JPS5853615A - 機械・油圧式運動伝達機構を備えた往復動ピストン式内燃機関用の弁制御装置 - 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】 本発明は、カム軸と弁との間で運動を伝達する機械・油
圧式運動伝達機構を備えだ往復動ピストン式内燃機関用
の弁制御装置であって、該弁制御装置の油圧媒体が弁開
放時間の変化のために、閉鎖可能な放圧導管を介して制
御されて放圧されるようになっている形式のものに関す
る。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第２９２６３２７号明細
書に基づいて公知のこのような形式の弁制御装置では、
内燃機関の種種異なった運転状態への適合を目的として
機械・油圧式弁制御装置を介して弁制御時間を変化させ
ることができる。

このために使用されている制御装置は、カム軸によって
駆動されかつ九のカム軸に対する角度位置を制限内で変
化可能な回転滑り弁を有している。この回転滑り弁は油
圧媒体で、カム軸のカムによって機械的に規定される弁
開放時間を短縮する。この弁開放時間の短縮は、それが
低回転数時における弁の重なりの減少又は絞り損失の低
下による燃料消費の低減のために、又は内燃機関の良好
な始動のために有利な場合に行なわれる。

しかしながらこの公知の弁制御装置の欠点は。

電子制御例えば動作特性制御の利点が伝達機構及びサー
ボ調節器にかかる高価な費用なしには得られないという
ことである。また回転滑り弁の所望の調節を可能ならし
める正確さは、伝達機構の精度によって左右される。不
可避な製作誤差は、事実上避けることのできない伝達誤
差を生ぜしめる。また公知の形式では、個個のシリンダ
の弁の互いに無関係でかつ可変な制御、及び場合によっ
てはシリンダの遮断は不可能である。

冒頭に述べた形式の弁制御装置において、油圧媒体のた
めの放圧導管に、電気的に制御される弁が配置されてい
ることを特徴とする本発明の弁制御装置には公知のもの
に比べて次の利点がある。すなわち本発明の弁制御装置
によって、機械的に与えられる制御時間内において極め
て短い可変の応動時間が弁開放時間の短縮のために得ら
れるａまた本発明の構成に必要な製作費も僅かである。

さらに本発明の弁制御装置によれば個個のシリンダの弁
を互いに無関係に可変に制御すること及び場合によって
はシリンダを遮断することも可能である。

特許請求の範囲の従属項に記載した手段によって、本発
明による弁制御装置の有利な実施例が可能である。圧電
式の制御によって特に短い応動時間が可能であり、また
２つの弁制御装置のだめにただ１つの圧電作動体を使用
することによって構成はさらに簡単化され得る。

次に図面につき本発明の詳細な説明する。

内燃機関１にはカム３を備えたカム軸２が支承されてい
る。各カム３の動きは、制御シリンダ５内を滑動するビ
ス”’４によって検出される。ピストン４は中空室６を
形成していて、この中空室内に押圧コイルばね７を収容
している。

制御シリンダ５はその全長のほぼ真中にストッパリング
８を有している。ストツノにリングによって分割されて
いる制御シリンダ５の、ピストン４から離れている細分
内では別のピストン９が案内されている。このピストン
９はピストン４に向いているピストン底部に切欠き１ｏ
を有しており、この切欠き１ｏには押圧コイルばね７の
他方の端部が係合している。ピストン９１ｄ内燃機関Ｉ
の吸気弁１１と結合されている。ピストン９は同様に中
空室１２を有していて、この中空室１２には押圧コイル
ばね１３が係合している。この押圧コイルばね１３のば
ね受けは制御シリンダ５の底部１４である。

制御シリンダ５の、第１図で見てストンＡ　ＩＪング８
の上側には放圧導管１５が開口している。

この放圧導管１５からは供給導管１６が分岐しており、
この供給導管１６は逆止弁１７を介して油圧媒体１８の
ための貯え室に通じている。

放圧導管１５からはさらに戻し導管１９が分岐している
。この戻し導管１９はスプール２０によって閉鎖可能で
ある。放圧導管１５内で案内されるスプール２０は、放
圧導管１５の拡大部２２と協働するつば２１を有してい
る。つば２１及び拡大部２２によって、戻し導管１９の
だめの開放位置と閉鎖位置との間におけるスプール２０
の長手方向運動可能性は制限される。転削部２４に配設
された押圧コイルばね２３はスプール２０を常に戻し導
管１９の閉鎖位置に保とうとしている。スプール２０は
緊締舌状体２５を有しており、この緊締舌状体２５は押
圧コイルばね２３の内部を貫いて、放圧導管１５から側
方に突出している対応受け２６に係合している。この対
応受け２６には緊締押圧片２７が対向して位置しており
、との緊締押圧片２７は、積み重ねられた圧電円板から
成る柱体２８の自由端部に固定されている。柱体２日は
緊締押圧片２７とは反対側の端部で内燃機関１のケーシ
ングに堅く結合されている。接続部２９は柱体２８の圧
電円板に電圧を供給するために働く。

柱体２８に電圧が印加されていないと、緊締押圧片２７
はスプール２０の緊締舌状体２５を対応受け２６に向か
って押圧して、スプール２０を第１図に示されているよ
うに戻し導管１９のだめの閉鎖位置において緊締する０
両ピストン４．９間の中空室７、制御シリンダ５とスプ
ール２０との間の放圧導管１５及び、逆止弁１７に到る
までの供給導管１６は気泡なしに油圧媒体１８によって
満たされている。矢印３０の方向に回転するカム３の機
械的な運動は、ピストン４、油圧媒体１８及びピストン
９を介して吸気弁１１に直接伝達される。これによって
吸気弁ＩＴは吸気開口を開放する。この場合スプール２
０は油圧媒体１８の圧力に屈服しない。なぜならばスプ
ール２０の緊締舌状体２５が対応受け２６と緊締押圧片
２７との間に緊締されているからである。柱体２８に制
御電圧が印加されるやいなや、柱体２８は縦方向におい
て縮み。

スプール２０を解放する。スプール２０は油圧媒体１８
の圧力下で戻し導管１９を開放し、油圧媒体１８はピス
トン４によって戻し導管１９を通して搬送される。吸気
弁１１を備えたピストン９は閉鎖位置に逆戻りする。第
２図には種種異なった運転状態に対する吸気弁１１の運
動特性曲線が示されている。特性曲線３１は、カム軸２
のカム３によってのみ規定されている運動経過を示して
いる。特性曲線３２及び特性曲線３３は短縮された弁開
放時間の運動経過を示している。両特性曲線３２．３３
は、既に述べたように、低い回転数における弁の重なり
又は絞り損失を減少することができる。スプール２０が
、カム３からピストン４に伝達される運動の始めにおい
て既に開放されていると、吸気弁１１は開放されない。

このことはシリンダの遮断のために重要である。内燃機
関の節約運転はまた、部分負荷時に所与のシリンダの半
分だけが完全に充てんされ、残り半分がただ部分的にし
か充てんされないことによっても達成される。可変の弁
制御と有利には同様に可変の、燃料噴射及び場合によっ
ては排ガス戻しとの協働が電子制御装置３４を介して最
適化さね、ることか最も望ましい。この電子制御装置３
４は第４図において略示されている。電子制御装置３４
の入力側には、機関回転数、負荷、作業ピストンの上死
点の位置、オイル温度、水温、空気温度、燃料の種類及
び空気圧ないしは吸気圧を介して情報化される信号が入
力される。これらの情報は制御信号に加工され、これら
の制御信号は出力３５（燃料噴射開始及び終了）、３６
（弁制御）及び３７（排ガス戻゛シ）を介して相応な制
御箇所に送られる。

第３図に示された第２実施例の弁制御装置では、スプー
ル２０及びこのスプール２０を制御するすべて構成部材
の代わりに圧電・油圧式の制御ユニット３８が使用され
ている。この制御ユニット３８はスプールケーシング３
９と駆動体ケーシング４０とから成っている。スプール
ケーシング３９はスプール４２のための孔を４１を有し
ており、この孔４１はスプール４２０両側でねじ山付ビ
ン４３．４４によって閉鎖されている　スプールケーシ
ング３９に設けられた通路４５及び通路４６は、２つの
弁制御装置の各１つの放圧導管１５と接続されている、
通路４７は戻し導管１９と接続している。スプール４２
の減径部４８及び通路４５，４６，４７の開口は。

ねじ山付ビン４３，４４のストツノぐによって運動距離
を調節可能なスプール４２の可能な両路端位置において
、通路４５．４６のどちらか一方が通路４７と接続され
るように配置されている。

スプール４２の第３図に示されている位置では通路４５
と通路４７とが接続されており、通路４６は閉鎖されて
いる。すなわち、通路４５と接続されている放圧導管１
５を備えた弁制御装置は、この弁制御装置のカム３が所
属のピストン４を駆動しはじめたとしても作用しない。

これに対して、通路４６と接続されている放圧導管１５
を備えた弁制御装置は作用中であり、この弁制御装置の
油圧媒体１８は逃げることができず、所属のカム３によ
って作用されるピストン４の運動はピストン９を介して
所属の吸気弁１１に伝達される。スプールケーシング３
９に設けられたスプール４２の位置を制御するために、
スプール３２の両側にある圧力室４９．５０はスプール
ケーシング３９に設けられた通路５１．５２及び駆動体
ケーシング４０に設けられた通路５３．５４を介して駆
動体ケーシング４０に設けられた圧力室５５．５６と接
続されている。

両圧力室５５．５６は、相応なシリンダ５５１５６内で
案内されているピストン５７の両側に位置している。こ
のピストン５７は減径部５８を有している。この減径部
５８の範囲には、駆動体ケーシング４０を内燃機関１の
潤滑油回路に接続している通路５９が開口している。駆
動体ケーシング４０を潤滑油回路に接続するためには導
管６０が働いている。圧力室５５．５６は絞り間隙６１
．６２によって互いにかつ圧力接続部５９．６０と接続
されている。ピストン５７は、積み重ねられた圧電円板
から成る柱体６４゛の端部を形成しているビン６３に固
定されている。

柱体６４の他方の端部６４を形成しているビン６５は駆
動体ケーシング４０と堅く結合されている。電気的な接
続部６６は柱体６４からシール部材６７を貫いて電子制
御装置３４に通じている。蓋６８はシリンダ５５１５６
を閉鎖している。

柱体６４に電圧が印加されていないと、スプール４２は
第３図に示されていない位置に（左側のねじ山付ビン４
３に当接して）保たれる。

電圧が印加されるやいなや、柱体６４は伸張してピスト
ン５７を第３図で見て左に向かって移動する。この結果
圧力室５５における圧力ひいては圧力室４９における圧
力が上昇するのに対して、圧力室５６における圧力及び
圧力室５０における圧力が降下する。圧力をノ々ランス
するためにスプール弁４２は右に向かって運動してねじ
山付ビン４４に当接する。これによって通路４５が閉鎖
されて通路４６が開放される。

第３図に示されている圧電・油圧式の制御ユニット３８
はつまり２つの弁制御装置を制御するのに適している。

たとえ圧電素子の電気的な制御が故障したとしても、内
燃機関は半分の負荷で駆動され得る（１つのシリンダは
全負荷で。

次のシリンダは無負荷でというように駆動される）。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧電式に制御される弁制御装置の第１実施例を
示す断面図、第２図は縦軸に弁運動距離、横軸に時間（
クランク角度）をとった非運動特性線図、第３図は圧電
式に制−される別の作動体を備えた弁制御装置の第２実
施例を示す断面図、第４図は弁制御装置のための制御、
。 ルス信号を送る電子制御装置の略示図である。 １・・・内燃機関、２・・・カム軸、３・・・カム、４
゜９・・・ピストン、５・・・制御シリンダ、６．１２
・・・中空室、７，１３．２３・・・押圧コイルばね、
８・・・ストツノξす／グｈｌＯ・・・切欠き、　　１
１−・・吸気弁、１４・・・底部、１５・・・放圧導管
、１６・・・供給導管、１７・・・逆止弁、１８・・・
油圧媒体、１９・・・戻し導管、２０．４２・・・スプ
ール、２１・・・つば、２２・・・拡大部、２４・・・
転削部、２５・・・緊締舌状体、２６・・・対応受け、
２７・・・緊締押圧片、２８，６４・・・柱体。 ２９．６６・・・接続部、３０・・・矢印、３１，３２
．３３・・・特性曲線、３４・・・電子制御装置、３５
　、３６　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　カム軸と弁との間で運動を伝達する機械・油圧式
   運動伝達機構を備えた往復動ピストン式内燃機関用の弁
   制御装置であって、該弁制御装置の油圧媒体が弁開放時
   間の変化のために、閉鎖可能な放圧導管を介して制御さ
   れて放圧されるようになっている形式のものにおいて、
   油圧媒体（１８）のための放圧導管（１５）に、電気的
   に制御される弁が配置されていることを特徴とする、機
   械・油圧式運動伝達機構を備えた往復動ピストン式内燃
   機関用の弁制御装置。 ２　電気的に制御される弁が、油圧媒体（１８）の圧力
   によって開放方向に負荷されるスプール弁であり、該ス
   プール弁のスプール（２ｏ）に、該スプールの運動方向
   に対して直角な運動成分を有する電気的な作動体が配属
   されており、該作動体が、供給電圧が投入又は遮断され
   るまでスプール（２０）Ｋ緊締力を加え。 該スプール（２０）の運動を阻止する特許請求の範囲第
   １項記載の弁制御装置。 ３、電気的な作動体が圧電式の作動体である特許請求の
   範囲第２項記載の弁制御装置。 ４　電気的な作動体が、積層されて柱体（２８）を形成
   する複数の圧電円板から成っている特許請求の範囲第２
   項記載の弁制御装置。 ５　柱体（２８）の軸線がスプール（２０）の運動方向
   に対して少なくともほぼ直角に延びている特許請求の範
   囲第４項記載の弁制御装置。 ６、　スプール（２０）が緊締舌状体（２５）を有して
   いる特許請求の範囲第２項記載の弁制御装置。 ７　電気的な作動体がスプール（２０）を、ケーシング
   に固定されたストツノξに押圧して力接続で堅く保持す
   る特許請求の範囲第２項記載の弁制御装置。 ８、　電気的な作動体が緊締押圧片（２７）を、弁ケー
   シングが対応受け（２６）を有している特許請求の範囲
   第２項記載の弁制御装置。 ９、　電気的に制御される弁がスプール弁であり、該ス
   プール弁のスプール（４２）が圧電式の制御ユニットに
   よって放圧導管（１５）に対する開放位置及び閉鎖位置
   に制御可能である特許請求の範囲第１項記載の弁制御装
   置。 １０　　スプール（４２）が放圧導管（１５）に対して
   少なくともほぼ直角に配置されている特許請求の範囲第
   ９項記載の弁制御装置。 １１　　スプール（４２）が２つの弁制御装置の放圧導
   管（１５）に作用する特許請求の範囲第９項記載の弁制
   御装置。 １２、圧電式の制御ユニットが圧電・油圧式の制御ユニ
   ツ）　（３８）であり、該制御ユニットが、圧電式に作
   用する駆動体（６４）と、該駆動体と結合されていて液
   体で満たされた室内に配置されていてしかも該室を２つ
   の圧力室（５５゜５６）に仕切っているピストン（５７
   ）と、孔（４１）内で摺動するスプール（４２）とを有
   しており、スプール（４２）が、駆動体（６４）と結合
   されたピストン（５７）よりも著しく　小さな横断面を
   有し、スプール（４２）を収容している孔（４１）を、
   ピストン（５７）に隣接した圧力室（５５，５６）と接
   続されている２つの圧力室（４９，５０）Ｉｃ分割して
   おり、スプール（４２）の中央部分に減径部（４８）が
   設けられていて、該減径部が可能な位置の少なくとも１
   つにおいて少なくとも１つの放圧導管を閉鎖し、少なく
   とも１つの別の位置において該放圧導管の範囲から離れ
   て、スプール（４２）が該放圧導管を開放するようにな
   っている特許請求の範囲第９項記載の弁制御装置。 １３、スプール（４２）Ｋよって閉鎖可能又は開放　−
   可能な各導管が、カム軸（２）と弁（１１）との間で運
   動を伝達する機械・油圧式運動伝達機構の油圧媒体（１
   ８）のための放圧導管である特許請求の範囲第１２項記
   載の弁制御装置。 １４　　スプール（４２）のだめの孔（４１）がスプー
   ル（４２）の両側で、スプール（４２）のための調節可
   能で機械的なストツノξによって閉鎖されている特許請
   求の範囲第１２項記載の弁制御装置。 １５　　ピストン（５７）の両側にある圧力室（５５゜
   ５６）が絞り間隙（６１，６２）を介して互いにかつ、
   圧電・油圧式の制御ユニット（３８）の油圧液体のため
   の圧力接続部と接続されている特許請求の範囲第１２項
   記載の弁制御装置。 １６　　圧力接続部が、内燃機関（１）の潤滑油回路に
   通じている接続部である特許請求の範囲耐１５項記載の
   弁制御装置。 １７　　スプール横断面に対するピストン横断面の油圧
   伝達比が、圧電式に作用する駆動体（６４）から取出し
   可能な運動距離に対するスプール運動距離の比よりも大
   である特許請求の範囲第１２項記載の弁制御装置。 １８、ヒストン（５７）の線膨張係数が、ピストン（５
   ７）を取囲んでいる駆動体ケーシング（４ｏ）の線膨張
   係数よりも犬である特許請求の範囲第１２項記載の弁制
   御装置。