JPH07317516A - 内燃機関の油圧動弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、内燃機関の油圧動弁装置に関し、
あまりコストアップすることなしに各機関弁の閉弁時期
を検出することを目的とする。 【構成】 弁駆動用の油圧シリンダ４であって、対応す
る機関弁１を閉弁させる際には、その圧力室４ａから少
なくとも一部の作動油を排出する油圧シリンダ４と、各
油圧シリンダ４の圧力室４ａから排出された作動油を一
時的に収納するための各油圧シリンダ４に共通のアキュ
ムレータ９と、アキュムレータ９内のピストン９ａの挙
動を検出する検出手段９ｂと、検出手段９ｂにより検出
されたピストン９ａの挙動に基づき各機関弁１の閉弁時
期を判断する閉弁時期判断手段２０、とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の油圧動弁装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、内燃機関の吸気弁の開弁期間を
変化させて吸入空気量を制御することにより、スロット
ル弁を省略してポンピングロスを防止することが可能と
なり、このような要求を満足するための可変バルブタイ
ミング機構として、内燃機関の吸気弁及び／又は排気弁
（機関弁）を油圧により駆動する油圧動弁装置が提案さ
れている。

【０００３】一般的な油圧動弁装置は、機関弁とカムと
の間に油圧シリンダを介在させ、油圧シリンダ内の圧力
室を介してカムの動作を機関弁へ伝えるものであり、こ
のカムは機関弁に最大開弁期間を与える形状を有し、一
般的には、リフト量が最大値を越えた以降の機関弁開弁
中に圧力室を開放して圧力室内の作動油をアキュムレー
タに排出することにより、機関弁はそれを閉弁方向に付
勢するバネによって閉弁され、このように閉弁時期を早
めることにより機関弁の所望開弁期間を達成することが
可能となる。このような油圧動弁装置において、圧力室
の開放と同時に機関弁が急激に閉弁されると、機関弁と
その弁座との間に大きな衝撃力が発生するために、通
常、油圧シリンダには少なくとも機関弁の閉弁直前にお
いて作用する絞りが設けられており、この絞りによって
作動油は徐々に排出され、この時にダンパ効果を発揮さ
せるようになっている。

【０００４】それにより、圧力室を開放してから実際に
機関弁が閉弁されるまでにはある程度の時間差が存在
し、この時間差が絞りの経時変化等によって各油圧シリ
ンダ間でバラツク可能性があるために、各機関弁毎の実
際の閉弁時期を検出して絞りの経時変化程度を把握して
圧力室の開放時期を決定する必要がある。そのために、
特開平４−３０１１０４号には、圧力センサにより各油
圧シリンダの圧力室内の圧力を測定して、この圧力を基
に各機関弁の実際の閉弁時期を検出する油圧動弁装置が
記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の油圧動弁装置
は、各機関弁に対応する油圧シリンダ毎に圧力センサが
必要であり、かなりのコストアップとなる。

【０００６】従って、本発明の目的は、あまりコストア
ップすることなしに各機関弁の閉弁時期を検出すること
ができる内燃機関の油圧動弁装置を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による内燃機関の
油圧動弁装置は、弁駆動用の油圧シリンダであって、対
応する機関弁を閉弁させる際には、その圧力室から少な
くとも一部の作動油を排出する油圧シリンダと、各油圧
シリンダの圧力室から排出された作動油を一時的に収納
するための各油圧シリンダに共通のアキュムレータと、
前記アキュムレータ内のピストンの挙動を検出する検出
手段と、前記検出手段により検出された前記ピストンの
挙動に基づき各機関弁の閉弁時期を判断する閉弁時期判
断手段、とを具備することを特徴とする。

【０００８】

【作用】前述の油圧動弁装置は、検出手段が、対応する
機関弁の閉弁に際して油圧シリンダの圧力室から排出さ
れる作動油を収納するアキュームレータにおいて、この
収納に伴い移動するアキュムレータのピストンの挙動を
検出し、閉弁時期判断手段が、検出手段により検出され
るこのピストンの挙動に基づき各機関弁の閉弁時期を判
断する。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明による油圧動弁装置の構成を
示す概略図である。この油圧動弁装置は、多気筒内燃機
関の吸気弁のためのものであり、必要ならば同様な油圧
動弁装置が排気弁のために設けられる。１はバネ２によ
って閉弁方向に付勢されている吸気弁である。３はクラ
ンクシャフトの二回転毎に一回転するカムである。

【００１０】４は油圧シリンダであり、その内部空間内
を油密にシールされて摺動可能な第１及び第２摺動部材
４ａ，４ｂを有し、これらの内側表面によって油圧室４
ｃが形成されている。第１摺動部材４ａの外側表面が吸
気弁１に当接しており、第２摺動部材４ｂは、バネ４ｃ
により付勢されてその外側表面がカム３に当接してお
り、それにより、カム３の動作が油圧室４ｃを介して吸
気弁１に伝達されるようになっている。カム３は、吸気
弁１に最大開弁期間を提供する形状を有している。

【００１１】油圧シリンダ４の油圧室４ｃは、第１接続
通路５によって循環通路６に接続され、循環通路６に
は、この接続部の両側に同一方向（矢印方向）にだけ作
動油の流れを許容する第１及び第２逆止弁６ａ，６ｂが
設けられている。この第１接続通路５は、油圧室側にお
いて二股に分岐し、一方が吸気弁閉弁直前から閉弁完了
まで第１摺動部材４ａに設けられた絞り穴部を介して油
圧室４ｃに連通するように油圧シリンダ４に接続され、
他方が油圧室４ｃ方向への作動油の流れを許容する逆止
弁５ａを有し、常に前述の絞り穴部と関係なく油圧室４
ｃに連通するように油圧シリンダ４に接続されている。
また、循環通路６の第１逆止弁６ａより下流で第２逆止
弁６ｂより上流の部分には、作動油の流れを許容又は遮
断可能なスピル弁７が配置されている。

【００１２】図１において省略されているが、このよう
な循環通路６を含む油圧シリンダ４が各気筒の吸気弁に
対応して設けられ、各循環通路６のスピル弁７より下流
で第２逆止弁６ｂより上流の部分には、各第２接続通路
８によって共通のアキュームレータ９が接続されると共
に、共通の作動油補給手段１０が循環通路方向への作動
油の流れのみを許容する各逆止弁１１を介して接続され
ている。

【００１３】作動油補給手段１０は、作動油タンク１０
ａから比較的低い一定圧力の作動油を各循環通路６に必
要に応じて供給するものであり、作動油タンク１０ａ
と、供給通路１０ｂと、供給通路１０ｂに設けられた常
時駆動されるポンプ１０ｃと、ポンプ１０ｃをバイパス
し、前述の一定圧力で開弁する常時閉の圧力弁１０ｄを
有する戻し通路１０ｅとを具備しており、排気弁用の油
圧動弁装置とさらに共通化することも可能である。

【００１４】このように構成された油圧動弁装置は、ス
ピル弁７を閉弁し続けることで油圧シリンダ４の圧力室
容積が維持され、カム３の動作と吸気弁１の開閉動作と
が一致し、吸気弁１の所定開弁時期からの最大開弁期間
が実現される。一方、吸気弁１の開弁中にスピル弁７を
開弁すると、第１接続通路５を介して圧力室４ａが循環
通路６に開放され、バネ２が圧力室４ａ内の作動油を排
出しながら吸気弁１を閉弁するために、スピル弁７の開
弁時期を適当に選択することで、吸気弁１の開弁期間を
制御することが可能となる。一般的に、吸気弁１の開弁
期間は最小でも最大開弁期間の半分程度であるために、
スピル弁７の開弁制御は、吸気弁１のリフト量が最大値
を越えた以降の機関弁開弁中において実施される。吸気
弁１の閉弁時において、吸気弁１の閉弁直前から第１摺
動部材４ａに設けられた絞り穴部が作用するために、吸
気弁１は徐々に閉弁され弁座に対する大きな衝撃力が発
生しないようになっている。

【００１５】このような吸気弁１の閉弁に際して圧力室
４ａから排出される作動油は、アキュームレータ９に一
時的に収納され、吸気弁１の閉弁後すぐにカム３の動作
に伴い圧力室４ａの容積が復元される時に圧力室４ａ内
へ戻されるために、前述の作動油補給手段１０は、わず
かな漏れ量を補給する程度の小型のもので十分であり、
このように、アキュームレータ９は、作動油補給手段１
０を小型化するために必要とされる。

【００１６】前述の絞りによって、スピル弁７を開弁し
てから実際に吸気弁１が閉弁されるまでには時間差が存
在し、この時間差は、絞りの加工精度の違いによって当
初から各油圧シリンダ４間で異なり、また同一油圧シリ
ンダ４においても経時的に変化するものであるために、
各機関弁毎の実際の閉弁時期を検出して絞りの経時変化
程度を把握して各油圧シリンダ毎に圧力室の開放時期を
決定する必要があり、制御装置２０がこれを担当する。

【００１７】アキュームレータ９は、前述したように、
吸気弁１の閉弁に伴い油圧シリンダ４の油圧室４ａから
の作動油を一時的に収納してその後油圧室４ａへ戻すこ
とが各吸気弁１の閉弁毎に繰り返され、このような作動
油収納量の変化のタイムチャートにおける極大値となる
時期が各吸気弁１の実際の閉弁時期に一致している。内
燃機関の気筒数が多い場合においても、連続して閉弁さ
れる二つの吸気弁の開弁期間が大きく異なって、一方の
吸気弁の閉弁以前に他方の吸気弁を閉弁するために対応
するスピル弁が開弁されない限り、前述の時期が各吸気
弁１の閉弁時期となる。

【００１８】アキュームレータ９への作動油収納量は、
それ内のピストン９ａの変位量に対応するために、ピス
トン９ａの挙動を検出することで各吸気弁１の閉弁時期
を検出することが可能となる。例えば、図１に示す実施
例では、このためのセンサとして、電磁気式の速度セン
サ９ｂが設けられており、このセンサ９ｂはピストン９
ａの移動速度に応じた大きさの誘導電流を発生するもの
である。

【００１９】図２は、吸気弁１のリフト量と、アキュー
ムレータ９のピストン９ａの変位量と、その速度との関
係を示すタイムチャートである。前述したように、ピス
トン９ａの変位量が極大となる時が吸気弁１の閉弁時期
であり、一方、ピストン９ａの変位量が極大となる時
は、ピストン９ａの移動速度が作動油収納量の増加方向
から減少方向へ反転するゼロの時である。従って、速度
センサ９ｂによりピストン９ａの移動速度を検出するこ
とで各吸気弁１の閉弁時期を把握することができ、この
閉弁時期に基づき、吸気弁を所望閉弁時期に閉弁させる
ための対応するスピル弁７の開弁時期を正確に決定する
ことができる。

【００２０】他の実施例として、電磁気式の速度センサ
９ｂの代わりに、光学式又は音響式の位置センサを設け
て、それにより検出されるピストン９ａの変位量を基に
吸気弁１の閉弁時期を把握することも可能である。ピス
トン９ａの変位量における極大値は、吸気弁１の閉弁時
期を早めることで大きくなる可変値であるために、一般
的に制御装置２０において判断し難く、そのために、ピ
ストン９ａの変位量曲線を時間で微分してピストン９ｂ
の速度を算出し前述のように吸気弁１の閉弁時期を判断
することも可能である。

【００２１】図１に示す実施例において、各排気弁のた
めに別の同様な油圧動弁装置を設けるのは、吸気弁の閉
弁完了以前に、他の気筒の排気弁を閉弁させるために対
応するスピル弁が開弁される可能性があるためである。
このように、機関弁の閉弁のために一つの油圧シリンダ
から作動油が排出されている時には、他の機関弁に対応
する油圧シリンダは作動油を排出しないようになってい
なければならず、例えば、一気筒当たりに同時に開閉さ
れる二つの吸気弁及び二つの排気弁を有する四弁式の多
気筒内燃機関の場合において、全ての吸排気弁が別々の
油圧シリンダにより駆動されるならば、各機関弁の閉弁
時期を検出するためには、吸気弁のために二つ、排気弁
のために二つの計四つの前述の油圧動弁装置が必要とな
る。

【００２２】

【発明の効果】このように、本発明による内燃機関の油
圧動弁装置によれば、複数の機関弁のそれぞれに対応す
る油圧シリンダに共通のアキュームレータに、そのピス
トンの挙動を検出するための検出手段が設けられ、この
検出手段により検出されるピストンの挙動に基づき各機
関弁の閉弁時期を判断することが可能となり、各油圧シ
リンダ毎に検出手段を有する従来に比較して、コストを
かなり下げることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の油圧動弁装置の概略図
である。

【図２】吸気弁のリフト量、アキュームレータのピスト
ンの変位量、及びその速度の関係を示すタイムチャート
である。

【符号の説明】

１…吸気弁 ２…バネ ３…カム ４…油圧シリンダ ４ｃ…油圧室 ５…第１接続通路 ６…循環通路 ７…スピル弁 ８…第２接続通路 ９…アキュームレータ ９ａ…ピストン ９ｂ…速度センサ ２０…制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁駆動用の油圧シリンダであって、対応
   する機関弁を閉弁させる際には、その圧力室から少なく
   とも一部の作動油を排出する油圧シリンダと、各油圧シ
   リンダの圧力室から排出された作動油を一時的に収納す
   るための各油圧シリンダに共通のアキュムレータと、前
   記アキュムレータ内のピストンの挙動を検出する検出手
   段と、前記検出手段により検出された前記ピストンの挙
   動に基づき各機関弁の閉弁時期を判断する閉弁時期判断
   手段、とを具備することを特徴とする内燃機関の油圧動
   弁装置。