JP2000027616A - 内燃機関の動弁装置 - Google Patents

内燃機関の動弁装置

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JP2000027616A
JP2000027616A JP10196203A JP19620398A JP2000027616A JP 2000027616 A JP2000027616 A JP 2000027616A JP 10196203 A JP10196203 A JP 10196203A JP 19620398 A JP19620398 A JP 19620398A JP 2000027616 A JP2000027616 A JP 2000027616A
Authority
JP
Japan
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valve
air
chamber
spring
air spring
Prior art date
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JP10196203A
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English (en)
Inventor
Kenji Ariga
健司 有賀
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気ばねを有する電磁駆動タイプの動弁装置
の開閉作動時における衝接音の低減を図る。 【解決手段】 開弁側の空気ばね7は、閉弁時に0リフ
ト付近で空気室11と予備室23との連通が遮断されて
ばね力が強められるから、プランジャ3と閉弁側の電磁
コイル5との衝接力を弱め、閉弁側の空気ばね8は、開
弁時にフルリフト付近で空気室14と予備室24との連
通が遮断されてばね力が強められるから、プランジャ3
と開弁側の電磁コイル6との衝接力および弁体1とバル
ブシート29との衝接力を弱め、以て、開閉作動時にお
ける衝接音を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の動弁装
置、とりわけ、吸、排気弁を電磁的に開閉するようにし
た動弁装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の電磁駆動タイプの動弁装置と
して、例えば特開平8−189315号公報に示されて
いるように、吸、排気弁の各弁軸にプランジャを連接
し、該プランジャの上下面に対向して上下2つの電磁コ
イルを配設すると共に、各弁軸を開弁側および閉弁側に
付勢する2つの空気ばねを配設して、吸、排気弁をこれ
ら電磁コイルと空気ばねとの協働により電磁的に開閉す
るようにしたものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電磁駆動タイプの動弁
装置では前述のように弁軸の付勢手段として空気ばねを
用いたものを含めて、カム駆動タイプのようなカムの摺
接による弁軸の移動規制がなく、吸、排気弁のフルリフ
ト(全開)時にはプランジャが開弁側の電磁コイルに衝
接し、また、0リフト(全閉)時にはプランジャが閉弁
側の電磁コイルに衝接すると共に吸、排気弁がバルブシ
ートに衝接するため、衝接音が生じて音振性能の上で若
干不利となってしまうことは否めない。
【0004】そこで、本発明は吸、排気弁のフルリフト
時および0リフト時に衝接異音を可及的に小さく抑制す
ることができる内燃機関の動弁装置を提供するものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明にあって
は、吸、排気弁の各弁軸にプランジャを連設し、該プラ
ンジャの上下面に対向して上下2つの電磁コイルを配設
すると共に、弁軸を開弁側と閉弁側とに付勢する2つの
付勢手段を備え、吸、排気弁をこれら電磁コイルと付勢
手段との協働により電磁的に開閉するようにした内燃機
関の動弁装置において、前記開弁側および閉弁側の付勢
手段を、空気室に供給される圧縮空気によりピストンを
介して弁軸を付勢する空気ばねで構成し、かつ、開弁側
の空気ばねは閉弁時に吸、排気弁の0リフト付近で空気
室との連通が遮断される予備室を備えている一方、閉弁
側の空気ばねは開弁時に吸、排気弁のフルリフト付近で
空気室との連通が遮断される予備室を備えていることを
特徴としている。
【0006】請求項2の発明にあっては、開弁側の空気
ばねおよび閉弁側の空気ばねは、各予備室に空気室との
連通状態でこれら空気室と予備室の内圧を、所要のばね
力が得られる圧力に保持するリリーフバルブを設けたこ
とを特徴としている。
【0007】請求項3の発明にあっては、開弁側の空気
ばねおよび閉弁側の空気ばねは、シリンダヘッドに設け
た凹設部にそれぞれ空気室とピストンとを配置して、該
凹設部の上下に併設したことを特徴としている。
【0008】
【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、開弁側
の空気ばねは閉弁時に吸、排気弁の0リフト付近で空気
室との連通が遮断される予備室を備えている一方、閉弁
側の空気ばねは開弁時に吸、排気弁のフルリフト付近で
空気室との連通が遮断される予備室を備えていて何れも
可変ばねを構成しているため、吸、排気弁の開弁時には
フルリフト付近で閉弁側空気ばねの予備室が空気室と遮
断されて空気室総容積が減少されることによりばね力が
強められ、プランジャと該プランジャを開弁側に吸着す
る電磁コイルとの衝接力を弱めて衝接音が弱められる。
【0009】また、吸、排気弁の閉弁時には0リフト付
近で開弁側空気ばねの予備室が空気室と遮断されて空気
室総容積が減少されることによりばね力が強められ、プ
ランジャと該プランジャを閉弁側に吸着する電磁コイル
との衝接力および吸、排気弁と各バルブシートとの衝接
力を弱めて衝接音が弱められる。
【0010】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
の発明の効果に加えて、開弁側の空気ばねおよび閉弁側
の空気ばねは、各空気室と予備室とが連通している状態
で、リリーフバルブによって開弁側と閉弁側とが平衡す
るばね力が得られる所要の圧力に保持させることができ
るから、空気室および予備室に供給される圧縮空気中に
混在するオイルミスト等の影響による圧力変化で開弁側
と閉弁側とでばね力のバランスが崩れることがなく、
吸、排気弁の開閉を適切に行わせることができる。
【0011】請求項3に記載の発明によれば、請求項
1,2の発明の効果に加えて、シリンダヘッドに設けた
凹設部に開弁側の空気ばねと閉弁側の空気ばねとを上下
に併設してあるため、動弁装置の高さ寸法を可及的に低
めることができて、シリンダヘッドのコンパクト化を図
ることができる。
【0012】また、空気ばねの慣性質量となる可動部の
質量を小さくできるため、開閉の応答性を高めることが
できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。
【0014】図1において、1は吸、排気弁等の弁体
(以下、単に弁体と称する)、2は該弁体1の動弁装置
を示し、弁軸1aにその上端に嵌挿したコンタクト1b
と該コンタクト1bに当接するプランジャガイド4とを
介して連設したプランジャ3と、プランジャ3の上下面
に対向して配設した上下2つの電磁コイル5,6と、弁
軸1aを開弁側と閉弁側とに付勢する2つの付勢手段
7,8とを備えている。
【0015】付勢手段7,8は電磁コイル5,6が消磁
している状態では弁体1が中間リフト位置を保持するよ
うに所要の平衡したばね力に設定し、電磁コイル5,6
はこれら付勢手段7,8のばね力の大きさに合わせた大
きさの電磁力に設定して、これら電磁コイル5,6の電
磁力と付勢手段7,8のばね力との協働によって弁体1
を開閉するようにしてある。
【0016】ここで、排気弁の場合は開弁時に燃焼室内
の燃焼残圧を受けるため、付勢手段7,8のばね力はこ
の燃焼残圧と、弁軸1aおよびプランジャガイド4の摺
接部分等の摩擦力とに打ち勝つ力以上のばね力に設定さ
れる。
【0017】前記開弁側の付勢手段7および閉弁側の付
勢手段8は、何れも空気ばねで構成している。
【0018】この実施形態ではシリンダヘッド9に凹設
部10を設け、この凹設部10に開弁側の空気ばね7と
閉弁側の空気ばね8とを上下関係位置に併設してある。
【0019】開弁側の空気ばね7は、凹設部10の上側
に設定した空気室11と、プランジャガイド4に固設さ
れ、シールリング13を介して空気室11の下側を隔成
して、該空気室11の内圧変化に応じて上下方向に摺動
するピストン12とを備えている。
【0020】閉弁側の空気ばね8は、凹設部10の凹底
面側に設定した空気室14と、弁軸1aに固設され、シ
ールリング16を介して空気室14の上側を隔成して、
該空気室14の内圧変化に応じて上下方向に摺動するピ
ストン15とを備えている。
【0021】空気室11,14には通路17,18に設
けた制御弁19,20を介して図外の空気ポンプから圧
縮空気が供給される。
【0022】また、空気室11,14は連通路21,2
2を介して連通する予備室23,24を備えている。
【0023】予備室23,24には抜気通路25,26
を設けると共に、該抜気通路25,26にリリーフバル
ブ27,28を設けて、該リリーフバルブ27,28に
より予備室23と空気室11および予備室24と空気室
14の内圧を、所要のばね力が得られる圧力に保持する
ようにしてある。
【0024】ここで、開弁側の空気ばね7の空気室11
と予備室23とを連通する連通路21は、弁体1の閉弁
時に0リフト(全閉)付近でピストン12のシールリン
グ13で閉塞又は該シールリング13が通過することに
よって前記連通が遮断される位置に設定してある。
【0025】また、閉弁側の空気ばね8の空気室14と
予備室24とを連通する連通路22は、弁体1の開弁時
にフルリフト(全開)付近でピストン15のシールリン
グ16で閉塞又は該シールリング16が通過することに
よって前記連通が遮断される位置に設定してある。
【0026】即ち、前記開弁側の空気ばね7は弁体1の
閉弁時に弁体1が0リフト付近に至ると空気室11と予
備室23との連通が遮断されて、空気室総容積が減少さ
れることによりばね力が強められる可変ばねを構成し、
また、閉弁側の空気ばね8は弁体1の開弁時に弁体1が
フルリフト付近に至ると空気室14と予備室24との連
通が遮断されて、空気室総容積が減少されることにより
ばね力が強められる可変ばねを構成している。
【0027】以上の実施形態の構成によれば、弁体1の
開弁時には、弁体1がフルリフト付近に至って閉弁側の
空気ばね8のピストン15のシールリング16が連通路
22を跨ぎ又は通過すると、該閉弁側の空気ばね8の空
気室14と予備室24との連通が遮断されて空気室総容
積が減少されることにより、該閉弁側の空気ばね8のば
ね力が強められる。
【0028】この結果、図2に示すように弁体1がフル
リフトした際に、プランジャ3と該プランジャ3を開弁
側に吸着する下側の電磁コイル6との衝接力が弱められ
て衝接音を弱めることができる。
【0029】他方、弁体1の閉弁時には、弁体1が0リ
フト付近に至って開弁側の空気ばね7のピストン12の
シールリング13が連通路21を跨ぎ又は通過すると、
該開弁側の空気ばね7の空気室11と予備室23との連
通が遮断されて空気室総容積が減少されることにより、
該開弁側の空気ばね7のばね力が強められる。
【0030】この結果、図1に示すように弁体1が0リ
フトした際に、プランジャ3と該プランジャ3を閉弁側
に吸着する電磁コイル5との衝接力、および弁体1とバ
ルブシート29との衝接力が弱められて衝接音を弱める
ことができる。
【0031】図4は前述の弁体1の開閉ストロークと電
磁コイル5,6の電磁力および空気ばね7,8のばね力
との関係を示すグラフで、波形aは電磁コイル5,6の
電磁力を、波形bは空気ばね7,8の合成ばね力を示し
ている。
【0032】このグラフからも明らかなように弁体1が
フルリフト付近又は0リフト付近に至って、空気室14
と予備室24,又は空気室11と予備室23との連通領
域V1 から、これら空気室14と予備室24,又は空気
室11と予備室23との遮断領域V2 へ切替わるポイン
トPで、合成ばね力bは急激に立上がる。
【0033】この結果、固定ばね系(図4の破線)と比
較して、電磁力aと合成ばね力bとの相乗作用で生じる
プランジャ3と電磁コイル5,6との衝接力および弁体
1とバルブシート25との衝接力は、F02から合成ば
ね力bが強められた分だけ低減されてF01に弱めら
れ、以て、衝接音の低減効果が得られることが分る。
【0034】ここで、本実施形態にあっては前述のよう
に開弁側の空気ばね7および閉弁側の空気ばね8は、各
空気室と予備室11と23又は14と24とが連通して
いる状態で、リリーフバルブ27又は28によって開弁
側と閉弁側とが平衡するばね力が得られる所要の圧力に
保持させることができるから、空気室11,14および
予備室23,24に供給される圧縮空気中に混在するオ
イルミストでばね力のバランスが崩れることがなく、弁
体1の開閉を適切に行わせることができる。
【0035】また、前記開弁側の空気ばね7は図3に示
すように上側の電磁コイル5の上方にハウジング30を
配設し、該ハウジング30に空気室11および予備室2
3とピストン12等を配置して構成することもできる
が、本実施形態ではシリンダヘッド9に設けた凹設部1
0に該開弁側の空気ばね7と閉弁側の空気ばね8とを上
下関係位置に併設してあるため、動弁装置2の高さ寸法
を可及的に低めることができて、シリンダヘッド9のコ
ンパクト化を図ることができる。
【0036】また、動弁装置2の高さ寸法を低めること
によって、空気ばね7,8の慣性質量となる可動部の質
量を小さくできるため、開閉の応答性を高めることもで
きる。
【0037】なお、上述の実施例では凹設部をシリンダ
ヘッドに直接設ける構造としたが、他の例として凹設
部、空気室、予備室等を一つのブロック、即ち単一のキ
ャリアとしてシリンダヘッドとは別体の構成として、シ
リンダヘッド上部に配置して組み付ける様な構成として
も良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の0リフト状態を示す断
面説明図。
【図2】同実施形態のフルリフト状態を示す断面説明
図。
【図3】本発明の第2実施形態を示す断面説明図。
【図4】弁体ストロークと電磁コイルの電磁力および空
気ばねの合成ばね力との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 弁体(吸、排気弁) 1a 弁軸 2 動弁装置 3 プランジャ 5,6 電磁コイル 7 開弁側の空気ばね(付勢手段) 8 閉弁側の空気ばね(付勢手段) 9 シリンダヘッド 10 凹設部 11 開弁側の空気室 12 開弁側のピストン 14 閉弁側の空気室 15 閉弁側のピストン 23 開弁側の予備室 24 閉弁側の予備室 27,28 リリーフバルブ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸、排気弁の各弁軸にプランジャを連設
    し、該プランジャの上下面に対向して上下2つの電磁コ
    イルを配設すると共に、弁軸を開弁側と閉弁側とに付勢
    する2つの付勢手段を備え、吸、排気弁をこれら電磁コ
    イルと付勢手段との協働により電磁的に開閉するように
    した内燃機関の動弁装置において、前記開弁側および閉
    弁側の付勢手段を、空気室に供給される圧縮空気により
    ピストンを介して弁軸を付勢する空気ばねで構成し、か
    つ、開弁側の空気ばねは閉弁時に吸、排気弁の0リフト
    付近で空気室との連通が遮断される予備室を備えている
    一方、閉弁側の空気ばねは開弁時に吸、排気弁のフルリ
    フト付近で空気室との連通が遮断される予備室を備えて
    いることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
  2. 【請求項2】 開弁側の空気ばねおよび閉弁側の空気ば
    ねは、各予備室に空気室との連通状態でこれら空気室と
    予備室の内圧を、所要のばね力が得られる圧力に保持す
    るリリーフバルブを設けたことを特徴とする請求項1に
    記載の内燃機関の動弁装置。
  3. 【請求項3】 開弁側の空気ばねおよび閉弁側の空気ば
    ねは、シリンダヘッドに設けた凹設部にそれぞれ空気室
    とピストンとを配置して、該凹設部の上下に併設したこ
    とを特徴とする請求項1,2に記載の内燃機関の動弁装
    置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1120550A3 (de) * 2000-01-26 2001-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen mit einem mit Gasfedern ausgerüsteten elektro-magnetischen Aktor
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JP2013513054A (ja) * 2009-12-02 2013-04-18 シェフラー テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフト ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト 電磁式作動装置

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