JP2010209747A - 内燃機関の電子制御式弁駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高圧配管系のキャビテーション・エロージョンの発生を抑えると共に、高圧管内で発生する油圧動力の消耗を防止して大幅な燃費向上を図る。
【解決手段】 内燃機関の弁駆動装置（２０）に収容された弁（２１）に取付けられて当該弁（２１）を開弁させる油圧ピストン（２２）と、油圧ピストン（２２）に油圧を供給する油圧発生手段（３３）と、油圧発生手段と油圧ピストンとの間に介装されて油圧発生手段から供給される油圧により油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータ（２５）と、油圧アクチュエータに取り付けられて油圧発生手段（３３）からの油圧を油圧アクチュエータに供給すると共に油圧アクチュエータから排出された油圧を低圧部（３７）へ排出する方向制御弁（３１）と、方向制御弁とは別体に設けられて方向制御弁の切替動作を制御するソレノイド弁（３２）と、油圧発生手段と方向制御弁とを接続する高圧管（６３）とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関の電子制御式弁駆動装置に関する。

従来の内燃機関、例えばディーゼル機関の電子制御式弁駆動装置として、図９に示すような構成の電子制御式排気弁駆動装置がある。この電子制御式排気弁駆動装置１は、排気弁２を開弁するとき、図示しない電子制御装置により駆動される電磁式のソレノイド弁３により方向制御弁４を開弁側に切り替えて、油圧ポンプ５、アキュムレータ６などからなる油圧源７から、高圧の油圧を油路８、方向制御弁４、油路９を通して、排気弁２の最大リフト量を制御するアクチュエータ１１に供給する。

アクチュエータ１１はフルストローク位置まで図示上方に移動し、当該アクチュエータ１１内の油圧が高圧管１２を通して、排気弁２に取付けられた油圧シリンダ１３に導かれる。この油圧シリンダ１３には、排気弁２のオーバーシュートや衝撃的着座を回避するため、ダンパ１５付きの油圧ピストン１４が装備されている。

上述のアクチュエータ１１から導かれた高圧の油圧は、空気ばね１６のばね力に抗して、油圧ピストン１４を図中下方に一気に移動させて、排気弁２を最大リフトさせる。排気弁２は、最大リフトに近づくとダンパ１５により弁速度が減速されて、オーバーシュートすることなく最大リフトとなり全開する。

排気弁２を閉弁するときには、方向制御弁４を閉弁側に切り替えると、空気ばね１６のばね力により油圧ピストン１４が図中上方に移動し、油圧シリンダ１３内の油圧が高圧管１２を通してアクチュエータ１１に導かれる。アクチュエータ１１に導かれた油圧は、高圧管９、方向制御弁４、低圧管１０を通してタンク１７に排出される。排気弁２は、着座するときに、上述のダンパ１５の作用により、弁速度が減速されて滑らかな着座が行われる。

また、内燃機関の弁駆動装置として、例えば特開平２−２４８６０７号公報に開示されているものがある（例えば、特許文献１参照）。この弁駆動装置は、内燃機関の吸排気弁を開弁方向に付勢する付勢手段と、吸排気弁を作動油圧により付勢手段の付勢力に抗して開弁させる油圧手段とを備え、油圧手段に対して作動油を給排して吸排気弁を開閉させるようにした内燃機関の弁駆動装置であり、油圧手段に作動油を供給する供給系又は油圧手段の作動油を排出する排出系の少なくとも一方に配設されたロジック弁等の開閉弁と、開閉弁の開閉時間を切り換える電磁切換弁とを備えている。

特開平２−２４８６０７号公報（４−７頁、図１）

しかしながら、上述の従来の電子制御式排気弁駆動装置１は、排気弁２の閉弁時に、ダンパ１５の作用により方向制御弁４から排出される油圧の流出に弁動作がついていけないために、高圧管９，１２等の高圧配管系内が一時的に負圧となり、キャビテーション・エロージョンが発生し易い環境になるという問題がある。

また、方向制御弁４から排気弁２の油圧ピストン１４までの、油路９、アクチュエータ１１、高圧管１２の長さが極めて長く油圧ラインの容積が大きくなるため、排気弁２の開閉に応じて油圧の供給と排出を繰り返すと、油圧の圧縮性によりその間において油圧動力の消耗が大きく、燃費が極めて悪くなるという問題がある。特許文献１に記載された弁駆動装置についても、上記の２つの問題と同様の問題が考えられる。

また、上述の従来の電子制御式排気弁駆動装置１においては、アクチュエータ１１、高圧管１２のほか、排気弁駆動装置の内部に設けられたダンパ１５が必要になるなど、部品点数が多くなり、極めてコスト高になるという問題もある。

さらに、方向切換弁４と油圧シリンダ１３との間に組み込まれたアクチュエータ１１や、排気弁２に組み込まれたダンパ１５付き油圧ピストン１４は極めて大型であり、機構全体が大型になりスペースが確保できず点検等における作業性が悪い。また、ダンパ１５には耐熱性の観点から特殊合金が使用されているために、機械加工が難しく、高価になるという問題もある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、高圧配管系のキャビテーション・エロージョンの発生を抑えると共に、高圧管内で発生する油圧動力の消耗を防止して、大幅な燃費向上を図ることができる内燃機関の電子制御式弁駆動装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、内燃機関の弁駆動装置に収容された弁に取付けられて当該弁を開弁させる油圧ピストンと、油圧ピストンに油圧を供給する油圧発生手段と、油圧発生手段と油圧ピストンとの間に介装されて油圧発生手段から供給される油圧により油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに取り付けられて油圧発生手段からの油圧を油圧アクチュエータに供給すると共に油圧アクチュエータから排出される油圧を低圧部へ排出する方向制御弁と、方向制御弁とは別体に設けられて方向制御弁の切替動作を制御するソレノイド弁と、油圧発生手段と方向制御弁とを接続する高圧管とを備えたことにある。

本発明の内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、方向制御弁は油圧アクチュエータに取り付けられているから、図９に示す従来の内燃機関の電子制御式弁駆動装置において必要とされた、方向制御弁と油圧アクチュエータとの間の高圧管９を排除することができ、高圧管９で発生していたキャビテーション・エロージョン問題を解決することができると共に、高圧管９における油圧動力の消耗を防止することができる。

また、油圧アクチュエータから排出される油圧は、方向制御弁から油圧タンクへ排出されるから、油圧発生手段と方向制御弁を接続する高圧管内では、常に油圧発生手段からの高圧の油圧がかかった状態となり、従来のような油圧の大きな強弱や負圧状態は発生しない。したがって、キャビテーション・エロージョンが発生しにくい環境となると共に、油圧動力の消耗を防止することができる。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、方向制御弁は、油圧アクチュエータと一体に弁駆動装置に取り付けられていることが望ましい。

このように、方向制御弁を油圧アクチュエータと一体に弁駆動装置に取り付けることにより、図９に示す従来の内燃機関の電子制御式弁駆動装置において必要とされた、油圧アクチュエータと弁駆動装置の油圧シリンダとの間を接続する高圧管１２を排除することができ、この高圧管１２で発生していたキャビテーション・エロージョン問題を解決するこ
とができると共に、高圧管１２における油圧動力の消耗を防止することができる。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、ソレノイド弁は、弁駆動装置と別体に設けられて油圧発生手段に接続されると共にソレノイド弁の各油路が接続される油路が設けられてなる油圧ブロックに取付けられ、油圧ブロックと方向制御弁は、油圧発生手段からの油圧を方向制御弁へ供給する高圧管で接続され、ソレノイド弁と方向制御弁は、方向制御弁の切替動作を制御するためのパイロット油圧を供給するパイロット管で接続されていることが望ましい。

電子制御式弁駆動装置のソレノイド弁には、電子機器が使用されることが多いが、このようにソレノイド弁を弁駆動装置と別体に設けられた油圧ブロックに取付けることにより、機関からの振動防止が図られてソレノイド弁の故障等を防止することができると共に、ソレノイド弁に必要な電気配線の取り回しが容易になる。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、油圧アクチュエータは、方向制御弁から供給される油圧により油圧ピストンを駆動するアクチュエータ機能と油圧ピストンの駆動速度を抑制するダンピング機能とを有するダンピング・アクチュエータからなることが望ましい。

このように、油圧アクチュエータをダンピング・アクチュエータによって形成すことにより、図９に示す従来の、方向制御弁と弁駆動装置の油圧ピストンとの間に組み込まれたアクチュエータ１１、及び弁駆動装置に組み込まれた高価なダンパ１５を排除することができ、これにより構成部品を減らすことができると共に、大幅なコストの低減が可能となる。また、弁駆動装置のダンパ１５が排除されたことにより、弁駆動装置を小型化することができ、機関まわりにスペースが確保されて、点検等の作業性が改善される。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、ダンピング・アクチュエータは、方向制御弁に連通するポートに接続されて方向制御弁から当該ダンピング・アクチュエータのアクチュエータピストンへの油圧の移動を許容する第１の逆止弁と、第１の逆止弁と並列に接続されてアクチュエータピストンの作動終了時の速度を抑えるべくアクチュエータピストンの動きに応じて閉塞される第１のバイパス油路と、弁に取付けられた油圧ピストンに連通するポートに接続されて油圧ピストンから当該ダンピング・アクチュエータのアクチュエータピストンへの油圧の移動を許容する第２の逆止弁と、第２の逆止弁と並列に接続されてアクチュエータピストンの作動終了時の速度を抑えるべくアクチュエータピストンの動きに応じて閉塞される第２のバイパス油路とを備えることが望ましい。

ダンピング・アクチュエータがこのような構成を有することにより、弁の開弁時には、第１の逆止弁を通して方向制御弁からアクチュエータピストンへ油圧が供給されると共に、アクチュエータピストンの動きに応じて閉塞される第２のバイパス油路を通して、アクチュエータピストンから弁の油圧ピストンへ油圧が供給される。このように、アクチュエータピストンの動きに応じて第２のバイパス油路が閉塞されるから、弁の開弁時にアクチュエータピストンの動きに応じて弁速度を減速することができる。

また、弁の閉弁時には、第２の逆止弁を通して弁の油圧ピストンからアクチュエータピストンへ油圧を排出すると共に、アクチュエータピストンの動きに応じて閉塞される第１のバイパス油路を通してアクチュエータピストンから方向制御弁へ油圧を排出する。このように、アクチュエータピストンの動きに応じて第１のバイパス油路が閉塞されるから、弁の閉弁時にアクチュエータピストンの動きに応じて弁速度を減速することができる。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、ダンピング・アクチュエータの第１及
び第２のバイパス油路は、それぞれ複数の油路からなり、当該ダンピング・アクチュエータのアクチュエータピストンの動きに応じて順次閉塞されることが望ましい。

このように、第１及び第２のバイパス油路がそれぞれ複数の油路からなり、アクチュエータピストンの動きに応じて複数の油路が順次閉塞されるから、弁の閉弁時には、最大リフトに近づくと弁速度が減速されてオーバーシュートすることなく最大リフトとなり、弁の閉弁時には、着座するときに弁速度が減速されて滑らかな着座が行われる。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、第１及び第２の複数のバイパス油路は、アクチュエータピストンの移動方向に沿って当該アクチュエータピストンの移動終端近傍位置から終端位置までの間に配列されていると共に、順次小径又は略同径のいずれか一方又は双方の組み合わせにより形成されていることが望ましい。

このように、第１及び第２の複数のバイパス油路が、アクチュエータピストンの移動方向に沿って当該アクチュエータピストンの移動終端近傍位置から終端位置までの間に配列されていると共に、順次小径又は略同径のいずれか一方又は双方の組み合わせにより形成されることにより、アクチュエータピストンは、移動終端位置近傍から終端位置まで移動する間に移動速度が順次減速される。これにより、油圧ピストンの開弁時及び閉弁時の弁速度を滑らかに、かつ確実に減速させることができる。

その他、上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、ダンピング・アクチュエータのアクチュエータピストンは、大径の大径ピストンと小径の小径ピストンとからなり、大径ピストンは、弁の開弁当初にだけ弁に取付けられた油圧ピストンに油圧を供給し、小径ピストンは、弁の開弁後に油圧ピストンに油圧を供給することが望ましい。

ダンピング・アクチュエータは、シリンダ内のガス圧が高い開弁当初は、大径の大径ピストンにより発生させた高圧の油圧を弁の油圧ピストンに供給し、一旦開弁した後は、より小径の小径ピストンにより発生させた低圧の油圧を弁の油圧ピストンに供給する。すなわち、ダンピング・アクチュエータの吐出圧（油圧）を弁の開弁時期に応じて変化させることにより、油圧の消耗を少なくして燃費の向上を図ることができる。

上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、大径ピストン及び小径ピストンは、大径ピストン内に同心的に摺動自在に収容された小径ピストンとからなると共に有底円筒形状をなし、大径ピストンは、当該大径ピストンの端面に小径ピストンの端面に油圧を供給する油圧供給孔を有し、小径ピストンのストロークは、大径ピストンのストロークよりも大きいことが望ましい。

このような構成により、シリンダ内のガス圧が高い開弁当初は、大径ピストンのストロークだけ大径ピストンと小径ピストンとが一体に開弁方向に移動すると共に、一旦開弁した後は、大径ピストンの油圧供給孔を通して油圧が供給された小径ピストンだけが、開弁方向にさらに移動する。これにより、ダンピング・アクチュエータの吐出圧（油圧）を弁の開弁時期に応じて確実に変化させることができ、油圧の消耗を少なくして燃費の向上を図ることができる。

以上のように、本発明の内燃機関の電子制御式弁駆動装置は、内燃機関の弁駆動装置に収容された弁に取付けられて当該弁を開弁させる油圧ピストンと、油圧ピストンに油圧を供給する油圧発生手段と、油圧発生手段と油圧ピストンとの間に介装されて油圧発生手段から供給される油圧により油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータに取り付けられて油圧発生手段からの油圧を油圧アクチュエータに供給すると共に
油圧アクチュエータから排出される油圧を低圧部へ排出する方向制御弁と、方向制御弁とは別体に設けられて方向制御弁の切替動作を制御するソレノイド弁と、油圧発生手段と方向制御弁とを接続する高圧管とを備える。

したがって、高圧配管系のキャビテーション・エロージョンの発生を抑えると共に、高圧管内で発生する油圧動力の消耗を防止して、大幅な燃費向上を図ることができるという優れた効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の電子制御式弁駆動装置を適用した、内燃機関の電子制御式排気弁駆動装置の外観図である。 図１に示した電子制御式排気弁駆動装置の概念図で、閉弁状態から開弁するときの作動を示したものである。 図１に示した電子制御式排気弁駆動装置の概念図で、開弁状態から閉弁するときの作動を示したものである。 図１に示した油圧ブロックの断面図である。 図１に示したダンピング・アクチュエータの概念図で、閉弁状態から開弁するときの作動を示したものである。 図１に示したダンピング・アクチュエータの概念図で、開弁状態から閉弁するときの作動を示したものである。 図２に示したダンピング・アクチュエータの具体例を示す断面図で閉弁時における状態を示したものである。 図７に示したダンピング・アクチュエータの開弁時における作動を示したものである。 従来のディーゼル機関の電子制御式排気弁駆動装置の概略説明図である。

本発明の内燃機関の電子制御式弁駆動装置の発明を実施するための形態を、図１ないし図８を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の電子制御式弁駆動装置を適用した電子制御式の排気弁駆動装置の概略を示す外観図である。図２及び図３は、図１に示した内燃機関の電子制御式排気弁駆動装置の概念図である。

図１及び図２に示すように、排気弁駆動装置２０には、排気弁２１と、排気弁２１の弁軸２１ａの上端に取付けられて当該排気弁２１を開弁させる油圧ピストン２２と、弁軸２１ａの途中に取り付けられて排気弁２１を閉弁（復旧動作）させる空気ばね２４が収容されている。

排気弁駆動装置２０の上部２０ａには、ダンピング・アクチュエータ２５と、油路の切替動作を行なう方向制御弁３１が一体に取付けられている。ダンピング・アクチュエータ２５は、油圧ピストン２２を駆動するアクチュエータ機能と、油圧ピストン２２の駆動速度を抑制するダンピング機能を有しており、油路６１を介して油圧ピストン２２の油圧シリンダ２３に接続されている。

方向制御弁３１は、後述のソレノイド弁３２からのパイロット油圧により、例えばシリンダ内をスプールが摺動することによって内部の油路を切り替えて、弁２１の開弁時には、油圧源（油圧供給手段）３３からの油圧をダンピング・アクチュエータ２５に供給すると共に、閉弁時には、ダンピング・アクチュエータ２５から排出される油圧をタンク（低圧部）３７へ排出する。

方向制御弁３１は、後述のソレノイド弁３２からパイロットポート３１ｃにパイロット
油圧が供給されないときにはポート３１ａと３１ｂとの間を遮断し、ポート３１ｂとドレインポート３１ｄとを連通する。そして、ソレノイド弁３２からパイロットポート３１ｃにパイロット油圧が供給されるとポート３１ａとポート３１ｂとを連通し、ポート３１ｂとドレインポート３１ｄとの間を遮断する。なお、方向制御弁３１は公知のものであるから、詳細な説明は省略する。

排気弁駆動装置２０の側方には、この排気弁駆動装置２０と別体の油圧ブロック３０が配設され、当該油圧ブロック３０には、ソレノイド弁３２とアキュムレータ３５が取り付けられる。図４に示すように、油圧ブロック３０内には油路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられ、ソレノイド弁３２の図示しない対応するポートに接続されている。

ソレノイド弁３２は、図示しない電子制御装置によりその作動が制御される電磁式のソレノイド弁であり、排気弁２１を開弁するときには、パイロット管６５を通して方向制御弁３１のパイロットポート３１ｃにパイロット油圧を供給する。また、排気弁２１を閉弁するときには、方向制御弁３１のパイロットポート３１ｃに供給していたパイロット油圧を、パイロット管６５から油圧ブロック３０と低圧管６４を通してタンク１７に排出する。

油圧源３３は、油圧ポンプ３４、アキュムレータ３５などからなり、油圧ポンプ３４は高圧管６２を介して油路３０ａに接続され、図２に示すように、アキュムレータ３５は高圧管６２に接続されている。

図４に示すように、油路３０ａは、油圧源３３から高圧の油圧を高圧管６３及びソレノイド弁３２に導く。ソレノイド弁３２は、油圧源３３からの油圧によりパイロット油圧を発生させる。油路３０ｂは、パイロット管６５を介して方向制御弁３１のパイロットポート３１ｃに接続されている。油路３０ｃは、ソレノイド弁３２から低圧管６４を介して油圧をタンク３７に排出する。

次に、ダンピング・アクチュエータ２５について説明する。図５及び図６は、ダンピング・アクチュエータ２５を模式的に示したものである。ダンピング・アクチュエータ２５は、アクチュエータシリンダ２６内にアクチュエータピストン２７が摺動自在に収容されている。

アクチュエータシリンダ２６は、その一側端面にポート２６ａが、他側端面にポート２６ｂが設けられている。そして、ポート２６ａは方向制御弁３１に接続され、ポート２６ｂは、油路６１を介して排気弁２１に取り付けられている油圧シリンダ２３に接続される。

ダンピング・アクチュエータ２５のポート２６ａには、方向制御弁３１から当該ダンピング・アクチュエータ２５への油圧の移動を許容する第１の逆止弁４０が接続され、ポート２６ｂには、油圧シリンダ２３から当該ダンピング・アクチュエータ２５への油圧の移動を許容する第２の逆止弁４１が接続されている。そして、第１の逆止弁４０には第１のバイパス油路４２が並列に接続されており、第２の逆止弁４１には第２のバイパス油路４３が並列に接続されている。

第１のバイパス油路４２及び第２のバイパス油路４３は、それぞれ複数の油路が並列に接続されて構成されており、アクチュエータピストン２７の動きに応じて順次閉塞され、これによりダンピング機能を有するようになっている。

具体的には、第１のバイパス油路４２は、例えば３本の油路４４，４５，４６からなり
、これらの油路の各一端が第１の逆止弁４０と方向制御弁３１との間に接続され、各他端がアクチュエータシリンダ２６の側壁のポート２６ａ側に設けられ、アクチュエータピストン２７の移動方向に沿って、すなわち軸方向に、当該アクチュエータピストン２７の移動終端近傍位置から終端位置までの間に所定の間隔で並設されたポート２６ｃ，２６ｄ，２６ｅに接続されている。

これらの油路４４，４５，４６は、この順に順次小径又は略同径の、いずれか一方又は双方の組み合わせにより形成されることが望ましい。例えば、本油路４４，４５，４６は、この順に順次小径に、つまり油路４４が最も大径に、油路４６が最も小径に、そして油路４５がその間の径に形成されている。したがって、アクチュエータピストン２７がアクチュエータシリンダ２６のポート２６ａ側に近づくに従い、ダンピング効果が急激に高まる。

同様に、第２のバイパス油路４３は、３本の油路４７，４８，４９からなり、これらの油路の各一端が油路６１の逆止弁４１の下流側（油圧シリンダ２３側）に接続され、各他端がアクチュエータシリンダ２６の側壁のポート２６ｂ側に設けられアクチュエータピストン２７の移動方向に沿って、すなわち軸方向に、当該アクチュエータピストン２７の移動終端近傍位置から終端位置までの間に所定の間隔で並設されたポート２６ｆ，２６ｇ，２６ｈに接続されている。

これらの油路４７，４８，４９は、この順に順次小径又は略同径の、いずれか一方又は双方の組み合わせにより形成されることが望ましい。例えば、本油路４７，４８，４９は、この順に順次小径に、つまり油路４４が最も大径に、油路４６が最も小径に、そして油路４５がその間の径に形成されている。したがって、アクチュエータピストン２７がアクチュエータシリンダ２６のポート２６ｂ側に近づくに従い、ダンピング効果が急激に高まる。

また、ダンピング・アクチュエータ２５は、第１のバイパス油路４２を構成する油路４４，４５，４６や、第２のバイパス油路４３を構成する油路４７，４８，４９の間隔や太さ（断面積）を変えることにより、所望のダンピング機能を設定することが可能となる。

図７及び図８は、図５及び図６に示したダンピング・アクチュエータ２５の具体的な構成の断面図を示したものである。ダンピング・アクチュエータ２５のアクチュエータシリンダ２６には、図中上部の一側の側面にポート２６ａが設けられており、下部の他側の側面にポート２６ｂが設けられている。

また、アクチュエータシリンダ２６内に上述の第１及び第２の逆止弁４０，４１が収容されると共に、第１及び第２のバイパス油路４２，４３が設けられている。すなわち、ダンピング・アクチュエータ２５は、そのアクチュエータシリンダ２６内に、第１及び第２の逆止弁４０，４１と、第１及び第２のバイパス油路４２，４３が一体に組み込まれている。これにより、図９に示す従来の内燃機関の電子制御式弁駆動装置のように、ダンパ１５を弁駆動装置内に設けているものに比し、弁駆動装置を小型化することができる。

アクチュエータピストン２７は、有底円筒形状の２つのアクチュエータピストン２７Ａ、２７Ｂにより二重ピストンを構成している。外径が大径の大径ピストン２７Ａは、端面中央に油圧供給孔２７ａを有し、アクチュエータシリンダ２６内を所定のストロークＳａだけ移動可能とされる。

大径ピストン２７Ａよりも外径が小径の小径ピストン２７Ｂは、大径ピストン２７Ａ内に同心的にかつ摺動可能に収容され、アクチュエータシリンダ２６内を大径ピストン２７
ＡのストロークＳａよりも大きい所定のストロークＳｂだけ移動可能とされる。大径ピストン２７Ａの油圧供給孔２７ａは、小径ピストン２７Ｂに油圧を供給するためのものである。

このダンビング・アクチュエータ２５は、排気弁２１の開弁当初はシリンダ内のガス圧が高いため大きな力が必要であり、このためポート２６ａに導入される高圧の油圧により、大径ピストン２７Ａを使用して大きな油圧Ｆ１を発生させて、ポート２６ｂから油圧シリンダ２３に供給する。大径ピストン２７Ａは、図７に示す位置からストロークＳａだけ移動して、図８に示す位置に停止する。このとき、小径ピストン２７Ｂは、大径ピストン２７Ａと一体になってストロークＳａだけ移動する。

排気弁２１が開弁を開始した後には、小径ピストン２７Ｂだけを使用して、図８に示すようにストロークＳｂ移動させ、上記油圧Ｆ１よりも小さい油圧Ｆ２を発生させて、ポート２６ｂから油圧シリンダ２３に供給する。

このとき、大径ピストン２７Ａは、図８に示すように、ストロークＳａの位置に停止している。このように、ダンピング・アクチュエータ２５の吐出圧（油圧）を弁の開弁時期に応じて変化させることにより、排気弁２１の開弁動作時における油圧の消耗を抑えることが可能となり、燃費の向上が図られる。

次に、図２及び図３に基づいて、排気弁駆動装置２０の作用を説明する。図２に示すように、排気弁２１が閉弁しているとき、ダンピング・アクチュエータ２５のアクチュエータピストン２７は、図示のようにポート２６ａ側の閉弁位置（終端位置）に停止している。また、バイパス油路４２の各油路４４，４５，４６が閉塞されている。また、油圧源３３の高圧の油圧が、油圧ブロック３０を通して高圧管６３に供給されている。このとき、方向制御弁３１のポート３１ａと３１ｂとの間は遮断されている。

排気弁２１を開弁すべく、図示しない電子制御装置によりソレノイド弁３２が駆動されると、ソレノイド弁３２がパイロット管６５を通して、方向制御弁３１のパイロットポート３１ｃにパイロット油圧を供給する。方向制御弁３１は、パイロット油圧が供給されると開弁してポート３１ａと３１ｂとを連通し、ポート３１ｂとドレインポート３１ｄとの間を遮断する。

高圧管６３内の油圧は、方向制御弁３１と第１の逆止弁４０とを通してダンピング・アクチュエータ２５のアクチュエータシリンダ２６に供給され、これに伴いアクチュエータピストン２７が矢印で示すように下方に移動する。アクチュエータピストン２７の移動に伴い、第１のバイパス油路４２の油路４６，４５，４４が順次開口され（図５参照）、これらの油路からもアクチュエータシリンダ２６に高圧の油圧が供給される。

アクチュエータピストン２７の移動に伴い、アクチュエータシリンダ２６内の油圧が第２のバイパス油路４３を通して油圧シリンダ２３に供給され、油圧ピストン２２が空気ばね２４のばね力に抗して、排気弁２１を図中下方に押し下げて開弁させる。上述したように、ダンピング・アクチュエータ２５は、開弁初期において大きな油圧Ｆ１を発生して油圧シリンダ２３に供給し、開弁が開始した後は、油圧Ｆ１よりも低い油圧Ｆ２を発生させて油圧シリンダ２３に供給する。

アクチュエータピストン２７は、開弁位置近傍（移動終端位置近傍）から開弁位置（終端位置）まで移動するときに、軸方向に配置された第２のバイパス油路４３の各油路４７，４８，４９を順次閉塞する。これにより、当該アクチュエータピストン２７が徐々に減速されて、図２の２点鎖線で示す開弁位置（終端位置）に停止する。

アクチュエータピストン２７と油圧ピストン２２は油路６１の油柱により繋がっているために、排気弁２１は、アクチュエータピストン２７の動きと略同じ動きをする。これにより、排気弁２は、作動終了時、すなわち最大リフトに近づくと、弁速度が減速されてオーバーシュートすることなく最大リフトとなり、図２の２点鎖線及び図３の実線で示すように全開する。

排気弁２１を閉弁すべく、図示しない電子制御装置によりソレノイド弁３２が駆動されると、ソレノイド弁３２から方向制御弁３１のパイロットポート３１ｃへのパイロット油圧の供給が遮断される。これに伴い、方向制御弁３１は、ポート３１ａと３１ｂとの間が遮断され、ポート３１とドレインポート３１ｄとが連通される。

このとき、ソレノイド弁３２のパイロット油圧は、油圧ブロック３０の油路３０ｃから低圧管６４を通してタンク３７に排出される。これに伴い、図３に示すように、ダンピング・アクチュエータ２５のアクチュエータシリンダ２６内の油圧が、バイパス油路４２及び方向制御弁３１のポート３１ｂを通して、方向制御弁３１のドレインポート３１ｄからタンク３７に排出され、アクチュエータシリンダ２６内の油圧が低下する。

アクチュエータシリンダ２６の油圧の低下に伴い、空気ばね２４のばね力により油圧ピストン２２が矢印で示すように上方に移動し、油圧シリンダ２３内の油圧が第２の逆止弁４１を通してアクチュエータシリンダ２６に導入される。

これに伴いアクチュエータピストン２７が、図３の実線で示す開弁位置から矢印で示すように上方に移動する。アクチュエータピストン２７の移動に伴い、第２のバイパス油路４３の油路４９，４８，４７が順次開口され（図６参照）、これらの油路からも油圧シリンダ２３内の油圧がアクチュエータシリンダ２６に導入される。

アクチュエータピストン２７は、閉弁位置近傍（移動終端位置近傍）から閉弁位置（終端位置）まで移動するときに、軸方向に配置された第１のバイパス油路４２の各油路４４，４５，４６を順次閉塞する（図５参照）。これにより、当該アクチュエータピストン２７が徐々に減速されて、図３の２点鎖線で示す閉弁位置（終端位置）に停止する。

ダンピング・アクチュエータ２５のアクチュエータピストン２７と油圧ピストン２２は、油路６１の油柱により繋がっているため、排気弁２１はダンピング・アクチュエータ２５のアクチュエータピストン２７の動きと略同じ動きをする。

これにより、排気弁２は、作動終了時、すなわち着座するときに弁速度が減速されて、図３の２点鎖線及び図２の実線で示すように滑らかな着座が行われる。このようにして、排気弁２１の開弁動作及び閉弁動作が行われる。

このように、排気弁２１の閉弁時における油圧の戻りラインを油圧ブロック３０から切り離して、すなわち油圧源３３から切り離して、排気弁２１の油圧ピストン２２の近傍に配置した方向制御弁３１に設けることにより、油圧ブロック３０と方向制御弁３１とを接続する高圧管６３内では、常に油圧源３３からの高圧の油圧がかかった状態となり、油圧の大きな強弱や負圧状態は発生しない。したがって、高圧管６３では、キャビテーション・エロージョンが発生しにくい環境となると共に、油圧動力の消耗を防止することができる。

本発明は、上述の一実施の形態に係る内燃機関の電子制御式排気弁駆動装置に限定され
るものではなく、内燃機関の電子制御式吸気弁駆動装置及びその他様々な内燃機関の電子制御式弁駆動装置に対して実施することが可能である。

１ 電子制御式排気弁駆動装置
２ 排気弁
３ ソレノイド弁
４ 方向制御弁
５ 油圧ポンプ
６ アキュムレータ
７ 油圧源
８，９ 油路
１２ 高圧管
１０ 低圧管
１１ アクチュエータ
１３ 油圧シリンダ
１４ 油圧ピストン
１５ ダンパ
１６ 空気ばね
１７ タンク
２０ 排気弁駆動装置
２０ａ 上部
２１ 排気弁
２１ａ 弁軸
２２ 油圧ピストン
２３ 油圧シリンダ
２４ 空気ばね
２５ ダンピング・アクチュエータ
２６ アクチュエータシリンダ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ，２６ｈ ポート
２７ アクチュエータピストン
２７Ａ 大径ピストン
２７Ｂ 小径ピストン
２７ａ 油圧供給孔
３０ 油圧ブロック
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 油路
３１ 方向制御弁
３１ａ、３１ｂ ポート
３１ｃ パイロットポート
３１ｄ ドレインポート
３２ ソレノイド弁
３３ 油圧源
３４ 油圧ポンプ
３５ アキュムレータ
３７ タンク
４０，４１ 逆止弁
４２，４３ バイパス油路
４４，４５，４６，４７，４８，４９ 油路
６１ 油路
６２，６３ 高圧管
６４ 低圧管
６５ パイロット管
Ｓａ 大径ピストンのストローク
Ｓｂ 小径ピストンのストローク

Claims (7)

1. 内燃機関の弁駆動装置（２０）に収容された弁（２１）に取付けられて当該弁（２１）を開弁させる油圧ピストン（２２）と、前記油圧ピストン（２２）に油圧を供給する油圧発生手段（３３）と、前記油圧発生手段と前記油圧ピストンとの間に介装されて前記油圧発生手段から供給される油圧により前記油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータ（２５）と、前記油圧アクチュエータに取り付けられて前記油圧発生手段（３３）からの油圧を前記油圧アクチュエータに供給すると共に前記油圧アクチュエータから排出された油圧を低圧部（３７）へ排出する方向制御弁（３１）と、前記方向制御弁とは別体に設けられて前記方向制御弁の切替動作を制御するソレノイド弁（３２）と、前記油圧発生手段と前記方向制御弁とを接続する高圧管（６３）とを備えたことを特徴とする内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
2. 前記方向制御弁（３１）は、前記油圧アクチュエータ（２５）と一体に前記弁駆動装置（２０）に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
3. 前記ソレノイド弁（３２）は、前記弁駆動装置（２０）と別体に設けられて前記油圧発生手段（３３）に接続されると共に前記ソレノイド弁の各油路が接続される油路（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）が設けられてなる油圧ブロック（３０）に取付けられ、前記油圧ブロックと前記方向制御弁（３１）は、前記油圧発生手段からの油圧を前記方向制御弁へ供給する前記高圧管（６３）で接続され、前記ソレノイド弁と前記方向制御弁は、前記方向制御弁の切替動作を制御するためのパイロット油圧を供給するパイロット管（６５）で接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
4. 前記油圧アクチュエータは、前記方向制御弁から供給される油圧により前記油圧ピストンを駆動するアクチュエータ機能と前記油圧ピストンの駆動速度を抑制するダンピング機能とを有するダンピング・アクチュエータ（２５）からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
5. 前記ダンピング・アクチュエータ（２５）は、前記方向制御弁（３１）に連通するポート（２６ｂ）に接続されて前記方向制御弁から当該ダンピング・アクチュエータのアクチュエータピストン（２７）への油圧の移動を許容する第１の逆止弁（４０）と、前記第１の逆止弁と並列に接続されて前記アクチュエータピストンの作動終了時の速度を抑えるべく前記アクチュエータピストンの動きに応じて閉塞される第１のバイパス油路（４２）と、前記弁（２１）に取付けられた前記油圧ピストン（２２）に連通するポート（２６ｂ）に接続されて前記油圧ピストンから当該ダンピング・アクチュエータの前記アクチュエータピストンへの油圧の移動を許容する第２の逆止弁（４１）と、前記第２の逆止弁と並列に接続されて前記アクチュエータピストンの作動終了時の速度を抑えるべく前記アクチュエータピストンの動きに応じて閉塞される第２のバイパス油路（４３）とを備えたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
6. 前記ダンピング・アクチュエータ（２５）の第１及び第２のバイパス油路（４２，４３）は、それぞれ複数の油路（４４，４５，４６，４７，４８，４９）からなり、当該ダンピング・アクチュエータのアクチュエータピストン（２７）の動きに応じて順次閉塞されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
7. 前記第１及び第２の複数のバイパス油路（４４，４５，４６，４７，４８，４９）は、前記アクチュエータピストン（２７）の移動方向に沿って当該アクチュエータピストンの移動終端近傍位置から終端位置までの間に配列されていると共に順次小径又は略同径のい
   ずれか一方又は双方の組み合わせにより形成されていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。

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