JPH0791969B2

JPH0791969B2 - 内燃機関の弁駆動装置

Info

Publication number: JPH0791969B2
Application number: JP1068757A
Authority: JP
Inventors: 憲一園田; 陽一中村; 裕司北田; 拓二石山
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1989-03-20
Filing date: 1989-03-20
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPH02248607A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ディーゼル機関等の内燃機関の吸気弁又は排
気弁を油圧により開閉駆動するようにした弁駆動装置に
関するものである。

（従来の技術）従来より、船用ディーゼル機関においては、その回転速
度が低いことから、シリンダの燃焼室に吸気（空気）を
供給する吸気弁及びシリンダ内燃焼ガスを排出する排気
弁を油圧を利用した弁駆動装置により駆動して開閉する
ようにすることは知られている。すなわち、上記弁駆動
装置は、吸排気弁をコイルばねや空気ばね（空気シリン
ダ）等により閉弁方向に付勢しておき、吸排気弁のバル
ブステム上端に油圧シリンダのピストンを接触させ、そ
の油圧シリンダの圧力室に高圧の作動油を供給すること
により、ピストンを移動させて吸排気弁を上記コイルば
ね等の付勢力に抗して開弁させるようにしたものであ
る。

（発明が解決しようとする課題）ところが、この従来の弁駆動装置では次に説明する問題
があった。すなわち、この弁駆動装置では、油圧シリン
ダの圧力室と作動油ポンプ等の圧油源とを接続する作動
油供給配管、及び圧力室と作動油タンクとを接続する作
動油戻り配管に電磁切換弁を配設し、この電磁切換弁を
切り換えることで弁の開閉タイミングの制御及び作動油
の給排制御を行うようになされている。このため、機関
の大形化によって作動油の流量が増大するのに伴い、電
磁切換弁が大形化し、配管系も大きくなり、その結果、
コストアップしたり、保守点検作業の作業性が低下した
りすること等が生じる。

また、油圧シリンダ内においてピストンに対し圧力室と
反対側の室は大気に開放されているので、開弁行程で圧
力室に作動油が供給された状態では、ピストン両側の室
間の圧力差が大きく、シリンダ壁面とピストンとの間の
間隙から作動油が洩れて圧力室の圧力低下を来たし、開
弁保持力が不足して弁のリフトが不安定になるととも
に、作動油の洩れによりエネルギーロスも増大する。

さらに、排気弁についてみると、第５図下半部に示すよ
うに、膨張行程終りの下死点（BDC）よりもやや前の時
点で開弁が始まる。これに対し、機関シリンダ内のガス
圧は、同図上半部に示すように、ピストンの上死点（TD
C）直後に爆発によって最大となった後、ピストンの下
降に伴うガス膨張によって低下するが、上記排気弁が開
き始めた時点でも依然として高い値を示す。この時点の
シリンダ内ガス圧P_ZEOは、船用４サイクル機関の定格出
力時で10〜15kgf/cm²Gの値となり、排気弁はこの高いガ
ス圧に打ち勝って開弁動作を始める必要がある。具体的
には、第６図に示す如く、排気弁V_Eの燃焼室側の受圧面
積をA₃、排気管側の受圧面積をA₄、排気管内の圧力をP_E
とすると、排気弁V_Eの弁体V_E′が燃焼ガスから受ける力
F_Gは、 F_G＝A₃・P_ZEO−A₄・P_E … であり、両受圧面積A₃,A₄が略等しいとすると、 F_G＝A₃・（P_ZEO−P_E） … となる。油圧シリンダやその内部のピストン等の各部寸
法が予め一定に設定されている場合、開弁に正味必要な
駆動力F_OPENは、油圧ピストンの受圧面積をA₁、作動油
の圧力をP_S、空気ばね等による排気弁の閉弁付勢力をF_A
として、 F_OPEN＝P_S・A₁−F_A−F_G … であり、この駆動力F_OPENによって排気弁V_Eを十分に加
速できるよう、作動油の圧力P_Sを設定することが要求さ
れる。そして、上記シリンダ内圧力P_ZEOと排気管内圧力
P_Eとの差P_ZEO−P_Eは、機関の負荷状態やシリンダ内の爆
発状態の規模によって変化することから、上記排気弁V_E
の受ける力F_Gも変動する。

しかしながら、上記作動油圧P_Sは一定で、機関の運転中
にその設定値を容易に変更できないことから、機関の定
格出力状態に見合った高い油圧を固定して設定してい
る。このため、機関の負荷が低くて上記排気弁V_Eの受け
る力F_Gが小さい運転条件下では、開弁駆動力F_OPENが過
度に大きくなり、排気弁V_Eに過剰の駆動力を与えること
となり、エネルギーロスが大きい。しかも、開弁速度が
過大になるので、機関の性能や信頼性に悪影響を及ぼす
虞れもある。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的
は、吸排気弁駆動用の油圧系の構成を改良することによ
り、切換弁延いては弁駆動装置のコンパクト化を図ると
ともに、吸排気弁の開弁保持を確実に行い、弁駆動効率
を向上させることにある。

また、本発明の他の目的は、排気弁の開弁駆動力を機関
の運転状態に応じて適正に設定できるようにし、常に最
適の駆動エネルギーでもって排気弁の良好な開弁動作を
行い得るようにすることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的の達成のために、請求項（１）に係る発明で
は、上記の如く、内燃機関の吸排気弁を閉弁方向に付勢
するコイルばねや空気ばね等の付勢手段と、吸排気弁を
圧油源からの作動油圧により上記付勢手段の付勢力に抗
して開弁させる油圧手段とを備え、該油圧手段に対し圧
油源から作動油を給排して吸排気弁を開閉させるように
した内燃機関の弁駆動装置において、上記圧油源から油
圧手段に作動油を供給する供給系又は油圧手段の作動油
を圧油源に排出する排出系の少なくとも一方に、パイロ
ット圧に応じて供給系又は排出系を開閉するロジック弁
を配設し、電磁切換弁によって該ロジック弁のパイロッ
ト圧を調整してその開閉時期を切り換える構成とする。

また、請求項（２）に係る発明では、排気弁の開弁駆動
力を機関の運転状態に応じて適正に設定できるようにす
るために、内燃機関の排気弁を圧油源からの作動油圧に
より付勢手段の付勢力に抗して開弁させる油圧手段を備
え、該油圧手段に対し圧油源から作動油を給排して排気
弁を開閉させるようにした内燃機関の弁駆動装置におい
て、内燃機関の負荷状態やシリンダ内の爆発燃焼状態等
の運転状態を検出する運転検出手段と、該検出手段の出
力を受け、内燃機関の運転状態に応じて、圧油源での作
動油リリーフ量を調整して油圧手段に作用する作動油の
油圧の大きさを制御する油圧制御手段とを設ける。

さらに、請求項（３）に係る発明では、吸排気弁の開弁
保持を確実にし、弁の駆動効率を向上させるために、上
記油圧手段を、シリンダと、該シリンダ内に往復動可能
に嵌装され、シリンダ内を第１圧力室及び第２圧力室に
区画形成するピストンとを有する油圧シリンダとし、上
記第１及び第２圧力室の双方を常時圧油源に連通する。
さらに、ピストンの第１圧力室での受圧面積を第２圧力
室での受圧面積よりも大きくして、両受圧面積の差によ
り弁を開弁させるように構成する。

また、その場合、閉弁行程で第１圧力室から第２圧力室
に作動油が移動したときに第２圧力室に真空状態（キャ
ビディ）が発生すること等を防ぐために、請求項（４）
に係る発明では、上記第１及び第２圧力室同士を連通路
により常時連通するとともに、該連通路に第１圧力室か
ら第２圧力室への作動油の流通のみを許容する逆止弁を
設ける。

（作用）上記の構成により、請求項（１）に係る発明では、電磁
切換弁の作動によりロジック弁のパイロット圧が調整さ
れて、その軽量小形のロジック弁により油圧手段に対す
る作動油の給排切換えが行われる。ロジック弁は作動油
の流量が増大しても比較的小形のもので済み、また該ロ
ジック弁の制御は電磁切換弁が司るため、油圧配管系を
コンパクトにまとめることができる。

また、請求項（２）に係る発明では、内燃機関の運転状
態が運転検出手段により検出され、この検出手段の出力
を受けた油圧制御手段により、内燃機関の運転状態に応
じて、圧油源での作動油リリーフ量が調整されて油圧手
段に作用する作動油の油圧の大きさが可変調整される。
このため、排気弁の開弁駆動力が機関の運転状態に適正
に対応し、駆動力が過度に増大することがなく、よって
内燃機関の全ての運転状態において常に最適の駆動エネ
ルギーで排気弁を開弁駆動して、その弁の開弁動作を良
好に制御することができる。

さらに、請求項（３）に係る発明では、圧油源から高圧
の作動油が油圧シリンダに供給されると、そのピストン
が第１圧力室及び第２圧力室での受圧面積の差によって
移動し、このピストンの移動によって吸排気弁が開弁方
向に駆動される。その際、上記第１圧力室と第２圧力室
とが共に常時圧油源に連通しているので、両圧力室にほ
ぼ同時に同じ圧力の作動油が供給される。また、開弁保
持期間中は両圧力室間に圧力差がなく、作動油の洩れが
生じないので、吸排気弁の開弁保持力を大に保つことが
でき、そのリフトを安定して一定に保つことができる。
しかも、エネルギーロスが少なく、弁駆動効率を向上さ
せることができる。

また、請求項（４）に係る発明では、上記第１圧力室及
び第２圧力室が常時連通路により互いに連通されている
ので、閉弁行程で第１圧力室から第２圧力室に向かう作
動油の流路抵抗が小さくなって、第２圧力室に作動油が
スムーズに流入し、よって第２圧力室での真空状態（キ
ャビティ）の発生を抑制でき、その後の開弁行程におけ
るキャビティの崩壊によるサージ圧の発生や開弁動作の
異常、エロージョンの発生等を防止することができる。
しかも、上記連通路に第１圧力室から第２圧力室への作
動油の流通のみを許容する逆止弁が設けられているの
で、開弁行程で第２圧力室から第１圧力室に流れる作動
油の流量が過大になって弁速度が上昇することはなく、
開弁動作を適正に保つことができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第１実施例の全体構成を示し、１はデ
ィーゼル機関のシリンダヘッドであって、該シリンダヘ
ッド１には上下方向の弁箱嵌装孔２が貫通形成され、該
弁箱嵌装孔２には略円柱状の弁箱３が気密状に嵌装固定
されている。この弁箱３の下部にはその一側面から下面
まで延びる孔3aが貫通形成され、この孔3aの下端開口の
周縁部は弁座４とされている。また、シリンダヘッド１
には上記弁箱３の孔3aの側面開口に一端にて連通する孔
1aが開口され、該孔1aの他端はシリンダヘッド１側面に
開口しており、この弁箱３の孔3a及びシリンダヘッド１
の孔1aにより、ディーゼル機関の燃焼室内の排気ガスを
排出する排気ポート５が形成されている。

上記弁箱３には排気ポート５の上流端開口部を開閉する
排気弁６が摺動自在に支持され、この排気弁６は弁箱３
の弁座４（排気ポート５の開口）に着座可能な弁体6aと
該弁体6aから上方に延びるバルブステム6bとからなる。

上記弁箱３の上部には上下方向の中心線を有する空気シ
リンダ７が形成され、該空気シリンダ７内には上記排気
弁６のバルブステム6b上端が臨み、このバルブステム6b
上端には空気ピストン８が移動一体に固定されており、
この空気ピストン８によって空気シリンダ７内にピスト
ン８下側の空気室９が区画形成されている。そして、こ
の空気室９は空気供給源10に連通され、この空気供給源
10と空気室９とを連通する通路11には、空気供給源10か
ら空気室９への空気の流通を阻止して空気室９を密閉す
る逆止弁12が配設されており、空気シリンダ７により、
その空気室９に密封された空気の弾性力によって排気弁
６を閉弁方向（上方）に付勢するようにした付勢手段が
構成されている。

上記弁箱３の上部には、排気弁６を開弁駆動する駆動力
を与えるための油圧手段としての油圧シリンダ15が取り
付けられている。この油圧シリンダ15は上方に開放され
た有底円筒状のボディ本体16と、該ボディ本体16の上部
開口を液密状に閉塞するヘッドカバー17とからなるシリ
ンダボディ18を有し、上記ボディ本体16の下壁にはロッ
ド挿通孔16aが貫通形成されている。また、上記シリン
ダボディ18内にはシリンダボディ18内空間を上側の第１
圧力室21と下側の第２圧力室22とに区画するピストン19
が往復動可能に嵌装され、このピストン19の下面にはピ
ストン19よりも小径のピストンロッド20が一体に形成さ
れており、このピストンロッド20の断面積分だけピスト
ン19の第１圧力室21での受圧面積が第２圧力室22での受
圧面積よりも大とされている。また、上記ピストンロッ
ド20は上記ボディ本体16のロッド挿通孔16aに気密状に
シールされて摺動可能に挿通され、その下端は上記排気
弁６のバルブステム6b上端に当接しており、後述の圧油
源から第１圧力室21に作動油を供給することで排気弁６
を空気シリンダ７による閉弁付勢力に抗して開弁させる
ようにしている。

上記油圧シリンダ15のボディ本体16には上記第１圧力室
21と第２圧力室22とを常時連通する連通路23が形成さ
れ、該連通路23には、第１圧力室21から第２圧力室22へ
の作動油の流通のみを許容してその逆は阻止する逆止弁
24が配設されている。

また、上記油圧シリンダ15のヘッドカバー17には作動油
を上記第１圧力室21に供給する供給通路25が形成され、
この供給通路25には、第１圧力室21への作動油の流入の
みを許容してその逆は阻止する逆止弁26が配設されてい
る。上記供給通路25の上流端は作動油供給管27を介して
作動油ポンプ28の吐出側に連通され、作動油ポンプ28の
吸込側は作動油タンク29に連通している。上記作動油供
給管27の途中には所定圧力の作動油を蓄圧するアキュム
レータ30が接続されており、このアキュムレータ30及び
作動油ポンプ28により圧油源が構成されている。

さらに、上記ヘッドカバー17ないしボディ本体16には排
出通路32が形成され、該排出通路32は作動油排出管33を
介して上記作動油タンク29に連通されている。また、排
出通路32は上記第１圧力室21に並列な２つの絞り34,34
を介して、また第２圧力室22に並列な３つの絞り35,35,
…を介してそれぞれ連通されている。よって上記第２圧
力室22は上記各絞り34,35及び排出通路32により第１圧
力室21と共に圧油源に常時連通されており、油圧シリン
ダ15の第１圧力室21及び第２圧力室22に対し作動油を給
排することで排気弁６を開閉させ、上記供給通路25によ
って第１圧力室21に作動油が供給されたときに、ピスト
ン19の第１圧力室21での受圧面積と第２圧力室22での受
圧面積との差によってピストン19を下方に移動させて排
気弁６を開弁させるようにしている。

上記作動油排出管33の途中にはロジック弁36が配設され
ている。このロジック弁36は、内部に弁座37aを有する
バルブケース37と、該バルブケース37に対し弁座37aに
着座可能にかつ往復動可能に嵌装され、バルブケース37
内を作動油排出管33に連通する作動油室38及びパイロッ
ト室39に区画形成するポペット弁からなる弁体40と、上
記パイロット室39に縮装され、弁体40を閉弁方向に付勢
するばね41と、弁体40の最大開度（最大ストローク）を
調整する手動調整器42とを備え、上記パイロット室39は
上記作動油供給管27にパイロット管43を介して連通され
ており、パイロット室39に対するパイロット圧の導入の
有無によって弁体40を開閉して作動油排出管33を開閉
し、パイロット圧がないときには作動油室38の作動油圧
により弁体40を開動作させる一方、パイロット圧により
弁体40を閉動作させるようにしている。

また、上記作動油供給管27には、上記アキュムレータ30
とパイロット管43への分岐部との間に上記ロジック弁36
のパイロット圧を調整してその開閉時期を切換制御する
ための電磁切換弁45が配設され、該電磁切換弁45は制御
部50によって作動制御される。この電磁切換弁45は３つ
のポート（Ｐ），（Ｔ），（Ａ）並びに供給及び排出の
２つの切換位置を有し、ポート（Ｐ）が作動油ポンプ28
の吐出側ないしアキュムレータ30に、ポート（Ａ）が油
圧シリンダ15の第１圧力室21にそれぞれ連通されてい
る。また、ポート（Ｔ）は上記ロジック弁36と作動油タ
ンク29との間の作動油排出管33に連通されており、制御
部50によって電磁切換弁45を図示の如く供給位置に位置
付けたときには、ポート（Ｐ），（Ａ）同士を連通さ
せ、かつポート（Ｔ）は閉塞することにより、高圧の作
動油を第１圧力室21に供給するとともに、パイロット圧
をロジック弁36のパイロット室39に供給してロジック弁
36を閉弁し、第１圧力室21の作動油を絞り34,35を介し
て第２圧力室22にも供給して、両室21,22での受圧面積
の差によりピストン19を下方に移動させて排気弁６を開
く。一方、電磁切換弁45を排出位置に位置付けたときに
は、ポート（Ｔ），（Ａ）同士を連通させ、かつポート
（Ｐ）を閉塞することにより、電磁切換弁45下流の作動
油供給管27内の作動油をタンク29に抜き、パイロット圧
を零として作動油室38の作動油圧によりロジック弁36を
開弁させ、第１圧力室21及び第２圧力室22内の作動油を
作動油タンク29に排出させながらピストン19を上方に移
動させ、排気弁６を閉じるようになされている。

さらに、上記作動油ポンプ28の吐出側は作動油排出管33
の下流端にリリーフ管46を介して連通されている。この
リリーフ管46には作動油リリーフ量を調整するための手
動リリーフ弁47及び電磁リリーフ弁48がポンプ28側から
順に直列に配設され、上記手動リリーフ弁47により作動
油圧の最大値を、また電磁リリーフ弁48によって作動油
圧をそれぞれ設定するようにしている。そして、上記電
磁リリーフ弁48は上記制御部50によって制御される。こ
の制御部50には、ディーゼル機関の運転状態としての図
示平均有効圧力又は燃料噴射量を検出する運転検出部51
の出力信号が入力されており、制御部50において検出部
51からの情報を、予め第２図に示す如く図示平均有効圧
力又は燃料噴射量に対して適正な弁速度が得られるよう
に設定されたマップに照合して目標の作動油圧を求め、
その目標作動油圧に実際の作動油圧がなるように電磁リ
リーフ弁48を制御するようにしている。よって、この実
施例では、上記電磁リリーフ弁48及び制御部50により、
運転検出部51の出力を受け、ディーゼル機関の運転状態
に応じて圧油源での作動油リリーフ量を調整して油圧シ
リンダ15に作用する作動油の油圧の大きさを制御するよ
うにした油圧制御手段52が構成されている。

次に、上記実施例の作動について説明する。

ディーゼル機関の運転時、制御部50による制御により電
磁切換弁45が機関回転数に応じたタイミングで供給位置
と排出位置との間で切り換えられ、この電磁切換弁45の
切換えに伴って排気弁６が開閉される。すなわち、排気
弁６の閉弁状態において、制御部50によって電磁切換弁
45が供給位置に位置付けられると、そのポート（Ｐ），
（Ａ）同士の連通及びポート（Ｔ）の閉塞により、作動
油ポンプ28ないしアキュムレータ30からの高圧の作動油
が油圧シリンダ15の第１圧力室21に供給される。これと
同時に、作動油供給管27内の作動油圧がパイロット圧と
してロジック弁36のパイロット室39に供給されてロジッ
ク弁36が閉弁し、このことにより第１圧力室21の作動油
が絞り34,35及び排出通路32を介して第２圧力室22にも
供給される。ピストン19の第１圧力室21での受圧面積は
第２圧力室22での受圧面積よりも大きいため、この受圧
面積の差によりピストン19が空気シリンダ７による閉弁
付勢力に抗して下方に移動し、このピストン19により排
気弁６が押し下げられて開く。

その際、上記油圧シリンダ15の第１圧力室21に作動油ポ
ンプ28ないしアキュムレータ30から高圧の作動油が供給
された状態では、上記第１圧力室21と第２圧力室22とは
共に圧油源に連通しているので、排気弁６の開弁状態に
おいて第１圧力室21及び第２圧力室22の圧力は同じとな
り、両室21,22間で作動油の往来がなくなる。その結
果、排気弁６の開弁保持力を大に保つことができ、その
リフトを安定して一定に保つことができる。

しかも、第１圧力室21からの作動油の洩れがなくなり、
作動油を高圧にする作動油ポンプ28によるエネルギーロ
スが少なく、弁駆動効率を向上させることができる。

この後、排気弁６が閉じるときには、上記電磁切換弁45
は排出位置に位置付けられる。この電磁切換弁45の排出
位置への位置付けに伴い、そのポート（Ｔ），（Ａ）同
士が連通し、かつポート（Ｐ）が閉塞され、このことに
より上記ロジック弁36に対するパイロット圧がなくな
る。そして、上記第１圧力室21に絞り34,35、排出通路3
2及び作動油排出管33によって連通しているロジック弁3
6の作動油室38の圧力は高いので、上記パイロット圧が
なくなるのに伴ってロジック弁36の弁体40が開き、この
ことにより、作動油はロジック弁36を経て作動油タンク
29に戻る。この作動油の排出に伴い、上記空気シリンダ
７による閉弁付勢力により排気弁６がピストン19と共に
上方に移動する。以上により排気弁６の開閉動作の１サ
イクルが終了し、以後、上記と同様の動作を繰り返す。

その際、上記第１圧力室21及び第２圧力室22が連通路23
により互いに連通されているので、第１圧力室21から第
２圧力室22に向かう作動油の流路抵抗は小さく、第２圧
力室22に作動油がスムーズに流入する。よって第２圧力
室22で真空状態が発生するのを抑制することができ、次
の開弁行程におけるサージ圧の発生や開弁動作の異常、
エロージョンの発生を防止することができる。しかも、
上記連通路23に第１圧力室21から第２圧力室22への作動
油の流通のみを許容する逆止弁24が設けられているの
で、後の開弁行程では第２圧力室22から第１圧力室21に
流れる作動油の流量が適度となってピストン19（排気弁
６）の移動に制動がかかり、よって排気弁６の開弁動作
を適正に保つことができる。

このようなディーゼル機関の運転中、そのシリンダの図
示平均有効圧力又は燃料噴射量が運転検出部51により検
出され、この検出部51の出力を受けた制御部50により、
検出部51からの情報が、予め設定されたマップ（第２図
参照）に照合されて目標の作動油圧が求められ、その目
標作動油圧に実際の作動油圧がなるように電磁リリーフ
弁48が作動制御されて、圧油源での作動油のリリーフ量
が調整される。つまり、ディーゼル機関の運転状態に応
じて作動油の油圧が可変変調される。このため、排気弁
６の開弁駆動力がディーゼル機関の運転状態に適正に対
応し、該駆動力が過度に増大することはなく、よってデ
ィーゼル機関の全ての運転状態において常に最適の駆動
エネルギーで排気弁６を開弁駆動して、その弁駆動を良
好に制御することができる。

したがって、この実施例においては、ロジック弁36によ
り作動油の給排切換えが行われ、電磁切換弁45は該ロジ
ック弁36の制御のための機能で済み、よって油圧配管系
をコンパクトにまとめることができるとともに、ロジッ
ク弁36は作動油の流量が増大しても比較的小形のもので
済み、ロジック弁36を小形化することができる。

第３図は本発明の第２実施例を示し（尚、第１図と同じ
部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略
する）、ロジック弁36により作動油の排出に代えて作動
油の供給を制御するようにしたものである。

すなわち、この実施例では、作動油供給管27の途中にロ
ジック弁36が配設されている。また、作動油排出管33の
途中には４ポート２位置の電磁切換弁45′が配設されて
いる。この電磁切換弁45′のポート（Ｂ）は油圧シリン
ダ15の排出通路32に、ポート（Ｔ）は作動油タンク29
に、ポート（Ｐ）はロジック弁36直上流の作動油供給管
27にそれぞれ連通されている。また、ポート（Ａ）は上
記ロジック弁36のパイロット室39に連通されている。そ
して、制御部50によって電磁切換弁45′を供給位置（図
示の状態）に位置付けたときには、ポート（Ａ），
（Ｔ）同士を連通させ、かつポート（Ｂ），（Ｐ）を共
に閉塞して、ロジック弁36のパイロット圧をなくし、作
動油ポンプ28ないしアキュムレータ30から作動油圧によ
りロジック弁36を開弁させるとともに、電磁切換弁45′
により作動油排出管33を閉塞することにより、高圧の作
動油を油圧シリンダ15の第１圧力室21及び第２圧力室22
に供給する。一方、排出位置に位置付けたときには、ポ
ート（Ａ），（Ｐ）同士及びポート（Ｂ），（Ｔ）同士
をそれぞれ連通させて、ロジック弁36のパイロット室39
にパイロット圧を作用させ、ロジック弁36を閉じ、第１
圧力室21への作動油の供給を停止するとともに、電磁切
換弁45′により作動油排出管33を開放することにより、
作動油を第１圧力室21及び第２圧力室22から作動油タン
ク29に排出するようになされている。その他は上記第１
実施例と同様に構成されている。

したがって、この実施例の場合、制御部50によって電磁
切換弁45′が供給位置に位置付けられると、ロジック弁
36のパイロット圧がなくなり、作動油ポンプ28ないしア
キュムレータ30からの作動油圧によりロジック弁36が開
弁する。また、電磁切換弁45′により作動油排出管33が
閉塞されるため、高圧の作動油が油圧シリンダ15の第１
圧力室21及び第２圧力室22に供給され、このことにより
ピストン19が下降移動して排気弁６が開弁する。

一方、この後、電磁切換弁45′が排出位置に位置付けら
れると、ロジック弁36のパイロット室39にパイロット圧
が作用して該ロジック弁36が閉弁し、第１圧力室21への
作動油の供給が停止される。これと同時に、電磁切換弁
45′により作動油排出管33が開放される。このことによ
り、上記第１圧力室21及び第２圧力室22内の作動油が作
動油タンク29に排出されながら、ピストン19が排気弁６
と共に上方に移動する。よって、上記第１実施例と同様
の作用効果を奏することができる。

また、第４図は本発明の第３実施例を示し、ロジック弁
36により作動油の供給及び排出の双方をコントロールす
るようにしたものである。すなわち、この実施例では、
作動油供給管27に供給側ロジック弁36aが、また作動油
排出管33に排出側ロジック弁36bがそれぞれ配設されて
いる。また、その各ロジック弁36a,36bのパイロット室3
9,39はパイロット管43,43を介してロジック弁36a上流の
作動油供給管27又はロジック弁36b下流の作動油排出管3
3に接続されている。そして、上記パイロット管43,43に
は、両ロジック弁36a,36bのパイロット室39,39に対する
パイロット圧の供給を切り換える４ポート２位置の電磁
切換弁45″が配設されており、この電磁切換弁45″を図
示の如く供給位置に位置付けたときに、作動油ポンプ28
からの高圧の作動油を排出側ロジック弁36bのパイロッ
ト室39に供給してロジック弁36bを閉じるとともに、供
給側ロジック弁36aのパイロット圧をなくして該ロジッ
ク弁36aを開弁させることにより、高圧の作動油を油圧
シリンダ15の第１圧力室21及び第２圧力室22に供給す
る。一方、電磁切換弁45″を排出位置に位置付けたとき
には、逆に、作動油ポンプ28からの高圧の作動油を供給
側ロジック弁36aのパイロット室39に供給して該ロジッ
ク弁36aを閉じるとともに、排出側ロジック弁36bのパイ
ロット圧をなくして該ロジック弁36bを開弁させること
により、高圧の作動油を油圧シリンダ15の第１圧力室21
及び第２圧力室22から排出するようになされている。

したがって、この実施例でも、上記実施例と同様の作用
効果を奏することができることに加え、特に、作動油の
供給及び排出の双方にロジック弁36a,36bを使用してい
るので、油圧系をさらにコンパクト化できる利点があ
る。

尚、上記各実施例では、排気弁６を開閉する弁駆動装置
について説明したが、本発明は吸気弁の駆動装置にも容
易に適用することができる。その場合、吸気弁及びその
周辺部の構造は上記排気弁６の場合と全く同じであり、
吸気弁駆動装置の構成は上記各実施例と同様となる。但
し、吸気弁の開弁駆動力は排気弁６と異なり各運転状態
に対して一定でよいので、作動油圧を可変調整する電磁
リリーフ弁48やその制御システム等は省略することがで
きる。

また、本発明は、ディーゼル機関以外の内燃機関の弁駆
動装置に対しても運用できるのは勿論である。

（発明の効果）以上説明したように、請求項（１）に係る発明によれ
ば、内燃機関の吸排気弁を油圧により開弁させるように
した弁駆動装置において、作動油の給排切換用の弁をロ
ジック弁とし、そのロジック弁のパイロット圧を電磁切
換弁によって調整してロジック弁を開閉制御するように
したことにより、弁を小形化することができるととも
に、作動油流量の大小や内燃機関の種類に拘らず、電磁
切換弁を小形化しかつその種類をも少なくでき、よって
油圧配管系のコンパクト化及びコストダウン化を図るこ
とができる。

また、請求項（２）に係る発明によると、内燃機関の運
転状態を検出し、その運転状態に応じて、排気弁を開弁
させるための作動油の油圧の大きさを圧油源での作動油
のリリーフ量の調整によって可変制御するようにしたこ
とにより、内燃機関の運転状態の如何に拘らず常に最適
の駆動エネルギーで排気弁を駆動でき、その良好な弁速
度制御を行うことができる。

さらに、請求項（３）に係る発明によれば、吸排気弁を
開弁駆動するための油圧手段を油圧シリンダとし、その
ピストン両側の第１圧力室及び第２圧力室を共に常時圧
油源に連通し、ピストンを両室での受圧面積の差によっ
て駆動するようにしたことにより、弁の開弁中は両室の
圧力を同じとして第１圧力室から第２圧力室への作動油
の洩れをなくすことができ、エネルギーロスを低減して
弁駆動効率の向上を図ることができるとともに、弁を開
弁状態に確実に保持してそのリフトを安定して一定に保
ち得、内燃機関の機能、性能の向上を図ることができ
る。

また、請求項（４）に係る発明によれば、上記第１圧力
室と第２圧力室とを常時連通し、その連通路に逆止弁を
設けたことにより、閉弁行程で第２圧力室に発生する真
空状態をなくして、サージ圧やエロージョンの発生を防
止できるとともに、開弁行程での弁速度を抑えて、開弁
動作の最適化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１実施例を示し、第１図
はその全体構成を示す油圧回路図、第２図は機関の運転
状態に対する作動油圧の変化の特性を設定したマップの
特性図である。第３図は第２実施例の全体構成を示す油
圧回路図である。第４図は第３実施例の全体構成を示す
油圧回路図である。第５図はクランク角に対するシリン
ダ内圧及び排気弁のリフト量の特性を示す特性図、第６
図は排気弁の開弁駆動力の決定因子を示す説明図であ
る。６……排気弁７……空気シリンダ（付勢手段） 15……油圧シリンダ（油圧手段） 18……シリンダボディ 19……ピストン 20……ピストンロッド 21……第１圧力室 22……第２圧力室 23……連通路 24……逆止弁 28……作動油ポンプ 30……アキュムレータ 36,36a,36b……ロジック弁 45,45′,45″……電磁切換弁 48……電磁リリーフ弁 50……制御部 51……運転検出部（運転検出手段） 52……油圧制御手段

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸排気弁を閉弁方向に付勢する
付勢手段と、吸排気弁を圧油源からの作動油圧により上記付勢手段の
付勢力に抗して開弁させる油圧手段とを備え、該油圧手段に対し圧油源から作動油を給排して吸排気弁
を開閉させるようにした内燃機関の弁駆動装置におい
て、上記圧油源から油圧手段に作動油を供給する供給系又は
油圧手段の作動油を圧油源に排出する排出系の少なくと
も一方に配設され、パイロット圧に応じて供給系又は排
出系を開閉するロジック弁と、上記ロジック弁のパイロット圧を調整してその開閉時期
を切り換える電磁切換弁とを備えたことを特徴とする内
燃機関の弁駆動装置。
【請求項２】内燃機関の排気弁を閉弁方向に付勢する付
勢手段と、排気弁を圧油源からの作動油圧により上記付勢手段の付
勢力に抗して開弁させる油圧手段とを備え、該油圧手段に対し圧油源から作動油を給排して排気弁を
開閉させるようにした内燃機関の弁駆動装置において、内燃機関の運転状態を検出する運転検出手段と、該検出手段の出力を受け、内燃機関の運転状態に応じ
て、圧油源での作動油リリーフ量を調整して油圧手段に
作用する作動油の油圧の大きさを制御する油圧制御手段
とを設けたことを特徴とする内燃機関の弁駆動装置。
【請求項３】油圧手段は、シリンダと、該シリンダ内に
往復動可能に嵌装され、シリンダ内を第１圧力室及び第
２圧力室に区画形成するピストンとを有する油圧シリン
ダで構成され、上記第１及び第２圧力室は共に常時圧油源に連通され、上記ピストンの第１圧力室での受圧面積は第２圧力室で
の受圧面積よりも大とされ、両受圧面積の差によって弁
を開弁させるように構成されていることを特徴とする請
求項（１）又は（２）記載の内燃機関の弁駆動装置。
【請求項４】第１及び第２圧力室同士を常時連通する連
通路を設け、該連通路に、第１圧力室から第２圧力室への作動油の流
通のみを許容する逆止弁を設けたことを特徴とする請求
項（３）記載の内燃機関の弁駆動装置。