JP2002522702A - 内燃機関 - Google Patents
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- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L2013/0089—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque with means for delaying valve closing
- F01L2013/0094—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque with means for delaying valve closing with switchable clamp for keeping valve open
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、少なくとも１つの燃焼室（５）を備えた内燃機関であって、該燃焼室（５）が、それぞれ弁ガイド（３）内において案内されていてハイドロリック式又はニューマチック式に作動可能な少なくとも２つの弁（４）を、つまり燃焼過程の前に燃焼室（５）内に燃料又は燃料・空気混合物を流入させるための流入弁と、燃焼過程後に燃焼室（５）から燃焼排ガスを流出させるための流出弁とを有している形式のものに関する。このような内燃機関において弁制御の応働時間を短縮するために、本発明では、弁（４）がそれぞれ電気作動式の固定エレメントを用いて、弁ガイド（３）に対して固定可能であるようにした。
Description
【０００１】 本発明は、少なくとも１つの燃焼室を備えた内燃機関であって、該燃焼室が、
それぞれ弁ガイド内において案内されていてハイドロリック式又はニューマチッ
ク式に作動可能な少なくとも２つの弁を、つまり燃焼過程の前に燃焼室内に燃料
又は燃料・空気混合物を流入させるための流入弁と、燃焼過程後に燃焼室から燃
焼排ガスを流出させるための流出弁とを有している形式のものに関する。本発明
はまた、ハイドロリック式又はニューマチック式に操作可能で弁ガイド内におい
て案内される弁にも関している。本発明はさらにまた、弁ガイド内において案内
されていてハイドロリック式又はニューマチック式に操作可能な弁の行程ストッ
パを制限する方法にも関する。
それぞれ弁ガイド内において案内されていてハイドロリック式又はニューマチッ
ク式に作動可能な少なくとも２つの弁を、つまり燃焼過程の前に燃焼室内に燃料
又は燃料・空気混合物を流入させるための流入弁と、燃焼過程後に燃焼室から燃
焼排ガスを流出させるための流出弁とを有している形式のものに関する。本発明
はまた、ハイドロリック式又はニューマチック式に操作可能で弁ガイド内におい
て案内される弁にも関している。本発明はさらにまた、弁ガイド内において案内
されていてハイドロリック式又はニューマチック式に操作可能な弁の行程ストッ
パを制限する方法にも関する。
【０００２】 背景技術 ハイドロリック式又はニューマチック式に作動可能な弁を備えたこのような形
式の内燃機関は、従来技術に基づいて公知である。このような内燃機関は、カム
軸によって操作される弁を備えた内燃機関に対して、弁が互いに無関係につまり
独立して個々に制御され得るという利点を有している。可変の弁制御によって騒
音発生を減じること並びに、内燃機関の燃費特性及び排ガス特性を著しく改善す
ることができる。
式の内燃機関は、従来技術に基づいて公知である。このような内燃機関は、カム
軸によって操作される弁を備えた内燃機関に対して、弁が互いに無関係につまり
独立して個々に制御され得るという利点を有している。可変の弁制御によって騒
音発生を減じること並びに、内燃機関の燃費特性及び排ガス特性を著しく改善す
ることができる。
【０００３】 このような公知の内燃機関にはしかしながら、ハイドロリック式又はニューマ
チック式に制御される弁がかなり長い応働時間を有するという欠点がある。例え
ば、開放している弁が制御ユニットの相応な命令に反応して、開放運動を終了し
て、所望の調節位置において停止するまでに、約３００〜４００ｍｓの時間がか
かる。弁のこのような制御によって、例えば弁の行程ストッパを変化させること
ができる。長い応働時間に基づいて弁の制御は制限された精度でしか行うことが
できず、さらに制御もしくは調整にハイドロリック式又はニューマチック式の弁
制御を利用することが極めてコストがかかる。
チック式に制御される弁がかなり長い応働時間を有するという欠点がある。例え
ば、開放している弁が制御ユニットの相応な命令に反応して、開放運動を終了し
て、所望の調節位置において停止するまでに、約３００〜４００ｍｓの時間がか
かる。弁のこのような制御によって、例えば弁の行程ストッパを変化させること
ができる。長い応働時間に基づいて弁の制御は制限された精度でしか行うことが
できず、さらに制御もしくは調整にハイドロリック式又はニューマチック式の弁
制御を利用することが極めてコストがかかる。
【０００４】 ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の内燃機関を改良して、弁制御の応
働時間を相応に短縮することである。
働時間を相応に短縮することである。
【０００５】 この課題を解決するために本発明の構成では、弁がそれぞれ電気作動式の固定
エレメントを用いて、弁ガイドに対して固定可能であるようにした。
エレメントを用いて、弁ガイドに対して固定可能であるようにした。
【０００６】 電気作動式の固定エレメントを使用することによって、弁を任意の弁位置にお
いて弁ガイドに対して固定することができる。このような電気作動式の固定エレ
メントの応働時間は極めて短い。そしてこのような電気作動式の固定エレメント
によって、ハイドロリック式又はニューマチック式に制御される弁の反応時間を
決定的に短くすることができ、この場合ハイドロリック式又はニューマチック式
の装置と同時に、迅速に応働する電気作動式の固定エレメントもまた制御される
。例えば弁の開放中における固定エレメントの作動によって、ハイドロリック式
又はニューマチック式の弁作動装置は短時間ロックされる。そして弁を弁ガイド
に対して固定する、迅速に応働する固定エレメントは、開放運動を終了させる制
御信号に応働するまで、弁の開放運動を続けようとするハイドロリック装置又は
ニューマチック装置に抗して作用する。そしてロック動作は、ハイドロリック式
又はニューマチック式の弁作動装置に従うことなく維持される。それというのは
、弁作動手段（液体もしくはガス）は圧縮可能であり、これによってばね弾性的
に作用するからである。
いて弁ガイドに対して固定することができる。このような電気作動式の固定エレ
メントの応働時間は極めて短い。そしてこのような電気作動式の固定エレメント
によって、ハイドロリック式又はニューマチック式に制御される弁の反応時間を
決定的に短くすることができ、この場合ハイドロリック式又はニューマチック式
の装置と同時に、迅速に応働する電気作動式の固定エレメントもまた制御される
。例えば弁の開放中における固定エレメントの作動によって、ハイドロリック式
又はニューマチック式の弁作動装置は短時間ロックされる。そして弁を弁ガイド
に対して固定する、迅速に応働する固定エレメントは、開放運動を終了させる制
御信号に応働するまで、弁の開放運動を続けようとするハイドロリック装置又は
ニューマチック装置に抗して作用する。そしてロック動作は、ハイドロリック式
又はニューマチック式の弁作動装置に従うことなく維持される。それというのは
、弁作動手段（液体もしくはガス）は圧縮可能であり、これによってばね弾性的
に作用するからである。
【０００７】 本発明によれば次のこと、すなわちハイドロリック式又はニューマチック式に
制御される弁の長い応働時間が、弁作動装置内における大きな容積流に基づいて
生じるということが、認識された。著しく短い応働時間をもつ電気作動式の付加
的な固定エレメントを使用することによって、本発明による内燃機関の弁の反応
時間を著しく短縮することができる。
制御される弁の長い応働時間が、弁作動装置内における大きな容積流に基づいて
生じるということが、認識された。著しく短い応働時間をもつ電気作動式の付加
的な固定エレメントを使用することによって、本発明による内燃機関の弁の反応
時間を著しく短縮することができる。
【０００８】 本発明の有利な構成では、固定エレメントがクランプエレメントとして形成さ
れている。クランプエレメントは、弁を弁ガイドに対して摩擦力結合（Reibschl
uss）を用いて緊締することができる。これによって、所望の弁開放ポジション
が得られた後における弁開放運動の急激な中断は生じなくなる。むしろ弁は開放
運動中に弁ガイドに対して制動させられる。
れている。クランプエレメントは、弁を弁ガイドに対して摩擦力結合（Reibschl
uss）を用いて緊締することができる。これによって、所望の弁開放ポジション
が得られた後における弁開放運動の急激な中断は生じなくなる。むしろ弁は開放
運動中に弁ガイドに対して制動させられる。
【０００９】 本発明の別の有利な構成では、弁シャフトが、弁の開放時にクランプエレメン
トに衝突する行程ストッパを有しており、クランプエレメントが弛緩状態におい
て行程ストッパによってクランプエレメントガイド内を弁ガイドに対して相対的
に、ばねエレメントの力に抗して軸方向摺動可能である。クランプエレメントは
、弁行程を可変に調節することができる可変の行程ストッパである。クランプエ
レメントは弛緩状態において弁ガイド内を摺動することができる。弁行程を小さ
くする方向におけるクランプエレメントの摺動もしくはシフトは、弁ガイドとク
ランプエレメントとの間において作用するばねエレメントを用いて行われる。行
程増大の方向におけるクランプエレメントの摺動もしくはシフトは、弁の開放運
動中に弁シャフトの行程ストッパによって行われる。所望の弁位置が得られると
、クランプエレメントが作動させられ、弁はその瞬間の位置において弁ガイドに
対して固定される。
トに衝突する行程ストッパを有しており、クランプエレメントが弛緩状態におい
て行程ストッパによってクランプエレメントガイド内を弁ガイドに対して相対的
に、ばねエレメントの力に抗して軸方向摺動可能である。クランプエレメントは
、弁行程を可変に調節することができる可変の行程ストッパである。クランプエ
レメントは弛緩状態において弁ガイド内を摺動することができる。弁行程を小さ
くする方向におけるクランプエレメントの摺動もしくはシフトは、弁ガイドとク
ランプエレメントとの間において作用するばねエレメントを用いて行われる。行
程増大の方向におけるクランプエレメントの摺動もしくはシフトは、弁の開放運
動中に弁シャフトの行程ストッパによって行われる。所望の弁位置が得られると
、クランプエレメントが作動させられ、弁はその瞬間の位置において弁ガイドに
対して固定される。
【００１０】 本発明による内燃機関の別の有利な構成では、弁シャフトが、弁の開放時にク
ランプエレメントに衝突する行程ストッパを有しており、クランプエレメントが
弛緩状態においてクランプエレメントガイド内を弁ガイドに対して相対的に、ば
ねエレメントの力に抗してハイドロリック式又はニューマチック式に軸方向摺動
可能である。この構成においてもクランプエレメントは可変の行程位置を可能に
する。クランプエレメントは弛緩状態において弁ガイド内において摺動可能であ
る。弁行程減少の方向におけるクランプエレメントの摺動は、弁ガイドとクラン
プエレメントとの間において作用するばねエレメントを用いて行われる。弁行程
増大の方向におけるクランプエレメントの摺動は、ハイドロリック式又はニュー
マチック式の調節装置を用いて行われる。この調節装置を用いてクランプエレメ
ントは、弁開放運動とは無関係に任意の弁行程制限位置にもたらされることがで
きる。所望の弁行程位置が得られると、クランプエレメントは作動させられ、弁
ガイドに対して固定される。いまや弁は、行程ストッパがクランプエレメントに
衝突するまでしか、開放することができない。
ランプエレメントに衝突する行程ストッパを有しており、クランプエレメントが
弛緩状態においてクランプエレメントガイド内を弁ガイドに対して相対的に、ば
ねエレメントの力に抗してハイドロリック式又はニューマチック式に軸方向摺動
可能である。この構成においてもクランプエレメントは可変の行程位置を可能に
する。クランプエレメントは弛緩状態において弁ガイド内において摺動可能であ
る。弁行程減少の方向におけるクランプエレメントの摺動は、弁ガイドとクラン
プエレメントとの間において作用するばねエレメントを用いて行われる。弁行程
増大の方向におけるクランプエレメントの摺動は、ハイドロリック式又はニュー
マチック式の調節装置を用いて行われる。この調節装置を用いてクランプエレメ
ントは、弁開放運動とは無関係に任意の弁行程制限位置にもたらされることがで
きる。所望の弁行程位置が得られると、クランプエレメントは作動させられ、弁
ガイドに対して固定される。いまや弁は、行程ストッパがクランプエレメントに
衝突するまでしか、開放することができない。
【００１１】 上に述べた複数の実施態様では、クランプエレメントは弛緩状態において弁ガ
イドに対して摺動可能であり、作動させられた状態において弁ガイドに対して固
定されるようになっている。しかしながら、クランプエレメントが弛緩状態にお
いて弁ガイドに対して固定されていて、作動状態において摺動可能であるように
構成することも可能である。
イドに対して摺動可能であり、作動させられた状態において弁ガイドに対して固
定されるようになっている。しかしながら、クランプエレメントが弛緩状態にお
いて弁ガイドに対して固定されていて、作動状態において摺動可能であるように
構成することも可能である。
【００１２】 本発明の別の有利な構成では、各燃焼室毎に少なくとも２つの流入弁及び／又
は少なくとも２つの流出弁を備えた内燃機関において、それぞれ少なくとも２つ
の流入弁及び／又は流出弁のクランプエレメントが、ブリッジエレメントを介し
て互いに結合されている。このように構成されていると、複数の弁を備えた内燃
機関において、１つの燃焼室の流入弁もしくは流出弁の各クランプエレメントを
、弁装置を介して一緒に制御することができる。この場合クランプエレメントが
、該クランプエレメントを操作するために少なくとも１つの圧電式のアクチュエ
ータを有していると、有利である。圧電式のアクチュエータには次のような利点
がある。すなわち圧電式のアクチュエータは、特に短い応働時間を有していて、
相応な制御信号に基づいて約２０ｍｓ内に、弁ガイドに対するクランプエレメン
トの緊締を生ぜしめる。すなわち本発明による内燃機関の弁の応働時間は、約１
０〜２０のファクタだけ短縮されることができる。
は少なくとも２つの流出弁を備えた内燃機関において、それぞれ少なくとも２つ
の流入弁及び／又は流出弁のクランプエレメントが、ブリッジエレメントを介し
て互いに結合されている。このように構成されていると、複数の弁を備えた内燃
機関において、１つの燃焼室の流入弁もしくは流出弁の各クランプエレメントを
、弁装置を介して一緒に制御することができる。この場合クランプエレメントが
、該クランプエレメントを操作するために少なくとも１つの圧電式のアクチュエ
ータを有していると、有利である。圧電式のアクチュエータには次のような利点
がある。すなわち圧電式のアクチュエータは、特に短い応働時間を有していて、
相応な制御信号に基づいて約２０ｍｓ内に、弁ガイドに対するクランプエレメン
トの緊締を生ぜしめる。すなわち本発明による内燃機関の弁の応働時間は、約１
０〜２０のファクタだけ短縮されることができる。
【００１３】 本発明の別の有利な構成では、クランプエレメントがクランプリングとして形
成されており、該クランプリングが周囲に間隙を有しており、該間隙内に少なく
とも１つの圧電式のアクチュエータが配置されていて、該圧電式のアクチュエー
タの励起によって、クランプリングの周囲が増大し、かつクランプエレメントガ
イド内においてクランプリングが固定されるようになっている。圧電式のアクチ
ュエータの弛緩状態においてクランプリングは、弁ガイドの内径よりも小さな外
径を有している。すなわちこの場合クランプリングは弁ガイドの内部において軸
方向に摺動可能である。圧電式のアクチュエータの励起された状態において、こ
のアクチュエータは延伸して、クランプリングにおける間隙を拡大し、これによ
ってクランプリングの外径は、クランプリングの外面が弁ガイドの内面に接触す
るまで、拡大させられる。励起された圧電式のアクチュエータの力がさらに作用
することによって、クランプリングは摩擦力結合を用いて弁ガイドに対して固定
される。
成されており、該クランプリングが周囲に間隙を有しており、該間隙内に少なく
とも１つの圧電式のアクチュエータが配置されていて、該圧電式のアクチュエー
タの励起によって、クランプリングの周囲が増大し、かつクランプエレメントガ
イド内においてクランプリングが固定されるようになっている。圧電式のアクチ
ュエータの弛緩状態においてクランプリングは、弁ガイドの内径よりも小さな外
径を有している。すなわちこの場合クランプリングは弁ガイドの内部において軸
方向に摺動可能である。圧電式のアクチュエータの励起された状態において、こ
のアクチュエータは延伸して、クランプリングにおける間隙を拡大し、これによ
ってクランプリングの外径は、クランプリングの外面が弁ガイドの内面に接触す
るまで、拡大させられる。励起された圧電式のアクチュエータの力がさらに作用
することによって、クランプリングは摩擦力結合を用いて弁ガイドに対して固定
される。
【００１４】 しかしながらまた、少なくとも１つの圧電式のアクチュエータをクランプリン
グの間隙内に配置して、このクランプリングが圧電式のアクチュエータの弛緩状
態においてその外径で弁ガイドの内周面に接触し、かつ摩擦力結合を用いて弁ガ
イド内部におけるクランプリングの軸方向運動が阻止されるようにすることも、
可能である。この場合には圧電式のアクチュエータの励起によってクランプリン
グの外周部が減じられ、これによってクランプリングが軸方向に摺動可能になる
。
グの間隙内に配置して、このクランプリングが圧電式のアクチュエータの弛緩状
態においてその外径で弁ガイドの内周面に接触し、かつ摩擦力結合を用いて弁ガ
イド内部におけるクランプリングの軸方向運動が阻止されるようにすることも、
可能である。この場合には圧電式のアクチュエータの励起によってクランプリン
グの外周部が減じられ、これによってクランプリングが軸方向に摺動可能になる
。
【００１５】 本発明の別の有利な構成では、クランプエレメントがクランプリングとして形
成されており、該クランプリングが周囲に間隙を有しており、該間隙内に、互い
に間隔をおいて位置する２つのクランプジョーが配置されていて、両クランプジ
ョーの間の間隔の増大によって、クランプリングの周囲が増大し、かつクランプ
エレメントガイド内においてクランプリングが固定されるようになっており、こ
の場合両クランプジョーの間の間隔内に少なくとも１つの圧電式のアクチュエー
タが配置されていて、該圧電式のアクチュエータの励起によって、両クランプジ
ョーの間の間隔が増大するようになっている。圧電式のアクチュエータの弛緩状
態においてクランプリングは、弁ガイドの内径よりも小さな外径を有している。
すなわちこの場合クランプリングは、弁ガイド内部において軸方向に摺動可能で
ある。圧電式のアクチュエータの励起状態においてアクチュエータは延伸して、
クランプジョーの間における間隔を拡大する。互いに離れる方向に押圧されたク
ランプジョーはクランプリングにおける間隙を拡大し、これによってクランプリ
ングの外径は、該クランプリングの外面が弁ガイドの内面に接触するまで、増大
させられる。励起された圧電式のアクチュエータの力がさらに作用することによ
って、クランプリングは摩擦力結合を用いて弁ガイドに対して固定される。
成されており、該クランプリングが周囲に間隙を有しており、該間隙内に、互い
に間隔をおいて位置する２つのクランプジョーが配置されていて、両クランプジ
ョーの間の間隔の増大によって、クランプリングの周囲が増大し、かつクランプ
エレメントガイド内においてクランプリングが固定されるようになっており、こ
の場合両クランプジョーの間の間隔内に少なくとも１つの圧電式のアクチュエー
タが配置されていて、該圧電式のアクチュエータの励起によって、両クランプジ
ョーの間の間隔が増大するようになっている。圧電式のアクチュエータの弛緩状
態においてクランプリングは、弁ガイドの内径よりも小さな外径を有している。
すなわちこの場合クランプリングは、弁ガイド内部において軸方向に摺動可能で
ある。圧電式のアクチュエータの励起状態においてアクチュエータは延伸して、
クランプジョーの間における間隔を拡大する。互いに離れる方向に押圧されたク
ランプジョーはクランプリングにおける間隙を拡大し、これによってクランプリ
ングの外径は、該クランプリングの外面が弁ガイドの内面に接触するまで、増大
させられる。励起された圧電式のアクチュエータの力がさらに作用することによ
って、クランプリングは摩擦力結合を用いて弁ガイドに対して固定される。
【００１６】 クランプリングに複数の間隙を設けることも可能である。このような場合には
間隙の少なくとも一部に、圧電式のアクチュエータもしくは圧電式のアクチュエ
ータを備えたクランプジョーを配置することができる。
間隙の少なくとも一部に、圧電式のアクチュエータもしくは圧電式のアクチュエ
ータを備えたクランプジョーを配置することができる。
【００１７】 クランプジョーはクランプリングに間隙内において固定されていることができ
る。このような構成では、クランプジョーと圧電式のアクチュエータとはクラン
プエレメントガイド内において軸方向においてクランプリングと一緒に運動する
。
る。このような構成では、クランプジョーと圧電式のアクチュエータとはクラン
プエレメントガイド内において軸方向においてクランプリングと一緒に運動する
。
【００１８】 択一的に、本発明の特に有利な構成では、クランプジョーがクランプエレメン
トガイドに対して軸方向において固定されている。このような構成には、クラン
プジョーと圧電式のアクチュエータとがクランプエレメントガイドの内部におい
て軸方向でクランプリングと一緒に運動しない、という利点がある。
トガイドに対して軸方向において固定されている。このような構成には、クラン
プジョーと圧電式のアクチュエータとがクランプエレメントガイドの内部におい
て軸方向でクランプリングと一緒に運動しない、という利点がある。
【００１９】 本発明による内燃機関の別の有利な構成では、クランプエレメントがクランプ
リングとして形成されており、該クランプリングに、クランプエレメントガイド
に対して軸方向において固定されている少なくとも１つのクランプジョーが作用
するようになっており、該クランプジョーは、クランプジョーが外部からクラン
プリングに作用するように、少なくとも１つの圧電式のアクチュエータを用いて
半径方向内側に向かってシフト可能である。このような構成においては基本的な
２つの実施態様が可能である。
リングとして形成されており、該クランプリングに、クランプエレメントガイド
に対して軸方向において固定されている少なくとも１つのクランプジョーが作用
するようになっており、該クランプジョーは、クランプジョーが外部からクラン
プリングに作用するように、少なくとも１つの圧電式のアクチュエータを用いて
半径方向内側に向かってシフト可能である。このような構成においては基本的な
２つの実施態様が可能である。
【００２０】 第１の構成では、クランプリングが、弁ガイドの内径よりも小さな外径を有し
ている。クランプリングは圧電式のアクチュエータの弛緩状態においてクランプ
エレメントガイドの内部を軸方向に摺動可能である。圧電式のアクチュエータの
励起状態においてクランプジョーは半径方向内側に向かって、クランプジョーの
内面がクランプリングの外面に接触するまでシフトされる。圧電式のアクチュエ
ータの力がさらに作用することによって、クランプリングはクランプジョーによ
って摩擦力結合を用いて、クランプエレメントガイドの内部における軸方向運動
を阻止される。クランプリングはクランプエレメントガイド内において弁ガイド
に対して固定されている。静的な理由から、クランプリングがこの構成において
周囲に間隙を有していないと有利である。
ている。クランプリングは圧電式のアクチュエータの弛緩状態においてクランプ
エレメントガイドの内部を軸方向に摺動可能である。圧電式のアクチュエータの
励起状態においてクランプジョーは半径方向内側に向かって、クランプジョーの
内面がクランプリングの外面に接触するまでシフトされる。圧電式のアクチュエ
ータの力がさらに作用することによって、クランプリングはクランプジョーによ
って摩擦力結合を用いて、クランプエレメントガイドの内部における軸方向運動
を阻止される。クランプリングはクランプエレメントガイド内において弁ガイド
に対して固定されている。静的な理由から、クランプリングがこの構成において
周囲に間隙を有していないと有利である。
【００２１】 第２の構成では、クランプリングは圧電式のアクチュエータの弛緩状態におい
てクランプエレメントガイドの内部を軸方向に摺動不能である。なぜならばクラ
ンプリングは、クランプエレメントガイドの内径よりも大きな外径を有している
からである。クランプリングの外面はクランプエレメントガイドの内面に接触し
ており、かつクランプリングは摩擦力結合を用いてクランプエレメントガイドに
固定されている。圧電式のアクチュエータの励起状態においてクランプジョーは
半径方向内側に向かって、クランプジョーの内面がクランプリングの外面に接触
するまでシフトされる。圧電式のアクチュエータの力がさらに作用することによ
って、クランプジョーはクランプリングに、該クランプリングの外周が減じられ
るように作用する。クランプリングが、クランプジョーの力によって幅を減じら
れる間隙を周囲に有していると有利である。いまやクランプリングは、クランプ
エレメントガイドの内径よりも小さな外径を有しており、クランプエレメントガ
イドの内部において軸方向に摺動可能である。クランプリングを所望の弁終端行
程位置においてクランプエレメントガイドに対して固定するためには、圧電式の
アクチュエータが再び弛緩される。
てクランプエレメントガイドの内部を軸方向に摺動不能である。なぜならばクラ
ンプリングは、クランプエレメントガイドの内径よりも大きな外径を有している
からである。クランプリングの外面はクランプエレメントガイドの内面に接触し
ており、かつクランプリングは摩擦力結合を用いてクランプエレメントガイドに
固定されている。圧電式のアクチュエータの励起状態においてクランプジョーは
半径方向内側に向かって、クランプジョーの内面がクランプリングの外面に接触
するまでシフトされる。圧電式のアクチュエータの力がさらに作用することによ
って、クランプジョーはクランプリングに、該クランプリングの外周が減じられ
るように作用する。クランプリングが、クランプジョーの力によって幅を減じら
れる間隙を周囲に有していると有利である。いまやクランプリングは、クランプ
エレメントガイドの内径よりも小さな外径を有しており、クランプエレメントガ
イドの内部において軸方向に摺動可能である。クランプリングを所望の弁終端行
程位置においてクランプエレメントガイドに対して固定するためには、圧電式の
アクチュエータが再び弛緩される。
【００２２】 本発明はさらに、ハイドロリック式又はニューマチック式に操作可能で弁ガイ
ド内において案内される弁に関する。
ド内において案内される弁に関する。
【００２３】 このような弁の応働時間を決定的に短縮するために、本発明によれば、この弁
が、電気作動式の固定エレメントを用いて弁ガイドに対して固定可能である。
が、電気作動式の固定エレメントを用いて弁ガイドに対して固定可能である。
【００２４】 この場合有利な構成では、弁が、内燃機関の燃焼室内に燃料又は燃料・空気混
合物を流入させるための流入弁として、又は燃焼室から燃焼排ガスを流出させる
ための流出弁として形成されている。特に内燃機関の流入弁又は流出弁として使
用される場合には、本発明による弁は特に有利である。
合物を流入させるための流入弁として、又は燃焼室から燃焼排ガスを流出させる
ための流出弁として形成されている。特に内燃機関の流入弁又は流出弁として使
用される場合には、本発明による弁は特に有利である。
【００２５】 本発明はさらにまた、弁ガイド内において案内されていてハイドロリック式又
はニューマチック式に操作可能な弁を制御する方法、特に行程ストッパを制限す
る方法に関する。
はニューマチック式に操作可能な弁を制御する方法、特に行程ストッパを制限す
る方法に関する。
【００２６】 弁を可能な限り遅れなしに制御するために、本発明によれば、弁を電気作動式
の固定エレメントを用いて、弁ガイドに対して固定するようにした。
の固定エレメントを用いて、弁ガイドに対して固定するようにした。
【００２７】 この場合固定エレメントが、クランプエレメントガイド内を軸方向摺動可能な
クランプエレメントとして形成されており、該クランプエレメントを、圧電式の
アクチュエータを用いてクランプエレメントガイド内において弁ガイドに対して
固定すると、有利である。
クランプエレメントとして形成されており、該クランプエレメントを、圧電式の
アクチュエータを用いてクランプエレメントガイド内において弁ガイドに対して
固定すると、有利である。
【００２８】 実施例の記載 次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００２９】 図１ａには本発明による内燃機関１が断面図で示されている。内燃機関１のシ
リンダヘッド２には弁ガイド３が形成されており、この弁ガイド３内において弁
４が案内される。弁４は、内燃機関１の燃焼室５への通路を開閉する。通路を閉
鎖するために弁４の弁皿６は弁ばね７を用いて、燃焼室５への通路に形成された
弁座８に向かって押圧される。弁４はハイドロリック式又はニューマチック式の
弁作動装置２１を用いて操作される。
リンダヘッド２には弁ガイド３が形成されており、この弁ガイド３内において弁
４が案内される。弁４は、内燃機関１の燃焼室５への通路を開閉する。通路を閉
鎖するために弁４の弁皿６は弁ばね７を用いて、燃焼室５への通路に形成された
弁座８に向かって押圧される。弁４はハイドロリック式又はニューマチック式の
弁作動装置２１を用いて操作される。
【００３０】 弁４の弁シャフト９は弁ガイド３内において軸方向摺動可能に支承されている
。弁シャフト９は行程ストッパ１０を有している。弁４は、燃焼過程の前におけ
る燃焼室５への燃料の流入又は燃料空気混合体の流入のための流入弁もしくは吸
気弁として形成されている。弁４はしかしながら、弁４の構造を何ら変更するこ
となしに、燃焼過程の後における燃焼室５からの燃焼排ガスの流出のための流出
弁もしくは排気弁として形成されていてもよい。
。弁シャフト９は行程ストッパ１０を有している。弁４は、燃焼過程の前におけ
る燃焼室５への燃料の流入又は燃料空気混合体の流入のための流入弁もしくは吸
気弁として形成されている。弁４はしかしながら、弁４の構造を何ら変更するこ
となしに、燃焼過程の後における燃焼室５からの燃焼排ガスの流出のための流出
弁もしくは排気弁として形成されていてもよい。
【００３１】 クランプエレメントガイド２０内には、クランプリング１１として形成された
固定エレメントが配置されている。このクランプリング１１は周面に間隙１２を
有しており、この間隙１２には圧電式のアクチュエータ１３が配置されていて、
圧電式のアクチュエータ１３の励起によって、間隙１２の幅ひいてはクランプリ
ング１１の全周を拡大するようになっている。
固定エレメントが配置されている。このクランプリング１１は周面に間隙１２を
有しており、この間隙１２には圧電式のアクチュエータ１３が配置されていて、
圧電式のアクチュエータ１３の励起によって、間隙１２の幅ひいてはクランプリ
ング１１の全周を拡大するようになっている。
【００３２】 クランプリング１１は、圧電式のアクチュエータ１３の弛緩時には、クランプ
エレメントガイド２０内において軸方向摺動可能である。弁シャフト９の行程ス
トッパ１０は弁開放運動時にクランプリング１１に衝突する。つまりクランプエ
レメントガイド２０内におけるクランプリング１１の軸方向摺動によって、弁４
の弁行程は調節されることができる。クランプリング１１は圧電式のアクチュエ
ータ１３の弛緩状態において、より大きな弁行程の方向に、ばねエレメント１４
の力に抗してハイドロリック式の調節装置１５を用いて、クランプエレメントガ
イド２０内を軸方向摺動可能である。ハイドロリック式の調節装置１５の制御に
よって、所望の弁行程終端位置をクランプリング１１を用いて調節することがで
きる。そして所望の弁行程終端位置において圧電式のアクチュエータ１３は作動
させられ、クランプリング１１はクランプエレメントガイド２０内において弁ガ
イド３に対して固定される。
エレメントガイド２０内において軸方向摺動可能である。弁シャフト９の行程ス
トッパ１０は弁開放運動時にクランプリング１１に衝突する。つまりクランプエ
レメントガイド２０内におけるクランプリング１１の軸方向摺動によって、弁４
の弁行程は調節されることができる。クランプリング１１は圧電式のアクチュエ
ータ１３の弛緩状態において、より大きな弁行程の方向に、ばねエレメント１４
の力に抗してハイドロリック式の調節装置１５を用いて、クランプエレメントガ
イド２０内を軸方向摺動可能である。ハイドロリック式の調節装置１５の制御に
よって、所望の弁行程終端位置をクランプリング１１を用いて調節することがで
きる。そして所望の弁行程終端位置において圧電式のアクチュエータ１３は作動
させられ、クランプリング１１はクランプエレメントガイド２０内において弁ガ
イド３に対して固定される。
【００３３】 以下の図面において同一部材に対しては同一符号が付けられている。
【００３４】 図１ｂには図１ａに示されたクランプリング１１が、図１ａのＡ−Ａ線に沿っ
た断面図で示されている。
た断面図で示されている。
【００３５】 図２ａには第２実施例による固定エレメントが示されている。第２実施例によ
る固定エレメントも同様に、周囲に間隙１２を配置されたクランプリング１１を
有している。
る固定エレメントも同様に、周囲に間隙１２を配置されたクランプリング１１を
有している。
【００３６】 間隙１２内には互いに間隔をおいて２つのクランプジョー１６が配置されてい
て、両クランプジョー１６の間における間隔１７の増大によって、クランプリン
グ１１の全周が増大されるようになっている。両クランプジョー１６の間の間隔
１７には２つの圧電式のアクチュエータ１３が配置されていて、これらの圧電式
のアクチュエータ１３の励起によって両クランプジョー１６の間における間隔１
７が増大させられるようになっている。したがって圧電式のアクチュエータ１３
の作動によってクランプリング１１の全周は増大させられ、クランプリング１１
はクランプエレメントガイド２０内において弁ガイド３に対して固定されること
ができる。クランプジョー１６はクランプエレメントガイド２０に対してシリン
ダヘッド２内において軸方向で固定される。所望の弁行程終端位置を調節するた
めには、クランプリング１１がハイドロリック式の調節装置１５もしくはばねエ
レメント１４を用いて、クランプジョー１６に対して弁ガイド３の内部において
軸方向でシフトされる。所望の弁行程終端位置が得られた後で、圧電式のアクチ
ュエータ１３が作動させられ、クランプリング１１はクランプエレメントガイド
２０内において弁ガイド３に対して固定される。
て、両クランプジョー１６の間における間隔１７の増大によって、クランプリン
グ１１の全周が増大されるようになっている。両クランプジョー１６の間の間隔
１７には２つの圧電式のアクチュエータ１３が配置されていて、これらの圧電式
のアクチュエータ１３の励起によって両クランプジョー１６の間における間隔１
７が増大させられるようになっている。したがって圧電式のアクチュエータ１３
の作動によってクランプリング１１の全周は増大させられ、クランプリング１１
はクランプエレメントガイド２０内において弁ガイド３に対して固定されること
ができる。クランプジョー１６はクランプエレメントガイド２０に対してシリン
ダヘッド２内において軸方向で固定される。所望の弁行程終端位置を調節するた
めには、クランプリング１１がハイドロリック式の調節装置１５もしくはばねエ
レメント１４を用いて、クランプジョー１６に対して弁ガイド３の内部において
軸方向でシフトされる。所望の弁行程終端位置が得られた後で、圧電式のアクチ
ュエータ１３が作動させられ、クランプリング１１はクランプエレメントガイド
２０内において弁ガイド３に対して固定される。
【００３７】 図２ｂには図２ａに示された固定エレメントが側面図で示されている。図２ｃ
には図２ａ及び図２ｂに示された固定エレメントが図２ａのＢ−Ｂ線に沿った断
面図で示されている。
には図２ａ及び図２ｂに示された固定エレメントが図２ａのＢ−Ｂ線に沿った断
面図で示されている。
【００３８】 図３ａには第３実施例による固定エレメントが示されている。この固定エレメ
ントもまた同様に、弛緩状態においてクランプエレメントガイド２０内において
軸方向摺動可能なクランプリング１１を有している。クランプエレメントガイド
２０の内周部にはクランプジョー１８が形成されており、このクランプジョー１
８は圧電式のアクチュエータ１３を用いて半径方向内側に向かってシフト可能で
あり、このアクチュエータ１３が外側からクランプリング１１に作用し、かつク
ランプエレメントガイド２０内におけるこのクランプリング１１の軸方向摺動を
阻止するようになっている。この実施例においても所望の弁行程終端位置の調節
は、ばねエレメント１４の力に抗して、ハイドロリック式の調節装置１５を用い
てクランプリング１１の軸方向摺動によって行われる。
ントもまた同様に、弛緩状態においてクランプエレメントガイド２０内において
軸方向摺動可能なクランプリング１１を有している。クランプエレメントガイド
２０の内周部にはクランプジョー１８が形成されており、このクランプジョー１
８は圧電式のアクチュエータ１３を用いて半径方向内側に向かってシフト可能で
あり、このアクチュエータ１３が外側からクランプリング１１に作用し、かつク
ランプエレメントガイド２０内におけるこのクランプリング１１の軸方向摺動を
阻止するようになっている。この実施例においても所望の弁行程終端位置の調節
は、ばねエレメント１４の力に抗して、ハイドロリック式の調節装置１５を用い
てクランプリング１１の軸方向摺動によって行われる。
【００３９】 図３ｂには、図３ａに示された固定エレメントが図３ａのＣ−Ｃ線に沿った断
面図で示されている。
面図で示されている。
【００４０】 少なくとも２つの流入弁及び／又は少なくとも２つの流出弁を備えた内燃機関
１では、それぞれ複数の流入弁もしくは流出弁のクランプエレメント１１が、１
つのブリッジエレメント１９を介して互いに結合されていてもよい。
１では、それぞれ複数の流入弁もしくは流出弁のクランプエレメント１１が、１
つのブリッジエレメント１９を介して互いに結合されていてもよい。
【００４１】 図４ａ及び図４ｂには、２つの弁４のクランプエレメント１１を互いに結合す
るこのようなブリッジエレメント１９が示されている。
るこのようなブリッジエレメント１９が示されている。
【図１】 本発明による内燃機関の固定エレメントの第１実施例を示す図であって、図１
ａは第１実施例による固定エレメントを部分的に断面して示す正面図であり、図
１ｂは図１ａのＡ−Ａ線に沿って断面した図である。
ａは第１実施例による固定エレメントを部分的に断面して示す正面図であり、図
１ｂは図１ａのＡ−Ａ線に沿って断面した図である。
【図２】 固定エレメントの第２実施例を示す図であって、図２ａは第２実施例による固
定エレメントの正面図であり、図２ｂは側面図であり、図２ｃは図２ａのＢ−Ｂ
線に沿った断面図である。
定エレメントの正面図であり、図２ｂは側面図であり、図２ｃは図２ａのＢ−Ｂ
線に沿った断面図である。
【図３】 固定エレメントの第３実施例を示す図であって、図３ａは第３実施例による固
定エレメントを部分的に断面して示す正面図であり、図３ｂは図３ａのＣ−Ｃ線
に沿った断面図である。
定エレメントを部分的に断面して示す正面図であり、図３ｂは図３ａのＣ−Ｃ線
に沿った断面図である。
【図４】 ２つの弁のクランプエレメントを結合するブリッジエレメントを示す図であっ
て、図４ａはブリッジエレメントの正面図であり、図４ｂは側面図である。
て、図４ａはブリッジエレメントの正面図であり、図４ｂは側面図である。
１ 内燃機関、 ２ シリンダヘッド、 ３ 弁ガイド、 ４ 弁、 ５ 燃
焼室、 ６ 弁皿、 ７ 弁ばね、 ８ 弁座、 ９ 弁シャフト、 １０ 行
程ストッパ、 １１ クランプリング、 １２ 間隙、 １３ アクチュエータ
、 １４ ばねエレメント、 １５ 調節装置、 １６ クランプジョー、 １
７ 間隔、 １８ クランプジョー、 １９ ブリッジエレメント、 ２０ ク
ランプエレメントガイド、 ２１ 弁作動装置
焼室、 ６ 弁皿、 ７ 弁ばね、 ８ 弁座、 ９ 弁シャフト、 １０ 行
程ストッパ、 １１ クランプリング、 １２ 間隙、 １３ アクチュエータ
、 １４ ばねエレメント、 １５ 調節装置、 １６ クランプジョー、 １
７ 間隔、 １８ クランプジョー、 １９ ブリッジエレメント、 ２０ ク
ランプエレメントガイド、 ２１ 弁作動装置
Claims (14)
- 【請求項１】 少なくとも１つの燃焼室（５）を備えた内燃機関であって、
該燃焼室（５）が、それぞれ弁ガイド（３）内において案内されていてハイドロ
リック式又はニューマチック式に作動可能な少なくとも２つの弁（４）を、つま
り燃焼過程の前に燃焼室（５）内に燃料又は燃料・空気混合物を流入させるため
の流入弁と、燃焼過程後に燃焼室（５）から燃焼排ガスを流出させるための流出
弁とを有している形式のものにおいて、弁（４）がそれぞれ電気作動式の固定エ
レメントを用いて、弁ガイド（３）に対して固定可能であることを特徴とする内
燃機関。 - 【請求項２】 固定エレメントがクランプエレメントとして形成されている
、請求項１記載の内燃機関。 - 【請求項３】 弁シャフト（９）が、弁（４）の開放時にクランプエレメン
トに衝突する行程ストッパ（１０）を有しており、クランプエレメントが弛緩状
態において行程ストッパ（１０）によってクランプエレメントガイド（２０）内
を弁ガイド（３）に対して相対的に、ばねエレメント（１４）の力に抗して軸方
向摺動可能である、請求項２記載の内燃機関。 - 【請求項４】 弁シャフト（９）が、弁（４）の開放時にクランプエレメン
トに衝突する行程ストッパ（１０）を有しており、クランプエレメントが弛緩状
態においてクランプエレメントガイド（２０）内を弁ガイド（３）に対して相対
的に、ばねエレメント（１４）の力に抗してハイドロリック式又はニューマチッ
ク式に軸方向摺動可能である、請求項２記載の内燃機関。 - 【請求項５】 各燃焼室（５）毎に少なくとも２つの流入弁及び／又は少な
くとも２つの流出弁が設けられており、それぞれ少なくとも２つの流入弁及び／
又は流出弁のクランプエレメントが、ブリッジエレメント（１９）を介して互い
に結合されている、請求項３又は４記載の内燃機関。 - 【請求項６】 クランプエレメントが、該クランプエレメントを操作するた
めに少なくとも１つの圧電式のアクチュエータ（１３）を有している、請求項２
から５までいずれか１項記載の内燃機関。 - 【請求項７】 クランプエレメントがクランプリング（１１）として形成さ
れており、該クランプリング（１１）が周囲に間隙（１２）を有しており、該間
隙（１２）内に少なくとも１つの圧電式のアクチュエータ（１３）が配置されて
いて、該圧電式のアクチュエータ（１３）の励起によって、クランプリング（１
１）の周囲が増大し、かつクランプエレメントガイド（２０）内においてクラン
プリング（１１）が固定されるようになっている、請求項６記載の内燃機関。 - 【請求項８】 クランプエレメントがクランプリング（１１）として形成さ
れており、該クランプリング（１１）が周囲に間隙（１２）を有しており、該間
隙（１２）内に、互いに間隔をおいて位置する２つのクランプジョー（１６）が
配置されていて、両クランプジョー（１６）の間の間隔の増大によって、クラン
プリング（１１）の周囲が増大し、かつクランプエレメントガイド（２０）内に
おいてクランプリング（１１）が固定されるようになっており、この場合両クラ
ンプジョー（１６）の間の間隔（１７）内に少なくとも１つの圧電式のアクチュ
エータ（１３）が配置されていて、該圧電式のアクチュエータ（１３）の励起に
よって、両クランプジョー（１６）の間の間隔（１７）が増大するようになって
いる、請求項６記載の内燃機関。 - 【請求項９】 クランプジョー（１６）がクランプエレメントガイド（２０
）に対して軸方向において固定されている、請求項８記載の内燃機関。 - 【請求項１０】 クランプエレメントがクランプリング（１１）として形成
されており、該クランプリング（１１）に、クランプエレメントガイド（２０）
に対して軸方向において固定されている少なくとも１つのクランプジョー（１８
）が作用するようになっており、該クランプジョー（１８）は、クランプジョー
（１６）が外部からクランプリング（１１）に作用するように、少なくとも１つ
の圧電式のアクチュエータ（１３）を用いて半径方向内側に向かってシフト可能
である、請求項６記載の内燃機関。 - 【請求項１１】 ハイドロリック式又はニューマチック式に操作可能で弁ガ
イド（３）内において案内される弁（４）であって、該弁（４）が、電気作動式
の固定エレメントを用いて弁ガイド（３）に対して固定可能であることを特徴と
する弁。 - 【請求項１２】 弁（４）が、内燃機関の燃焼室（５）内に燃料又は燃料・
空気混合物を流入させるための流入弁として、又は燃焼室（５）から燃焼排ガス
を流出させるための流出弁として形成されている、請求項１１記載の弁。 - 【請求項１３】 弁ガイド（３）内において案内されていてハイドロリック
式又はニューマチック式に操作可能な弁（４）を制御する方法、特に行程ストッ
パを制限する方法であって、弁（４）を電気作動式の固定エレメントを用いて、
弁ガイド（３）に対して固定することを特徴とする、弁を制御する方法。 - 【請求項１４】 固定エレメントが、クランプエレメントガイド（２０）内
を軸方向摺動可能なクランプエレメントとして形成されており、該クランプエレ
メントを、圧電式のアクチュエータ（１３）を用いてクランプエレメントガイド
（２０）内において弁ガイド（３）に対して固定する、請求項１３記載の方法。
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|---|---|---|---|
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| PCT/DE1999/002510 WO2000009866A1 (de) | 1998-08-14 | 1999-08-11 | Verbrennungskraftmaschine |
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|---|---|
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| DE3135650A1 (de) * | 1981-09-09 | 1983-03-17 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | "ventilsteuerung fuer hubkolben-brennkraftmaschinen mit mechanisch-hydraulischen bewegungsuebertragungsmitteln" |
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| US5114116A (en) * | 1989-12-07 | 1992-05-19 | Feinmechanische Werke Mainz Gmbh | Electromagnetically actuated quick-action switching valve |
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| DE4209590C1 (en) * | 1992-03-25 | 1993-05-13 | Mtu Friederichshafen Gmbh | Piston-type valve actuator - is used on ic engine poppet valve and has small inlet and release valves for high-pressure compressible fluid |
| DE19531652A1 (de) * | 1995-08-29 | 1997-05-07 | Bosch Gmbh Robert | Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen |
| DE19739539A1 (de) * | 1997-09-09 | 1999-03-11 | Ruediger Ufermann | Steuervorrichtung für Ein- und Auslaßventile von Brennkraftmaschinen |
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