JP5781331B2 - Valve operating device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の吸気弁、排気弁を駆動するための内燃機関の動弁装置及び内燃機関の動弁駆動方法に関する。   The present invention relates to a valve operating apparatus for an internal combustion engine for driving an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine, and a valve driving method for the internal combustion engine.

内燃機関の制御の自由度を高めるため、カム駆動の代わりに油圧アクチュエータ及び油圧サーボ弁等を用いて吸気弁、排気弁を制御する油圧式の弁駆動装置がある。例えば、弁の開閉動作(リフト)のみをアクチュエータにて行う、弁駆動装置が提案されている(特許文献1)。また、特許文献2には、ノズルフラッパ機構を備えているサーボ弁が記載されている。   In order to increase the degree of freedom of control of an internal combustion engine, there is a hydraulic valve drive device that controls an intake valve and an exhaust valve using a hydraulic actuator, a hydraulic servo valve, and the like instead of a cam drive. For example, there has been proposed a valve driving device in which only an opening / closing operation (lift) of a valve is performed by an actuator (Patent Document 1). Further, Patent Document 2 describes a servo valve provided with a nozzle flapper mechanism.

特開2009−257319号公報JP 2009-257319 A 特開2010−060128号公報JP 2010-060128 A

ところで、特許文献1に記載の弁駆動装置では、自由な弁制御が可能となるものの、油圧アクチュエータの故障確率を考慮し、信頼性を高める必要がある。   By the way, although the valve drive device described in Patent Document 1 enables free valve control, it is necessary to increase the reliability in consideration of the failure probability of the hydraulic actuator.

本発明は、上述した課題を解決するものであり、油圧アクチュエータの信頼性を高めた内燃機関の動弁装置及び内燃機関の動弁駆動方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, and an object thereof is to provide a valve operating device for an internal combustion engine and a valve driving method for the internal combustion engine in which the reliability of the hydraulic actuator is improved.

上述の目的を達成するために本発明の内燃機関の動弁装置は、制御信号で動作して、作動油圧力の供給対象を切り換える方向切換制御弁と、前記方向切換制御弁により切り換えられた作動油圧力の供給対象に応じて弁駆動シリンダ内で往復運動して、内燃機関の排気弁と吸気弁との少なくとも一方を駆動可能な弁駆動ピストンと、前記弁駆動シリンダと前記方向切換制御弁との間の前記油圧を下げる安全弁と、を含むことを特徴とする。   In order to achieve the above-described object, a valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present invention operates with a control signal to switch a supply target of hydraulic oil pressure, and an operation switched by the direction switching control valve. A valve drive piston capable of driving at least one of an exhaust valve and an intake valve of an internal combustion engine by reciprocating in a valve drive cylinder according to a supply target of oil pressure; and the valve drive cylinder and the direction switching control valve; And a safety valve for lowering the hydraulic pressure between the two.

これにより、吸気弁、又は排気弁が高速で動作していても安全弁が動作し弁駆動シリンダ内に弁駆動ピストンを縮めて格納できる。このため、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでから方向切換制御弁のスプールが移動することがない。その結果、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダより突き出ることがなく、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   Thereby, even if the intake valve or the exhaust valve is operating at high speed, the safety valve operates and the valve drive piston can be retracted and stored in the valve drive cylinder. For this reason, the spool of the direction switching control valve does not move after the valve drive piston contracts into the valve drive cylinder. As a result, the valve drive piston does not protrude from the valve drive cylinder, and the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve is reduced.

本発明の望ましい態様として、前記弁駆動ピストンの変位を検出する弁駆動ピストン変位検出手段と、前記制御信号を送信する制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記制御信号と前記変位検出手段が検出したピストン変位信号との偏差を演算し、前記偏差が所定のしきい値を超える場合には、前記安全弁を動作させることが好ましい。これにより、スプールの状態に関わらず、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでから移動することがない。このためスプールの移動にかかる時間を考慮せず、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ格納できる。その結果、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   As a desirable mode of the present invention, it includes valve drive piston displacement detection means for detecting the displacement of the valve drive piston, and a control device for transmitting the control signal, wherein the control device includes the control signal and the displacement detection means. It is preferable to calculate a deviation from the detected piston displacement signal and to operate the safety valve when the deviation exceeds a predetermined threshold value. As a result, regardless of the state of the spool, the valve drive piston does not move after contracting into the valve drive cylinder. For this reason, the valve drive piston can be stored in the valve drive cylinder without considering the time required for the movement of the spool. As a result, the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve to be damaged is reduced.

本発明の望ましい態様として、前記方向切換制御弁の作動油圧力の供給対象を変えるスプールと、前記スプールの変位を検出するスプール変位検出手段と、前記制御信号を送信する制御装置と、を含み、前記制御装置は、前記制御信号と前記スプール変位検出手段が検出したスプール変位との偏差を演算し、前記偏差が所定のしきい値を超える場合には、前記安全弁を動作させることが好ましい。これにより、スプールに起因する弁駆動ピストンの動作遅れ等を事前に考慮して、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ格納できる。その結果、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   A desirable aspect of the present invention includes a spool that changes a supply target of hydraulic oil pressure of the direction switching control valve, a spool displacement detection unit that detects a displacement of the spool, and a control device that transmits the control signal. Preferably, the control device calculates a deviation between the control signal and the spool displacement detected by the spool displacement detection means, and operates the safety valve when the deviation exceeds a predetermined threshold value. Thereby, the valve drive piston can be stored in the valve drive cylinder in consideration of the operation delay of the valve drive piston caused by the spool in advance. As a result, the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve to be damaged is reduced.

上述の目的を達成するために本発明の内燃機関の動弁駆動方法は、弁駆動シリンダ内の駆動力で往復運動する弁駆動ピストンにより内燃機関の排気弁と吸気弁との少なくとも一方を駆動可能な動弁駆動方法であって、弁駆動の制御信号と、弁駆動ピストンの変位信号との偏差を演算し、前記偏差が所定のしきい値を超える場合には、弁駆動ピストンを縮める安全弁動作信号を送信することを特徴とする。   In order to achieve the above object, the valve drive method for an internal combustion engine according to the present invention can drive at least one of an exhaust valve and an intake valve of the internal combustion engine by a valve drive piston that reciprocates with a drive force in a valve drive cylinder. A valve driving method for calculating a deviation between a valve driving control signal and a valve driving piston displacement signal, and when the deviation exceeds a predetermined threshold value, a safety valve operation for contracting the valve driving piston. A signal is transmitted.

これにより、吸気弁、排気弁が高速で動作していても安全弁が動作し弁駆動シリンダ内に弁駆動ピストンを縮めて格納できる。このため、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでからスプールが移動することがない。その結果、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダより突き出ることがなく、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   Thereby, even if the intake valve and the exhaust valve are operating at high speed, the safety valve operates and the valve drive piston can be retracted and stored in the valve drive cylinder. For this reason, the spool does not move after the valve drive piston contracts into the valve drive cylinder. As a result, the valve drive piston does not protrude from the valve drive cylinder, and the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve is reduced.

本発明によれば、油圧アクチュエータの信頼性を高めた内燃機関の動弁装置及び内燃機関の動弁駆動方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the valve operating apparatus of the internal combustion engine which improved the reliability of the hydraulic actuator, and the valve operating drive method of an internal combustion engine can be provided.

図1は、本実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a valve gear for an internal combustion engine according to the present embodiment. 図2は、弁駆動装置の概要図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the valve drive device. 図3は、制御装置の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of the control device. 図4は、本実施形態に係る油圧回路の一例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a hydraulic circuit according to the present embodiment. 図5は、ノズルフラッパ機構の一例を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a nozzle flapper mechanism. 図6は、本実施形態に係る動弁装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the valve gear according to the present embodiment. 図7は、本実施形態に係る弁駆動ピストンの動作を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing the operation of the valve drive piston according to the present embodiment. 図8は、本実施形態に係る弁駆動ピストンの動作を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory view showing the operation of the valve drive piston according to the present embodiment. 図9は、本実施形態に係る内燃機関の動弁装置のブロック線図を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a block diagram of the valve gear for the internal combustion engine according to the present embodiment. 図10は、本実施形態に係る弁駆動ピストンの動作を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the operation of the valve drive piston according to the present embodiment.

本発明を実施するための形態(実施形態)につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.

本実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成図である。図2は、弁駆動装置の概要図である。図3は、制御装置の構成図である。本実施形態に係る内燃機関の動弁装置100(以下、動弁装置という。)動弁装置は、シリンダブロック3内での燃焼用ピストン2の上下動に伴い、エンジンバルブとしての排気弁4a及び吸気弁4bを駆動する装置である。   The present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a valve gear for an internal combustion engine according to the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram of the valve drive device. FIG. 3 is a configuration diagram of the control device. A valve operating apparatus 100 (hereinafter referred to as a valve operating apparatus) for an internal combustion engine according to the present embodiment includes an exhaust valve 4 a serving as an engine valve and an engine valve as the combustion piston 2 moves up and down in the cylinder block 3. This is a device for driving the intake valve 4b.

図1に示すように、動弁装置100は、内燃機関1(エンジン)に設置される弁駆動装置10と、内燃機関1の状態を計測する計測装置20、21と、弁駆動装置10に油圧を供給する油圧ユニット30と、弁駆動装置10を制御する制御装置80と、信号ラインI1、I2、I3、I4、I5と、油圧ラインO1及びO2と、を有している。なお、ダイナモ200は、電力変換装置である。ダイナモ200は、必須の構成要素ではなく付加要素であり、例えば試験装置として使用する場合に用いる。   As shown in FIG. 1, the valve operating apparatus 100 includes a valve driving device 10 installed in the internal combustion engine 1 (engine), measuring devices 20 and 21 that measure the state of the internal combustion engine 1, and hydraulic pressure to the valve driving device 10. Is provided with a hydraulic unit 30 for supplying pressure, a control device 80 for controlling the valve driving device 10, signal lines I1, I2, I3, I4, and I5, and hydraulic lines O1 and O2. The dynamo 200 is a power conversion device. The dynamo 200 is not an essential component but an additional element, and is used, for example, when used as a test apparatus.

図2に示すように、弁駆動装置10は、弁駆動シリンダ11と、弁駆動シリンダ11内に移動可能に収納された弁駆動ピストン12と、弁駆動ピストン12を駆動するためのサーボ弁13と、弁駆動ピストン12の位置を計測する弁駆動ピストン変位計15とを有している。図1に示すように内燃機関1は、シリンダブロック3と、クランクケース9と、燃焼用ピストン2と、クランクシャフト7と、コネクティングロッド8とを有している。燃焼用ピストン2とクランクシャフト7とがコネクティングロッド8で連結されている。このような構造により、燃焼用ピストンの往復運動がクランクシャフト7で回転運動に変換される。ここで弁駆動装置10が故障し、弁駆動ピストン12が突き出る状態で停止すると、燃焼用ピストン2は慣性で往復運動を続けるため弁駆動ピストン2が突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれがある。   As shown in FIG. 2, the valve drive device 10 includes a valve drive cylinder 11, a valve drive piston 12 movably accommodated in the valve drive cylinder 11, and a servo valve 13 for driving the valve drive piston 12. And a valve drive piston displacement meter 15 for measuring the position of the valve drive piston 12. As shown in FIG. 1, the internal combustion engine 1 includes a cylinder block 3, a crankcase 9, a combustion piston 2, a crankshaft 7, and a connecting rod 8. The combustion piston 2 and the crankshaft 7 are connected by a connecting rod 8. With such a structure, the reciprocating motion of the combustion piston is converted into rotational motion by the crankshaft 7. If the valve drive device 10 breaks down and stops with the valve drive piston 12 protruding, the combustion piston 2 continues to reciprocate due to inertia, so that the valve drive piston 2 protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve. There is a risk of damage.

また、図1及び図2に示すように内燃機関1は、排気弁4a及び吸気弁4bと、弁ロッド5と、バルブスプリング6とを有している。排気弁4a、吸気弁4bは、各々、弁ロッド5の下端に固定されており、弁ロッド5に設けられたバルブスプリング6により閉弁方向に力が付勢されている。弁駆動装置10は、内燃機関1上に搭載され、弁駆動ピストン12が弁ロッド5と接続されている。又は、弁駆動装置10は、弁閉止時にわずかな隙間をあけ配置される。これにより、弁駆動ピストン12を駆動すると、弁ロッド5に応じて排気弁4a及び吸気弁4bが駆動される。なお、弁駆動ピストン12が弁ロッド5と接続される場合には、バルブスプリング6は不要となる。   As shown in FIGS. 1 and 2, the internal combustion engine 1 includes an exhaust valve 4 a and an intake valve 4 b, a valve rod 5, and a valve spring 6. The exhaust valve 4 a and the intake valve 4 b are each fixed to the lower end of the valve rod 5, and force is urged in the valve closing direction by a valve spring 6 provided on the valve rod 5. The valve drive device 10 is mounted on the internal combustion engine 1, and a valve drive piston 12 is connected to the valve rod 5. Alternatively, the valve driving device 10 is disposed with a slight gap when the valve is closed. Thus, when the valve drive piston 12 is driven, the exhaust valve 4 a and the intake valve 4 b are driven according to the valve rod 5. When the valve drive piston 12 is connected to the valve rod 5, the valve spring 6 is not necessary.

図2に示す弁駆動シリンダ11内に移動可能に収納された弁駆動ピストン12は、油圧アクチュエータであって、弁駆動ピストン12は弁駆動シリンダ11に油圧が供給されると伸びて排気弁4a又は吸気弁4bを開動作させる。また弁駆動ピストン12は弁駆動シリンダ11から油圧が排出されると縮んで排気弁4a又は吸気弁4bを閉動作させる。サーボ弁13は、弁駆動シリンダ11の外部側面に取り付けられている。サーボ弁13は、後述する油圧ユニット30と油圧の供給ラインである油圧ラインO1及び戻りラインである油圧ラインO2で接続されている。サーボ弁13は、制御装置80からの信号ラインI2の指示に基づいて弁駆動シリンダ11への油圧の供給又は弁駆動シリンダ11から油圧の排出を制御する。例えば、サーボ弁13は、後述するスプール、油路、ノズルフラッパ機構等により構成されている。弁駆動ピストン変位計15は、弁駆動シリンダ11での弁駆動ピストン12の位置を計測し、計測した位置データを制御装置80へ出力する。   The valve drive piston 12 movably accommodated in the valve drive cylinder 11 shown in FIG. 2 is a hydraulic actuator, and the valve drive piston 12 extends when the hydraulic pressure is supplied to the valve drive cylinder 11 and extends to the exhaust valve 4a or The intake valve 4b is opened. Further, the valve drive piston 12 contracts when the hydraulic pressure is discharged from the valve drive cylinder 11, and closes the exhaust valve 4a or the intake valve 4b. The servo valve 13 is attached to the outer side surface of the valve drive cylinder 11. The servo valve 13 is connected to a later-described hydraulic unit 30 through a hydraulic line O1 that is a hydraulic supply line and a hydraulic line O2 that is a return line. The servo valve 13 controls the supply of hydraulic pressure to the valve drive cylinder 11 or the discharge of hydraulic pressure from the valve drive cylinder 11 based on an instruction of the signal line I2 from the control device 80. For example, the servo valve 13 includes a spool, an oil passage, a nozzle flapper mechanism, and the like, which will be described later. The valve drive piston displacement meter 15 measures the position of the valve drive piston 12 in the valve drive cylinder 11 and outputs the measured position data to the control device 80.

図1に示す計測装置20は、内燃機関1の回転数を計測するエンコーダである。また、計測装置21は、内燃機関1のクランク角度を計測するクランク角センサである。計測装置20、21で計測された内燃機関1の回転数情報及びクランク角度情報は、制御装置80へ出力される。ここで、回転数というときには、各クランク角度での単位時間当たりの角度変化である回転速度をいうものとする。   A measuring device 20 shown in FIG. 1 is an encoder that measures the rotational speed of the internal combustion engine 1. The measuring device 21 is a crank angle sensor that measures the crank angle of the internal combustion engine 1. The rotational speed information and crank angle information of the internal combustion engine 1 measured by the measuring devices 20 and 21 are output to the control device 80. Here, the number of rotations refers to a rotation speed that is an angle change per unit time at each crank angle.

制御装置80は、弁駆動装置10を制御する装置である。図1に示すように、制御装置80は、信号ラインI1を介して油圧ユニット30を起動又は停止する制御を行う。また、制御装置80は、信号ラインI2を介してサーボ弁13を制御できる。また、制御装置80は、信号ラインI3、I4、I5を介して弁駆動ピストン変位計15及び計測装置20、21に接続されている。次に、図3を用いて、制御装置80を説明する。   The control device 80 is a device that controls the valve driving device 10. As shown in FIG. 1, the control device 80 performs control to start or stop the hydraulic unit 30 via the signal line I1. Further, the control device 80 can control the servo valve 13 via the signal line I2. The control device 80 is connected to the valve drive piston displacement meter 15 and the measurement devices 20 and 21 via signal lines I3, I4, and I5. Next, the control device 80 will be described with reference to FIG.

図3に示す制御装置80は、入力処理回路81と、入力ポート82と、処理部90と、記憶部94と、出力ポート83と、出力処理回路84と、を有する。処理部90は、例えば、CPU(Central Processing Unit:中央演算装置)91と、RAM(Random Access Memory)92と、ROM(Read Only Memory)93とを含んでいる。制御装置80には、表示装置85と、入力装置86とが付随していてもよい。制御装置80には、表示装置85と、入力装置86とが必要に応じて接続可能である。また制御装置80は表示装置85と、入力装置86とがなくても動作可能である。   The control device 80 illustrated in FIG. 3 includes an input processing circuit 81, an input port 82, a processing unit 90, a storage unit 94, an output port 83, and an output processing circuit 84. The processing unit 90 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 91, a RAM (Random Access Memory) 92, and a ROM (Read Only Memory) 93. The control device 80 may be accompanied by a display device 85 and an input device 86. A display device 85 and an input device 86 can be connected to the control device 80 as necessary. Further, the control device 80 can operate without the display device 85 and the input device 86.

処理部90と、記憶部94と、入力ポート82及び出力ポート83とは、バス87、バス88、バス89を介して接続される。バス87、バス88及びバス89により、処理部90のCPU91は、記憶部94と、入力ポート82及び出力ポート83と相互に制御データをやり取りしたり、一方に命令を出したりできるように構成される。   The processing unit 90, the storage unit 94, and the input port 82 and the output port 83 are connected via a bus 87, a bus 88, and a bus 89. By the bus 87, the bus 88, and the bus 89, the CPU 91 of the processing unit 90 is configured to exchange control data with the storage unit 94, the input port 82, and the output port 83 and to issue commands to one side. The

入力ポート82には、入力処理回路81が接続されている。入力処理回路81には、例えば、計測データisが接続されている。そして、計測データisは、入力処理回路81に備えられるノイズフィルタやA/Dコンバータ等により、処理部90が利用できる信号に変換されてから、入力ポート82を介して処理部90へ送られる。これにより、処理部90は、必要な情報を取得することができる。計測データisは、例えば弁駆動ピストン変位計15、計測装置20、21から信号ラインI3、I4、I5を介して取得した変位データ、クランク角度データ、回転数データである。   An input processing circuit 81 is connected to the input port 82. For example, measurement data is is connected to the input processing circuit 81. The measurement data is is converted into a signal that can be used by the processing unit 90 by a noise filter, an A / D converter, or the like provided in the input processing circuit 81, and then sent to the processing unit 90 via the input port 82. Thereby, the processing unit 90 can acquire necessary information. The measurement data is is, for example, displacement data, crank angle data, and rotation speed data acquired from the valve drive piston displacement meter 15 and the measurement devices 20 and 21 via signal lines I3, I4, and I5.

出力ポート83には、出力処理回路84が接続されている。出力処理回路84には、表示装置85や、外部出力用の端子が接続されている。出力処理回路84は、表示装置制御回路、弁駆動装置等の制御信号回路、信号増幅回路等を備えている。出力処理回路84は、処理部90が算出したサーボ弁13への信号データを表示装置85に表示させる表示信号として出力したり、サーボ弁13へ伝達する指示信号idとして出力したりする。表示装置85は、例えば液晶表示パネルやCRT(Cathode Ray Tube)等を用いることができる。指示信号idは、サーボ弁13へ信号ラインI2を介して伝達される。   An output processing circuit 84 is connected to the output port 83. The output processing circuit 84 is connected to a display device 85 and an external output terminal. The output processing circuit 84 includes a display device control circuit, a control signal circuit such as a valve drive device, a signal amplification circuit, and the like. The output processing circuit 84 outputs the signal data to the servo valve 13 calculated by the processing unit 90 as a display signal to be displayed on the display device 85 or outputs it as an instruction signal id to be transmitted to the servo valve 13. As the display device 85, for example, a liquid crystal display panel, a CRT (Cathode Ray Tube), or the like can be used. The instruction signal id is transmitted to the servo valve 13 via the signal line I2.

記憶部94は、動弁装置100の動作手順を含むコンピュータプログラム等が記憶されている。ここで、記憶部94は、RAMのような揮発性のメモリ、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ハードディスクドライブあるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。   The storage unit 94 stores a computer program including an operation procedure of the valve gear 100. Here, the storage unit 94 can be configured by a volatile memory such as a RAM, a nonvolatile memory such as a flash memory, a hard disk drive, or a combination thereof.

上記コンピュータプログラムは、処理部90へすでに記録されているコンピュータプログラムとの組み合わせによって、動弁装置100の動作手順を実行するものであってもよい。また、この制御装置80は、コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、動弁装置100の動作手順を実行するものであってもよい。   The computer program may execute the operation procedure of the valve gear 100 in combination with a computer program already recorded in the processing unit 90. Moreover, this control apparatus 80 may perform the operation | movement procedure of the valve operating apparatus 100 using dedicated hardware instead of a computer program.

また、動弁装置100の動作手順は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション、あるいは制御用コンピュータ等のコンピュータシステムで実行することによって実現することもできる。また、このプログラムは、ハードディスク等の記録装置、フレキシブルディスク(FD)、ROM、CD−ROM、MO、DVD、フラッシュメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。   The operation procedure of the valve operating apparatus 100 can also be realized by executing a program prepared in advance on a personal computer, a workstation, or a computer system such as a control computer. The program is recorded on a computer-readable recording medium such as a recording device such as a hard disk, a flexible disk (FD), a ROM, a CD-ROM, an MO, a DVD, or a flash memory, and is read from the recording medium by the computer. Can also be implemented. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.

また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線網を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものを含むものとする。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。   In addition, the “computer-readable recording medium” dynamically stores the program for a short time, such as a communication line when the program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line network such as a telephone line. What is held, and what holds a program for a certain period of time, such as volatile memory inside a computer system serving as a server or client in that case, are included. Further, the program may be for realizing a part of the above-described functions, and may be capable of realizing the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system. .

以上説明した制御装置80は、計測装置20、21から、クランク角度及び回転数データを取得する。本実施形態では、制御装置80は、本来所望のクランク角度毎にリフト量が与えられた目標リフト波形が記憶部94又はRAM92に記憶されているものとする。例えば、4ストロークエンジンでは燃焼用ピストンが2往復する間に、吸気・圧縮・膨張・排気の4行程を行うことで1サイクルを完結する。制御装置80は、この1サイクル分の目標リフト波形を生成し、目標リフト波形と同一のドライブ波形で弁駆動ピストンを駆動できるようサーボ弁に制御コマンドを制御信号として送付する。   The control device 80 described above acquires crank angle and rotation speed data from the measurement devices 20 and 21. In the present embodiment, it is assumed that the control device 80 stores a target lift waveform to which a lift amount is originally given for each desired crank angle in the storage unit 94 or the RAM 92. For example, in a 4-stroke engine, one cycle is completed by performing four strokes of intake, compression, expansion, and exhaust while the combustion piston reciprocates twice. The control device 80 generates a target lift waveform for one cycle, and sends a control command as a control signal to the servo valve so that the valve drive piston can be driven with the same drive waveform as the target lift waveform.

次に、本実施形態に係る油圧回路について説明する。図4は、本実施形態に係る油圧回路の一例を示す説明図である。図4に示す油圧回路10Aは、図2に示す弁駆動装置10の弁駆動シリンダ11と、弁駆動シリンダ11内に移動可能に収納された弁駆動ピストン12と、弁駆動ピストン12を駆動するためのサーボ弁13との油圧回路を示している。   Next, the hydraulic circuit according to this embodiment will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating an example of a hydraulic circuit according to the present embodiment. The hydraulic circuit 10A shown in FIG. 4 drives the valve drive cylinder 11 of the valve drive device 10 shown in FIG. 2, the valve drive piston 12 movably accommodated in the valve drive cylinder 11, and the valve drive piston 12. The hydraulic circuit with the servo valve 13 is shown.

油圧回路10Aは、弁駆動シリンダ11と、弁駆動ピストン12と、スプール17を有する方向切換制御弁機構18と、ノズルフラッパ機構60と、油路41、42、43、44、45、46、47、48、49と、絞り68、69とを含んでいる。スプール17のストローク(変位)は、例えばLVDT(Linear Variable Differential Transformer:差動変圧器)のような非接触式のスプール変位計19により計測される。スプール変位計19は、信号ラインI6を通じて、上述した制御装置80へ接続されている。同様に、弁駆動ピストン12のストローク(変位)は、非接触式の弁駆動ピストン変位計15により計測される。弁駆動ピストン変位計15は信号ラインI3を通じて、上述した制御装置80へ接続されている。また、必要に応じ、配管71、72、73、74、75、76、77が設けられている。なお、油路41、42、44、45、47、48、49、配管77は、油ポート51、52、53、54、55、56、57、58に接続されている。   The hydraulic circuit 10A includes a valve drive cylinder 11, a valve drive piston 12, a direction switching control valve mechanism 18 having a spool 17, a nozzle flapper mechanism 60, oil passages 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48 and 49, and apertures 68 and 69 are included. The stroke (displacement) of the spool 17 is measured by a non-contact type spool displacement meter 19 such as an LVDT (Linear Variable Differential Transformer). The spool displacement meter 19 is connected to the control device 80 described above through a signal line I6. Similarly, the stroke (displacement) of the valve drive piston 12 is measured by a non-contact type valve drive piston displacement meter 15. The valve drive piston displacement meter 15 is connected to the control device 80 described above through a signal line I3. Moreover, piping 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77 is provided as needed. The oil passages 41, 42, 44, 45, 47, 48, 49 and the pipe 77 are connected to the oil ports 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58.

油圧回路10Aは、ピストン待避油圧回路110と接続されている。ピストン待避油圧回路110は、安全弁111と、安全弁操作バルブ機構112と、タンク113と、油路121、122、123、124、125と、を含んでいる。また、安全弁操作バルブ機構112は、図1に示す信号ラインI2を通じて、上述した制御装置80へ接続されている。なお、油路124は、油ポート129に接続されている。   The hydraulic circuit 10A is connected to the piston withdrawal hydraulic circuit 110. The piston retracting hydraulic circuit 110 includes a safety valve 111, a safety valve operating valve mechanism 112, a tank 113, and oil passages 121, 122, 123, 124, and 125. Further, the safety valve operating valve mechanism 112 is connected to the control device 80 described above through a signal line I2 shown in FIG. The oil passage 124 is connected to the oil port 129.

方向切換制御弁機構18は、3方向に切換可能な3方切換制御弁である。方向切換制御弁機構18は、スプール17が移動することで、弁駆動シリンダ11へ通じる油路46へ接続する油路45、48を切り換えることができる。これにより、油路46に供給する作動油圧力の供給対象を切り換えることができる。   The direction switching control valve mechanism 18 is a three-way switching control valve that can switch in three directions. The direction switching control valve mechanism 18 can switch the oil passages 45 and 48 connected to the oil passage 46 leading to the valve drive cylinder 11 by the movement of the spool 17. Thereby, the supply target of the hydraulic oil pressure supplied to the oil passage 46 can be switched.

ノズルフラッパ機構60は、ノズルの流路面積を絞ることにより圧力を変化させる機構である。図4に示すようにノズルフラッパ機構60が油路41中に介在する。油路41はノズルフラッパ機構60から油路42、43との管路接続43a側となる油路41Aと、ノズルフラッパ機構60から油ポート51側となる油路41Bとを含んでいる。   The nozzle flapper mechanism 60 is a mechanism that changes the pressure by reducing the flow area of the nozzle. As shown in FIG. 4, a nozzle flapper mechanism 60 is interposed in the oil passage 41. The oil passage 41 includes an oil passage 41A on the side of the pipe connection 43a from the nozzle flapper mechanism 60 to the oil passages 42 and 43, and an oil passage 41B on the side of the oil port 51 from the nozzle flapper mechanism 60.

図5は、ノズルフラッパ機構の一例を示す説明図である。図5に示すように、ノズルフラッパ機構60は、油路41Aと油路41Bとの間に配置されている。また、ノズルフラッパ機構60は、油路41の配管41aと、ノズル63と、フラッパ61と、ノズルフラッパ駆動手段62とを含んでいる。ノズルフラッパ機構60は、油ポート51でタンク79と接続されている。また、油路41の配管41aにノズル63が設けられている。フラッパ61がノズル63の流路面積を絞り又は開口可能な部材である。ノズルフラッパ駆動手段62は、例えば圧電体又はソレノイド等の電磁コイルで構成できる。ノズルフラッパ駆動手段62は、上述した制御装置80と信号ラインI2を介して接続されている。   FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a nozzle flapper mechanism. As shown in FIG. 5, the nozzle flapper mechanism 60 is disposed between the oil passage 41A and the oil passage 41B. The nozzle flapper mechanism 60 includes a pipe 41 a of the oil passage 41, a nozzle 63, a flapper 61, and a nozzle flapper driving means 62. The nozzle flapper mechanism 60 is connected to the tank 79 through the oil port 51. A nozzle 63 is provided in the pipe 41 a of the oil passage 41. The flapper 61 is a member that can restrict or open the flow path area of the nozzle 63. The nozzle flapper driving means 62 can be constituted by an electromagnetic coil such as a piezoelectric body or a solenoid. The nozzle flapper driving means 62 is connected to the control device 80 described above via a signal line I2.

上述した制御装置80は制御信号コマンドを送信し、制御信号コマンドに応じて図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が伸縮する。ノズルフラッパ駆動手段62の伸縮に沿って、フラッパ61がノズルの流路面積を絞り又は開口することで油路41Aの圧力を変化させることができる。   The control device 80 described above transmits a control signal command, and the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5 expands and contracts in accordance with the control signal command. Along with the expansion and contraction of the nozzle flapper driving means 62, the pressure of the oil passage 41A can be changed by the flapper 61 restricting or opening the flow passage area of the nozzle.

図4に示す油路42は、油ポート52を介して油圧ユニット30と接続され、パイロット圧力が加えられている。絞り68はオリフィスであり、パイロット圧力を調整する圧力絞りである。   The oil passage 42 shown in FIG. 4 is connected to the hydraulic unit 30 via the oil port 52, and a pilot pressure is applied. The restrictor 68 is an orifice and is a pressure restrictor for adjusting the pilot pressure.

油路43は、管路接続43aで、油路41A及び油路42に接続されている。油路43は、方向切換制御弁機構18のスプール17を押圧する押圧部でもある。油路44は、油ポート53を介して油圧ユニット30と接続され、パイロット圧力が加えられている。   The oil passage 43 is connected to the oil passage 41 </ b> A and the oil passage 42 by a pipe connection 43 a. The oil passage 43 is also a pressing portion that presses the spool 17 of the direction switching control valve mechanism 18. The oil passage 44 is connected to the hydraulic unit 30 via the oil port 53, and a pilot pressure is applied thereto.

油路45は、油ポート54を介して油圧ユニット30と接続され、弁駆動ピストン12の第1の作動油圧力が加えられている。方向切換制御弁機構18により、油路45及び油路46の接続がスプール17の位置によって切り換えられる。   The oil passage 45 is connected to the hydraulic unit 30 via the oil port 54, and the first hydraulic oil pressure of the valve drive piston 12 is applied thereto. The direction switching control valve mechanism 18 switches the connection between the oil passage 45 and the oil passage 46 according to the position of the spool 17.

油路46は、方向切換制御弁機構18と弁駆動シリンダ11の弁駆動シリンダ上室11aとを接続している。油路49は、方向切換制御弁機構18と弁駆動シリンダ11の弁駆動シリンダ上室11aとを接続する間の管路接続46aで油路46と接続されている。また、油路49は、油ポート58を介してピストン待避油圧回路110の油路121と接続している。ここで、弁駆動シリンダ上室11aは、弁駆動シリンダ11内の空間であって、図2に示す弁ロッド5の逆側となる弁駆動ピストン12と弁駆動シリンダ11とで囲まれる空間である。弁駆動シリンダ上室11aには、配管71が接続されており、配管71が必要に応じ空気を抜く作用をしている。   The oil passage 46 connects the direction switching control valve mechanism 18 and the valve drive cylinder upper chamber 11 a of the valve drive cylinder 11. The oil passage 49 is connected to the oil passage 46 through a pipe connection 46 a between the direction switching control valve mechanism 18 and the valve drive cylinder upper chamber 11 a of the valve drive cylinder 11. The oil passage 49 is connected to the oil passage 121 of the piston retract hydraulic circuit 110 via the oil port 58. Here, the valve drive cylinder upper chamber 11a is a space in the valve drive cylinder 11, and is a space surrounded by the valve drive piston 12 and the valve drive cylinder 11 on the opposite side of the valve rod 5 shown in FIG. . A pipe 71 is connected to the valve drive cylinder upper chamber 11a, and the pipe 71 acts to vent air as necessary.

また、弁駆動シリンダ下室11bは、図2に示す弁ロッド5側となる弁駆動ピストン12と弁駆動シリンダ11とで囲まれる空間である。油路47は、油ポート57を介して油圧ユニット30と接続され、弁駆動ピストン12の第2の作動油圧力が加えられている。油路47には、絞り69が設けられている。絞り69はオリフィスであり、第2の作動油圧力を調整する圧力絞りである。絞り69により、第2の作動油圧力は上述した第1の作動油圧力よりも小さくなるように設定されていることが好ましい。油路47は、管路接続47aを有しており、配管72が接続されている。配管72は、必要に応じ空気を抜く作用をしている。   The valve drive cylinder lower chamber 11b is a space surrounded by the valve drive piston 12 and the valve drive cylinder 11 on the valve rod 5 side shown in FIG. The oil passage 47 is connected to the hydraulic unit 30 via the oil port 57, and the second hydraulic oil pressure of the valve drive piston 12 is applied thereto. The oil passage 47 is provided with a throttle 69. The restrictor 69 is an orifice and is a pressure restrictor for adjusting the second hydraulic oil pressure. It is preferable that the second hydraulic oil pressure is set to be smaller than the first hydraulic oil pressure described above by the throttle 69. The oil passage 47 has a pipe connection 47a to which a pipe 72 is connected. The pipe 72 acts to remove air as necessary.

油路48は、方向切換制御弁機構18からの戻り管路であり、油ポート55を介して油タンクと接続している。   The oil passage 48 is a return pipeline from the direction switching control valve mechanism 18 and is connected to the oil tank via the oil port 55.

配管73、74、75、76、77は、ドレン配管であり、水分が油ポート56を介して排出される。油ポート51、52、53、54、55、56、57、58は、サーボ弁13に開口した油又は水分を運ぶ開口部である。   The pipes 73, 74, 75, 76 and 77 are drain pipes, and moisture is discharged through the oil port 56. The oil ports 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, and 58 are openings that carry oil or moisture that are opened to the servo valve 13.

ピストン待避油圧回路110は、緊急時に方向切換制御弁機構18の動作と無関係に弁駆動ピストン12を動弁シリンダ内へ縮めるための油圧回路である。安全弁111は、圧力平衡型のリリーフ弁であり、パイロットピストン111aと、スプリング111bとを有している。安全弁111は、油路121を介して上述した油路46と接続している。また、安全弁111は、油路122を介して安全弁操作バルブ機構112と接続している。安全弁111は、動弁装置100の通常駆動時に使用する最大の油路121からの圧力でもパイロットピストン111aが油路を閉じるようにスプリング111bのスプリング圧及び安全弁操作バルブ機構112からの油圧が設定されている。例えば、吸気弁又は排気弁が開閉する間隔は、20m秒等の数から数十m秒であることから、パイロットピストン111aが油路を閉じるように設定する圧力は、応答速度を吸気弁又は排気弁が開閉する間隔で開口できる圧力及びパイロットピストンの面積設定であることが好ましい。なお、油路123は、安全弁111の動作時に作動油をタンク113に戻すための戻り経路である。   The piston retraction hydraulic circuit 110 is a hydraulic circuit for contracting the valve drive piston 12 into the valve cylinder regardless of the operation of the direction switching control valve mechanism 18 in an emergency. The safety valve 111 is a pressure balanced relief valve, and includes a pilot piston 111a and a spring 111b. The safety valve 111 is connected to the oil passage 46 described above via the oil passage 121. The safety valve 111 is connected to the safety valve operating valve mechanism 112 via the oil passage 122. In the safety valve 111, the spring pressure of the spring 111b and the hydraulic pressure from the safety valve operating valve mechanism 112 are set so that the pilot piston 111a closes the oil path even under the maximum pressure from the oil path 121 used during normal driving of the valve gear 100. ing. For example, the interval at which the intake valve or exhaust valve opens and closes is several to several tens of milliseconds, such as 20 milliseconds, so that the pressure set so that the pilot piston 111a closes the oil passage has a response speed of the intake valve or exhaust valve. It is preferable that the pressure and the area of the pilot piston be set so that the valve can be opened at intervals of opening and closing of the valve. The oil path 123 is a return path for returning the hydraulic oil to the tank 113 when the safety valve 111 is operated.

安全弁操作バルブ機構112は、油路124と接続している。この油路124は油ポート129を通じて、油圧ユニット30と接続され、パイロット圧力が加えられている。安全弁操作バルブ機構112は、動弁装置100の通常駆動時に安全弁111へパイロット圧を供給するように、油路124と油路122とを接続する。緊急の場合、安全弁操作バルブ機構112は、上述した制御装置80の制御信号を信号ラインI2より受け、ソレノイド等を駆動するか、ソレノイド等の電源を切り、付勢したバネ力等により油路122をタンク113に接続した油路125へ切り換えることが可能な方向切換制御弁である。   The safety valve operating valve mechanism 112 is connected to the oil passage 124. The oil passage 124 is connected to the hydraulic unit 30 through an oil port 129, and pilot pressure is applied. The safety valve operating valve mechanism 112 connects the oil passage 124 and the oil passage 122 so as to supply pilot pressure to the safety valve 111 when the valve operating apparatus 100 is normally driven. In an emergency, the safety valve operating valve mechanism 112 receives the control signal of the control device 80 from the signal line I2 and drives the solenoid or the like, or turns off the power of the solenoid and the oil path 122 by the biased spring force or the like. Is a direction switching control valve capable of switching to an oil passage 125 connected to the tank 113.

油路122をタンク113に接続した油路125へ切り換える場合、安全弁111は、パイロットピストン111aが受けていたパイロット圧がなくなり、平衡がくずれ、油路121を油路123へ繋ぐ動作を行う。これにより、作動油が油路123を通じてタンク113へ供給される。   When the oil passage 122 is switched to the oil passage 125 connected to the tank 113, the safety valve 111 loses the pilot pressure received by the pilot piston 111 a, loses equilibrium, and performs an operation of connecting the oil passage 121 to the oil passage 123. As a result, hydraulic oil is supplied to the tank 113 through the oil passage 123.

上述したように、本実施形態の内燃機関の動弁装置は、制御信号で動作する油圧の流れ方向と圧力を制御するスプールを有するサーボ弁と、前記スプールにより制御された油圧に応じて弁駆動シリンダ内でピストン運動する内燃機関の排気弁又は吸気弁を駆動可能な弁駆動ピストンと、前記弁駆動シリンダと前記サーボ弁との間の前記油圧を下げる安全弁と、を含む。   As described above, the valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a servo valve having a spool that controls the flow direction and pressure of hydraulic pressure that operates according to a control signal, and valve drive according to the hydraulic pressure controlled by the spool. A valve drive piston capable of driving an exhaust valve or an intake valve of an internal combustion engine that moves in a piston motion in the cylinder, and a safety valve that lowers the hydraulic pressure between the valve drive cylinder and the servo valve.

これにより、吸気弁、排気弁が高速で動作していても安全弁が動作し弁駆動シリンダ内に弁駆動ピストンを縮めて格納できる。このため、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでからスプールが移動することがない。その結果、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダより突き出ることがなく、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   Thereby, even if the intake valve and the exhaust valve are operating at high speed, the safety valve operates and the valve drive piston can be retracted and stored in the valve drive cylinder. For this reason, the spool does not move after the valve drive piston contracts into the valve drive cylinder. As a result, the valve drive piston does not protrude from the valve drive cylinder, and the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve is reduced.

次に、図1から図10を参照して、本実施形態に係る動弁装置の動作を説明する。図6は、本実施形態に係る動弁装置の動作を示すフローチャートである。図7及び図8は、本実施形態に係る弁駆動ピストンの動作を示す説明図である。図9は、本実施形態に係る内燃機関の動弁装置のブロック線図を示す説明図である。図10は、本実施形態に係る弁駆動ピストンの動作を示す説明図である。   Next, the operation of the valve gear according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the valve gear according to the present embodiment. 7 and 8 are explanatory views showing the operation of the valve drive piston according to the present embodiment. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a block diagram of the valve gear for the internal combustion engine according to the present embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the operation of the valve drive piston according to the present embodiment.

図6に示すように、動弁装置100の制御装置80は、制御信号のコマンドをサーボ弁13へ送信する(ステップS1)。図1及び図2に示すように、制御装置80からの制御信号コマンドは、信号ラインI2を介し、サーボ弁13へ伝達される。サーボ弁13では、図5に示すノズルフラッパ機構60のノズルフラッパ駆動手段62が制御信号のコマンドに応じ伸縮する。   As shown in FIG. 6, the control device 80 of the valve gear 100 transmits a command of a control signal to the servo valve 13 (step S1). As shown in FIGS. 1 and 2, the control signal command from the control device 80 is transmitted to the servo valve 13 via the signal line I2. In the servo valve 13, the nozzle flapper driving means 62 of the nozzle flapper mechanism 60 shown in FIG. 5 expands and contracts according to the command of the control signal.

図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動され、ノズル63の流路面積を絞ることにより油路41Aの圧力を変化させると、図7に示すように油路42にパイロット圧力が減圧されることなく、油路43へ印加される。油路43へは圧力PPBが印加されることになる。上述したように、油路44にもパイロット圧力が印加されている。ここで、油路44に加わる圧力を圧力PPAとする。   When the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5 is driven and the pressure of the oil passage 41A is changed by reducing the flow passage area of the nozzle 63, the pilot pressure is not reduced in the oil passage 42 as shown in FIG. And applied to the oil passage 43. The pressure PPB is applied to the oil passage 43. As described above, the pilot pressure is also applied to the oil passage 44. Here, the pressure applied to the oil passage 44 is defined as a pressure PPA.

本実施形態では、圧力PPAは、図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動され、ノズル63の流路面積を最も絞る状態での圧力PPBの略半分となるように、絞り68が設定されていることが好ましい。これにより、圧力PPAは、図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動され、ノズル63の流路面積を所定以上絞ると、圧力PPAよりも圧力PPBが大きくなり、スプール17が移動する。スプール17が移動すると、スプール変位計19がスプールの変位を読み取り、スプール変位計19は信号ラインI6を通じて、スプールの変位情報を制御装置80へ送出する。   In the present embodiment, the throttle 68 is set so that the pressure PPA is approximately half of the pressure PPB when the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. It is preferable. As a result, when the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5 is driven and the flow area of the nozzle 63 is reduced by a predetermined amount or more, the pressure PPB becomes larger than the pressure PPA and the spool 17 moves. When the spool 17 moves, the spool displacement meter 19 reads the displacement of the spool, and the spool displacement meter 19 sends the displacement information of the spool to the control device 80 through the signal line I6.

スプール17の移動に伴い、方向切換制御弁機構18が油路45と油路46を接続する。これにより、弁駆動シリンダ上室11aが第1の作動油圧力となり、弁駆動シリンダ下室11bの第2の作動油圧力よりも大きくなることから弁駆動ピストン12が、図2に示す弁ロッド5の方向、図7に示す矢印Z1方向へ移動することになる。弁駆動ピストン12の変位は、図2に示す弁駆動ピストン変位計15で計測され、弁駆動ピストン変位計15は信号ラインI3を通じて、ピストンの変位情報を制御装置80へ送出する。   As the spool 17 moves, the direction switching control valve mechanism 18 connects the oil passage 45 and the oil passage 46. As a result, the valve drive cylinder upper chamber 11a becomes the first hydraulic oil pressure and becomes larger than the second hydraulic oil pressure of the valve drive cylinder lower chamber 11b, so that the valve drive piston 12 becomes the valve rod 5 shown in FIG. In the direction of arrow Z1 shown in FIG. The displacement of the valve drive piston 12 is measured by the valve drive piston displacement meter 15 shown in FIG. 2, and the valve drive piston displacement meter 15 sends piston displacement information to the control device 80 through the signal line I3.

図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動され、ノズル63の流路面積の絞りを開放することにより油路41Aの圧力を変化させると、図8に示すように油路42のパイロット圧力が減圧される。このため油路43へ印加される圧力も減圧される。その結果、油路43へ印加されるPPBが油路44に加わる圧力PPAよりも小さくなる。   When the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5 is driven and the pressure of the oil passage 41A is changed by opening the throttle of the passage area of the nozzle 63, the pilot pressure of the oil passage 42 is reduced as shown in FIG. The For this reason, the pressure applied to the oil passage 43 is also reduced. As a result, the PPB applied to the oil passage 43 becomes smaller than the pressure PPA applied to the oil passage 44.

すなわち、圧力PPAは、図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動され、ノズル63の流路面積の絞りが所定以上開放されると、圧力PPBよりも圧力PPAが大きくなり、スプール17が移動する。スプール17が移動すると、スプール変位計19がスプールの変位を読み取り、スプール変位計19は信号ラインI6を通じて、スプールの変位情報を制御装置80へ送出する。   That is, the pressure PPA is driven by the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5, and when the restriction of the flow passage area of the nozzle 63 is opened more than a predetermined amount, the pressure PPA becomes larger than the pressure PPB and the spool 17 moves. When the spool 17 moves, the spool displacement meter 19 reads the displacement of the spool, and the spool displacement meter 19 sends the displacement information of the spool to the control device 80 through the signal line I6.

スプール17の移動に伴い、方向切換制御弁機構18が油路45と油路46との接続を、油路48と油路46との接続に切り替わらせる。これにより、弁駆動シリンダ上室11aが戻り管路の圧力となり、弁駆動シリンダ下室11bの第2の作動油圧力よりも小さくなることから弁駆動ピストン12が、図2に示す弁ロッド5の逆方向、図8に示す矢印Z2方向へ移動することになる。弁駆動ピストン12の変位は、図2に示す弁駆動ピストン変位計15で計測され、弁駆動ピストン変位計15は信号ラインI3を通じて、ピストンの変位情報を制御装置80へ送出する。   As the spool 17 moves, the direction switching control valve mechanism 18 switches the connection between the oil passage 45 and the oil passage 46 to the connection between the oil passage 48 and the oil passage 46. As a result, the valve drive cylinder upper chamber 11a becomes the pressure of the return line, and becomes smaller than the second hydraulic oil pressure in the valve drive cylinder lower chamber 11b, so that the valve drive piston 12 of the valve rod 5 shown in FIG. It moves in the opposite direction, the direction of the arrow Z2 shown in FIG. The displacement of the valve drive piston 12 is measured by the valve drive piston displacement meter 15 shown in FIG. 2, and the valve drive piston displacement meter 15 sends piston displacement information to the control device 80 through the signal line I3.

以上説明したように、本実施形態の内燃機関の動弁装置は、制御信号で動作して、ノズルの流路面積を絞ることにより圧力を変化させるノズルフラッパ機構と、前記ノズルフラッパ機構の動作に応じて、作動油圧力の供給対象を切り換える方向切換制御弁と、前記方向切換制御弁により切り換えられた作動油圧力の供給対象に応じて弁駆動シリンダ内で往復運動して、内燃機関の排気弁と吸気弁との少なくとも一方を駆動可能な弁駆動ピストンと、を含み、前記ノズルフラッパ機構のノズルの流路面積を絞ることにより圧力を変化させると、前記圧力の変化に従って前記方向切換制御弁により切り換えられた作動油圧力の供給対象が変化し、前記作動油圧力の供給対象に応じて前記弁駆動ピストンが前記弁駆動シリンダから突き出る。逆に、前記ノズルフラッパ機構のノズルの流路面積の絞りを開放することにより圧力を変化させると、前記方向切換制御弁により作動油圧力の供給対象が変化し、前記作動油圧力の供給対象に応じて前記弁駆動ピストンが前記弁駆動シリンダへ格納される方向(縮む方向)へ移動する。   As described above, the valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment operates in response to a control signal, and changes the pressure by reducing the flow area of the nozzle, according to the operation of the nozzle flapper mechanism. A direction switching control valve for switching the supply target of the hydraulic oil pressure, and a reciprocating motion in the valve drive cylinder according to the supply target of the hydraulic oil pressure switched by the direction switching control valve, so that the exhaust valve and the intake valve of the internal combustion engine A valve drive piston capable of driving at least one of the valves, and when the pressure is changed by narrowing the flow area of the nozzle of the nozzle flapper mechanism, the direction switching control valve is switched according to the change in the pressure. The supply target of the hydraulic oil pressure changes, and the valve drive piston protrudes from the valve drive cylinder according to the supply target of the hydraulic oil pressure. Conversely, when the pressure is changed by opening the nozzle flow area of the nozzle flapper mechanism, the supply target of the hydraulic oil pressure is changed by the direction switching control valve, and the supply target of the hydraulic oil pressure is changed. Then, the valve drive piston moves in a direction (contracted direction) in which it is stored in the valve drive cylinder.

これにより、ノズルフラッパ機構60の電気系統が故障した場合、制御信号に応じてノズルフラッパ機構60のノズル63の流路面積を絞ることがない。圧力PPAは、図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動できないので、ノズル63の流路面積の絞りが所定以上開放されたままとなる。このため、図8に示すように、圧力PPBよりも圧力PPAが大きくなったままとなり、方向切換制御弁機構18が油路45と油路46との接続を、油路48と油路46との接続に切り替わる。一度、スプール17の移動に応じて弁駆動ピストン12が弁駆動シリンダ11の中へ縮む(Z2方向の動作)とその後、スプール17が移動することがない。その結果、スプール17の移動に応じて弁駆動ピストン12が弁駆動シリンダ11より突き出ることがなく、弁駆動ピストン12が突き出たまま、吸気弁4b又は排気弁4aに衝突して破損するおそれが低減される。   Thereby, when the electric system of the nozzle flapper mechanism 60 fails, the flow path area of the nozzle 63 of the nozzle flapper mechanism 60 is not reduced according to the control signal. Since the pressure PPA cannot be driven by the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5, the restriction of the flow path area of the nozzle 63 remains open for a predetermined amount or more. For this reason, as shown in FIG. 8, the pressure PPA remains higher than the pressure PPB, and the direction switching control valve mechanism 18 connects the oil passage 45 and the oil passage 46, and the oil passage 48 and the oil passage 46. Switch to the connection. Once the valve drive piston 12 contracts into the valve drive cylinder 11 according to the movement of the spool 17 (operation in the Z2 direction), the spool 17 does not move thereafter. As a result, the valve drive piston 12 does not protrude from the valve drive cylinder 11 in accordance with the movement of the spool 17, and the possibility that the valve drive piston 12 protrudes and collides with the intake valve 4b or the exhaust valve 4a is reduced. Is done.

また、本実施形態の内燃機関の動弁装置は、弁駆動ピストン12が弁駆動シリンダ11内でピストン運動する場合、油路46の油圧が上下する。ここで、油路46と油路121を介して接続される上述した安全弁111は、油路46の油圧が上下してもパイロットピストン111aが閉じた状態となっている。この場合、ピストン待避油圧回路110は、油圧回路10Aへ影響を及ぼしていない。   Further, in the valve operating apparatus for an internal combustion engine of the present embodiment, when the valve drive piston 12 moves in the valve drive cylinder 11, the oil pressure of the oil passage 46 increases and decreases. Here, the above-described safety valve 111 connected to the oil passage 46 via the oil passage 121 is in a state in which the pilot piston 111a is closed even if the oil pressure of the oil passage 46 is increased or decreased. In this case, the piston retracting hydraulic circuit 110 does not affect the hydraulic circuit 10A.

本実施形態の内燃機関の動弁装置は、制御装置80が制御信号のコマンドをサーボ弁13へ送信する(ステップS1)と、次に、制御装置80がピストン変位との偏差演算する(ステップS2)。このため、CPU91が、次に図9に示すブロック線図に基づいて説明するようにピストン変位のデータをフィードバックする。   In the valve operating apparatus for the internal combustion engine of the present embodiment, when the control device 80 transmits a command of a control signal to the servo valve 13 (step S1), the control device 80 next calculates a deviation from the piston displacement (step S2). ). Therefore, the CPU 91 feeds back piston displacement data as will be described based on the block diagram shown in FIG.

図9に示すブロック線図は、制御装置ブロックG1、スプールブロックG2、弁駆動ピストンブロックG3を有している。制御装置ブロックG1の制御信号のコマンドに基づく目標リフト変位LFと、弁駆動ピストン変位計15で計測したピストン変位信号PS1のフィードバックピストン変位信号PS2とが加算点Q1で加算され、CPU91が制御信号のコマンドに基づく目標リフト変位LFとピストン変位PS2との偏差を演算し、記憶部94又はRAM92に記憶する。CPU91は、制御装置ブロックG1の制御信号のコマンドに基づく目標リフト変位LFに目標リフト変位LFとピストン変位PS1との偏差をフィードバック制御し、PID制御されたスプール変位制御信号FB1を生成する。   The block diagram shown in FIG. 9 has a control device block G1, a spool block G2, and a valve drive piston block G3. The target lift displacement LF based on the control signal command of the control device block G1 and the feedback piston displacement signal PS2 of the piston displacement signal PS1 measured by the valve drive piston displacement meter 15 are added at the addition point Q1, and the CPU 91 receives the control signal. The deviation between the target lift displacement LF and the piston displacement PS2 based on the command is calculated and stored in the storage unit 94 or the RAM 92. The CPU 91 feedback-controls a deviation between the target lift displacement LF and the piston displacement PS1 to the target lift displacement LF based on the control signal command of the control device block G1, and generates a PID-controlled spool displacement control signal FB1.

スプール変位制御信号FB1と、スプール変位計19により計測したスプール変位信号SP1のフィードバックスプール変位信号SP2とが加算点Q2で加算され、CPU91がスプール変位制御信号FB1に基づくスプール変位とスプール変位SP2との偏差を演算し、記憶部94又はRAM92に記憶する。CPU91は、スプール変位制御信号FB1に基づくスプール変位とスプール変位SP2との偏差をフィードバック制御し、PID制御されたスプール変位制御信号FB2を生成する。スプールブロックG2は、スプール変位制御信号FB2を所定の伝達関数で変換し、スプール変位信号SP1とする。弁駆動ピストンブロックG3は、スプール変位信号SP1を所定の伝達関数で変換し、ピストン変位信号PS1とする。制御装置80がピストン変位との偏差演算する(ステップS2)と、次のステップに進む。   The spool displacement control signal FB1 and the feedback spool displacement signal SP2 of the spool displacement signal SP1 measured by the spool displacement meter 19 are added at the addition point Q2, and the CPU 91 calculates the spool displacement based on the spool displacement control signal FB1 and the spool displacement SP2. The deviation is calculated and stored in the storage unit 94 or the RAM 92. The CPU 91 feedback-controls the deviation between the spool displacement based on the spool displacement control signal FB1 and the spool displacement SP2, and generates a PID-controlled spool displacement control signal FB2. The spool block G2 converts the spool displacement control signal FB2 with a predetermined transfer function to obtain a spool displacement signal SP1. The valve drive piston block G3 converts the spool displacement signal SP1 with a predetermined transfer function to obtain a piston displacement signal PS1. When the controller 80 calculates the deviation from the piston displacement (step S2), the process proceeds to the next step.

次に、制御装置80はピストン変位との偏差が所定のしきい値を超えるか判断する(ステップS3)。このしきい値は、記憶部94又はRAM92に予め記憶されている。制御装置80は所定のしきい値をRAM92のワークエリアに読み出し、演算したピストン変位との偏差と比較する。ピストン変位との偏差が所定のしきい値を超える場合(ステップS3、Yes)、制御装置80は後述する安全弁の制御(ステップS6)へ進む。ピストン変位との偏差が所定のしきい値を超えない場合(ステップS3、No)、制御装置80は上述したスプール変位との偏差を演算する(ステップS4)。   Next, the control device 80 determines whether the deviation from the piston displacement exceeds a predetermined threshold value (step S3). This threshold value is stored in advance in the storage unit 94 or the RAM 92. The control device 80 reads a predetermined threshold value into the work area of the RAM 92 and compares it with a deviation from the calculated piston displacement. When the deviation from the piston displacement exceeds a predetermined threshold value (step S3, Yes), the control device 80 proceeds to the safety valve control (step S6) described later. When the deviation from the piston displacement does not exceed the predetermined threshold (No at Step S3), the control device 80 calculates the deviation from the spool displacement described above (Step S4).

制御装置80は上述したスプール変位との偏差を演算する(ステップS4)のは、本実施形態の内燃機関の動弁装置が、スプール17の動作に連動して弁駆動ピストン12の移動方向が決まるので、スプール17の動作が適切であるかをモニタリングすることは重要である。なお、このステップS4及び後述するステップ5を省略し、ピストン変位との偏差が所定のしきい値を超えない場合、制御信号のコマンド送信(ステップS1)へ戻るようにしてもよい。   The controller 80 calculates the deviation from the spool displacement described above (step S4) because the valve operating device of the internal combustion engine of the present embodiment determines the moving direction of the valve drive piston 12 in conjunction with the operation of the spool 17. Therefore, it is important to monitor whether the operation of the spool 17 is appropriate. Note that step S4 and step 5 described later may be omitted, and if the deviation from the piston displacement does not exceed a predetermined threshold value, the control signal may be returned to command transmission (step S1).

次に、制御装置80は、スプール変位との偏差が所定のしきい値を超えるか判断する(ステップS5)。このしきい値は、記憶部94又はRAM92に予め記憶されている。制御装置80は所定のしきい値をRAM92のワークエリアに読み出し、演算したスプール変位との偏差と比較する。スプール変位との偏差が所定のしきい値を超える場合(ステップS5、Yes)、制御装置80は安全弁の制御(ステップS6)へ進む。ピストン変位との偏差が所定のしきい値を超えない場合(ステップS5、No)、制御装置80は制御信号のコマンド送信(ステップS1)へ戻る。   Next, the control device 80 determines whether or not the deviation from the spool displacement exceeds a predetermined threshold value (step S5). This threshold value is stored in advance in the storage unit 94 or the RAM 92. The control device 80 reads a predetermined threshold value into the work area of the RAM 92 and compares it with a deviation from the calculated spool displacement. When the deviation from the spool displacement exceeds a predetermined threshold value (step S5, Yes), the control device 80 proceeds to the safety valve control (step S6). When the deviation from the piston displacement does not exceed the predetermined threshold value (No in step S5), the control device 80 returns to the command transmission of the control signal (step S1).

次に、安全弁の制御(ステップS6)では、制御装置80は、安全弁操作バルブ機構112へ制御信号を信号ラインI2を通じて送信し、安全弁111を開放する。例えば、図10に示す安全弁操作バルブ機構112のソレノイドが駆動され、安全弁111へパイロット圧を供給していた油路122は、油路125との接続に切り換えられ、油路122のパイロット圧が開放される。または、安全弁操作バルブ機構112の電源を切ると、パイロット圧が開放する機構であれば、制御装置80は、安全弁操作バルブ機構112の電源供給を停止する制御を行う。安全弁操作バルブ機構112の駆動手段が圧電体であれば、電圧印加を停止する。安全弁操作バルブ機構112の駆動手段がソレノイドであれば励磁のための電流を停止する。これにより、例えば停電時でも安全弁操作バルブ機構112を動作させることができる。   Next, in the control of the safety valve (step S6), the control device 80 transmits a control signal to the safety valve operating valve mechanism 112 through the signal line I2, and opens the safety valve 111. For example, the solenoid of the safety valve operating valve mechanism 112 shown in FIG. 10 is driven and the oil passage 122 that has supplied the pilot pressure to the safety valve 111 is switched to the connection with the oil passage 125, and the pilot pressure in the oil passage 122 is released. Is done. Alternatively, if the pilot valve is released when the safety valve operating valve mechanism 112 is turned off, the control device 80 performs control to stop the power supply to the safety valve operating valve mechanism 112. If the driving means of the safety valve operating valve mechanism 112 is a piezoelectric body, the voltage application is stopped. If the drive means of the safety valve operating valve mechanism 112 is a solenoid, the current for excitation is stopped. Thereby, for example, the safety valve operating valve mechanism 112 can be operated even during a power failure.

油路122をタンク113に接続した油路125へ切り換える場合、安全弁111は、パイロットピストン111aが受けていたパイロット圧がなくなり、平衡がくずれ、油路121を油路123へ繋ぐ動作を行う。このため、方向切換制御弁機構18の動作状態と無関係に、油路46が減圧される。その結果、弁駆動シリンダ上室11aが戻り管路の圧力となり、弁駆動シリンダ下室11bの第2の作動油圧力よりも小さくなることから弁駆動ピストン12が、図2に示す弁ロッドの逆方向、図10に示す矢印Z2方向へ移動することになる。   When the oil passage 122 is switched to the oil passage 125 connected to the tank 113, the safety valve 111 loses the pilot pressure received by the pilot piston 111 a, loses equilibrium, and performs an operation of connecting the oil passage 121 to the oil passage 123. For this reason, the oil passage 46 is decompressed regardless of the operation state of the direction switching control valve mechanism 18. As a result, the valve drive cylinder upper chamber 11a becomes the pressure of the return line and becomes smaller than the second hydraulic oil pressure in the valve drive cylinder lower chamber 11b, so that the valve drive piston 12 is the reverse of the valve rod shown in FIG. Direction, the direction of the arrow Z2 shown in FIG.

上述したように、本実施形態の内燃機関の動弁装置は、制御信号で動作して、作動油圧力の供給対象を切り換える方向切換制御弁と、前記方向切換制御弁により切り換えられた作動油圧力の供給対象に応じて弁駆動シリンダ内で往復運動して、内燃機関の排気弁と吸気弁との少なくとも一方を駆動可能な弁駆動ピストンと、前記弁駆動シリンダと前記方向切換制御弁との間の前記油圧を下げる安全弁と、を含む。   As described above, the valve operating apparatus for an internal combustion engine according to the present embodiment operates with a control signal to switch a hydraulic oil pressure supply target, and the hydraulic oil pressure switched by the direction switching control valve. Between a valve drive piston capable of driving at least one of an exhaust valve and an intake valve of an internal combustion engine, and between the valve drive cylinder and the direction switching control valve. And a safety valve for lowering the hydraulic pressure.

これにより、吸気弁、又は排気弁が高速で動作していても安全弁が動作し弁駆動シリンダ内に弁駆動ピストンを縮めて格納できる。このため、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでからスプールが移動することがない。その結果、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダより突き出ることがなく、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   Thereby, even if the intake valve or the exhaust valve is operating at high speed, the safety valve operates and the valve drive piston can be retracted and stored in the valve drive cylinder. For this reason, the spool does not move after the valve drive piston contracts into the valve drive cylinder. As a result, the valve drive piston does not protrude from the valve drive cylinder, and the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve is reduced.

次に、制御装置80は、ノズルフラッパの制御(ステップS6)を行う。制御装置80は、ノズルフラッパ機構60のノズルの絞りを開放する。例えば、図5に示すノズルフラッパ駆動手段62が駆動され、ノズル63の流路面積の絞りを開放することにより油路41Aの圧力を変化させる。または、ノズルフラッパ駆動手段62が電源を切ると、縮みノズル63の流路面積の絞りを開放する機構であれば、制御装置80は、ノズルフラッパ駆動手段62の電源供給を停止する制御を行う。ノズルフラッパ駆動手段62が圧電体であれば、電圧印加を停止する。ノズルフラッパ駆動手段62がソレノイドであれば励磁のための電流を停止する。   Next, the control device 80 controls the nozzle flapper (step S6). The control device 80 opens the nozzle aperture of the nozzle flapper mechanism 60. For example, the nozzle flapper driving means 62 shown in FIG. 5 is driven to change the pressure of the oil passage 41 </ b> A by opening the restriction of the passage area of the nozzle 63. Alternatively, when the nozzle flapper driving means 62 is turned off, the control device 80 performs control to stop the power supply of the nozzle flapper driving means 62 as long as it is a mechanism that opens the restriction of the flow path area of the contraction nozzle 63. If the nozzle flapper driving means 62 is a piezoelectric body, the voltage application is stopped. If the nozzle flapper driving means 62 is a solenoid, the current for excitation is stopped.

図8に示すように油路42のパイロット圧力が減圧される。このため油路43へ印加される圧力も減圧される。その結果、油路43へ印加されるPPBが油路44に加わる圧力PPAよりも小さくなる。このため、スプール17が一方向にのみ移動し、方向切換制御弁機構18が油路45と油路46との接続を、油路48と油路46との接続に切り替わらせる。そして、弁駆動シリンダ上室11aが戻り管路の圧力となり、弁駆動シリンダ下室11bの第2の作動油圧力よりも小さくなる。この状態では、弁駆動ピストン12が、図2に示す弁ロッドの逆方向、図8に示す矢印Z2方向へ移動した状態と一致し、内燃機関の動弁装置100が再始動するときのスプール動作と弁駆動ピストン動作をあわせることができる。   As shown in FIG. 8, the pilot pressure in the oil passage 42 is reduced. For this reason, the pressure applied to the oil passage 43 is also reduced. As a result, the PPB applied to the oil passage 43 becomes smaller than the pressure PPA applied to the oil passage 44. For this reason, the spool 17 moves only in one direction, and the direction switching control valve mechanism 18 switches the connection between the oil passage 45 and the oil passage 46 to the connection between the oil passage 48 and the oil passage 46. Then, the valve drive cylinder upper chamber 11a becomes the pressure of the return pipe, and becomes smaller than the second hydraulic oil pressure in the valve drive cylinder lower chamber 11b. In this state, the valve drive piston 12 coincides with the state in which the valve rod shown in FIG. 2 moves in the reverse direction of the valve rod and in the direction of the arrow Z2 shown in FIG. And valve drive piston operation can be combined.

本実施形態の内燃機関の動弁装置100は、弁駆動ピストン12の変位を検出する弁駆動ピストン変位検出手段である弁駆動ピストン変位計15と、制御信号を送信する制御装置80と、を含み、制御装置80は、前記制御信号と弁駆動ピストン変位計15が検出したピストン変位信号との偏差を演算し、前記偏差がしきい値を超える場合には前記制御装置80が安全弁111を動作させることが好ましい。   The valve operating apparatus 100 for an internal combustion engine of the present embodiment includes a valve drive piston displacement meter 15 that is a valve drive piston displacement detection means for detecting the displacement of the valve drive piston 12 and a control device 80 that transmits a control signal. The control device 80 calculates a deviation between the control signal and the piston displacement signal detected by the valve drive piston displacement meter 15, and the control device 80 operates the safety valve 111 when the deviation exceeds a threshold value. It is preferable.

これにより、スプールの状態に関わらず、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでから移動することがない。このためスプールの移動にかかる時間を考慮せず、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ格納できる。その結果、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   As a result, regardless of the state of the spool, the valve drive piston does not move after contracting into the valve drive cylinder. For this reason, the valve drive piston can be stored in the valve drive cylinder without considering the time required for the movement of the spool. As a result, the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve to be damaged is reduced.

本実施形態の内燃機関の動弁装置100は、方向切換制御弁機構18の作動油圧力の供給対象を変えるスプール17と、スプール17の変位を検出するスプール変位検出手段であるスプール変位計19と、制御信号を送信する制御装置80と、を含み、制御装置80は、前記制御信号とスプール変位計19が検出したスプール変位との偏差を演算し、前記偏差がしきい値を超える場合には制御装置80が安全弁111を動作させることが好ましい。   A valve operating apparatus 100 for an internal combustion engine according to the present embodiment includes a spool 17 that changes a supply target of hydraulic oil pressure of a direction switching control valve mechanism 18, and a spool displacement meter 19 that is a spool displacement detection unit that detects a displacement of the spool 17. And a control device 80 for transmitting a control signal. The control device 80 calculates a deviation between the control signal and the spool displacement detected by the spool displacement meter 19, and the deviation exceeds a threshold value. It is preferable that the control device 80 operates the safety valve 111.

弁駆動ピストンがスプールの動作と連動しているので、スプールの不具合に起因する弁駆動ピストンの動作遅れ、動作不具合を事前に検知する。このスプールに起因する弁駆動ピストンの動作遅れ等を事前に考慮して、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ格納できる。その結果、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   Since the valve drive piston is interlocked with the operation of the spool, the operation delay and operation failure of the valve drive piston due to the spool failure are detected in advance. The valve drive piston can be stored in the valve drive cylinder in consideration of the operation delay of the valve drive piston caused by the spool in advance. As a result, the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve to be damaged is reduced.

上述したように、内燃機関の動弁駆動方法は、弁駆動シリンダ内の駆動力で往復運動する弁駆動ピストンにより内燃機関の排気弁と吸気弁との少なくとも一方を駆動可能な動弁駆動方法であって、弁駆動の制御信号と、弁駆動ピストンの変位信号との偏差を演算し、前記偏差が所定のしきい値を超える場合には、弁駆動ピストンを縮める安全弁動作信号を送信することができる。これにより、吸気弁、又は排気弁が高速で動作していても安全弁が動作し弁駆動シリンダ内に弁駆動ピストンを縮めて格納できる。このため、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダ中へ縮んでからスプールが移動することがない。その結果、弁駆動ピストンが弁駆動シリンダより突き出ることがなく、弁駆動ピストンが突き出たまま、吸気弁又は排気弁に衝突して破損するおそれが低減される。   As described above, the valve drive method of the internal combustion engine is a valve drive method that can drive at least one of the exhaust valve and the intake valve of the internal combustion engine by the valve drive piston that reciprocates with the drive force in the valve drive cylinder. And calculating a deviation between the valve drive control signal and the displacement signal of the valve drive piston, and if the deviation exceeds a predetermined threshold value, a safety valve operation signal for contracting the valve drive piston may be transmitted. it can. Thereby, even if the intake valve or the exhaust valve is operating at high speed, the safety valve operates and the valve drive piston can be retracted and stored in the valve drive cylinder. For this reason, the spool does not move after the valve drive piston contracts into the valve drive cylinder. As a result, the valve drive piston does not protrude from the valve drive cylinder, and the possibility that the valve drive piston protrudes and collides with the intake valve or the exhaust valve is reduced.

なお、本実施形態に係る動弁装置及び動弁駆動方法は、内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉駆動する試験機にも適している。また、本実施形態の内燃機関は、シリンダブロックと、前記シリンダブロック内を上下動する燃焼用ピストンと、排気弁及び吸気弁と、前記排気弁及び前記吸気弁を各々駆動することが好ましい。これにより、清浄な排気と燃費向上とによりNOx、未燃HCの排出量の低減と二酸化炭素排出量の低減とに寄与することができる。   In addition, the valve operating apparatus and the valve operating method according to the present embodiment are also suitable for a testing machine that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine. The internal combustion engine of the present embodiment preferably drives the cylinder block, the combustion piston that moves up and down in the cylinder block, the exhaust valve and the intake valve, and the exhaust valve and the intake valve. Thereby, it is possible to contribute to the reduction of NOx and unburned HC emissions and the reduction of carbon dioxide emissions by clean exhaust and improved fuel efficiency.

1 内燃機関
2 燃焼用ピストン
3 シリンダブロック
4a 排気弁
4b 吸気弁
5 弁ロッド
6 バルブスプリング
7 クランクシャフト
8 コネクティングロッド
9 クランクケース
10 弁駆動装置
11 弁駆動シリンダ
11a 弁駆動シリンダ上室
11b 弁駆動シリンダ下室
12 弁駆動ピストン
13 サーボ弁
15 弁駆動ピストン変位計
17 スプール
18 方向切換制御弁機構
19 スプール変位計
20、21 計測装置
30 油圧ユニット
41、42、43、44、45、46、47、48、49 油路
60 ノズルフラッパ機構
62 ノズルフラッパ駆動手段
63 ノズル
80 制御装置
100 動弁装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 2 Piston for combustion 3 Cylinder block 4a Exhaust valve 4b Intake valve 5 Valve rod 6 Valve spring 7 Crankshaft 8 Connecting rod 9 Crankcase 10 Valve drive device 11 Valve drive cylinder 11a Valve drive cylinder upper chamber 11b Valve drive cylinder bottom Chamber 12 Valve drive piston 13 Servo valve 15 Valve drive piston displacement meter 17 Spool 18 Direction switching control valve mechanism 19 Spool displacement meter 20, 21 Measuring device 30 Hydraulic unit 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 Oil path 60 Nozzle flapper mechanism 62 Nozzle flapper driving means 63 Nozzle 80 Control device 100 Valve operating device

Claims (2)

制御信号で動作して、作動油圧力の供給対象を切り換える方向切換制御弁と、
前記方向切換制御弁により切り換えられた作動油圧力の供給対象に応じて弁駆動シリンダ内で往復運動して、内燃機関の排気弁と吸気弁との少なくとも一方を駆動可能な弁駆動ピストンと、
前記弁駆動シリンダと前記方向切換制御弁との間の前記油圧を下げる安全弁と、
前記方向切換制御弁の作動油圧力の供給対象を変えるスプールと、
前記スプールの変位を検出するスプール変位検出手段と、
前記制御信号を送信する制御装置と、を含み、
前記制御装置は、前記制御信号と前記スプール変位検出手段が検出したスプール変位との偏差を演算し、前記偏差が所定のしきい値を超える場合には、前記安全弁を動作させ、 前記安全弁は、圧力平衡型のリリーフ弁であり、パイロットピストンと、スプリングと、安全弁操作バルブ機構とを有し、
前記安全弁は、前記弁駆動シリンダと前記方向切換制御弁との間における、通常駆動時に使用する最大の前記油圧の圧力でも前記パイロットピストンが油路を閉じるように前記スプリングのスプリング圧及び前記安全弁操作バルブ機構からの油圧が設定され、かつ、前記パイロットピストンが油路を閉じるように設定する圧力が、前記安全弁を動作させた場合の応答速度を吸気弁又は排気弁が開閉する間隔で開口できる圧力に設定されていることを特徴とする内燃機関の動弁装置。
A direction switching control valve that operates in response to a control signal and switches a supply target of hydraulic oil pressure;
A valve drive piston capable of driving at least one of an exhaust valve and an intake valve of an internal combustion engine by reciprocating in a valve drive cylinder according to a supply target of hydraulic oil pressure switched by the direction switching control valve;
A safety valve that reduces the hydraulic pressure between the valve drive cylinder and the direction switching control valve;
A spool for changing a supply target of hydraulic oil pressure of the direction switching control valve;
Spool displacement detecting means for detecting the displacement of the spool;
A control device for transmitting the control signal,
The control device calculates a deviation between the control signal and the spool displacement detected by the spool displacement detection means, and when the deviation exceeds a predetermined threshold, operates the safety valve, and the safety valve This is a pressure balanced relief valve, which has a pilot piston, a spring, and a safety valve operating valve mechanism.
The safety valve operates between the spring pressure of the spring and the operation of the safety valve so that the pilot piston closes the oil passage even at the maximum hydraulic pressure used during normal driving between the valve drive cylinder and the direction switching control valve. The pressure at which the hydraulic pressure from the valve mechanism is set and the pilot piston is set to close the oil passage can open the response speed when the safety valve is operated at the interval at which the intake valve or exhaust valve opens or closes that it is set to a valve gear of an internal combustion engine characterized by.
前記弁駆動ピストンの変位を検出する弁駆動ピストン変位検出手段と、
前記制御信号を送信する制御装置と、を含み、
前記制御装置は、前記制御信号と前記変位検出手段が検出したピストン変位信号との偏差を演算し、前記偏差が所定のしきい値を超える場合には、前記安全弁を動作させる請求項1に記載の内燃機関の動弁装置。
Valve drive piston displacement detecting means for detecting the displacement of the valve drive piston;
A control device for transmitting the control signal,
The said control apparatus calculates the deviation of the said control signal and the piston displacement signal which the said displacement detection means detected, and when the said deviation exceeds a predetermined threshold value, the said safety valve is operated. Of the internal combustion engine.
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