JPH03233116A - 内燃機関のガス交換弁のための弁制御装置 - 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］ 本発明は請求項１の上位概念に記載の内燃機関用のガス
交換弁のための弁制御装置に関する。

［従来の技術］ ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１１５４２３号明細
書によれば、内燃機関用のガス交換弁を、液圧的に負荷
される行程ピストンによって開放し、弁ばねによって閉
鎖することが公知である。この行程ピストンを圧力液体
によって負荷するために作業ピストンが役立てられてお
り、この作業ピストンはカムによって操作される。作業
ピストンの作業シリンダは接続導管を介して行程ピスト
ンの行程シリンダに接続されている。漏れ損失の補償の
ために、作業シリンダ、行程シリンダ及び接続導管から
成る液圧回路が一般の自動オイル補充装置に接続されて
いる。圧力液体の逆流を阻止するために、液圧回路と自
動オイル補充装置との間にチェック弁が間挿されている
。

この種の弁制御装置の欠点とするところは、弁の運動が
カムの規定された運動経過に完全に拘束されていること
にある。

［発明の課題］ 請求ＸＪｌの上位概念に記載の弁制御装置を先行技術と
して本発明の課題とするところは、カム曲線によって拘
束された運動に対して弁制御装置を可変に形成すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決する本発明の要旨は、請求項１に記載の
通りである。

［発明の効果］ 磁気的に操作される制御ユニットによって、カムによっ
て作業ピストンに伝達される運動がガス交換弁へ伝達さ
れるか又は中断され、換言すれば、カムによって拘束さ
れた運動から弁運動が解放されることにある。

制御ユニットの有利な構成が請求項２に記載されている
。

磁気的に操作される制御ピストンによって、作業ピスト
ン及びカムを介して弁の行程ピストンに拘束された運動
が、圧力室の開放によっていつでも任意にかついかなる
時点でも中断される。

本発明のさらに別の構成が請求項３に記載されている。

これによれば、磁気的に操作される２つの制御ピストン
によって、弁の開放と閉鎖とが別個に制御されており、
換言すれば、弁の運動経過における融通性が一段と改善
される。

本発明のさらに別の構成が請求項４に記載されている。

弁の運動経過の時間的な影響に著しく高い要求が課せら
れない場合、要するに制御時間が機関の全運転領域にわ
たって一定に保たれることができる場合には、この構成
によって比較的安価で有効な手段が提供される。

請求項５に記載の構成は請求項４に記載の構成を改良し
た構成である。

斜めの制御溝によって、弁操作の時間的に可変な中断が
達成される。

弁操作を少なくとも２度中断する場合には、請求項６及
び７に記載の構成が効果的である。

作業ピストンの回転機構の構造的な構成が請求項８に記
載されている。

［実施例］ 第１図は本発明のｌ実施例に基づくガス交換弁の弁制御
装置を示す。ガス交換弁ｌの制御のために、液圧回路が
組み込まれている。カムがその運動をローラ付きタペッ
ト３又はその他のものを介して作業ピストン４へ伝達す
る。作業ピストン４は作業シリンダ５内で案内されてい
る。作業シリンダ５は接続導管６を介して行程シリンダ
７に接続されており、この行程シリンダ内に行程ピスト
ン８が案内されており、行程ピストンはガス交換弁ｌに
結合されている。ガス交換弁ｌは弁ばね９によって閉鎖
位置に保持されている。漏れ損失の補償のために、作業
シリンダ５はチェック弁ｌＯを介して自動オイル補充装
置１１に接続されている。車両で一般的に使用されるこ
の自動オイル補充装置１１は貯蔵タンク１２を有してお
り、この貯蔵タンクからポンプ１３が圧力液体を蓄圧器
１４内へ搬送する。蓄圧器から圧力液体は絞り１５を介
して圧力の調整のために貯蔵タンク１２へ通じた戻し導
管１６内に戻される。自動オイル補充装置は一般的には
機関の潤滑油回路によって形成される。ポンプ１３はこ
の場合機関の潤滑油ボンプから成り、貯蔵タンク１２は
オイルパンから成る。本発明によれば、接続導管６から
制御導管１７が分岐しており、この制御導管１７は制御
ユニット１８に通じている。制御ユニットは電磁アクチ
ュエータによって操作される。この操作は電気液圧的に
、若しくは電気空気力的におこなわれてもよい。電磁ア
クチュエータ１９はその運動を制御ピストン２０へ伝達
する。この制御ピストン２０は制御シリンダ２１内に案
内されている。制御ピストン２０は環状溝２２とこの環
状溝を起点として延びる中央孔２３とを備えている。両
方のシリンダ室は絞り２４を介して互いに接続されてい
る。

機能を説明すると、カム２がローラ付きタペットを介し
て作業ピストン４を操作する。作業ピストン４はその運
動を接続導管６を介して液圧的な経路で行程ピストン８
へ伝達する。その結果、ガス交換弁ｌは弁ばね９の力に
逆らって開放される。本発明によれば、この開放過程は
制御ピストン２０が制御導管１７を遮断した際にのみ開
始されることができる。電磁アクチュエータ１９により
制御ピストン２０が移動して制御導管１７が環状溝２２
と中央孔２３とを介して戻し導管１６に連通ずることに
よって開放過程が中断される。これにより、行程シリン
ダ７内の圧力が消失して弁が閉じる。この過程は電磁ア
クチュエータ１９の励磁によって所望の条件に適合可能
である。電磁アクチュエータは図示しないエレクトロニ
クスにより励磁され、これにより、弁制御装置はカムの
形状によって拘束されたガス交換弁ｌの運動から開放さ
れるとともに、エレクトロニクスによって制御された制
御ピストン２０の運動が弁運動にオーバラップされる。

弁運動の一層の柔軟性並びに第１の制御ユニット１８の
負荷軽減は第２図に示したように第１の制御ユニット１
８に、構造及び作用の同じ第２の制御ユニット２５が第
２の制御導管２６によって接続導管６に対して並列に接
続されることによって得られる。その場合、制御導管１
７を介して第１の制御ユニット１８の環状溝２２と中央
孔２３とを遮断することによって弁ｌが開かれ、第２の
制御ユニット２５の中央孔２３を介して第２の制御導管
２５を開放することにより弁ｌが閉鎖される。

第１及び第２の制御ユニット１８．２５の機能の組み合
わせにより、弁１のフレキシブルな制御時間が可能とな
る。この制御時間は、特に弁ｌが１作業サイクル中に１
度より多く開閉しなければならない場合に、電磁アクチ
ュエータ１９ａ、１９ｂ、ひいてはこれらに結合された
制御ユニット１８．２５の慣性に基づき１つの弁だけで
は得ることのできないものである。制御ユニット１８．
２５の圧力室は絞り２４を介して互いに接続それており
、中央孔に接続されている圧力室はそれぞれ絞り２４ａ
を介して戻し導管１６に接続されている、。これにより
、ガス交換弁の閉鎖速度が減衰若しくは影響されるガス
交換弁ｌの運動の経過にはそれほど拘泥せず、この運動
の経過を時間的に可変でなく形成しようとする場合には
、第３図に説明するように、作業ピストン４自体に制御
ピストン２０の機能を受は持たせることができる。この
目的のために作業ピストン４は制御溝２７を備え、この
制御溝により、ガス交換弁ｌの行程シリンダ７を、接続
導管６、制御ピストン２０に設けた孔２８、制御溝２７
及び絞り１０ａを介して自動オイル補充装置１１に連通
せしめることができる。

制御ピストンのこの位置では、接続導管６及び行程シリ
ンダ７内の圧力軽減により弁が閉鎖される。自動オイル
補充装置１１内の圧力は弁ばね９の力に逆らって弁を開
放するに不十分であり、従って圧力液体は、制御溝２７
の開放時に排出制御孔２９と絞りｌｏａとを介して接続
導管６から排出することができる。しかし、排出制御孔
２９の遮断時にはガス交換弁ｌの開放に要する圧力が再
び形成される。

制御ピストン２０の詳細が第３ａ図及び第３ｂ図に示さ
れている。

第３ａ図は制御ピストンを圧力形成の開始時点で示す。

接続導管６内の圧力形成（第３図）は、ピストンヘッド
３０が排出制御孔２９を通過すると開始される。圧力軽
減は制御溝２７の縁２７ａが孔２８と横孔２８ａとを介
して排出制御孔２９への通路を開放するときにはじめて
導入される。有効行程が符号ｒｌ（Ｊで示されている。

この有効行程Ｈを通過するとガス交換弁ｌの開放過程が
終了する。ガス交換弁ｌの閉鎖過程は排出制御孔２９の
絞り作用によって影響される。付加的にこの絞り作用は
可変の絞りｌＯａを排出制御孔内に挿入することによっ
て制御することができる。

第３ｂ図には圧力形成の終了が示されている。縁２７ａ
は孔２８から横孔２８ａ１制御溝２７を介して排出制御
孔２９への通路を開放する閉鎖過程の経時変化を有する
制御過程として作業ピストン４を利用する場合には、制
御ピストン２０は第４図に示すように例えば螺旋状に延
びる斜めの制御縁３１を制御溝に備える。制御ピストン
２０の回動により、圧力軽減は早められ又は遅められる
。矢印で示す方向に回動されると、圧力軽減は時間的に
遅らされ、矢印とは逆方向に回動されると、圧力軽減が
早められる。制御縁３１の通過時に圧力液体は減径した
制御ピストン部分２０ａと制御溝２７とを介して排制御
孔２９へ流出する。

第４ａ図は制御ピストン２０の図示の位置における有効
行程Ｈを示す。

２つの制御溝２７．３２を備えた実施例が第５図に示さ
れている。制御溝は互いに異なるピッチを有することが
できる。圧力上昇はピストンヘッド３０が排出制御孔２
９を通過した後に開始される。ガス交換弁ｌの閉鎖によ
る第１の圧力軽減は排出制御孔２９への第１の制御溝２
７の開放によって開始される。続いて再び弁の開口過程
が行われる。制御ピストンの引き続く運動時に第２の制
御溝３２を介して排出制御孔２９への圧力液体通路が開
放され、その結果、ガス交換弁ｌが再び閉鎖される。

第５ａ図にはガス交換弁ｌの相続く２回の開放のための
有効行程Ｈ，，Ｈ，が示されている。

制御ピストン２０の回動により（第５図）、かつ溝の可
変形状の選択により、場合に応じて、機関の運転点のた
めに最も具合のよいほぼ任意の制御時間が１回又は２回
の弁開放によって調整される。

制御ピストンの別の実施例が第６図に示されている。制
御ピストン２０は第１の制御縁３７及び第２の制御縁３
８を制御溝２７に備えている。制御ピストン２０を介し
た圧力上昇は第１の制御縁３７が排出制御孔２９を通過
した際に開始される。ガス交換弁ｌの閉鎖は第２の制御
縁３８が排出制御孔２９への圧力液体の通路を開放した
際に再び行われる。

第６ａ図は第６図に示す制御ピストンの展開図を示す。

有効行程が符号Ｈ″で示されている第７図には特別な実
施例の制御ピストン２０の展開図が示されている。この
実施例によればカム２（第１図）の隆起中にガス交換弁
ｌが互いに前後して２度持ち上がることができる。

このことは特別な場合、例えば機関のエンジンブレーキ
状態の制動能力を高めるのに所望される。

ガス交換弁ｌの持ち上げによる通常の機能は例えば制御
ピストン２０に対する排出制御孔２９の位置が軸線Ｘ−
Ｘを占めた際に生じる。制御ピストンの有効行程は行程
Ｈ１で示されている。

この位置は第７ａ図にクランク角に関する関数として示
した持ち上がり曲線に相当する。

ガス交換弁ｌの二重の持ち上がりは制御ピストンに対す
る排出制御孔２９の位置が軸線Ｙ−Ｙを占めた際に第７
図に基づいて行われる。この場合、弁の互いに前後して
行われる２度の持ち上がりは行程Ｈ□とＨ８とによって
規定される。

ガス交換弁を２回持ち上げる持ち上がり曲線が第７ｂ図
にクランク角を関数として示されている。ガス交換−Ｕ
Ｔ（下死点）後のガス交換弁ｌの第１回目の持ち上げは
、過給機関において全負荷時に高すぎる圧縮最終圧を回
避するために有効である。この目的のために、入口弁が
ガス交換−ＵＴ後短時間開放され、空気を過給導管内へ
押し戻す。圧縮は点Ａで始めて開始され、その結果、過
給圧が高いにも拘わらず圧縮最終圧力は容積的な小さい
圧縮比によって、許容されない高い値に達しない。

第８図のカム２の同じ基礎同上の２つの隆起部２ａによ
って特別な作用が生じる。第２の隆起部２ａと第１図及
び第２図に示した弁制御装置との協働により、大口弁も
出口弁も同様にクランクの１回転毎に開かれる。４サイ
クル機関では、入口弁も出口弁と同様にクランクの１回
転毎に１度開閉することにより、機関のエンジンブレー
キ状態での制動能力が増大する。

クランク角の関数としての出口弁の上昇曲線■並びに大
口弁の上昇曲線■が第８ａ図に通常の４サイクル過程に
対応して示されている。クランク角はガス交換−ＵＴで
開始される。

第８ｂ図には通常の４サイクル過程と異なり、制動時の
弁制御装置が示されている。出口弁の上昇曲線Ｉ並びに
大口弁の上昇曲線■はクランク角の関数として示されて
いる。このクランク角は同様にガス交換−ＵＴから開始
される。

機関はこの場合純粋な圧縮機として作用する。

出口弁はガス交換−ＵＴと点火−０Ｔ（上死点）との間
でもその他の一般の圧縮過程で關放される。空気は排気
導管内に配置されたスロットルバルブへ向かって押し出
されてその際に圧縮作業を行う。スロットルバルブは機
関制動中でも作用するが、しかしこの場合にはエンジン
ブレーキ状態でのみ制動作用を生じる。

制御ヒストン２０の回転機構の構成の１実施例が第９図
に示されている。制御ピストン２０はピストンロッド３
３を介して延長されておりピストンロッドは制御ピスト
ン２０とローラつきタペット３との間に四角部３４を備
えている。この四角部はスリーブ３５内で軸方向に運動
可能である。スリーブ３５は軸方向移動不能かつ回転可
能に作業シリンダ５に結合されている。スリーブ３５は
レバー３６によって作業シリンダ５に対して相対的に回
動可能であり、四角部３４を介して制御ピストン２０も
作業シリンダ５に対して相対的に回動可能であり、その
結果、制御縁は第４図から第７図までに示すようにガス
交換弁ｌを開閉することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の１つの制御ピストンを備
えた弁装置の液圧回路を示す略示図、第２図は本発明の
第２実施例の２つの制御ピストンを備えた弁装置の液圧
回路を示す略示図、第３図は本発明の第３実施例の作業
ピストンとして形成された制御ピストンを備えた弁装置
の液圧回路を示す略示図、第３ａ図は第３図に示した制
御ピストンの弁操作開始位置を示す図、第３ｂ図は第３
に示した制御ピストンの弁操作終了位置を示す図、第４
図は本発明の第４実施例の斜めの制御溝を備えた制御ピ
ストンを示す図、第４ａ図は第４図の制御ピストンの有
効行程を示す展開図、第５図は２つの制御溝を備えた制
御ピストンを示す図、第５ａ図は第５図の制御ピストン
の行程を示す展開図、第６図は斜めの制御溝と斜めの制
御縁とを備えた制御ピストンを示す図、第６ａ図は第６
図の制御ピストンの行程を示す展開図、第７図は別の実
施例の制御ピストンを示す展開図、第７ａ図はガス交換
過程のＯＴとＵＴとの間の入口弁の上昇曲線を示す図、
第７ｂ図はガス交換過程のＯＴと点火時点のＯＴとの間
の大口弁の上昇曲線を示す図、第８図はエンジンブレー
キの制御のための第２の隆起部を有するカムを示す図、
第８ａ図は通常の４サイクル過程における入口弁及び出
口弁の上昇を示す図、第８ｂ図はエンジンブレーキ状態
での入口弁及び出口弁の上昇を示す図、第９図は制御ピ
ストンの回転機構を示す図である。 １・・・ガス交換弁、２・・・カム、３・・・ローラ付
キタペット、４・・・作業ピストン、５・・・作業シリ
ンダ、６・・・接続導管、７・・・行程シリンダ、８・
・・行程ピストン、９・・・弁ばね、１０・・・チェッ
ク弁、１０ａ・・・絞り、ｌｌ・・・自動オイル補充装
置、１２・・・貯蔵タンク、１３・・・ポンプ、１４・
・・蓄圧器１５・・・絞り、１６・・・戻し導管、１７
・・・制御導管、ｌ　８　・・・制御ユニット、１９．
１９ａ、１９ｂ・・・電磁アクチュエータ、２０・・・
制御ピストン２０ａ・・・減径した制御ピストン部分、
２１・・・制御シリンダ、２２・・・環状溝、２３・・
・中央孔、２４．２４ａ・・・絞り、２５・・・制御ユ
ニット、２６・・・制御導管、２７・・・制御溝、２７
ａ・・・縁、２８・・・孔、２８ａ・・・横孔、２９・
・・排出制御孔、３０・・・ピストンヘッド、３１・・
・制御縁、３２・・・制御１ｊ、３３・・・ピストンロ
ッド、３４・・・四角部、３５・・・スリーブ、３６・
・・レバー　３７．３８・・・制御縁 ＦｆＧ、１ ＦＩＧ、２ ｌ６ｊａ 日（ｉ、３ｂ ＲＧ、４ ｕｌ １ ｔ Ｉ ■

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のガス交換弁のための弁制御装置であって
   、弁ばねを備えた弁と、接続導管を備えた行程作業シリ
   ンダとから成る液圧回路が設けられており、作業シリン
   ダ内に案内された作業ピストンがカムによって操作可能
   であり、行程シリンダ内に案内された行程ピストンが機
   能的に前記弁に結合されており、前記液圧回路に対して
   並列に自動オイル補充装置がチェック弁を介して組込ま
   れている形式のものにおいて、前記接続導管（６）から
   は、磁気的に操作される少なくとも１つの制御ユニット
   （１８）が分岐しており、これにより、この制御ユニッ
   トは弁（１）の操作時に接続導管（６）を遮断するか若
   しくは操作解除時に接続導管（６）を自動オイル補充装
   置（１１）の貯蔵タンク（１２）へ向かって開放するこ
   とを特徴とする内燃機関のガス交換弁のための弁制御装
   置。 ２、前記制御ユニット（１８）が制御ピストン（２０）
   と制御シリンダ（２１）とから成り、この制御ピストン
   が電磁アクチュエータ（１９）に結合されており、制御
   シリンダ（２１）が、その中央領域内で制御導管（１７
   ）を介して前記接続導管（６）に接続されていると共に
   戻し導管（１６）を介して貯蔵タンク（１２）に接続さ
   れており、かつ、両方のシリンダ室が補償導管と絞り（
   ２４）とを介して互いに連通しており、さらに、前記制
   御ピストン（２０）が環状溝（２２）と、この環状溝に
   接続された中央孔（２３）とを備えており、この中央孔
   は圧力室内に開口しており、これにより、環状溝（２２
   ）と中央孔（２３）とを介して制御導管（１７）と戻し
   導管（１６）とが、弁（１）の非操作時に接続され、弁
   （１）の操作時に分離される請求項１記載の弁制御装置
   。 ３、第１の制御ユニット（１８）の他に、同じ構造の第
   ２の制御ユニット（２５）が設けられており、この第２
   の制御ユニットが制御導管（１７）と第２の制御導管（
   ２６）とを介して第１の制御ユニット（１８）に対して
   並列に接続導管（６）に接続されており、かつ、各制御
   ユニット（１８、２５）がそれぞれ絞り（２４ａ）を介
   して戻し導管（１６）に接続可能であり、かつ、両制御
   ユニット（１８、２５）の電磁アクチュエータ（１９ａ
   、１９ｂ）が別個に励磁可能であり、一方の制御ユニッ
   ト（１８）が弁の開放にかつ他方の制御ユニット（２４
   ）が弁の閉鎖に役立てられている請求項２記載の弁制御
   装置。 ４、内燃機関のガス交換弁のための弁制御装置であって
   、弁ばねを備えた弁と、接続導管を備えた作業・行程シ
   リンダから成る液圧回路とから成り、かつ、作業シリン
   ダ内に案内された作業ピストンがカムによって操作され
   、行程シリンダ内に案内された行程ピストンが機能的に
   弁に結合されており、かつ、液圧回路に対して並列に自
   動オイル補充装置が組込まれている形式のものにおいて
   、制御ピストン（２０）として機能する前記作業ピスト
   ン（４）が制御溝（２７）を備えており、この制御溝（
   ２７）が制御ピストン（２０）に設けた孔を介して、作
   業シリンダ（５）内に設けた排出制御孔（２９）に連通
   可能であり、これにより、制御ピストン（２０）のピス
   トンヘッド（３０）が排出制御孔（２９）を越えて自動
   オイル補充装置（１１）へ運動するさいに弁が操作され
   、前記制御溝（２７）が排出制御孔を通過するさいに弁
   の操作が終了することを特徴とする内燃機関用のガス交
   換弁のための弁制御装置 ５、制御ピストン（２０）に設けた制御溝（２７）が螺
   旋に相応する斜めの制御縁として形成されており、制御
   溝（２７）が全周にわたって延びておらず、制御溝（２
   ７）を備えた制御ピストン部分が全ピストン直径を有し
   ており、制御溝（２７）を備えていない制御ピストン部
   分（２０ａ）が減寸した直径を有しており、かつ、制御
   ピストン（２０）が回転機構によって調整可能である請
   求項４記載の弁制御装置。 ６、少なくとも２つの制御溝（２７、３２）が制御ピス
   トン（２０）に設けられており、第１及び第２の制御溝
   （２７、３２）がそれぞれ螺旋を成して延びており、か
   つ、両方の制御溝（２７、３２）が互いに異なるピッチ
   を有しており、かつ、制御ピストン（２０）が回転機構
   によって調整可能である請求項５記載の弁制御装置。 ７、制御ピストン（２０）が第１の制御縁（３７）と第
   ２の制御縁（３８）とを備えており、第２の制御縁（３
   ８）が制御溝（２７）に対置されており、両方の制御縁
   （３７、３８）が互いに異なるピッチを有している請求
   項５記載の弁制御装置。 ８、制御ピストン（２０）が回転機構によって作業シリ
   ンダ（５）に対して極的に回転可能であり、その場合、
   作業シリンダ（５）はケーシング内に固定的に配置され
   、かつカムに面したケーシング部分内で回転可能なスリ
   ーブ（３５）によって取り囲まれており、このスリーブ
   （３５）はピストンロッド（３３）の四角部（３４）を
   介して制御ピストン（２０）に相対回動不能かつ軸方向
   移動可能に結合されており、かつ、ピストンロッド（３
   ３）の自由端がローラ付きタペット（３）に力伝達可能
   に結合されている請求項５から７までのいずれか１項記
   載の弁制御装置。