CN105705738B - 排气阀驱动装置以及具有该排气阀驱动装置的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无需直接控制油压管内的作动油即可调整排气阀的开闭时间的排气阀驱动装置。排气阀驱动装置(1)，其通过由冲杆(11)加压的作动油运行活塞(7)，打开排气阀(5)，并利用冲杆(11)将加压后的作动油进行减压，运行活塞(7)，关闭排气阀(5)。排气阀驱动装置(1)具有：空气弹簧部(6)，其利用所供给的空气的压缩反作用力将排气阀(5)按压向关闭方向；以及空气压缩器(18)，其变更供给至空气弹簧部(6)的空气的供给压力。

Description

排气阀驱动装置以及具有该排气阀驱动装置的内燃机

技术领域

本发明涉及一种利用凸轮进行驱动的机械式排气阀驱动装置以及具有该排气阀驱动装置的内燃机。

背景技术

例如作为低速二冲程柴油机的船舶用柴油机(内燃机)，其使用油压机构驱动排气阀。使用电磁阀对该油压机构进行油压控制的电子控制式发动机中，其相应运转负载进行控制，使排气阀的开闭时间成为最佳。另一方面，机械式发动机采用的是凸轮油压驱动方式，即利用凸轮驱动冲杆，并相应因冲杆产生的油压的压力变化运行排气阀执行器的驱动方式，由于排气阀的开闭时间是依据凸轮轮廓来决定的，所以在运转中难以变更。

为了解决上述问题，专利文献1中采用了一种结构，其通过从向驱动排气阀的排气阀执行器供给作动油的油压管向缓冲罐排出作动油，从而减少导入至排气阀执行器的作动油的油量。因此，由凸轮轮廓决定的排气阀的打开时间会延迟，并且关闭时间会提早。

此外，专利文献2中采用了的一种结构，其从另外设置的加压作动油源对于向驱动排气阀的排气阀执行器供给作动油的作动油管，提供高压作动油。具体而言，通过切换电子控制油压阀，将来自加压作动油源的作动油追加供给至作动油管，使排气阀的打开时间早于依据凸轮轮廓决定的时间。此外，通过在凸轮的作动期间内追加供给作动油，使排气阀的关闭时间晚于依据凸轮轮廓决定的时间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平6-288210号公报

专利文献2：日本专利特开2010-106843号公报

发明内容

发明要解决的课题

如上述专利文献1和2所示，进行了各种研究，例如通过从向排气阀执行器供给作动油的油压管排出或对其追加供给作动油，直接控制油压管内的作动油。但是，本发明者等的目的在于，研究一种无需直接控制油压管内的作动油即可变更排气阀的开闭时间的替代方法。

本发明鉴于上述问题开发而成，其目的在于提供一种无需直接控制油压管内的作动油即可调整排气阀的开闭时间的排气阀驱动装置以及具有该排气阀驱动装置的内燃机。

技术方案

为解决上述课题，本发明的排气阀驱动装置以及具有该排气阀驱动装置的内燃机采用以下方法。

本发明的第一方式的排气阀驱动装置，具有：执行器，其运行内燃机的排气阀；油压回路，其向该执行器供给作动油；冲杆，其连接至该油压回路；气缸，其收容该冲杆；凸轮，其使所述冲杆进行往复运动；以及按压机构，其通过所供给的流体将所述排气阀按向关闭方向，通过由所述冲杆加压的所述作动油运行所述执行器，打开所述排气阀，其特征在于，具有压力变更机构，其变更供给至所述按压机构的所述压缩性流体的供给压力。

其为通过凸轮运行冲杆的机械式排气阀驱动装置。也就是说，其相应通过凸轮的动作而驱动的冲杆的往复运动，对排气阀进行开关。

根据该结构，通过利用变更流体的供给压力的压力变更机构来调整按压力，能够变更排气阀的开闭时间。

例如，提高流体的供给压力增大按压力后，在冲杆对作动油进行加压并打开排气阀的行程中，按压力能够作为反作用力发挥作用，延迟排气阀的打开时间。另一方面，在冲杆对加压后的作动油进行减压并关闭排气阀的行程中，会因按压力加大作用力，因此能够提早排气阀的关闭时间。

另外，优选使用空气或氮气等压缩性流体作为流体，并使用压缩性流体的压缩反作用力。

此外，按压机构典型的是采用按压排气阀的阀轴的结构，但也可以采用按压连接于排气阀的阀轴的执行器的结构。

上述本发明的排气阀驱动装置中，所述压力变更机构可以采用使所述流体的供给压力随着所述内燃机的负载降低而提高的结构。

如果以提高流体的供给压力的方式进行控制，则按压力会增大，因此排气阀的关闭时间会提早。排气阀的关闭时间越早，则排气阀关闭时密闭在燃烧室内的空气量就会越多，因此被压缩的新气会增多，内燃机的压缩压力和燃烧压力会增大。因此，通过实施控制，使供给压力随着内燃机的负载降低而提高，即使在低负载时也能够改善内燃机的燃烧，并改善燃料消耗率。

此外，如果以提高流体的供给压力的方式进行控制，延迟排气阀的打开时间，则燃烧气体和新气在筒内进行气体交换的时间可能会缩短，但在负载降低的部分负载状态下，内燃机的转速低，因此能够充分获得气体交换所需的时间。此外，通过延迟排气阀的打开时间，能够相应打开时间的延迟时间，维持燃烧后的筒内压力而不使其降低，所以能够通过维持该燃烧后的筒内压力的筒内气体取出更多的轴旋转力，并且进一步改善燃料消耗率。

本发明的第二方式的排气阀驱动装置，具有：执行器，其运行内燃机的排气阀；油压回路，其向该执行器供给作动油；冲杆，其连接至该油压回路；气缸，其收容该冲杆；凸轮，其使所述冲杆进行往复运动；以及按压机构，其通过所供给的流体将所述排气阀按向关闭方向，通过由所述冲杆加压的所述作动油运行所述执行器，打开所述排气阀，其中所述按压机构具有：受压构件，其受到来自所述流体的压力并向所述排气阀传递按压力；以及受压面积变更机构，其可变更该受压构件的受压面积。

其为通过凸轮运行冲杆的机械式排气阀驱动装置。也就是说，其相应通过凸轮的动作而驱动的冲杆的往复运动，对排气阀进行开关。

根据该结构，可变更按压机构的受压构件的受压面积并调整按压力，因此能够变更排气阀的开闭时间。

例如，增大受压面积并增大压缩反作用力后，在冲杆对作动油进行加压并打开排气阀的行程中，流体产生的按压力能够作为反作用力发挥作用，延迟排气阀的打开时间。另一方面，在冲杆对加压后的作动油进行减压并关闭排气阀的行程中，会因流体产生的按压力加大作用力，因此能够提早排气阀的关闭时间。

另外，优选使用空气或氮气等压缩性流体作为流体，并使用压缩性流体的压缩反作用力。

上述本发明的排气阀驱动装置中，所述受压面积变更机构也可以采用使所述受压面积随着所述内燃机的负载降低而增大的结构。

如果以使受压面积增大的方式进行控制，则流体产生的按压力会增大，因此排气阀的关闭时间会提早。排气阀的关闭时间越早，则排气阀关闭时密闭在燃烧室内的空气量就会越多，因此被压缩的新气会增多，内燃机的压缩压力和燃烧压力会增大。因此，通过实施控制，使供给压力随着内燃机的负载降低而提高，即使在低负载时也能够改善内燃机的燃烧，并改善燃料消耗率。

此外，如果以增大受压面积的方式进行控制，延迟排气阀的打开时间，则燃烧气体和新气在筒内进行气体交换的时间可能会缩短，但在负载降低的部分负载状态下，内燃机的转速低，因此能够充分获得气体交换所需的时间。此外，通过延迟排气阀的打开时间，能够相应打开时间的延迟时间，维持燃烧后的筒内压力而不使其降低，所以能够通过维持该燃烧后的筒内压力的筒内气体取出更多的轴旋转力，并且进一步改善燃料消耗率。

上述本发明的排气阀驱动装置中，所述按压机构具有多个所述受压构件，所述受压面积变更机构可采用变更用来向所述排气阀传递按压力的受压构件的数量的结构。

通过变更向排气阀施加压缩反作用力的受压构件的数量，能够变更受压面积。因此，能够任意变更排气阀的开闭时间。

此外，本发明的第三方式的内燃机，其具有：上述任一项中所述的排气阀驱动装置；所述排气阀，其由该排气阀驱动装置进行驱动；以及燃烧室，其收容该排气阀。

由于具有上述任一项所述的排气阀驱动装置，所以能够提供一种可通过简单的结构来调整排气阀动作的内燃机。

有益效果

通过变更利用压缩性流体的压缩反作用力将排气阀按向关闭方向的按压机构的按压力，无需直接控制油压管内的作动油，即可变更排气阀的开闭时间。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的排气阀驱动装置的概要构成图。

图2是表示使用图1的排气阀驱动装置时作动油的压力变化以及排气阀的升降变化的图表。

图3是表示本发明的第2实施方式所涉及的排气阀驱动装置的概要构成图。

图4是表示切换图3的排气阀驱动装置的电子控制油压阀的状态的概要构成图。

图5是表示使用图3的排气阀驱动装置时作动油的压力变化以及排气阀的升降变化的图表。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明所涉及的实施方式进行说明。

[第1实施方式]

图1中显示了第1实施方式所涉及的排气阀驱动装置1。排气阀驱动装置1设置在船舶主机用柴油机(内燃机)中。船舶主机用柴油机(以下称为“柴油机”)为例如低速二冲程机，采用从下方送气向上方排气的单向扫气的单流型。柴油机的输出经由图中未示出的螺旋桨轴直接或间接地与螺旋桨连接。

排气阀驱动装置1如图1所示，其具有：排气阀5，其开关形成在气缸盖3上的排气流路；活塞(执行器)7，其驱动排气阀5；空气弹簧部(按压机构)6；油压回路9，其向活塞7供给作动油；冲杆11，其连接至油压回路9；以及凸轮13，其使冲杆11进行往复运动。

活塞7连接至向上下方向延伸的排气阀5的轴部5a，在第1气缸15内向上下方向往复运动。由第1气缸15和活塞7形成的油压室17与油压回路9的一端9a连接。

空气弹簧部6具有存储空气(压缩性流体)的空气气缸8和空气活塞10。空气气缸8上连接着空气供给回路12。空气供给回路12中设有单向阀14，在其上游侧设有缓冲罐16和空气压缩器(压力变更机构)18。经空气压缩器18加压的空气蓄积在缓冲罐16内，缓冲罐16内的空气透过单向阀14供给至空气气缸8内。空气气缸8内的空气压力由缓冲罐16内的压力来决定，缓冲罐16内的压力由被未图示的控制部控制的空气压缩器18来决定。通过单向阀14，存储在空气气缸8内的空气不会逆流向缓冲罐16侧。通过该单向阀14，空气气缸8成为封闭的空间，构成利用空气的压缩性的空气弹簧(Air spring)。

空气活塞10直接或间接地固定在排气阀5的轴部5a，施加到空气活塞10上的空气压力会作用于排气阀5。因此，排气阀5被推向图1中的上方即第1气缸15方向。

油压回路9上连接着从第1分支点9b分支出的节流用回路19。节流用回路19上设置有作为固定节流阀的节流装置21。

油压回路9内的压力为规定值以上时，规定量的作动油会从节流装置21排出至油压回路9的外部。因此，通过在使用冲杆11加压时将规定量的作动油排出至油压回路9外，在使用冲杆11减压时减少残存在油压回路9中的油量，与加压时相比，能够将活塞7和排气阀5保持在上方(排气阀关闭方向)。然后，压下冲杆11吸入作动油时，会吸入与加压时相同量的油量，因此在使用冲杆11的减压完成前，会将活塞7切实地吸起至上方，使排气阀5稳定地关闭。

油压回路9上连接着从第2分支点9c分支出的低压作动油供给回路23。用于对排气阀5进行开关时作为基准的油压从未图示的低压作动油源，供给至低压作动油供给回路23。低压作动油供给回路23上设有单向阀25，当油压回路9内的油压为规定值以下时，会从低压作动油供给回路23供给相当于不足量的作动油。因此可维持作为基准的油压、具体而言图2(b)所示的最低作动油压即基准压力。另一方面，单向阀25在油压回路9内的压力为规定值以上时会保持关闭。也就是说，使用冲杆11的加压行程时，单向阀25会关闭。

冲杆11会在第2气缸27内向上下方向进行往复运动。由第2气缸27和冲杆11形成的加压室(加压空间)29上连接着油压回路9的另一端9d。

在冲杆11的下部安装着连接轴35，在该连接轴35的下端设置着凸轮滚轮37。凸轮滚轮37沿下方的凸轮13的外周面即轮廓上转动。

凸轮13固定在凸轮轴39，与凸轮轴39一同旋转。凸轮轴39与柴油机的曲轴同步旋转。

接下来，使用图2对如上述所构成的排气阀驱动装置1的动作进行说明。

首先说明存储在空气气缸8中的空气压力相对低的情况，接着说明空气压力相对高的情况。

<空气压力：低>

空气气缸8内的空气压力相对低时，主要用于柴油机为高负载的情况。空气气缸8内的压力由被未图示的控制部控制的空气压缩器18来决定。

图2中，(a)表示凸轮13的升降量，(b)表示油压回路9中的作动油压，(c)表示空气气缸8内的压力即空气弹簧压力，(d)表示排气阀5的升降量。在该图中，空气压力相对低时，以实线来表示。

在t0时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而增大且冲杆11开始提升时，加压室29即油压回路9的作动油压开始上升。在t1时刻，凸轮升降量达到最大值，冲杆11被推升至上死点，作动油压达到最大值，此时在t2时刻，活塞7侧的油压室17的油压开始发挥作用，克服空气弹簧部6的按压力和筒内压力而将活塞7压低。因此，排气阀升降量增大，排气阀5打开。此时，随着活塞7被压下，作动油会被取入油压室17，因此作动油压会急剧减少。此外，排气阀升降量增大时，空气活塞10向下方移动，随着空气气缸8内的容积减少，空气弹簧压力会上升。排气阀升降量在t3时刻达到最大值后，会在规定期间维持升降量。

然后，在至冲杆11随着凸轮13的轮廓而维持在上死点的t5时刻的期间内，排气阀升降量也维持在最大，排气阀5保持在打开状态。

在t5时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而减少且冲杆11开始下降时，作动油压开始下降。当作动油压低于规定值时，空气弹簧部6的按压力和筒内压力占上风，从t6时刻开始活塞7被推升向上方，由此排气阀升降量开始减少。排气阀升降量开始减少时，空气活塞10向上方移动，随着空气气缸8内的容积增大，空气弹簧压力会降低。

当凸轮升降量达到最小值且冲杆11下降至下死点时，排气阀5在t7时刻完全关闭。

<空气压力：高>

接着，在柴油机的负载减少且成为低负载侧时，会按照来自未图示的控制部的指示，增大空气压缩器18的排出压力，并提高空气气缸8内的空气压力。如图2(c)中虚线所示，可以看出空气弹簧压力在提高。

在t0时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而增大且冲杆11开始提升时，加压室29即油压回路9的作动油压开始上升。在t1时刻，凸轮升降量达到最大值且冲杆11推升至上死点，作动油压达到最大值。然后，在晚于t2时刻的t2′时刻，活塞7侧的油压室17的油压发挥作用，克服空气弹簧部6的按压力和筒内压力而将活塞7压下。因此，排气阀升降量增大，排气阀5打开。如此，与空气气缸8内的空气压力相对低时相比，相对高时排气阀5的打开时刻会延迟。其原因在于，在提高空气气缸8内的空气压力且增大空气弹簧的压缩反作用力，冲杆11对作动油进行加压并打开排气阀5的行程中，由增大后的压缩反作用力产生的按压力会作为更大的反作用力发挥作用。如图2(c)所示，其可通过虚线(空气压力大)时的空气弹簧压力大于实线(空气压力低)时的空气弹簧压力来加以理解。排气阀升降量在t3′时刻达到最大值后，会在规定期间维持升降量。

然后，在t5时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而减少且冲杆11开始下降时，作动油压开始下降。此时，空气气缸8内的空气压力相对高(参照图2(c)的虚线)，因此，由增大后的空气弹簧压力的压缩反作用力产生的按压力会向关闭排气阀5的方向施力。因此，排气阀升降量会早于t6时刻，在t6′时刻开始减少，其结果是，排气阀5会早于t7时刻，在t7′时刻全部关闭。

如此参照图2(d)的排气阀升降的变化可知，通过增大空气气缸8内的空气压力，能够延迟排气阀5的打开时间，并且提早排气阀5的关闭时间。此外，通过根据来自未图示的控制部的指令，适当调整空气压力的增大量，能够调整排气阀5的开闭时间。

根据本实施方式的排气阀驱动装置1，可获得以下作用效果。

通过变更供给至空气气缸8内的空气的压力，变更空气弹簧的压缩反作用力，调整按压力，能够变更排气阀5的开闭时间。具体而言，在提高空气弹簧压力并增大压缩反作用力，冲杆11对作动油进行加压并打开排气阀的行程中，能够使由增大后的压缩反作用力产生的按压力作为反作用力发挥作用，并且延迟排气阀5的打开时间。另一方面，在冲杆11对加压后的作动油进行减压并关闭排气阀5的行程中，会因增大后的压缩反作用力产生的按压力而加大作用力，因此能够提早排气阀5的关闭时间。

如果以空气弹簧压力提高的方式进行控制，则因压缩反作用力产生的按压力会增大，因此排气阀5的关闭时间会提早。排气阀5的关闭时间越早，则排气阀关闭时密闭在燃烧室内的空气量就会越大，因此被压缩的新气会增多，柴油机的压缩压力和燃烧压力会增大。因此，通过实施控制，使空气弹簧压力随着柴油机的负载降低而提高，即使在低负载时也能够改善柴油机的燃烧，并改善燃料消耗率。

此外，如果以提高空气弹簧压力的方式进行控制，延迟排气阀5的打开时间，则燃烧气体和新气在筒内进行气体交换的时间可能会缩短，但在负载降低的部分负载状态下，柴油机的转速低，因此能够充分获得气体交换所需的时间。此外，通过延迟排气阀5的打开时间，能够相应打开时间的延迟时间，维持燃烧后的筒内压力而不会使其降低，因此能够通过维持该燃烧后的筒内压力的筒内气体取出更多的轴旋转力，并且进一步改善燃料消耗率。

[第2实施方式]

接着，参照图3～图5对本发明的第2实施方式进行说明。

本实施方式中，与第1实施方式中变更空气弹簧压力相比，其不同之处在于对空气弹簧压力作用的空气活塞的受压面积进行变更。对于其他共通的构成，使用同一符号并省略其说明。

如图3所示，空气弹簧部6′具有主空气气缸8a和副空气气缸8b。主空气气缸8a中嵌插着主空气活塞(受压构件)10a，副空气气缸8b中嵌插着副空气活塞(受压构件)10b。主空气活塞10a和副空气活塞10b通过连接构件40相互固定，不仅是对主空气活塞10a施加的力，对副空气活塞10b施加的力也会传达至排气阀5的轴部5a。也就是说，构成由主空气气缸8a和主空气活塞10a构成的主空气弹簧以及由副空气气缸8b和副空气活塞10b构成的副空气弹簧这2种空气弹簧，并且任何空气弹簧都对排气阀5产生作用。

与第1实施方式相同，主空气气缸8a上透过单向阀14连接着空气供给回路12。此外，主空气气缸8a上连接着第1连通回路44，该第1连通回路44与电磁阀(受压面积变更机构)42连接。在电磁阀42与副空气气缸8b之间，连接着第2连通回路46。并且，电磁阀42上连接着第3连通回路48，该第3连通回路48与位于单向阀14的上游侧(缓冲罐16侧)的空气供给回路12连接。

电磁阀42是用来切换流路的切换阀，其由未图示的控制部来控制。具体而言，电磁阀42在图3所示的状态下，通过连接第1连通回路44与第2连通回路46来连接主空气气缸8a与副空气气缸8b，并且将第2连通回路46与第3连通回路48断开，使副空气气缸8b未与空气供给回路12连接。因此，主空气气缸8a和副空气气缸8b通过单向阀14形成封闭的空间，构成主活塞10a和副活塞10b的受压面为受压面积的空气弹簧，形成大受压面积状态。

另一方面，电磁阀42在图4所示的状态下，通过断开第1连通回路44与第2连通回路46，使主空气气缸8a未与副空气气缸8b连接，并且通过连接第2连通回路46与第3连通回路48，连接副空气气缸8b与空气供给回路12。因此，由单向阀14封闭的空间仅为主空气气缸8a，构成仅主活塞10a的受压面为受压面积的空气弹簧，形成小受压面积状态。关于副空气气缸8b，由于其与单向阀14的上游侧的空气供给回路12连通，未形成作为空气弹簧发挥功能的封闭空间，所以不会作为空气弹簧发挥作用。

如此，通过利用未图示的控制部切换电磁阀42，构成形成图3所示的大受压面积状态并获得大压缩反作用力的空气弹簧，此外，还构成形成图4所示的小受压面积状态并获得小压缩反作用力的空气弹簧。

接下来，使用图5对如上述所构成的排气阀驱动装置1′的动作进行说明。

首先，说明空气弹簧部6′的受压面积相对小时即电磁阀42为图4的状态的情况，接着说明受压面积相对大时即电磁阀42为图3的状态的情况。

<受压面积：小>

空气弹簧部6′的受压面积相对小时，主要用于柴油机为高负载的情况。此时，电磁阀42为图4的状态，主空气气缸8a未与副空气气缸8b连接，仅主空气活塞10a的受压面为空气弹簧的受压面积。因此，作用于排气阀5的力会相对变小。

与图2相同，在图5中，(a)表示凸轮13的升降量，(b)表示油压回路9中的作动油压，(c)表示空气气缸8内的压力即空气弹簧压力，(d)表示排气阀5的升降量。在该图中，受压面积相对小时，以实线来表示。

在t0时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而增大且冲杆11开始提升时，加压室29即油压回路9的作动油压开始上升。在t1时刻，凸轮升降量达到最大值，冲杆11被推升至上死点，作动油压达到最大值，此时在t2时刻，活塞7侧的油压室17的油压开始发挥作用，克服空气弹簧部6′的按压力和筒内压力而将活塞7压低。因此，排气阀升降量增大，排气阀5打开。此时，随着活塞7被压下，作动油会被取入油压室17，因此作动油压会急剧减少。此外，排气阀升降量增大时，主空气活塞10a向下方移动，随着空气气缸8a内的容积减少，空气弹簧压力会上升。另一方面，关于副空气气缸8b，如图5(c)中点划线所示，副空气气缸8b与空气供给回路12连通，因此即使副空气活塞10b向下方移动，减少副空气气缸8b内的容积，空气弹簧压力也不会上升。排气阀升降量在t3时刻达到最大值后，会在规定期间维持升降量。

然后，在至冲杆11随着凸轮13的轮廓而维持在上死点的t5时刻的期间内，排气阀升降量也维持在最大，排气阀5保持在打开状态。

在t5时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而减少且冲杆11开始下降时，作动油压开始下降。当作动油压低于规定值时，空气弹簧部6′的按压力和筒内压力占上风，从t6时刻开始活塞7被推升向上方，由此排气阀升降量开始减少。排气阀升降量开始减少时，主空气活塞10a向上方移动，随着主空气气缸8a内的容积增大，空气弹簧压力会降低。此时，关于副空气气缸8b，即使副空气活塞10b向上方移动，增大副空气气缸8b内的容积，也会由于副空气活塞10b与空气供给回路12连接，所以空气弹簧压力保持为固定。

当凸轮升降量达到最小值且冲杆11下降至下死点时，排气阀5在t7时刻完全关闭。

<受压面积：大>

接着，在柴油机的负载减少，成为低负载侧时，按照来自未图示的控制部的指示，电磁阀42的位置会变更为图3所示的状态，并增大空气弹簧部6′的受压面积。具体而言，主空气气缸8a与副空气气缸8b通过电磁阀42连接，主空气活塞10a与副空气活塞10b的合计受压面为空气弹簧的受压面积。因此，作用于排气阀5的力会相对变大。另外，空气弹簧压力是由空气压缩器18决定的压力，因此虽然与上述<受压面积：小>时相同，但受压面积会变大，因此作用于排气阀5的力会相对变大。

在t0时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而增大且冲杆11开始提升时，加压室29即油压回路9的作动油压开始上升。在t1时刻，凸轮升降量达到最大值且冲杆11推升至上死点，作动油压达到最大值。然后，在晚于t2时刻的t2′时刻，活塞7侧的油压室17的油压发挥作用，克服空气弹簧部6′的按压力和筒内压力而将活塞7压下。因此，排气阀升降量增大，排气阀5打开。如此，与空气弹簧部6′的受压面积相对小时相比，受压面积相对大时，排气阀5的打开时刻会延迟。其原因在于，在空气弹簧部6′的受压面积增大且增大空气弹簧的压缩反作用力，冲杆11对作动油进行加压并打开排气阀5的行程中，由增大后的压缩反作用力产生的按压力会作为更大的反作用力发挥作用。排气阀升降量在t3′时刻达到最大值后，会在规定期间维持升降量。

然后，在t5时刻，当凸轮升降量随着凸轮13的轮廓而减少且冲杆11开始下降时，作动油压开始下降。此时，空气弹簧部6′的受压面积会相对变大，因此由增大后的压缩反作用力产生的按压力会向关闭排气阀5的方向施力。因此，排气阀升降量会早于t6时刻，在t6′时刻开始减少，其结果是，排气阀5会早于t7时刻，在t7′时刻全部关闭。

如此参照图5(d)的排气阀升降的变化可知，通过增大空气弹簧部6′的受压面积，能够延迟排气阀5的打开时间，并且提早排气阀5的关闭时间。

根据本实施方式的排气阀驱动装置1′，可获得以下作用效果。

增大空气弹簧部6′的受压面积并增大压缩反作用力后，在冲杆11对作动油进行加压并打开排气阀5的行程中，压缩反作用力产生的按压力能够作为反作用力发挥作用，延迟排气阀5的打开时间。另一方面，在冲杆11对加压后的作动油进行减压并关闭排气阀5的行程中，会因压缩反作用力产生的按压力加大作用力，因此能够提早排气阀5的关闭时间。

如此，当排气阀5关闭的时间提早，则新气取入柴油机的燃烧空间的期间会延长，因此被压缩的新气会增多，柴油机的压缩压力和燃烧压力会增大。因此，通过实施控制，使受压面积随着柴油机的负载降低而增大，即使在低负载时也能够改善柴油机的燃烧，并改善燃料消耗率。

此外，如果以增大受压面积的方式进行控制，延迟排气阀5的打开时间，则燃烧气体和新气在筒内进行气体交换的时间可能会缩短，但在负载降低的部分负载状态下，柴油机的转速低，因此能够充分获得气体交换所需的时间。此外，通过延迟排气阀5的打开时间，能够相应打开时间的延迟时间，维持燃烧后的筒内压力而不会使其降低，所以能够通过维持该燃烧后的筒内压力的筒内气体取出更多的轴旋转力，并且进一步改善燃料消耗率。

此外，由于采用了通过变更对排气阀5施加压缩反作用力的空气气缸和空气活塞的数量来变更受压面积的方法，所以能够简便地变更排气阀5的开闭时间。另外，本实施方式中，虽然采用了主空气气缸8a与主空气活塞10a以及副空气气缸8b与副空气活塞10b的2组组合，但该组合的数量也可为3组以上，并且任意变更排气阀5的开闭时间。

另外，可以逐个柴油机的气筒设置上述各实施方式的排气阀驱动装置1、1′，或者也可以将活塞7、第1气缸15、凸轮13、冲杆11以及单向阀14设置在各气筒中，并且使缓冲罐16相对于多个气筒实现共通化。

此外，也可以组合第1实施方式和第2实施方式，在图3所示的大受压面积的状态下如第1实施方式般变化空气供给压力，也可以在如图4所示的小受压面积的状态下如第1实施方式般变化空气供给压力。

此外，上述各实施方式中，使用空气作为压缩性流体的一个例子进行了说明，但也可以使用例如氮气等其他压缩性流体。

符号说明

1、1′排气阀驱动装置

3 气缸盖

5 排气阀

6、6′空气弹簧部(按压机构)

7 活塞

8 空气气缸

8a 主空气气缸

8b 副空气气缸

9 油压回路

10 空气活塞

10a 主空气活塞

10b 副空气活塞

11 冲杆

12 空气供给回路

13 凸轮

14 单向阀

15 第1气缸

16 缓冲罐

17 油压室

18 空气压缩器(压力变更机构)

19 节流用回路

21 节流装置

23 低压作动油供给回路

25 单向阀

27 第2气缸

29 加压室

35 连接轴

37 凸轮滚轮

40 连接构件

42 电磁阀(受压面积变更机构)

44 第1连通回路

46 第2连通回路

48 第3连通回路

Claims (4)

1.一种排气阀驱动装置，其具有：执行器，其运行内燃机的排气阀；

油压回路，其向所述执行器供给作动油；

冲杆，其连接至所述油压回路；

气缸，其收容所述冲杆；

凸轮，其使所述冲杆进行往复运动；以及

按压机构，其通过所供给的流体将所述排气阀按向关闭方向，

通过由所述冲杆加压的所述作动油运行所述执行器，打开所述排气阀，其特征在于，

所述按压机构具有：

受压构件，其受到来自所述流体的压力并向所述排气阀传递按压力；以及

受压面积变更机构，其可变更所述受压构件的受压面积。

2.根据权利要求1所述的排气阀驱动装置，其特征在于，所述受压面积变更机构使所述受压面积随着所述内燃机的负载降低而增大。

3.根据权利要求2所述的排气阀驱动装置，其特征在于，所述按压机构具有多个所述受压构件，

所述受压面积变更机构变更向所述排气阀传递按压力的所述受压构件的数量。

4.一种内燃机，其特征在于，具有：根据权利要求1至3中任一项所述的排气阀驱动装置；

所述排气阀，其由所述排气阀驱动装置进行驱动；以及

燃烧室，其收容所述排气阀。