JPH02294553A - 流体操作弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］゛ 本発明は、内燃機関用混合体吹き出し弁などに用いられ
るストローク調整可能な流体圧操作弁であって、弁軸に
固定接続している接当面を備えたものに関する。

［従来の技術〕 そのような弁は、例えば内燃機関の特に高い熱効率を可
能にする。それぞれのシリンダの動作行程の最初に所定
量のガスが取り出され、ガス貯蔵部に中間貯蔵される。

燃料はこの中間貯蔵部に噴射される。この方法で、内燃
機関の動作行程のほぼ全期間が貯蔵部への燃料の分布の
ために利用される。弁の開放は次の圧縮行程の間に行な
われる。

接当面を有するピストンを備えた弁は、知られている。

この接当面は、弁に固定した対向面と相互作用し、この
ことにより最大弁ストロークが制限される。最大弁スト
ロークが調節可能な場合、内燃機関の種々の運転パラメ
ータに噴射過程を適応させることが必要かつ望ましいこ
とが判明した。

〔発明が解決しようとする諜題１ 本発明の課題は、上記の問題点を解決し、最大弁ストロ
ークがそれぞれの運転状態に適応されるとともに正確に
ｌ！節される弁を提供することである。その際、種々の
熱膨張や磨耗などによって調節の精度が影響されないこ
とが重要である。

（課題を解決するための手段］ Ｌ記課題を解決するため、本発明による流体圧操作弁で
は、滑りクラッチを介して七ータ駆動されるとともに前
記接当面と相互作用する接当カムが備えられ、前記接当
カムが所定角度回転することにより最大弁ストロークが
調節され、前記接当カムが弁の閉鎖位置においても接当
面に接触する用に構成される。さらに内燃機関の運転状
態に対応して接当カムの動作を制御する制御手段が備え
られている。

［作　用］ この構成によれば、この弁は弁休が弁座に当たる位置と
接当面が接当する位置との２つの終端位置を持つことに
なる。そこで、接当カムは弁の閉鎖状態において接当面
と接触するように設計されている。

［効　果］ このことにより、接当カムは弁の動作行程の後にホーム
ボジシぢンに戻ることが可能となる。

このホームポジションは、接当カムが弁の閉鎖状態にお
いて接当面に接当する位置である。これで、弁の次の開
放を規定するために行なわれる接当カムの回転量を割り
出すための正確に設定されたホームポジションが得られ
る。これにより、異なる熱膨張や磨耗に基づく誤差を補
正することができる。

［その他の特徴］ 前記接当カムの駆動が電気モータ、好まし《はステップ
モータによって行なわれると、制御パルスに対する調節
機構の速い応答が得られるので、都合がよい。要求され
る精度と適用分野に応じて、普通のサ゛−ボモータ又は
ステップモー夕が用いられる． 多気筒内燃機関の場合、種々のシリンダのための弁の複
数の接当カムの駆動のために１つだけモー夕を備えるよ
うにすることもできる。このことにより、構造的に簡単
となり、安《なると共に、制御関係のコストも低減でき
る。この場合、全てのカムの戻りと所望の遊びのない状
態の達成は、全ての弁が閉鎖されている段階、例えばス
トローク端となった押し上げ動作時、で行なわれる。

滑りクラッチが接当カムの凹部に配設されと好都合であ
り、これにより、特にコンパクトな構造が得られる。

さらに、駆動軸が弁を貫通し、滑りクラッチと接当カム
からなる構成部材が弁の内部に配設されるように構成す
ることもできる。この場合、弁自体が、センサ部材つま
り滑りクラッチのハウジングとなり、その駆動だけが外
部から行なわれる。

さらに本発明の好適な実施形態として、前記滑りクラッ
チが、前記接当カムが接当面に接近する方向において、
その逆方向に比べ伝達トルク量が少なくなるように構成
されたものがある。

ゼロ点調整の間、モータは、カムを閉鎖された弁の接当
面に対して押しつける。その際に与えられる力は滑りク
ラッチの閉鎖方向に伝達される１・ルクに一敗する。カ
ムが接当面における不都合な摩擦状態によりくっつく場
合でも、この接当カムを確実に開放するために、場合に
よってはかなり高い１・ルクが必要である。滑りクラッ
チの調節によりこの高いトルクを与えられることができ
る。

このことを実現するには、前記滑りクラッチが少なくと
も１つのクラッチつめを備え、このクラッチつめが前記
円筒面に内側から接当するとともにばねによってこの円
筒面に押しつけられ、一方の回転方向におけるクラッチ
の駆動軸のクラッチつめの端面のところでの係止により
伝達可能なトルクの自己増幅が得られるように構成する
とよい。その結果、この滑りクラッチはシューブレーキ
として機能する。

さらに利点を持つものとして、前もって与えられた特性
表と内燃機関の運転状態についてのデータに基づいて接
当カムを回転させることで最大弁ストロークを制御する
とともに弁の閉鎖状態において接当カムを逆回転させる
モータの制御手段が備えられ、前記モータは逆回転の際
理論的なゼロ位置への戻りに相応するより大きな回転角
を作り出すものがある。モータとしてステップモータが
用いられる場合、制御手段が弁の開放の前に所定のステ
ップ数を実行させるが、このステップ数は接当カムの定
まった回転角と結果的には所定の最大ストロークに対応
すると共に弁の閉鎖の後に弁開放の前より多くのステッ
プ数を逆方向に実行させる。これにより、磨耗や熱負荷
による変化が生じた場合でも接当カムは遊びなしで接当
面に確実に接当する。モータの過剰の動きは滑りクラッ
チにより吸収される。このゼロ点調整プロセスは原理的
にはそれぞれの動作タクトにおいて行なわれる。このプ
ロセスを、弁がストローク端での押し上げ駆動時に閉鎖
され続ける場合、ほぼ毎回行なうことが可能である． また、弁を閉鎖するために、ばね力に対抗する、好まし
《は燃料を用いる流体圧ピストンが備えられることも好
ましいことである。このころにより、特に簡単な構造が
可能となる。

さらに簡単化を進めるには、前記流体圧ピストンの面が
同時に接当面としても機能するようにすればよい。

本発明によるさらに別な実施形態において、内燃機関の
シリンダから取り出されたガスのためのガス貯蔵部が備
えられ、かつ燃料を注入するための燃料噴射装置が前記
ガス貯蔵部内に備えられているものがある。このような
混合体吹き出し弁は内燃機関の熱効率を向上させる。

さらに、弁を内燃機関のシリンダヘッドに対して断熱的
に構成することもできる。これにより、弁の温度は、飛
躍的に高まり、オイル炭の形成が防止され、自己清浄作
用が得られる．また、最大弁ストロークが接当カムによ
ってＯ．〜０．５＋ｎｎ＋の値に制限されていることも
提案される．（実施例］ 第１図には、ここでは詳しく図示されていない内燃機関
のシリンダへッド２に設けられている混合気吹き出し弁
工が示されている。その弁軸３は軸方向に移動可能であ
り、その端面部に弁座４を備えており、これは燃焼室５
と弁１の内部に設けられた混合室６との間の開口を閉鎖
する。さらに流体圧ピストン７は、弁１内の制御室８を
密封閉鎖しており、弁軸３と固定接続されている。この
流体圧ピストン７には、さらに圧縮ばね９が接続されて
おり、弁１をその開放位置に付勢している。混合室６と
制御室８は密封千段１０によって互いに隔離されている
。

弁ｌのストロークは接当カム１１によって制限される。

この接当カム１１は、流体圧ピストン７に設けられてい
る接当面１２と相互作用する。接当カム１１は軸１３を
介して滑りクラッチ１４と連結されており、この滑りク
ラッチ１４は、もう１つの軸１５を介して電気ステップ
モータ１６によって駆動される．接当カム１１は、弁１
が閉鎖した位置においても接当面１２と接触可能なよう
に設けられている。

制御ユニッｌ−１７は、弁１の開放の前に弁１の所定の
開口に対応するステップ数を実行するステップモータ１
６に対して信号を与えるように設計されている。

弁１の作用について以下に述べる。タンク１８から燃料
が供給ボンブｌ９によってくみ出される。圧力調節弁２
０は管路２１を一定圧にする。

管路２ｌによって供給される公知の適量吐出ユニット２
２で噴射のための燃料が容量測定的に適量吐き出される
。わずかにバイアスされている逆止弁２３とノズル２４
は混合室６への燃料の噴射を行なう。逆止弁２３は、気
化損失を最小にするために弁１のできるだけ近くに配置
される。噴射は、弁ｌの閉鎖後すぐに行なわれる。

この時点で混合室６内の圧力が２〜２０バールとなる。

内燃機関の対応するシリンダはちょうど作動行程となっ
ている。

弁ｌの開放は圧縮行程の間に行なわれる。噴射された燃
料は、その間に完全に気化され、同時に混合室６に分布
する。開放の前に接当カム１１は上述したようにその弁
ストロークを制限する位置にきている。その開放は、！
磁制御される３ポート弁２５を切り換え、燃料で満たさ
れた制御室８が圧力開放されることで行なわれる。圧縮
ばね９は流体圧ピストン７を下方に接当面１２が接当”
カム１１に接当するまで押しつけられる。この時点で、
燃焼室５内が混合室６より低い圧力となり、混合室６の
中身が燃焼室に流れ込む。弁１は作動行程に入るまで開
放しつづけ、ガスが燃焼室５から混合室６に戻る。

閉鎖のタイミングは、一方では混合室６内において次の
噴射のために２〜２０バールの十分に高い圧力が保障さ
れ、他方では火炎先端部の混合室６への侵入が確実に防
止されるように選択される。弁１の閉鎖は、３ボート弁
２５が新たに切り換えられ、管路２１から圧力のかかっ
た燃料が制御室８に押し込められることで、実現する。

流体圧ピストン７は上方に移動し、圧縮ばね９の力に抗
して弁Ｉを閉鎖する。

燃料混合気の燃焼室５への噴射においてできるだけ良好
な分布を保証するため、ガス放射流を転向するための１
つ又は複数の孔２７を設けた噴霧手段２６が備えられて
いる。オイル炭の形成を避けるために、弁１はシリンダ
ヘッド２に対して断熱化されている。オイル炭は、主に
１５０〜１８０゜Ｃの温度範囲で形成される。弁が１８
０″Ｃ以上で動作した場合セルフクリーニングされ、こ
のことにより寿命が大幅に向上する。これは、弁１とシ
リンダヘッド２の間に隙間２８を形成することで、実現
する。その他、弁１とシリンダへッド２の間の密封座２
９は非常に熱伝導性が悪い材料から作られる。

第２図と第３図に示された滑りクラッチ１４は、軸１３
に加工された円筒面３１に内側から接当するクラッチつ
め３０を備えている。クラッチつめ３０はピンゝ３２に
よって軸１５の一部分３３に接続されている。軸１５の
凹部３５に支持されたらせんばね３４がクラッチつめ３
０を円筒面３１に押しつける。ビン３２とらせんばね３
４が、クラッチつめ３０の対向する端部に係止している
。この滑りクラッチ１４によって回転方向により異なる
トルクが伝達されることができる。軸１５が矢印３５の
方向に駆動される場合、クラッチつめ３０がピン３２と
らせんばね３４によってシリンダ而３１に対して所定の
力で押しつけられ、この力は伝達されるトルクどともに
増加する。この自己増幅作用により比較的大きな）・ル
クが伝達される。この回転方向は接当カム１１の接当面
１２から離れる方向への移動に対応している。他方では
、クラッチつめ３０は、他の方向への回転の場合、シリ
ンダ面３１から離れ、伝達されるトルクは明確に小さく
なる。

第４図に示されている本発明の実施変形例では、ここで
は図示されていない内燃機関の複数の接当カム１１４の
ための共通モータ１６が備えられている。駆動軸１１５
は、制御室１０８の領域で弁２０１を貫通している。駆
動軸１１５は、フランジ９０によって互いに結合された
複数の軸から構成されている。滑りクラッチ１１４の外
形輪郭は同時に接当カム１１１を形成している。この接
当カム１１１の内部に、クラッチつめ３０が接当するシ
リンダ面３１が備えられている。クラッチつめ３０はビ
ン３２によって軸１１５と接続される。軸１１５にねし
止めされたシートリング９１に支えられた螺旋ばね３４
はクラッチつめ３０を円筒面３１に押しつける。

軸１１５の軸芯９２は弁１０１の軸９３によって押しつ
けられる面の外側に位置し、弁軸１０３と駆動軸１１５
の貫通加工の必要をなくしている． 尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にするた
めに番号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない．

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係わる流体圧操作弁の実施例を示し、 第１図は弁の断面を示す概略図、第２図は滑リクランチ
の断面図、第３図は第２図のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った
断面図、第４図は多気筒内燃機関での弁を一括駆動する
別実施例の概略図である。 （１）・・・・・・弁、（３）・・・・・・弁軸、（１
１）・・・・・・接当カム、（１２）・・・・・・接当
面、（１４）・・・・・・滑りクラッチ、（１６）・・
自・・制御手段。 −３９６　一

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関用混合体吹き出し弁などに用いられるスト
   ローク調整可能な流体圧操作弁であって、弁軸（３）に
   固定接続している接当面（１２）を備えたものにおいて
   、 滑りクラッチ（１４）を介してモータ駆動されるととも
   に前記接当面（１２）と相互作用する接当カム（１１）
   が備えられ、前記接当カム（１１）が所定角度回転する
   ことにより最大弁ストロークが調節され、前記接当カム
   （１１）が弁（１）の閉鎖位置においても接当面（１２
   ）に接触し、かつ内燃機関の運転状態に対応して接当カ
   ム（１１）の動作を制御する制御手段（１６）が備えら
   れていることを特徴とする流体圧操作弁。 ２、前記接当カム（１１）の駆動が電気モータ、好まし
   くはステップモータ（１６）によって行なわれることを
   特徴とする請求項１に記載の流体圧操作弁。 ３、種々のシリンダのための弁の複数の接当カム（１１
   ）のために１つのモータ（１６）が備えられていること
   を特徴とする多気筒内燃機関のための請求項１又は２に
   記載の流体圧操作弁。 ４、前記滑りクラッチ（１１４）が接当カム（１１１）
   の凹部に配設されていることを特徴とする請求項３に記
   載の流体圧操作弁。 ５、駆動軸（１１５）が弁（１０１）を貫通しており、
   滑りクラッチ（１１４）と接当カム（１１１）からなる
   構成部材が弁（１０１）の内部に配設されていることを
   特徴とする請求項３又は４に記載の流体圧操作弁。 ６、前記滑りクラッチ（１４）が、前記接当カム（１１
   ）の接当面（１２）に接近する方向において、その逆方
   向に比べ伝達トルク量が少ないことを特徴とする請求項
   １〜５のいずれかに記載の流体圧操作弁。 ７、前記滑りクラッチ（１４）が少なくとも１つのクラ
   ッチつめ（３０）を備えており、このクラッチつめは前
   記円筒面（３１）に内側から接当するとともにばねによ
   ってこの円筒面（３１）に押しつけられており、一方の
   回転方向におけるクラッチ（１４）の駆動軸（１５）の
   クラッチつめ（３０）の端面のところでの係止により伝
   達可能なトルクの自己増幅が得られることを特徴とする
   請求項６に記載の流体圧操作弁。 ８、前もって与えられた特性表と内燃機関の運転状態に
   ついてのデータに基づいて接当カム（１１）を回転させ
   ることで最大弁ストロークを制御するとともに弁の閉鎖
   状態において接当カム（１１）を逆回転させるモータ（
   １６）の制御手段（１７）が備えられ、前記モータは逆
   回転の際理論的なゼロ位置への戻りに相応するより大き
   な回転角を作り出すことを特徴とする請求項２〜７のい
   ずれかに記載の流体圧操作弁。 ９、弁を閉鎖するために、ばね力に対抗する好ましくは
   燃料を用いる流体圧ピストン（７）が備えられているこ
   とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の流体圧
   操作弁。 １０、前記流体圧ピストン（７）の面が同時に接当面（
   １２）としても機能することを特徴とする請求項９に記
   載の流体圧操作弁。 １１、内燃機関のシリンダから取り出されたガスのため
   のガス貯蔵部が備えられ、かつ燃料を注入するための燃
   料噴射装置が前記ガス貯蔵部内に備えられていることを
   特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の流体圧操
   作弁。 １２、内燃機関のシリンダヘッド（２）に対して断熱構
   成されていることを特徴とする請求項１１に記載の流体
   圧操作弁。 １３、最大弁ストロークが接当カム（１１）によって０
   ．〜０．５ｍｍの値に制限されていることを特徴とする
   請求項１〜１２にいずれかに記載の流体圧操作弁。