JPS6362977A - 油圧制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は油圧制御装置に関し、例えば、エンジンのイン
テークバルブの開閉のタイミング制御用として用いて有
効である。

〔従来の技術〕

従来よりインテークバルブをピエゾアクチュエータで直
接開閉駆動する旨の考えは知られていたが、ピエゾアク
チュエータでは変位量が大きくとれない為、実用上イン
テークバルブの開閉タイミングをピエゾアクチュエータ
で制御することは困難であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上記点に鑑みて算出されたもので、ピエゾアク
チュエータで、油圧回路を制御し、それによって、充分
な駆動変位を確保しつつ、かつ、細かな電気制御を可能
とすることを目的とする。

〔構成及び作動〕

上記目的を達成する為、本発明の油圧制御装置ではハウ
ジング内に変圧室を区画形成し、かつ、この変圧室の容
積をピエゾアクチュエータにより電気信号に応じて増減
制御するようにする。そして、このピエゾアクチュエー
タにより容積を可変することによって変圧室内圧力を制
御し、この変圧室内圧力に応じて油圧回路の制御を行な
うようにする。即ち、ピエゾアクチュエータの変位を油
圧制御に変換し、以てインテークバルブ等の被駆動部の
制御Ｉｌを行なうようにする。

〔実施例〕

以下本発明の第１実施例を第１図により説明する。１は
油圧ポンプであり、通常の調量機構、油の分配機構は設
けておらず、一定量の油を所定のタイミングで間欠的に
吐出できる機構のみを有した簡単な構造のものである。

１１は吸い戻し弁でありポンプ室１２の油がプランジャ
１３で吐出された後、パイプ１４内の圧力を低下させる
ためのものである。

２はインテークバルブ駆動部であり、インテークバルブ
２１をピストン２３により往復移動させるものである。

即ち、油圧ポンプ１からの油が流入流出するアキューム
レータ室２２を有し、このアキュームレータ室２２の油
圧でピストン２３、図中上下方向に駆動するものである
。尚、インテークバルブ２１は常にスプリング２４によ
り閉弁方向に付勢される。

３は油圧制御弁であり、ピエゾアクチュエータ３１、及
び油圧ピストン３２を常に上方に付勢する皿バネ３２１
を保持するピエゾホルダ３３を有する。又、制御弁ハウ
ジング３７には、ニードルバルブ３４、第１のチェック
弁３５、及び第２のチェック弁３６が保持される。そし
て、前記油圧ピストン３２と制御弁ハウジング３７との
空間に変圧室３８が形成される。更に、制御弁ハウジン
グ３７にはニードルバルブ３４の下部に設けた油圧室３
９、前記油圧室３９の油圧を前記インテークバルブ駆動
部２へ導く為の油圧ポー１−４０、ニードルバルブ３４
が下方向へ開弁じた際、油圧室３９の油をリリーフさせ
る為のリリーフポート４１が配設されている。

又、ニードルバルブ３４はスプリング４２で閉弁方向に
付勢されている。油圧ピストン３２には０リング４３が
装着されており、変圧室３８の油密か保たれる。ニード
ルバルブ３４はバルプハウジング３７に摺動自在に気宏
性を保って収容され、かつパルプ３４中央部にはテーパ
一部３４１が形成されている。このテーパ一部３４１は
油圧室３９とリリーフポート４１が導通手段が可能な様
に構成される。又ニードルバルブ３４には、変圧室３８
と油圧室３９とを導通ずる通路３４２が構成され、その
通路３４２の途中に油圧室３９から変圧室３８への油は
通過できるが、変圧室３８から油圧室３９への流出は阻
止する方向にチェック弁３４３が装入されるでいる。又
、このチェック弁３４３の対向する油圧室３９側の壁面
には突起４３１が設けてあり、ニードルバルブ３４が下
方へ移動すると、この突起４３１によりチェック弁３４
３が強制的に開弁じ、油圧室３９と変圧室３８とが連通
ずる構造となっている。

ピエゾアクチュエータ３１は、例えば直径１５龍厚さ０
．５　ｔｍの円板状の圧電素子と直径１５龍厚さ０．０
１０の銅板とを交互に積層して円筒状にしたものであり
、各々圧電素子の厚み方向に並列に電圧を印加できるよ
うにリード線３１１と上記銅板とが結線される。リード
線３１１はグロメット３１２を介してとニジホルダ３３
の外部へ伸びており、電気回路１００に接続されている
。圧電素子は例えばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とし
て焼成された強誘電体セラミックスが用いられる。この
強誘電体セラミックスは、ピエゾ効果を有する代表的な
素子である。その物性は上記の１個当たり、厚み方向に
５００ｖの電圧を印加すると０．５μｍだけ厚み方向に
厚みが増し、逆に５００■の電圧が発生している時、そ
の両端を短絡してその蓄積電荷を放出させると、０．５
μｍ厚みが減少する。また厚み方向に２００■の電圧を
発生する。

本実施例においては、ピエゾアクチュエータ３１は圧電
素子を１００枚、電気的並列に結合しであるので、５０
０Ｖの電圧を印加すると、合計で５０μｍの伸長が得ら
れる。かかるピエゾアクチュエータ３１の軸方向伸長収
縮により油圧ピストン３２が上下動することとなる。

噴射ポンプ１から吸い戻し弁１１を介して吐出された油
は第１のチェック弁３５を介して変圧室３８へ入る。さ
らに第２のチェック弁３６を介して油圧室３９、油圧ポ
ート４０、インテークバルブ駆動部２のアキュームレー
タ室２２に導入される構造となっている。

次に上記構成よりなる装置の作動を説明する。

噴射ポンプ１は、エンジンと同期して回転し、ポンプ室
１２に吸い込まれていた油は、プランジャ１３の上昇に
より吸い戻し弁１１を介して所定のタイミングでバイブ
１４内に吐出される。吐出された油は油圧制御弁３の第
１のチェック弁３５を介して変圧室３８に流入し、油圧
ピストン３２を図中上方へ押し上げる。同時に油は第２
のチェック弁３６を介して油圧室３９に流入し、かつ圧
力ポート４０を介してインテークバルブ駆動部２のアキ
ュームレータ室２２に流入する。アキュームレータ室２
２内の油圧でピストン２３は下降し、スプリング２４の
力に抗してインテークバルブ２１を押し下げ開弁する。

この時、ニードルバルブ３４は変圧室３８の油圧による
開弁力と、油圧室３９の油圧による閉弁力を受けること
になるが、スプリング４２の力を受ける為、閉弁を維持
し、ポンプＩからの高圧油が、インテークバルブ駆動部
２へ送油される。

第２図は上記装置の各部材の挙動を示すものである。即
ち、油圧ポンプ１のプランジャ１３のリフト、ピエゾア
クチュエータ３１の通電信号、変圧室３８、油圧室３９
及びアキュームレータ室２１の圧力、ニードルバルブ３
４のリフト、及びインテークバルブ２１のリフトの相互
の関係を示す。

油圧ポンプ１のプランジャ１３のリフトに伴い、Ｋの状
態で示すように油が変圧室３８及び油圧室３９、アキュ
ームレータ室２２に流入し、変圧室３８、油圧室３９お
よびアキュームレータ室２２の圧力は上昇する。油圧ポ
ンプ１の吐出行程が終わって吸い戻し弁１１でパイプ１
４内の圧力が低下しても、第１のチェック弁３５、第２
のチｊ−７り弁３６がある為、変圧室３８及び油圧室３
９の圧力は上昇したままを維持する。これらの動作に伴
い、インテークバルブ２１は開弁をし、開弁を維持する
。この時、ニードルバルブ３４は変圧室３８、油圧室３
９の圧力が同じである為、スプリング４２で閉弁を維持
している。

インテークバルブ２１の閉弁の為に、ピエゾアクチュエ
ータ３１へ通電を行なうと（Ａ点）、ピエゾアクチュエ
ータ３１は伸長し、油圧ピストン３２を下方へ押し下げ
る。この為変圧室３８の容積が減少し、圧力がその分上
昇する。（Ｂ点）これに伴い、ニードルバルブ３４は下
方へ押し下げられ開弁する。（０点）そして油圧室３９
、及びアキュームレータ室２２の油をリリーフポート４
１へ流出させる。油の流出により、油圧室３９の圧力が
低下すると、変圧室３８の油圧との差が大きくなり、ニ
ードルバルブ３４はさらに下降をしていく、（Ｄ点）こ
の油圧の低下と共にアキュームレータ室２２の油リリー
フされる為、インテークバルブ２１は閉弁をする。そし
てこの間、ニードルバルブ３４のチェック弁３４３が、
突起４３１に当接し押し開かれると油圧室３９と変圧室
３８が導通する。そして圧力が平衡するまでスプリング
４２０力でニードルバルブ３４は閉弁方向へ上昇する。

この様にニードルバルブ３４はチェック弁３４３の開閉
を繰り返しながらアキュームレータ室２２内の油をリリ
ーフさせる。（Ｅ点）インテークバルブ２１の閉弁後、
ピエゾアクチュエータ３１に印加していた電圧を解除す
ると、（Ｆ点）ピエゾアクチュエータ３１が収縮し、そ
の結果油圧ピストン３２が皿バネ３２１の付勢力を受け
て上昇する。その為、変圧室３８の容積がまし、油圧が
低下し、（Ｇ点）、それによってニードルバルブ３４が
上昇して閉弁する。（Ｈ点）以上め状態とすることによ
って、次のサイクルに備える。

この様にピエゾインジェクタ３１への電圧の印加時期を
制御することでインテークバルブ２１の閉弁時期を制御
することが可能となる。

さらに本例の特徴は、ニードルバルブ３４にチェ７り弁
３４１を設けたことで、変圧室３８の圧力も低下させな
がらニードルバルブ３４の開弁を維持できることにある
。

ここで、チェック弁３４３がないとした場合であっても
、変圧室３８の油は油圧ポンプ１で、圧送された最大圧
力が封入される為、ピエゾアクチュエータ３１に電圧を
印加した際には変圧室３８の圧力は上昇する。その為、
１サイクル目の開弁は可能であり、アキュームレータ室
２２の油もリリーフすることが出来る。ところが、ニー
ドルバルブ３４を次のサイクルの為に閉弁する際に不具
合が生じる。即ち、ピエゾアクチェエータ３１の電圧を
解除してニードルバルブ３４を上方へ吸引、閉弁させよ
うとしても、油圧室３９の油圧が低下してしまっている
為、閉弁するまで、ニードルバルブ３４を吸引すること
が不可能となる。

それに対し、本例のものでは、変圧室３８、油圧室３９
の圧力をほぼ同じ圧力に保つことが出来るので、ニード
ルバルブ３４の開弁状態、閉弁状態をピエゾアクチュエ
ータ３１の電圧の印加、解除により確実に維持できる。

このように、本例によればインテークバルブ２１の開閉
の状態、特にバルブ閉のタイミングを適宜設定すること
ができる為、エンジンの回転数や負荷に応じてタイミン
グを制御し、吸気の慣性効果を大幅に向上させることが
できる。更に、インテークバルブ２１のリフＮｔを適宜
制御することにより、リフト量を大きくしてボンピング
ロスの低減を図ったり、逆に、リフト量を小さくしてス
ワール効果を高めたりすることができる。

第３図に制御１方法の第２の実施例を示す。

第２図に示す第１の実施例と異なるのは、ピエゾアクチ
ュエータ３１への電圧の印加力法である。

１サイクル中、電圧の印加、解除と２度行なっている。

これによりニードルバルブ３４を開弁の後一端閉弁させ
ることが可能となる。これによりインテークバルブ２１
を閉弁の途中で、停止させることも可能となる。その結
果、本例によれば、インテークバルブ２１の急激な変動
に伴う衝撃を和らげることができ、騒音の低減効果が得
られる。

同様に１サイクル中の電圧の印加停止を数回繰り返し、
その期間や回数を制御すると、ニードルバルブ３４の開
閉がデジタル的に行なえる。これによりアキュームレー
タ室２１の油の流出速度を制御でき、インテークバルブ
２１の閉弁速度を制御できることになる。

本発明の油圧制御弁３は、インテークバルブ２１の開閉
制御のみに利用できるのではなく、高圧に蓄えられた油
をリリーフする為の汎用のバルブ、あるいは燃料噴射弁
としても利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明油圧制御装置の一例を示す断面図、第２
図は第１図図示装置の作動タイミングを示す説明図、第
３図は本発明に係る装置の他の例の作動タイミングを示
す説明図である。 １・・・油圧ポンプ、３・・・油圧制御弁、３１・・・
ピエゾアクチュエータ、３２・・・油圧ピストン、３４
・・・ニードルバルブ、３５・・・第１のチェック弁、
３６・・・第２のチェック弁、３８・・・変圧室２３９
・・・油圧室、４１・・・リリーフポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、燃料を一時的に保持する変圧室および油圧室が形成
   されるとともに、油圧ポンプから間欠的に圧送されてく
   る流体をこれら変圧室および油圧室に導くための通路が
   形成され、かつ、前記油圧室内の流体を外部へリリーフ
   するためのリリーフポートが設けられたハウジングと、
   このハウジング内に収容されると共に前記変圧室を区画
   形成し、印加される電圧に応じて伸縮して前記変圧室の
   容積を拡縮するピエゾアクチュエータと、前記ハウジン
   グ内に往復動自在に設けられ前記変圧室および油圧室内
   の圧力を受けて前記油圧室と前記リリーフポートとを連
   通もしくは遮断するニードルバルブと、前記通路の途中
   に設けられ前記油圧ポンプから前記変圧室への流体の移
   動は許し前記変圧室から前記油圧ポンプ側への流体の移
   動は阻止する第１のチェック弁と、前記油圧ポンプから
   前記油圧室への流体の移動は許し前記油圧室から前記油
   圧ポンプ側への流体の移動は阻止する第２のチェック弁
   と、前記ピエゾアクチュエータの電圧を制御する制御手
   段とを備え、前記油圧ポンプから圧送された流体は、前
   記通路を通り前記第１及び第２の逆止弁を介して前記変
   圧室および、油圧室の各々へ圧送され、前記変圧室の流
   体圧が前記油圧室の流体圧より高い時は前記ニードルバ
   ルブは前記油圧室と前記リリーフポートを連通させ、前
   記変圧室内の流体圧が前記油圧室の流体圧より相対的に
   低い時は前記ニードルバルブは前記油圧室と前記リリー
   フポートを遮断することを特徴とする油圧制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の油圧制御装置において
   、前記ピエゾアクチュエータに電圧を印加して伸長させ
   、前記変圧室の容積を縮小させることにより、前記変圧
   室内の流体圧を前記油圧室内の流体圧より高くすること
   を特徴とする油圧制御装置。 ３、前記ニードルバルブは、前記変圧室と前記油圧室と
   を連通する通路と、この通路途中に配設され前記油圧室
   から前記変圧室へは流体の移動が可能で、前記変圧室か
   ら前記油圧室への流体の移動を阻止する第３のチェック
   弁とを有しており、かつ前記ハウジングの前記油圧室部
   分のうち前記第３のチェック弁の対向面には前記第３の
   ニードルバルブ開弁移動に伴い前記第３のチェック弁が
   、強制的に開弁する突起を有していることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の油圧制御装置。