JP2645482B2 - 内燃機関の油圧駆動弁装置 - Google Patents
内燃機関の油圧駆動弁装置Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
- F01L9/20—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
- F01L9/24—Piezoelectric actuators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は油圧で給排気弁を作動せしめる内燃機関の油
圧駆動弁装置に関し、特に高速かつ滑らかな弁作動性能
を有する装置に関する。
圧駆動弁装置に関し、特に高速かつ滑らかな弁作動性能
を有する装置に関する。
［従来の技術］ 車両エンジンの給排気弁は、通常、クランクシャフト
と連動するカムシャフトにより開閉作動せしめられる
が、近年の車両エンジンに対する苛酷な要求、例えば省
燃費かつ大出力等を満足するには上記給排気弁のオーバ
ラップ期間やリフト量を自由に変更できることが望まし
い。
と連動するカムシャフトにより開閉作動せしめられる
が、近年の車両エンジンに対する苛酷な要求、例えば省
燃費かつ大出力等を満足するには上記給排気弁のオーバ
ラップ期間やリフト量を自由に変更できることが望まし
い。
そこで、例えば特開昭59−173512号、特開昭61−4322
8号では給排気弁を電磁油圧切替弁で作動せしめ、ある
いは特開昭60−259713号では給排気弁を油圧プランジャ
ポンプと電磁リリーフ弁とで開弁ないし閉弁せしめる油
圧駆動弁装置が提案されている。
8号では給排気弁を電磁油圧切替弁で作動せしめ、ある
いは特開昭60−259713号では給排気弁を油圧プランジャ
ポンプと電磁リリーフ弁とで開弁ないし閉弁せしめる油
圧駆動弁装置が提案されている。
なお、特開昭61−155608号にはピエゾ素子を使用した
高速応答弁が開示されている。
高速応答弁が開示されている。
［発明が解決しようとする問題点］ ところで、給排気弁等を油圧駆動する場合、エンジン
高速回転時にも十分な作動応答性を得るためには作動油
圧を高くする必要があるが、この場合の問題点として弁
体が振動して開閉制御が困難となり、あるいは弁体が弁
座に激突して異音を発するという問題があった。
高速回転時にも十分な作動応答性を得るためには作動油
圧を高くする必要があるが、この場合の問題点として弁
体が振動して開閉制御が困難となり、あるいは弁体が弁
座に激突して異音を発するという問題があった。
本発明はかかる問題点を解決するもので、高油圧で十
分な高速応答性を有してスムーズに作動するとともに、
異音も生じない内燃機関の油圧駆動弁装置を提供するこ
とを目的とする。
分な高速応答性を有してスムーズに作動するとともに、
異音も生じない内燃機関の油圧駆動弁装置を提供するこ
とを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の構成を図で説明すると、内燃機関の燃焼室Ｃ
へ通じる気流通路Ｐを開閉する弁体１を油圧シリンダ２
により開閉駆動する油圧駆動弁装置は、上記油圧シリン
ダ２に圧油を供給して上記弁体１を開方向へ作動せしめ
る圧油供給弁３と、上記油圧シリンダ２の圧油を排出し
て上記弁体１を閉方向へ作動せしめる圧油排出弁（図
略）と、上記弁体１の開放作動時および閉鎖作動時にお
いて、上記圧油供給弁３ないし圧油排出弁の少なくとも
一方を内燃機関の運転状態に応じて複数回に分けてパル
ス的に作動せしめる弁制御手段４とを具備している。
へ通じる気流通路Ｐを開閉する弁体１を油圧シリンダ２
により開閉駆動する油圧駆動弁装置は、上記油圧シリン
ダ２に圧油を供給して上記弁体１を開方向へ作動せしめ
る圧油供給弁３と、上記油圧シリンダ２の圧油を排出し
て上記弁体１を閉方向へ作動せしめる圧油排出弁（図
略）と、上記弁体１の開放作動時および閉鎖作動時にお
いて、上記圧油供給弁３ないし圧油排出弁の少なくとも
一方を内燃機関の運転状態に応じて複数回に分けてパル
ス的に作動せしめる弁制御手段４とを具備している。
［作用、効果］ 上記構成の装置においては、弁体の開放ないし閉鎖の
各作動時において、圧油供給弁ないし圧油排出弁の少な
くとも一方を複数回に分けてパルス的に作動せしめるか
ら、油圧シリンダへの高圧油の供給および油圧シリンダ
からの高圧油の排出は時間を有して漸次なされ、弁体の
開閉速度を振動やオーバシュートを生じない範囲内に抑
えることが可能であるとともに、上記パルス作動の時間
および頻度を制御することにより弁体の作動速度を上記
振動等を生じない範囲内で自在に調整することができ
る。
各作動時において、圧油供給弁ないし圧油排出弁の少な
くとも一方を複数回に分けてパルス的に作動せしめるか
ら、油圧シリンダへの高圧油の供給および油圧シリンダ
からの高圧油の排出は時間を有して漸次なされ、弁体の
開閉速度を振動やオーバシュートを生じない範囲内に抑
えることが可能であるとともに、上記パルス作動の時間
および頻度を制御することにより弁体の作動速度を上記
振動等を生じない範囲内で自在に調整することができ
る。
［実施例］ 第１図において、エンジンシリンダヘッドＨ内には燃
焼室Ｃに至る吸気路Ｐが形成され、該吸気路Ｐの開口に
はこれを開閉する吸気弁１が設けてある。吸気弁１の弁
体11は吸気路開口縁の弁座P1に当接してこれを閉鎖し、
上記弁体11からは操作ロッド12が上方へ伸びてバルブガ
イド13内を貫通してプランジャプレート５直下に至って
いる。
焼室Ｃに至る吸気路Ｐが形成され、該吸気路Ｐの開口に
はこれを開閉する吸気弁１が設けてある。吸気弁１の弁
体11は吸気路開口縁の弁座P1に当接してこれを閉鎖し、
上記弁体11からは操作ロッド12が上方へ伸びてバルブガ
イド13内を貫通してプランジャプレート５直下に至って
いる。
上記操作ロッド12の上端にはリテーナ61が設けられ、
該リテーナ61とシリンダヘッドＨ間にはコイルバネ６が
配設されて吸気弁１を閉鎖状態に付勢している。上記プ
ランジャプレート５は、図略のボルトによりシリンダヘ
ッドＨに固定され、プランジャプレート５に設けたシリ
ンダ室22内にはプランジャ21が上下動自在に保持せしめ
てあって、その下端は上記操作ロッド12の上端面に対向
位置している。
該リテーナ61とシリンダヘッドＨ間にはコイルバネ６が
配設されて吸気弁１を閉鎖状態に付勢している。上記プ
ランジャプレート５は、図略のボルトによりシリンダヘ
ッドＨに固定され、プランジャプレート５に設けたシリ
ンダ室22内にはプランジャ21が上下動自在に保持せしめ
てあって、その下端は上記操作ロッド12の上端面に対向
位置している。
上記プランジャプレート５上には圧油供給弁３が設け
てある。圧油供給弁３のハウジング内には油路を開閉す
るスプール31が設けてあり、該スプール31は高圧ポート
32と分配ポート33間を断接する。分配ポート33は上記シ
リンダ室22に連通している。なお、図示の状態では上記
ポート32、33間は遮断されている。
てある。圧油供給弁３のハウジング内には油路を開閉す
るスプール31が設けてあり、該スプール31は高圧ポート
32と分配ポート33間を断接する。分配ポート33は上記シ
リンダ室22に連通している。なお、図示の状態では上記
ポート32、33間は遮断されている。
上記スプール31の左右の端面はそれぞれポンプ室34お
よび作動圧ポート35に面しており、ポンプ室34は上記ス
プール31に比して大径のピストン71により区画され、そ
の入口ポートには絞り部341が形成されている。また、
上記作動圧ポート35内にはストッパ351が突設してあ
る。
よび作動圧ポート35に面しており、ポンプ室34は上記ス
プール31に比して大径のピストン71により区画され、そ
の入口ポートには絞り部341が形成されている。また、
上記作動圧ポート35内にはストッパ351が突設してあ
る。
上記スプール31はピエゾスタック７により作動せしめ
られる。ピエゾスタック７は、チタン酸ジルコン酸鉛を
主成分とする板厚0.5mm程度の圧電板の両面に通電電極
を配してこれらを数十枚積層したもので、電圧印加によ
り数十μｍ伸びる。上記ピエゾスタック７は弁ハウジン
グに螺結したカバー体72により保持されている。
られる。ピエゾスタック７は、チタン酸ジルコン酸鉛を
主成分とする板厚0.5mm程度の圧電板の両面に通電電極
を配してこれらを数十枚積層したもので、電圧印加によ
り数十μｍ伸びる。上記ピエゾスタック７は弁ハウジン
グに螺結したカバー体72により保持されている。
ピエゾスタック７は信号線41により外部の弁制御手段
たるコンピュータ４に接続され、該コンピュータ４から
の作動信号を受けて伸長する。コンピュータ４には、ア
クセル開度センサ42、エンジン回転角センサ43、エンジ
ン冷却水温センサ44等よりエンジン運転状態を示す信号
が入力している。
たるコンピュータ４に接続され、該コンピュータ４から
の作動信号を受けて伸長する。コンピュータ４には、ア
クセル開度センサ42、エンジン回転角センサ43、エンジ
ン冷却水温センサ44等よりエンジン運転状態を示す信号
が入力している。
上記高圧ポート32には油圧ポンプ８より至る高圧配管
81が接続され、また、ポンプ室34および作動圧ポート35
には作動圧配管82が接続されている。ポンプ吐出圧は圧
力調整弁85により100kg/cm2〜400kg/cm2に設定されてお
り、一方、作動圧は圧力調整弁86により10kg/cm2〜100k
g/cm2に設定されている。
81が接続され、また、ポンプ室34および作動圧ポート35
には作動圧配管82が接続されている。ポンプ吐出圧は圧
力調整弁85により100kg/cm2〜400kg/cm2に設定されてお
り、一方、作動圧は圧力調整弁86により10kg/cm2〜100k
g/cm2に設定されている。
上記プランジャプレート５上には上述の圧油供給弁３
と同一構造の圧油排出弁が設けてあり（図示略）、両弁
は分配ポート33で連通している。そして、圧油排出弁の
スプールは上記分配ポート33と油タンク84に至るリター
ン配管83との間を断接する。
と同一構造の圧油排出弁が設けてあり（図示略）、両弁
は分配ポート33で連通している。そして、圧油排出弁の
スプールは上記分配ポート33と油タンク84に至るリター
ン配管83との間を断接する。
上記構造の油圧駆動弁装置において、コンピュータ４
より圧油供給弁３に作動信号が入力するとピエゾスタッ
ク７は伸長し、ポンプ室34の圧力が一時的に増大してス
プール31を右方へ移動せしめる。これにより高圧ポート
32と分配ポート33間が連通し、高圧油がシリンダ室22へ
供給されて、吸気弁１がコイルバネ６のバネ力に抗して
押し下げ開放せしめられる。スプール移動後はポンプ室
34と作動圧ポート35は再び同圧となる。
より圧油供給弁３に作動信号が入力するとピエゾスタッ
ク７は伸長し、ポンプ室34の圧力が一時的に増大してス
プール31を右方へ移動せしめる。これにより高圧ポート
32と分配ポート33間が連通し、高圧油がシリンダ室22へ
供給されて、吸気弁１がコイルバネ６のバネ力に抗して
押し下げ開放せしめられる。スプール移動後はポンプ室
34と作動圧ポート35は再び同圧となる。
コンピュータ１の作動信号を停止しピエゾスタックに
蓄積された電荷を取り除くと、ピエゾスタック７は原形
に収縮し、ポンプ室34の圧力が一時的に低下して作動圧
ポート35の作動圧に押されスプール31は左方へ移動せし
められる。これにより、高圧ポート32と分配ポート33間
は遮断され、高圧油はシリンダ室22に閉じこめられて吸
気弁１の開放状態を維持する。
蓄積された電荷を取り除くと、ピエゾスタック７は原形
に収縮し、ポンプ室34の圧力が一時的に低下して作動圧
ポート35の作動圧に押されスプール31は左方へ移動せし
められる。これにより、高圧ポート32と分配ポート33間
は遮断され、高圧油はシリンダ室22に閉じこめられて吸
気弁１の開放状態を維持する。
コンピュータ１より圧油排出弁に作動信号が入力する
と、該排出弁内のピエゾスタックが伸長してスプールを
移動せしめ、上記分配ポート33はリターン配管83に連通
する。これにより、シリンダ室22内の高圧油は油タンク
84にリターンせしめられ、上記コイルスプリング６によ
り吸気弁１が上昇せしめられて閉鎖状態となる。
と、該排出弁内のピエゾスタックが伸長してスプールを
移動せしめ、上記分配ポート33はリターン配管83に連通
する。これにより、シリンダ室22内の高圧油は油タンク
84にリターンせしめられ、上記コイルスプリング６によ
り吸気弁１が上昇せしめられて閉鎖状態となる。
かくの如く、コンピュータにより圧油供給弁と圧油排
出弁の作動を制御して、上記シリンダ室への高圧油の供
給および排出のタイミング、速度を調整することにより
開弁および閉弁のタイミング、弁の開閉時間すなわち速
度を自由に変更できる。
出弁の作動を制御して、上記シリンダ室への高圧油の供
給および排出のタイミング、速度を調整することにより
開弁および閉弁のタイミング、弁の開閉時間すなわち速
度を自由に変更できる。
コンピュータにおいては、第２図に示す手順で吸気弁
の開閉タイミングおよび開閉時間を決定する。すなわ
ち、クランク角およびエンジン回転数を読込み、続いて
アクセル開度を読込んでエンジンの運転状態を知り、後
述する作動モードを決定するとともに、基本的な開閉タ
イミングおよび開閉時間を演算する。続いて冷却水温、
油温、および油圧を読込んで、これに応じて上記開閉時
間等を補正し出力する。
の開閉タイミングおよび開閉時間を決定する。すなわ
ち、クランク角およびエンジン回転数を読込み、続いて
アクセル開度を読込んでエンジンの運転状態を知り、後
述する作動モードを決定するとともに、基本的な開閉タ
イミングおよび開閉時間を演算する。続いて冷却水温、
油温、および油圧を読込んで、これに応じて上記開閉時
間等を補正し出力する。
吸気弁開閉時間の制御は圧油供給弁ないし圧油排出弁
を作動モードに応じてパルス的に開放作動せしめること
により行う。以下、異った作動モードを示す第３図〜第
６図のタイムチャートでこれを説明する。なお、各図
中、（１）は吸気弁、（２）は圧油供給弁、（３）は圧
油排出弁をそれぞれ示す。
を作動モードに応じてパルス的に開放作動せしめること
により行う。以下、異った作動モードを示す第３図〜第
６図のタイムチャートでこれを説明する。なお、各図
中、（１）は吸気弁、（２）は圧油供給弁、（３）は圧
油排出弁をそれぞれ示す。
第３図において、圧油供給弁をt1時間だけパルス的に
開放して吸気弁の開作動を開始せしめ、吸気弁の開放速
度が低下した時点で再びt2時間パルス的に圧油供給弁を
開放する。この間、圧油排出弁は閉鎖状態とする。これ
により、シリンダ室には間欠的に高圧油が供給され、吸
気弁はオーバシュートや振動を生じることなくスムーズ
に作動せしめられる。
開放して吸気弁の開作動を開始せしめ、吸気弁の開放速
度が低下した時点で再びt2時間パルス的に圧油供給弁を
開放する。この間、圧油排出弁は閉鎖状態とする。これ
により、シリンダ室には間欠的に高圧油が供給され、吸
気弁はオーバシュートや振動を生じることなくスムーズ
に作動せしめられる。
吸気弁を閉鎖せしめる場合には、圧油供給弁を閉じた
状態で圧油排出弁をt3時間パルス的に開放する。この開
放により、シリンダ室から高圧油が排出されて吸気弁は
閉作動を開始する。吸気弁が閉鎖端近くになってその閉
鎖速度が低下した時点で再び圧油排出弁をt4時間開放す
る。かくして、吸気弁は十分な低速で着座し、異音を生
じることはない。なお、この場合の時間t4は厳密に設定
する必要はない。
状態で圧油排出弁をt3時間パルス的に開放する。この開
放により、シリンダ室から高圧油が排出されて吸気弁は
閉作動を開始する。吸気弁が閉鎖端近くになってその閉
鎖速度が低下した時点で再び圧油排出弁をt4時間開放す
る。かくして、吸気弁は十分な低速で着座し、異音を生
じることはない。なお、この場合の時間t4は厳密に設定
する必要はない。
上記圧油供給弁ないし圧油排出弁の開放時間および開
放頻度は所望の吸気弁開閉速度を得るように適当に変更
することができる。
放頻度は所望の吸気弁開閉速度を得るように適当に変更
することができる。
第４図においては、吸気弁開作動時に圧油供給弁を開
放するとともに、この間、圧油排出弁を複数回（図例で
は２回）に分けてパルス的に開放する。吸気弁閉作動時
には圧油排出弁を開放するとともに、圧油供給弁を複数
回（図例では２回）に分けてパルス的に開放する。かか
る方法によっても吸気弁開閉速度を制御することができ
る。
放するとともに、この間、圧油排出弁を複数回（図例で
は２回）に分けてパルス的に開放する。吸気弁閉作動時
には圧油排出弁を開放するとともに、圧油供給弁を複数
回（図例では２回）に分けてパルス的に開放する。かか
る方法によっても吸気弁開閉速度を制御することができ
る。
第５図においては、吸気弁の開作動時および閉作動時
に、圧油供給弁および圧油排出弁をいずれも複数回（図
例では２回）に分けてパルス的に開放作動せしめる。か
かる方法によっても、吸気弁の開閉速度を制御すること
が可能である。
に、圧油供給弁および圧油排出弁をいずれも複数回（図
例では２回）に分けてパルス的に開放作動せしめる。か
かる方法によっても、吸気弁の開閉速度を制御すること
が可能である。
なお、上記弁装置によれば、シリンダ室への高圧油の
総供給量を調整することにより、吸気弁開度も制御でき
る。
総供給量を調整することにより、吸気弁開度も制御でき
る。
また、本発明は吸気弁に限られず、排気弁等の駆動に
適用できることはもちろんである。
適用できることはもちろんである。
第１図は油圧駆動弁装置の断面図を含む全体系統図、第
２図はコンピュータの処理手順を示すフローチャート、
第３図ないし第５図は各弁の作動タイムチャートであ
る。 １……吸気弁 11……弁体 ２……油圧シリンダ 21……プランジャ 22……シリンダ室 ３……圧油供給弁 31……スプール ４……コンピュータ（弁制御手段） ７……ピエゾスタック ８……油圧ポンプ 81……高圧配管 83……リターン配管 Ｃ……燃焼室 Ｐ……吸気路（気流通路）
２図はコンピュータの処理手順を示すフローチャート、
第３図ないし第５図は各弁の作動タイムチャートであ
る。 １……吸気弁 11……弁体 ２……油圧シリンダ 21……プランジャ 22……シリンダ室 ３……圧油供給弁 31……スプール ４……コンピュータ（弁制御手段） ７……ピエゾスタック ８……油圧ポンプ 81……高圧配管 83……リターン配管 Ｃ……燃焼室 Ｐ……吸気路（気流通路）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 猪頭 敏彦 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−100312（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−127507（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】内燃機関の燃焼室へ通じる気流通路を開閉
する弁体を油圧シリンダにより駆動する油圧駆動弁装置
において、上記油圧シリンダに圧油を供給して上記弁体
を開方向へ作動せしめる圧油供給弁と、上記油圧シリン
ダの圧油を排出して上記弁体を閉方向へ作動せしめる圧
油排出弁と、上記弁体の開放作動時および閉鎖作動時に
おいて、上記圧油供給弁ないし圧油排出弁の少なくとも
一方を内燃機関の運転状態に応じて複数回に分けてパル
ス的に作動せしめる弁制御手段とを具備する内燃機関の
油圧駆動弁装置。 - 【請求項２】上記弁制御手段は、弁体開放作動時におい
て、上記圧油排出弁を非作動状態とするとともに上記圧
油供給弁を複数回に分けてパルス的に作動せしめる特許
請求の範囲第１項記載の内燃機関の油圧駆動弁装置。 - 【請求項３】上記弁制御手段は、弁体閉鎖作動時におい
て、上記圧油供給弁を非作動状態とするとともに上記圧
油排出弁を複数回に分けてパルス的に作動せしめる特許
請求の範囲第１項記載の内燃機関の油圧駆動弁装置。 - 【請求項４】上記弁制御手段は、弁体開放作動時におい
て、上記圧油供給弁をパルス的に作動せしめるとともに
上記圧油排出弁を複数回に分けてパルス的に作動せしめ
る特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の油圧駆動弁装
置。 - 【請求項５】上記弁制御手段は、弁体閉鎖作動時におい
て、上記圧油排出弁をパルス的に作動せしめるとともに
上記圧油供給弁を複数回に分けてパルス的に作動せしめ
る特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の油圧駆動弁装
置。 - 【請求項６】上記弁制御手段は、上記圧油供給弁および
上記圧油排出弁のいずれをも複数回に分けてパルス的に
作動せしめる特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の油
圧駆動弁装置。 - 【請求項７】上記圧油供給弁および上記圧油排出弁はス
プールを有し、かつ、該スプールの駆動源としてピエゾ
スタックを有し、上記弁制御手段は上記ピエゾスタック
をパルス的に駆動する特許請求の範囲第１項記載の内燃
機関の油圧駆動弁装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62225857A JP2645482B2 (ja) | 1987-09-09 | 1987-09-09 | 内燃機関の油圧駆動弁装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62225857A JP2645482B2 (ja) | 1987-09-09 | 1987-09-09 | 内燃機関の油圧駆動弁装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6469707A JPS6469707A (en) | 1989-03-15 |
| JP2645482B2 true JP2645482B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=16835934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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-
1987
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