JPH04287814A - Valve system of engine - Google Patents

Valve system of engine

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Publication number
JPH04287814A
JPH04287814A JP3075579A JP7557991A JPH04287814A JP H04287814 A JPH04287814 A JP H04287814A JP 3075579 A JP3075579 A JP 3075579A JP 7557991 A JP7557991 A JP 7557991A JP H04287814 A JPH04287814 A JP H04287814A
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JP
Japan
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piston
valve
chamber
cylinder
passage
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3075579A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kouichirou Kurata
倉田 効市朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzuki Motor Corp
Original Assignee
Suzuki Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Suzuki Motor Corp filed Critical Suzuki Motor Corp
Priority to JP3075579A priority Critical patent/JPH04287814A/en
Publication of JPH04287814A publication Critical patent/JPH04287814A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/20Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by electric means
    • F01L9/24Piezoelectric actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress deterioration of intake/exhaust characteristic by providing, on the bottom part of a first piston provided with an electric driving means, a second piston smaller than the first piston, in its diameter and communicating first and second annular recessed grooves formed on the outer circumference part of the second piston with an operating fluid supplying passage and a discharging passage, when the first and second annular recessed grooves are moved to a prescribed position. CONSTITUTION:An electric driving means 6 is provided so as to force reciprocating motion to a first piston 3 provided in a cylinder 2. A plunger 7 serving as a second piston whose one end is faced to a cylinder 2 outer part has a diameter smaller than that of the piston 3, and an intake valve 8 is provided on the outer end of the plunder 7. First and second annular recessed grooves 15, 16 are formed on the outer circumference thereof, and the grooves 15, 16 are communicated respectively with operating fluid supplying exclusive passage 20 and an operating fluid discharging exclusive passage 30 by up and down motion of the piston 3. The electric driving means 6 is connected to an engine control unit 50, and passing timing and electrification time, namely valve opening timing and opening time of the intake valve 8 are controlled accordance to operating condition.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve train for an engine, and more particularly to a valve train for an engine in which an intake valve or an exhaust valve is opened and closed by an electric drive means.

【0002】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。
[Background Art] Conventionally, the intake or exhaust valve of an engine is
It was common to open and close the valve mechanically using a cam mechanism driven by the engine, but when opening and closing the valve mechanically using a cam mechanism like this, the mechanical resistance of the engine increases. Therefore, in recent years, there has been a tendency to adopt a so-called electric valve mechanism that directly opens and closes the valve using an electric drive means such as a solenoid. Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-
(See Publication No. 183805). However, when the valve is directly driven to open and close by an electric drive means such as a solenoid as in this known example, due to its operating characteristics, the larger the amount of displacement, the greater the response of the electric drive means. This has disadvantages in that performance deteriorates and operational noise increases.For this reason, it is not possible to obtain a large valve lift amount, and as a result, there is a disadvantage in that the intake and exhaust characteristics of the engine deteriorate.

【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)。
[0003] In order to solve this problem, recently, a non-compressible system has been developed that connects the intake or exhaust valve of the engine with an electric driving means (comprised of a piezoelectric element, etc.) that electrically drives the valve to open and close. An engine valve operating system has been proposed in which a displacement amplifying mechanism using a magnetic fluid is used to amplify the displacement of an electric drive means and transmit the amplified displacement to the valve side (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1986-1999).
(See Publication No. 58909).

【0004】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
。また、上記公報の実施例の記載によれば、弁の開く方
向は、油圧を利用して電気的駆動手段である圧電素子の
変位を増幅して弁を駆動しているが、弁が閉じる方向は
、バルブスプリングの復元力により弁を駆動しているた
め、エンジンの高速回転時に弁の動きが圧電素子の伸縮
変化に追従できなくなり、図4に示すように、弁の円滑
な作動を確保することが困難になるという不都合をも有
していた。この図4において、実線は吸気弁のバルブリ
フトを示し、点線は排気弁のバルブリフトを示す。
[Problem to be solved by the invention] The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-58
According to the invention described in Publication No. 909, it is true that
It is believed that it is possible to increase the valve lift of the valve without increasing the operating stroke of the electric drive means. However, in this invention, "a first chamber in which a first piston slides and a second chamber in which a second piston that communicates with the first chamber and has a smaller pressure receiving area than the first piston slides. Since the method of "simply filling and enclosing incompressible fluids" is adopted, considering that the first and second pistons slide, there is no risk of leakage of incompressible fluids (working fluids) to the outside. It is impossible to completely prevent this, and as a result, the working fluid decreases over time, making it difficult to operate the valve as it originally did, and there is a risk that the intake and exhaust characteristics may deteriorate over time. It was inconvenient. In such a case, it may be possible to constantly supply the working fluid into the first and second chambers from the outside, but in this case, the working fluid (
When negative pressure is generated inside the room (indoor), excessive working fluid flows into the room from the outside, causing the pressure of the working fluid to rise abnormally, restricting the movement of the piston and eventually the valve, making it impossible to smoothly intake or exhaust air. There is an inconvenience that there is a risk. Furthermore, according to the description of the embodiment in the above-mentioned publication, the direction in which the valve opens is driven by amplifying the displacement of a piezoelectric element, which is an electrical drive means, using hydraulic pressure, but the direction in which the valve closes is Since the valve is driven by the restoring force of the valve spring, the movement of the valve cannot follow the expansion and contraction changes of the piezoelectric element when the engine rotates at high speed, ensuring smooth operation of the valve as shown in Figure 4. This also has the disadvantage that it becomes difficult to do so. In FIG. 4, the solid line indicates the valve lift of the intake valve, and the dotted line indicates the valve lift of the exhaust valve.

【0005】[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、吸気弁あるいは排気弁の動きを運転状
況に応じて,特にエンジン高回転時にあっても所望のタ
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。
OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to improve the disadvantages of the conventional example, and to make it possible to control the movement of the intake valve or exhaust valve at a desired timing depending on the driving situation, especially at high engine speeds. Another object of the present invention is to provide a valve operating device for an engine that can suppress deterioration of intake and exhaust characteristics due to uncertainty in valve operation over time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の動弁装置は、円
筒状のシリンダと、このシリンダの内部に摺動可能に装
備された第1のピストンと、この第1のピストンを介し
て一方と他方の側にそれぞれ形成された第1室及び第2
室と、第1室内に収納されシリンダの長手方向に沿って
変位し第1のピストンを往復移動せしめる電気的駆動手
段と、第2室に一端を臨ませ他端をシリンダ外部に臨ま
せた状態で設けられ且つシリンダの長手方向に沿って往
復移動可能な第1のピストンより小さい受圧面積を有す
る第2のピストンとを備えている。そして、この第2の
ピストンの他端には、吸気弁若しくは排気弁が一体的に
設けられている。また、第2室内に比圧縮性の作動流体
が充填されている。さらに、第2のピストンの外周部に
長手方向に沿って所定間隔を隔てて第1の環状凹溝と第
2の環状凹溝が形成され、これらの環状凹溝が第2のピ
ストンの移動とともにそれぞれ所定の位置に来た場合に
第2室を外部に連通せしめる作動流体補給専用通路と作
動流体排出専用通路とが設けられている。このような構
成によって、前述した目的を達成しようとするものであ
る。
[Means for Solving the Problems] The valve operating device of the present invention includes a cylindrical cylinder, a first piston slidably installed inside the cylinder, and a valve operating device that is connected to one side via the first piston. and a first chamber and a second chamber formed on the other side, respectively.
a chamber, an electric drive means that is housed in the first chamber and is displaced along the longitudinal direction of the cylinder to reciprocate the first piston; and a state in which one end faces the second chamber and the other end faces the outside of the cylinder. and a second piston having a smaller pressure-receiving area than the first piston, which is reciprocally movable along the longitudinal direction of the cylinder. An intake valve or an exhaust valve is integrally provided at the other end of the second piston. Further, the second chamber is filled with a specific compressible working fluid. Further, a first annular groove and a second annular groove are formed at a predetermined interval along the longitudinal direction on the outer circumference of the second piston, and these annular grooves are formed as the second piston moves. A working fluid replenishment passage and a working fluid discharge passage are provided, which communicate the second chamber with the outside when each reaches a predetermined position. This configuration attempts to achieve the above-mentioned purpose.

【0007】[0007]

【作用】エンジン停止中、電気的駆動手段が変位を発生
していない場合は、作動流体に圧力が作用しないので弁
は適宜な原位置保持手段により保持され閉じた状態とな
っている。エンジンが始動して電気的駆動手段に通電が
行なわれ当該電気的駆動手段が弁を開く方向に変位して
第1のピストンをその方向に駆動すると、当該第1のピ
ストンが作動流体に圧力を与え、この流体圧が第2のピ
ストンの受圧面に作用して、第2のピストンと一体的に
弁が開く方向に移動する(リフトする)。この場合にお
いて、電気的駆動手段の変位は、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されて弁に伝達され
るようになっている。一方、電気的駆動手段に通電が行
なわれなくなり当該電気的駆動手段が弁を閉じる方向に
変位して第1のピストンをその方向に駆動すると、第2
室内の作動流体の流体圧が急激に負圧となり、弁が原位
置に戻る。また、第2のピストンの外周部に形成された
第1の環状凹溝と第2の環状凹溝が第2のピストンの移
動とともにそれぞれ所定の位置に来た場合には、第2室
が作動流体補給専用通路あるいは作動流体排出専用通路
により外部に連通せしめられるので、外部に適宜なオイ
ル供給手段を設けることにより経時的に第2室内に作動
流体の不足,あるいは何等かの原因による過剰が生じた
場合に、速やかに作動流体の補充・排出が行なわれ、作
動流体量が常にほぼ一定に保たれる。
[Operation] When the electric drive means is not generating displacement while the engine is stopped, no pressure is applied to the working fluid, so the valve is held in a closed state by an appropriate original position holding means. When the engine is started and the electric drive means is energized and the electric drive means is displaced in the direction of opening the valve and drives the first piston in that direction, the first piston applies pressure to the working fluid. This fluid pressure acts on the pressure receiving surface of the second piston, and moves (lifts) the valve integrally with the second piston. In this case, the displacement of the electric drive means is the same as that between the first piston and the second piston.
The signal is amplified according to the ratio of the areas of the pistons and is transmitted to the valve. On the other hand, when the electric drive means is no longer energized and is displaced in the direction of closing the valve and drives the first piston in that direction, the second piston
The fluid pressure of the working fluid in the chamber suddenly becomes negative, and the valve returns to its original position. Further, when the first annular groove and the second annular groove formed on the outer circumference of the second piston reach respective predetermined positions as the second piston moves, the second chamber is activated. Since it is communicated with the outside through a dedicated fluid supply passage or a working fluid discharge passage, providing an appropriate oil supply means outside will prevent a shortage of working fluid in the second chamber over time, or an excess due to some reason. In this case, the working fluid is quickly replenished and discharged, and the amount of the working fluid is always kept almost constant.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図1ないし
図に基づいて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0009】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、エンジンのシリンダヘッド10上に設けられた
有底円筒状のシリンダ2と、このシリンダ2の内部に摺
動可能に装備された第1のピストン3と、この第1のピ
ストン3を介して一方と他方の側にそれぞれ形成された
第1室4及び第2室5と、第1室4内に収納されシリン
ダ2の長手方向に沿って変位し第1のピストン3を往復
移動せしめる電気的駆動手段6と、第2室5に一端を臨
ませ他端をシリンダ2外部に臨ませた状態で設けられ且
つシリンダ2の長手方向に沿って往復移動可能な第2の
ピストンとしてのプランジャ7とを備えている。そして
、このプランジャ7は、図1から明らかなように第1の
ピストン3の受圧面より格段小さな受圧面(端面)を有
しており、その他端には吸気弁8が一体的に設けられて
いる。
FIG. 1 shows a valve operating device 1 for an intake valve that opens and closes an intake port (not shown). This valve train 1 includes a bottomed cylindrical cylinder 2 provided on a cylinder head 10 of an engine, a first piston 3 slidably installed inside this cylinder 2, and a first piston 3 disposed on a cylinder head 10 of an engine. A first chamber 4 and a second chamber 5 are formed on one side and the other side respectively through the piston 3, and the first piston 3 is housed in the first chamber 4 and is displaced along the longitudinal direction of the cylinder 2. an electric drive means 6 for reciprocating movement; and a second piston, which is provided with one end facing the second chamber 5 and the other end facing the outside of the cylinder 2 and capable of reciprocating along the longitudinal direction of the cylinder 2. The plunger 7 is also provided as a plunger 7. As is clear from FIG. 1, this plunger 7 has a pressure receiving surface (end surface) that is much smaller than the pressure receiving surface of the first piston 3, and an intake valve 8 is integrally provided at the other end. There is.

【0010】吸気弁8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。プランジャ7及び吸気弁8は
、プランジャ7の図1における上端の部分に固定された
ストッパ9に図1における下方から嵌合するばね押さえ
11とシリンダ2の開口端に装着された蓋部材12との
間に介設された圧縮コイルばね13によって、図中矢印
A方向に付勢されている。ここで、プランジャ7は、シ
リンダヘッド10と蓋部材12とを貫通した状態で設け
られたガイド部材14に沿って図中矢印A,B方向に往
復移動し得るようになっている。図1の状態が、圧縮コ
イルばね13が最大限伸びたバルブリフトゼロの状態を
示す。第2室5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。
The intake valve 8 is actually provided at a position where it can open and close an inlet of an intake port (not shown) on the side of a cylinder block (not shown). The plunger 7 and the intake valve 8 are constructed of a spring retainer 11 that fits into a stopper 9 fixed to the upper end of the plunger 7 from below in FIG. 1 and a lid member 12 attached to the open end of the cylinder 2. It is biased in the direction of arrow A in the figure by a compression coil spring 13 interposed therebetween. Here, the plunger 7 can reciprocate in the directions of arrows A and B in the figure along a guide member 14 that is provided so as to pass through the cylinder head 10 and the lid member 12. The state shown in FIG. 1 shows a state where the compression coil spring 13 is fully extended and the valve lift is zero. The second chamber 5 is filled with oil as an incompressible working fluid.

【0011】更に、本実施例では、プランジャ7の外周
部に長手方向に沿って所定間隔を隔てて第1の環状凹溝
としての上側リフトチェック溝15と第2の環状凹溝と
しての下側リフトチェック溝16が形成され、これらの
リフトチェック溝15,16がプランジャ7の移動とと
もにそれぞれバルブリフトのゼロの図1に示す位置,バ
ルブリフト最大の図2に示す位置に来た場合に第2室5
を外部に連通せしめる作動流体補給専用通路20と作動
流体排出専用通路30とが設けられている。これを更に
詳述すると、作動流体排出専用通路30は、第2室5か
ら蓋部材12の一部を介してガイド部材14の内周面に
至る断面L字状の第1通路部30Aと、プランジャ7を
介して当該第1通路部30Aと反対側の対応する位置の
ガイド部材14及び蓋部材12に形成された断面L字状
の第2通路部30Bとを含んで構成されている。そして
、この第2通路部30Bの図における左下端部には、当
該通路部30B側から外部方向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第1の逆止弁21が
設けられている。同様に、作動流体補給専用通路20は
、第2室5から蓋部材12の一部を介してガイド部材1
4の内周面に至る断面L字状の第1通路部20Aと、プ
ランジャ7を介して当該第1通路部20Aと反対側の対
応する位置のガイド部材14及び蓋部材12に形成され
た断面L字状の第2通路部20Bとを含んで構成されて
いる。そして、この第2通路部20Bの図における左下
端部には、外部から当該通路部20B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第2の逆止
弁22が設けられている。これらの逆止弁21,22外
部のシリンダブロック10部分には、図示しないオイル
供給手段(エンジン油圧)に接続されたオイル通路40
が設けられている。
Furthermore, in this embodiment, an upper lift check groove 15 as a first annular groove and a lower lift check groove 15 as a second annular groove are formed on the outer circumference of the plunger 7 at a predetermined interval along the longitudinal direction. Lift check grooves 16 are formed, and when these lift check grooves 15 and 16 reach the zero valve lift position shown in FIG. 1 and the maximum valve lift position shown in FIG. 2 as the plunger 7 moves, the second Room 5
A passage 20 dedicated to supplying working fluid and a passage 30 dedicated to discharging working fluid are provided to communicate the working fluid to the outside. To explain this in more detail, the working fluid discharge exclusive passage 30 includes a first passage part 30A having an L-shaped cross section and extending from the second chamber 5 through a part of the lid member 12 to the inner circumferential surface of the guide member 14; It is configured to include a guide member 14 and a second passage part 30B having an L-shaped cross section and formed in the lid member 12 at a corresponding position opposite to the first passage part 30A with the plunger 7 interposed therebetween. At the lower left end of the second passage 30B in the drawing, there is a first check valve 21 that only allows oil to flow outward from the passage 30B and prevents oil from flowing in the opposite direction. It is provided. Similarly, the working fluid replenishment passage 20 is connected to the guide member 1 from the second chamber 5 through a part of the lid member 12.
4, and a cross section formed in the guide member 14 and lid member 12 at corresponding positions on the opposite side of the first passage part 20A via the plunger 7. It is configured to include an L-shaped second passage section 20B. A second check valve 22 is provided at the lower left end of the second passage section 20B in the figure to allow oil to flow only from the outside toward the passage section 20B and to prevent oil from flowing in the opposite direction. It is being In the cylinder block 10 portion outside these check valves 21 and 22, there is an oil passage 40 connected to an oil supply means (engine oil pressure) not shown.
is provided.

【0012】前記電気的駆動手段6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6A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6は、前述したシリンダ2の上部側
の第1室4に収納され、一端(図における下端)が第1
のピストン3の上面に固着され、他端(図における上端
)がシリンダ2の内底面(図における上面)に固着され
ている。また、この電気的駆動手段6には、エンジンコ
ントロールユニット(以下、「ECU」という。)50
が接続されており、このECU50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8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。
The electrical drive means 6 is constructed by coaxially stacking a large number of piezoelectric elements 6A that mechanically generate displacement (extend) when a voltage is applied. This electric drive means 6 is housed in the first chamber 4 on the upper side of the cylinder 2 described above, and one end (lower end in the figure) is in the first chamber 4.
The other end (the upper end in the figure) is fixed to the inner bottom surface (the upper surface in the figure) of the cylinder 2. The electric drive means 6 also includes an engine control unit (hereinafter referred to as "ECU") 50.
is connected, and this ECU 50 determines the energization timing and energization time (
That is, the opening timing and opening time of the intake valve 8 are controlled. In FIG. 1, reference numerals 41 and 42 indicate oil seals.

【0013】このように構成された本実施例の動弁装置
1では、エンジン停止中、電気的駆動手段6が変位を発
生していない場合は、第2室5内のオイルに圧力が作用
しないので吸気弁8(及びプランジャ7)は圧縮コイル
ばね13により原位置に保持され閉じた状態となってい
る。エンジンが始動してECU50により電気的駆動手
段6に通電が行なわれると、当該電気的駆動手段6を構
成する各圧電素子6Aが軸方向に伸び該電気的駆動手段
6が矢印B方向に変位を発生し、第1のピストン3が矢
印B方向に駆動される。この時、この第1のピストン3
は、第2室5内のオイルに圧力を与え、この圧力により
プランジャ7が矢印B方向に移動せしめられ、プランジ
ャ7を介して吸気弁8が開放せしめられる。図2には、
プランジャ7が移動して吸気弁8が全開となったバルブ
リフト最大の状態が示されている。この場合において、
電気的駆動手段6の変位は、第1のピストン3とプラン
ジャ7の面積の比に応じて増幅されて吸気弁8に伝達さ
れるようになっている。従って、例えば、電気的駆動手
段6を構成する各圧電素子6Aの変位量がミクロンオー
ダーであっても、吸気弁8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も可能である。
In the valve train 1 of this embodiment configured as described above, when the electric drive means 6 is not generating displacement while the engine is stopped, no pressure is applied to the oil in the second chamber 5. Therefore, the intake valve 8 (and plunger 7) is held in its original position by the compression coil spring 13 and is in a closed state. When the engine is started and the electric drive means 6 is energized by the ECU 50, each piezoelectric element 6A constituting the electric drive means 6 extends in the axial direction and the electric drive means 6 is displaced in the direction of arrow B. occurs, and the first piston 3 is driven in the direction of arrow B. At this time, this first piston 3
applies pressure to the oil in the second chamber 5, this pressure moves the plunger 7 in the direction of arrow B, and the intake valve 8 is opened via the plunger 7. In Figure 2,
A maximum valve lift state is shown in which the plunger 7 moves and the intake valve 8 is fully open. In this case,
The displacement of the electric drive means 6 is amplified according to the ratio of the areas of the first piston 3 and the plunger 7 and is transmitted to the intake valve 8. Therefore, for example, even if the amount of displacement of each piezoelectric element 6A constituting the electric drive means 6 is on the order of microns, the amount of movement of the intake valve 8, that is, the amount of valve lift, can be on the order of millimeters.

【0014】この一方、ECU50により通電が停止さ
れると、電気的駆動手段6を構成する各圧電素子6Aは
元の形状に戻る。このため、第1のピストン3が図2の
位置から矢印A方向に移動して原位置(図1の状態)に
戻る。このため、第2室5内の油圧が急激に負圧となり
、吸気弁8が原位置に戻る。このようにして、吸気弁8
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8の開閉が行なわれる。
On the other hand, when the ECU 50 stops the power supply, each piezoelectric element 6A constituting the electric drive means 6 returns to its original shape. Therefore, the first piston 3 moves in the direction of arrow A from the position shown in FIG. 2 and returns to its original position (the state shown in FIG. 1). Therefore, the oil pressure in the second chamber 5 suddenly becomes negative, and the intake valve 8 returns to its original position. In this way, the intake valve 8
By reciprocating in the directions of arrows A and B, the intake valve 8 is opened and closed.

【0015】この場合において、使用中にオイルシール
41または42からオイルが漏れ第2室5内のオイルの
圧力が規定値より低下した時、吸気弁8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
らのオイルの圧力により逆止弁22が開かれ作動流体補
給専用通路20を構成する第2通路部20B,下側リフ
トチェック溝16,第1通路部20Aを介してオイルが
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。)この一方、
何等かの理由によって第2室5内に過剰なオイルが供給
され第2室内の油圧が規定より幾分大きくなった場合に
は、図2の位置にプランジャ7が下がって来たときに、
第2室5内のオイルがオイル排出専用通路30を構成す
る第1通路部30A,上側リフトチェック溝15,第2
通路部30Bを通り、該オイルの圧力によって逆止弁2
1が開かれ、過剰分のオイルが速やかに排出されて第2
室5内の油圧が規定値になる。このようにして、本実施
例では、第2室5内のオイル量が常にほぼ一定に保たれ
るようになっている。
In this case, when oil leaks from the oil seal 41 or 42 during use and the oil pressure in the second chamber 5 drops below the specified value, in the state shown in FIG. 1 where the intake valve 8 is not lifted, The check valve 22 is opened by oil pressure from an oil supply means (not shown), and oil flows through the second passage part 20B, the lower lift check groove 16, and the first passage part 20A, which constitute the working fluid supply passage 20. will be replenished. (Here, the amount of oil replenished is the small amount of oil that leaked from the oil seal.) On the other hand,
If for some reason excessive oil is supplied into the second chamber 5 and the hydraulic pressure in the second chamber becomes somewhat higher than the specified value, when the plunger 7 comes down to the position shown in FIG.
The oil in the second chamber 5 flows through the first passage section 30A, which forms the oil discharge exclusive passage 30, the upper lift check groove 15, and the second
The oil passes through the passage portion 30B, and the check valve 2 is opened by the pressure of the oil.
1 is opened, excess oil is immediately drained and the second
The oil pressure in the chamber 5 becomes the specified value. In this way, in this embodiment, the amount of oil in the second chamber 5 is always kept substantially constant.

【0016】図3には、この実施例の同弁装置1を吸気
弁8及び図示しない排気弁に適用したエンジンにおける
エンジン高回転時の電気的駆動手段(圧電素子)6の変
位量e,fと吸気弁8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、ECU50による電気的駆動手段6への
通電開始・通電停止(オン・オフ)により吸気弁8(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、また高回転時であっても、電気的
駆動手段の変位に十分に追従していることがわかる。
FIG. 3 shows displacement e, f of the electric drive means (piezoelectric element) 6 at high engine speed in an engine in which the valve device 1 of this embodiment is applied to an intake valve 8 and an exhaust valve (not shown). The relationship between , the valve lift amount c of the intake valve 8, and the valve lift amount d of the exhaust valve is shown. As is clear from this figure, the opening and closing of the intake valve 8 (or exhaust valve) is controlled by the start and stop (on/off) of energization to the electric drive means 6 by the ECU 50, so the timing of opening and closing of the valve is It can be seen that the desired timing can be set according to the software program, and that the displacement of the electric drive means is sufficiently followed even at high rotation speeds.

【0017】以上説明したように、本実施例によると、
吸気弁2等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ECU50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、圧電素子の変位を増幅して弁を
駆動し、しかも弁の開,閉ともに油圧により行なうよう
にしたので、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し、エンジンの高回転
時にあっても弁の円滑な動作を確保することができる。 さらに、本実施例では、プランジャ7に設けられた上側
リフトチェック溝15,下側リフトチェック溝16及び
流体補給専用通路20,流体排出専用通路30の作用に
より、第2室5内のオイル量が常にほぼ一定に保たれる
ので、経時的にオイルがオイルシール部分から漏洩した
場合や何等かの理由で一時的に過剰にオイルが供給され
た場合であっても、バルブリフト量を一定に保つことが
でき、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。
As explained above, according to this embodiment,
The timing of opening and closing of the intake valves 2, etc. can be controlled by the ECU 50 at desired timings according to the operating conditions of the engine. Settings can be easily changed by changing the software program, making it possible to adapt to other models and offering excellent versatility. In addition, since the displacement of the piezoelectric element is amplified to drive the valve, and the valve is opened and closed using hydraulic pressure, it is more effective than using a mechanical amplification mechanism such as a lever type as the displacement amplification mechanism. Since the mechanical resistance is small, the operational response of the device is improved accordingly, and smooth operation of the valve can be ensured even when the engine is running at high speed. Furthermore, in this embodiment, the amount of oil in the second chamber 5 is reduced by the actions of the upper lift check groove 15, the lower lift check groove 16, the fluid replenishment passage 20, and the fluid discharge passage 30 provided in the plunger 7. Since it is always kept almost constant, the valve lift remains constant even if oil leaks from the oil seal over time or if excessive oil is temporarily supplied for some reason. It is possible to maintain the same good valve operating condition as initially for a considerable period of time, effectively suppressing the deterioration of intake and exhaust performance due to valve malfunction over time. be able to.

【0018】[0018]

【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、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、しかも弁の開,閉ともに油圧に
より行なわれるので、作動応答性が向上し、エンジンの
高回転時にあっても弁の円滑な動作を確保することがで
き、また、第2のピストンの外周部に形成された第1の
環状凹溝と第2の環状凹溝,作動流体補給専用通路,作
動流体排出専用通路の作用により経時的にシリンダの第
2室内に作動流体の不足,あるいは何等かの原因による
過剰が生じた場合に、速やかに作動流体の補充・排出が
行なわれ、作動流体量を常にほぼ一定に保つことができ
、これによりバルブリフト量を一定に保つことができ、
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。
As the present invention is configured and functions as described above, the displacement of the electric drive means is amplified in accordance with the ratio of the areas of the first piston and the second piston. Since the signal can be transmitted to the intake valve or exhaust valve, by controlling the start and stop of energization to this electric drive means using an appropriate control device, the opening and closing of the intake valve or exhaust valve can be controlled as desired depending on the engine operating conditions. Moreover, since both the opening and closing of the valve are performed by hydraulic pressure, operational response is improved, and smooth operation of the valve can be ensured even when the engine is running at high speed. , a first annular groove and a second annular groove formed on the outer periphery of the second piston, a working fluid replenishment passageway, and a working fluid discharge passageway operate over time into the second chamber of the cylinder. When there is a shortage of fluid or an excess due to some reason, the working fluid is quickly replenished and drained, and the amount of working fluid can be kept almost constant at all times, thereby keeping the valve lift constant. can be kept,
It is possible to maintain the same good valve operating condition as initially for a considerable period of time, and it is said to be able to effectively suppress the deterioration of intake and exhaust performance due to valve malfunction over time. It is possible to provide a valve train for an engine that is unprecedented and excellent.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例の動作説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the operation of the embodiment of FIG. 1;

【図3】実施例におけるエンジン高回転時の電気的駆動
手段の変位とバルブリフト量との関係を示す線図である
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the displacement of the electric drive means and the valve lift amount when the engine rotates at high speed in the embodiment.

【図4】従来例におけるエンジン高回転時のバルブリフ
トの一例を示す線図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a valve lift at high engine speed in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  動弁装置 2  シリンダ 3  第1のピストン 4  第1室 5  第2室 6  電気的駆動手段 7  第2のピストンとしてのプランジャ8  吸気弁 15  第1の環状凹溝としての上側リフトチェック溝
16  第2の環状凹溝としての下側リフトチェック溝
20  作動流体補給専用通路 30  作動流体排出専用通路
1 Valve operating device 2 Cylinder 3 First piston 4 First chamber 5 Second chamber 6 Electric drive means 7 Plunger 8 as second piston Intake valve 15 Upper lift check groove 16 as first annular groove Lower lift check groove 20 as an annular groove of No. 2 Working fluid supply dedicated passage 30 Working fluid discharge dedicated passage

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  円筒状のシリンダと、このシリンダの
内部に摺動可能に装備された第1のピストンと、この第
1のピストンを介して一方と他方の側にそれぞれ形成さ
れた第1室及び第2室と、前記第1室内に収納され前記
シリンダの長手方向に沿って変位し前記第1のピストン
を往復移動せしめる電気的駆動手段と、前記第2室に一
端を臨ませ他端をシリンダ外部に臨ませた状態で設けら
れ且つ前記シリンダの長手方向に沿って往復移動可能な
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
ピストンとを備え、この第2のピストンの他端に吸気弁
若しくは排気弁が一体的に設けられ、前記第2室内に比
圧縮性の作動流体が充填され、前記第2のピストンの外
周部に長手方向に沿って所定間隔を隔てて第1の環状凹
溝と第2の環状凹溝が形成され、これらの環状凹溝が第
2のピストンの移動とともにそれぞれ所定の位置に来た
場合に前記第2室を外部に連通せしめる作動流体補給専
用通路と作動流体排出専用通路とが設けられていること
を特徴としたエンジンの動弁装置。
1. A cylindrical cylinder, a first piston slidably installed inside the cylinder, and first chambers formed on one side and the other side through the first piston. and a second chamber, an electric driving means housed in the first chamber and displacing along the longitudinal direction of the cylinder to reciprocate the first piston, one end facing the second chamber and the other end facing the second chamber. a second piston facing outside the cylinder and having a smaller pressure receiving area than the first piston and capable of reciprocating along the longitudinal direction of the cylinder, the other end of the second piston an intake valve or an exhaust valve is integrally provided in the second chamber, a specific compressible working fluid is filled in the second chamber, and a first valve is provided at a predetermined interval along the outer circumference of the second piston in the longitudinal direction. an annular groove and a second annular groove are formed; a working fluid replenishment passage that connects the second chamber to the outside when the annular groove reaches a predetermined position as the second piston moves; A valve operating device for an engine, characterized in that a passage exclusively for discharging working fluid is provided.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7004120B2 (en) 2003-05-09 2006-02-28 Warren James C Opposed piston engine
CN103953415A (en) * 2014-04-08 2014-07-30 天津大学 Novel piezoelectric stepless variable valve mechanism based on inverse piezoelectric effect
CN105756740A (en) * 2016-05-04 2016-07-13 哈尔滨工程大学 Piezoelectric control and gas distribution system
CN105804827A (en) * 2016-05-04 2016-07-27 哈尔滨工程大学 Piezoelectrically-controlled pressure-intensified valve system

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