JPH0441910A - Valve driving device for internal combustion engine - Google Patents

Valve driving device for internal combustion engine

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JPH0441910A
JPH0441910A JP2147993A JP14799390A JPH0441910A JP H0441910 A JPH0441910 A JP H0441910A JP 2147993 A JP2147993 A JP 2147993A JP 14799390 A JP14799390 A JP 14799390A JP H0441910 A JPH0441910 A JP H0441910A
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valve
pressure
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hydraulic
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小須田 通
Kenji Oshima
健司 大島
Toshihiko Ito
猪頭 敏彦
Kenichiro Shindo
進藤 健一郎
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Soken Inc
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Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
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Abstract

PURPOSE:To prevent the deterioration of startability due to the dead volume by providing a hydraulic pump on a cylinder head, and rotatively driving it with a cam shaft in a system selectively controlling the pressure oil fed from the hydraulic pump to a hydraulic cylinder to open or close an engine valve. CONSTITUTION:A plunger plate 17 is installed above the retainer 8 of an intake valve 5, and a plunger 19 kept in contact with the upper end of the stem 5a of the intake valve 5 at the lower end is inserted into a cylinder chamber 18 formed in the plunger plate 17. A valve body 20 is installed above the plunger plate 17 in a head cover 16, a pressure oil feed valve 21 and a pressure oil discharge valve 43 constituting a selector valve are provided on the valve body 20, which is electrically controlled to open or close the intake valve 5. Pressure oil is fed to the cylinder chamber 18. A hydraulic pump 39 is installed on a cylinder head 1 while it is supported by a stay 47, and it is rotatively driven by a cam shaft 11.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は内燃機関のバルブ駆動装置に係り、詳しくは
バルブタイミングやリフト量を任意に変更可能なバルブ
駆動装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a valve driving device for an internal combustion engine, and more particularly to a valve driving device that can arbitrarily change valve timing and lift amount.

[従来の技術] 従来から内燃機関の性能向上を目的としてバルブタイミ
ングやリフト量を変更するようにしたバルブ駆動装置が
数多く提案されている。その−例としては特開昭64−
69707号公報に記載の油圧式のバルブ駆動装置を挙
げることができる。
[Prior Art] Many valve drive devices that change valve timing and lift amount have been proposed for the purpose of improving the performance of internal combustion engines. An example of this is JP-A-64-
A hydraulic valve driving device described in Japanese Patent No. 69707 can be mentioned.

このバルブ駆動装置は油圧ポンプからの圧油を切換弁を
介してシリンダヘッドに設けられた油圧シリンダに供給
し、その切換弁の切換動作に応じて油圧シリンダにてバ
ルブを開閉し、かつ、その開閉タイミングやリフト量を
任意に変更できるようになっている。
This valve drive device supplies pressure oil from a hydraulic pump to a hydraulic cylinder installed in the cylinder head via a switching valve, and opens and closes the valve with the hydraulic cylinder in accordance with the switching operation of the switching valve. The opening/closing timing and lift amount can be changed as desired.

又、上記した公報では油圧ポンプの具体的な設置方法に
ついては記載されていないが、例えば、第6,7図に示
すように、油圧ポンプ51をシリンダブロック52側に
設置してベルト53を介してクランクシャフト54にて
回転駆動することが考えられている。そして、この設置
方法においては油圧ポンプ51から吐出された圧油を高
圧配管55を経てシリンダヘッド56側の図示しない切
換弁及び油圧シリンダに供給するようになっている。
Further, although the above-mentioned publication does not describe a specific method for installing the hydraulic pump, for example, as shown in FIGS. It is considered that the crankshaft 54 is used to drive the rotation. In this installation method, the pressure oil discharged from the hydraulic pump 51 is supplied to the not-illustrated switching valve and hydraulic cylinder on the cylinder head 56 side through the high-pressure pipe 55.

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記したように油圧ポンプ51をシリン
ダブロック52に設置すると、この油圧ポンプ51とシ
リンダヘッド56側の切換弁及び油圧シリンダとが離間
することから、高圧配管55の経路長が長くなって高圧
配管55内の圧油容積(以下、デッドボリュームという
)が増大してしまう。
[Problems to be Solved by the Invention] However, when the hydraulic pump 51 is installed in the cylinder block 52 as described above, the hydraulic pump 51 and the switching valve and hydraulic cylinder on the cylinder head 56 side are separated from each other, so that the high-pressure piping 55 becomes longer, and the pressure oil volume (hereinafter referred to as dead volume) within the high pressure pipe 55 increases.

第8図は機関始動時における高圧配管内の油圧と機関回
転数との推移を示す図であるが、スタータにてクランク
シャフトの駆動を開始(時間1+)しても高圧配管55
内の圧油は速やかに上昇しない。そして、油圧シリンダ
がバルブスプリングの付勢力に抗してバルブを開いて機
関の始動が完了するのは始動開始からかなり経過した後
(時間t2)であることがわかる。従って、第6,7図
に示した油圧ポンプ51の設置方法を採用した場合には
、内燃機関の始動所要時間が非常に長くなり始動性を悪
化させてしまうという問題が生じる。
FIG. 8 is a diagram showing changes in the oil pressure in the high-pressure piping and the engine rotational speed when the engine is started. Even if the starter starts driving the crankshaft (time 1+),
The pressure oil inside does not rise quickly. It can be seen that the hydraulic cylinder resists the biasing force of the valve spring and opens the valve, and the engine start is completed after a considerable time has elapsed from the start of the engine (time t2). Therefore, when the method of installing the hydraulic pump 51 shown in FIGS. 6 and 7 is adopted, a problem arises in that the time required to start the internal combustion engine becomes extremely long and the startability deteriorates.

本発明の目的は、バルブタイミングやリフト量を任意に
変更可能とした上で、デッドボリュームによる始動性の
悪化を未然に防止することができる内燃機関のバルブ駆
動装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a valve driving device for an internal combustion engine that can prevent deterioration of startability due to dead volume while making it possible to arbitrarily change valve timing and lift amount.

[課題を解決するための手段] 本発明は、内燃機関のシリンダヘッドに設けられ、伝達
機構を介してクランクシャフトにより回転駆動されて吸
排気バルブのいずれか一方のバルブを開閉するカムシャ
フトと、前記シリンダヘッドに設けられ、前記吸排気バ
ルブの内の他方側のバルブに接続された油圧シリンダと
、前記他方側のバルブを油圧により開閉駆動させるため
の圧油を吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプと前記
油圧シリンダとを連結し、油圧ポンプからの圧油を油圧
シリンダに供給する高圧配管と、前記高圧配管を経て油
圧ポンプから油圧シリンダに供給される圧油を切換制御
し、前記バルブを開閉する切換弁とからなる内燃機関の
バルブ駆動装置において、前記油圧ポンプをシリンダヘ
ッドに設けてカムシャフトにて回転駆動するようにした
内燃機関のバルブ駆動装置をその要旨とするものである
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a camshaft that is provided in a cylinder head of an internal combustion engine and is rotationally driven by a crankshaft via a transmission mechanism to open and close one of intake and exhaust valves; a hydraulic cylinder provided in the cylinder head and connected to the other valve of the intake and exhaust valves; a hydraulic pump that discharges pressure oil for driving the other valve to open and close by hydraulic pressure; A pump and the hydraulic cylinder are connected to each other, and a high-pressure pipe that supplies pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder is switched and controlled between a high-pressure pipe that supplies pressure oil from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder via the high-pressure pipe, and the valve is controlled. The gist of the present invention is a valve drive device for an internal combustion engine, which includes a switching valve that opens and closes, and in which the hydraulic pump is installed in a cylinder head and rotated by a camshaft.

[作用] クランクシャフトが回転すると伝達機構を介してカムシ
ャフトが回転駆動され、吸排気バルブの内のいずれか一
方のバルブが開閉される。又、このカムシャフトにて油
圧ポンプが駆動され、同ポンプから吐出された圧油は高
圧配管を経て油圧シリンダに供給される。この圧油は切
換弁にて切換制御され、その結果、油圧シリンダにて吸
排気バルブの内の他方側のバルブが開閉される。このと
きのバルブの開閉タイミング、開閉速度、リフト量等の
多値は切換弁により内燃機関の稼働状況に応じた値に調
整される。
[Operation] When the crankshaft rotates, the camshaft is rotationally driven via the transmission mechanism, and one of the intake and exhaust valves is opened and closed. Further, a hydraulic pump is driven by this camshaft, and pressurized oil discharged from the pump is supplied to a hydraulic cylinder via a high-pressure pipe. This pressure oil is switched and controlled by a switching valve, and as a result, the other one of the intake and exhaust valves is opened and closed by the hydraulic cylinder. At this time, multiple values such as valve opening/closing timing, opening/closing speed, and lift amount are adjusted by the switching valve to values according to the operating status of the internal combustion engine.

上記したバルブ駆動装置では油圧ポンプかシリンダヘッ
ドに設けられているため、油圧ポンプと切換弁及び油圧
シリンダとを連結する高圧配管の経路長が短縮化される
。従って、高圧配管内の圧油量、いわゆるデッドボリュ
ームが減少し、機関回転数が低くて油圧ポンプの吐出量
が少ない始動時等においても、その油圧が有効に油圧シ
リンダまで伝達される。
In the above-mentioned valve drive device, since the hydraulic pump is provided in the cylinder head, the path length of the high-pressure piping connecting the hydraulic pump, the switching valve, and the hydraulic cylinder is shortened. Therefore, the amount of pressurized oil in the high-pressure piping, the so-called dead volume, is reduced, and the oil pressure is effectively transmitted to the hydraulic cylinder even when the engine speed is low and the discharge amount of the hydraulic pump is low, such as during startup.

[実施例] 以下、この発明を内燃機関の吸気弁側を駆動するバルブ
駆動装置に具体化した一実施例を第1〜5図に従って説
明する。
[Embodiment] Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a valve drive device for driving an intake valve side of an internal combustion engine will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

第3図は内燃機関のシリンダヘッドの断面図である。こ
の図に示すように、シリンダヘッド1には燃焼室2と吸
排気ポート3,4が形成され、各吸排気ポート3,4を
開閉し得るように吸排気バルブ5,6が上下動可能に設
けられている。各バルブ5,6のステム5a、6aの上
端は機構室7内に突出してリテーナ8が取着され、リテ
ーナ8と機構室7の下壁との間にはバルブスプリング9
が介装されて各バルブ5,6を閉側に付勢している。
FIG. 3 is a sectional view of a cylinder head of an internal combustion engine. As shown in this figure, a combustion chamber 2 and intake and exhaust ports 3 and 4 are formed in a cylinder head 1, and intake and exhaust valves 5 and 6 are movable up and down to open and close each intake and exhaust port 3 and 4. It is provided. The upper ends of the stems 5a and 6a of each valve 5 and 6 protrude into the mechanism chamber 7 and a retainer 8 is attached thereto, and a valve spring 9 is provided between the retainer 8 and the lower wall of the mechanism chamber 7.
is interposed to bias each valve 5, 6 toward the closing side.

第1図はシリンダヘッド1の平断面図であり、第2図は
カムシャフトとクランクシャフトの位置関係を示す図で
ある。これらの図と第3図に示すように、前記排気バル
ブ6のリテーナ8にはりフタIOが取着され、このリフ
タlO上にはカムシャフト11のカムllaが当接して
いる。カムシャフト11は回転可能に支持され、一対の
タイミングプーリ12.13とタイミングベルト14と
を介してクランクシャフト15にて回転駆動されるよう
になっている。そして、カムシャフト11が回転すると
、バルブスプリング9を伸縮させながら排気バルブ6が
排気ポート4を開閉する。尚、シリンダヘッドl上には
上記したカムシャフトllや以下に説明するバルブ駆動
装置を収容する一対のヘッドカバー16が装着されてい
る。又、本実施例では前記タイミングプーリ12.13
とタイミングベルト14によって伝達機構が構成されて
いる。
FIG. 1 is a plan sectional view of the cylinder head 1, and FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship between the camshaft and the crankshaft. As shown in these figures and FIG. 3, a lifter IO is attached to the retainer 8 of the exhaust valve 6, and the cam lla of the camshaft 11 is in contact with the lifter IO. The camshaft 11 is rotatably supported and is rotationally driven by a crankshaft 15 via a pair of timing pulleys 12, 13 and a timing belt 14. When the camshaft 11 rotates, the exhaust valve 6 opens and closes the exhaust port 4 while expanding and contracting the valve spring 9. Incidentally, a pair of head covers 16 are mounted on the cylinder head 1 to accommodate the above-mentioned camshaft 11 and a valve driving device described below. Further, in this embodiment, the timing pulleys 12 and 13
and the timing belt 14 constitute a transmission mechanism.

第4図はバルブ駆動装置の概略を示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the valve driving device.

この図と第3図に示すように、前記吸気バルブ5のリテ
ーナ8の上方にはプランジャプレート17が設置され、
このプランジャプレー)17には吸気バルブ5のステム
5aと対応するようにシリンダ室18が形成されている
。シリンダ室18内にはプランジャ19が上下動可能に
配設され、プランジャ19の下端は吸気バルブ5のステ
ム5aの上端に当接している。本実施例においては前記
シリンダ室18とプランジャ19によって油圧シリンダ
が構成されている。
As shown in this figure and FIG. 3, a plunger plate 17 is installed above the retainer 8 of the intake valve 5,
A cylinder chamber 18 is formed in this plunger plate 17 so as to correspond to the stem 5a of the intake valve 5. A plunger 19 is disposed within the cylinder chamber 18 so as to be movable up and down, and the lower end of the plunger 19 is in contact with the upper end of the stem 5a of the intake valve 5. In this embodiment, the cylinder chamber 18 and plunger 19 constitute a hydraulic cylinder.

前記へラドカバー16内におけるプランジャプレート1
7の上側にはバルブボディ20が設置され、このバルブ
ボディ20には切換弁を構成する圧油供給弁21が設け
られている。この圧油供給弁21を説明すると、バルブ
ボディ20にはバルブ室22が形成され、バルブ室22
には高圧ポート23及び作動圧ポート24が上方に開口
するように形成されている。又、バルブ室22には分配
ポート25が前記プランジャプレート17のシリンダ室
18と連通ずるように形成されている。バルブ室22内
にはスプール26が摺動可能に配設され、このスプール
26は前記高圧ポート23と分配ポート25との間を断
接するようになっている。又、スプール26の一端は作
動圧ポート24内に位置し、他端はバルブボディ20に
形成されたポンプ室27内に臨んでいる。
Plunger plate 1 in the helad cover 16
A valve body 20 is installed above the valve 7, and this valve body 20 is provided with a pressure oil supply valve 21 that constitutes a switching valve. To explain this pressure oil supply valve 21, a valve chamber 22 is formed in the valve body 20.
A high pressure port 23 and an operating pressure port 24 are formed to open upward. Further, a distribution port 25 is formed in the valve chamber 22 so as to communicate with the cylinder chamber 18 of the plunger plate 17. A spool 26 is slidably disposed within the valve chamber 22, and this spool 26 connects and disconnects the high pressure port 23 and the distribution port 25. Further, one end of the spool 26 is located within the operating pressure port 24, and the other end faces into a pump chamber 27 formed in the valve body 20.

前記ポンプ室27の一側には絞りを有する入口ポート2
8が形成されている。又、このポンプ室27はキャップ
29によって閉塞され、ポンプ室27内はピストン30
にて区画されている。ピストン30とキャップ29との
間にはピエゾスタック31が保持され、ピストン30は
皿ばね32によりピエゾスタック31側に付勢されてい
る。このピエゾスタック31は、チタン酸ジルコン酸鉛
を主成分とする板厚0.5mm程度の圧電板の両面に通
電電極を配してその圧電板を数lO枚積層して製作され
、電圧印加に応じて数10μm伸長する性質を有する。
An inlet port 2 having a restriction is provided on one side of the pump chamber 27.
8 is formed. Further, this pump chamber 27 is closed by a cap 29, and a piston 30 is placed inside the pump chamber 27.
It is divided by. A piezo stack 31 is held between the piston 30 and the cap 29, and the piston 30 is urged toward the piezo stack 31 by a disc spring 32. This piezo stack 31 is manufactured by laminating several liters of piezoelectric plates with current-carrying electrodes arranged on both sides of a piezoelectric plate with a thickness of approximately 0.5 mm, which is made of lead zirconate titanate as a main component. It has the property of elongating several tens of μm depending on the size of the wire.

前記ピエゾスタック31には信号線33により外部のコ
ンピュータ34に接続されている。このコンピュータ3
4には車両のアクセル開度センサ35、エンジン回転数
センサ36、エンジン冷却水温センサ37等が接続され
、それらのセンサからの検出信号に基づいてコンピュー
タ34がピエゾスタック31の伸縮動作を制御するよう
になっている。そして、このピエゾスタック31の伸縮
に応じてポンプ室27内でピストン30が往復動する。
The piezo stack 31 is connected to an external computer 34 via a signal line 33. this computer 3
4 is connected to the vehicle's accelerator opening sensor 35, engine speed sensor 36, engine cooling water temperature sensor 37, etc., and the computer 34 controls the expansion and contraction operation of the piezo stack 31 based on detection signals from these sensors. It has become. The piston 30 reciprocates within the pump chamber 27 in accordance with the expansion and contraction of the piezo stack 31.

第4図に示すように、前記高圧ポート23は高圧配管3
8を介して油圧ポンプ39と接続され、作動圧ポート2
4と入口ポート28には作動圧配管40が接続されてい
る。高圧配管38内の油圧は圧力調整弁41により60
〜400kg/crlに設定されており、作動圧配管4
0内の油圧は圧力調整弁42により10〜100kg/
cJに設定されている。
As shown in FIG. 4, the high pressure port 23 is connected to the high pressure piping 3.
8 to the hydraulic pump 39, and the working pressure port 2
4 and the inlet port 28 are connected to an operating pressure pipe 40. The oil pressure in the high pressure pipe 38 is adjusted to 60 liters by the pressure regulating valve 41.
~400kg/crl, working pressure piping 4
The oil pressure within 0 ranges from 10 to 100 kg/by the pressure regulating valve 42.
It is set to cJ.

一方、第3,4図に示すように、バルブボディ20には
上記した圧油供給弁21と同一構成の切換弁を構成する
圧油排出弁43が設けられ(第3図にその一部を示す)
、両弁21,43は分配ポート25を介して連通してい
る。そして、圧油排出弁43のスプール44は分配ポー
ト25と、この分配ポート25内の圧油を油タンク45
に戻すためのドレイン配管46(第4図に示す)との間
を断接する。
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the valve body 20 is provided with a pressure oil discharge valve 43 that constitutes a switching valve having the same configuration as the pressure oil supply valve 21 described above (part of which is shown in FIG. 3). show)
, both valves 21 and 43 are in communication via a distribution port 25. The spool 44 of the pressure oil discharge valve 43 connects to the distribution port 25, and the pressure oil in the distribution port 25 is transferred to the oil tank 45.
The drain pipe 46 (shown in FIG. 4) for returning to the original state is disconnected.

第1,2図に示すように、前記油圧ポンプ39はステー
47により支持された状態でシリンダヘッド1に設置さ
れ、前記カムシャフト11の後端と連結されて同カムシ
ャフト11にて回転駆動されるようになっている。前記
高圧配管38はステー47と配管プレート48(第3図
に示す)内に形成され、配管プレート48から前記高圧
ポート23に圧油が供給されるようになっている。尚、
第3図に示すように、配管プレート48には高圧配管3
8と共に前記作動圧配管40とドレイン配管46も形成
されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the hydraulic pump 39 is installed in the cylinder head 1 while being supported by a stay 47, is connected to the rear end of the camshaft 11, and is rotationally driven by the camshaft 11. It has become so. The high pressure piping 38 is formed within the stay 47 and a piping plate 48 (shown in FIG. 3), and pressure oil is supplied from the piping plate 48 to the high pressure port 23. still,
As shown in FIG. 3, the piping plate 48 includes high pressure piping 3.
8, the working pressure pipe 40 and the drain pipe 46 are also formed.

次に、このように構成した内燃機関のバルブ駆動装置の
作用を説明する。
Next, the operation of the valve drive device for an internal combustion engine configured as described above will be explained.

タイミングベルト14を介してクランクシャフト15に
よりカムシャフト11が回転駆動されると、そのカムl
laにより排気バルブ6のリフタ10が押し下げられ、
バルブスプリング9の付勢力に抗して排気バルブ6が開
かれる。このように排気バルブ6はカムシャフト11の
回転に応じて開閉され、そのバルブタイミングやリフト
量はカムllaの形状によって決定される。
When the camshaft 11 is rotationally driven by the crankshaft 15 via the timing belt 14, the cam l
The lifter 10 of the exhaust valve 6 is pushed down by la.
The exhaust valve 6 is opened against the urging force of the valve spring 9. In this way, the exhaust valve 6 is opened and closed according to the rotation of the camshaft 11, and its valve timing and lift amount are determined by the shape of the cam lla.

又、カムシャフト11の回転に伴って油圧ポンプ39が
回転駆動され、その油圧ポンプ39から吐出された圧油
は高圧配管38と作動圧配管40とを経てそれぞれ圧油
供給弁21に供給される。
Further, as the camshaft 11 rotates, the hydraulic pump 39 is rotationally driven, and the pressure oil discharged from the hydraulic pump 39 is supplied to the pressure oil supply valve 21 via the high pressure pipe 38 and the working pressure pipe 40, respectively. .

前記コンピュータ34は圧油供給弁21に作動信号を出
力し、その作動信号によってピエゾスタック31が伸長
してポンプ室27内のピストン30を第4図の右方向に
移動させる。このときポンプ室27内の油圧は一時的に
増大してスプール26を右方向に移動させ、高圧ポート
23と分配ポート25との間を連通させる。その結果、
高圧配管38からの圧油は高圧ポート23と分配ポート
25とを経てシリンダ室18内に導入され、プランジャ
19がバルブスプリング9の付勢力に抗して吸気バルブ
5を開(。
The computer 34 outputs an actuation signal to the pressure oil supply valve 21, and the actuation signal causes the piezo stack 31 to expand and move the piston 30 in the pump chamber 27 to the right in FIG. At this time, the hydraulic pressure in the pump chamber 27 temporarily increases to move the spool 26 to the right, thereby establishing communication between the high pressure port 23 and the distribution port 25. the result,
Pressure oil from the high-pressure pipe 38 is introduced into the cylinder chamber 18 through the high-pressure port 23 and the distribution port 25, and the plunger 19 opens the intake valve 5 against the urging force of the valve spring 9.

さらに、コンピュータ34が作動信号の出力を停止する
と、ピエゾスタック31は蓄積された電荷が取り除かれ
て原型に収縮する。従って、゛ピストン30は皿ばね3
2により左方に移動され、同時にスプール26は作動圧
ポート24内の油圧によって左方に移動される。その結
果、高圧ポート23と分配ポート25とが遮断され、シ
リンダ室18内に閉じ込められた圧油にて吸気バルブ5
が開状態に保持される。
Further, when the computer 34 stops outputting the actuation signal, the piezo stack 31 is stripped of its accumulated charge and contracts to its original form. Therefore, ``the piston 30 is the disc spring 3
2 to the left, and at the same time the spool 26 is moved to the left by the hydraulic pressure in the operating pressure port 24. As a result, the high-pressure port 23 and the distribution port 25 are cut off, and the pressure oil trapped in the cylinder chamber 18 causes the intake valve 5
is held open.

又、コンピュータ34により前記圧油排出弁43に作動
信号が入力されると、図示しないピエゾスタックの伸長
に伴いスプール44が移動され、上記した分配ポート2
5はドレイン配管46に連通される。従って、シリンダ
室18内の圧油が分配ポート25とドレイン配管46と
を経て油タンク45に回収され、吸気バルブ5はバルブ
スプリング9の付勢力によって閉状態に復帰する。この
ように吸気バルブ5は圧油供給弁21と圧油排出弁43
によって開閉され、そのバルブタイミング、開閉速度、
リフト量等の多値は前記各センサ35〜37にて検出さ
れるアクセル開度、エンジン回転数、エンジン冷却水温
等に基づきコンピュータ34により常に最適な値に制御
される。
Further, when an actuation signal is input to the pressure oil discharge valve 43 by the computer 34, the spool 44 is moved as the piezo stack (not shown) extends, and the above-mentioned distribution port 2 is moved.
5 is connected to a drain pipe 46. Therefore, the pressure oil in the cylinder chamber 18 is collected into the oil tank 45 through the distribution port 25 and the drain pipe 46, and the intake valve 5 is returned to the closed state by the biasing force of the valve spring 9. In this way, the intake valve 5 has a pressure oil supply valve 21 and a pressure oil discharge valve 43.
It is opened and closed by its valve timing, opening and closing speed,
Multi-values such as the lift amount are always controlled to optimal values by the computer 34 based on the accelerator opening, engine speed, engine cooling water temperature, etc. detected by the sensors 35 to 37.

一方、内燃機関を長時間停止させた後に再始動する場合
には、油圧ポンプ39の停止によって高圧配管38内の
油圧はほぼ大気圧まで低下している。今、スタータにて
クランクシャフト15を回転させる(以下、クランキン
グという)と、タイミングベルト14を介してカムシャ
フト11が回転駆動される。従って、カムシャフト11
の回転に伴い排気バルブ6が開閉されるとともに、油圧
ポンプ39が回転駆動されて圧油を吐出する。高圧配管
38内の油圧が上昇すると、コンピュータ34はクラン
キング回転数に応じた速度で吸気バルブ5を開閉させ、
その結果、内燃機関が始動される。尚、このクランキン
グ時の機関回転数は200 rpm程度でありアイドリ
ングに比較しても非常に低い。従って、吸気バルブ5が
開閉されるのは高圧配管38内の油圧が所定値以上に上
昇した後であり、クランキング開始直後より若干遅れる
On the other hand, when the internal combustion engine is restarted after being stopped for a long time, the oil pressure in the high pressure pipe 38 has decreased to approximately atmospheric pressure due to the stoppage of the hydraulic pump 39. Now, when the crankshaft 15 is rotated by the starter (hereinafter referred to as cranking), the camshaft 11 is rotationally driven via the timing belt 14. Therefore, the camshaft 11
As the exhaust valve 6 is rotated, the exhaust valve 6 is opened and closed, and the hydraulic pump 39 is rotationally driven to discharge pressure oil. When the oil pressure in the high pressure pipe 38 increases, the computer 34 opens and closes the intake valve 5 at a speed corresponding to the cranking rotation speed.
As a result, the internal combustion engine is started. The engine speed during cranking is approximately 200 rpm, which is extremely low compared to idling. Therefore, the intake valve 5 is opened and closed after the oil pressure in the high-pressure pipe 38 rises to a predetermined value or more, and is slightly delayed from immediately after the start of cranking.

ところで本実施例のバルブ駆動装置においては、油圧ポ
ンプ39がシリンダヘッド1に設けられているため、油
圧ポンプ39と圧油供給弁21及び圧油排出弁43とを
連結する高圧配管38の経路長が非常に短い。従って、
高圧配管38内の圧油量、いわゆるデッドボリュームが
小さく、上記した機関回転数が低(て油圧ポンプ39の
吐出量の少ない始動時においても、高圧配管38内の油
圧は速やかに上昇してその油圧が前記シリンダ室18内
に有効に伝達される。
By the way, in the valve drive device of this embodiment, since the hydraulic pump 39 is provided in the cylinder head 1, the path length of the high pressure piping 38 connecting the hydraulic pump 39, the pressure oil supply valve 21, and the pressure oil discharge valve 43 is is very short. Therefore,
The amount of pressurized oil in the high-pressure pipe 38, the so-called dead volume, is small, and even when the above-mentioned engine speed is low (and the discharge amount of the hydraulic pump 39 is low), the oil pressure in the high-pressure pipe 38 quickly rises. Hydraulic pressure is effectively transmitted into the cylinder chamber 18.

第5図は始動時における高圧配管38内の油圧と機関回
転数との推移を示す図であるが、この図に示すように、
高圧配管38内の油圧はクランキング開始(時間1+)
後に速やかに上昇し、吸気バルブ5が開閉されて直ちに
機関が始動される(時間t2)のがわかる。従って、本
実施例のバルブ駆動装置においては始動所要時間が非常
に短い 又、上記したように高圧配管38内には60〜400k
g/crlの高圧の圧油が流れ、しかも、その圧油は圧
油供給弁2Iと圧油排出弁43の開閉動作に応じて大き
な脈動を伴う。従って、ゴムホース等の剛性の低い材質
で高圧配管38を製作した場合には、圧油の脈動によっ
て共振して騒音を引き起こしてしまう虞がある。しかし
ながら、本実施例のバルブ駆動装置では高圧配管38が
剛性の高い配管プレート48とステー47内に設けられ
ているため、圧油による騒音が低減される。
FIG. 5 is a diagram showing changes in the oil pressure in the high pressure pipe 38 and the engine rotational speed at the time of startup, and as shown in this diagram,
The oil pressure in the high pressure pipe 38 starts cranking (time 1+)
It can be seen that the engine quickly rises thereafter, the intake valve 5 is opened and closed, and the engine is immediately started (time t2). Therefore, in the valve driving device of this embodiment, the time required for starting is very short, and as mentioned above, the high pressure piping 38 contains 60 to 400 kilometres.
Pressure oil with a high pressure of g/crl flows, and the pressure oil is accompanied by large pulsations according to the opening and closing operations of the pressure oil supply valve 2I and the pressure oil discharge valve 43. Therefore, if the high-pressure piping 38 is made of a material with low rigidity, such as a rubber hose, there is a risk that the pulsation of the pressure oil will resonate and cause noise. However, in the valve drive device of this embodiment, the high pressure pipe 38 is provided within the highly rigid pipe plate 48 and the stay 47, so the noise caused by the pressure oil is reduced.

このように本実施例の内燃機関のバルブ駆動装置は、油
圧ポンプ39をシリンダヘッド1に設けてカムシャフト
11にて回転駆動するようにした。
As described above, in the valve drive device for an internal combustion engine of this embodiment, the hydraulic pump 39 is provided in the cylinder head 1 and is rotationally driven by the camshaft 11.

従って、油圧ポンプ39と圧油供給弁21及び圧油排出
弁43とを連結する高圧配管38の経路長が短縮化され
、デッドボリュームが減少することから機関始動時に高
圧配管38内の油圧が速やかに上昇させて直ちに機関を
始動させることができる。よって、始動所要時間を短縮
して、内燃機関の始動性を大幅に向上させることができ
る。
Therefore, the path length of the high-pressure pipe 38 that connects the hydraulic pump 39, the pressure oil supply valve 21, and the pressure oil discharge valve 43 is shortened, and the dead volume is reduced, so that the oil pressure in the high-pressure pipe 38 is quickly increased when the engine is started. The engine can be started immediately by raising the engine to Therefore, the time required for starting can be shortened and the startability of the internal combustion engine can be significantly improved.

又、騒音源となる高圧配管3Bを配管プレート48とス
テー47内に設けたため、圧油による騒音を低減して内
燃機関の静粛性を向上させることができる。
Furthermore, since the high-pressure pipe 3B, which is a source of noise, is provided within the pipe plate 48 and the stay 47, noise caused by pressure oil can be reduced and the quietness of the internal combustion engine can be improved.

加えて、上記したように油圧ポンプ39を駆動するため
に既存のカムシャフト11を利用したため、例えば、こ
のシリンダヘッド1側の油圧ポンプ39をベルト、チェ
ーン、ギア等を介してクランクシャフト15で駆動する
必要がない。よって、内燃機関の構造を簡素化すること
ができる。
In addition, since the existing camshaft 11 is used to drive the hydraulic pump 39 as described above, for example, the hydraulic pump 39 on the cylinder head 1 side can be driven by the crankshaft 15 via a belt, chain, gear, etc. There's no need to. Therefore, the structure of the internal combustion engine can be simplified.

尚、この発明は上記実施例に限定されることはなく、例
えば、上記実施例ではタイミングベルト14を介してカ
ムシャフト11を回転駆動したが、このカムシャフト1
1をチェーンやギアを介して駆動してもよい。
Note that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the above-mentioned embodiment, the camshaft 11 was rotationally driven via the timing belt 14, but this camshaft 1
1 may be driven via a chain or gears.

又、上記実施例では排気バルブ6をカムシャフト11に
て駆動し吸気バルブ5を油圧で駆動したが、その反対に
吸気バルブ5をカムシャフト11にて駆動し排気バルブ
6を油圧で駆動してもよい。
Further, in the above embodiment, the exhaust valve 6 was driven by the camshaft 11 and the intake valve 5 was driven by hydraulic pressure, but conversely, the intake valve 5 was driven by the camshaft 11 and the exhaust valve 6 was driven by hydraulic pressure. Good too.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明の内燃機関のバルブ駆動装置
によれば、バルブタイミングやリフト量を任意に変更可
能とした上で、デッドボリームによる始動性の悪化を未
然に防止することができるという優れた効果を発揮する
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the valve drive device for an internal combustion engine of the present invention, it is possible to arbitrarily change the valve timing and lift amount, and also prevent deterioration of startability due to dead volume. It has the excellent effect of being able to

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

第1図は実施例のバルブ駆動装置が組み込まれたシリン
ダヘッドの平断面図、第2図はカムシャフトとクランク
シャフトの位置関係を示す図、第3図はシリンダヘッド
の断面図、第4図はバルブ駆動装置の概略を示す図、第
5図は始動時における高圧配管内の油圧と機関回転数と
の推移を示す図、第6,7図は従来のバルブ駆動装置に
おける油圧ポンプの設置方法を示す図、第8図は従来の
バルブ駆動装置の始動時における高圧配管内の油圧と機
関回転数との推移を示す図である。 ■はシリンダヘッド、5は吸気バルブ、6は排気バルブ
、−11はカムシャフト、12.13は伝達機構を構成
するタイミングプーリ、14は伝達機構を構成するタイ
ミングベルト、18は油圧シリンダを構成するシリンダ
室、19は油圧シリンダを構成するプランジャ、21は
切換弁を構成する圧油供給弁、38は高圧配管、39は
油圧ポンプ、43は切換弁を構成する圧油排出弁。
Figure 1 is a cross-sectional plan view of a cylinder head incorporating the valve drive device of the embodiment, Figure 2 is a diagram showing the positional relationship between the camshaft and crankshaft, Figure 3 is a cross-sectional view of the cylinder head, and Figure 4 Figure 5 is a diagram showing the outline of the valve drive device, Figure 5 is a diagram showing the change in oil pressure in the high-pressure piping and engine speed at startup, and Figures 6 and 7 are how to install a hydraulic pump in a conventional valve drive device. FIG. 8 is a diagram showing changes in the oil pressure in the high-pressure pipe and the engine rotational speed at the time of starting the conventional valve driving device. ■ is the cylinder head, 5 is the intake valve, 6 is the exhaust valve, -11 is the camshaft, 12.13 is the timing pulley that makes up the transmission mechanism, 14 is the timing belt that makes up the transmission mechanism, 18 is the hydraulic cylinder A cylinder chamber, 19 a plunger constituting a hydraulic cylinder, 21 a pressure oil supply valve constituting a switching valve, 38 a high pressure pipe, 39 a hydraulic pump, and 43 a pressure oil discharge valve constituting a switching valve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.内燃機関のシリンダヘッドに設けられ、伝達機構を
介してクランクシャフトにより回転駆動されて吸排気バ
ルブのいずれか一方のバルブを開閉するカムシャフトと
、 前記シリンダヘッドに設けられ、前記吸排気バルブの内
の他方側のバルブに接続された油圧シリンダと、 前記他方側のバルブを油圧により開閉駆動させるための
圧油を吐出する油圧ポンプと、 前記油圧ポンプと前記油圧シリンダとを連結し、油圧ポ
ンプからの圧油を油圧シリンダに供給する高圧配管と、 前記高圧配管を経て油圧ポンプから油圧シリンダに供給
される圧油を切換制御し、前記バルブを開閉する切換弁
と からなる内燃機関のバルブ駆動装置において、前記油圧
ポンプをシリンダヘッドに設けてカムシャフトにて回転
駆動するようにしたことを特徴とする内燃機関のバルブ
駆動装置。
1. A camshaft provided in a cylinder head of an internal combustion engine and rotationally driven by a crankshaft via a transmission mechanism to open and close one of the intake and exhaust valves; a hydraulic cylinder connected to the valve on the other side; a hydraulic pump that discharges pressure oil for opening and closing the valve on the other side using hydraulic pressure; and a hydraulic cylinder connecting the hydraulic pump and the hydraulic cylinder, and A valve drive device for an internal combustion engine, comprising: a high-pressure pipe that supplies pressure oil to a hydraulic cylinder; and a switching valve that opens and closes the valve by switching and controlling the pressure oil that is supplied from the hydraulic pump to the hydraulic cylinder via the high-pressure pipe. A valve drive device for an internal combustion engine, characterized in that the hydraulic pump is provided in a cylinder head and rotationally driven by a camshaft.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015533988A (en) * 2012-10-05 2015-11-26 イートン コーポレーションEaton Corporation Hybrid cam-camless variable valve drive system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2015533988A (en) * 2012-10-05 2015-11-26 イートン コーポレーションEaton Corporation Hybrid cam-camless variable valve drive system
JP2018048644A (en) * 2012-10-05 2018-03-29 イートン コーポレーションEaton Corporation Hybrid cam/camless variable valve driving system

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