JP6718304B2 - Internal combustion engine valve device and internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、内燃機関におけるバルブの開閉を油圧で制御する油圧駆動式の動弁装置とこの動弁装置を備えた内燃機関に関する。
BACKGROUND OF THE
従来、船舶などで使用される比較的遅い回転速度で運転する内燃機関の吸排気弁を開閉する動弁装置として、油圧式の動弁装置が用いられている。油圧式の動弁装置は、機械式の動弁装置と比較して運転時の騒音が低く、動作による油の飛散が少なく船内環境をクリーンに維持することができる利点がある。このような油圧駆動式の動弁装置の一例として特許文献1〜3に記載されたものが知られている。
特許文献1に記載された内燃機関の動弁装置は、駆動油圧ピストン装置の油圧室と受動油圧ピストン装置の油圧室とを第一流体通路、油連通管、第二流体通路で連通する機構を備えている。第二流体通路内の潤滑油をVVT制御弁で選択的に外部に放出して、バルブの動作を変更するようにしている。
BACKGROUND ART Conventionally, a hydraulic valve operating device has been used as a valve operating device that opens and closes intake and exhaust valves of an internal combustion engine that is used at a relatively low rotational speed used in ships and the like. The hydraulic valve operating device has the advantages that the operating noise is lower than that of the mechanical valve operating device, less oil is scattered during operation, and the inboard environment can be kept clean. As an example of such a hydraulically driven valve operating device, those described in
The valve operating device of the internal combustion engine described in
また、特許文献2に記載された排気弁駆動装置では、第一シリンダと第二シリンダを接続する油圧経路を有していて、第二シリンダ内を摺動するプランジャ内に連通孔を形成している。連通孔に接続された第二シリンダ側面の溝部に作動油を排出する作動油排出経路が接続され、作動油排出経路に排出量調整弁が設けられている。
また、特許文献3ではカム側シリンダと弁側シリンダとの間に作動油の圧力変動を抑制するアキュムレータを設けている。
Further, the exhaust valve drive device described in
Further, in
また、図7に示す従来の油圧駆動動弁装置100では、カム101で押動される駆動油圧ピストン102を摺動可能に収納した駆動シリンダ103と吸排気弁104を開閉させる受動油圧ピストン105を収納した受動シリンダ106とが油圧回路107によって接続されている。そして、油圧回路107の上流側には新たな作動油を機関本体から供給する逆止弁108が設置され、受動シリンダ106の下流側にはより簡便に油圧回路107を開閉する制御弁としてスロットル弁109等の流量調整弁、或いは電磁弁やパイロット逆止弁等が設置されている。
Further, in the conventional hydraulic
動弁装置100内の閉じた系で吸排気弁104を常時作動させ続けると、吸排気弁104からの熱伝達や作動油の流動による摩擦に伴う温度上昇により作動油の早期劣化が懸念される。これを防止する為に、吸排気弁104が非リフト時にはスロットル弁109によって油圧回路107を開弁して油圧回路107内の加熱された作動油を排出して機関本体へ戻して潤滑油クーラで冷却すると共に、逆止弁108によって機関本体から冷却した作動油を油圧回路107に供給することで循環させている。
上述したスロットル弁109は、例えば図8(a)、(b)に示すように、テーパ状の弁受け111に対して弁体112を進退可能に設置している。弁体112は油圧回路107内の油圧と弁ばね113の付勢力とで開閉され、弁受け111と弁体112の接触で作動油をシールしている。そして、開弁時にはスロットル弁109に設けたオリフィス112aを通して作動油が排出される。
If the intake/
In the
ところで、上述した従来の油圧駆動動弁装置100では、スロットル弁109の長期間の使用によって弁受け111やスロットル弁109が摩耗したり、異物を噛み込む等によって弁受け111やスロットル弁109が損傷したりすることがあった。また、電磁弁等では電気的な故障によって油圧回路の開閉機構が機能不全に陥ることがあった。
By the way, in the above-described conventional hydraulically operated
本発明は、このような実情に鑑みて、制御弁等を設置することなく、より簡便に油圧回路を開閉制御できるようにした内燃機関の動弁装置と内燃機関を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, it is an object of the present invention to provide a valve operating device and an internal combustion engine for an internal combustion engine, which can control opening and closing of a hydraulic circuit more easily without installing a control valve or the like. ..
本発明による内燃機関の動弁装置は、カムによって加圧される油の油圧でバルブを開閉する内燃機関の動弁装置において、駆動するカムによって往復動する駆動ピストンと、駆動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる駆動シリンダと、往復動することでバルブを開閉する受動ピストンと、受動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる受動シリンダと、駆動シリンダ及び受動シリンダを接続していて内部に充填された作動油の油圧を受動ピストンに伝達する油圧伝達路と、該油圧伝達路における前記受動ピストン寄りの位置に接続され前記油圧伝達路から外部に作動油を排出する作動油排出部とを備え、受動ピストンの往復動によって作動油排出部の開閉を行うようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、カムのリフトによって駆動ピストンを往動させて駆動シリンダを圧縮することで油圧伝達路内の作動油を受動シリンダ側に流動させて油圧を上昇させ、熱で昇温した作動油を作動油排出部から排出させると共に受動ピストンを作動させることで吸排気弁等のバルブを開弁させ、更に受動ピストンの作動によって作動油排出部を閉塞させる。そして、カムのリフトが終了すると駆動ピストンが駆動シリンダ内で復動して油圧伝達路の油圧を低圧にして受動ピストンの復動によって作動油排出部を開放させると共にバルブを閉弁させる。そのため、スロットル弁や電磁弁等の制御弁を用いることなく油圧伝達路の圧力制御とカムによるバルブの開閉操作を行うことができる。作動油排出部は油圧伝達路における受動ピストン寄りの位置に分岐接続されており、熱の影響を受けやすい受動ピストン付近の油が排出される。ここで「油圧伝達路における受動ピストン寄りの位置」とは、油圧伝達路において、相対的に駆動ピストンよりも受動ピストンに近い位置を意味し、好ましくは、油圧伝達路中の受動シリンダの近傍である。
A valve operating device for an internal combustion engine according to the present invention is a valve operating device for an internal combustion engine in which a valve is opened/closed by oil pressure of oil pressurized by a cam, and a drive piston reciprocated by a driven cam and a drive piston reciprocated. Connects a drive cylinder that changes the volume of hydraulic oil with a drive cylinder, a passive piston that opens and closes a valve by reciprocating, a passive cylinder that reciprocates the passive piston to change the volume of hydraulic oil, a drive cylinder and a passive cylinder A hydraulic transmission path for transmitting the hydraulic pressure of the hydraulic oil filled inside to the passive piston, and an operation for discharging the hydraulic oil from the hydraulic transmission path to the outside by being connected to a position near the passive piston in the hydraulic transmission path An oil discharge part is provided, and the hydraulic oil discharge part is opened and closed by the reciprocating movement of the passive piston.
According to the present invention, the drive piston is moved forward by the cam lift to compress the drive cylinder, thereby causing the hydraulic oil in the hydraulic pressure transmission path to flow to the passive cylinder side to increase the hydraulic pressure, and the heat-up operation is performed. By discharging the oil from the hydraulic oil discharge portion and operating the passive piston, valves such as intake and exhaust valves are opened, and the hydraulic oil discharge portion is closed by the operation of the passive piston. Then, when the lift of the cam is completed, the drive piston returns to the inside of the drive cylinder to reduce the hydraulic pressure in the hydraulic transmission path to open the hydraulic oil discharge portion by the return movement of the passive piston and close the valve. Therefore, the pressure control of the hydraulic pressure transmission path and the opening/closing operation of the valve by the cam can be performed without using a control valve such as a throttle valve or a solenoid valve. The hydraulic oil discharge portion is branched and connected to a position near the passive piston in the hydraulic pressure transmission path, and oil near the passive piston, which is easily affected by heat, is discharged. Here, "the position of the hydraulic transmission path near the passive piston" means a position relatively closer to the passive piston than the drive piston in the hydraulic transmission path, and preferably in the vicinity of the passive cylinder in the hydraulic transmission path. is there.
また、受動ピストンがバルブを開く際に作動油排出部を閉塞することが好ましい。
受動ピストンがバルブを開かせる際に作動油排出部を閉塞することで油圧伝達路からの作動油の排出を停止させることができて油圧を維持しバルブを開弁状態に保持できる。
It is also preferable that the passive piston closes the hydraulic oil discharge portion when opening the valve.
By closing the hydraulic oil discharge portion when the passive piston opens the valve, the discharge of hydraulic oil from the hydraulic pressure transmission path can be stopped, the hydraulic pressure can be maintained, and the valve can be held in the open state.
また、油圧伝達路における駆動ピストン寄りの位置に接続され油圧に応じて作動油を供給する作動油供給部を更に備えていてもよい。
油圧伝達路の油圧が上昇した場合には作動油供給部を閉塞し、油圧が低下した場合には作動油供給部を開放して作動油を油圧伝達路に供給できる。ここで、「油圧伝達路における駆動ピストン寄りの位置」とは、油圧伝達路において、相対的に受動ピストンよりも駆動ピストンに近い位置を意味し、好ましくは、油圧伝達路中の駆動シリンダの近傍である。
Further, a hydraulic oil supply unit may be further provided which is connected to a position near the drive piston in the hydraulic pressure transmission path and supplies hydraulic oil according to the hydraulic pressure.
When the oil pressure in the hydraulic pressure transmission path increases, the hydraulic oil supply section is closed, and when the hydraulic pressure decreases, the hydraulic oil supply section is opened to supply hydraulic oil to the hydraulic pressure transmission path. Here, the “position near the drive piston in the hydraulic transmission path” means a position relatively closer to the drive piston than the passive piston in the hydraulic transmission path, and preferably in the vicinity of the drive cylinder in the hydraulic transmission path. Is.
また、受動ピストンには作動油排出部に連通可能な排出通路が形成されており、該排出通路を介して作動油を外部に排出するようにしてもよい。
油圧伝達路の作動油排出部から作動油を排出させる際に受動ピストンに設けた排出通路を介して作動油を外部に排出する。
Further, the passive piston may be formed with a discharge passage that can communicate with the hydraulic oil discharge portion, and the hydraulic oil may be discharged to the outside via the discharge passage.
When the hydraulic oil is discharged from the hydraulic oil discharge portion of the hydraulic pressure transmission path, the hydraulic oil is discharged to the outside via a discharge passage provided in the passive piston.
また、油圧伝達路、作動油排出部、または作動油供給部には余剰の作動油を貯留するアキュムレータが接続されていてもよい。
油圧伝達路の油圧が高い場合にはアキュムレータによって余剰の作動油を貯留し、バルブリフト終了時において、油圧伝達路の油圧が低下した場合にアキュムレータ内の作動油を速やかに油圧伝達路、作動油排出部、または作動油供給部に供給して作動油の負圧化を防止する。
Further, an accumulator that stores excess hydraulic oil may be connected to the hydraulic pressure transmission path, the hydraulic oil discharge portion, or the hydraulic oil supply portion.
When the oil pressure in the hydraulic pressure transmission path is high, excess hydraulic oil is stored by the accumulator, and when the hydraulic pressure in the hydraulic pressure transmission path decreases at the end of the valve lift, the hydraulic oil in the accumulator is promptly transferred to the hydraulic pressure transmission path, hydraulic oil. Supply to the discharge part or hydraulic oil supply part to prevent negative pressure of hydraulic oil.
また、作動油排出部に作動油の圧力損失を生じる圧力損失部を設けることが好ましい。
駆動シリンダの往動によって油圧伝達路の作動油が下流側に送られると作動油排出部の圧力損失部で作動油が高速で排出されると共に圧力損失が上昇し、油圧伝達路内の油圧が上昇する。
Further, it is preferable to provide a pressure loss portion that causes a pressure loss of the hydraulic oil in the hydraulic oil discharge portion.
When the hydraulic oil in the hydraulic transmission path is sent to the downstream side by the forward movement of the drive cylinder, the hydraulic oil is discharged at a high speed in the pressure loss section of the hydraulic oil discharge section and the pressure loss increases, and the hydraulic pressure in the hydraulic transmission path increases. Rise.
また、排出通路に圧力損失部を設けることが好ましい。
受動ピストンの排出通路を圧力損失部とすることで、作動油が作動油排出部から排出通路を通過する際に圧力損失が上がり油圧伝達路の油圧を上昇させることができる。
Further, it is preferable to provide a pressure loss portion in the discharge passage.
By using the discharge passage of the passive piston as the pressure loss portion, when the hydraulic oil passes through the discharge passage from the hydraulic oil discharge portion, the pressure loss increases and the hydraulic pressure in the hydraulic pressure transmission path can be increased.
また、圧力損失部は作動油の流量を制限するオリフィスまたは絞り部であることが好ましい。
作動油排出部にオリフィスを形成することで作動油の排出流量を制限できる。また、油圧伝達路の作動油排出部の内径に対して受動ピストンの排出通路の等価直径を比較的小径にすることで排出通路において高い圧力損失を生じる。そのため、油圧伝達路の油圧を上昇させることができる。
Further, the pressure loss portion is preferably an orifice or a throttle portion that limits the flow rate of hydraulic oil.
The discharge flow rate of the hydraulic oil can be limited by forming the orifice in the hydraulic oil discharging portion. Further, by making the equivalent diameter of the discharge passage of the passive piston relatively smaller than the inner diameter of the hydraulic oil discharge portion of the hydraulic pressure transmission passage, a high pressure loss occurs in the discharge passage. Therefore, the hydraulic pressure of the hydraulic pressure transmission path can be increased.
本発明による内燃機関の動弁装置は、カムによって加圧される油の油圧でバルブを開閉する内燃機関の動弁装置において、駆動するカムによって往復動する駆動ピストンと、駆動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる駆動シリンダと、往復動することでバルブを開閉する受動ピストンと、受動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる受動シリンダと、駆動シリンダ及び受動シリンダを接続していて内部に充填した作動油の油圧を受動ピストンに伝達する油圧伝達路と、受動ピストンに設けられていて受動シリンダ内の作動油を外部に排出する排出通路と、を備え、受動ピストンの往復動によって排出通路の開閉を行うようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、カムのリフトによって駆動ピストンを往動させて油圧伝達路内の作動油を受動シリンダ側に流動させて油圧を上昇させ、熱伝達等で昇温した作動油をドレンとして受動シリンダの排出通路から排出させると共に受動ピストンを作動させることで吸排気弁等のバルブを開弁させ、受動ピストンの作動によって排出通路を受動シリンダの下流側で閉塞させる。そして、カムのリフトが終了すると駆動ピストンが駆動シリンダ内で復動して油圧伝達路の油圧を低圧にして受動ピストンの復動によって排出通路を開放させると共にバルブを閉弁させる。そのため、スロットル弁や電磁弁等の制御弁を用いることなく油圧伝達路の開閉とカムによるバルブの開閉操作を行うことができる。
A valve operating device for an internal combustion engine according to the present invention is a valve operating device for an internal combustion engine in which a valve is opened and closed by hydraulic pressure of oil pressurized by a cam, and a drive piston reciprocating by a driven cam and a drive piston reciprocating. Connects a drive cylinder that changes the volume of hydraulic oil with a drive cylinder, a passive piston that opens and closes a valve by reciprocating, a passive cylinder that reciprocates the passive piston to change the volume of hydraulic oil, a drive cylinder and a passive cylinder And a discharge passage for discharging the hydraulic pressure of the hydraulic oil filled in the inside to the passive piston, and a discharge passage for discharging the hydraulic oil in the passive cylinder to the outside provided in the passive piston. It is characterized in that the discharge passage is opened and closed by reciprocal movement.
According to the present invention, the lift of the cam causes the drive piston to move forward to cause the hydraulic oil in the hydraulic pressure transmission passage to flow to the passive cylinder side to increase the hydraulic pressure, and the hydraulic oil whose temperature has been raised by heat transfer or the like is passively used as a drain. A valve such as an intake/exhaust valve is opened by discharging the gas from the discharge passage of the cylinder and operating the passive piston, and closing the discharge passage on the downstream side of the passive cylinder by the operation of the passive piston. Then, when the lift of the cam is completed, the drive piston returns to the inside of the drive cylinder to lower the hydraulic pressure in the hydraulic pressure transmission path to open the discharge passage and close the valve by the return movement of the passive piston. Therefore, it is possible to open/close the hydraulic transmission path and open/close the valve with the cam without using a control valve such as a throttle valve or a solenoid valve.
本発明は上述したいずれかに記載された動弁装置を備えた内燃機関である。
動弁装置によって燃焼室の吸排気弁であるバルブを開閉することで燃焼室内のガス交換を行える。
The present invention is an internal combustion engine equipped with any one of the valve operating devices described above.
Gas exchange in the combustion chamber can be performed by opening/closing a valve that is an intake/exhaust valve of the combustion chamber by the valve operating device.
本発明に係る内燃機関の動弁装置及び内燃機関によれば、駆動ピストンを往動させて駆動シリンダを圧縮することで油圧伝達路内の作動油の油圧を上昇させ、熱伝達等で昇温した作動油をドレンとして作動油排出部から排出させ、更に受動ピストンの作動によって作動油排出部を閉塞させ、吸排気弁等のバルブを開弁させることができる。また、駆動ピストンが復動して油圧伝達路の油圧を低圧にして受動ピストンの復動によって作動油排出部を開放させると共にバルブを閉弁させることができる。
そのため、スロットル弁や電磁弁等の制御弁を用いることなく油圧伝達路の開閉とカムによるバルブの開閉操作を行うことができる。
According to the valve operating device and the internal combustion engine of the present invention, the drive piston is moved forward to compress the drive cylinder, thereby increasing the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the hydraulic transmission path and increasing the temperature by heat transfer or the like. It is possible to discharge the thus-operated hydraulic oil as a drain from the hydraulic oil discharge section, further close the hydraulic oil discharge section by the operation of the passive piston, and open a valve such as an intake/exhaust valve. Further, the drive piston can be returned to lower the hydraulic pressure in the hydraulic pressure transmission path, and the return of the passive piston can open the hydraulic oil discharge portion and close the valve.
Therefore, it is possible to open/close the hydraulic transmission path and open/close the valve with the cam without using a control valve such as a throttle valve or a solenoid valve.
本発明に係る内燃機関の動弁装置及び内燃機関によれば、駆動ピストンを往動させて油圧伝達路内の作動油の油圧を上昇させ、熱伝達等で昇温した作動油をドレンとして受動ピストンの排出通路から排出させ、更に受動ピストンの作動によって排出通路を閉塞させ、吸排気弁等のバルブを開弁させることができる。また、駆動ピストンが復動して油圧伝達路の油圧を低圧にし、受動ピストンの復動によって排出通路を開放させると共にバルブを閉弁させることができる。そのため、スロットル弁や電磁弁等の制御弁を用いることなく油圧伝達路の開閉とカムによるバルブの開閉操作を行うことができる。 According to the valve operating system and the internal combustion engine of the present invention, the drive piston is moved forward to increase the hydraulic pressure of the hydraulic oil in the hydraulic transmission path, and the hydraulic oil whose temperature is raised by heat transfer or the like is used as a drain. It is possible to discharge from the discharge passage of the piston, further close the discharge passage by the operation of the passive piston, and open valves such as intake and exhaust valves. Further, the drive piston can return to lower the hydraulic pressure in the hydraulic pressure transmission path, and the return path of the passive piston can open the discharge passage and close the valve. Therefore, it is possible to open/close the hydraulic transmission path and open/close the valve with the cam without using a control valve such as a throttle valve or a solenoid valve.
以下、本発明の各実施形態による内燃機関の動弁装置を図1〜図5を参照して説明する。
図1及び図2は本発明の第一実施形態による内燃機関の動弁装置を示すものである。図1に示す動弁装置1は例えば船舶用ディーゼルエンジンの油圧駆動動弁装置である。この動弁装置1は吸気カム2または排気カム(以下、単にカム2という)の回転を伝達する駆動油圧ピストン手段3と吸気弁(または排気弁)4を開閉作動する受動油圧ピストン手段5とが、作動油が充填された油圧流路6によって連結されている。
Hereinafter, a valve train for an internal combustion engine according to each embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.
1 and 2 show a valve train for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. The
駆動油圧ピストン手段3はローラガイドケース8内に駆動シリンダ9が形成され、駆動シリンダ9内には駆動油圧ピストン10が摺動して往復動するように嵌合されている。駆動油圧ピストン10のロッド11の下端部にはローラガイド12が固定され、このローラガイド12にはカム2が当接していてリフト時即ちカム部が当接した時に駆動油圧ピストン10を押し上げ可能とされている。駆動シリンダ9は駆動油圧ピストン10の昇降によって作動油が充填された内部空間9aの容積を増減できる。
駆動シリンダ9は油圧流路6に接続されており、油圧流路6中の駆動シリンダ9との接続部近傍には作動油供給管14が接続されている。この作動油供給管14には逆止弁15が設置され、作動油供給管14と逆止弁15により作動油供給部が構成される。油圧流路6の油圧が低下した場合には逆止弁15を開弁して図示しない機関本体から冷却された作動油を供給することになる。
The driving hydraulic piston means 3 has a
The
また、受動油圧ピストン手段5は動弁ケース17内に作動油が充填された受動シリンダ18が形成され、受動シリンダ18内には受動油圧ピストン20が摺動して往復動するように嵌合されている。受動油圧ピストン20のロッド21の下端部には吸気弁(または排気弁)4が連結されている。カム2のリフト時には駆動油圧ピストン10が上昇し、受動油圧ピストン20が降下して吸気弁4を開弁する。カム2のリフト終了時には駆動油圧ピストン10が下降し、受動油圧ピストン20が上昇して吸気弁4を閉弁する。吸気弁4には受動油圧ピストン20を上方の閉弁方向に付勢する弁ばね23が圧縮状態で装着されている。受動シリンダ18は受動油圧ピストン20の昇降によって作動油が充填された内部空間18aの容積を増減できる。
In the passive hydraulic piston means 5, a
また、油圧流路6は作動油供給管14の下流側で受動シリンダ18に接続されていると共に、受動シリンダ18と分岐されたドレン排出路25が形成されている。ドレン排出路25は動弁ケース17内の受動シリンダ18の側部の肉厚部に延びていて作動油を排出するための排出口25aが受動シリンダ18の下方をなすドレン室28の壁面に開口している。この排出口25aには流路内径を絞るオリフィス26が装着されている。
カム2が非リフト時にオリフィス26から余分な作動油がドレンとして排出される。このドレンはドレン室28から図示しないドレン配管を介して回収され、冷却されて機関本体に戻る。また、ドレン排出路25の途中にはアキュムレータ27が接続されている。アキュムレータ27はその空間内でドレン排出路25に連通して作動油を蓄積する油室29を仕切るピストン30とばね31とを少なくとも有しており、油圧流路6内の高圧で余剰の作動油を油室29内に封じ込めて蓄積し低圧になった際に放出するものである。
なお、油圧流路6は、駆動シリンダ9と受動シリンダ18との間を物理的に接続する流路であるが、より具体的には、ローラガイドケース8それ自体に設けられた流路、ローラガイドケース8と動弁ケース17をつなぐ配管、および動弁ケース17それ自体に設けられた流路からなる。
Further, the
When the
The
本実施形態による動弁装置1は上述した構成を備えており、次に図2に基づいてその作用を説明する。
図2(a)において、受動油圧ピストン20はドレン排出路25に設けたオリフィス26の上側に静止し、吸気弁4は閉弁している。このとき、受動油圧ピストン20はオリフィス26の上側に位置している。カム2が回転してリフトを開始すると、駆動油圧ピストン10が押動されて上昇(リフト)を始める。そして、オリフィス26内から高温となった余分な作動油がドレンとして排出される。
The
In FIG. 2A, the passive
駆動油圧ピストン10が上昇することによって油圧流路6とドレン排出路25ではカム2側からオリフィス26側に作動油が流れる。作動油はオリフィス26を通過してドレン室28に排出される際に流速が上昇し、オリフィス26から作動油をドレンとして放出する際の圧力損失が上昇する。そのため、油圧流路6及びドレン排出路25内の圧力が上昇する。油圧流路6内の作動油圧力の上昇によって逆止弁15が閉弁し、油圧流路6内への作動油の流入が停止する。
また、アキュムレータ27は、前段階のカム2が非リフト状態(駆動油圧ピストン10を押さない状態)から作動油の圧力が上昇することにより、作動油をばね31の付勢力に抗して油室29内に貯留したチャージ状態になっている。
As the drive
Further, the
次に、図2(b)に示すように、吸気用のカム2が駆動油圧ピストン10をリフトすることによって油圧流路6内の作動油圧力が更に上昇する。そして、受動油圧ピストン手段5における作動油圧力による受動油圧ピストン20を押す力(開弁力)が弁ばね23の付勢力(荷重)と吸気弁4を押す力を超えると、受動油圧ピストン20及び吸気弁4がリフト(下降)を開始し、燃焼室22において吸気弁4が開弁し始める。
Next, as shown in FIG. 2B, the
そして、図2(c)において、受動油圧ピストン20及び吸気弁4のリフト量増加により受動油圧ピストン20の下部がオリフィス26の位置よりも下方に移動すると、オリフィス26が受動油圧ピストン20によって閉塞される。すると、ドレン排出路25からの作動油の流出が停止し、油圧流路6内の油圧が低下することなく開弁リフトが継続するため吸気弁4は開弁状態に保持される。一方、カム2による駆動油圧ピストン10のリフトが終了すると作動油の流れが止まり、作動油の圧力は油圧流路6内で均一になる。
Then, in FIG. 2C, when the lower portion of the passive
その後、図2(d)に示すように、リフトが終了すると、駆動油圧ピストン10が降下して油圧が低下する。また、受動油圧ピストン20は弁ばね23の付勢力によって押し戻されて、吸気弁4は閉弁する。リフト終了後は駆動油圧ピストン10が降下して油圧流路6内の油圧が下がっているため逆止弁15が開弁して作動油を供給し、油圧を元の状態に上昇させて初期状態に戻る。
なお、油圧流路6内やドレン排出路25内の作動油は吸排気弁からの熱伝達や自身の流動による摩擦に伴う温度上昇で早期に劣化し易い。しかし、オリフィス26から排出された高温のドレンはドレン室28から図示しないドレン配管を介して機関本体に戻り、図示しない潤滑油クーラで冷却される。その後、作動油は図示しないオイルポンプにより送出され、逆止弁15から油圧流路6に供給されることで循環され、早期劣化を抑制される。
After that, as shown in FIG. 2D, when the lift ends, the drive
The hydraulic oil in the
また、本実施形態による動弁装置1はドレン排出路25内にアキュムレータ27が設置されているため、カム2のリフト開始から吸気弁4のリフト終了までの間、油圧流路6とドレン排出路25内の油圧が上昇するため、一部の作動油はアキュムレータ27の油室29内に蓄積(チャージ)された状態となる。
そして、リフト終了後に、駆動シリンダ9内での駆動油圧ピストン10の降下によって油圧流路6及びドレン排出路25内の油圧が低下した際に、逆止弁15が開弁してから油圧流路6内の作動油圧の回復が遅れると油圧流路6内の油圧が負圧になり、キャビテーションが生じる。これを防ぐために、油圧流路6及びドレン排出路25内の油圧が低下した際にアキュムレータ27でチャージしていた比較的高圧の作動油が油圧流路6及びドレン排出路25内に速やかに放出される。
これによって、吸気弁4のリフトが終了する時点における油圧流路6及びドレン排出路25内の油圧の負圧化を抑制できる。
Further, since the
After the lift is completed, when the hydraulic pressure in the
As a result, the negative pressure of the hydraulic pressure in the
なお、アキュムレータが設置されていない場合、過負荷運転等でカム2の非リフト時において吸気弁(または排気弁)4を閉弁方向に付勢する筒内残圧と開弁方向に付勢する吸(排)気圧のバランスが崩れて意図しないタイミングで吸(排)気弁4がリフトを行うことがある。この場合には、受動油圧ピストン20の下降により膨張したドレン排出路25及び油圧流路6の容積を補填するために、逆止弁15から作動油が流入する。これにより吸(排)気弁4がリフトしていない場合のドレン排出路25及び油圧流路6の容積に対して作動油の体積の方が多くなるため、吸(排)気弁4がリフトした後に再度閉弁するのが困難になる。
これに対してアキュムレータ27を備えた場合は、意図しないタイミングで吸(排)気弁4がリフトした場合でも、アキュムレータ27がチャージしている作動油を、ドレン排出路25及び油圧流路6内へ放出することで、逆止弁15からの作動油の流入を抑えることができる。また、吸(排)気弁4が着座する際に作動油の体積に余剰がある場合も、余剰の作動油がアキュムレータ27へ再流入することで、吸(排)気弁の着座不良を回避できる。
When the accumulator is not installed, the intake valve (or the exhaust valve) 4 is biased in the valve closing direction when the
On the other hand, when the
上述のように本実施形態による動弁装置1によれば、油圧流路6の開閉が受動シリンダ18下方のドレン室28の壁面に取り付けられたドレン排出路25のオリフィス26と昇降する受動油圧ピストン20との相互位置によって行われ、従来のスロットル弁の弁受けと弁体のようにメタルタッチを伴わないため、シート面の消耗が生じない。これにより、油圧流路6及びドレン排出路25の開閉機能の安定した動作と長寿命化を図ることができる。
As described above, according to the
また、1つのドレン室28によって、ドレン排出路25のオリフィス26から排出されるドレンと受動シリンダ18及び受動油圧ピストン20の嵌合隙間から漏れ出るドレンとの双方を回収できるため、動弁装置1の製造コストを低廉にできると共により簡便に配管を設計することができる。
また、受動シリンダ18に続くドレン室28にオリフィス26からドレンを放出するため、受動油圧ピストン20によるオリフィス26の閉塞時には受動油圧ピストン20と受動シリンダ18の嵌合部に直接作動油が注油される。これにより良好な受動油圧ピストン20の潤滑性を得られ、受動油圧ピストン20のカジリや焼損を防いで、信頼性が向上する。
Further, since one
Further, since the drain is discharged from the
なお、本発明は上述の第一実施形態による動弁装置1に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。次に本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明する。
The present invention is not limited to the
図3は本発明の第二実施形態による動弁装置1Aを示すものである。
図3に示す動弁装置1Aは、動弁ケース17内へ排出するドレンを低減する構造を有している。本第二実施形態では、第一実施形態による動弁装置1との相違点として、オリフィス26を非リフト位置(静止位置)の受動油圧ピストン20の側面に対向して受動シリンダ18の内壁面に設定した。そして、同一高さの受動油圧ピストン20の外周面全周にドレン排出用の油溝部35を排出通路として形成した。また、動弁ケース17には受動シリンダ18の内壁面に設けたオリフィス26に対向する他方の内壁面の同一高さ位置に別のドレン排出穴36を設け、排出口を径方向外側に開口させた。
FIG. 3 shows a valve train 1A according to a second embodiment of the present invention.
The valve gear 1A shown in FIG. 3 has a structure that reduces the drainage discharged into the
そのため、本第二実施形態による動弁装置1Aでは、非リフト位置(静止位置)の受動油圧ピストン20において、カム2のリフト時に油圧流路6とドレン排出路25を介してオリフィス26から排出されたドレンは受動油圧ピストン20の油溝部35を通ってドレン排出穴36から外部に排出される。これにより動弁ケース17内に落ちるドレン量を低減でき、オリフィス26の口径が大きくドレン量が多い場合でも吸排気弁のバルブステムへの注油量が過大になることを防止できる。
そして、カム2のリフトによって駆動油圧ピストン10が上昇して油圧流路6内の油圧が上昇して受動油圧ピストン20が吸気弁4と共にリフト(降下)することで、油溝部35がオリフィス26からずれて受動油圧ピストン20の側面で閉塞される。そのため、ドレン排出路25からの作動油の流出が停止し、吸気弁4は開弁状態に保持される。そして、カム2による駆動油圧ピストン10のリフトが終了し、作動油の圧力は油圧流路6内で均一に保持される。
Therefore, in the valve gear 1A according to the second embodiment, the passive
Then, the lift of the
図4は本発明の第三実施形態による動弁装置1Bを示すものである。
図4に示す動弁装置1Bは、動弁ケース17内へ排出するドレンを低減する構造を有している。本第三実施形態では、ドレン排出路25の排出口25aにオリフィス26を設けず、第二実施形態において受動油圧ピストン20の外周面に形成した油溝部35の断面積をドレン排出路25の排出口25aの断面積より小さく設定した。本実施形態の油溝部を符号38で示す。これによってオリフィス26と同等の圧力損失を発揮できる。更にドレン排出穴39は動弁ケース17の肉厚部を通って下方に形成して外部に排出するようにした。或いは、上述したドレン排出穴36と同一構成を採用してもよい。
しかも、ドレン排出路25の排出口25aは非リフト時(静止状態)の受動油圧ピストン20の位置に形成した油溝部38と同一高さで連通し、ドレン排出穴39の入口39aも排出口25aと同一高さに設置した。
FIG. 4 shows a
The
Moreover, the
従って、カム2のリフト時に油圧流路6を流れる作動油はドレン排出路25の排出口25aから受動油圧ピストン20の比較的小径の油溝部38に流れる際にドレンの流速が上がり、圧力損失が上昇するため、油圧流路6内の作動油の油圧が上昇する。油溝部38からドレン排出穴39を通る作動油はドレンとして外部に排出される。また、油圧流路6の油圧が上昇すると受動油圧ピストン20がリフトされる。
なお、上述した実施形態のオリフィス26を用いた構造では、圧力損失の調整はオリフィス径の調整により行うが、本第三実施形態ではドレン排出路25の排出口25aの断面積に対して受動シリンダ18の内壁面からなる流路断面の濡れ縁長さと断面積から求まる等価直径を目的関数として油溝部38の断面形状を設計することで圧力損失が調整可能となる。この場合、油溝部38はドレン排出路25の絞り部を形成する。
Therefore, when the hydraulic oil flowing through the
In the structure using the
次に図5は本発明の第四実施形態による動弁装置1Cを示すものである。
図5に示す動弁装置1Cも動弁ケース17内へ排出するドレンを低減する構造である。本第四実施形態では、動弁ケース17に設けた受動シリンダ18内を摺動可能な受動油圧ピストン20において、受動シリンダ18の作動油が充填された内部空間18aと受動油圧ピストン20の側面とに開口するドレン連通路42を断面略逆T字状に形成した。そして、非リフト状態(静止状態)の受動油圧ピストン20の側面に開口するドレン連通路42の水平部分に対向する受動シリンダ18の壁面に入口を有するドレン排出穴36を設けた。
Next, FIG. 5 shows a valve gear 1C according to a fourth embodiment of the present invention.
The valve gear 1C shown in FIG. 5 also has a structure that reduces drainage discharged into the
図6は、本実施形態における受動油圧ピストン20の構造を示すものである。ドレン連通路42は、受動油圧ピストン20の上端面に開口する垂直部分42a、垂直部分42aに連通し側面に開口する水平部分42b、水平部分42bと連通する位置において受動油圧ピストン20の外周面を全周に亘って凹溝状に切除した断面略半円形状の溝部分42cにより構成されている。そのため、受動油圧ピストン20が受動シリンダ18内で受動シリンダ18の中心軸回りに回転してもドレンを排出可能な形状とされている。
FIG. 6 shows the structure of the passive
従って、本実施形態による動弁装置1Cでは、油圧流路6を流れる作動油は受動シリンダ18から受動油圧ピストン20のドレン連通路42に流れ込む際に流速が上昇して圧力損失を上昇させるため、油圧流路6内の圧力が上昇する。ドレン連通路42からドレン排出穴36を通る作動油はドレンとして外部に排出される。受動油圧ピストン20のドレン連通路42を流れる作動油は駆動油圧ピストン10のリフトにより流速が上昇し、圧力損失の増大により油圧が上昇して受動油圧ピストン20がリフトされる。
Therefore, in the valve gear 1C according to the present embodiment, the hydraulic fluid flowing through the
なお、本第四実施形態において、油圧流路6の受動シリンダ18の下流側にドレン排出路25を設けているが、ドレン排出路25は設置しなくてもよい。この場合、油圧流路6にアキュムレータ27を接続すればよい。或いは、上述した各実施形態による動弁装置1、1A、1B、1Cにおいて、アキュムレータ27はドレン排出路25に代えて油圧流路6の逆止弁15の下流側近傍に接続してもよい。この場合には、リフト終了後に油圧が低下した油圧流路6内にアキュムレータ27の作動油を放出することで油圧の負圧化を防止できる。また、アキュムレータ27からの作動油の放出によって逆止弁15の開弁作動を抑制でき、過剰な作動油が油圧流路6内に流入することを抑制できる。なお、アキュムレータ27をドレン排出路25と油圧流路6の両方、或は油圧流路6における駆動シリンダ9の近傍と受動シリンダ18の近傍にそれぞれ設置してもよい。
In addition, in the fourth embodiment, the
なお、本発明においてアキュムレータ27は必ずしも設置しなくてもよい。
本発明における油圧伝達路は、油圧流路6に代表されるがこれに限定されない。受動シリンダ18の上部の受動油圧ピストン20が上昇してもこれとオーバーラップしない部分、駆動シリンダ9の上部の駆動油圧ピストン10が上昇してもこれとオーバーラップしない部分も、油圧伝達路として機能しており、油圧伝達路はこれらを含むものである。従って、これらの部分にそれぞれ、作動油排出部、作動油供給部が接続されても良い。
ドレン排出路25及び排出口25aは作動油排出部に含まれる。
また、駆動油圧ピストン10は駆動ピストンに含まれ、受動油圧ピストン20は受動ピストンに含まれる。受動油圧ピストン20の油溝部35,38、ドレン連通路42は排出通路を構成し、オリフィス26、油溝部38、ドレン連通路42は圧力損失部に含まれる。
In the present invention, the
The hydraulic pressure transmission path in the present invention is represented by the hydraulic
The
The drive
1、1A、1B、1C 動弁装置
2 カム
4 吸気弁
6 油圧流路
9 駆動シリンダ
10 駆動油圧ピストン
15 逆止弁
18 受動シリンダ
20 受動油圧ピストン
25 ドレン排出路
26 オリフィス
27 アキュムレータ
35,38 油溝部
36、39 ドレン排出穴
42 ドレン連通路
1, 1A, 1B,
Claims (10)
駆動する前記カムによって往復動する駆動ピストンと、
前記駆動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる駆動シリンダと、
往復動することで前記バルブを開閉する受動ピストンと、
前記受動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる受動シリンダと、
前記駆動シリンダ及び受動シリンダを接続していて内部に充填された作動油の油圧を前記受動ピストンに伝達する油圧伝達路と、
該油圧伝達路における前記受動ピストン寄りの位置に接続されていて前記油圧伝達路から外部に作動油を排出する作動油排出部と、を備え、
前記受動ピストンの往復動によって前記作動油排出部の開閉を行うようにしたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 In a valve operating system of an internal combustion engine, which opens and closes a valve by hydraulic pressure of oil pressurized by a cam,
A drive piston that reciprocates by the cam that is driven,
A drive cylinder that reciprocates the drive piston to change the volume of hydraulic oil;
A passive piston that opens and closes the valve by reciprocating;
A passive cylinder that reciprocates the passive piston to change the volume of hydraulic oil;
A hydraulic pressure transmission path that connects the drive cylinder and the passive cylinder and transmits the hydraulic pressure of the hydraulic oil filled therein to the passive piston;
And a hydraulic fluid discharge portion for discharging the working oil to the outside from the hydraulic transmission path is connected to the position of the passive piston closer in the hydraulic transmission path,
A valve operating system for an internal combustion engine, wherein the hydraulic oil discharge portion is opened and closed by the reciprocating movement of the passive piston.
駆動する前記カムによって往復動する駆動ピストンと、
前記駆動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる駆動シリンダと、
往復動することで前記バルブを開閉する受動ピストンと、
前記受動ピストンを往復動させて作動油の容積を変化させる受動シリンダと、
前記駆動シリンダ及び受動シリンダを接続していて内部に充填した作動油の油圧を前記受動ピストンに伝達する油圧伝達路と、
前記受動ピストンに設けられていて前記受動シリンダ内の作動油を外部に排出する排出通路とを備え、
前記受動ピストンの往復動によって前記排出通路の開閉を行うようにしたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。 In a valve operating system of an internal combustion engine, which opens and closes a valve by hydraulic pressure of oil pressurized by a cam,
A drive piston that reciprocates by the cam that is driven,
A drive cylinder that reciprocates the drive piston to change the volume of hydraulic oil;
A passive piston that opens and closes the valve by reciprocating;
A passive cylinder that reciprocates the passive piston to change the volume of hydraulic oil;
A hydraulic transmission path that connects the drive cylinder and the passive cylinder and transmits the hydraulic pressure of the hydraulic oil filled inside to the passive piston;
And a discharge passage provided in the passive piston for discharging the hydraulic oil in the passive cylinder to the outside,
A valve operating system of an internal combustion engine, wherein the exhaust passage is opened and closed by the reciprocating movement of the passive piston.
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