JP2007231912A - 機関の弁用駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 機関の交換弁用駆動装置に作動不良や故障が生じにくくする。
【解決手段】 内燃機関の気筒内の気体の交換を行い、閉方向に押圧するバネ２２を備えた交換弁２の駆動装置では、油圧シリンダのシリンダチューブ４内を、ピストン６が第１及び第２室８、１０に区画している。ピストン６に固定されたロッド１６が、交換弁４に連結されている。第１室８に圧油を給排する通路２４、２６と、第２室１０から油を排出する通路５０とが設けられている。通路２４、２６を第２室１０に通路４２で接続し、第１室８に圧油を供給するときに閉状態になり、第１室８から油を排出するときに開状態になるパイロット制御弁４６を、通路４２に配置してある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の気筒内の気体の交換を行う吸排気弁（吸気弁・排気弁）、または、内燃機関の気筒内への燃料の供給を行う燃料噴射弁を駆動する駆動装置に関する。

従来、例えば吸排気弁の駆動装置としては、特許文献１に開示されたものがある。この技術では、ガス機関の燃焼室の入口弁に前置されたガス弁を、ガスの流入を遮断する位置と、ガスを流入させる位置との間で移動させる。この駆動機構は、ピストンの上側と下側との作動室を有し、遮断位置から流入位置へガス弁を移動させる場合、ピストンの上側の作動室に圧油を供給する。これによって、ピストンの下側に設けた復帰バネの復帰力に抗して流入位置までガス弁が移動する。このとき、上側の作動室内の油がタンクに戻される。流入位置から遮断位置までガス弁を戻す場合、ピストンの上側の作動室をタンクに通じている戻り配管に接続する。これによってピストンは復帰バネの復帰力によって遮断位置に戻るように移動を開始する。このとき、ピストンの下側の作動室には圧油が充填され、ピストンの下側の作動室の油は、下側の作動室に通じた中間孔を介して出し入れされている。

特開平９−１５１７１５号公報

この駆動装置では、ピストンの下の作動室の油は、タンクに戻されることなく、下側の作動室を出し入れされているだけである。ガス弁は、内燃機関のシリンダヘッド部分に設けられ、シリンダヘッド部分付近は、高温であるので、単に出し入れされているだけでは、高温に晒され、油の劣化が早くなる。また、高温に晒されすぎると、油が沸騰し、気泡が油に発生する虞もある。このような状態で弁を作動させ続けると、作動不良や故障を招く虞がある。

本発明は、作動不良や故障が生じにくい機関の弁用駆動装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の機関の弁用駆動装置は、内燃機関の気筒内の気体の交換、または内燃機関の気筒内への燃料の供給を行うもので、弁を閉方向に押圧するバネを備えている。更に、油圧シリンダのシリンダチューブを備え、このシリンダチューブ内を第１及び第２室にピストンが区画している。このピストンにロッドが固定され、前記弁に連結されている。第１室に圧油を供給通路が供給可能である。第１室から第１排出通路が油を排出可能である。弁の開弁時に第２室内にストッパー室が区画される。第２室から油を第２排出通路が排出可能である。第１排出通路が第２室に接続されており、第１排出通路に制御弁が配置されている。この制御弁は、第１室に前記圧油を供給するときに閉状態になり、第１室から油を排出するときに開状態になる。なお、供給通路と第１排出通路とを並列に接続し、供給通路と第１排出通路とを油の給排に兼用することもできる。この場合、並列に接続した接続点を、制御弁の入力側に接続する共に、圧油源に接続する。

このように構成すると、閉弁状態において、第１室に供給通路から圧油が供給され、ピストンはバネの復帰力に抗しながら移動して、弁を開弁する。このとき、第２室の油は、第２排出通路を介して排出される。この開弁状態において、第１室の圧油の供給を停止すると、バネの復帰力によってピストンが閉方向に移動し、第１排出通路から油が排出される。このとき、第１排出通路の油が、開状態にある制御弁を介して第２室に供給される。従って、第２室の油は、閉弁する際に第１室から供給され、開弁する際にタンク等に排出されるので、油は圧油源に戻され、循環し、油の劣化を低減することができ、かつ油の劣化による作動不良や故障を低減することができる。

ストッパー室を絞りを介して第２排出通路に接続することもできる。このように構成すると、ストッパー室の油が急激に排出されることが無く、緩衝された状態でピストンを停止させることができる。

或いは、第２排出通路に、第２室方向を順方向とする第２排出通路用逆止弁を配置することもできる。このように構成すると、第２排出用通路が接続されているタンクから油が逆流することがなく、第２室の油を効率よく循環させることができる。

或いは、前記供給通路に、第１室方向を順方向とする供給通路用逆止弁を配置することもできる。このように構成すると、第１室から排出された油を全て第２室に供給することができるので、第２室の油を効率よく循環させることができる。

以上のように、本発明によれば、第１室から排出された油を第２室に供給し、第２室から排出するように構成して、油を循環させるように構成しているので、機関の弁用駆動装置に作動不良や故障が生じにくくすることができる。

本発明の第１実施形態の機関の弁用駆動装置は、内燃機関の気筒内の気体の交換、例えば吸入または排出するための交換弁２を開閉するためのもので、シリンダチューブ４を有している。

このシリンダチューブ４の内部には、その長さ方向に沿って摺動可能にピストン６が配置されている。このピストン６によって、シリンダチューブ４内は、第１室８と第２室１０とに区画されている。ピストン６は、シリンダチューブ４の内径にほぼ一致する大径部６ａと、大径部６ａの第１室８に面する側にある小径部６ｂと、大径部６ａの第２室１０に面する側にある小径部６ｃとから構成されている。シリンダチューブ４の第１室８側の端部には小径部６ｂが完全に嵌ってピストン６を停止させるストッパー室１２が形成され、同様にシリンダチューブ４の第２室１０側の端部には小径部６ｃが完全に嵌ってピストン６を停止させるストッパー室１４が形成されている。なお、ピストン６の小径部６ｂまたは６ｃがストッパー室１２または１４に嵌り始めたときに、シリンダチューブ４とクッション室１２または１４とピストン６の大径部６ａと小径部６ｂとによって囲まれてクッション室が形成される。

ピストン６の小径部６ｃにはロッド１６が結合されている。このロッド１６は、第２室１０を通過して、シリンダチューブ４の外部に導出され、上述した交換弁２の弁棒２ａに連結部１８を介して結合されている。ピストン６が第１室８のストッパー室１２に位置しているとき、交換弁２は閉じられており、ピストン６が第２室１０のストッパー室１４に位置しているとき、交換弁２は開かれている。

弁棒２ａは、固定部２０に挿通されており、弁棒２ａの周囲において連結部１８と固定部２０との間にバネ、例えば復帰バネ２２が配置されている。この復帰バネ２２は、弁棒２ａを閉弁する方向、即ち第１室８方向に押圧している。

第１室８、例えばストッパー室１２には、第１室８内に圧油を給排する通路２４が接続されている。また、第１室８には、これから油を給排出するための通路２６が接続されている。これら通路２４、２６が供給通路及び第１排出通路として機能する。通路２６には、逆止弁２８と流量調整手段、例えば絞り３０との並列回路が介在している。逆止弁２８は、第１室８側に油を供給することができるが、第１室８から油の排出を阻止するように、第１室８側を順方向としている。また、絞り３０は、上述したクッション室が形成されたとき、クッション室に封じ込められた油を排出する。通路２４と通路２６とは結合され、逆止弁３２が介在する高圧ライン３４を介して制御手段、例えば電磁切換弁３６に接続されている。逆止弁３２は、電磁切換弁３６からの圧油が通路２４、通路２６を介して第１室８側に流れ、第１室８からの油が電磁切換弁３６に流れることを阻止するように第１室８側を順方向とするように接続されている。

電磁切換弁３６は、第１の切換状態と第２の切換状態とを選択的にとるもので、第１の切換状態において、圧油源、例えばポンプ３８からの圧油を高圧ライン３４に供給し、第２の切換状態において、高圧ライン３４をタンク４０に接続する。

逆止弁３２と通路２４、通路２６との接続点は、第２室１０への通路４２に接続されている。この通路４２では、逆止弁３２側から順に、流量調整手段、例えば絞り４４と、制御弁、例えばパイロット逆止弁４６とが直列に接続されている。パイロット逆止弁４６は、流量調整手段、例えば絞り４８を介して第２室１０に接続されるとともに、ストッパー室１４に直接に接続されている。パイロット逆止弁４６は、絞り４４側から第２室１０側に油を流し、逆方向に油が流れることを阻止するように第２室１０側を順方向として配置され、更に、高圧ライン３４の圧力が、所定の圧力、例えば電磁切換弁３４が第１の状態に切換えられているときの圧力のとき、第２室１０側に油が流れることを阻止するように構成されている。逆止弁４８は、パイロット逆止弁４６側から第２室１０側に油を流し、逆方向に油が流れることを阻止するように第２室１０側を順方向として配置されている。

また、第２室１０とストッパー室１４とは、第２排出通路、例えば排出通路５０を介してタンク４０に接続されている。排出通路５０には、第２室１０側に設けた流量調整手段、例えば絞り５２と、ストッパー室１４側に設けた流量調整手段、例えば絞り５４とがあり、これらは、逆止弁５６を介してタンク４０に接続されている。絞り５４は、第２室から油を排出するためのもので、絞り５２は上述したクッション室が形成されたとき、クッション室内に封じ込められた油を排出する。逆止弁５６は、絞り５２、５４側からタンク４０側に油が流れ、タンク４０側から絞り５２、５４側に油が流れることを阻止するようにタンク４０側を順方向として配置されている。

このように構成された弁用駆動装置では、今、弁２が閉弁状態にあるとすると、ピストン６がシリンダチューブ４のクッション室１２側に位置し、第２室１０の容積が最大になり、そこに油が充満している。また、電磁切換弁３６は第２の状態にあるとする。この状態において、電磁切換弁３６を第１の状態に切換えると、ポンプ３８から高圧ライン３４を流れた圧油が、逆止弁３２、通路２４を介して第１室８に供給される。また、圧油は逆止弁２８とを介して第１室８に供給される。このときの圧油の圧力によるピストン６の押圧力は、復帰バネ２２の復帰力よりも大きく、ピストン６は復帰バネ２２を圧縮しながら、ストッパー室１４側に向かって移動し、開弁を開始する。高圧ライン３４の圧力がパイロット逆止弁４６に印加されているので、パイロット逆止弁４６は閉じており、圧油は第２室１０には供給されない。

このとき、第２室１０内の油は、絞り５２、逆止弁５６を介してタンク４０に排出される。ピストン６の移動速度は、排出される油の流量を調整している絞り５４によって調整される。ピストン６の小径部６ｃがストッパー室１４に嵌り始めると、上述したようにクッション室が形成され、このクッション室から流出する油の流量を絞り５２が調整することによって、ピストン６の移動速度が減少させられ、クッション作用が生じる。そして、小径部６ｃが完全にストッパー室１４に嵌ったとき、ピストン６が停止し、弁２が完全に開弁状態となる。

この開弁状態において、電磁切換弁３６を第２の状態に切換えると、高圧ライン３４の圧力が低下し、圧縮されている復帰バネ２２の復帰力により、ピストン６がストッパー室１２側に向かって移動を開始する。これによって、通路２４から油が排出される。このとき、高圧ライン３４の圧力が低下しているので、パイロット逆止弁４６が開き、パイロット逆止弁４６を通して油が第２室１０側に流通可能である。従って、通路２４からの油は絞り４４、パイロット逆止弁４６を介して第２室１０に供給されるとともに、逆止弁４８を介しても第２室１０に供給される。このときのピストン６の移動速度は絞り４４によって調整されている。なお、逆止弁３２が設けられているので、通路２４、２６からの油が電磁切換弁３６側に流れることはない。

ピストン６の小径部６ｂがストッパー室１２に嵌り始めると、クッション室が形成され、そのクッション室からの油の流量が絞り３０によって調整され、クッション作用が行われ、更に小径部６ｂが完全にストッパー室１２に嵌ると、ピストン６が停止し、弁２は閉弁状態になる。なお、逆止弁２８が設けられているので、通路２６の油は、絞り３０側だけを流れ、クッション作用が有効となる。また、逆止弁５６が設けられているので、第１室８側から油が第２室１０に供給されている際に、タンク４０から油が第２室１０に逆流することはない。

このように、この駆動装置では、ピストン６がストッパー室１２側に向かって移動して閉弁する際に、第１室８から排出された油を、第２室１０に供給し、ピストン６がストッパー室１４側に向かって移動して閉弁する際に、第２室１０の油をタンク４０に排出している。タンク４０の油はポンプ３８に供給されるので、結局、油は循環することになる。従って、第２室１０に給排される油が単に第２室１０の出入りを繰り返すことはなく、この弁２が機関のシリンダヘッド部分付近に設けられていても、高温に晒されることがなく、油の劣化が促進されることはないし、油が沸騰することもないので、気泡が油に発生することもない。その結果、弁の作動不良や故障が生じにくくなる。

上記の実施の形態では、第１室８への油の給排は、通路２４と通路２６とを利用して行ったが、油の供給通路と、油の排出通路とをそれぞれ別個に設けることもできる。この場合、油の排出通路を絞り４４及びパイロット逆止弁４６の直列回路に接続する。また、シリンダチューブ４の両端にストッパー室１２、１４を設けたが、第２室１０側のストッパー室１４だけを設けることもできる。

本発明の第２実施形態の機関の弁用駆動装置は、内燃機関の気筒内への燃料の供給を行う燃料噴射弁のためのものである。第１実施形態と同じ部品については、同じ符号を付して説明を省略する。第１実施形態では、弁駆動装置は吸排気を行う交換弁２を作動しているが、第２実施形態では、計量シリンダ５１を介して燃料噴射弁５２を作動している。また、第１実施形態では、弁棒１６の反対側にも弁棒を備えた両ロッドタイプであるが、第２実施形態では、弁棒１６のみの片ロッドタイプとなっている。

第２実施形態の駆動装置も第１実施形態と同様に、ピストン６がストッパー室１２側に向かって移動して閉弁する際に、第１室８から排出された油を、第２室１０に供給し、ピストン６がストッパー室１４側に向かって移動して閉弁する際に。第２室１０の油をタンク４０に排出している。タンク４０の油はポンプ３８に供給されるので、結局、油は循環することになる。従って、第２室１０に給排される油が単に第２室１０の出入りを繰り返すことはなく、この計量シリンダ５１や燃料噴射弁５２が機関のシリンダヘッド部分付近に設けられていても、高温に晒されることがなく、油の劣化が促進されることはないし、油が沸騰することもないので、気泡が油に発生することもない。その結果、燃料噴射弁５２の作動不良や故障が生じにくくなる。

本発明の第１実施形態の弁の駆動装置の油圧回路図である。 本発明の第２実施形態の弁の駆動装置の油圧回路図である。

符号の説明

２ 交換弁
２ａ 弁棒
４ シリンダチューブ
６ ピストン
８ 第１室
１０ 第２室
１４ ストッパー室
２４ ２６ 通路（供給通路、第１排出通路）
４６ パイロット逆止弁（制御弁）
５０ 第２排出通路
５１ 計量シリンダ
５２ 燃料噴射弁

Claims (4)

1. 内燃機関の気筒内の気体の交換または内燃機関の気筒内への燃料噴射を行い、閉方向に押圧するバネを備えた弁に用いられる機関の弁用駆動装置であって、
   油圧シリンダのシリンダチューブと、
   このシリンダチューブ内を第１及び第２室に区画するピストンと、
   このピストンに固定され、前記弁に連結されるロッドと、
   第１室に圧油を供給可能な供給通路と、
   第１室から油を排出可能な第１排出通路と、
   前記弁の開弁時に第２室内に区画されるストッパー室と、
   第２室から油を排出可能な第２排出通路とを、
   備えた機関の弁用駆動装置において、
   第１排出通路を第２室に接続し、
   第１室に前記圧油を供給するときに閉状態になり、第１室から油を排出するときに開状態になる制御弁を、第１排出通路に配置したことを特徴とする機関の弁用駆動装置。
2. 請求項１記載の機関の弁用駆動装置において、前記ストッパー室を絞りを介して第２排出通路に接続した機関の弁用駆動装置。
3. 請求項１記載の機関の弁用駆動装置において、第２排出通路に、第２室方向を順方向とする第２排出通路用逆止弁を配置した機関の弁用駆動装置。
4. 請求項１記載の機関の弁用駆動装置において、前記供給通路に、第１室方向を順方向とする供給通路用逆止弁を配置した機関の弁用駆動装置。
   

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