JP2009526947A

JP2009526947A - アクチュエータピストンにブレーキをかける方法、及び空気アクチュエータ

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Publication number: JP2009526947A
Application number: JP2008555195A
Authority: JP
Inventors: ヘドマン、マトス; ホグルンド、アンデルス
Original assignee: Cargine Engineering AB
Current assignee: Cargine Engineering AB
Priority date: 2006-02-14
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2009-07-23
Also published as: SE531535C2; SE0600320L; CN101384797A; WO2007094732A1; EP1987235A1; RU2008136555A; KR20080103074A; US20090217894A1; EP1987235A4

Abstract

高圧側と低圧側とを有する圧力流体回路（６）に接続され、アクチュエータシリンダー（８，９）と、アクチュエータシリンダー（８，９）内に設けられ、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なアクチュエータピストン（１０，１１）と、アクチュエータシリンダー（８，９）とアクチュエータピストン（１０，１１）によって区画され、容積がアクチュエータピストン（１０，１１）の第２の位置から第１の位置への移動によって減少するアクチュエータチャンバー（１２，１３）と、第２の位置から第１の位置へアクチュエータピストン（１０，１１）を駆動するように設けられたばね手段と、アクチュエータピストン（１０，１１）が第２の位置から第１の位置へ向かって移動する間、低圧側とアクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を維持、または、確立し、同時に高圧側とアクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を遮断したまま保つ手段（２５）と、を備える空気アクチュエータである。空気アクチュエータはアクチュエータピストン（１０，１１）が第１の位置に到達する前に、低圧側とアクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を遮断するために設けられた手段（２５）を備える。

Description

本発明は、高圧側と低圧側を有する圧力流体回路に接続された空気アクチュエータのアクチュエータピストンにブレーキをかける方法に関する。空気アクチュエータはアクチュエータシリンダーと、前記アクチュエータシリンダー内に設けられ、第１の位置と第２の位置の間を移動可能なアクチュエータピストンと、前記アクチュエータシリンダーと前記アクチュエータピストンによって区画され、容積は前記アクチュエータピストンの第２の位置から第１の位置への移動によって減少するアクチュエータチャンバーと、前記アクチュエータピストンを第２の位置から第１の位置へ移動させるために設けられたばね手段とを備える。前記アクチュエータピストンの第２の位置から第１の位置への移動の間、前記ばね手段は、前記低圧側と前記アクチュエータチャンバーの間の連通を確立または維持し、一方この時、前記高圧側と前記アクチュエータチャンバーとの間の連通を遮断した状態に保つ。

本発明は、高圧側と低圧側を有する圧力流体回路に接続された空気アクチュエータにも関する。空気アクチュエータはアクチュエータシリンダーと、前記アクチュエータシリンダー内に設けられ、第１の位置と第２の位置の間を移動可能なアクチュエータピストンと、前記アクチュエータシリンダーと前記アクチュエータピストンによって区画され、容積は前記アクチュエータピストンの第２の位置から第１の位置への移動によって減少するアクチュエータチャンバーと、前記アクチュエータピストンを第２の位置から第１の位置へ移動させるために設けられたばね手段とを備える。前記アクチュエータピストンの第２の位置から第１の位置への移動の間、前記ばね手段は、前記低圧側と前記アクチュエータチャンバーの間の連通を維持または確立する同時に、前記高圧側と前記アクチュエータチャンバーとの間の連通を遮断した状態に保つ。

本発明は燃焼エンジンにも関する。少なくとも１つのエンジン弁は本発明に係る空気アクチュエータによって駆動される。

圧力流体回路内の圧力流体は１種類のガスあるいは空気等のガス混合物が好ましい。

ばね手段は機械ばね、液圧ばね、空気ばねのいずれでもよい。ばね手段はアクチュエータピストンに直接的または間接的に接触させてもよい。

第１の位置から第２の位置への先行動作によってアクチュエータピストンが第２の位置へ到達する前に既に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を確立することができる。この場合、第２の位置から第１の位置への動作の間、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通は確立されるというよりは、むしろ維持される。あるいは、第２の位置にアクチュエータピストンが到達した直後に関連して、アクチュエータピストンが第１の位置に戻ることができる時に、前記連通が確立されてもよく、それが好ましい。

燃焼エンジンの圧力流体作動弁は既に公知であり、例えば出願人のいくらかの先の特許出願がある。このような燃焼エンジンは少なくとも１つのシリンダーと、前記シリンダー内を往復するように配置されたピストンと、前記シリンダーと前記ピストンによって区画される燃焼チャンバーと、燃焼チャンバーに燃焼空気を導入するための少なくとも１つの入口と、燃焼チャンバーからの排気ガスを排出するための少なくとも１つの出口から構成されている。前記入口または出口の少なくとも一方は圧力流体によって駆動される少なくとも１つの自由に操作可能な弁を有する。前記弁は最初に述べた型の空気アクチュエータによって駆動される。

典型的に、圧力流体によって作動するエンジン弁は、閉位置において、シリンダーヘッド内のシートに当たっていて、開くために、通常、弁ばねの作用に抗して燃焼チャンバーの中へ移動する弁である。開動作と関連して、エネルギーが弁ばねによって吸収される。弁を開く時、空気アクチュエータに高い圧力を生じさせる目的で、空気アクチュエータの高圧側は通常アクチュエータチャンバーと連通される。これによりアクチュエータピストンと関連するエンジン弁が閉位置から開位置へ移動する間、アクチュエータピストンは第１の位置から第２の位置へ移動する。

そして、圧力流体によって作動するエンジン弁が閉位置へ戻り動作をする時、空気アクチュエータの高圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通は遮断されるか遮断された状態が保たれていて、空気アクチュエータの低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が確立される。あらかじめ付勢されたばねのエネルギーはエンジン弁が閉位置に戻るのに使用され、これと同時にアクチュエータピストンが第１の位置又はスタート位置に戻る。

弁の開閉は急速に行われ、したがって、弁が開位置と閉位置との間を移動している時、最高速度で行われる。高速で弁がシートと当たって、弁及び／又はシートがダメージを受けて又はこれにより機能が低下する危険性があることが問題となる。したがって、弁動作に対してある種のブレーキングを行うことが望ましく、空気アクチュエータのアクチュエータピストにブレーキをかける方法を備えた手段によって、またはこの方法を採用した空気アクチュエータを構成することによって行うことが適切である。

本発明の目的は、最初に定義した種類の空気アクチュエータのアクチュエータピストンにブレーキをかける方法を提供し、この方法によって弁の閉鎖と関連して前記弁のシートにおいて、空気アクチュエータによって駆動される前記弁が柔らかく当たるようになることにある。

上記目的を達成するため本発明は、最初に定義した方法であって、アクチュエータピストンが第１の位置に到達する前に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の前記連通が遮断されることを特徴とする。これにより、アクチュエータピストンが第１の位置に向かって継続動作をしている間、アクチュエータチャンバー内の圧力は上昇する。圧力の上昇によってアクチュエータピストンの動作にブレーキがかかり、したがって、アクチュエータピストンと関連するエンジン弁の動作にブレーキがかかる。

本発明の好ましい実施形態によると、アクチュエータピストンが第１の位置に到達するまで継続する前記アクチュエータチャンバーの容積の減少が、アクチュエータピストンの第１の位置への到達前に、ピストンの継続動作によって生じるアクチュエータチャンバー内での圧力の上昇で、実際にアクチュエータピストンの速度を減速させるのには十分な程度である時に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通は遮断される。

好ましくは、アクチュエータピストンが第１の位置に到達するまで継続する前記アクチュエータチャンバーの容積の減少が、アクチュエータピストンの第１の位置への到達前に、ピストンの継続動作によって生じるアクチュエータチャンバー内での圧力の上昇で、実際にアクチュエータピストンの速度を０まで減速させるのには十分な程度である時に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通は遮断される。

アクチュエータピストンの第２の位置から第１の位置への移動、そして、これに対応してアクチュエータピストンと関連するエンジン弁の開位置から閉位置への移動を可能な限り速くするため、ブレーキは可能な限り遅くかけ始めるのが好ましい。これのため、好ましくは、低圧側とアクチュエータチャンバーの間の連通を、アクチュエータピストンが第２の位置から第１の位置の間での移動距離の後の半分で、好ましくは前記移動距離の後の１／３で、さらに好ましくは前記移動距離の後の１／４で、遮断する。

ブレーキをかけている間、アクチュエータチャンバー内の圧力が、高圧側に存在する圧力を超える程度まで増加することが十分に起こりうる。エネルギーの再利用を提供するため、本発明では、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が遮断された時、アクチュエータチャンバー内の圧力が高圧側の圧力を超えている場合は、高圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が確立される。アクチュエータチャンバーの圧力が高圧側の圧力より低いが、高圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が確立されることも考えられる。これにより、アクチュエータチャンバーの圧力のより急速な増加が達成され、ブレーキはより後の段階でかけ始めることができる。

アクチュエータピストンが第１の位置に到達するのを保証するため、本発明によると、アクチュエータピストンが第１の位置に到達する前にアクチュエータピストンの動作が停止するか又は停止しそうになった時は、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が再確立される。

第１の位置へ向かうアクチュエータピストンの動作が停止したほぼその時に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が再確立されるのが好ましい。これにより、アクチュエータピストンが第１の位置に到達する前に、第２の位置の方向に向かって戻るのを避けられる。ブレーキはできる限り柔らかくかけるのが望ましく、それは提案された方法により達成される。好ましくは、ブレーキをかけること、すなわち低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を遮断するタイミングの選択は、アクチュエータピストンが動作をやめるくらい第１の位置にできる限り近い後の段階で、または、少なくとも前記第１の位置のとても近くで行われるべきである。

ブレーキをかけている間、高圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が確立されているならば、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を再確立するのに関連して、好ましくは同時に、高圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を遮断する。

本発明の目的は最初に定義した空気アクチュエータによっても達成できる。空気アクチュエータは、アクチュエータピストンが第１の位置に到達する前に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の前記連通を遮断するように設けられた手段を備えることを特徴とする。

さらに、空気アクチュエータは、アクチュエータピストンが第１の位置から第２の位置への移動の間のあらかじめ決められた位置に到達したとき、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通が遮断されるように設けられた手段と、あらかじめ決められた状態において低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を再確立するように設けられた手段とを備えることが好ましい。前記あらかじめきめられた状態は、第２の位置から第１の位置へのアクチュエータピストンの動作における時間のあらかじめ決められた段階に対応する位置であってもよい。

好ましくは、空気アクチュエータは、アクチュエータチャンバーの圧力が高圧側の圧力を超えている場合に、低圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を遮断した後、高圧側とアクチュエータチャンバーとの間の連通を確立するために設けられた手段も備える。このような手段は逆止め弁（non-return valve）を備え、逆止め弁は高圧側に向かって開き、アクチュエータチャンバーに向かって閉じるように設けられている。適切には、このような逆止め弁は、高圧側とアクチュエータチャンバーの間に延設された管路の枝管又はこの管路と平行な管路内に設けられている。

好ましくは、前記手段は、アクチュエータシリンダー内のアクチュエータチャンバーの動作及び／又は位置、及び／又はシートにおいてエンジン弁がぶつかる間に発生するエンジン弁からの音又は振動を感知する１つ以上のセンサと、前記センサからの信号に基づいて高圧側とアクチュエータチャンバーとの間及び低圧側とアクチュエータチャンバーとの間のそれぞれの連通を、確立及び遮断するよう制御するために設けられた手段を備える。後者の手段は好ましくは電気的に、さらに好ましくは電磁気的に、操作される少なくとも１つの弁部材を備える。

本発明は燃焼エンジンにも関するものであり、燃焼エンジンは、少なくとも１つのシリンダーと、シリンダー内で往復動作をするピストンと、前記シリンダーと前記ピストンによって区画される燃焼チャンバーと、燃焼チャンバーに燃焼空気を導入するための少なくとも１つの入口と、燃焼チャンバーからの排気ガスを排出する少なくとも１つの出口とを備える。前記入口及び前記出口の少なくともいずれか一方は自由に操作可能な少なくとも１つの圧力流体操作弁を有し、燃焼エンジンは前記少なくとも１つの弁を操作するために本発明にかかる空気アクチュエータを備えることを特徴とする。

本発明のさらなる特徴及び利点は詳しく後述の記載で、添付した特許請求の範囲によって開示する。

本発明は、例によって、添付した図の説明と伴に、後に説明する。

図１は本発明の燃焼エンジンの一部を概略的に示した図である。燃焼エンジンはシリンダー１と、シリンダー１内を往復するピストン２と、シリンダー１とピストン２によって区画される燃焼チャンバー３と、入口弁４と、出口弁５とを備える。排気ガスシステム等が出口弁５が設けられた出口に接続されている。

図１において、２ストロークサイクルの圧縮行程の間、又は、４ストロークサイクルの吸気行程の間、ピストン２は動作中であり、空気は、場合によっては燃料と一緒に、開いた入口弁４を通って燃焼チャンバー３内に入り込む。

燃焼エンジンは空気アクチュエータを備え、空気アクチュエータは弁４、５を操作するための弁アクチュエータ６を形成する。弁アクチュエータ６は圧力流体回路７に接続され、又は、圧力流体回路７を備え、それぞれ弁４、５に関連するアクチュエータシリンダー８、９と、それぞれのアクチュエータシリンダー８、９内に設けられるアクチュエータピストン１０、１１を備える。回路７は開いていても、閉じられていてもよい。高圧側の圧力は圧縮機によってつくることができる。アクチュエータシリンダー８、９に属するシリンダーヘッドと伴に、アクチュエータシリンダー８、９及びそれと関連するアクチュエータピストン１０、１１がアクチュエータチャンバー１２、１３を区画する。アクチュエータチャンバー１２、１３に関してアクチュエータピストン１０、１１の反対側には、機械ばね、この場合はらせん状のばねによって形成されたばね手段１４（図２に示す）が設けられている。アクチュエータチャンバー１２、１３の膨張によって、ばね手段１４は圧縮、すなわち、あらかじめ付勢される。

図２は弁アクチュエータのみまたは弁４、５の１つと関連する弁アクチュエータ６の一部を示した図である。図２に最もよく示されているように、圧力流体回路７は高圧側Ｈと低圧側Ｌとを備える。それぞれのアクチュエータチャンバー１２、１３は、少なくとも１つの第１の管路１５を介して圧力流体回路７の高圧側に接続され、第２の管路１６を介して圧力流体回路７の低圧側に接続される。管路１５、１６には少なくとも１つのパイロット弁１７、１８が設けられている。パイロット弁１７、１８は、好ましくは電磁気的に操作され、それぞれ第１の管路１５、第２の管路１６との連通の確立及び遮断をするように配設されている。図２に係る実施形態では、第１のパイロット弁１７は低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２又は１３との間を開くと同時に、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２又は１３との間を閉じ、その逆も同様の動作をする。一方、第２のパイロット弁１８は低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２又は１３との間のみの連通の確立及び遮断をするように配設されている。第２のパイロット弁は弁１７、１８のいずれか一方で、第２の管路１６において低圧側に近い側に位置する方である。第２のパイロット弁１８が第２の管路１６における連通を遮断しているならば、図２で示した配置においては、第１のパイロット弁の位置は低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通に影響を与えない。図２は、低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との連通のため、パイロット弁１７、１８を開いた状態における空気アクチュエータ６を示す。これにより、ばね１４はアクチュエータピストンを第１の位置に向かって押し、または、第１の位置で保持される。したがってこの間、空気アクチュエータと関連する弁４、５は閉位置に向かって押され、または、閉位置で保持される。

エンジン弁４、５が閉位置にあり、開かれる場合は、このような動作は図２に示した位置から移動するパイロット弁１７によって始められる。第１のパイロット弁１７は高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を開く位置に移動する。これにより、高圧側Ｈの圧力に対応して上昇した圧力がアクチュエータチャンバー１２、１３で生じる。そして、この圧力がばね１４のばね力との関係で十分な大きさならば、アクチュエータピストンはエンジン弁４、５の下死点（the lower dead end）と対応する第２の位置へ向かって移動する。第２の止まり位置の絶対位置、すなわちエンジン弁の開弁リフトは、エンジン速度や必要トルクなどのエンジンの操作パラメータを考慮して合わせることができ、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を遮断するタイミングの決定を通じて制御される。これにより、パイロット弁１７は低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を確立する位置に移動する。

一方、第２のパイロット弁１８はアクチュエータチャンバー１２、１３と低圧側Ｌとの間の連通を開く。

続いて、ばね１４に蓄えられたエネルギーはアクチュエータピストン１０、１１を停止するために、続いて、第１の位置へ移動するために用いられる。弁アクチュエータ６によって駆動されるエンジン弁４、５が適度の高速でこれらのシートに当たって、弁４、５またはこれらのシートを傷つけてしまったり、結果として弁４、５が跳ね返ったりするのを防止するために、本発明によると、アクチュエータピストン１０、１１が第１の位置へ向かって移動する動作と、エンジン弁４、５が閉位置へ向かって移動する動作が制動される。ここで、これは、第２のパイロット弁１８が低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を遮断するように制御されることによって、達成される。これにより、アクチュエータピストン１０、１１が第１の位置へ向かって移動し続けている間、アクチュエータチャンバー１２、１３では圧力が上昇する。更なる計測を行わないならば、ブレーキを十分に早くかけ始め、アクチュエータチャンバー１２、１３で生じる圧力が、アクチュエータピストンが第１の位置に到達する前にアクチュエータピストン１０、１１の動作が停止する程度であることが、好ましい。しかし、実際は、詳しく後述するように、第１の位置に到達する前にアクチュエータピストン１０、１１を停止させない。

さらに、ブレーキをかけ始めるのはできる限り遅く、アクチュエータピストンの動作が、アクチュエータピストン１０、１１が第１の位置にとても近くなるまで停止しないのが、好ましい。

アクチュエータピストン１０、１１が閉位置へ向かって動作している間、アクチュエータピストンの速度がゼロに近くなっていると推測できる時、低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通は、第２のパイロット弁１８の開位置への移動によって、再び開かれる。これにより、アクチュエータチャンバー１２、１３の圧力は急速に低下し、ばね１４に残っているエネルギーはアクチュエータピストンが第１の位置へ向かう動作を続けるのに用いられる。アクチュエータピストン１０、１１が第１の位置へ向かって戻り動作をしている間、この段階が十分に遅く行われるならば、エンジン弁４、５のシートでの柔らかくぶつかる。アクチュエータピストン１０、１１が第２の位置から第１の位置へ向かっている動作中の工程は、図６にも示されている。

起こる可能性がある特殊な場合として、アクチュエータピストン１０、１１のブレーキをかけている間、アクチュエータチャンバー１２、１３内の圧力が高圧側Ｈに存在する圧力を超える程度にまで増加することがある。そして、弁アクチュエータ６は高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を開くために設けられた手段を有する。このような手段は逆止め弁を備え、逆止め弁は第１の管路１５の枝管または第１の管路１５と平行な管路で、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３を連通する管路に設けられている。これによりある程度のエネルギーを再利用することができる。いずれかの逆止め弁を閉じたのに関連して、エンジン弁４、５がシートで柔らかくぶつかるため、低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３の連通が再び確立される。この結果は図７に示す。

図３は高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３を接続する２つの第１の管路１５と、それぞれの第１の管路１５の連通を確立及び遮断をするために設けられた２つのパイロット弁１７、１８と、を有する実施形態を示している。さらに、それぞれのパイロット弁１７、１８は第２の管路１６の連通を遮断及び確立するために設けられ、第２のパイロット弁１８は前記弁１７、１８のうち低圧側に近い方の１つである。図３において、アクチュエータピストン１０、１１は第１の位置又はこれに近い位置にある。アクチュエータピストン１０、１１が第２の位置へ移動している時、第１のパイロット弁１７（または、第２のパイロット弁１８、どちらが最初に移動するかは重要ではない）が、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３の間を開くために、移動する。これにより、第２の管路１６において低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通が遮断される。第２の位置に到達する時、又は、その前に、低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３の間の連通を開くために、第１のパイロット弁を例えば図３に示す位置に戻す。また、第２のパイロット弁も、まだ対応する位置に移動していないならば、その対応する位置に移動される。さらに好ましい実施形態では、アクチュエータピストン１０、１１が第１の位置にある最後の時間まで第２のパイロット弁は前記位置にとどまったままである。その後は、アクチュエータチャンバー１２、１３の外へ空気が排出されている間、アクチュエータピストン１０、１１が再び第１の位置に向かって移動する。アクチュエータピストンが第２の位置と第１の位置の間のあらかじめ決められた部分の距離移動した時、又は、時間のあらかじめ決められた期間経過した時、第２のパイロット弁１８は図３に示した位置から高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間を連通させる位置へ向かって移動される。これにより、高圧側Ｈによりアクチュエータチャンバー１２、１３内の圧力が急速に上昇されるので、前の実施形態に比べブレーキ効果が強くなる。第２のパイロット弁が低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を遮断する瞬間と、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通を開く瞬間の間に経過する時間の短い期間の間のアクチュエータチャンバー内の圧力の上昇が、アクチュエータチャンバー内で高圧側Ｈより高い圧力が発生されるため、十分に短いことも起こり得る。これにより、前にも述べたように、圧力空気の流れ（pulse）がアクチュエータチャンバーから高圧側に向かって流れる。これはエネルギー節約の観点からも好ましい。

アクチュエータピストン１０、１１の速度があらかじめ決められた速度まで減速した時、又は、例えば、第２のパイロット弁１８がブレーキをかける位置に移動した瞬間から時間のあらかじめ決められた期間経過した時に、前記パイロット弁は低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間が連通される位置に再び移動する。これにより、ばね１４からの作用によってアクチュエータピストン１０、１１は、図３に示される第１の位置までの残りの距離を移動する。なお、図３にかかる実施形態では低圧側Ｌに関しては直列に、高圧側Ｈに関しては並列に接続されたパイロット弁が示されている。しかし、パイロット弁が高圧側に関しては直列に、低圧側に関しては並列に接続された実施形態、又は、高圧側及び低圧側の両方に関して並列に接続された実施形態でもよい。

図４は空気アクチュエータ６の別のデザインを示す。このデザインは出願人の先の特許出願で既に述べられているが、本特許出願によって提案されるパイロット弁の制御によってさらに発展する。アクチュエータ６は、２つの異なるパイロット弁１９、２０とは別に、２つの従属弁（slave valve）２１、２２を備える。それぞれの従属弁２１、２２はそれぞれパイロット弁１９、２０と関連している。第１の従属弁２１は、従属弁２１の一方側で低圧側Ｌと直接連通する空間に設けられ、この空間は他方側で、従属弁２１と関連する第１のパイロット弁１９の位置によって、低圧側Ｌか高圧側Ｈのいずれか一方と連通する。第１のパイロット弁１９が、低圧側とパイロット弁１９と関連する従属弁２１の前記第２の側との間を連通するために開いた時、従属弁２１は低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間を連通させる。パイロット弁によって高圧側と前記第２の側との間が連通されるならば、従属弁２１によってアクチュエータチャンバー１２、１３と低圧側Ｌとの間のいかなる連通もされない。

第２の従属弁２２は一方側が高圧側Ｈと直接連通される空間に設けられ、この空間は他方側で、従属弁２２と関連するパイロット弁２０の位置によって、低圧側Ｌか高圧側Ｈのいずれか一方と連通する。第２のパイロット弁２０が、低圧側とパイロット弁２０と関連する従属弁２２の前記第２の側との間を連通するために開いた時、従属弁２２は高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間を連通させる。反対の場合として、アクチュエータチャンバー１２、１３内の圧力が高圧側Ｈに相当する程度の圧力を超えていないならば、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間は連通されない。前記第１の側の大きさとの関係でアクチュエータチャンバーに向かって開く従属弁の表面の大きさを適切に適合させることによって、問題となっている従属弁の逆止め弁の機能を達成できる。第２の従属弁２２のデザインは最初に開く第１の従属弁２１のデザインを採用しているため、第２の従属弁にのみ逆止め弁機能が存在するようになっている。

直動式の弁がこの環境で使用されるための十分な性能を有しているならば、すべてのパイロット弁及び従属弁を直動式の弁と置き換えることができる。図５はこのような実施形態の例を示していて、実施形態において弁２３、２４は電気的に、好ましくは電磁気的に、操作され、低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間、及び、高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間の連通をそれぞれ直接遮断及び連通するように設けられている。

上述したパイロット弁、従属弁、直動式の弁は高圧側Ｈとアクチュエータチャンバー１２、１３との間、及び、低圧側Ｌとアクチュエータチャンバー１２、１３との間との連通を確立及び遮断する手段を形成する。さらに、前記手段は制御ユニット２５を備え、制御ユニット２５はコンピュータプログラムを備えるコンピュータプログラムキャリアであることが好ましい。コンピュータプログラムは、このような結果に対応するように、本発明による方法を実施するよう導くこのような前提条件に基づいて、前記パイロット弁の開閉を制御するように適合されている。パイロット弁の制御はいわゆるマッピングによって実施されてもよく、前記弁の開閉は、例えば、最も近い先行段階からの経過時間を基準とする。代わりとして、アクチュエータピストン又は実時間のピストンの位置を感知し、これに基づきパイロット弁を制御する。

最後に、図１における燃焼エンジンについて述べる。このエンジンは例えばアクセル（gas pedal）等の部材２６を有し、部材２６は回転命令（a torque order）を与える目的で、制御ユニット２５に作動可能に接続されている。エンジンシャフト２８上に設けられた歯付ディスク（graded disc）２９と対向するセンサ２７は制御ユニット２５に作動するように接続され、エンジン速度、クランクシャフトの位置、及び／又はシリンダー１内でのピストン２８の位置についての連続的な情報を制御ユニット２５に与える。制御ユニット２５、より正確にはこれと一緒に設けられたソフトウェア等が、いつ操作弁４、５を開閉するかを決定する。

発明は例示の方法によってのみ示されているが、技術分野の当業者にとって別の実施形態は明らかである。したがって、発明の保護範囲は補助的な記載及び添付図を考慮しつつ、特許の請求項で定義されることよってのみ定められる。

特に、パイロット弁として述べられている弁の代わりに、別のパイロット弁で制御される従属弁（slave valve）を形成してもよいといえる。さらに、個々の適用によって許容できるならば、上述したパイロット弁１７、１８を１つのパイロット弁に置き換えてもよい。しかし、例えば図２及び図３において第２のパイロット弁１８を排除すると、操作条件及び操作に対応するために、残された第１のパイロット弁１７はより急速な機能が要求される。これは、エンジン弁を開くため及びエンジン弁にブレーキをかけるために、前記２つの弁のうちの１つのそれぞれが個々の移動に必要とする時間と同じ期間に、後者の弁は２倍移動しなければならないからである。

図１は本発明に係る燃焼エンジンの一部の概略図。図２は第１の実施形態に係る空気アクチュエータの一部を、部分的に断面にして概略的に示した側面図。図３は第２の実施形態に係る空気アクチュエータの一部を、部分的に断面にして概略的に示した側面図。図４は第３の実施形態に係る空気アクチュエータの一部を、部分的に断面にして概略的に示した側面図。図５は第４の実施形態に係る空気アクチュエータの一部を、部分的に断面にして概略的に示した側面図。図６は本発明の方法の実施形態における各段階を示したタイムスケジュールの図。図７は本発明の方法の第２の実施形態における各段階を示したタイムスケジュールの図。

Claims

高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを有する圧力流体回路（６）に接続され、
アクチュエータシリンダー（８，９）と、
前記アクチュエータシリンダー（８，９）内に設けられ、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なアクチュエータピストン（１０，１１）と、
前記アクチュエータシリンダー（８，９）と前記アクチュエータピストン（１０，１１）によって区画され、容積が前記アクチュエータピストン（１０，１１）の第２の位置から第１の位置への移動によって減少するアクチュエータチャンバー（１２，１３）と、
第２の位置から第１の位置へ前記アクチュエータピストン（１０，１１）を駆動するように設けられたばね手段（１４）と、
を備え、
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第２の位置から第１の位置へ向かって移動する間、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通は確立、または、維持され、一方、この時に、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通は遮断されたままである空気アクチュエータ（６）の前記アクチュエータピストン（１０，１１）にブレーキをかける方法であって、
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第１の位置に到達する前に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の前記連通が遮断されることを特徴とする方法。
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第１の位置に到達する時点まで連続して起こる前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）の容積の減少が、前記アクチュエータピストン（１０，１１）の第１の位置への到達前に、前記アクチュエータピストンの連続動作の中間に前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）内で起こる圧力の増加で前記アクチュエータピストン（１０，１１）の速度を実際に減速するのに十分な程度である時に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通が遮断されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第１の位置に到達する時点まで連続して起こる前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）の容積の減少が、前記アクチュエータピストン（１０，１１）の第１の位置への到達前に、前記アクチュエータピストンの連続動作の中間に前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）内で起こる圧力の増加で前記アクチュエータピストン（１０，１１）の速度を０まで減速するのに十分な程度である時に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通が遮断されることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の方法。
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第２の位置と第１の位置との間の移動距離の後の半分で、好ましくは前記移動距離の後の３分の１で、さらに好ましくは前記移動距離の後の４分の１で、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通が遮断されることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の方法。
前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を遮断するのに続いて、前記アクチュエータ（１２，１３）内の圧力が前記高圧側（Ｈ）の圧力より高い場合には、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を確立することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の方法。
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第１の位置に到達する前に、前記アクチュエータピストン（１０，１１）の動作が停止するか、または、停止しそうになった時に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータピストン（１２，１３）との間の連通が再確立されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の方法。
第１の位置へ向かう前記アクチュエータピストン（１０，１１）の動作が停止したほぼその時に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を再確立することを特徴とする請求項６に記載の方法。
前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通が再確立されたのに関連して、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通が遮断されることを特徴とする請求項６又は請求項７の何れかに記載の方法。
高圧側（Ｈ）と低圧側（Ｌ）とを有する圧力流体回路（６）に接続され、
アクチュエータシリンダー（８，９）と、
前記アクチュエータシリンダー（８，９）内に設けられ、第１の位置と第２の位置との間を移動可能なアクチュエータピストン（１０，１１）と、
前記アクチュエータシリンダー（８，９）と前記アクチュエータピストン（１０，１１）によって区画され、容積が前記アクチュエータピストン（１０，１１）の第２の位置から第１の位置への移動によって減少するアクチュエータチャンバー（１２，１３）と、
第２の位置から第１の位置へ前記アクチュエータピストン（１０，１１）を駆動するように設けられたばね手段（１４）と、
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第２の位置から第１の位置へ向かって移動する間、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を維持、または、確立し、同時に前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を遮断したまま保つ手段（１８，２５）と、
を備える空気アクチュエータであって、
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第１の位置に到達する前に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の前記連通がを遮断するために設けられた手段（１８，２５）を有することを特徴とする空気アクチュエータ。
前記アクチュエータピストン（１０，１１）が第２の位置から第１の位置への移動の中間のあらかじめ決められた位置に到達した時に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を遮断するように設けられた手段（１８，２５）を備えることを特徴とする請求項９に記載の空気アクチュエータ。
あらかじめ決められた状態において、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータ（１２，１３）との間の連通を再確立するように設けられた手段（１８，２５）を有することを特徴とする請求項９又は請求項１０の何れかに記載の空気アクチュエータ。
前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）内の圧力が前記高圧側（Ｈ）の圧力より高い場合に、前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通が遮断されたのに関連して、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間の連通を確立するように設けられた手段（１７，２５）を備えることを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか１つに記載の空気アクチュエータ。
前記アクチュエータシリンダー（８，９）内で前記アクチュエータピストン（１０，１１）の動作及び位置を感知するセンサと、
前記センサからの信号に基づいて、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間及び前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間のそれぞれの連通の確立及び遮断を制御するように設けられた手段（１７，２５；１８，２５）とを備えることを特徴とする請求項９乃至請求項１２の何れか１つに記載の空気アクチュエータ。
エンジン弁が前記エンジン弁のシートにぶつかった時に生じる音または振動を感知するセンサと、
前記センサからの信号に基づいて、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間及び前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間のそれぞれの連通の確立及び遮断を制御するように設けられた手段（１７，２５；１８，２５）とを備えることを特徴とする請求項９乃至請求項１３の何れか１つに記載の空気アクチュエータ。
少なくとも１つの電気的に、好ましくは電磁気的に操作される弁部材（１７，１８；１９，２０）を備え、
前記弁部材（１７，１８；１９，２０）は、前記高圧側（Ｈ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間及び前記低圧側（Ｌ）と前記アクチュエータチャンバー（１２，１３）との間のそれぞれの連通の確立及び遮断を制御するように設けられたことを特徴とする請求項９乃至請求項１４の何れか１つに記載の空気アクチュエータ。
少なくとも１つのシリンダー（１）と、
前記シリンダー内を往復動作するピストン（２）と、
前記シリンダー（１）と前記ピストン（２）によって区画される燃焼チャンバー（３）と、
前記燃焼チャンバー（３）に燃焼空気を導入するための少なくとも１つの入口と、
前記燃焼チャンバー（３）から排気ガスを排出するための少なくとも１つの出口と、
を備え、
前記入口及び前記出口の少なくとも何れか一方は、圧力流体によって駆動され自由に操作可能な少なくとも１つの弁（４，５）を備える燃焼エンジンであって、
前記少なくとも１つの弁（４，５）の操作のため、請求項９乃至請求項１５の何れか１つにかかる空気アクチュエータ（６）を備えることを特徴とする燃焼エンジン。