JPH0521604Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、内燃機関の吸気弁や排気弁を油圧
駆動するための装置に関する。

〔従来の技術〕

内燃機関の吸気弁や排気弁の作動タイミングは
エンジンの性能と密接に関連する。即ち、エンジ
ンの所期の性能を得るためには弁の作動タイミン
グを適切に制御する要請がある。吸気弁や排気弁
の駆動は、クランク軸の回転によつて駆動される
カムによつて機械的に行うのが通常である。そし
て、機械的な弁駆動機構において吸気弁や排気弁
の作動タイミングを任意に可変制御するため、ク
ランク軸のカム軸に対する回転位相を制御する機
械的な機構が提案されている。ところが、このよ
うな機械的な機構では広いバルブタイミング範囲
を得るのが困難であり、所期の性能が得られない
ことがある。

そこで、カム等により機械的に駆動する代わり
に、油圧アクチユエータによつて弁を駆動するも
のが提案されている。即ち、アクチユエータへの
油圧の供給タイミング、及び供給時間をコントロ
ールすることに任意のバルブタイミングを得よう
とするものである。例えば、特開昭53−139011号
参照。

〔考案が解決しようとする問題点〕

油圧による弁駆動装置では、エンジン停止時に
制御弁が閉鎖するため基本的にはポンプからの油
圧は油圧アクチユエータに作用することがない。
ところが、ポンプからの圧力は完全には抜けない
場合を想定すると、その圧力はアクチユエータを
してバルブをリフトさせ、バルブがピストン冠部
と干渉する恐れがある。

この考案は作動停止時のピストンとバルブとの
干渉を防止することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案によれば、内燃機関の弁の駆動用の油
圧アクチユエータを備え、油圧ポンプからの油圧
を油圧導入制御弁を介して油圧アクチユエータに
導入し、油圧アクチユエータからの油圧を油圧排
出制御弁を介して排出し、これにより弁の作動を
制御する油圧式弁駆動制御装置において、内燃機
関の停止直後を検出する手段と、その時点におい
て油圧排出制御弁をアクチユエータからの油圧が
排出されるように作動する手段とを具備すること
を特徴とする内燃機関の油圧式弁駆動装置が提供
される。

〔実施例〕

第２図−第５図は４気筒の４バルブの内燃機関
において油圧式弁駆動装置を吸気弁に使用し、排
気弁の駆動には通常のカム軸を使用したものを詳
細構造によつて示す。第２図において、１０はシ
リンダヘツドであり、吸気ポート１２、排気ポー
ト１４が形成される。１６，１８はバルブシート
であり、夫々吸気弁２０、排気弁２２により開閉
される。２４は点火栓の電極部である。排気弁２
２はバルブスプリング２６によつてバルブシート
１８に着座する方向に付勢される。排気弁カム軸
２８は、通常のようにベルト又はチエーン（図示
せず）によりクランク軸に連結され、これにより
回転駆動される。カム軸２８上にカム３０が取付
られ、カム３０の回転中にカムノーズがバルブリ
フタ３２のところに来ると、排気弁２２はバルブ
スプリング２６に抗してバルブシート１８から開
弁せしめられる。２７はカム軸カバーである。

吸気弁２０の駆動用のこの考案の油圧式弁駆動
装置は第２図では符号３４でその全体を示す。弁
駆動装置３４の筺体はアクチユエータハウジング
３６と、制御弁ハウジング３８と、アキユムレー
タハウジング４０との３段重ねから構成され、こ
れらはボルト４２によつてシリンダヘツド１０の
ボルト孔４４に締結固定される。その締結固定に
先立つて、ボルト孔４４に案内スリーブ４６が一
部突出するように打ち込まれる。案内スリーブ４
６の突出部分に３段重ねのハウジングの最も下側
のアクチユエータハウジング３６の下面の位置合
わせ孔４８が挿入され、位置合わせが行われ、ボ
ルト４２が挿入締結されることになる。

カバー５０は弁駆動装置３４の全体を被覆する
ものであり、シールリング５２を介してシリンダ
ヘツド面に固定される。５３はオイルキヤツプで
ある。

アクチユエータハウジング３６には各気筒の二
つの吸気弁２０の駆動用の油圧アクチユエータ５
４が配置される。各油圧アクチユエータ５４は、
ハウンジグ３６に形成される孔５６にねじ固定さ
れるシリンダ５８と、このシリンダ５８に摺動自
在に嵌合されるプランジヤ６０と、プランジヤ６
０の縦方向（弁軸方向）の位置決め用のシム６２
とを有する。シリンダ５８の端面にピンスパナに
係合するための凹部６４が形成され、シリンダ５
８の組みつけが可能となつている。プランジヤ６
０の下端は吸気弁２０のステム上端に接触してお
り、プランジヤ６０の他端に圧力室６６が形成さ
れる。圧力室６６に油圧が加わるとプランジヤ６
０は第３図の下方に動き、バルブステムをばね６
８に抗して変位させ、吸気弁２０は開弁される。
７０はスプリングリテーナであり、コツタ７２に
よつてバルブステム上端に楔止されている。

制御弁ハウジング３８には各気筒毎に油圧導入
制御弁７４と、油圧排出制御弁７６とが配置され
る（第４図参照）。油圧導入制御弁７４は弁体７
８と、弁体７８の駆動用の高速応答型の駆動手段
である圧電素子積層体８０と、環状の弁座部材８
２，８４，８６及び８８から構成される。弁座部
材８２，８４，８６及び８８は一連に配置され、
その一端にストツパ９０が配置され、他端のねじ
部材９２によつてハウジング３８内に保持され
る。第３図において、９４は入力ポート、９６は
第１出力ポート、９８は第２出力ポートである。
入力ポート９４には環状室９５を介し後述のよう
に圧力源からの油圧が供給される。第１出力ポー
ト９６、第２出力ポート９８は環状室９７，９
７′を介しハウジング３８内の横方向油圧通路９
９（栓９９ａにより閉鎖される）、９９′に夫々連
流され、これらの油圧通路９９，９９′は共通の
長手方向通路１００に合流され、この長さ方向油
圧通路１００は第１の吸気弁２０の駆動用のアク
チユエータ５４の油圧室６６、第２の吸気弁２
０′の駆動用のアクチユエータ５４′の油圧室６
６′に接続される。ばね１０２は弁体７８を図の
左方に付勢し、弁体７８は弁座部材８４，８６を
閉鎖している。この位置は油圧導入制御弁７４の
閉鎖位置であり、入力ポート９４は、第１出力ポ
ート９６及び第２出力ポート９８から切り離され
ている。後述のように圧電積層体８０に通電した
油圧導入制御弁７４の開放位置では、弁座部材８
４，８６が開放するように弁体７８はばね１０２
に抗して図の右方に動き油圧が油圧通路１００を
介して油圧室６６，６６′に導入される。尚、１
０３は弁体７８のストツパであり、その背後に緩
衝用の弾性体１０３ａが設けられる。

圧電素子積層体８０はピエゾ圧電素子を多数枚
積層して構成される。圧電素子の通電によつて圧
電素子の厚みが増加する。即ち、その厚み×圧電
素子の枚数分の伸縮が通電か解除かで得られる。
圧電素子積層体８０は一端がカツプ状ピストン１
０４に嵌合される。カツプ状ピストン１０４はハ
ウジング３８の孔１０６に摺動自在に嵌合され
る。この孔１０６の外端にスリーブ状ナツト１０
８がねじ嵌合され、同ナツト１０８の端面にカツ
プ状ストツパ１１０が突き当てられ、保持ナツト
１１１が保持スリーブ状ナツト１０８にねじ嵌合
され、これにより圧電素子積層体が締結保持され
る。圧電素子積層体８０はリード線１１４，１１
６によつて外部の制御回路に接続される。この制
御回路から吸気弁２０，２０′の開弁信号が圧電
素子積層体８０に通電されると、同積層体８０は
伸張され、ピストン１０４は図の右方に皿ばね１
１７に抗して移動され、圧力室１１２の圧力は高
まる。その結果、弁体７８はばね１０２に抗して
図の右方に動き、弁座部材８４，８６は開放され
る。その結果、入力ポート９４は出力ポート９
６，９８に連通され、圧力室６６，６６′に油圧
が導入される。圧電素子積層体８０への通電が解
除されると、同積層体８０は収縮され、ピストン
１０４は図の左方に皿ばね１１７によつて駆動さ
れ、圧力室１１２の圧力は下がる。その結果、弁
体７８によつて弁座部材８４，８６は閉鎖され
る。その結果、入力ポート９４は出力ポート９
６，９８から切り離される。弁座部材８８におい
て弁体７８の端面には補助油圧室１１８が形成さ
れ、この補助油圧室１１８には補助油圧ポート１
１９を介して後述のように補助油圧が導入され
る。そのため、弁体７８は閉弁方向に付勢されて
いる。補助油圧をかけることにより、スプリング
１０２の荷重をその分弱くすることができ、応答
速度を挙げることができる。

油圧排出用制御弁７６の構造は油圧導入用制御
弁７４の構造と実質的に同様であり、棒状弁体１
２０と、圧電素子積層体１２２を有しており、そ
の他の細部構成は同様である。即ち、制御弁７６
の閉鎖位置では入力ポート１４９は出力ポート１
５１，１５３に対して切り離され、開放位置では
入力ポート１４９は環状室１４５，１４７及び第
３図の油圧通路９９，９９′を介して油圧アクチ
ユエータ５４，５４′の油圧室６６，６６′に接続
されることになる。

アキユムレータハウジング４０は制御弁ハウジ
ング３８上に配置され、高圧アキユムレータ１３
０と、低圧アキユムレータ１３２と、補助油圧ア
キユムレータ１３４とを有し、これらのアキユム
レータ１３２，１３２，１３４はハウジング４０
内をエンジンの長さ方向に延設されている。高圧
アキユムレータ１３０より各気筒の油圧導入制御
弁３４の入口ポート３４に向けて通路１３６が延
びている。同様に、低圧アキユムレータ１３２よ
り各気筒の油圧排出制御弁７６の入口ポートに通
路１３８が延びている。更に、補助油圧アキユム
レータ１３４より油圧導入制御弁７４の補助油圧
室１１８への補助油圧ポート１１９に通路１４０
が延びており、油圧排出制御弁７６の補助油圧室
１４２への補助油圧ポート１４４に向けて通路１
４６が延びている。後述のように、高圧アキユム
レータ１３０には油圧ポンプに接続され、低圧ア
キユムレータ１３２はタンクに接続され、補助油
圧アキユムレータ１３４は油圧ポンプからの圧力
を減圧する減圧弁に接続される。

第２図、第３図において、プランジヤ６０の上
端は段状に形成され、径が幾分細い部分６０ａを
有し、一方シリンダ５８はこの部分に向かつて延
びる環状突起５８ａを有している。この構成によ
り、吸気弁２０の閉弁の直前において径の細い部
分６０ａと環状突起５８ａとの間に閉鎖空間が形
成され、この空間内に制御油が封入され、その圧
縮効果により吸気弁２０の着座のシヨツクを解消
することができる。

プランジヤ６０とシリンダ５８の摺動面との間
に給油溝１４７が形成され、これは内部通路１４
８を介して油圧排出制御弁７６の下流側とタンク
を結ぶ配管系に接続され、漏洩した油の回収が図
られる。

尚、吸気弁２０のバルブガイドの上端にオイル
シール１４９が設けられ、ばね受け１４９−１の
内部に位置される。このオイルシールは作動油が
吸気ポート側に漏洩するのを防止するためのもの
である。排気弁２２についても図示は省略するが
同様なシール構造を持たせることができる。

第１図は、第２図から第５図に詳細構造を示す
弁駆動装置を持つたこの考案の油圧供給システム
全体を概略的に示したものである。吸気弁２０，
２０′は油圧アクチユエータ５４，５４′によつて
駆動される。油圧アクチユエータ５４，５４′は
プランジヤ６０，６０′と油圧室６６，６６′とを
備える。油圧室６６，６６′は配管１００を介し
て油圧導入用制御弁７４に接続されると共に配管
９９，９９′，１００を介して油圧排出用制御弁
７６に接続される。圧電素子積層体としての電気
式アクチユエータ８０は油圧導入用制御弁７４の
開閉動作を行い、圧電素子積層体としての電気式
アクチユエータ１２２は油圧排出用制御弁７６の
開閉動作を行う。高圧アキユムレータ１３０は配
管１５０を介して油圧ポンプ１５２に接続され
る。１５４は調圧弁であり、油圧アクチユエータ
５４への制御油圧を制御する。低圧アキユムレー
タ１３２は配管１５６を介して油タンク１５８に
接続される。１６０はストレーナである。油圧ポ
ンプ１５２の吐出口に減圧弁１６２が配置され、
減圧弁１６２は補助油圧アキユムレータ１３４を
介して、油圧導入用制御弁７４の補助油圧室（第
４図の１１８）、油圧排出用制御弁７６の補助油
圧室（第４図の１４２）に接続され、補助油圧が
弁部材に印加されるようになつている。

第１図において制御回路１６４は圧電アクチユ
エータ８０，１２２を制御することにより、吸気
弁２０の作動を制御するものであり、例えば、マ
イクロコンピユータシステムとして構成される。
制御回路１６４の詳細はこの考案と直接には関連
しないのでその説明は省略するがその大略は次の
ようになつている。即ち、制御回路１６４はイグ
ニツシヨンキースイツチ１６５によつて作動投入
され、エンジン回転数NEやエンジン水温THW
の情報より吸気弁の開閉タイミングを算出する。
吸気弁の開弁タイミングが到来すると制御回路１
６４より圧電アクチユエータ８０にON信号、ア
クチユエータ１２２にOFF信号が出力され、制
御弁８０は開弁し、制御弁７６は閉弁し、ポンプ
１５２からの油圧が油圧室６６，６６′に導入さ
れ、プランジヤ６０，６０′は下降し、吸気弁２
０，２０′は開弁される。閉弁タイミングが来る
と制御回路１６４は圧電アクチユエータ８０に
OFF信号、アクチユエータ１２２にON信号を出
力し、制御弁８０は閉弁し、制御弁７６は開弁
し、油圧室６６，６６′から油圧がタンク１５８
に排出され、プランジヤ６０，６０′は上昇し、
吸気弁２０，２０′は閉弁される。

この考案によれば、イグニツシヨンキースイツ
チ１６５と連動するスイツチ１８０が設けられ、
このスイツチ１８０はイグニツシヨンキースイツ
チ１６５がONのときはOFFされ、イグニツシヨ
ンキースイツチ１６５がOFFされると、ONされ
る。スイツチ１８０は単安定回路１８２及びOR
回路１８３を介して油圧排出制御弁７６のソレノ
イドに接続される。単安定回路１８２は周知のよ
うにトリガされた後一定時間だけ高レベルの信号
を出力し、それ以外は低レベルに留まる。単安定
回路１８２の立ち上がり時間は３−10秒に設定さ
れる。尚、OR回路の他方の入力は制御回路１６
４からの油圧排出制御弁駆動信号を受け取るよう
になつている。

エンジン作動時はイグニツシヨンキースイツチ
１６５がONとなり、制御回路１６４の作動によ
り制御弁８０，１２２に駆動信号が印加され、油
圧アクチユエータ５４，５４′への油圧が制御さ
れ、バルブは所期の特性をもつて駆動される。
尚、OR回路１８３は制御弁７６の駆動信号がア
クチユエータ１２２に導入されるのを許容する。

エンジン停止するとイグニツシヨンキースイツ
チ１６５がOFFとなり、制御回路１６４からの
信号は絶たれるが、イグニツシヨンキースイツチ
１６５のOFFと同時にスイツチ１８０がONとな
り、単安定回路１８２がONとなる（第６図参
照）。そのため、油圧排出制御弁７６は制御回路
１６４からの信号が消失していても開放されるた
め、同制御弁７６がアキユムレータ１３０をタン
ク１５８に連通する位置を継続する。そして、そ
の時間τが経過すると単安定回路１８２は低レベ
ルとなり、制御弁７６は閉弁される（第６図）。

〔効果〕

この考案によれば、エンジン停止後に、油圧排
出制御弁を油圧アクチユエータからの油圧を抜く
ように作動させることにより、リーク油によりバ
ルブが不整に駆動される恐れが解消され、エンジ
ン停止時にバルブを確実に閉鎖位置に保持するこ
とができ、ピストンとバルブとの干渉のを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のシムテム全体の概略図。第
２図はこの考案の弁駆動装置のエンジン横方向に
おける詳細断面図。第３図は第２図の−線に
沿う断面図。第４図は第２図の−線に沿う断
面図。第５図は第４図の方向よりみた図。第６
図はこの考案の装置の作動タイミングを説明する
図。 ２０，２０′……吸気弁、５４，５４′……油圧
アクチユエータ、６０，６０′……プランジヤ、
６６，６６′……油圧室、７４……油圧導入制御
弁、７６……油圧排出制御弁、８０……圧電素子
積層体、９９，１００……油圧通路、１２２……
圧電素子積層体、１３０……高圧アキユムレー
タ、１３２……低圧アキユムレータ、１３４……
補助油圧アキユムレータ、１５２……油圧ポン
プ、１６４……制御回路、１６５……イグニツシ
ヨンスイツチ、１８０……イグニツシヨンスイツ
チと連動するスイツチ、１８２……単安定回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内燃機関の弁の駆動用の油圧アクチユエータを
   備え、油圧ポンプからの油圧を油圧導入制御弁を
   介して油圧アクチユエータに導入し、油圧アクチ
   ユエータからの油圧を油圧排出制御弁を介して排
   出し、これにより弁の作動を制御する油圧式弁駆
   動制御装置において、内燃機関の停止直後を検出
   する手段と、その時点において油圧排出制御弁を
   アクチユエータからの油圧が排出されるように作
   動する手段とを具備することを特徴とする内燃機
   関の油圧式弁駆動装置。