JPH04259615A - エンジンの動弁装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンの動弁装置に
係り、さらに詳しくは、吸気弁あるいは排気弁を電気的
駆動手段によって開閉するようにしたエンジンの動弁装
置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、エンジンの吸気もしくは排気弁は、
エンジンによって駆動されるカム機構を用いて機械的に
開閉するのが一般的であったが、このようにカム機構に
よって機械的に弁の開閉をする場合には、エンジンの機
械抵抗が増大することから、エンジンの出力特性上得策
でなく、このため、近年、ソレノイド等の電気的駆動手
段を用いて直接的に弁を開閉するいわゆる電気的動弁機
構を採用する傾向になってきた（例えば、特開昭５８−
１８３８０５号公報参照）。しかし、この公知例の如く
ソレノイド等の電気的駆動手段によって直接的に弁を開
閉駆動する場合には、該電気的駆動手段には、その作動
特性上、変位量を大きくとればそれだけその作動応答性
が悪化し、作動騒音が高くなるという不都合があり、こ
のため、バルブリフト量を大きくとることができず、結
果的に、エンジンの吸排気特性が悪化するという不都合
があった。

【０００３】かかる問題点を解決するため、最近になっ
て、エンジンの吸気もしくは排気弁と該弁を電気的に開
閉駆動する（圧電素子等から成る）電気的駆動手段との
間に、非圧縮性流体を用いた変位増幅機構を介設して電
気的駆動手段の変位を増幅して弁側に伝達するようにし
たエンジンの動弁装置が提案されている（特開昭６１−
５８９０９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６１−５８
９０９号公報に記載されている発明によれば、確かに、
電気的駆動手段の作動ストロークを増大させることなく
弁のバルブリフト量を増大させることは可能であると考
えられる。しかしながら、この発明では、「第１のピス
トンが摺動する第１室と該第１室に連通し且つ該第１の
ピストンより小さい受圧面積を持つ第２のピストンが摺
動する第２室内にそれぞれ非圧縮性流体を単に充填封入
する」という手段が採用されていることから、第１，第
２のピストンが摺動することに鑑みれば、非圧縮性流体
（作動流体）の外部への漏洩を完全に防止することは不
可能であり、これがため、経時的に作動流体が減少して
弁を当初と同様に作動させることが困難となり、経時的
に吸排気特性が悪化するおそれがあるという不都合を有
していた。かかる場合に、第１室，第２室内に常時作動
流体を外部から供給するようにすることが考えられるが
、このようにすると、ピストンの移動により作動流体（
室内）に負圧が生じた場合に、外部から作動流体が過剰
に室内に流入して作動流体の圧力が異常に上昇し、ピス
トンひいては弁の動きが規制されて吸気あるいは排気を
円滑に行なえなくなるおそれがあるという不都合がある
。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的は、かかる従来例の有する
不都合を改善し、とくに、吸気弁あるいは排気弁の動き
を運転状況に応じて且つ所望のタイミングで制御し得る
とともに、弁の経時的な動作の不確実性に起因して吸排
気特性が悪化するのを抑制することが可能なエンジンの
動弁装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、吸気弁もしく
は排気弁の移動方向に沿って変位し該弁を開閉駆動する
ための電気的駆動手段と、この電気的駆動手段と前記弁
との間に介設されるとともに，電気的駆動手段の変位量
を所定の倍率で増幅して前記弁に伝達する変位増幅機構
とを備えている。そして、当該変位増幅機構が、電気的
駆動手段側の第１室内に摺動可能に設けられた第１のピ
ストンと、第１室に連通する弁側の第２室内に摺動可能
に設けられ且つ第１のピストンより小さい受圧面積を有
する第２のピストンとを有し、第１のピストンと第２の
ピストンとの間に形成される流体収容室内に非圧縮性の
作動流体が充填されて構成されている。さらに、流体収
容室に外部から連通可能な作動流体補給通路が設けられ
るとともに、この作動流体補給通路の一部が第２のピス
トンの所定箇所に形成されている、という構成を採って
いる。これによって、前述した目的を達成しようとする
ものである。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を添付図面に
基づいて説明する。

【０００８】図１には、図示しない吸気ポートの開閉を
行なう吸気弁の動弁装置１が示されている。この動弁装
置１は、シリンダヘッド１０に設けられたガイド部材５
に沿って図中矢印Ａ，Ｂ方向に往復移動可能な吸気弁２
の移動方向に沿って変位し該吸気弁２を開閉駆動する電
気的駆動手段３と、この電気的駆動手段３と吸気弁２と
の間に介設され、電気的駆動手段３の変位量を所定の倍
率で増幅して吸気弁２に伝達する変位増幅機構４とを含
んで構成されている。

【０００９】吸気弁２は、実際には、図示しない吸気ポ
ートの図示しないシリンダブロック側の入口を開閉し得
る位置に設けられている。この吸気弁２は、そのシリン
ダヘッド１０側（図１における上側）にプランジャ６が
一体的に設けられ、本実施例では、このプランジャ６の
上端の部分が、変位増幅機構４の要部を成す第２のピス
トン７を構成している。このプランジャ６及び吸気弁２
は、第２のピストン７の下方の部分に固定されたストッ
パ８に図における下方から嵌合する一方のばね押さえ９
とガイド部材５に装備された他方のばね押さえ１１との
間に介設された圧縮コイルばねから成るバルブリターン
スプリング１２によって、図中矢印Ａ方向に付勢されて
いる。図１の状態が、このバルブリターンスプリング１
２が最大限伸びた状態を示す。

【００１０】前記変位増幅機構４は、その内部に第１室
１３が形成された有底円筒状のシリンダ１４と、第１室
１３内に摺動可能に装備された第１のピストン１５とを
含んで構成されている。そして、シリンダ１４の底面中
央には、前述した第２のピストン７の直径とほぼ同一径
の孔から成る第２室１６が形成されており、この第２室
１６の内部に第２のピストン７が摺動可能に装備されて
いる。ここで、図１では、バルブリフトが「０」で第２
のピストンが上がりきった状態が示されている。シリン
ダ１４内部の第１室１３と、シリンダ１４の底面に形成
された第２室１７とは当然に連通しており、当該両室１
３，１７部分の第１のピストン１５と第２のピストン７
との間には流体収容室１８が形成され、この流体収容室
１８内には、非圧縮性の作動流体としてのオイルが充填
されている。また、第１のピストン１５は、板ばねから
成るピストンリターンスプリング１９により、図の矢印
Ａ方向に付勢されている。

【００１１】さらに、本実施例では、流体収容室１８に
外部から連通可能な作動流体補給通路２０が設けられて
いる。この作動流体補給通路２０は、第１室１３からシ
リンダ１４の一部を介して第２室１６に至る断面Ｌ字状
の第１通路部２０Ａと、この第１通路部２０Ａの第２室
１６側に対応する位置の第２のピストン７部分に形成さ
れたリング状の溝から成る第２通路部２０Ｂと、この第
２通路部２０Ｂを介して第１通路部２０Ａと反対側のシ
リンダ１４部分に第２通路部２０Ｂと対応して形成され
た第３通路部２０Ｃとを含んで構成されている。そして
、この第３通路部２０Ｃの図における左端部には、外部
から作動流体補給通路２０側へのオイルの流れのみを許
容し、反対向きの流れを阻止する逆止弁２１が設けられ
ている。この逆止弁２１の図における左方には、図示し
ないオイル供給手段に接続されたオイル通路が設けられ
ている。

【００１２】前記電気的駆動手段３は、電圧が印加され
ることによって、機械的に変位を発生する（伸びる）圧
電素子３Ａを同軸状に多数積み重ねて構成されている。 この電気的駆動手段３は、前述したシリンダ１４の上端
開口部に固定されたアウターケース２２内部のインナー
ケース２４に収納装備されている。これをさらに詳述す
ると、このアウターケース２２は、図１における下端面
が開口した有底円筒状の形状を有しており、このアウタ
ーケース２２は、当該ケース２２の蓋を成す円盤部材２
３を介してシリンダ１４の上端開口部に固定されている
。ここで、円盤部材２３の中心部には、前述したプラン
ジャ６の軸心と同一直線上に中心を有する孔２３Ａが形
成されており、この孔２３Ａ内にインナーケース２４の
底面に下方に向かって突設されたプッシュロッド２５が
摺動自在に装備されている。インナーケース２４は、図
１のおける上端開口部の周囲にフランジ部２４Ａが設け
られた有底円筒状のケースであり、このインナーケース
２４の内部に前述した電気的駆動手段３が収納されてい
る。また、このインナーケース２４は、フランジ部２４
Ａと円盤部材２３との間に介装された圧縮コイルばねか
らなるロッドリターンスプリング２６により、矢印Ａ方
向に付勢されている。このため、電気的駆動手段３は、
このロッドリターンスプリング２６の作用により、イン
ナーケース２４とアウターケース２２とで挟持された状
態となっている。また、前述した第１のピストン１５は
、ピストンリターンスプリング１９の作用により、プッ
シュロッド２５に圧接せしめられている。

【００１３】前記電気的駆動手段３には、エンジンコン
トロールユニット（以下、「ＥＣＵ」という。）３０が
接続されており、このＥＣＵ３０によって、エンジンの
運転状態に応じてその通電タイミング及び通電時間（即
ち、吸気弁２の開弁タイミングと開弁時間）が制御され
るようになっている。図１において、符号４１及び符号
４２はオイルシールを示す。

【００１４】このように構成された本実施例の動弁装置
１では、ＥＣＵ３０により電気的駆動手段３に通電が行
なわれると、当該電気的駆動手段を構成する各圧電素子
３Ａが軸方向に伸び該電気的駆動手段３が矢印Ｂ方向に
変位を発生する。この変位により、インナーケース２４
を介してプッシュロッド２５が矢印Ｂ方向に移動し、さ
らにこのプッシュロッド２５の移動により第１のピスト
ン１５が矢印Ｂ方向に付勢される。この第１のピストン
１５は、流体収容室１８内のオイルに圧力を与え、この
圧力により、第２のピストン７が矢印Ｂ方向に移動せし
められる。この結果、第２のピストン７が設けられたプ
ランジャ６を介して吸気弁２が開放せしめられる。この
時、電気的駆動手段３の変位は、第１のピストン１５と
第２のピストン７の面積の比に応じて増幅されて吸気弁
２に伝達される。従って、例えば、電気的駆動手段３を
構成する各圧電素子３Ａの変位量がミクロンオーダーで
あっても、吸気弁２の移動量即ち、バルブリフト量はミ
リメーターオーダーとすることができる。図２には、こ
の実施例の同弁装置１を吸気弁２及び図示しない排気弁
に適用したエンジンにおける電気的駆動手段（圧電素子
）３０の変位量ｅ，ｆと吸気弁２のバルブリフト量ｃ，
排気弁のバルブリフト量ｄとの関係が示されている。こ
の図から明らかなように、ＥＣＵ３０による電気的駆動
手段３への通電開始・通電停止（オン・オフ）により吸
気弁２（あるいは排気弁）の開閉は制御されるので、弁
の開閉のタイミングはソフトウェアのプログラムに応じ
て所望のタイミングに設定できる。

【００１５】ＥＣＵ３０により通電が停止されると、電
気的駆動手段３を構成する各圧電素子３Ａは元の形状に
戻る。この時、各リターンスプリング２６，１９，１２
の原位置復帰力により、プッシュロッド２５，第１のピ
ストン１５，プランジャ６及び吸気弁２が原位置（図１
の状態）に戻る。このようにして、吸気弁２が矢印Ａ，
Ｂ方向に往復駆動されることにより、当該吸気弁２の開
閉が行なわれる。

【００１６】この場合において、使用中にオイルシール
４１からオイルが漏れ流体収容室１８内のオイルの圧力
が低下した時、吸気弁２がリフトしていない図１の状態
において、図示しないオイル供給手段からのオイルが、
逆止弁２１，作動流体補給通路２０を介して補充される
。（ここで、補充されるオイル量は、オイルシールより
漏れた小量のオイル分である。）一方、かかる場合であ
っても、吸気弁２がリフトしている（原位置にない）時
は、第２通路部２０Ｂが図１の下方に下がるので、補給
通路２０が途中で切断され、吸気弁２の開き行程中はも
ちろん閉じ行程中であってもオイルが外部から流入しな
いようになっており、これによって、作動流体室１８内
にオイルが過剰に流入するのが阻止されている。

【００１７】以上説明したように、本実施例によると、
吸気弁の開閉のタイミングをエンジンの運転状況に応じ
て且つ所望のタイミングでＥＣＵ３０により制御するこ
とが可能となり、従来のカムを使用する方式と異なり、
吸気弁等の開閉のタイミングをＥＣＵのソフトエアのプ
ログラム変更により容易に変更設定することができ、こ
れにより、他機種への対応が可能となり汎用性の面でも
優れている。また、変位増幅機構４として油圧機構を採
用しているので、変位増幅機構として例えばてこ式の機
械的増幅機構を採用する場合と比較して、機械抵抗が少
なくそれだけ装置の作動応答性が向上するという利点が
ある。さらに、本実施例では、経時的に作動流体室内の
オイルがオイルシール部分から漏洩した場合に、その漏
洩した分に相当するオイルが補給されるので、初期と同
様の良好な弁の動作状態を相当長期間にわたって維持し
続けることができ、経時的に弁の動作不良に起因して吸
排気性能が低下するのを効果的に抑制することができる
。

【００１８】なお、上記実施例においては、電気的駆動
手段３として、圧電素子３Ａから成るものを採用したが
、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、
電気的駆動手段としてソレノイド等を使用することもで
きる。ここで、ソレノイドを使用した場合には、作動応
答性の面において圧電素子を使用する場合に比べて劣る
ので、変位増幅機構４によって電気的駆動手段３の変位
を増幅して吸気弁２に伝達できる本発明においては、ソ
レノイド方式のように大きなストロークが採れないとい
う圧電素子の欠点を補うことができるので、圧電素子を
使用することが望ましい。

【００１９】

【発明の効果】本発明は、以上のように構成され機能す
るので、これによれば、変位増幅機構の作用により電気
的駆動手段の変位を、第１のピストンと第２のピストン
の面積の比に応じて増幅して吸気弁あるいは排気弁に伝
達できるので、この電気的駆動手段に対する通電開始・
通電停止を適宜な制御装置を用いて制御することにより
、吸気弁あるいは排気弁の開閉をエンジンの運転状況に
応じて所望のタイミングで行なうことが可能となり、ま
た、流体収容室に外部から連通可能な作動流体補給通路
が設けられ、この作動流体補給通路の一部が第２のピス
トンの所定箇所に形成されていることから、経時的に作
動流体室内のオイルがオイルシール部分から漏洩した場
合に、その漏洩した分に相当するオイルが補給されるの
で、初期と同様の良好な弁の動作状態を相当長期間にわ
たって維持し続けることができ、経時的に弁の動作不良
に起因して吸排気性能が低下するのを効果的に抑制する
ことができるという従来にない優れたエンジンの動弁装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す説明図である。

【図２】電気的駆動手段の変位とバルブリフトとの関係
を示す線図である。

【符号の説明】

１　　動弁装置 ２　　吸気弁 ３　　電気的駆動手段 ４　　変位増幅機構 ７　　第２のピストン １３　　第１室内 １５　　第１のピストン １６　　第２室 １８　　流体収容室 ２０　　作動流体補給通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　吸気弁もしくは排気弁の移動方向に沿
   って変位し該弁を開閉駆動するための電気的駆動手段と
   、この電気的駆動手段と前記弁との間に介設されるとと
   もに，前記電気的駆動手段の変位量を所定の倍率で増幅
   して前記弁に伝達する変位増幅機構とを備え、当該変位
   増幅機構が、前記電気的駆動手段側の第１室内に摺動可
   能に設けられた第１のピストンと、前記第１室に連通す
   る前記弁側の第２室内に摺動可能に設けられ且つ前記第
   １のピストンより小さい受圧面積を有する第２のピスト
   ンとを有し、前記第１のピストンと第２のピストンとの
   間に形成される流体収容室内に非圧縮性の作動流体が充
   填されて成るエンジンの動弁装置において、前記流体収
   容室に外部から連通可能な作動流体補給通路を設けると
   ともに、この作動流体補給通路の一部が前記第２のピス
   トンの所定箇所に形成されていることを特徴としたエン
   ジンの動弁装置。