JP2004084670A - 水圧で作動されるバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のための水圧で作動されるバルブを提供する。
【解決手段】―バルブを着座位置と離座位置に操作するための水圧式アクチュエータと、
―加圧された流体が第１ピストンの表面に作用し、伸長位置となるようにする一次圧力チャンバ（35）と、
―作動流体の高圧源または戻りラインに交互に連結できるポート（11）と、
―該ポートと該一次圧力チャンバの間の第１流路と
を備える内燃機関のための、水圧で作動されるバルブであって、該第１流路の流れ抵抗を、第１ピストンの位置に関連して変化させるための手段（48、49、36、36'、36''、55）を有することを特徴とする水圧で作動されるバルブ。該バルブは、アクチュエータの固定ハウジング（31）内に配設されている第１ピストン（32）に操作可能に連結されているステム（24）を有し、該第１ピストンは、バルブが着座しているときには引き込み位置にあり、バルブが離座しているときには伸長位置にある。
【選択図】　図２

Description

　本発明は、２行程式または４行程式のディーゼル機関またはガス機関のような、内燃機関のための水圧で作動されるバルブに関する。バルブは吸入バルブまたは排出バルブとして用いることができる。さらに詳細には、本発明は、内燃機関のための水圧で作動されるバルブに関し、該内燃機関は、バルブを着座位置と離座位置に操作するための水圧式アクチュエータを備え、該バルブはアクチュエータの固定ハウジング内のボア内に配置されている第１ピストンに操作可能に連結されているステムを有し、ここで該第１ピストンは、バルブが着座している場合は引き込み位置にあり、バルブが離座している場合は伸長位置にあり、該内燃機関はさらに、加圧された流体が第１ピストンの表面領域に作用し、伸長位置となるようにする一次圧力チャンバと、交互に作動流体の高圧源または戻りラインに連結できるポートと、ポートと一次圧力チャンバの間の第１流路とを備える。

　この種のバルブアクチュエータは、専用共通レールシステムからオン／オフタイプのバルブを介して水圧式アクチュエータに高圧作動流体を供給することにより操作される。開放移動の最初の段階でバルブに働く燃焼室内の対抗圧力を克服するために、そしてバルブを素早く加速するために、比較的高い圧力を供給する必要がある。しかし、バルブが僅かに開くと、燃焼室内の対抗圧力は大きく低下する。行程の大部分において、流体圧力を加える必要があるので、アクチュエータとバルブは、行程の最終段階へと進むにしたがってかなりのスピードに達する。行程端の緩衝器がなければ、ピストンは不適切なほどの高速で行程制限器に当たってしまい、破損および騒音の原因になりうる。

　米国特許第３２０９７３７号は、水圧で作動される排気バルブについて開示しており、アクチュエータピストンは２つの部分になっており、直径が大きいほうの第１のピストン部分が、バルブステムの一体部分として製造された第２ピストン部分を囲んでいる。第２のピストン部分は、水圧により作動される閉鎖移動の終わりに流体バッファを形成している緩衝チャンバ内に入り込む直立するピンを有する。同様の対策が開放行程の端に施されてもよい。
米国特許第３２０９７３７号

　水圧緩衝器は、作動流体がチャンバ内に捕らえられ、その作動流体は緩衝チャンバに入っているピストンの部分とチャンバのボアの間の僅かな隙間からのみ逃れることができるという原理に基づく。ピストンがその行程制限器に接触することで生じる任意の衝撃は、隙間の大きさを適切に選択することにより低減することができる。したがって、水圧緩衝器は、ピストンが緩衝器に接近するあるスピードに対してのみうまく作動する、すなわち、適切に僅かな隙間を選択して調整される、という制限がつく。共通レールシステムにおける圧力変動が原因でピストンが緩衝装置に到達するときの速さが変わると、緩衝器は適切に機能しない。

　しかし、内燃機関により生成された高圧流体の圧力は、かなり変わることがある。圧力が小さすぎると、ピストンを完全に緩衝チャンバに押し込むための運動エネルギーが十分でないので、バルブを完全に開くことができず、圧力が大きすぎると、水圧緩衝器により吸収されるべきピストンの運動エネルギーが大きくなりすぎて、ピストンが行程制限器に不適切に強く当たることになる。作動流体の粘度の変化はこれらの問題を悪化させる。

　これらの背景から、本発明の目的は、最初に述べた種類の水圧で作動されるバルブを提供することであり、それは上述の問題を解決し、一般的には燃料噴射のための共通レール内の圧力のような、広い範囲の供給圧力において操作することができる。この目的は、請求項１にしたがって、さらに前記第１流路の流れの抵抗を第１ピストンの位置によって変える手段を有する前記種類の水圧で作動されるバルブを提供することにより達成される。

　したがって、一次圧力チャンバ内の流体圧力は、バルブの行程の間に所望の圧力に適応できる。したがって、開放行程の始めはピストンを比較的高圧で動かして、内燃機関内の対抗圧力を克服しそしてバルブを加速し、その後、比較的低圧で残りの開放行程を行ってバルブが過大な速度に到達するのを防ぐと、行程制限器にゆっくりと接触できるようになる。結果的に、アクチュエータに供給される作動流体の圧力の変化がバルブアクチュエータの動的挙動に及ぼす影響が減る。したがって、例えば機関の動作状態によって変えなくてはならない燃料噴射のための共通レールシステムからの高圧流体（燃料）を、バルブアクチュエータの高圧作動流体源として用いることができる。したがって、機関は、バルブアクチュエータのための専用高圧レールシステムなしに構成できる。

　好ましくは、第１流路の流れ抵抗を変える手段が配設され、第１ピストンの位置と関連して予め決められた断面に応じて、流れ抵抗が変化するようになっている。バルブの設計および所望の開口断面によって、流れ抵抗を直線的に、段階的に、徐々に、または他の所望の特徴にしたがって増加させることができる。

　これに関して、第１ピストンは、アクチュエータハウジング内のボアから内向きに突き出しているフランジと一緒に、流量制限をするテーパ部分を備えてよく、流量制限は、第１ピストンが引き込み位置から伸長位置に移動するとき厳しくなり、また第１ピストンが伸長位置から引き込み位置に移動するときに緩くなる。

　テーパ部分は概ね円錐台の形状でよく、領域を通して直線的に減少する流れを得る。円錐台を変形して、僅かに表面を外側に湾曲させて、第１ピストンが伸長位置に移動するとき領域を通して流れを素早く低減させる、または、僅かに表面を内側に湾曲させて円錐台を漏斗の形状にし、第１ピストンが伸長位置に移動するとき領域を通して流量を徐々に低減させてもよい。

　他の好ましい実施形態において、第１流路は複数の比較的小さなコンジットを備え、該コンジットは引き込み位置では開いており、引き込み位置から伸長位置に移動するときに順に閉じられ、伸長位置から引き込み位置に移動するときには順に開けられる。したがって、第１流路における流量制限は、第１ピストンが引き込み位置から、伸長位置に移動するに従って厳しくなる。コンジットは同一の流れ抵抗または所望の断面によって異なる流れ抵抗を有していてよい。

　代わりに、アクチュエータハウジングは、そのチャンバ内への斜めのポート開口部を有してもよく、第１ピストンと協力して、第１ピストンの位置によって変化する流れ抵抗を形成する。したがって、流れ抵抗は連続的に変化してよい。

　バルブアクチュエータはさらに、
―第１ピストンが伸長方向に移動する行程の始まりにおいて第１ピストンに従って動く、第１ピストンと同軸に配設された第２ピストンと、
―加圧された流体が第２ピストンの表面領域に作用し伸長方向に第２ピストンを移動させる二次圧力チャンバと、
―該ポートと二次圧力チャンバの間の第２流路と、第２ピストンがその操作行程の端に到着する前に該第２流路を閉鎖する手段とを備える。第２ピストンは、燃焼室の抵抗圧力を克服するために第１ピストンを支援する。第２流路の閉鎖は、第２ピストンが不適当なほど強く行程制限器に当たらないように、タイミング良く援助する。

　バルブの着座する速さおよび第１ピストンの行程制限器に当たる速さは、各行程の終わりに第１ピストンの一部が入り込む袋状の緩衝チャンバの形態の、第１ピストンのための緩衝器を行程の端に設けてさらに減速させてもよい。

　本発明による水圧で作動されるバルブの他の目的、特徴、利点および特性は詳細な記述により明らかになる。

　本記述の次の詳細な説明部分は、図中に示した例示的な実施例を参照にしながら、本発明をより詳細に説明するものである。

　図１には、エアボックス３内に位置する掃気ポート２を有するユニフロー型のシリンダ１を示したが、図示されていない掃気溜から、例えばターボ過給機等により加圧された掃気が供給される。

　排気バルブ４は、シリンダカバー２４’内のシリンダの上端の中心に取り付けられている。伸長行程の最後に排気バルブが開き、その後、機関のピストン５が下向きに掃気ポート２を通過し、ここで燃焼室６内のピストンの上部にある燃焼ガスは、排気通路７を通って排気溜８内に流出する。ピストンが上向きに移動する間、排気バルブは再び閉じ、その時期は例えばその後の燃焼の際の所望の効果的な燃焼比などに応じて調整可能である。閉鎖運動の間、排気バルブは空気バネ２３により上向きに移動される。
　バルブの耐久性、燃焼室内の状況の有利で正確な制御、つまり機関の効率性を考慮すると、排気バルブは有利に非常に正確に制御できるのがよい。

　排気バルブは、水圧で駆動されるアクチュエータ９によって開かれる。作動流体は、アクチュエータ上のポート１１と、コンソル１３に支持されている分配器ブロック１２の上面にある制御ポートを連結している圧力コンジット１０から供給される。作動流体は、アクチュエータ上のポート１１（図３、４および６、７に図示されている）とコンソルに支持されている分配器ブロック１２の上面にある制御ポートとを連結している圧力コンジット１０を通って供給される。該コンソルは、共通レール（図示せず）から供給される作動流体のための高圧コンジット１４に連結されており、その圧力は例えば、１６から５００ｂａｒの範囲でよい。共通レールは燃料噴射システムの高圧流体源としても機能するのが好ましい。
　共通レール内の作動流体を、この場合は燃料であるが、バルブアクチュエータを駆動させるために直接的に、あるいは間接的に圧力増幅器／セパレータを介して用いることができる。該セパレータは、バルブアクチュエータのための作動流体を共通レール内の燃料から分離するものである。共通レール燃料システム内の圧力は、走行速度や積み荷状態など機関の操作状況によって変化する。通常、大型２行程ディーゼル機関の共通レール燃料システム内の圧力は、８００ｂａｒから２０００ｂａｒの間で変化する。

　バルブアクチュエータに専用共通レールを用いる場合、作動流体を貯蔵タンクからポンプ室を通って供給することができ、そして作動流体は例えば標準的な油圧オイルでよいが、機関の潤滑油を作動流体として用い、該システムは機関のオイルパンから給油を受けるのが好ましい。
　内燃機関は中速４行程ディーゼルまたはガス機関、或いは、船舶の推進機関またはパワープラントの固定原動機などの低速２行程クロスヘッドディーゼル機関でよい。

　機関の各シリンダは、電子制御ユニット１５に連結しており、その電子制御ユニット１５は、配線１６を介して総合的な同期化および制御信号を受信し、電子制御信号を例えば配線１８を介して調節弁１７に送る。シリンダ毎に制御ユニットがあってよく、または複数のシリンダが同じ制御ユニットに連結していてもよい。また、制御ユニットは、全シリンダに共通の総合制御ユニットから信号を受信してもよい。
　コンソル内で、高圧コンジットから枝分かれしているチャネル１９は、調節弁１７の高圧ポートへと加圧された作動流体を送る。
　チャネル１９は、複数の流体アキュムレータ２０を有し、流体アキュムレータ２０は、調節弁が開くとき流体容量の大部分を運び、その後調節弁が閉じている間に高圧管から供給される。

　調節弁１７上の制御ポートは、分配器ブロック内のチャネル２１を介してブロック１２の上面にある排出ポートに連結されている。調節弁はまた、チャネル形状の戻りライン２２を介して使用済みの作動流体の戻りコンジットへと連結されているタンクポートを有する。かわりに、戻りラインは大気圧の排出管、例えば機関のオイルパンにつながる排出管などに、連結されていてもよい。戻りライン内の圧力は、大気圧ないし数ｂａｒの加圧をした圧力の範囲でよい。アクチュエータ内への空気の侵入を防ぐために、戻りライン２２は好ましくは加圧、例えば少なくとも１ｂａｒで加圧されており、作動流体がアクチュエータから排出される間圧力コンジット１０内で加圧状態が維持されるようにする。

　排気バルブ４が開かれるとき、制御ユニット１５からの制御信号が調節弁１７を作動させ、高圧流体が圧力コンジット１０、したがって流体供給ポート１１に自由に接続できるように高圧ポート１９が制御ポートに連結される位置に動かす。排気バルブ４が閉じられるとき、調節弁１７は、戻りライン２２に連結されているタンクポートが制御ポートに連結される位置まで移動し、それによりコンジット１０内の高圧が排出される。

　調節弁１７は、任意の通常のタイプでよく、例えば、ポートが３つあり２つの位置をとることができる電気的に作動するオン／オフ型の単一の弁でよい。しかし、速く正確に弁を設定できるように、調節弁１７は２つの弁、すなわち、電気的操作弁１７ａおよびバルブアクチュエータのための主要弁１７ｂを備えることがこのましい。操作弁１７ａはポートを３つ有し、位置が２つあってよい。例えば、末端位置において磁石によって固定するタイプのものでよく、強磁性体でできた弁のスライダの各端に配設されている２つのコイルのうちの１つを磁化することにより弁は操作される。２つのコイルの磁化が失敗した場合の安全策として、戻りライン２２へのタンクポートが動作中の供給ポートとなる不作動と想定される位置に弁のスライダをバネで予め設定してもよい。代わりに、操作弁は従来の電磁弁でもよい。操作弁の放出ポートは、圧力を主要弁１７ｂのスライダの一端にあるピストン表面に伝えている中間チャネルに連結されており、より小さなピストン表面を有するスライダの他端は、高圧コンジットに固定連結されている。操作弁のある位置において、より小さなピストン領域にかかる高圧が主要スライダを押圧して、戻りコンジットが戻りライン２２を介して圧力コンジット１０につながる主要弁の放出ポートに連結される位置に、該スライダを動かす。操作弁１７ａが、中間チャネルと高圧コンジット１４が連結される第２の位置に動かされると、広いピストン表面にかかる高圧により、スライダが第２の位置まで押され、その第２の位置では高圧が圧力コンジット１０に伝わり、アクチュエータが排気バルブを開ける。

　図２ないし４を参照して、アクチュエータ９と空気バネの第１の実施形態の詳細を述べる。
　排気バルブはバルブのディスクから鉛直に伸びているステム２４を有し、ステムの上端は、圧力シールされるように、そして空気シリンダ２６内で縦方向に移動できないようにステム上に固定されているバネピストン２５を支持している。バネピストンの下には、圧縮空気源（図示されていない）に連結しているバネチャンバ２７があり、圧縮空気源によりバネチャンバは、例えば、４．５ｂａｒの超過圧力など、予め決めてある最小圧力の圧縮された空気で満たされている。３から１０ｂａｒのような他の空気圧も用いることができる。最小圧力は、空気バネの所望のバネ特性によって選択される。複数の異なるシリンダのバネチャンバを相互接続することができるが、各バネチャンバは圧縮空気源において逆止め弁により別々に分画されているのが好ましい。バネチャンバ２７内の圧縮された空気によりバネピストン２５には、持続的な上向きの力がかかる。ピストン２５が下向きに移動し、逆止め弁により流出できないバネチャンバ２７内の空気を圧縮すると、上向きの力が増加する。

　ハウジング２８は空気バネの周りおよび上部のキャビティ２９を画定する。キャビティは排出管５７に連結され、キャビティは大気圧になっている。
　水圧式アクチュエータ９は、ハウジング２８の上面により支持されているシリンダ３１から構成される。第１ピストン３２はシリンダ３１の中心にあるボアに受容されている。中心にあるボアは、シリンダの上面で閉じており、シリンダ３１の底で開いている。中心にあるボアはハウジング２８内のボア３４と同軸になるように配設されている。

　一次圧力チャンバ３５はシリンダ３１と第１のピストンの上面の間で画定される。作動流体はポート１１を介して、バルブアクチュエータへの供給およびバルブアクチュエータからの放出が行われる。ポート１１はコンジット３０を介してシリンダ３１内の中心にあるボアに開いているポート３６に連結されている。ポート１１は代わりに高圧源および戻りラインに連結されていてもよい。ポート３６は、シリンダ３１と第１ピストンの半径が小さくなっている部分３８の間で画定される中間圧力チャンバ３７内に開いている。コンジット３０から枝分かれしているコンジット３９は、ポート４３で中心にあるボアへと開いており、ポート４３は開放行程の始まりには、第１ピストンの凹部４１に面している。凹部４１により、作動流体は二次圧力チャンバ４０に到達する。二次圧力チャンバは第１ピストンと同軸に配設されている第２ピストン４２と、中心にあるボアの半径が増加した部分の間で画定される。第２ピストンは、開放行程の始まりの部分において、第１ピストンを援助するため、第１ピストン上のフランジ４５に係合している。第２ピストン４２の行程は第１ピストン３２の行程よりはるかに短い。その行程の最後に、第２ピストンは行程制限器４６に接触する。したがって、開放行程の最初の間は、第１および第２ピストンは一緒に移動する。第１ピストンの凹部４１が、ポート４３が中心にあるボアに開いている位置を通過するので、二次圧力チャンバ４０とポート４３の間の流路は、第２ピストンがその行程制限器４６に接触する前に遮断される。したがって、第２ピストンが行程制限器に接触するかなり前に、加圧された作動流体の供給は終わり、したがって第２ピストンはゆっくりと行程制限器４６に接触する。

　閉鎖移動の際に二次圧力チャンバから排出できるように、チェック弁４４を伴う戻りコンジット４７が二次圧力チャンバをコンジット１０に連結させている。
　排気バルブが開放されるとき、調節弁１７は高圧流体をポート１１に供給し、そして一次、中間、そして二次圧力チャンバは加圧される。一次および二次チャンバ内の高圧作動流体は、第１および第２ピストンを同時に下向きに押す。

　第１ピストンの上部分は第１ピストンの上端に向かって直径が増加するテーパ部分４８を備える。図１ないし図３に示したテーパ部分は、わずかに外側に湾曲している断面であるが、先端のない円錐のような断面、僅かに内側に湾曲している断面、それらを組み合わせた断面、または所望の予め決定した任意の断面など、他の断面でもよい。そのような断面は、バルブアクチュエータの動的挙動が最適になるように、行程の各位置で流量制限はどの程度にするべきかを示唆するテスト、コンピュータシミュレーション、または分析的方法により決定できる。テーパ部分はそれに従って形成される。

　内側に突出している環状のフランジ４９は中心のボアから伸びており、中心のボアへ開いているポート３６のすぐ上の位置にある。テーパ部分４８と環状のフランジ４９は、第１ピストンの位置により幅が変化する狭い環状の隙間を形成する。作動流体は、中間圧力チャンバから一次圧力チャンバに該隙間を通って流入できるように、加圧されなくてはならない。これにより、中間圧力チャンバと一次圧力チャンバの間で圧力低下がおこる。圧力低下は、環状の隙間の幅が減ると増大し、そして圧力低下は流量率の増加に伴って徐々に増大し、従って第１ピストンが高速に達するのを効果的に防ぐことになる。テーパ部分は、開放行程の終わりが近づくにつれて隙間が低減するような寸法である。従って、第１ピストンの速度は、流体の供給圧力が比較的大きい場合でさえ、該行程の終わりが近づくにつれて効果的に制限される。第１ピストンはさらに、緩衝チャンバ５０の形態の緩衝器を行程端に備える。フランジ４５は、僅かな隙間で袋状になっている緩衝チャンバに適合するような寸法で、フランジが緩衝チャンバに入り込むと、僅かな隙間を通して作動流体を緩衝チャンバから流出させることにより、残存している運動エネルギーの大部分は吸収され、そして第１ピストンの下面は行程制限器５１にゆっくりと接触する。

　第１ピストンは、空気バネの影響により引き込み位置に戻される。アクチュエータはまた、閉鎖移動の際の、緩衝チャンバ５２の形態の緩衝器も行程端に備える。ピストンの上面は、袋状の緩衝チャンバ５２に僅かな隙間で入り込めるような寸法である。第１ピストンの上面が緩衝チャンバに入り込むとき、残存する運動エネルギーの大部分は吸収され、バルブは弁座にゆっくりと接触する。

　第１ピストンの各位置において一次圧力チャンバに必要な圧力に応じてテーパ部分の設計を変えることにより、ポート３６と一次圧力チャンバ３５の間の流路の流れ抵抗を調節する。したがってバルブアクチュエータは圧力が変化する高圧源で適切に操作できる。供給圧力が比較的小さい場合、バルブの加速が緩やかになるはずである。結果的に、電子制御ユニット１５は僅かに長い間バルブを開いたままに保つことになる。図５に最もよく示されているように、電子制御ユニット１５は高圧作動流体供給における圧力の変動を補うために、バルブ開放のタイミングおよびその長さを連続的に適応させる。標準的な作動流体圧力の通常のバルブのタイミングは、図５の連続線で示した。供給圧力が比較的小さい場合、電子制御ユニットはバルブを比較的早く開き、比較的長い時間開いているように指示し、バルブが内燃室内のガスを適切に排出するのに十分ほど長い時間開いていることを確実にし（図５では一点鎖線で示されている）、供給圧力が比較的高いときには反対になる（図５では破線で示されている）。

　シリンダは流体を排出および再循環させるためのコンジット５３を備えており、それは一次圧力チャンバ３５をボア３４に連結している。第１ピストンが中間位置にある場合、暖かい作動流体をアクチュエータに循環させることができる。これは機関を運転していないとき、バルブを運転温度に維持するのに有利であり、そしてさらに効果的に脱気ができるようになる。

　図６は、バルブアクチュエータの第２の実施形態である。このバルブアクチュエータは、第１の実施形態によるバルブアクチュエータと原理的に同じ方法で構成されているが、ポート１１と一次圧力チャンバ３５の間の第１流路の流量制限を変えるための手段が異なる。この実施形態ではポート３６の替わりに傾いているポート３６’が代用される。傾いているポートは上部を伴って流量制限をし、その流量制限は、第１ピストンが引き込み位置から伸長位置に移動するときに厳しくなり、一次圧力チャンバに作動流体がさらに流れ込まないように、開放行程が完了する前に第１流路は完全に塞がれるので、第１ピストンとバルブは開放行程の最後の部分で減速される。作動流体は、ポート３６’から中間圧力チャンバに流れ込み、中間圧力チャンバと一次圧力チャンバ３５を連結しているコンジット５４を介してさらに一次圧力チャンバに流れ込む。

　図７はバルブアクチュエータの第３の実施形態を示している。バルブアクチュエータは第２の実施形態のバルブアクチュエータと原理的に同じ方法で構成されているが、ポート１１と一次圧力チャンバ３５の間の第１流路の流量制限を変えるための手段が異なる。コンジット３０が、ポート３６’’を介して中間圧力チャンバに開いており上下に配置されている複数のまたは比較的細いコンジット５５に連結されている。細いチャネルの流量制限をすると、高速で流れている作動流体の圧力がかなり低下する。開放行程の間、第１ピストンの上部は順にポート３６’’を閉じる。よって、第１流路の流れ抵抗は、開放行程の間、徐々に増大する。図７に示した細いコンジット５５の断面積は、開放行程が進む方向に向けてチャネルごとに小さくなる。これにより、第１ピストンが伸長位置まで移動するときに、第１流路における流量制限は徐々に大きくなる。代わりにコンジット５５は同一の断面積（図示されていない）、または比較的大きな断面積で、そしてコンジット５５内に配設された流量制限器（図示されていない）を有していてもよい。

　上述の実施形態において配設されている空気バネは、戻り行程圧力チャンバと、第１ピストンを引き込み位置にするピストン表面領域で代用してもよい。この実施形態（図示されていない）は、第１ピストンを引き込み位置にするために加圧された作動流体を圧力戻り行程チャンバに供給できるように、調節弁を少し変型する必要がある。第１ピストンの位置に関係している戻り行程圧力チャンバ内の圧力を調節するために、上述と同じ原理を用いることができる。

　本発明を説明するために、詳細を述べたが、そのような詳細は単に説明のためであり、添付の請求項の範囲内で、当業者は変化形態を制作することができる。

シリンダカバーを有する２行程クロスヘッド型機関内のシリンダの概要の断面図を示している。 図１のシリンダ内の水圧作動式排気バルブの第１の実施形態の長手方向の断面図を示しており、バルブは着座位置にあり、第１ピストンは引き込み位置にある。 該第１ピストンが幾分伸長位置にある場合のアクチュエータの断面図を拡大して示している。 図３と同じ図であるが、該第１ピストンが行程制限器に近づいている。 様々な流体供給圧力において、排気バルブを開放する時のダイヤグラムを示している。 第２の実施形態におけるアクチュエータの断面図を示している。 第３の実施形態におけるアクチュエータの断面図を示している。

符号の説明

１　シリンダ
２　掃気ポート
３　エアボックス
４　排気バルブ
５　機関のピストン
６　燃焼室
７　排気通路
８　排気溜
９　水圧で作動するアクチュエータ
１０　圧力コンジット
１１、３６、４３　ポート
１２　分配器ブロック
１３　コンソル
１４　高圧コンジット
１５　電子制御ユニット
１６　配線
１７　調節弁
１７ａ　操作弁
１７ｂ　主要弁
１８　配線
１９、２１　チャネル
２０　流体アキュムレータ
２２　戻りライン
２３　空気バネ
２４　ステム
２４’　シリンダカバー
２５　バネピストン
２６　空気シリンダ
２７　バネチャンバ
２８　ハウジング
２９　キャビティ
３０、３９、５４、５５　コンジット
３１　シリンダ
３２　第１ピストン
３４　ボア
３５　一次圧力チャンバ
３７　中間圧力チャンバ
３８　ピストンの半径が小さくなっている部分
４０　二次圧力チャンバ
４１　凹部
４２　第２ピストン
４４　チェック弁
４５　フランジ
４６　行程制限器
４７　戻りコンジット
４８　ピストンのテーパ部分
４９　環状フランジ
５０、５２　緩衝チャンバ
５１　行程制限器
５３　排出および再循環させるためのコンジット
５７　排出管

Claims (9)

1. ―バルブを着座位置と離座位置に操作するための水圧式アクチュエータであって、該バルブは、アクチュエータの固定ハウジング（３１）内に配設されている第１ピストン（３２）に操作可能に連結されているステム（２４）を有し、ここで該第１ピストンは、バルブが着座しているときには引き込み位置にあり、バルブが離座しているときには伸長位置にある、水圧式アクチュエータと、
   ―加圧された流体が第１ピストンの表面に作用し、伸長位置となるようにする一次圧力チャンバ（３５）と、
   ―作動流体の高圧源または戻りラインに交互に連結できるポート（１１）と、
   ―該ポートと該一次圧力チャンバの間の第１流路と
   を備える内燃機関のための、水圧で作動されるバルブであって、該第１流路の流れ抵抗を、第１ピストンの位置に関連して変化させるための手段（４８、４９、３６、３６’、３６’’、５５）を有することを特徴とする水圧で作動されるバルブ。
2. 　該第１流路の流れ抵抗は、第１ピストン（３２）が引き込み位置から伸長位置に移動するにつれ増加し、そして該第１ピストンが伸長位置から引き込み位置に移動するにつれて減少する請求項１に記載の水圧で作動されるバルブ。
3. 　該第１ピストン（３２）はテーパ部分（４８）を備え、該テーパ部分（４８）と該ハウジングから内側に突き出ているフランジ（４９）により、流量制限が行われ、第１ピストンが引き込み位置から伸長位置に移動するにつれ流量制限が厳しくなり、第１ピストンが伸長位置から引き込み位置に移動するにつれ流量制限が緩くなることを特徴とする、請求項２に記載の水圧で作動されるバルブ。
4. 　該テーパ部分（４８）は、実質的に、円錐台形、先が細くなる樽型、漏斗型またはそれらを組み合わせた形状であることを特徴とする請求項３に記載の水圧で作動されるバルブ。
5. 　該テーパ部分（４８）は、該テーパ部分とフランジ（４９）の間に、第１ピストンの位置によりその幅が変化する狭い隙間を提供する断面をたどった形状であることを特徴とする請求項３に記載の水圧で作動されるバルブ。
6. 　該第１流路は、引き込み位置では開いており、第１ピストンが引き込み位置から伸長位置に移動する際には第１ピストンにより順に閉じられ、また伸長位置では閉じており、第１ピストンが伸長位置から引き込み位置に移動する際には第１ピストンにより順に開けられる複数のコンジット（５５）を備えることを特徴とする請求項２に記載の水圧で作動されるバルブ。
7. 　アクチュエータハウジング（３１）は中間圧力チャンバ（３７）内に開いている傾斜しているポート（３６’）を有しており、該ポート（３６’）は該第１ピストン（３２）と共に、第１ピストンの位置により変化する流れ抵抗を形成していることを特徴とする請求項２に記載の水圧で作動されるバルブ。
8. ―第１ピストン（３２）が開放方向に移動する行程の始まりにおいて第１ピストンに従って動く、該第１ピストンと同軸に配置された第２ピストン（４２）と、
   ―加圧された流体が第２ピストン表面領域に作用し該第２ピストンを開放方向に動かす二次圧力チャンバ（４０）と、
   ―該ポート（１１）と該二次圧力チャンバの間の第２流路と
   を備える水圧で作動されるバルブであって、該第２ピストンがその操作行程の端に到達する前に該第２流路を閉じるための手段（４１）を備えることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の水圧で作動されるバルブ。
9. 　第１ピストン（３２）が袋状の緩衝チャンバ（５０、５２）の形態の緩衝器を行程の端に備え、各行程の端で該第１ピストンの一部が該緩衝チャンバ（５０、５２）内に入り込むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の水圧で作動されるバルブ。

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