JPH04128508A

JPH04128508A - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JPH04128508A
Application number: JP2257125A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nagae; 禎範永江; Yozo Tosa; 土佐　陽三; Tadashi Fukuyoshi; 福吉　正; Etsuo Kunimoto; 国本　悦夫; Yasutaka Irie; 入江　泰隆
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-05-11
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-04-30
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: DE69103323D1; EP0455937B1; JP2809354B2; EP0455937A1; DE455937T1; DE69103323T2; DK0455937T3; JP2527268Y2; KR910020298A; JPH0444408U; KR940010284B1

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〕本発明はアクチュエータにより吸排気弁の開閉を行う形
式の内燃機関の動弁装置に関する。

［従来の技術〕従来の蓄圧式動弁装置の一例を第５図に示す。

その構成は、０１が油圧の管制弁本体で、５孔を有する
、０２が管制弁で、それはカム０３及びローラ０４によ
りエンジンのクランク軸と同期して駆動される。シリン
ダカバー０５に取りつけられたアクチュエータ０６の内
側で、吸排気弁０７が開閉する。アクチュエータ０６は
上部油圧室０６ａと下部油圧室０６ｂを有し、それぞれ
配管０８．０９により管制弁０１につながっている。０
１０はフィルタ、ポンプで構成された油圧の供給装置で
、０１０ａは油タンクである。

０１１が蓄圧器で、所要の一定油圧に保たれ管制弁０１
に管路で連通されている。

次に作用について述べる。本図は、ローラ０４がカム０
３の基円上にあり、吸排気弁が閉しているときの状態で
、蓄圧器０１１からの作動油は、管制弁０１から配管０
９を通り、アクチュエータの下部油圧室０６ｂに作用し
、吸排気弁０７を上に押しあげている。このとき上部油
圧室０６ａの油は、配管０８、管制弁０１を経て、油圧
源０１０のタンクＯ］Ｏａに導かれ戻っている。

カム０３が回転し、ローラ０４がリフトすると、アクチ
ュエータ０６の下部油圧室０６ｂの油は、配管Ｏ９、管
制弁０１を経てタンク０１０ａ↓二排出されると同時に
、蓄圧器０１１の高圧作動油は、管制弁０１、配管０８
を経て、アクチュエータ０６の上部油圧室０６ａに導か
れ、吸排気弁０７を押し下げ、開弁させる。さらにカム
０３が回転しカムのリフトが減少し基円に達すると、上
部油圧室０６ａの油がタンク０１０ａへ抜け、蓄圧器０
１１の作動油が下部油圧室０６ｂに作用して、吸排気弁
０７は上方へ上げられ閉しることになる。

（発明が解決しようとする課題〕前述の従来技術には次のような間８点がある。

管制弁０１が５孔を有し、構造が複雑であると同時に、
吸排気弁を開、閉するに必要な油量を管制弁部でも流す
必要があり、油圧装置が大形のものとなる。

又、高圧油で弁の開、閉とも行うための配管０８０９を
２本有し、アクチュエータの構造も複雑であり、高圧油
の消費量が多く、そのための動力を多く要する。

さらに管制弁０１がカム０３により駆動され、吸排気弁
の開閉時期が自由に変えられない。

Ｃ８題を解決するための手段〕高圧の作動油は、吸排気弁の開弁のみに使用し、閉弁は
、吸排気弁のリフトに伴ないばねに蓄えられたばね力に
より行なう構造とする。

さらに、管制弁を２個と、ロジック弁２個を設け、管制
弁は電気的に駆動され、蓄圧器からロジック弁大径部へ
の油圧の作用を管制するのみとし、排気弁の開弁に要す
る油は、蓄圧器から１個のロジック弁、１本の高圧配管
を介して、動弁アクチュエータ内シリンダのピストンに
作用させるようにする。

又、２個のロジック弁の小径側は、連通しており、閉弁
時には、他方のロジック弁を開け、シリンダ内及び高圧
管内の油圧を解放するようにする。

〔作用〕

蓄圧器に蓄えられた高圧の作動油は、電気的に、任意の
時期に駆動される開側管制弁により、開側ロジック弁が
開き動弁アクチュエータ内シリンダのピストンに作用し
、吸排気弁を押し下げた後、閉側管制弁はもどり開側ロ
ジック弁が閉じ４る。吸排気弁は油圧により開弁をつづ
けるが、排気弁といっしょに動くエアピストンによる空
気の圧縮力が閉弁方向の力として働き、油圧とのバラン
スで適当なリフトに保持される。Ｉ！間に要する吸排気
がなされると、閉側管制弁により、閉側ロジック弁が開
き、油圧が解放されるため、エアばねにより吸排気弁は
閉しられる。

このサイクルが繰り返される。

〔第１実施例〕本発明の第１実施例を第１図について説明する。

】はシリンダカバー、２は吸排気弁、３は空気溜め、４
は逆止弁である６５は空気ピストンで、吸排気弁２と同
時に、空気シリンダ６内を滑動する。７は動弁アクチュ
エータ本体、８は油圧シリンダ、９は作動ピストンで、
８ａは上部油圧室、８ｂは下部油圧室である。

１０は高圧管、１１は開側ロジック弁、１２は開側ロジ
ック弁油路で、蓄圧器１６につながっている。１３は開
側スプール管制弁で、図示しないコントローラにより、
機関のクランク回転と同期して駆動される、１４１ま閉
側ロジック弁、１５は閉側スプール管制弁で、開側スプ
ール管制弁１３と同じようζこ図示し、ないコントロー
ラにより駆動され、かつ３０の管制弁である。１６は蓄
圧器、Ｉ７は油圧ａ、装置で、高圧油を供給するもので
あり、ポンプ、フィルタから構成されている。１８は低
圧の油圧源装置で、管路１８ａにより動弁アクチュエー
タフに連通している。１９は油タンク、２０は開側ロジ
ック弁と閉側ロジック弁をつなく連通油路１，２１は開
側ロジック弁の大径側と閉側スプール管制弁とをつなく
油路、２２は開側スプール管制弁１３と蓄圧器１６とを
つなぐ油路、２３は閉側ロジック弁１４の大径側と閉側
スプル管制弁１５とをつなく油路、２４は閉側スプール
管制弁１５と蓄圧器１６とをつなく油路である。

２５は閉側ロジック弁１４から油タンク１９への排油管
、２６はスプール管制弁１３，１．５からの排油管であ
る。

又、このスプール管制弁１３．１５は、３０の管制弁で
、Ｐボート、Ｃボート、Ｔポートをもつもので電磁駆動
である。

次に、オ装置の動作について説明する。

本図は空気溜め３の空気圧が空気ピストン５の下部に作
用し吸排気弁２が閉しでいる状態である。

このとき、開側及び閉側のスプール管制弁１３゜１５は
蓄圧器からの油圧を開、閉側ロジック弁１】。

１４の大径側に作用させ、ロジック弁１１．】４は閉し
ている。

吸排気弁２の開弁時期（こなると、図示しない機関と同
期して発せられるトリガー信号により、且つ機関の運転
状Ｂｃこよりコンピュータにより判断された適当な時期
に、開側スプール管制弁１３が駆動される。間管制御弁
１３が作動すると、油１！１２２は閉しられ、油路２１
が排油管２６に通して、ロジック弁大径側の油圧が抜け
るため、ロジック弁１１が開き、蓄圧器１６の油圧は油
路１２及び高圧管ＩＯから動弁アクチュエータ７内の油
圧ソリンダ８の上部油圧室８ａに作用する。この油圧に
より油圧ピストン９を押し下げ、吸排気弁２が開かれる
。

このとき空気シリンダ６内の空気は圧縮され、上向きの
力として作用するが油圧との力のバランス点まで吸排気
弁２はリフトする。

その後、開側管制弁１３がもどされ、蓄圧器１６の油圧
がロジック弁１１の大径部に作用し、開側ロジック弁１
１は閉しる。

機関に必要な吸排気がなされると、閉側スプール管制弁
１５が駆動され、油路２４が閉しられると同時に、油路
２３と排油管２６とがつながり、ロジック弁１４の大径
側の油圧が抜けるので、ロジック弁１４が間き、上部油
圧室８ａに作用していた油圧は、高圧管１０、連通油路
２０から排油管２５へと抜け、油圧の作用力がなくなる
。すると、空気ピストン５へ作用している空気の圧縮力
のハネにより、吸排気弁が閉しる。このとき下部油圧室
８ｂには低圧油圧ｓ１８から油が補給され、空洞の発生
もなく安定した状態で作動ピストン９が上昇位置に復帰
する。

なお、上記実施例では、空気ばねによる吸排気弁の戻し
装置を示したが、通常のコイルばねによるものも利用で
きる。

次に、上記第１実施例に示した動弁装置の特性を第２図
について説明する。

Ａは吸排気弁リフト、Ｂはロジック弁連通部油圧、Ｃは
開側ロジック弁大径部油圧、Ｄは閉側ロジック弁大径部
油圧である。

第２図に示した、ａ、ｂ、ｃはキャビテーションの発生
による高周波の油圧振動である。まずａ部について説明
すると、開側スプール管制弁１３が作動して、ロジック
弁大径側の油圧が抜かれると、蓄圧器１６の油圧が作用
し、ロジック弁１１は栄激に開き最大ストローク位置に
達し止まる。このとき多量の空洞を生しる。その後、管
制弁１３がもどされると、蓄圧圧力がこの部分に作用し
、ロジック弁１１は閉しられるが、先に生じた空洞がつ
ぶされるため、高周波の油圧変動がみられる。これはい
わゆるキャビテーションエロージョンの原因となるもの
で、部品の耐久性を失うものである。

ｂ部についでも現象的には全く同しもので、閉側ロジッ
ク弁１４について起きているものである。

又、閉側ロジック弁１４が急激に開くと、高圧管１０及
びｄに示すロジック弁連迩部の圧力がヤ、激に下がり、
吸排気弁がｅに示すように箸、激に閉しる。

このため、吸排気弁２は弁座への着座速度が高くなり損
傷のおそれがある。さらに高圧管１０及びロジック弁連
通部２０に空洞を生しるため、次のサイクルで吸排気弁
を開けるときＣに示すような急激な圧力の立ち上がりと
なり、或はそのタイミングが変動するため開弁タイミン
グが変動することがある。

［第２実施例〕本発明の第２実施例を第３図について説明する。

開側スプール管制弁１３の排油系の一部に絞り１０】を
設け、閉側スプール管制＃】５の排油系の一部に絞り１
０２を設け、閉側ロジック弁１４の排油系の一部に絞り
１０３を設けたもので、他の構成は第１実施例に同しで
ある。

次に、本装置の動作について説明する。

第３回は空気ｆｆ１３の空気圧が空気ピストン５の下部
に作用し、吸排気弁２が閉している状態である。

このとき、開側及び閉側のスプール管制弁１３１５は蓄
圧器１６からの油圧を開閉側ロジック弁１１１４の大径
側に作用させ、ロジック弁１１．１４は閉している。吸
排気弁２の開弁時期になると、図示しない機関と同期し
て、発せられるトリガー信号と機関の運転状態により、
コンピュータにより判断された適当な時期に、開側スプ
ール管制弁１３が駆動される。管制弁１３が作動すると
、油路２２は閉しられ、油路２１が排油管２６に通して
、ロジック弁大径側の油圧が抜ける。しかし、絞り１０
１の効果により油の逃げはゆるやかになり、ロジ゛・・
り弁１１の開弁もそれほど速くなく、この部分に空洞を
生Ｌ２ることがない、ロジック弁】】が開くと、蓄圧器
】６の油圧は、油路１２、高圧管ｌＯから、動弁アクチ
ュエータ内の油圧シリンダ８のに部油圧室８ａに作用す
る。この油圧により油圧ピストン９を押し下げ、吸排気
弁が開かれる。このとき、空気ンリンダ６内の空気は圧
縮され上向きの力として作用するが、油圧とのバランス
点まで、吸排気弁はリフトする。

その後、開側管制弁】３がもどされ、蓄圧器】６の油圧
がロジック弁１１の大径部に作用しロジック弁１１が閉
しるが、空洞が発生していないので、なめらかに油圧が
作用する。

次に、上記第２実施例に示した動弁装置の特性を第４図
について説明する。

Ａに弁リフト、Ｂにロジック弁連逼部油圧、Ｃに開側ロ
ジック弁大径部圧力、Ｄに閉側ロジック弁大径部圧力を
示している。

同図Ｃにみられるように、スプール管制弁１３１５の作
動直後の圧力鋒下がゆるやかになり、ロジック弁１１１
４が閉しるときの従来みられた高周波圧力変動が発生し
ない。

次に機関に必要な吸排気が完了すると、閉側スプール管
制弁１５が駆動され、油路２４が閉しられると同時に油
路２３と排油管２５がつながり、ロジック弁１４の大径
側の油圧が抜ける。このとき絞り１０２の効果、こより
、前述の開側ロジック弁１１と同様に、空洞の発生もな
く閉側ロジック弁１４がゆるやかに開き、上部油圧室８
ａに作用していた油圧は、高圧管１０、連通油路２０か
ら、排油管２５−・と抜ける。この時、絞り１０３の効
果により、油の流出はゆるやかになる。・従って、高圧
管部に空洞の発生がない。

油圧の作用力が小さくなると、空気ピストン５・＼作用
している空気圧縮力により１、吸排気弁２が閉しる。こ
の吸排気弁２の閉弁速度は、第４図ｅ部に示すように、
それほど大きくなく、着座時の衝望も小さい。

第４図のＤにみられるように、閉側ロジック弁１４の油
圧もなめらかになり、Ｂに示されるロジック労連通部の
初期Ｃ部、後期ｄ部の圧力がゆるやかに作用する。

（発明の効果〕（１）本発明は、作動油を加圧ニアて蓄える油圧源と蓄
圧器とを有し、蓄圧器の作動油を制御して、吸排気弁を
駆動する内燃機関の動弁装置において、吸排気弁駆動用
ピストンの上部に連通した高圧油路を開閉する２個の互
いに連通したロジック弁と、前記２個のロジック弁の開
閉を制御する２個の電磁駆動のスプール管制弁とを具え
、前記ロジック弁を開閉する管制油圧と前記吸排気弁を
開弁駆動する作動油とを高圧の蓄圧器から供給し、前記
吸排気弁駆動用ピストンの開弁のリフトに伴ない蓄えら
ねたばね力によって吸排気弁を閉弁するように構成した
ことにより、次の効果を有する。

（イ）機関にとって、最適な吸排気弁の開閉弁特性を得
ることができるので、低燃費の高性能な機関となる。

（ロ）弁駆動のための高圧油の消費も少ないため、油圧
源を小さく設計でき、安価になる。

また、消費動力も少なく、更に低燃費となる。

（ハ）管制弁部での油量が少なくですむので、コンパク
トな管制弁となり、信頼性、耐久性の良好な装置を実現
できる。

（２）また本発明は、上記（１）項の構成に加えて、閉
側ロジック弁の排油系及び２個のスプール管制弁の排油
系にそれぞれ絞りを設けることにより、上記（イ）〜（
ハ）の効果に加えて次の効果を有する。

（ニ）ロン“シフ弁部での空洞の発生がなく、キャビテ
ーションエロージョン乙こよる損傷を防止できる。

（ホ）高圧管部での空洞の発生もなくなるので、エロー
ジョンの発生はもとより、安定した開弁タイミングを維
持できると同時に、閉弁時の速度もコントロールされる
ので、弁及び弁座の衝Ｖによる損傷も防止できる。

（へ）上記（ニ）、（ホ）項により、安定な作動と高い
信軌性及び耐久性を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る動弁２置の系統図、
第２同は第１実施例二二おける吸排気弁リフト及び油圧
の状況を示す特性図、第３図は本発明の第２実施例に係
る動弁装置の系統図、第４Ｖは第２実施例における吸排
気弁リフト及び油圧の状況を示す特性図、第５図は従来
の蓄圧式動弁装置の系統図である。２・・・吸排気弁、６・・・空気ノリンダ、１１・・開側ロジック弁、１４・・・閉側ロジック弁、１６・・・蓄圧器、５・・・空気ピストン、９・・・作動ピストン、１３・・・開側スプール管制弁、１５・・・閉側スプール管制弁、１７・・・油圧源

Claims

【特許請求の範囲】

（１）作動油を加圧して蓄える油圧源と蓄圧器とを有し
、蓄圧器の作動油を制御して、吸排気弁を駆動する内燃
機関の動弁装置において、吸排気弁駆動用ピストンの上
部に連通した高圧油路を開閉する２個の互いに連通した
ロジック弁と、前記２個のロジック弁の開閉を制御する
２個の電磁駆動のスプール管制弁とを具え、前記ロジッ
ク弁を開閉する管制油圧と前記吸排気弁を開弁駆動する
作動油とを高圧の蓄圧器から供給し、前記吸排気弁駆動
用ピストンの開弁のリフトに伴ない蓄えられたばね力に
よって吸排気弁を開弁するように構成したことを特徴と
する内燃機関の動弁装置。
（２）作動油を加圧して蓄える油圧源と蓄圧器とを有し
、蓄圧器の作動油を制御して、吸排気弁を駆動する内燃
機関の動弁装置において、吸排気弁駆動用ピストンの上
部に連通した高圧油路を開閉する２個の互いに連通した
開側ロジック弁及び閉側ロジック弁と、前記２個のロジ
ック弁の開閉を制御する２個の電磁駆動のスプール管制
弁とを具え、前記２個のロジック弁を開閉する管制油圧
と前記吸排気弁を開弁駆動する作動油とを高圧の蓄圧器
から供給し、前記吸排気弁駆動用ピストンの開弁のリフ
トに伴ない蓄えられたばね力によって吸排気弁を開弁す
るように構成し、更に前記閉側ロジック弁の排油系及び
前記２個のスプール管制弁の排油系にそれぞれ絞りを設
けたことを特徴とする内燃機関の動弁装置。