WO2008001699A1

WO2008001699A1 - Dispositif de vanne de moteur

Info

Publication number: WO2008001699A1
Application number: PCT/JP2007/062630
Authority: WO
Inventors: Youhei Hisada; Hideaki Tachibana; Etsuro Sato; Kunio Horiai; Jun Maruyama
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2008-01-03
Also published as: EP2039892A4; EP2039892B1; CN101473111B; US20090199796A1; EP2039892A1; JPWO2008001699A1; CN101473111A; KR20090027649A; KR101083613B1

Description

明細書

エンジンバルブ装置

技術分野

[0001] 本発明は、エンジンバルブ装置に関し、エンジンバルブ装置の動作を可変にする技術に関するものである。

背景技術

[0002] 図 7は公知となっているエンジンバルブ装置の構成を示す側断面図、図 8は図 7に示したエンジンバルブ装置の流体回路の構成を示す回路図である。図 7に示すように、エンジンバルブ装置 100は、流体ァクチユエータ 101によりロッカーアーム 102を介して、吸気バルブ 103の開放状態を持続するように構成されている。このエンジンバルブ装置 100は、図 8に示すように、ロッカーアーム 102に追従する流体ァクチュエータ 101と、所定のタイミングで流体ァクチユエータ 101から流体の流出を阻止する方向制御弁 105と、方向制御弁 105に流体を供給する流体源とを有し、方向制御弁 105が所定のタイミングで流体ァクチユエータ 101から流体の流出を阻止することにより、流体ァクチユエータ 101がロッカーアーム 102に作用し、吸気バルブ 103の開放状態を持続することができる。このように用いられる流体源は、たとえば、図 8に示すように、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニット 107の一部であり、約 210KPa〜620KPaの加圧油が供給可能である。一方、エンジンに付随した潤滑ユニット 107とは、別にポンプを設け、 10MPa〜35MPaの加圧油を方向制御弁 105に供給してもよい (たとえば、特許文献 1参照)。

[0003] 特許文献 1 :特開 2003— 328715号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] し力しながら、上述したように、エンジンに付随した潤滑ユニット 107の一部を流体源として 210KPa〜620KPaの加圧油を方向制御弁 105に供給した場合には、ェンジンの回転が高速、たとえば lOOOrpmを越えると、ピストン 106が吸気バルブ 103の開閉動作に追従することはできない。このため、ピストン 106が所定の位置に到達できず、吸気バルブを所望の開度で開放状態とすることができない。一方、エンジンに付随した潤滑ユニット 107と別にポンプを設け、 10MPa〜35MPaの加圧油を供給する場合には、エンジンが大きくなるとともに、エンジンの大幅なコストアップを免れない。また、流体ァクチユエータ 101が作用するごとにエンジンに付随した潤滑ユニット 107から供給し、排出するのでエネルギー損失が多大なものとなる。

[0005] 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、油圧源にエンジンに付随した潤滑ユニットの一部を活用して動作を可変にしたエンジンバルブ装置であっても、ェンジンの高速回転に追従可能であって、かつ効率的に稼働可能なエンジンバルブ装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] 上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にカゝかるエンジンバルブ装置は、クランクシャフトに連繋して回転するカムと、カムの動きに連動するロッカーァームと、ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気ノレブとを備えたエンジンバルブ装置にぉ、て、前記吸気バルブと同方向に運動可能なピストンと、前記ピストンがその内部を運動可能なように収容したシリンダと、前記ピストンと前記シリンダとからなる油圧ァクチユエータと、前記ピストンと前記シリンダにより構成される圧力室に連通する油圧管路と、前記圧力室から流出した作動油を前記油圧管路を介して畜圧する畜圧手段と、前記圧力室と前記畜圧手段との間の作動油の流通を制御する電磁開閉弁とを有し、前記油圧ァクチユエータと前記油圧管路と前記畜圧手段と前記電磁開閉弁とで油圧回路を構成し、前記電磁開閉弁は前記油圧ァクチユエータと前記畜圧手段との間の油圧管路上に配置したことを特徴とする。

[0007] また、本発明に力かるエンジンノレブ装置は、クランクシャフトに連繋して回転するカムと、カムの動きに連動するロッカーアームと、ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気ノレブとを備えたエンジンバルブ装置において、吸気バルブの開閉移動によって作動され、圧力室に作動油が封止された場合には開状態にある吸気バルブの閉塞移動を阻止する油圧ァクチユエータと、吸気バルブが閉塞移動した場合に、油圧ァクチユエータの圧力室力流出した作動油を畜圧し、吸気ノレブが開放移動した場合に、油圧ァクチユエータの圧力室に作動油を供給する畜圧手段と、油圧ァクチユエータから畜圧手段への作動油の流出を制御する電磁開閉弁とを備えて油圧回路を構成し、前記電磁開閉弁を前記油圧ァクチユエータと前記畜圧手段との間に設けたことを特徴とする。

[0008] また、本発明は、上記発明において、前記油圧回路に作動油を供給する作動油供給手段を備えたことを特徴とする。

[0009] また、本発明は、上記発明において、前記作動油供給手段が、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニットであることを特徴とする。

[0010] また、本発明は、上記発明において、油圧ァクチユエータの圧力室から畜圧手段への作動油の流出を許容する補助管路をさらに設け、前記補助管路は、閉方向に移動する吸気バルブに追従した油圧ァクチユエータのピストン位置が所定の区間にあるとき開口するポートを有したことを特徴とする。

[0011] また、本発明は、上記発明において、前記油圧回路の油圧が作動油供給手段の油圧よりも小さい場合にのみ作動油供給手段力油圧回路に作動油を供給するチェック弁を作動油供給手段と前記油圧回路との間に設けたことを特徴とする。

[0012] また、本発明は、上記発明において、吸気バルブの閉塞時の衝撃を緩衝する態様で前記油圧ァクチユエータの圧力室を構成したことを特徴とする。

[0013] また、本発明は、上記発明において、カムとロッカーアームとの間に介在し、カムからロッカーアームに動きを伝達するプッシュロッドと、ロッカーアームがプッシュロッドに密着する方向に付勢した付勢手段とを備えたことを特徴とする。

発明の効果

[0014] 本発明に力かるエンジンバルブ装置は、吸気ノレブが閉塞移動した場合に、油圧ァクチユエータの圧力室力も流出した作動油を畜圧し、吸気ノレブが開放移動した場合に、油圧ァクチユエータの圧力室に作動油を供給する畜圧手段と、油圧ァクチユエータから畜圧手段への作動油の流出を制御する電磁開閉弁とを備えて油圧回路を構成し、電磁開閉弁を油圧ァクチユエ一タと畜圧手段との間に設けたので、吸気バルブを精度よく開放状態とするために、エンジンの高速回転に追従可能であって、かつ効率的に稼働できる。

[0015] また、本発明に力かるエンジンバルブ装置は、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニットが油圧回路に作動油を供給するので、エンジンに付随した潤滑ユニットと別に、オイルポンプを設ける必要がなぐエンジンを大型化する必要もなければ、エンジンのコストアップを抑制できる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]図 1は、本発明の実施の形態に力かるエンジンバルブ装置を示す概念図である

[図 2-1]図 2— 1は、図 1に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの閉塞状態を示す図である。

[図 2-2]図 2— 2は、図 1に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの全開状態を示す図である。

[図 2-3]図 2— 3は、図 1に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの閉塞開始状態を示す図である。

[図 2-4]図 2— 4は、図 1に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気パルプが所定の開度まで閉じた状態を示す図である。

[図 2-5]図 2— 5は、図 1に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの全閉状態を示す図である。

[図 3]図 3は、図 1に示したエンジンバルブ装置の油圧回路図である。

[図 4]図 4は、図 1に示したエンジンノレブ装置の吸入行程におけるカム回転角とバルブリフト量との関係を示す図である。

[図 5]図 5は、図 1に示したエンジンノレブ装置の制御を説明するフローチャートである。

[図 6]図 6は、図 1に示したエンジンノレブ装置の制御タイミングを説明するタイミングチャートである。

[図 7]図 7は、公知となっているエンジンバルブ装置の構成を示す側断面図である。

[図 8]図 8は、図 7に示したエンジンノレブ装置の流体回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

[0017] 1 エンジンバルブ装置吸気ポート吸気バルブa 弁部

b ステム

バルブスプリングクロスヘッド、ロッカーアームa 押圧部

b 作動部

c 溝

3 プッシュロッド4 タペットアーム 5 リターンスプリング8 カム

0 油圧ァクチユエータ1 ブロック

1a 凹部

1b 第 1管路

1c 第 2管路

1d 給排管路

1e 流出管路

2 シリンダ部

2a 小径室

2b 大径室

2b 1 油溝

ピストン

a ピストン部 b 緩衝部 23bl 縦溝

23c ロッド、咅

24 ギャップセンサ

30 電磁開閉弁

40 エンジンコントロールユニット（ECU)

50 アキュームレータ

52 畜圧部

55 シリンダ

56 プランジャ

57 圧縮パネ

60 油圧回路

61 エンジンに付随した潤滑ユニット

62 チェック弁

63 リリーフ弁

64 オイルパン

CH シリンダヘッド

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下に、本発明の実施の形態に力かるエンジンバルブ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

[0019] 図 1は本発明の実施の形態に力かるエンジンバルブ装置を示す概念図、図 2は図 1に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図、図 3は図 1に示したエンジンバルブ装置の油圧回路図、図 4は図 1に示したエンジンバルブ装置の吸入行程におけるカム回転角とバルブリフト量との関係を示す図、図 5は図 1に示したエンジンバルブ装置の制御を説明するフローチャート、図 6は図 1に示したエンジンバルブ装置の制御タイミングを説明するタイミングチャートである。

[0020] 本発明の実施の形態に力かるエンジンバルブ装置 1は、 4サイクルのディーゼルェンジンのエンジンバルブ装置に適用されるものである。

[0021] ディーゼルエンジンは、シリンダブロックとシリンダヘッド CHとを有している。シリンダブロックには、エンジンピストン EPを上下方向に摺動可能とする筒状のシリンダが設けてある。

[0022] シリンダヘッドには、シリンダ外に揷通する一対の吸気ポート 2と図示せぬ一対の排気ポートとが設けてある。各吸気ポート 2には、吸気バルブ 3が図 1において上下方向に移動し、吸気ポート 2を閉塞または開放するように配設してあり、各排気ポートには、図示せぬ排気ノレブが上下方向に移動し、排気ポートを閉塞または開放するように配設してある。

[0023] 吸気バルブ 3および排気バルブは、傘形状をしたポペット型バルブであり、吸気ポート 2および排気ポートを閉塞する弁部 (傘形状部） 3aとシリンダヘッド CHを摺動するステム (棒状部） 3bとを有して、る。

[0024] 吸気ポート 2に揷通した吸気バルブ 3のステム 3bには、バルブスプリング 4が装着してあり、吸気バルブ 3の弁部 3aが吸気ポート 2を閉塞する方向に付勢してある。同様に、排気ポートを揷通した排気ノレブのステムには、図示せぬバルブスプリングが装着してあり、排気バルブの弁部が排気ポートを閉塞する方向に付勢してある。

[0025] シリンダヘッド CHの上方には、一対の吸気バルブ 3のステム端部を同時に押圧する側面視 T字型のクロスヘッド 5を備えている。クロスヘッド 5は、吸気バルブ 3および排気バルブの運動方向と平行に設けたシャフト 6に案内され、図 1において上下方向に昇降可能である。したがって、クロスヘッド 5を下降させると、クロスヘッド 5がー対の吸気バルブ 3のステム端部を押圧し、バルブスプリング 4の付勢力に抗して吸気バルブ 3を開放する。

[0026] クロスヘッド 5の一方の腕 5a (図 1において左側の腕）には、吸気バルブ 3とクロスへッド 5とが密着するように調整する調整ネジ 7を備えている。調整ネジ 7は、クロスへッド 5に対して螺進可能であり、一対の吸気バルブ 3のうち一方の吸気バルブ 3 (図 1において左側の吸気バルブ）との隙間を調整可能である。たとえば、他方の吸気バルブ 3が吸気ポート 2を開放すると同時に一方の吸気バルブ 3が吸気ポート 2を開放するように調整可能である。この調整ネジ 7には、ロックナット 8が螺合しており、調整後にロックナット 8をクロスヘッド 5に密着させることにより、調整ネジ 7の弛み止めが可能となっている。 [0027] クロスヘッド 5の図 1において上方には、ロッカーアーム 9が設けてある。ロッカーァーム 9は、ロッカーシャフト 10を軸として回動可能であって、一端部（図 1において左端部）がクロスヘッド 5を押圧する押圧部 9aを成し、他端部（図 1にお、て右端部）が作動部 9bを成す。ロッカーアーム 9の押圧部 9aがクロスヘッド 5の略中央部を押圧可能である。したがって、ロッカーアーム 9が、図 1において反時計方向に回動すると、ロッカーアーム 9の押圧部 9aがクロスヘッド 5を押圧し、吸気バルブ 3が吸気ポート 2 を開放する。一方、ロッカーアーム 9が、図 1において時計方向に回動すると、バルブスプリング 4の付勢力により吸気バルブ 3が吸気ポート 2を閉塞するとともに、クロスへッド 5を上昇させる。押圧部 9aの中央には、平面視 U字形状をなす溝 9cが形成してある。

[0028] ロッカーアーム 9の作動部 9bには、押圧部 9aとクロスヘッド 5との隙間を調整するァジャストスクリュー 11が螺合している。アジャストスクリュー 11は、一端部が半球形状を有しており、他端部に雄ネジが形成してある。ロッカーアーム 9の他端部に螺合したアジャストスクリュー 11には、ロックナット 12が螺合しており、ロックナット 12をロッカーアーム 9に密着させることにより、アジャストスクリュー 11の弛み止めが可能となっている。

[0029] アジャストスクリュー 11の半球形状をした一端部は、プッシュロッド 13の一端部に収容してある。プッシュロッド 13の一端部には、半球形状の凹部 13aが形成してあり、ァジャストスクリュー 11の半球形状を有した一端部を収容可能である。

[0030] プッシュロッド 13は、ロッカーアーム 9を図 1において反時計方向に回動させるものであり、図 2に示すように、プッシュロッド 13の他端部 13bは、タペットアーム 14の腕部上方に設けたプッシュロッド収容部 14aに収容してある。

[0031] 図 1に示すように、ロッカーアーム 9の作動部 9bとシリンダヘッド CHとの間には、リターンスプリング 15が張架してある。リターンスプリング 15は、ロッカーアーム 9を図 1にぉ、て時計方向に付勢するものであり、アジャストスクリュー 11の一端部をプッシュ口ッド 13の凹部 13aに収容した状態を持続可能である。なお、リターンスプリング 15は、ロッカーアーム 9を図 1において時計方向に付勢するものであれば良ぐロッカーシャフト 10の回りに卷装したねじりコイルパネであってもよい。この場合には、コイルバネの一端をロッカーアーム 9に固定し、他端をシリンダヘッド CHに固定する。

[0032] 図 2に示すように、タペットアーム 14は、タペットシャフト 16を軸として回動可能に取り付けてある。したがって、タペットアーム 14が図 2において時計方向に回動すると、タペットアーム 14がプッシュロッド 13を押し上げてロッカーアーム 9を図 2において反時計方向に回動させる。

[0033] タペットアーム 14の腕部下方には、ローラフォロア 17が回転自在に取り付けてある。ローラフォロア 17の下方には、当該ローラフォロア 17と転がり接触するカム 18が回転可能に設けてある。カム 18は、エンジンの図示せぬクランクシャフトと連繋して回転し、タペットアーム 14、プッシュロッド 13、ロッカーアーム 9およびクロスヘッド 5を介して、吸気バルブ 3を移動（リフト）させ、吸気ポート 2を開放可能としている。したがって、カム 18の外形形状 (カムプロファイル）により、吸気ポート 2の開放タイミングと、吸気バルブ 3のバルブリフト量とが制御される。バルブリフト量は閉時が 0で開放する方向に動作することをリフトすると、、、その時に正の値をとる。

[0034] クランクシャフトは、シリンダ内を摺動するエンジンピストン EPに一端部を連結したコンロッドの他端部と連結してある。したがって、吸気行程において吸気バルブ 3を開閉し、圧縮行程、爆発行程、排気行程において吸気バルブ 3を閉塞することができる

[0035] 図 1に示すように、クロスヘッド 5の上方には、油圧ァクチユエータ 20が設けてある。

油圧ァクチユエータ 20は、ピストン 23のロッド部 23cの先端がクロスヘッド 5に当接し、かつ、クロスヘッド 5の動作と連動可能なように配設してあり、所定のタイミングでクロスヘッド 5を押圧し、上述したカム 18、タペットアーム 14、プッシュロッド 13およびロッカーアーム 9の作動に拘わらず、吸気バルブ 3の開放状態を持続することが可能である。

[0036] 本実施の形態に適用した油圧ァクチユエータ 20は、単動式であって、ブロック 21にシリンダ部 22がー体に形成してあり、電磁開閉弁 30が収容取付可能となっている。

[0037] ブロック 21には、電磁開閉弁 30の出力ポート 30bと連通する給排管路 21dが形成してある。また、後述するアキュームレータ 50の出力ポート 50aと連通する第 1管路 2 lbが形成されている。第 1管路 21bは、第 2管路 21cにより電磁開閉弁 30の入力ポート 30aおよび後述する流出管路 21eと連通して、る。

[0038] シリンダ部 22は、圧力室を構成する円筒形の小径室 22aと大径室 22bとで形成されている。大径室 22bの一端は、ピストン 23の挿入が可能なように、開放しており、ピストン 23により閉塞される。大径室 22bの他端には、小径室 22aが大径室 22bの軸と一致し、連通するように形成されている。小径室 22aは、給排管路 21dと連通している。大径室 22bと小径室 22aの境界部には段差 22cが形成されている。

[0039] 大径室 22bの所定の一部分には、油溝 22blが形成してある。油溝 22blには、第 2管路 21cと連通する流出管路 21eが形成してある。

[0040] シリンダ部 22には、これら大径室 22bおよび小径室 22aの軸方向（図 1において上下方向）に摺動するピストン 23が収容してある。ピストン 23は、ピストン部 23a、緩衝部 23bおよびロッド部 23cを有している。ピストン部 23aは、シリンダ部 22の大径室 22 bを摺動する部分である。緩衝部 23bは、シリンダ部 22の小径室 22aに収容される部分であり、ピストン部 23aの軸方向一端（図 1においてピストン部の上方）に設けてある。緩衝部 23bは、シリンダ部 22の小径室 22aとの相互作用により吸気バルブ 3の閉塞時の衝撃を緩衝可能であり、この意味において、圧力室は、吸気バルブ 3の閉塞時の衝撃を緩衝する態様で構成される。

[0041] 具体的には、緩衝部 23bに吸気バルブ 3の閉塞時（吸気バルブ 3の着座時）の衝撃を緩衝する緩衝形状を有している。緩衝形状は、たとえば、緩衝部 23bの外周根元力も先端に向けて形成した複数の縦溝 23bl (本実施の形態の縦溝は 4本)であり、緩衝部 23bが小径室 22aに収容される時に、大径室 22bの上端隅部に溜まってしまう作動油を縦溝 23blを通して流出させることにより、緩衝部 23bが小径室 22aに収容される時の衝撃を緩やかなものとすることができる。この結果、油圧ァクチユエータ 20のピストン 23と連繋する吸気バルブ 3の閉塞時の衝撃が緩衝され、吸気バルブ 3 の弁部 3aが着座する時の衝撃によって破壊されるのを防ぐことができる。

[0042] なお、緩衝形状は、縦溝 23blに限られるものではなぐたとえば、緩衝部 23bを根元力先端に向けて漸次細くなるテーパー形状で形成しても良い。また、小径室 22a を底部から大径室 22bに向けて漸次太くなるテーパー形状で形成しても良、。ロッド部 23cは、シリンダ部 22からの外部に進出する部分であり、ピストン部 23aの軸方向で緩衝部 23bと別端（図 1においてピストン部 23aの下方）に設けてある。ロッド部 23c は、根元力先端に向けて漸次細くなる態様で形成したテーパー形状を有しており、ロッカーアーム 9の押圧部 9aに形成した溝 9cを揷通して、ロッカーアーム 9と干渉することなしに、クロスヘッド 5を押圧可能である。したがって、ロッド部 23cはロッカーァーム 9と別個独立してクロスヘッド 5を押圧可能である。

[0043] ピストン 23のロッド部 23cの側方には、ギャップセンサ（間隙計測手段） 24が設けてある。ギャップセンサ 24は、ロッド部 23cとギャップセンサ 24との間隙を測定するものであり、エンジンコントロールユニット（ECU) 40に接続してある。ギャップセンサ 24は、たとえば、渦電流を測定することにより、ロッド部 23cとの間隙を測定可能である。ェンジンコントロールユニット 40は、ギャップセンサ 24が測定したロッド部 23cとの間隙を監視することにより、油圧ァクチユエータ 20の動作を監視可能である。具体的には、シリンダ部 22からロッド部 23cが進出する場合には、間隙が減少し、シリンダ部 22 にロッド部 23cを引き込む場合には、間隙が増加するので、間隙を監視することにより、油圧ァクチユエータ 20の動作を監視できる。

[0044] ブロック 21の凹部 21aには、電磁開閉弁 30が収容してある。電磁開閉弁 30は、入力ポート 30aと出力ポート 30bとを有する二ポートの電磁開閉弁である。入力ポート 3 Oaはブロック 21の第 2管路 21cと連通し、出力ポート 30bはブロック 21の給排管路 2 Idと連通している。電磁開閉弁 30は内部にスプール 31のほ力、図示せぬパネとソレノイドを有している。この電磁開閉弁 30は、通常状態でパネがスプール 31を押圧して入力ポート 30aと出力ポート 30bとを連通し、ソレノイドを励磁するとパネの付勢力に抗してスプール 31が入力ポート 30aと出力ポート 30bとの連通状態を遮断する。したがって、電磁開閉弁 30は、作動油給排状態と作動油遮断状態とに切り替え可能である。

[0045] したがって、ブロック 21に形成した第 1管路 21bおよび第 2管路 21c、電磁開閉弁 3 0を経由して作動油をブロック 21に形成した給排管路 21dに供給すると、作動油は小径室 22aを経由して大径室 22bに供給される。すると、ピストン 23のピストン部 23a に作動油が作用して、ピストン 23はシリンダ部 22から押し出され（図 1において下降）、ロッド部 23cは図 1において下方に進出する。その後、電磁開閉弁 30のソレノイドを励磁すると、入力ポート 30aと出力ポート 30bの連通状態が遮断される。この状態で、ロッド部 23cをシリンダ部 22側（図 1において上方）に押し上げると、ピストン 23のビストン部 23aがブロック 21の流出管路 21eと連通する油溝 22blを閉塞するまでピストン 23がシリンダ部 22に押し込まれ、小径室 22aと大径室 22bとに作動油が封止される。このとき、ピストン 23は、小径室 22aおよび大径室 22bに封止された作動油に阻止されて停止する。

[0046] その後、電磁開閉弁 30のソレノイドを脱磁すると、入力ポート 30aと出力ポート 30b とは再び連通状態となる。この状態でピストン 23のロッド部 23cをシリンダ部 22側（図 1において上方）に押し上げると、ピストン 23が上昇し、ブロック 21の給排管路 21dから作動油が流出する。流出した作動油は、電磁開閉弁 30の出力ポート 30bおよび入力ポート 30a、第 2管路 21c並びに第 1管路 21bを経由して、油圧ァクチユエータ 20 の外部に漸次流出する。その後、ピストン 23の緩衝部 23bがシリンダ部 22の小径室 22aに収容され、油圧ァクチユエータ 20の一連の作用が終了する。

[0047] 電磁開閉弁 30には、エンジンコントロールユニット 40が接続してある。エンジンコントロールユニット 40は電磁開閉弁 30の励磁タイミング、励磁時間を制御するものであり、ミリセック（1Z1000秒)単位で電磁開閉弁 30を任意に制御可能である。

[0048] ブロック 21の第 1管路 21bには、アキュームレータ 50の出力ポート 50aが接続してある。アキュームレータ 50は、油圧を畜圧する畜圧手段を成すもので、本実施の形態に力かるアキュームレータ 50は、メカ-カルなアキュームレータである。

[0049] アキュームレータは、図 1に示すように、上述した出力ポート 50aと、当該出力ポート 50aから延在する出力管路 50bと、当該出力管路 50bと交差する入力管路 50cと、入カ管路 50cに連通した入力ポート 50dとを有している。入力管路 50cは、畜圧部 52と連通している。

[0050] 畜圧部 52は、アキュームレータ本体に形成したシリンダ 55を有している。シリンダ 5 5は入力管路 50cと連通し、入力ポート 50dから供給された作動油、出力ポート 50a 力も供給された作動油が流入可能である。シリンダ 55の内部には、シリンダ 55の軸方向に摺動するプランジャ 56と、プランジャ 56をシリンダ 55の底壁に向けて（図にお V、て左方に向けて)付勢する圧縮パネ 57とを有して、る。 [0051] したがって、アキュームレータ 50の入力ポート 50dから作動油が供給され、作動油がプランジャ 56を側方（図 1において右側方）に押圧しても、プランジャ 56は圧縮バネ 57の付勢力に抗することができず、出力ポート 50aから作動油が流出する。一方、油圧ァクチユエータ 20から流出し、入力ポート 50dから供給される作動油よりも高圧な作動油がアキュームレータ 50の出力ポート 50aから供給されると、作動油がプランジャ 56を側方（図 1において右側方）に押圧し、プランジャ 56は圧縮パネ 57の付勢力に杭して側方（図において右側方）に移動する。このとき、畜圧部 52には作動油が貯留 (畜圧)される。

[0052] これら油圧ァクチユエータ 20、電磁開閉弁 30、アキュームレータ 50は、図 3に示すように、油圧回路 60を構成する。この油圧回路 60には、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニット 61から低圧な作動油を供給することが可能である。エンジンに付随した潤滑ユニット 61と油圧回路 60との間には、チェック弁 62が配設してある。チェック弁 62は、油圧回路 60の油圧がエンジンに付随した潤滑ユニット 61 の油圧よりも小さい場合にのみエンジンに付随した潤滑ユニット 61から油圧回路 60 に作動油を供給するものであり、油圧回路 60側力もエンジンに付随した潤滑ユニット 61に作動油が流れることはない。

[0053] また、チェック弁 62と上述した油圧回路 60との間には、リリーフ弁 63が設けてある。

リリーフ弁 63は、油圧回路 60の油圧が予め設定した圧力よりも高圧となった場合に、油圧回路 60の作動油をエンジンのオイルパン 64に排出可能である。

[0054] 上述したように、ギャップセンサ 24および電磁開閉弁 30が接続されたエンジンコントロールユニット 40は、図 6に示すように、図示せぬ TDC (Top Dead Center)センサ（気筒判別信号出力手段)から入力された気筒判別信号 (G信号)に基づいて、どの気筒のエンジンピストン EPが上死点に位置するかを検出するようになっている。また、エンジンコントロールユニット 40は、図示せぬクランク角センサ（回転数検出信号出力手段)から入力された回転数検出信号 (Ne信号）に基づいて回転数を計算するとともに、閉塞タイミングを遅らせる気筒（たとえば、図 6における気筒「5」）のエンジンピストン EPが上死点に位置した時力回転数検出信号 (矩形波）のパルス数をカウントするようになつている。そして、カウントされた回転数検出信号のパルス数が予め設定された WA起動設定パルスに到達すると、エンジンコントロールユニット 40は、 WA 起動信号をオンし、予め定めた VVA保持時間 Twだけ電磁開閉弁 30を励磁するようになっている。

[0055] 上述した油圧回路 60を備えたエンジンバルブ装置 1によれば、エンジンを始動することにより、エンジンに付随した潤滑ユニット 61から油圧回路 60に作動油が供給される。具体的には、チェック弁 62を介してアキュームレータ 50、電磁開閉弁 30、油圧ァクチユエータ 20の順に作動油が供給される。したがって、電磁開閉弁 30、油圧ァクチユエータ 20には、作動油が充填される。

[0056] そして、エンジンが作動すると、エンジンのクランクシャフトに連繋して、カム 18、タペットアーム 14、プッシュロッド 13、ロッカーアーム 9、クロスヘッド 5の順に動力が伝達され、エンジンの吸気行程において、吸気バルブ 3により吸気ポート 2が開閉され、エンジンの圧縮行程および爆発行程、排気行程にお!、て吸気バルブ 3により吸気ポート 2が閉塞される。

[0057] エンジンの圧縮行程および爆発行程、並びに排気行程では、図 2— 1に示すように、吸気バルブ 3は、バルブスプリング 4の付勢力により、吸気ポート 2を閉塞している。このときのカム 18の回転角とバルブリフト量とは、図 4の閉塞領域に示す関係を有する。すなわち、カム 18の回転角に関係なぐバルブリフト量が 0となる関係を有する。

[0058] エンジンの吸気行程が開始すると、カム 18から、タペットアーム 14、プッシュロッド 1 3、ロッカーアーム 9、クロスヘッド 5の順に動力が伝達され、吸気バルブ 3がリフトすることにより吸気ポート 2が漸次開放する。このときのカム回転角とバルブリフト量とは、図 4の開放作用領域に示す関係を有する。すなわち、カム 18の回転角の増加に伴つてバルブリフト量が漸次増加する関係を有する。

[0059] このとき、ピストン 23のロッド部 23cは、アキュームレータ 50に貯留されている作動油がシリンダ部 22の小径室 22aおよび大径室 22bに漸次供給されることにより、クロスヘッド 5と当接しながら漸次進出する（図 1において下方)。具体的には、電磁開閉弁 30、油圧ァクチユエータ 20の順に作動油が供給される。ここで、アキュームレータ 50に作動油が貯留されていない場合には、エンジンに付随した潤滑ユニット 61からチェック弁 62を介して油圧回路 60に作動油が漸次供給される。 [0060] そして、バルブリフト量が最大となると、図 2— 2に示すように、吸気ポート 2は全開状態となる。

[0061] その後、図 2— 3に示すように、バルブスプリング 4およびリターンスプリング 15の付勢力により、クロスヘッド 5、ロッカーアーム 9、プッシュロッド 13、タペットアーム 14がカム 18に追従して、吸気バルブ 3が吸気ポート 2を漸次閉塞する。このときのカム回転角とバルブリフト量とは、図 4の閉塞作用領域に示す関係を有する。すなわち、力ム 18の回転角の増加に伴ってバルブリフト量が漸次減少する関係を有する。

[0062] このとき、ピストン 23はシリンダ部 22に漸次収容され、シリンダ部 22の小径室 22a および大径室 22bの作動油はアキュームレータ 50に貯留される。したがって、油圧ァクチユエータ 20はピストンポンプの機能を有することになる。具体的には、作動油は、電磁開閉弁 30、油圧ァクチユエータ 20を介してアキュームレータ 50に貯留される。

[0063] そして、図 4に示すように、バルブリフト量が最小、すなわち 0になると、図 2— 5に示すように、吸気バルブ 3は全閉状態となる。

[0064] 一方、図 4に示す閉塞作用領域において、電磁開閉弁 30を励磁すると、パネの付勢力に抗してスプール 31は入力ポート 30aと出力ポート 30bの連通状態を遮断する。すなわち、電磁開閉弁 30は作動油給排状態から作動油遮断状態に移行する。すると、ピストン 23のピストン部 23aがブロック 21の流出管路 21eと連通する油溝 22bl を閉塞するまでピストン 23がシリンダ部 22内に押し込まれ、その後、シリンダ部 22の小径室 22aおよび大径室 22bに作動油が封止される。したがって、ピストン 23は小径室 22aおよび大径室 22bに封止された作動油に阻止されて停止する。

[0065] すると、ピストン 23のロッド部 23cがクロスヘッド 5を押圧し、図 2— 4に示すように、吸気バルブ 3は所定の開度で開放した状態を持続する。すなわち、吸入行程において吸気ノレブ 3による吸気ポート 2の閉塞タイミングが遅延する。シリンダ部 22の内部に油溝 22blを配設し、ピストン部 23aが油溝 22blを閉塞する機構であるから、同じ開度で開放状態を持続することができる。このときのカム回転角とバルブリフト量とは、図 4の閉塞遅延領域に示す関係を有する。すなわち、カム 18の回転角が増加してもバルブリフト量が一定となる関係を有する。

[0066] このように、ピストン 23のロッド部 23cがクロスヘッド 5を押圧し、吸気バルブ 3が所定の開度で持続した場合であっても、ロッカーアーム 9は、リターンスプリング 15の付勢力により、プッシュロッド 13と密着し、カム 18の外径形状 (カムプロファイル）により、制御される。したがって、ロッカーアーム 9からプッシュロッド 13が脱落することはなぐクロスヘッド 5とロッカーアーム 9との間には間隙が生じることになる。

[0067] 所定時間経過後、電磁開閉弁 30を脱磁すると、入力ポート 30aと出力ポート 30bとは再び連通状態となる。したがって、バルブスプリング 4の付勢力により、吸気バルブ 3が吸気ポート 2を漸次閉塞する。

[0068] このとき、クロスヘッド 5がピストン 23を押圧し、ピストン 23は、再びシリンダ部 22内に漸次収容され、シリンダ部 22の小径室 22aおよび大径室 22bの作動油はアキユームレータ 50に貯留される。

[0069] そして、図 4に示すように、バルブリフト量が最小、すなわち 0になると、図 2— 5に示すように、吸気バルブ 3により吸気ポート 2は全閉状態となる。

[0070] このように吸入工程において吸気ノレブ 3による吸気ポート 2の閉塞タイミングを遅延させるために、エンジンコントロールユニット 40は、図 5および図 6に示すように、閉塞タイミングを遅らせる気筒（たとえば、図 6における気筒「5」）のエンジンピストン EP が上死点に位置した時に (ステップ S1： Yes)、回転数検出信号のノルス数のカウントを開始する (ステップ S 2)。そして、回転数検出信号のパルス数が予め設定した W A起動設定パルスに到達した時に (ステップ S3： Yes)、 WA起動信号をオンにする (ステップ S4)。このように WA起動信号がオンになると、予め定めた WA保持時間 Twだけ電磁開閉弁 30を励磁する (ステップ S 5)。以後、このようなサイクルを繰り返すことにより、吸気バルブ 3による吸気ポート 2の閉塞タイミングを遅らせるように制御する。

[0071] 上述した本発明の実施の形態に力かるエンジンバルブ装置 1によれば、電磁開閉弁 30を閉塞した場合に油圧ァクチユエータ 20のピストン 23が油溝 22bl (流出管路 2 le)を閉塞するまで吸気バルブ 3がロッカーアーム 9に連繋し、流出管路 21eに連通する油溝 22b 1を閉塞した後は電磁開閉弁 30を開放するまで吸気バルブ 3の開放状態を持続するので、電磁開閉弁 30の閉塞タイミングに左右されることなぐ予め定めた開度で吸気ポート 2の開放状態を持続できる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明に力かるエンジンバルブ装置は、エンジンバルブの動作を可変とするエンジンバルブ装置に有用であり、特に、ディーゼルエンジンのエンジンバルブに適している。

Claims

請求の範囲

[1] クランクシャフトに連繋して回転するカムと、

カムの動きに連動するロッカーアームと、

ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気バルブとを備えたエンジンバルブ装置にぉ、て、

前記吸気バルブと同方向に運動可能なピストンと、

前記ピストンがその内部を運動可能なように収容したシリンダと、

前記ピストンと前記シリンダとからなる油圧ァクチユエータと、

前記ピストンと前記シリンダにより構成される圧力室に連通する油圧管路と、前記圧力室から流出した作動油を前記油圧管路を介して畜圧する畜圧手段と、前記圧力室と前記畜圧手段との間の作動油の流通を制御する電磁開閉弁とを有し前記油圧ァクチユエータと前記油圧管路と前記畜圧手段と前記電磁開閉弁とで油圧回路を構成し、

前記電磁開閉弁は前記油圧ァクチユエータと前記畜圧手段との間の油圧管路上に配置したことを特徴とするエンジンバルブ装置。

[2] クランクシャフトに連繋して回転するカムと、

カムの動きに連動するロッカーアームと、

吸気バルブの開閉移動によって作動され、圧力室に作動油が封止された場合には開状態にある吸気バルブの閉塞移動を阻止する油圧ァクチユエータと、

吸気ノレブが閉塞移動した場合に、油圧ァクチユエータの圧力室力も流出した作動油を畜圧し、吸気バルブが開放移動した場合に、油圧ァクチユエータの圧力室に作動油を供給する畜圧手段と、

油圧ァクチユエータから畜圧手段への作動油の流出を制御する電磁開閉弁とを備えて油圧回路を構成し、

前記電磁開閉弁を前記油圧ァクチユエータと前記畜圧手段との間に設けたことを特徴とするエンジンバルブ装置。

[3] 前記油圧回路に作動油を供給する作動油供給手段を備えたことを特徴とする請求項 1または 2に記載のエンジンバルブ装置。

[4] 前記作動油供給手段が、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ュニットであることを特徴とする請求項 3に記載のエンジンバルブ装置。

[5] 油圧ァクチユエータの圧力室力畜圧手段への作動油の流出を許容する補助管路をさらに設け、

前記補助管路は、閉方向に移動する吸気バルブに追従した油圧ァクチユエータのピストン位置が所定の区間にあるとき開口するポートを有したことを特徴とする請求項 1〜4のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。

[6] 前記油圧回路の油圧が作動油供給手段の油圧よりも小さ、場合にのみ作動油供給手段から油圧回路に作動油を供給するチェック弁を作動油供給手段と前記油圧回路との間に設けたことを特徴とする請求項 3〜5のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。

[7] 吸気バルブの閉塞時の衝撃を緩衝する態様で前記油圧ァクチユエータの圧力室を構成したことを特徴とする請求項 1〜6のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。

[8] カムとロッカーアームとの間に介在し、カムからロッカーアームに動きを伝達するプッシュロッドと、

ロッカーアームがプッシュロッドに密着する方向に付勢した付勢手段とを備えたことを特徴とする請求項 2〜7のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置