JP7332698B2 - バルブトレーン及びエンジン - Google Patents

Description

本開示はエンジンの分野に関し、例えばバルブトレーン及びエンジンに関する。

バルブトレーンはエンジンの重要な構成部分であり、主な機能はエンジンの動作順序及び動作サイクル要求に応じて、複数のシリンダの吸気バルブ及び排気バルブを定時に開閉し、新鮮なガスをシリンダに入れ、排ガスをシリンダから排出させる。

バルブトレーンは主に固定バルブタイミングバルブトレーン及び可変バルブ行程バルブトレーンの２種類のタイプを含み、固定バルブタイミングバルブトレーンの開弁時間、位相及びリフトなどのパラメータは一定であり、異なる回転速度及び負荷率のバルブリフトに対する需要を満たすことができず、ディーゼルエンジンの熱効率の更なる向上を制限する。

可変バルブ行程バルブトレーンはバルブ動力伝達チェーンにリリーフデバイスを増加させ、バルブ動力伝達チェーンに適時動力を失わせる方式によりバルブ早閉じを実現するが、上述の方式はバルブが着座する過程においてカム軸緩衝部が緩衝作用を果さないことにより大きなバルブ着座速度を生成してしまい、続いて大きな騒音を生成してしまう。

本開示はバルブトレーン及びエンジンを提供し、バルブトレーンがバルブ早閉じモードで動作する時にカム軸緩衝部が緩衝作用を失うことによりバルブ着座速度が大きくなってしまうという問題を解決することができる。

通し穴、導入油路、排出油路及び補給油路が設けられたハウジングであって、前記導入油路、排出油路及び補給油路がいずれも前記通し穴と連通するハウジングと、前記通し穴内に設けられたロッカアームプランジャと、一端が前記通し穴内に設けられたバルブプッシュロッドユニットと、前記ロッカアームプランジャと前記バルブプッシュロッドユニットとの間に設けられた圧力キャビティであって、前記バルブプッシュロッドユニットは前記ロッカアームプランジャが前記通し穴の軸方向に沿って移動するように推し進めるように設けられることにより、前記圧力キャビティを前記導入油路に選択的に連通させ、前記圧力キャビティを前記排出油路に選択的に連通させ、且つ前記圧力キャビティを前記補給油路に選択的に連通させる圧力キャビティと、前記バルブプッシュロッドユニットが下死点までに運動する前に、前記補給油路を介して前記圧力キャビティに油を補充するように設けられることにより、バルブ着座速度を緩衝させる緩衝ユニットとを含む、バルブトレーン。

一実施例は、上述のバルブトレーンを含むエンジンをさらに提供している。

一実施例に係るバルブトレーンの模式図である。 図１における部分構造模式図である。

１０ ロッカアーム
１ バルブプッシュロッド
２ ハウジング
２０ 通し穴
２１ 導入油路
２２ 排出油路
２３ 補給油路
２４ 着座オリフィス
２５ 導入キャビティ
３１ ロッカアームプランジャ
３１１ 圧力キャビティ
３１１１ 貫通孔
３１１２ 第１の孔
３１１３ 第２の孔
３２ プッシュロッドプランジャ
３２１ プッシュロッドプランジャ本体
３２２ タペットピストン
３３ ピストン弾性部材
４１ 蓄勢キャビティ
４２ 蓄勢ピストン
４３ 蓄勢弾性部材
５１ 開閉弁
５２ 排出チェック弁
５３ 導入チェック弁
５４ 補給チェック弁
６ タペット
７ カム

本実施例はバルブトレーンを開示し、バルブ早閉じの過程においてバルブ着座速度が速いという問題を解決することができ、本実施例はエンジンをさらに提供している。

図１は本実施例におけるバルブトレーンの構造模式図であり、当該バルブトレーンはタペット６、タペット６の昇降を駆動するカム７、タペット６によって昇降を駆動するバルブプッシュロッドユニット、ハウジング２、ロッカアームプランジャ３１及び緩衝ユニットを含む。

図２に示すように、ハウジング２には通し穴２０、導入油路２１、排出油路２２及び補給油路２３が設けられ、かつ導入油路２１、排出油路２２及び補給油路２３はいずれも通し穴２０と連通している。導入油路２１はハウジング２に設けられた導入キャビティ２５に連通し、導入キャビティ２５には導入口が設けられ、排出油路２２に開閉弁５１が設けられている。開閉弁５１が閉じられると、エンジンのバルブは正常な閉じモードとなる。開閉弁５１が開かれると、エンジンのバルブは早閉じモードとなり、つまり開閉弁５１の開閉によってバルブの２種類の動作モードを実現している。

ロッカアームプランジャ３１とバルブプッシュロッドユニットとの間に圧力キャビティ３１１が設けられ、ロッカアームプランジャ３１は通し穴２０の第１の端から通し穴２０内に挿入され、バルブプッシュロッドユニットは通し穴２０の第２の端から通し穴２０内に挿入され、バルブプッシュロッドユニットはロッカアームプランジャ３１を通し穴２０の軸方向に沿って移動させるように推し進めることができ、これにより圧力キャビティ３１１は圧力キャビティ３１１を導入油路２１に選択的に連通させ、圧力キャビティ３１１を排出油路２２に選択的に連通させ、且つ圧力キャビティ３１１を補給油路２３に選択的に連通させ、続いてロッカアームプランジャ３１により、バルブを駆動して対応する動作を行わせるようにロッカアーム１０を連行している。

本実施例における圧力キャビティ３１１は、ロッカアームプランジャ３１の軸方向に沿って設けられた段差座ぐり孔と、ロッカアームプランジャ３１の径方向に沿って設けられ、かつ段差座ぐり孔に連通する貫通孔３１１１とを含み、段差座ぐり孔の中心軸線はロッカアームプランジャ３１の中心軸線と重なる。当該段差座ぐり孔は通し穴２０の第１の端に設けられ、第１の孔３１１２及び第２の孔３１１３を含み、第１の孔３１１２の内径は第２の孔３１１３よりも小さく、貫通孔３１１１は第１の孔３１１２を貫通して設けられている。一実施例において、圧力キャビティ３１１の構造は上述の構造のみに限定されるものではなく、他の形式であってもよく、ロッカアームプランジャ３１が軸方向に沿って移動する過程において、圧力キャビティ３１１は導入油路２１に選択的に連通され、排出油路２２に選択的に連通され、且つ補給油路２３に選択的に連通されればよい。

バルブプッシュロッドユニットはバルブプッシュロッド１及びプッシュロッドプランジャ３２を含み、プッシュロッドプランジャ３２の第１の端はバルブプッシュロッド１に接続され、プッシュロッドプランジャ３２の第２の端は第２の孔３１１３内に挿入され、プッシュロッドプランジャ３２がロッカアームプランジャ３１に対して軸方向に沿って移動すると、圧力キャビティ３１１の容積が変化し、続いて圧力キャビティ３１１内の圧力が変化する。一実施例において、プッシュロッドプランジャ３２はプッシュロッドプランジャ本体３２１と、プッシュロッドプランジャ本体３２１の一端に設けられたタペットピストン３２２とを含み、タペットピストン３２２の自由端は第２の孔３１１３内に挿入され、かつプッシュロッドプランジャ本体３２１をロッカアームプランジャ３１の端面に当接させることができ、また、タペットピストン３２２の外径は第１の孔３１１２の内径よりも大きい。

圧力キャビティ３１１内にはピストン弾性部材３３が設けられ、バルブプッシュロッド１が往復運動する過程において、ピストン弾性部材３３は圧縮されることができ、ロッカアームプランジャ３１又はプッシュロッドプランジャ３２に軸方向の移動力を提供する。本実施例において、上述のピストン弾性部材３３はばねを採用し、ピストン弾性部材３３の第１の端は圧力キャビティ３１１の内壁に当接し、ピストン弾性部材３３の第２の端はプッシュロッドプランジャ３２に当接している。

開閉弁５１が開状態にある場合、バルブプッシュロッド１が下死点から上死点へ運動する過程において、バルブプッシュロッド１はプッシュロッドプランジャ３２が軸方向に移動するように推し進め、これにより圧力キャビティ３１１内の油圧を増大させ、続いてロッカアームプランジャ３１がロッカアーム１０のある側へ軸方向に沿って移動するように推し進め、圧力キャビティ３１１が排出油路２２に連通する際に、バルブプッシュロッド１はプッシュロッドプランジャ３２がロッカアーム１０のある側へ軸方向に沿って移動し続けるようにて推し進め、この時に圧力キャビティ３１１内の作動油は排出油路２２を通って排出され、圧力キャビティ３１１内の油圧を減少させ、これにより圧力キャビティ３１１内の圧油はロッカアームプランジャ３１がロッカアーム１０のある側へ継続に移動し続けるように推し進めることができず、続いてロッカアームプランジャ３１を現在位置に保持させる。プッシュロッドプランジャ３２がロッカアーム１０のある側へ移動し続けて、カム７が上死点に移動するまでの過程において、プッシュロッドプランジャ３２はロッカアーム１０のある側へ移動し続けて圧力キャビティ３１１の容積を連続的に減少させ、これにより圧力キャビティ３１１内の作動油に排出油路２２を介して絶えず排出させ、当該過程において、バルブプッシュロッド１の予め設定されたリフト内での運動はロッカアームプランジャ３１に影響を与えず、かつ当該予め設定されたリフト内のバルブの位置は変わらない。

一実施例において、上述の排出油路２２はオリフィスであり、オリフィスは圧力キャビティ３１１が排出油路２２と連通する瞬時に、圧力キャビティ３１１が瞬時に過大に減圧することで、プッシュロッドプランジャ３２がロッカアームプランジャ３１に衝撃してしまうことを回避可能である。

本実施例において、緩衝ユニットは補給油路２３によって圧力キャビティ３１１に油を補充し、緩衝ユニットはバルブ着座速度を緩衝するように設けられている。一実施例において、緩衝ユニットは排出油路２２及び補給油路２３にいずれも連通するアキュムレータを含んでいる。開閉弁５１が開状態にあり、かつ圧力キャビティ３１１と排出油路２２とが連通する時に、圧力キャビティ３１１内の作動油は排出油路２２を介してアキュムレータ内に還流する。圧力キャビティ３１１が補給油路２３と連通する時に、アキュムレータは補給油路２３を介して圧力キャビティ３１１に油を補充することができる。

上述のアキュムレータは蓄勢キャビティ４１、蓄勢ピストン４２及び蓄勢弾性部材４３を含み、ここで蓄勢キャビティ４１はハウジング２に設けられ、蓄勢キャビティ４１には補給油路２３と排出油路２２を連通する油口が設けられている。蓄勢ピストン４２は蓄勢キャビティ４１内に設けられている。一実施例において、蓄勢弾性部材４３はばねであり、蓄勢弾性部材４３は蓄勢ピストン４２の第１の側に位置し、油口は蓄勢ピストン４２の第２の側に位置し、かつ蓄勢弾性部材４３は蓄勢ピストン４２を蓄勢キャビティ４１内で往復運動させるように駆動することができる。

バルブ早閉じモードで運動する時に、バルブプッシュロッド１が上死点から下死点まで移動する前の過程において、圧力キャビティ３１１は補給油路２３に連通し、緩衝ユニットは補給油路２３によって圧力キャビティ３１１内に油を補充し、これにより圧力キャビティ３１１内の油圧を増大させ、続いてロッカアームプランジャ３１の移動速度を低下させることで、バルブ着座速度を緩衝し、バルブが着座する時に発生する騒音を減少することができる。

本実施例は緩衝ユニットを採用して補給油路２３を介して圧力キャビティ３１１内に油を補充し、導入キャビティ２５内の油圧が圧力キャビティ３１１内の油圧よりも高い時に、導入キャビティ２５を採用して導入油路２１を介して圧力キャビティ３１１内に油を補充してもよい。一実施例において、補給油路２３と導入油路２１は同時に圧力キャビティ３１１と連通することができ、もちろん上述の方式のみに限定されるものではなく、補給油路２３と導入油路２１を通し穴２０の軸方向に沿って位置ずれして設けて、かつ同時に圧力キャビティ３１１と連通できないようにしてもよい。実際の動作時は、導入キャビティ２５内の圧力が非常に不安定で、かつ圧力が低いため、一般的に圧力キャビティ３１１が作動油の損失により油圧が不足した場合のみ導入キャビティ２５を介して圧力キャビティ３１１に油を補充し、これによりバルブリフト運動を完了する油圧を保証する。

導入油路２１を介して圧力キャビティ３１１に給油する時に作動油が補給油路２３に進入することを回避するために、補給油路２３に補充方向に沿って開いた補給チェック弁５４が設けられている。補給油路２３を介して圧力キャビティ３１１に油を補充する時に作動油が導入油路２１に進入することを回避するために、導入油路２１に導入方向に沿って開いた導入チェック弁５３が設けられている。リリーフ過程において圧力キャビティ３１１内の油圧が緩衝ユニット内の油圧よりも小さい時に、緩衝ユニット内の作動油が排出油路２２を介して圧力キャビティ３１１内に進入しないよう、排出油路２２に排出方向に沿って開いた排出チェック弁５２が設けられ、排出チェック弁５２は開閉弁５１と緩衝ユニットとの間に設けられている。

本実施例に係るバルブトレーンを採用してバルブ早閉じモード及びバルブ正常閉じモードを実現することができ、２種類のモードの動作過程は以下のとおりである。

バルブの正常閉じモード：開閉弁５１は終始閉状態にあり、バルブプッシュロッド１が下死点から上死点に運動する過程において、バルブプッシュロッド１はプッシュロッドプランジャ３２がロッカアームプランジャ３１に対して軸方向に移動するように推し進め、ピストン弾性部材３３が徐々に圧縮され、次にロッカアームプランジャ３１はピストン弾性部材３３及び圧力キャビティ３１１内の油圧の作用で軸方向に沿って運動する。バルブプッシュロッド１が上死点から下死点に運動する過程において、ロッカアームプランジャ３１の頂部が受圧し、ロッカアームプランジャ３１が動作し、プッシュロッドプランジャ３２はピストン弾性部材３３の作用で軸方向に移動する。

バルブ早閉じモード：開閉弁５１は開状態にあり、バルブプッシュロッド１が下死点から上死点に運動する過程において、バルブプッシュロッド１はプッシュロッドプランジャ３２がロッカアームプランジャ３１に対して軸方向に移動するように推し進め、圧力キャビティ３１１内の圧力が増大し、ピストン弾性部材３３が徐々に圧縮され、次にロッカアームプランジャ３１はピストン弾性部材３３及び圧力キャビティ３１１内の油圧の作用で軸方向に沿って運動する。圧力キャビティ３１１が排出油路２２に連通する時に、圧力キャビティ３１１内の油圧が蓄勢キャビティ４１内の油圧よりも大きい時に、排出チェック弁５２が開かれ、圧力キャビティ３１１内の作動油は排出油路２２を介して蓄勢キャビティ４１内に流入し、圧力キャビティ３１１内の油圧が徐々に減少し、蓄勢ピストン４２は蓄勢弾性部材４３を押出することにより、蓄勢弾性部材４３が圧縮され、圧力キャビティ３１１内の油圧が蓄勢キャビティ４１内の油圧に等しいと、排出チェック弁５２が閉じられ、カム７が上死点まで移動する。

カム７が回転し続けることに伴い、バルブプッシュロッド１は下死点に運動し、ロッカアームプランジャ３１の頂部が受圧し通し穴２０との間に軸方向の運動を生成し、プッシュロッドプランジャ３２はバルブプッシュロッド１のスラスト力を失い、ピストン弾性部材３３の弾性力の作用で、プッシュロッドプランジャ３２が軸方向に移動し、ロッカアームプランジャ３１とプッシュロッドプランジャ３２との間に軸方向の運動が発生し、バルブプッシュロッド１が徐々に下死点に近づくにつれて、ピストン弾性部材３３の弾性力が徐々に減少し、圧力キャビティ３１１内の圧力が徐々に減少する。

バルブプッシュロッド１が下死点に移動する前に圧力キャビティ３１１が補給油路２３と連通する場合、蓄勢キャビティ４１内の油圧は圧力キャビティ３１１内の油圧よりも大きく、蓄勢キャビティ４１内の作動油は補給油路２３を介して圧力キャビティ３１１内に進入し、同時に導入キャビティ２５内の油圧が圧力キャビティ３１１内の油圧よりも高いと、導入キャビティ２５内の作動油は導入油路２１を介して圧力キャビティ３１１内に進入し、これにより圧力キャビティ３１１内の油圧を増大させ、ロッカアームプランジャ３１の運動速度を低減させ、続いてバルブ着座速度を緩衝することができる。同時に蓄勢弾性部材４３は蓄勢ピストン４２を徐々にリセットするように推し進める。

バルブ早閉じモードでもバルブ正常閉じモードでも、運動過程全体において作動油損失が存在し、圧力キャビティ３１１が作動油損失により油圧不足となった場合導入キャビティ２５を介して圧力キャビティ３１１に油を補充する。

ハウジング２には着座オリフィス２４が設けられ、着座オリフィス２４は導入チェック弁５３と並列接続され、着座オリフィス２４の第１の端は導入油路２１に連通し、着座オリフィス２４の第２の端は導入キャビティ２５に連通している。一実施例において、着座オリフィス２４の第１の端は導入キャビティ２５に連通し、着座オリフィス２４の第２の端は導入油路２１に連通し、着座オリフィス２４と導入油路２１との連通位置は導入チェック弁５３の下流に位置している。導入油路２１を介して圧力キャビティ３１１に給油する時に、圧力キャビティ３１１内の圧力が大きすぎると、圧力キャビティ３１１内の作動油は着座オリフィス２４を介して還流することができ、これにより圧力キャビティ３１１内の圧力が大きすぎてロッカアームプランジャ３１の運動に影響を与えることを回避する。

本実施例に係るエンジンは、上述のバルブトレーンを含み、上述のバルブトレーンによってバルブの正常閉じモード及びバルブ早閉じモードを実現し、バルブ早閉じモードでのバルブ着座速度が大きいという問題を解決する。

Claims (8)

1. 通し穴（２０）、導入油路（２１）、排出油路（２２）及び補給油路（２３）が設けられたハウジング（２）であって、前記導入油路（２１）、排出油路（２２）及び補給油路（２３）がいずれも前記通し穴（２０）と連通するハウジング（２）と、
   前記通し穴（２０）内に設けられたロッカアームプランジャ（３１）と、
   一端が前記通し穴（２０）内に設けられたバルブプッシュロッドユニットと、
   前記ロッカアームプランジャ（３１）と前記バルブプッシュロッドユニットとの間に設けられた圧力キャビティ（３１１）であって、前記バルブプッシュロッドユニットは前記ロッカアームプランジャ（３１）が前記通し穴（２０）の軸方向に沿って移動するように推し進めるように設けられることにより、前記圧力キャビティ（３１１）を前記導入油路（２１）に選択的に連通させ、前記圧力キャビティ（３１１）を前記排出油路（２２）に選択的に連通させ、且つ前記圧力キャビティ（３１１）を前記補給油路（２３）に選択的に連通させる圧力キャビティ（３１１）と、
   前記バルブプッシュロッドユニットが下死点まで移動する前に、前記補給油路（２３）を介して前記圧力キャビティ（３１１）に油を補充するように設けられることにより、バルブ着座速度を緩衝させる緩衝ユニットとを含み、
   前記緩衝ユニットは前記排出油路（２２）及び前記補給油路（２３）にいずれも連通するアキュムレータをさらに含み、
   前記圧力キャビティ（３１１）は、前記排出油路（２２）に連通する時に、前記圧力キャビティ（３１１）内の作動油が前記排出油路（２２）を介して前記アキュムレータ内に流入し、前記補給油路（２３）と連通する時に、前記アキュムレータは前記補給油路（２３）を介して前記圧力キャビティ（３１１）に油を補充するように設けられている、
   バルブトレーン。
2. 前記バルブプッシュロッドユニットは、
   バルブプッシュロッド（１）と、
   第１の端が前記バルブプッシュロッド（１）に接続され、第２の端が前記通し穴（２０）内に位置しかつ前記ロッカアームプランジャ（３１）と前記圧力キャビティ（３１１）を形成し、前記ロッカアームプランジャ（３１）に対して軸方向に移動可能であるプッシュロッドプランジャ（３２）とを含む、
   請求項１に記載のバルブトレーン。
3. 前記バルブプッシュロッドユニットは、
   圧力キャビティ（３１１）内に設けられ、かつ前記プッシュロッドプランジャ（３２）が軸方向に移動するように推し進めるように設けられたピストン弾性部材（３３）をさらに含み、前記ピストン弾性部材（３３）の第１の端が前記ロッカアームプランジャ（３１）に当接し、前記ピストン弾性部材（３３）の第２の端が前記プッシュロッドプランジャ（３２）に当接している、
   請求項２に記載のバルブトレーン。
4. 前記アキュムレータは、
   前記ハウジング（２）に設けられた蓄勢キャビティ（４１）であって、前記蓄勢キャビティ（４１）には前記補給油路（２３）と前記排出油路（２２）とを連通する油口が設けられている蓄勢キャビティ（４１）と、
   前記蓄勢キャビティ（４１）内に設けられている蓄勢ピストン（４２）と、
   前記蓄勢ピストン（４２）の第１の側に位置し、前記油口が前記蓄勢ピストン（４２）の第２の側に位置し、かつ前記蓄勢ピストン（４２）を蓄勢キャビティ（４１）内で往復運動させるように駆動するように設けられた蓄勢弾性部材（４３）とを含む、
   請求項１に記載のバルブトレーン。
5. 前記補給油路（２３）と前記導入油路（２１）は同時に前記圧力キャビティ（３１１）に連通するように設けられ、前記バルブトレーンは、前記導入油路（２１）に設けられかつ導入方向に沿って開いた導入チェック弁（５３）と、前記補給油路（２３）に設けられかつ補充方向に沿って開いた補給チェック弁（５４）とをさらに含む、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のバルブトレーン。
6. 前記ハウジング（２）に着座オリフィス（２４）が設けられ、前記着座オリフィス（２４）は前記導入チェック弁（５３）と並列接続され、かつ前記着座オリフィス（２４）の一端は前記導入油路（２１）に連通している、
   請求項５に記載のバルブトレーン。
7. 前記排出油路（２２）はオリフィスである、
   請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のバルブトレーン。
8. 請求項１～請求項７のいずれか１項に記載のバルブトレーンを含む、エンジン。