JPS6362978A - インテークバルブの油圧駆動制御装置 - 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
ンテークバルブ閉弁時期制御用油圧制御装置として用い
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開
閉制御する旨は知られていたが（例えば特開昭６１−５
８９０９号公報）、ピエゾアクチュエータではその変位
ストロークが小さいため、直接ピエゾアクチュエータで
インテークバルブを駆動することは実用的には困難であ
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、ピエゾアクチュエータの変位に
より油圧回路を制御し、以てインテークバルブ等の被駆
動部を電気的に正確かつ細やかな制御ができるようにす
ることを目的とする。しかも被駆動部の充分な変位を確
保できるようにすることを目的とする。

〔発明の構成及び作動〕

上記目的を達成する為、本発明のｖｔ’ｌｌではハウジ
ング内に変圧室と油圧室を形成し、油圧室からの圧力で
被駆動部を駆動する。更に、油圧室には変圧室内の流体
がチェックバルブを介して伝達され、又、油圧室内圧力
を外部に逃すリリーフポートを開閉するニードルバルブ
は油圧室内圧力と変圧室内圧力との差圧により開閉する
ように構成する。そして、変圧室内の圧力はピエゾアク
チュエータの変位に応じて可変制御されるようにする。

以上の構成とすることにより、本発明装置ではピエゾア
クチュエータに印加される電圧を電気的に制御すること
によりリリーフポートの開閉が制御できる。従って、油
圧室より被駆動部へ供給される流体圧を電気的に細やか
に制御することができる。

〔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。■は
油圧ポンプであり、図示しないエンジンの駆動力を受け
エンジンと同期して作動する。このポンプは通常の調量
機構、油の分配機構は設けられておらず、一定量の油と
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、エンジンのインテ
ークバルブ２１を図中上下に往復駆動するものである。

このインテークバルブ駆動部２には、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が形成され
このアキュームレータ室２２の油圧でピストン２３が上
下に駆動される。また、インテークバルブ２１には、は
ね受けが固定され、スプリング２４によって常に閉弁方
向へ付勢される。

３は油圧制御弁３であり、ピエゾアクチュエータ３１及
び油圧ピストン３２を保持するピエゾホルダ３３、を有
する。又、油圧制御弁３はニードルバルブ３４、第１の
チェック弁３５、第２のチェック弁３６を保持するバル
ブハウジング３７を有しており、前記油圧ピストン３２
とパルプハウジング３７の空間に変圧室３８が形成され
る。更にバルブハウジング３７のうちニードルバルブ３
４の下部には油圧室３９が設けられ、この油圧室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
ート４０、及びニードルバルブ３４が開弁した際、油圧
室３９の油をリリーフさせる為のリリーフポート４１も
バルブハウジング３４に形成されている。

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はバルブハウジング３７に摺動自在に気密
性を保って収容され、かつ先端部は、油圧室３９とリリ
ーフポート４１が導通、遮断が可能な様に構成される。

ピエゾアクチュエータ３１は、例えば、直径１５龍、厚
さ０．５鶴の円板状の圧電素子と直径１５酊、厚さ０．
０１１ｍの銅板とを交互に積層して円柱状にしたもので
あり、各々の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を介してピエゾ
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１個当り、
厚み方向に５００Ｖの電圧を印加すると０．５μｍだけ
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０．５μｍ
厚みが減少する。また厚み方向に２００ｋｇ／ｃｏｔの
圧力を印加すると、その収縮に伴って厚み方向に２００
Ｖ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、５００■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の軸方向伸張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ｌ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。

次に作動を説明する。

ポンプ１はエンジンの駆動力を受けて同期回転するため
、ポンプ室１２に吸い込まれていた油は、プランジャ１
３の上昇により、所定タイミングで吸い戻し弁１２を介
してパイプ１４内に吐出される。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、油圧ピ
ストン３２を上方へ押し上げる。同時に油は第２のチェ
ック弁３６を介して油圧室３９、圧力ポート４０、イン
テークバルブ駆動部２のアキュームレータ室２２に流入
する。この油圧でピストン２２は下降し、スプリング２
４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
よる閉弁力と、油圧室３９の油圧による開弁力を受ける
ことになるが、受圧面積は変圧室３８側が大きい為、閉
弁を維持し、ポンプ１からの高圧油が、インテークバル
ブ２へ送油される。

第２図は装置各部の挙動を示すタイムチャートで、図に
おいて、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３４のリフト、インテークバルブ２１のリフトの相互
の関係を示す。

ピエゾアクチュエータ３１は油圧ポンプ１の吐出開始前
に通電を行って伸長させておく。（Ａ点）従って伸長し
た状態で油圧ポンプｌからの油が変圧室３８に流入し、
油圧ピストン３２を介してピエゾアクチュエータ３１に
圧力が加わることになる。又油圧室３９の圧力は変圧室
と同様に油圧ポンプ１の吐出行程でプランジャ１３の上
昇と共に高くなる。油圧ポンプ１の吐出行程が終了する
と、吸い戻し弁１１でバイブ１４内の圧力は低下するが
、第１のチェック弁３５、第２のチェック弁３６がある
為、圧力が上昇したままとなる。この時インテークバル
ブ２１は、アキュームレータ室２２に油圧ポンプ１の吐
出燃料が満たされる為、ピストン２３により開弁リフト
する。

吸入パルプ２１の閉弁時期において、ピエゾアクチュエ
ータ３１の通電をやめると、（Ｂ点）ピエゾアクチュエ
ータ３１は収縮する。この為変圧室３８の容積が増大し
圧力がその仔細下する。

（０点）しかし第２のチェック弁がある為、油圧室３９
の油圧は低下しない。（Ｄ点）この為、変圧室３８によ
るニードルバルブ３４の閉弁力のみが低下し、ニードル
バルブ３４が開弁する。（Ｅ点）この状態で、ピエゾア
クチュエータ３１の通電を停止したままにしておくと、
油圧室３９の油圧が低下し、ニードルバルブ３４の開弁
力が低下し、変圧室３８と油圧室３９の油圧がバランス
した状態になった所でニードルバルブは閉弁する。つま
り、インテークバルブ２１が閉弁しないうちにニードル
バルブ３４が閉弁をしてしまうこともありうる。本実施
例においては、油圧室３９の油圧がある程度下がった所
で、ピエゾアクチュエータ３１に再度通電を行なう（Ｆ
点）その後通電を停止する（Ｇ点）という方法をとって
いる。

ピエゾアクチュエータ３１に再度通電を行なうと、（Ｆ
点）ピエゾアクチュエータは伸長する。

この為変圧室の圧力は上昇し、（Ｈ点）油圧室３９と圧
力バランスするまで変圧室３８の油を油圧室３９側に第
２のチェ７り弁３６を介して流出する。従って油圧室３
９の圧力が上昇する（１点）。

又ニードルバルブは閉弁する。（３点）この後、ピエゾ
アクチュエータ３１の通電を停止すると（Ｇ点）先程と
同様、ピエゾアクチュエータ３１が収縮をし、変圧室３
８の油圧が低下して（Ｋ点）ニードルバルブ３４が開弁
をする（Ｌ点）という動作を操り返す。この繰り返しに
よりアキュームレータ室２２の油圧が低下していく。こ
のピエゾアクチェエータ３１への通電開始、通電停止の
時期や間隔をコンピュータ１００で制御することで、イ
ンテークバルブ２１の閉弁開始時期や閉弁速度の制御、
ある程度閉じた状態で停止させておく等の自由度の大き
な制御が可能となる。

又、本実施例においては、インテークバルブ２１が閉弁
後にもピエゾアクチュエータ３１の通電と通電停止を行
なうことで、アキュームレータ２２内の油圧を完全に下
げ、閉弁力を増すことが出来る。更に、インテークバル
ブ２１は、油圧で徐々に閉弁する為、閉弁時の騒音を非
常に小さくできる。

本実施例においては、インテークバルブ２１が段階的に
閉弁する様に第２図では図示しであるが、ピエゾアクチ
ェエータ３１は非常に高速応答が可能な為、実際にはほ
ぼなめらかな閉弁が行われる。

次に、本発明の他の実施例を第３図に基づいて説明する
。

この例が、上述の第１の実施例と異なるのは、油圧室３
９、油圧ポート４０、リリーフポート４１の位置が異な
っている点である。この様に位置が相違しても、装置の
作動に関しては第１実施例と同様であるゆ尤も本発明の
制御方法は上述の第２図に示した例に限定されるもので
はない。即ち、第４図の如（、再通電（Ｆ’点）、再通
電停止（Ｇ“点）の期間を長くとると、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である。（
Ｍ点からＮ点の間）この様な方法により、エンジンのシ
リンダ室にインテークバルブ２１を介して吸入される吸
気のスワールのコントロールが可能となる。

又、第２図、第４図においてはピエゾアクチュエータ３
１の最初の通電開始時期を、油圧ポンプ１のプランジャ
１３のリフト前に設定していたが、第５図に示す如く、
伸縮を一定間隔で行わせても良い、この時は、ピエゾア
クチュエータ３１の通電開始（Ａ点）で、変圧室３８の
圧力が上昇する（Ａ”点）。さらに油圧室３９の圧力も
一端上昇（Ａ″点）してから通電終了（Ｂ点）で、圧力
が低下する（０点、Ｄ点）、ただしニードルバルブ３４
の開弁時期、第２図、第４図と同様Ｅ点である。

又インテークバルブ２２の開弁時期は油圧ポンプ１の吐
出開始時期を変更することで容易に変更できる。

本発明の油圧制御弁３は、本実施例では、インテークバ
ルブ２工の制御に使用しているが、アキュームレータ室
２２を、油圧制御弁３内に内蔵すれば燃料噴射弁あるい
は他の油圧装置の油圧制御弁としても使用可能である。

又、インテークバルブ２１の閉弁時期や閉弁量、閉弁速
度をエンジンの回転数、アクセル開度等を検出してコン
ピュータで演算し、ピエゾアクチュエータ３１の通電、
通電停止、それらの繰り返しの間隔等を制御すれば、Ｅ
／Ｇのボンピングロス低減や、スワールのコントロール
等が行なえ、燃費エミッションが改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す断面図、第２図は
第１図図示装置の各部の挙動を示すタイムチャート、第
３図は本発明装置の他の例を示す断面図、第４図は本発
明装置の各部の挙動の他の示すタイムチャート、第５図
は更に他の例を示すタイムチャートである。 １・・・油圧ポンプ、２・・・被駆動部をなすインテー
クバルブ駆動部、３・・・油圧制御弁、３１・・・ピエ
ゾアクチュエータ、３４・・・ニードルバルブ、３５・
・・第１のチェックバルブ、３６・・・第２のチェ・ツ
クバルブ、３８・・・変圧室、３９・・・油圧室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体を一時的に保持する変圧室及び油圧室が形成さ
   れるハウジングと、油圧ポンプから間欠的に圧送されて
   くる流体を入口ポートより前記変圧室および前記油圧室
   へ順次導くための通路と、前記油圧室の流体を出口ポー
   トを介して被駆動部へ導く通路と、前記油圧室の流体を
   リリーフする為のリリーフポートと、前記ハウジング内
   に前記変圧室と対向配置され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、このピエゾアクチュエータへの印加電圧を制御す
   る制御回路と、前記ハウジング内に往復動自在に設けら
   れると共に前記変圧室及び前記油圧室の圧力を受け前記
   油圧室とリリーフポートを連通もしくは遮断するニード
   ル弁と、前記入口ポートと前記変圧室との間に設けられ
   前記入口ポートから前記変圧室への流体の移動のみを許
   し前記変圧室から前記入口ポート側への流体の移動は阻
   止する第１のチェック弁と、前記変圧室と前記油圧室を
   連通する通路の途中に設けられ前記変圧室から前記油圧
   室への流体の移動は許すが前記油圧室から前記変圧室へ
   の流体の移動は阻止する第２のチェック弁とを備え、前
   記変圧室の流体圧が前記油圧室の流体圧より相対的に高
   い時、前記ニードルバルブが前記油圧室と前記リリーフ
   ポートを遮断し、前記変圧室の流体圧が前記油圧室の流
   体圧より相対的に低い時上記ニードルバルブが上記油圧
   ポートとリリーフポートを連通させて油圧室の油をリリ
   ーフさせることを特徴とする油圧制御装置。 ２、前記制御回路は前記油圧室の流体圧が所定まで低下
   する様に、前記ピエゾアクチュエータの通電、通電停止
   を所定の間隔で繰り返す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。 ３、前記被駆動部はインテークバルブとこのインテーク
   バルブ頭上に設けたピストンとこのピストンを流体圧で
   駆動する為のアキュームレータ室を備え、前記通路は前
   記油圧室と前記アキュームレータ室を連通し、前記アキ
   ュームレータ室の流体圧を制御す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。 ４、前記ピエゾアクチュエータの伸縮繰り返しの動作を
   前記インテークバルブ閉弁後も所定期間行なうことを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載の油圧制御装置。 ５、前記制御回路はエンジンの回転数、アクセル角度等
   を検出してピエゾアクチュエータへの通電制御を行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の油圧制御
   装置。