式（１）で示されるＰｃｃ＿ｍａｘを超えることは明白である。従って、不慮のバースト（破裂）を避けるため、破裂板４６の設定圧力（破裂圧力）は、第二の作動弁３０の正常動作時において制御室１８の圧力が到達し得る最高圧力Ｐｃｃ＿ｍａｘの１．５倍程度に設定されるのが望ましい。
【００４３】
本実施形態では、制御室１８に逃がし通路４５が接続され、この逃がし通路４５に逃がし通路４５を閉塞する破裂板４６が設けられるので、第二の作動弁３０の故障時（即ち第二の作動弁３０が異常により閉弁したままの状態となった場合）には、エンジンピストンによるバルブ１１の押し上げによって制御室１８の圧力が上昇して、制御室１８の圧力が破裂板４６の設定圧力（破裂圧力）を超えると破裂板４６がバーストし、逃がし通路４５を通じて燃料が制御室１８から排出される（制御室１８の圧力が解放される）。これにより、バルブ１１が閉弁し、それ以降のバルブ１１とエンジンピストンとの干渉は防止される。
【００４４】
ここで、破裂板４６がバーストした後、第一の作動弁２０を開弁し、制御室１８内に高圧燃料を導入した場合、制御室１８に関し以下の連続の式（２）が成立する。
μｉｎＡｉｎ√（２（Ｐｈｉ−Ｐｃｃ）／ρ）＝μｏｕｔＡｏｕｔ√（２（Ｐｃｃ−Ｐｌｏｗ）／ρ） ・・・（２）
但し、μｉｎ；第一の作動弁２０の流量係数、Ａｉｎ；第一の作動弁２０の開口面積、Ｐｈｉ；作動流体の圧力（高圧側）；Ｐｃｃ；制御室１８の圧力、ρ；作動流体の密度、μｏｕｔ；破裂板４６のバースト部流量係数、Ａｏｕｔ；破裂板４６のバースト部開口面積、Ｐｌｏｗ；作動流体の圧力（低圧側）である。
【００４５】
ここで、低圧側の作動流体圧力Ｐｌｏｗ（フィード圧Ｐｆ）は高圧側の作動流体圧力Ｐｈｉ（コモンレール圧Ｐｃ）に対し十分に低いことから無視でき、上式（２）を制御室１８の圧力Ｐｃｃについて記述すると次式（３）となる。
Ｐｃｃ＝Ａｉｎ2Ｐｈｉ／（Ａｉｎ2＋Ａｏｕｔ2） ・・・（３）
また、バルブ１１を開弁するには次式（４）が成立する必要がある。
ＡｐｉｓＰｃｃ≧Ｆｖｌｖ ・・・（４）
但し、Ｆｖｌｖ；目標リフトにおいてバルブ１１に作用する力である。
【００４６】
よって、破裂板４６がバーストした後においてもバルブ１１を開弁するには、式（３）及び式（４）から、次式（５）が成立する必要がある。
Ａｏｕｔ≦Ａｉｎ√（ＰｈｉＡｐｉｓ／Ｆｖｌｖ−１） ・・・（５）
よって、第二の作動弁３０が閉じている状態におけるバースト部開口面積（バースト時の開口面積）が上式（５）を満足する破裂板４６を選択することで、破裂板４６のバースト後もバルブ１１を開弁することが可能となる。
【００４７】
但し、破裂板４６のバーストによって、第二の作動弁３０の故障時に制御室１８の燃料を排出することが本来の目的であることから、破裂板４６のバースト部開口面積Ａｏｕｔは可能な限り大きな面積であることが望ましい。従って、破裂板４６のバースト部開口面積Ａｏｕｔは上式（５）の右辺に近い面積であることが望ましい。
【００４８】
ここで、本実施形態では、ＥＣＵ８は、破裂板４６のバーストを検知し且つ第二の作動弁３０の異常を検出したとき、即ち第二の作動弁３０の故障時には、故障モード用制御マップに従って、第一の作動弁２０を制御する（図３参照）。例えば、破裂板４６のバーストは破裂板４６下流の逃がし通路４５内の圧力変化に基づいて検知され、第二の作動弁３０の異常は目標開度に対する第二の作動弁３０の開度のずれに基づいて検出される。
【００４９】
故障モードにおける排気弁側の制御信号及びバルブ動作を図２に示す。
【００５０】
破裂板４６がバーストした後は、第二の作動弁３０の通常動作時（破裂板４６がバーストしていない状態）とは異なり、制御室１８に接続された逃がし通路４５内の破裂板４６が常に開口しているため、制御室１８の圧力は上昇し難い。このため、バルブ１１（排気弁）の開弁速度は第二の作動弁３０の通常動作時よりも低下する（図２（ｃ）参照）。また、高圧燃料を制御室１８に供給し続けなければ制御室１８の圧力がバルブ１１を開弁できる状態を維持することができないため、ＥＣＵ８は開弁期間中は第一の作動弁２０を開弁し続けるような制御信号（ＯＮ）を電磁ソレノイド２８に与え、且つ第二の作動弁３０の制御信号をＯＦＦとする（図２（ａ）、（ｂ）参照）。
【００５１】
この場合、バルブ１１の挙動が第二の作動弁３０の通常動作時とは異なり、シリンダ内への充填効率の低下等を招き、排ガス性能悪化、燃費悪化を生じる。従って、第二の作動弁３０に異常を生じたことをドライバへ通知し（図３参照）、同故障モードでの走行は必要最低限に留めることが望ましい。
【００５２】
以上の動作によって、第二の作動弁３０に異常を生じた場合においても、バルブ１１の開閉が可能となり、通常のエンジンサイクルが成立するので、少なくとも必要最低限の距離の自走が可能となる。また、バルブ１１とエンジンピストンとの干渉も一回のみに限定されるため、内燃機関の破損につながり難く、内燃機関の破損を防止することが可能となる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００５４】
例えば、内燃機関はコモンレールディーゼルエンジンに限らず、通常の噴射ポンプ式ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る動弁駆動装置の概略図である。
【図２】図２（ａ）は故障モードにおける第一の作動弁の制御信号を示す図であり、図２（ｂ）は故障モードにおける第二の作動弁の制御信号を示す図であり、図２（ｃ）は故障モードにおけるバルブ動作を示す図である。
【図３】図３は、ＥＣＵによる制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２ 高圧室（コモンレール）
１１ バルブ
１８ 制御室
１９ 排出通路
２０ 第一の作動弁（高圧制御弁）
３０ 第二の作動弁（排出弁）
４５ 逃がし通路
４６ 破裂板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の動弁駆動装置に係り、特にカム機構を有さず、流体圧を利用して動弁系の開閉を行う装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン制御の自由度を高めるため、カムによるバルブ駆動を廃止し、これに代わってバルブを電磁駆動又は油圧駆動とする、所謂カムレス方式の動弁駆動装置が有望視されている。特許文献１等にはこのような技術が開示され、当該装置によるとバルブの開閉タイミングやリフト量を自由に設定できる。
【０００３】
【特許文献１】国際公開第０２／０７９６１４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の油圧駆動の動弁駆動装置は、加圧された作動流体が貯留される高圧室に接続された制御室と、制御室と高圧室との間に設けられ、バルブを開弁させるときに開かれ、作動流体を高圧室から制御室に導入するための第一の作動弁（高圧制御弁）と、制御室に接続された排出通路に設けられ、バルブを閉弁させるときに開かれ、作動流体を制御室から排出するための第二の作動弁（排出弁）とを備える。
【０００５】
当該装置では、第二の作動弁のソレノイドコイル断線や可動部分の固着等により、第二の作動弁を開弁することが出来なくなり、その結果、制御室の圧力を解放することが出来ず、バルブが開弁したままとなる場合がある。
【０００６】
バルブが開弁したままとなった場合、エンジンサイクル（４サイクル機関の場合、吸気行程〜圧縮行程〜膨張行程〜排気行程）が成立しなくなり、動力を発生することが不可能となる。また、エンジンピストンの上昇によってバルブとエンジンピストンとの干渉が生じ、最悪の場合、バルブの折損、エンジンピストンの破損等が生じ、内燃機関の破損につながることとなる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、流体圧を利用してバルブを開閉駆動する装置における第二の作動弁に異常を生じた場合においても、内燃機関の破損を防止することが可能となると共に、通常のエンジンサイクルを成立させ、少なくとも必要最低限の運転の継続を可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブを開閉駆動するための装置であって、加圧された作動流体が貯留される高圧室に接続された制御室と、該制御室と上記高圧室との間に設けられ、上記バルブを開弁させるときに開かれ、作動流体を上記高圧室から上記制御室に導入するための第一の作動弁と、上記制御室に接続された排出通路に設けられ、上記バルブを閉弁させるときに開かれ、作動流体を上記制御室から排出するための第二の作動弁とを備え、上記制御室に逃がし通路を接続し、その逃がし通路に所定圧力でバーストする破裂板を設け、上記第二の作動弁が閉じている状態における上記破裂板のバースト部開口面積を上記破裂板のバースト後も上記バルブを開閉駆動できるように設定することを特徴とする内燃機関の動弁駆動装置である。
【０００９】
請求項２に係る発明は、上記破裂板のバースト部開口面積は、次式から決定される請求項１に記載の内燃機関の動弁駆動装置である。
Ａｏｕｔ≦Ａｉｎ√（ＰｈｉＡｐｉｓ／Ｆｖｌｖ−１）
Ａｏｕｔ；破裂板のバースト部開口面積、Ａｉｎ；第一の作動弁の開口面積、Ｐｈｉ；高圧室の作動流体圧力、Ａｐｉｓ；バルブの受圧面面積、Ｆｖｌｖ；目標リフトにおいてバルブに作用する力
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、動弁駆動装置における第二の作動弁に異常を生じた場合においても、内燃機関の破損を防止することが可能となると共に、通常のエンジンサイクルを成立させ、少なくとも必要最低限の運転の継続を可能とすることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る動弁駆動装置の概略図である。
【００１３】
本実施形態は、車両用等のコモンレールディーゼルエンジンに適用したものである。
【００１４】
まず、コモンレール式燃料噴射装置について説明すると、エンジンの各気筒毎に燃料噴射を実行するインジェクタ１が設けられ、インジェクタ１にはコモンレール２に貯留されたコモンレール圧Ｐｃ（数１０〜数１００ＭＰａ）の高圧燃料が常時供給されている。コモンレール２への燃料圧送は高圧ポンプ３によって行われ、燃料タンク４の燃料が燃料フィルタ５を通じてフィードポンプ６によって吸引吐出された後、高圧ポンプ３に送られる。フィードポンプ６のフィード圧Ｐｆは、リリーフ弁からなる圧力調整弁７によって調整され、一定に保たれる。フィード圧Ｐｆは当然コモンレール圧Ｐｃより低い値で、例えば０．５ＭＰａ程度である。
【００１５】
図示する装置全体を総括的に制御する制御装置としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵという）８が設けられ、ＥＣＵ８にはエンジンの運転状態（エンジンのクランク角、エンジン回転速度、エンジン負荷等）を検出するセンサ（図示せず）が接続される。ＥＣＵ８は、これらセンサの信号に基づいてエンジン運転状態を把握し、且つこれに基づいた駆動信号をインジェクタ１の電磁ソレノイドに送ってインジェクタ１を開閉制御する。電磁ソレノイドのＯＮ／ＯＦＦに応じて燃料噴射が実行・停止される。噴射停止時にはインジェクタ１から常圧程度の燃料がリターン回路９を通じて燃料タンク４に戻される。ＥＣＵ８は、エンジン運転状態に基づいて実際のコモンレール圧を目標圧に向けてフィードバック制御する。このため、実際のコモンレール圧を検出するためのコモンレール圧センサ１０が設けられる。
【００１６】
次に、本実施形態に係る動弁駆動装置について説明する。１１がエンジンの吸気弁又は排気弁をなすバルブである。バルブ１１はシリンダヘッド１２に昇降自在に支持され、バルブ１１の上端部は一体のピストン１３となっている。即ち、バルブ１１にピストン１３が一体に連結される。バルブ１１の上部に本装置の主要部をなすアクチュエータＡが設けられ、アクチュエータボディ１４がシリンダヘッド１２に固設され、ピストン１３はアクチュエータボディ１４内を摺動昇降可能である。なお、図示例は一気筒の一個のバルブについてのみのものであるが、多気筒或いは複数のバルブについて開閉制御したい場合は同じ構成を当該バルブに与えれば良い。また、本実施形態ではバルブ１１とピストン１３とを一体的に形成したが、別体として構成しても構わない。
【００１７】
バルブ１１には鍔部１５が設けられ、鍔部１５とシリンダヘッド１２との間にバルブ１１を閉弁方向（図の上側）に付勢するバルブスプリング１６が圧縮状態で配設される。本実施形態では、バルブスプリング１６がコイルスプリングで構成される。アクチュエータボディ１４内に鍔部１５を吸引する磁石１７が埋設され、この磁石１７によってもバルブ１１が閉弁方向に付勢される。本実施形態では、磁石１７はバルブ１１を囲繞するようなリング状の永久磁石である。ピストン１３は少なくともバルブ１１の上端の部分であり、アクチュエータボディ１４に軸シールをなしつつ挿入される。
【００１８】
アクチュエータボディ１４内に、ピストン１３の上端面（即ち、受圧面４３）に面した制御室１８が区画形成される。制御室１８は、バルブ１１を開作動するための加圧された作動流体が供給されるもので、その底面部分が受圧面４３によって区画形成される。本実施形態では、作動流体にはエンジンの燃料と共通の軽油を用いる。制御室１８に高圧燃料が導入されるとバルブ１１が開弁方向（図の下側）に押され、この押圧力がバルブスプリング１６及び磁石１７の付勢力を上回るとバルブ１１が下方に開弁（リフト）する。一方、制御室１８には排出通路１９が接続され、この排出通路１９を通じて燃料が制御室１８から排出されると、バルブ１１が閉弁する。
【００１９】
制御室１８は、主にアクチュエータボディ１４内に形成された断面円形且つ一定径のピストン挿入孔４４からなり、このピストン挿入孔４４にピストン１３が摺動可能に挿入される。そしてバルブ１１が全閉から全開になるまでの間、ピストン１３がピストン挿入孔４４から外れる（抜ける）ことはなく、ピストン１３は常にピストン挿入孔４４の内面に接している。言い換えれば、バルブ１１が全閉から全開になるまでの間、ピストン１３の移動量に対する制御室１８の容積の増大量の比は一定に保たれる。
【００２０】
制御室１８の上方に、制御室１８への高圧燃料の供給又は供給停止を切り換えるための第一の作動弁（高圧制御弁）２０が設けられる。本実施形態では、第一の作動弁２０に圧力バランス式制御弁を採用している。
【００２１】
第一の作動弁２０は、バルブ１１と同軸に配されたニードル状のバランス弁２１を有する。バランス弁２１の上端部に軸シール部４０が形成され、軸シール部４０の下方に供給通路２２が、軸シール部４０の上方に弁制御室２３がそれぞれ区画形成されている。バランス弁２１の上端面は弁制御室２３内の燃料圧力が作用される受圧面となっている。これら供給通路２２と弁制御室２３とは、アクチュエータボディ１４内に形成された分岐通路４２と、外部の配管とを介して、高圧作動流体供給源（高圧室）としてのコモンレール２に接続され、コモンレール圧Ｐｃの高圧燃料が供給通路２２及び弁制御室２３に常時供給されている。後に分かるが、バルブ１１のリフトはこのコモンレール圧Ｐｃの高圧燃料によって生じるものである。
【００２２】
供給通路２２は、バランス弁２１の下部側に面して制御室１８に連通されると共に、その途中にバランス弁２１の下端円錐面が線接触又は面接触される弁シート２４を有する。弁シート２４の下流側に供給通路２２の出口４１（即ち、制御室１８への高圧燃料の入口）が設けられる。この出口４１は、バルブ１１と同軸に位置されると共に、ピストン１３の受圧面４３に指向され、出口４１から排出或いは噴出される高圧燃料を制御室１８に導入するようになっている。また、出口４１はバルブ１１又はピストン１３の移動方向又は軸方向と同方向に指向され、受圧面４３はその軸方向に垂直な円形の面である。
【００２３】
弁制御室２３には、バランス弁２１を閉弁方向（図の下側）に付勢するバネ２５が設けられる。バネ２５はコイルスプリングからなり、圧縮状態で弁制御室２３に挿入配置される。また弁制御室２３は、燃料の出口であるオリフィス２６を介してリターン回路９に連通される。オリフィス２６の上方にはこれを開閉する開閉弁としてのアーマチュア２７が昇降可能に設けられ、アーマチュア２７の上方にこれを昇降（開閉）駆動するための電気アクチュエータとしての電磁ソレノイド２８と、アーマチュアスプリング２９とが設けられる。電磁ソレノイド２８はＥＣＵ８に接続され、ＥＣＵ８から与えられる制御信号即ちコマンドパルスによりＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００２４】
電磁ソレノイド２８がＯＦＦのときは、アーマチュアスプリング２９によりアーマチュア２７が下方に押しつけられ、このアーマチュア２７によりオリフィス２６が閉じられる共に、バランス弁２１が弁シート２４に着座しており、閉弁状態にある。
【００２５】
一方、電磁ソレノイド２８がＯＮされると、アーマチュアスプリング２９の付勢力に抗じてアーマチュア２７が上昇され、オリフィス２６が開かれる。オリフィス２６が開かれると、弁制御室２３が燃料排出により低圧となり、これによりバランス弁２１に対する上向きの力が下向きの力を上回ってバランス弁２１が上昇する。これによって、供給通路２２の出口４１が開かれ、供給通路２２の出口４１を通じて高圧燃料が制御室１８に勢いよく供給される。
【００２６】
次に、電磁ソレノイド２８がＯＦＦされアーマチュア２７が下降してオリフィス２６が閉じられると、弁制御室２３からの燃料排出が停止されて弁制御室２３が次第に高圧となる。この過程で、バランス弁２１が弁シート２４に着座する前は、弁制御室２３の高圧燃料からバランス弁２１が受ける下向き圧力と、供給通路２２の高圧燃料からバランス弁２１が受ける上向き圧力とが釣り合っており、バランス弁２１はバネ２５による下向きの力のみによって下降される。しかし、一旦バランス弁２１が弁シート２４に着座してしまえば、前述の閉弁時と同じ状態が作られ、バランス弁２１は弁シート２４に強力に押し付けられ、供給通路２２の出口４１を閉じることとなる。
【００２７】
一方、排出通路１９には、制御室１８からの燃料の排出又は排出停止を切り換えるための第二の作動弁（排出弁）３０が設けられる。第二の作動弁３０はＥＣＵ８に接続されると共に開度が可変な電磁絞り弁であり、ＥＣＵ８から与えられる制御信号即ちコマンドパルスにより開閉制御される。ここで排出通路１９の出口側は、圧力調整弁７の下流側且つ高圧ポンプ３の上流側のフィード回路３３に接続される。
【００２８】
また、制御室１８には、アクチュエータボディ１４内に形成された低圧通路３１を介して、所定容積を有した低圧作動流体供給源としての低圧室３２が直接的に連通接続されている。低圧室３２は、圧力調整弁７の下流側且つ高圧ポンプ３の上流側のフィード回路３３に接続され、フィード回路３３からフィード圧Ｐｆの低圧燃料を常時導入、貯留している。低圧通路３１には、制御室１８の圧力が低圧室３２の圧力以下となったときのみ開となる第三の作動弁としての機械式逆止弁３４が設けられる。
【００２９】
更に、制御室１８に逃がし通路４５が接続され、この逃がし通路４５に逃がし通路４５を閉塞する破裂板（ラプチャーディスク）４６が設けられる。この破裂板４６は所定圧力でバースト（破裂）するものである。ここで逃がし通路４５の出口側は、排出通路１９と同じように、圧力調整弁７の下流側且つ高圧ポンプ３の上流側のフィード回路３３に接続される。
【００３０】
次に、本実施形態に係る動弁駆動装置の作動を説明する。
【００３１】
ＥＣＵ８は、第二の作動弁３０の通常動作時には、通常モード用制御マップに従って、第一の作動弁２０及び第二の作動弁３０を制御する（図３参照）。
【００３２】
具体的には、バルブ１１を閉弁状態から開作動（リフト）させるときは、第二の作動弁３０をＯＦＦ（閉）に保持すると共に、バルブ１１の開弁初期の所定期間、第一の作動弁２０を開（電磁ソレノイド２８をＯＮ）にする。すると、高圧燃料がコモンレール２から第一の作動弁２０を通じて制御室１８へと導入される。制御室１８へと導入された高圧燃料によりピストン１３の受圧面４３が押圧され、これによりバルブ１１には初期エネルギが与えられ、その後、バルブ１１はバルブスプリング１６及び磁石１７による力が作用する条件下で慣性運動し下方にリフトされる。
【００３３】
このバルブ１１の慣性運動の過程で制御室１８の容積が次第に増加するが、バルブ１１の運動が数１０〜数１００ＭＰａもの高圧燃料による慣性運動であることに起因して、高圧燃料の供給量に応じた理論上の制御室１８の容積増大量よりも、実際の制御室１８の容積増大量が大きくなり、制御室１８の圧力が低圧室３２の圧力よりも低くなる。こうなると、第三の作動弁３４が自動的に開弁し、低圧燃料が低圧室３２から第三の作動弁３４（低圧通路３１）を通じて制御室１８に導入される。つまり、制御室１８には容積増加分を補うように燃料が補給される。これによりコモンレール２からの高圧燃料の供給量を越えて制御室１８により多くの燃料が供給されるので、制御室１８が負圧になることを回避し、バルブ１１のリフト動作を安定化させると共に、バルブリフト量を、高圧燃料の導入により与えられた初期エネルギに応じた量に保持することができる。
【００３４】
次に、制御室１８に対する燃料（圧力）の出入りが無い場合、バルブ１１は静止状態に維持される。この結果、任意の期間、バルブ１１を開弁状態に保持することが可能となる。
【００３５】
次に、バルブ１１を閉弁させるときは、第一の作動弁２０を閉（電磁ソレノイド２８をＯＦＦ）に保持すると共に、第二の作動弁３０を開（ＯＮ）とする。すると燃料が制御室１８から第二の作動弁３０（排出通路１９）を通じてフィード回路３３へと排出される。これにより制御室１８の圧力が下がり、バルブ１１がバルブスプリング１６及び磁石１７による力により上昇即ち閉弁される。
【００３６】
これによれば、上記のように第一の作動弁２０と第二の作動弁３０とを制御することで、エンジンのクランク角に依存しない如何なるタイミングにおいてもバルブ１１を開閉することができる。
【００３７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３８】
前述のように第二の作動弁３０が異常により閉弁したままの状態となった場合、バルブ１１は開弁したままの状態となることから、エンジンピストンがバルブ１１に接触し、バルブ１１がエンジンピストンによって押し上げられる。
【００３９】
なお、ディーゼルエンジンでは、一般にバルブ１１はシリンダボアと平行に延設されているため、エンジンピストンとの接触によりバルブ１１に曲げ荷重は殆ど発生せず、バルブ１１はエンジンピストンによって鉛直上向きに押し上げられる。これにより、制御室１８内の作動流体は圧縮され、制御室１８の圧力が上昇する。
【００４０】
ここで、第二の作動弁３０の正常動作時において制御室１８の圧力が到達し得る最高圧力は、以下の式（１）で表される。
Ｐｃｃ＿ｍａｘ＝ｍａｘ〔Ｐｈｉ，Ｆｖｌｖ／Ａｐｉｓ〕 ・・・（１）
但し、Ｐｃｃ＿ｍａｘ；制御室１８の最高圧力、Ｐｈｉ；作動流体の圧力（高圧側）、Ｆｖｌｖ；開弁時にバルブ１１に作用する力（バルブスプリング１６及び磁石１７の付勢力等）、Ａｐｉｓ；流体圧ピストンの断面積（バルブ１１の受圧面４３の面積）である。
【００４１】
式（１）において、Ｆｖｌｖ／Ａｐｉｓはバルブ１１が開弁した状態における平衡圧力をしめており、一般にＰｈｉ及びＦｖｌｖ／Ａｐｉｓの内Ｆｖｌｖ／Ａｐｉｓが第二の作動弁３０の正常動作時における制御室１８の最高圧力となる。
【００４２】
一方、第二の作動弁３０が異常により閉弁したままの状態でバルブ１１がエンジンピストンにより押し上げられる場合には、制御室１８内の作動流体は前述の平衡圧力から更に圧縮されるため、制御室１８の圧力が上式（１）で示されるＰｃｃ＿ｍａｘを超えることは明白である。従って、不慮のバースト（破裂）を避けるため、破裂板４６の設定圧力（破裂圧力）は、第二の作動弁３０の正常動作時において制御室１８の圧力が到達し得る最高圧力Ｐｃｃ＿ｍａｘの１．５倍程度に設定されるのが望ましい。
【００４３】
本実施形態では、制御室１８に逃がし通路４５が接続され、この逃がし通路４５に逃がし通路４５を閉塞する破裂板４６が設けられるので、第二の作動弁３０の故障時（即ち第二の作動弁３０が異常により閉弁したままの状態となった場合）には、エンジンピストンによるバルブ１１の押し上げによって制御室１８の圧力が上昇して、制御室１８の圧力が破裂板４６の設定圧力（破裂圧力）を超えると破裂板４６がバーストし、逃がし通路４５を通じて燃料が制御室１８から排出される（制御室１８の圧力が解放される）。これにより、バルブ１１が閉弁し、それ以降のバルブ１１とエンジンピストンとの干渉は防止される。
【００４４】
ここで、破裂板４６がバーストした後、第一の作動弁２０を開弁し、制御室１８内に高圧燃料を導入した場合、制御室１８に関し以下の連続の式（２）が成立する。
μｉｎＡｉｎ√（２（Ｐｈｉ−Ｐｃｃ）／ρ）＝μｏｕｔＡｏｕｔ√（２（Ｐｃｃ−Ｐｌｏｗ）／ρ） ・・・（２）
但し、μｉｎ；第一の作動弁２０の流量係数、Ａｉｎ；第一の作動弁２０の開口面積、Ｐｈｉ；作動流体の圧力（高圧側）；Ｐｃｃ；制御室１８の圧力、ρ；作動流体の密度、μｏｕｔ；破裂板４６のバースト部流量係数、Ａｏｕｔ；破裂板４６のバースト部開口面積、Ｐｌｏｗ；作動流体の圧力（低圧側）である。
【００４５】
ここで、低圧側の作動流体圧力Ｐｌｏｗ（フィード圧Ｐｆ）は高圧側の作動流体圧力Ｐｈｉ（コモンレール圧Ｐｃ）に対し十分に低いことから無視でき、上式（２）を制御室１８の圧力Ｐｃｃについて記述すると次式（３）となる。
Ｐｃｃ＝Ａｉｎ2Ｐｈｉ／（Ａｉｎ2＋Ａｏｕｔ2） ・・・（３）
また、バルブ１１を開弁するには次式（４）が成立する必要がある。
ＡｐｉｓＰｃｃ≧Ｆｖｌｖ ・・・（４）
但し、Ｆｖｌｖ；目標リフトにおいてバルブ１１に作用する力である。
【００４６】
よって、破裂板４６がバーストした後においてもバルブ１１を開弁するには、式（３）及び式（４）から、次式（５）が成立する必要がある。
Ａｏｕｔ≦Ａｉｎ√（ＰｈｉＡｐｉｓ／Ｆｖｌｖ−１） ・・・（５）
よって、第二の作動弁３０が閉じている状態におけるバースト部開口面積（バースト時の開口面積）が上式（５）を満足する破裂板４６を選択することで、破裂板４６のバースト後もバルブ１１を開弁することが可能となる。
【００４７】
但し、破裂板４６のバーストによって、第二の作動弁３０の故障時に制御室１８の燃料を排出することが本来の目的であることから、破裂板４６のバースト部開口面積Ａｏｕｔは可能な限り大きな面積であることが望ましい。従って、破裂板４６のバースト部開口面積Ａｏｕｔは上式（５）の右辺に近い面積であることが望ましい。
【００４８】
ここで、本実施形態では、ＥＣＵ８は、破裂板４６のバーストを検知し且つ第二の作動弁３０の異常を検出したとき、即ち第二の作動弁３０の故障時には、故障モード用制御マップに従って、第一の作動弁２０を制御する（図３参照）。例えば、破裂板４６のバーストは破裂板４６下流の逃がし通路４５内の圧力変化に基づいて検知され、第二の作動弁３０の異常は目標開度に対する第二の作動弁３０の開度のずれに基づいて検出される。
【００４９】
故障モードにおける排気弁側の制御信号及びバルブ動作を図２に示す。
【００５０】
破裂板４６がバーストした後は、第二の作動弁３０の通常動作時（破裂板４６がバーストしていない状態）とは異なり、制御室１８に接続された逃がし通路４５内の破裂板４６が常に開口しているため、制御室１８の圧力は上昇し難い。このため、バルブ１１（排気弁）の開弁速度は第二の作動弁３０の通常動作時よりも低下する（図２（ｃ）参照）。また、高圧燃料を制御室１８に供給し続けなければ制御室１８の圧力がバルブ１１を開弁できる状態を維持することができないため、ＥＣＵ８は開弁期間中は第一の作動弁２０を開弁し続けるような制御信号（ＯＮ）を電磁ソレノイド２８に与え、且つ第二の作動弁３０の制御信号をＯＦＦとする（図２（ａ）、（ｂ）参照）。
【００５１】
この場合、バルブ１１の挙動が第二の作動弁３０の通常動作時とは異なり、シリンダ内への充填効率の低下等を招き、排ガス性能悪化、燃費悪化を生じる。従って、第二の作動弁３０に異常を生じたことをドライバへ通知し（図３参照）、同故障モードでの走行は必要最低限に留めることが望ましい。
【００５２】
以上の動作によって、第二の作動弁３０に異常を生じた場合においても、バルブ１１の開閉が可能となり、通常のエンジンサイクルが成立するので、少なくとも必要最低限の距離の自走が可能となる。また、バルブ１１とエンジンピストンとの干渉も一回のみに限定されるため、内燃機関の破損につながり難く、内燃機関の破損を防止することが可能となる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。
【００５４】
例えば、内燃機関はコモンレールディーゼルエンジンに限らず、通常の噴射ポンプ式ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る動弁駆動装置の概略図である。
【図２】図２（ａ）は故障モードにおける第一の作動弁の制御信号を示す図であり、図２（ｂ）は故障モードにおける第二の作動弁の制御信号を示す図であり、図２（ｃ）は故障モードにおけるバルブ動作を示す図である。
【図３】図３は、ＥＣＵによる制御フローを示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
２ 高圧室（コモンレール）
１１ バルブ
１８ 制御室
１９ 排出通路
２０ 第一の作動弁（高圧制御弁）
３０ 第二の作動弁（排出弁）
４５ 逃がし通路
４６ 破裂板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブを開閉駆動するための装置であって、
加圧された作動流体が貯留される高圧室に接続された制御室と、該制御室と上記高圧室との間に設けられ、上記バルブを開弁させるときに開かれ、作動流体を上記高圧室から上記制御室に導入するための第一の作動弁と、上記制御室に接続された排出通路に設けられ、上記バルブを閉弁させるときに開かれ、作動流体を上記制御室から排出するための第二の作動弁とを備え、
上記制御室に逃がし通路を接続し、その逃がし通路に所定圧力でバーストする破裂板を設け、
上記第二の作動弁が閉じている状態における上記破裂板のバースト部開口面積を上記破裂板のバースト後も上記バルブを開閉駆動できるように設定することを特徴とする内燃機関の動弁駆動装置。
【請求項２】
上記破裂板のバースト部開口面積は、次式から決定される請求項１に記載の内燃機関の動弁駆動装置。
Ａｏｕｔ≦Ａｉｎ√（ＰｈｉＡｐｉｓ／Ｆｖｌｖ−１）
Ａｏｕｔ；破裂板のバースト部開口面積、Ａｉｎ；第一の作動弁の開口面積、Ｐｈｉ；高圧室の作動流体圧力、Ａｐｉｓ；バルブの受圧面面積、Ｆｖｌｖ；目標リフトにおいてバルブに作用する力
【請求項１】
内燃機関の吸気弁又は排気弁をなすバルブを開閉駆動するための装置であって、
加圧された作動流体が貯留される高圧室に接続された制御室と、該制御室と上記高圧室との間に設けられ、上記バルブを開弁させるときに開かれ、作動流体を上記高圧室から上記制御室に導入するための第一の作動弁と、上記制御室に接続された排出通路に設けられ、上記バルブを閉弁させるときに開かれ、作動流体を上記制御室から排出するための第二の作動弁とを備え、
上記制御室に逃がし通路を接続し、その逃がし通路に所定圧力でバーストする破裂板を設け、
上記第二の作動弁が閉じている状態における上記破裂板のバースト部開口面積を上記破裂板のバースト後も上記バルブを開閉駆動できるように設定することを特徴とする内燃機関の動弁駆動装置。
【請求項２】
上記破裂板のバースト部開口面積は、次式から決定される請求項１に記載の内燃機関の動弁駆動装置。
Ａｏｕｔ≦Ａｉｎ√（ＰｈｉＡｐｉｓ／Ｆｖｌｖ−１）
Ａｏｕｔ；破裂板のバースト部開口面積、Ａｉｎ；第一の作動弁の開口面積、Ｐｈｉ；高圧室の作動流体圧力、Ａｐｉｓ；バルブの受圧面面積、Ｆｖｌｖ；目標リフトにおいてバルブに作用する力
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１１６８５１（Ｐ２０１０−１１６８５１Ａ）
【公開日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９０９４２（Ｐ２００８−２９０９４２）
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、革新的次世代低公害車総合技術開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【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２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月１３日（２００８．１１．１３）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、革新的次世代低公害車総合技術開発委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【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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