JPWO2008001699A1 - エンジンバルブ装置 - Google Patents

Abstract

バルブの開閉動作を可変としたエンジンバルブ装置であっても、エンジンの高速回転に追従可能であって、かつ効率的に稼働可能なエンジンバルブ動作を可変にするエンジンバルブ装置を提供することを目的として、回転するカムの押圧力とバルブスプリングの押圧力により吸気ポートを開閉動作する吸気バルブ３と、吸気バルブ３と同方向に運動可能なピストン２３と、ピストン２３がその内部を運動可能なように収容したシリンダ部２２と、ピストン２３とシリンダ部２２とからなる油圧アクチュエータ２０と、ピストン２３とシリンダ部２２により構成される圧力室に連通する給排管路２１ｄと、圧力室から流出した作動油を給排管路２１ｄを介して畜圧するアキュームレータ５０と、圧力室とアキュームレータ５０との間の作動油の流通を制御する制御する電磁開閉弁３０と有し、電磁開閉弁３０は油圧アクチュエータ２０とアキュームレータ５０との間の給排管路上に配置した。

Description

本発明は、エンジンバルブ装置に関し、エンジンバルブ装置の動作を可変にする技術に関するものである。

図７は公知となっているエンジンバルブ装置の構成を示す側断面図、図８は図７に示したエンジンバルブ装置の流体回路の構成を示す回路図である。図７に示すように、エンジンバルブ装置１００は、流体アクチュエータ１０１によりロッカーアーム１０２を介して、吸気バルブ１０３の開放状態を持続するように構成されている。このエンジンバルブ装置１００は、図８に示すように、ロッカーアーム１０２に追従する流体アクチュエータ１０１と、所定のタイミングで流体アクチュエータ１０１から流体の流出を阻止する方向制御弁１０５と、方向制御弁１０５に流体を供給する流体源とを有し、方向制御弁１０５が所定のタイミングで流体アクチュエータ１０１から流体の流出を阻止することにより、流体アクチュエータ１０１がロッカーアーム１０２に作用し、吸気バルブ１０３の開放状態を持続することができる。このように用いられる流体源は、たとえば、図８に示すように、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニット１０７の一部であり、約２１０ＫＰａ〜６２０ＫＰａの加圧油が供給可能である。一方、エンジンに付随した潤滑ユニット１０７とは、別にポンプを設け、１０ＭＰａ〜３５ＭＰａの加圧油を方向制御弁１０５に供給してもよい（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００３−３２８７１５号公報

しかしながら、上述したように、エンジンに付随した潤滑ユニット１０７の一部を流体源として２１０ＫＰａ〜６２０ＫＰａの加圧油を方向制御弁１０５に供給した場合には、エンジンの回転が高速、たとえば１０００ｒｐｍを越えると、ピストン１０６が吸気バルブ１０３の開閉動作に追従することはできない。このため、ピストン１０６が所定の位置に到達できず、吸気バルブを所望の開度で開放状態とすることができない。一方、エンジンに付随した潤滑ユニット１０７と別にポンプを設け、１０ＭＰａ〜３５ＭＰａの加圧油を供給する場合には、エンジンが大きくなるとともに、エンジンの大幅なコストアップを免れない。また、流体アクチュエータ１０１が作用するごとにエンジンに付随した潤滑ユニット１０７から供給し、排出するのでエネルギー損失が多大なものとなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、油圧源にエンジンに付随した潤滑ユニットの一部を活用して動作を可変にしたエンジンバルブ装置であっても、エンジンの高速回転に追従可能であって、かつ効率的に稼働可能なエンジンバルブ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるエンジンバルブ装置は、クランクシャフトに連繋して回転するカムと、カムの動きに連動するロッカーアームと、ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気バルブとを備えたエンジンバルブ装置において、前記吸気バルブと同方向に運動可能なピストンと、前記ピストンがその内部を運動可能なように収容したシリンダと、前記ピストンと前記シリンダとからなる油圧アクチュエータと、前記ピストンと前記シリンダにより構成される圧力室に連通する油圧管路と、前記圧力室から流出した作動油を前記油圧管路を介して畜圧する畜圧手段と、前記圧力室と前記畜圧手段との間の作動油の流通を制御する電磁開閉弁とを有し、前記油圧アクチュエータと前記油圧管路と前記畜圧手段と前記電磁開閉弁とで油圧回路を構成し、前記電磁開閉弁は前記油圧アクチュエータと前記畜圧手段との間の油圧管路上に配置したことを特徴とする。

また、本発明にかかるエンジンバルブ装置は、クランクシャフトに連繋して回転するカムと、カムの動きに連動するロッカーアームと、ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気バルブとを備えたエンジンバルブ装置において、吸気バルブの開閉移動によって作動され、圧力室に作動油が封止された場合には開状態にある吸気バルブの閉塞移動を阻止する油圧アクチュエータと、吸気バルブが閉塞移動した場合に、油圧アクチュエータの圧力室から流出した作動油を畜圧し、吸気バルブが開放移動した場合に、油圧アクチュエータの圧力室に作動油を供給する畜圧手段と、油圧アクチュエータから畜圧手段への作動油の流出を制御する電磁開閉弁とを備えて油圧回路を構成し、前記電磁開閉弁を前記油圧アクチュエータと前記畜圧手段との間に設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記油圧回路に作動油を供給する作動油供給手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記作動油供給手段が、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニットであることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、油圧アクチュエータの圧力室から畜圧手段への作動油の流出を許容する補助管路をさらに設け、前記補助管路は、閉方向に移動する吸気バルブに追従した油圧アクチュエータのピストン位置が所定の区間にあるとき開口するポートを有したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記油圧回路の油圧が作動油供給手段の油圧よりも小さい場合にのみ作動油供給手段から油圧回路に作動油を供給するチェック弁を作動油供給手段と前記油圧回路との間に設けたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、吸気バルブの閉塞時の衝撃を緩衝する態様で前記油圧アクチュエータの圧力室を構成したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、カムとロッカーアームとの間に介在し、カムからロッカーアームに動きを伝達するプッシュロッドと、ロッカーアームがプッシュロッドに密着する方向に付勢した付勢手段とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかるエンジンバルブ装置は、吸気バルブが閉塞移動した場合に、油圧アクチュエータの圧力室から流出した作動油を畜圧し、吸気バルブが開放移動した場合に、油圧アクチュエータの圧力室に作動油を供給する畜圧手段と、油圧アクチュエータから畜圧手段への作動油の流出を制御する電磁開閉弁とを備えて油圧回路を構成し、電磁開閉弁を油圧アクチュエータと畜圧手段との間に設けたので、吸気バルブを精度よく開放状態とするために、エンジンの高速回転に追従可能であって、かつ効率的に稼働できる。

また、本発明にかかるエンジンバルブ装置は、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニットが油圧回路に作動油を供給するので、エンジンに付随した潤滑ユニットと別に、オイルポンプを設ける必要がなく、エンジンを大型化する必要もなければ、エンジンのコストアップを抑制できる。

図１は、本発明の実施の形態にかかるエンジンバルブ装置を示す概念図である。 図２−１は、図１に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの閉塞状態を示す図である。 図２−２は、図１に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの全開状態を示す図である。 図２−３は、図１に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの閉塞開始状態を示す図である。 図２−４は、図１に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気パルブが所定の開度まで閉じた状態を示す図である。 図２−５は、図１に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図であって、吸気バルブの全閉状態を示す図である。 図３は、図１に示したエンジンバルブ装置の油圧回路図である。 図４は、図１に示したエンジンバルブ装置の吸入行程におけるカム回転角とバルブリフト量との関係を示す図である。 図５は、図１に示したエンジンバルブ装置の制御を説明するフローチャートである。 図６は、図１に示したエンジンバルブ装置の制御タイミングを説明するタイミングチャートである。 図７は、公知となっているエンジンバルブ装置の構成を示す側断面図である。 図８は、図７に示したエンジンバルブ装置の流体回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

１ エンジンバルブ装置
２ 吸気ポート
３ 吸気バルブ
３ａ 弁部
３ｂ ステム
４ バルブスプリング
５ クロスヘッド
９ ロッカーアーム
９ａ 押圧部
９ｂ 作動部
９ｃ 溝
１３ プッシュロッド
１４ タペットアーム
１５ リターンスプリング
１８ カム
２０ 油圧アクチュエータ
２１ ブロック
２１ａ 凹部
２１ｂ 第１管路
２１ｃ 第２管路
２１ｄ 給排管路
２１ｅ 流出管路
２２ シリンダ部
２２ａ 小径室
２２ｂ 大径室
２２ｂ１ 油溝
２３ ピストン
２３ａ ピストン部
２３ｂ 緩衝部
２３ｂ１ 縦溝
２３ｃ ロッド部
２４ ギャップセンサ
３０ 電磁開閉弁
４０ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
５０ アキュームレータ
５２ 畜圧部
５５ シリンダ
５６ プランジャ
５７ 圧縮バネ
６０ 油圧回路
６１ エンジンに付随した潤滑ユニット
６２ チェック弁
６３ リリーフ弁
６４ オイルパン
ＣＨ シリンダヘッド

以下に、本発明の実施の形態にかかるエンジンバルブ装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態にかかるエンジンバルブ装置を示す概念図、図２は図１に示したエンジンバルブ装置の作用を示す模式図、図３は図１に示したエンジンバルブ装置の油圧回路図、図４は図１に示したエンジンバルブ装置の吸入行程におけるカム回転角とバルブリフト量との関係を示す図、図５は図１に示したエンジンバルブ装置の制御を説明するフローチャート、図６は図１に示したエンジンバルブ装置の制御タイミングを説明するタイミングチャートである。

本発明の実施の形態にかかるエンジンバルブ装置１は、４サイクルのディーゼルエンジンのエンジンバルブ装置に適用されるものである。

ディーゼルエンジンは、シリンダブロックとシリンダヘッドＣＨとを有している。シリンダブロックには、エンジンピストンＥＰを上下方向に摺動可能とする筒状のシリンダが設けてある。

シリンダヘッドには、シリンダ外に挿通する一対の吸気ポート２と図示せぬ一対の排気ポートとが設けてある。各吸気ポート２には、吸気バルブ３が図１において上下方向に移動し、吸気ポート２を閉塞または開放するように配設してあり、各排気ポートには、図示せぬ排気バルブが上下方向に移動し、排気ポートを閉塞または開放するように配設してある。

吸気バルブ３および排気バルブは、傘形状をしたポペット型バルブであり、吸気ポート２および排気ポートを閉塞する弁部（傘形状部）３ａとシリンダヘッドＣＨを摺動するステム（棒状部）３ｂとを有している。

吸気ポート２に挿通した吸気バルブ３のステム３ｂには、バルブスプリング４が装着してあり、吸気バルブ３の弁部３ａが吸気ポート２を閉塞する方向に付勢してある。同様に、排気ポートを挿通した排気バルブのステムには、図示せぬバルブスプリングが装着してあり、排気バルブの弁部が排気ポートを閉塞する方向に付勢してある。

シリンダヘッドＣＨの上方には、一対の吸気バルブ３のステム端部を同時に押圧する側面視Ｔ字型のクロスヘッド５を備えている。クロスヘッド５は、吸気バルブ３および排気バルブの運動方向と平行に設けたシャフト６に案内され、図１において上下方向に昇降可能である。したがって、クロスヘッド５を下降させると、クロスヘッド５が一対の吸気バルブ３のステム端部を押圧し、バルブスプリング４の付勢力に抗して吸気バルブ３を開放する。

クロスヘッド５の一方の腕５ａ（図１において左側の腕）には、吸気バルブ３とクロスヘッド５とが密着するように調整する調整ネジ７を備えている。調整ネジ７は、クロスヘッド５に対して螺進可能であり、一対の吸気バルブ３のうち一方の吸気バルブ３（図１において左側の吸気バルブ）との隙間を調整可能である。たとえば、他方の吸気バルブ３が吸気ポート２を開放すると同時に一方の吸気バルブ３が吸気ポート２を開放するように調整可能である。この調整ネジ７には、ロックナット８が螺合しており、調整後にロックナット８をクロスヘッド５に密着させることにより、調整ネジ７の弛み止めが可能となっている。

クロスヘッド５の図１において上方には、ロッカーアーム９が設けてある。ロッカーアーム９は、ロッカーシャフト１０を軸として回動可能であって、一端部（図１において左端部）がクロスヘッド５を押圧する押圧部９ａを成し、他端部（図１において右端部）が作動部９ｂを成す。ロッカーアーム９の押圧部９ａがクロスヘッド５の略中央部を押圧可能である。したがって、ロッカーアーム９が、図１において反時計方向に回動すると、ロッカーアーム９の押圧部９ａがクロスヘッド５を押圧し、吸気バルブ３が吸気ポート２を開放する。一方、ロッカーアーム９が、図１において時計方向に回動すると、バルブスプリング４の付勢力により吸気バルブ３が吸気ポート２を閉塞するとともに、クロスヘッド５を上昇させる。押圧部９ａの中央には、平面視Ｕ字形状をなす溝９ｃが形成してある。

ロッカーアーム９の作動部９ｂには、押圧部９ａとクロスヘッド５との隙間を調整するアジャストスクリュー１１が螺合している。アジャストスクリュー１１は、一端部が半球形状を有しており、他端部に雄ネジが形成してある。ロッカーアーム９の他端部に螺合したアジャストスクリュー１１には、ロックナット１２が螺合しており、ロックナット１２をロッカーアーム９に密着させることにより、アジャストスクリュー１１の弛み止めが可能となっている。

アジャストスクリュー１１の半球形状をした一端部は、プッシュロッド１３の一端部に収容してある。プッシュロッド１３の一端部には、半球形状の凹部１３ａが形成してあり、アジャストスクリュー１１の半球形状を有した一端部を収容可能である。

プッシュロッド１３は、ロッカーアーム９を図１において反時計方向に回動させるものであり、図２に示すように、プッシュロッド１３の他端部１３ｂは、タペットアーム１４の腕部上方に設けたプッシュロッド収容部１４ａに収容してある。

図１に示すように、ロッカーアーム９の作動部９ｂとシリンダヘッドＣＨとの間には、リターンスプリング１５が張架してある。リターンスプリング１５は、ロッカーアーム９を図１において時計方向に付勢するものであり、アジャストスクリュー１１の一端部をプッシュロッド１３の凹部１３ａに収容した状態を持続可能である。なお、リターンスプリング１５は、ロッカーアーム９を図１において時計方向に付勢するものであれば良く、ロッカーシャフト１０の回りに巻装したねじりコイルバネであってもよい。この場合には、コイルバネの一端をロッカーアーム９に固定し、他端をシリンダヘッドＣＨに固定する。

図２に示すように、タペットアーム１４は、タペットシャフト１６を軸として回動可能に取り付けてある。したがって、タペットアーム１４が図２において時計方向に回動すると、タペットアーム１４がプッシュロッド１３を押し上げてロッカーアーム９を図２において反時計方向に回動させる。

タペットアーム１４の腕部下方には、ローラフォロア１７が回転自在に取り付けてある。ローラフォロア１７の下方には、当該ローラフォロア１７と転がり接触するカム１８が回転可能に設けてある。カム１８は、エンジンの図示せぬクランクシャフトと連繋して回転し、タペットアーム１４、プッシュロッド１３、ロッカーアーム９およびクロスヘッド５を介して、吸気バルブ３を移動（リフト）させ、吸気ポート２を開放可能としている。したがって、カム１８の外形形状（カムプロファイル）により、吸気ポート２の開放タイミングと、吸気バルブ３のバルブリフト量とが制御される。バルブリフト量は閉時が０で開放する方向に動作することをリフトするといい、その時に正の値をとる。

クランクシャフトは、シリンダ内を摺動するエンジンピストンＥＰに一端部を連結したコンロッドの他端部と連結してある。したがって、吸気行程において吸気バルブ３を開閉し、圧縮行程、爆発行程、排気行程において吸気バルブ３を閉塞することができる。

図１に示すように、クロスヘッド５の上方には、油圧アクチュエータ２０が設けてある。油圧アクチュエータ２０は、ピストン２３のロッド部２３ｃの先端がクロスヘッド５に当接し、かつ、クロスヘッド５の動作と連動可能なように配設してあり、所定のタイミングでクロスヘッド５を押圧し、上述したカム１８、タペットアーム１４、プッシュロッド１３およびロッカーアーム９の作動に拘わらず、吸気バルブ３の開放状態を持続することが可能である。

本実施の形態に適用した油圧アクチュエータ２０は、単動式であって、ブロック２１にシリンダ部２２が一体に形成してあり、電磁開閉弁３０が収容取付可能となっている。

ブロック２１には、電磁開閉弁３０の出力ポート３０ｂと連通する給排管路２１ｄが形成してある。また、後述するアキュームレータ５０の出力ポート５０ａと連通する第１管路２１ｂが形成されている。第１管路２１ｂは、第２管路２１ｃにより電磁開閉弁３０の入力ポート３０ａおよび後述する流出管路２１ｅと連通している。

シリンダ部２２は、圧力室を構成する円筒形の小径室２２ａと大径室２２ｂとで形成されている。大径室２２ｂの一端は、ピストン２３の挿入が可能なように、開放しており、ピストン２３により閉塞される。大径室２２ｂの他端には、小径室２２ａが大径室２２ｂの軸と一致し、連通するように形成されている。小径室２２ａは、給排管路２１ｄと連通している。大径室２２ｂと小径室２２ａの境界部には段差２２ｃが形成されている。

大径室２２ｂの所定の一部分には、油溝２２ｂ１が形成してある。油溝２２ｂ１には、第２管路２１ｃと連通する流出管路２１ｅが形成してある。

シリンダ部２２には、これら大径室２２ｂおよび小径室２２ａの軸方向（図１において上下方向）に摺動するピストン２３が収容してある。ピストン２３は、ピストン部２３ａ、緩衝部２３ｂおよびロッド部２３ｃを有している。ピストン部２３ａは、シリンダ部２２の大径室２２ｂを摺動する部分である。緩衝部２３ｂは、シリンダ部２２の小径室２２ａに収容される部分であり、ピストン部２３ａの軸方向一端（図１においてピストン部の上方）に設けてある。緩衝部２３ｂは、シリンダ部２２の小径室２２ａとの相互作用により吸気バルブ３の閉塞時の衝撃を緩衝可能であり、この意味において、圧力室は、吸気バルブ３の閉塞時の衝撃を緩衝する態様で構成される。

具体的には、緩衝部２３ｂに吸気バルブ３の閉塞時（吸気バルブ３の着座時）の衝撃を緩衝する緩衝形状を有している。緩衝形状は、たとえば、緩衝部２３ｂの外周根元から先端に向けて形成した複数の縦溝２３ｂ１（本実施の形態の縦溝は４本）であり、緩衝部２３ｂが小径室２２ａに収容される時に、大径室２２ｂの上端隅部に溜まってしまう作動油を縦溝２３ｂ１を通して流出させることにより、緩衝部２３ｂが小径室２２ａに収容される時の衝撃を緩やかなものとすることができる。この結果、油圧アクチュエータ２０のピストン２３と連繋する吸気バルブ３の閉塞時の衝撃が緩衝され、吸気バルブ３の弁部３ａが着座する時の衝撃によって破壊されるのを防ぐことができる。

なお、緩衝形状は、縦溝２３ｂ１に限られるものではなく、たとえば、緩衝部２３ｂを根元から先端に向けて漸次細くなるテーパー形状で形成しても良い。また、小径室２２ａを底部から大径室２２ｂに向けて漸次太くなるテーパー形状で形成しても良い。ロッド部２３ｃは、シリンダ部２２からの外部に進出する部分であり、ピストン部２３ａの軸方向で緩衝部２３ｂと別端（図１においてピストン部２３ａの下方）に設けてある。ロッド部２３ｃは、根元から先端に向けて漸次細くなる態様で形成したテーパー形状を有しており、ロッカーアーム９の押圧部９ａに形成した溝９ｃを挿通して、ロッカーアーム９と干渉することなしに、クロスヘッド５を押圧可能である。したがって、ロッド部２３ｃはロッカーアーム９と別個独立してクロスヘッド５を押圧可能である。

ピストン２３のロッド部２３ｃの側方には、ギャップセンサ（間隙計測手段）２４が設けてある。ギャップセンサ２４は、ロッド部２３ｃとギャップセンサ２４との間隙を測定するものであり、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０に接続してある。ギャップセンサ２４は、たとえば、渦電流を測定することにより、ロッド部２３ｃとの間隙を測定可能である。エンジンコントロールユニット４０は、ギャップセンサ２４が測定したロッド部２３ｃとの間隙を監視することにより、油圧アクチュエータ２０の動作を監視可能である。具体的には、シリンダ部２２からロッド部２３ｃが進出する場合には、間隙が減少し、シリンダ部２２にロッド部２３ｃを引き込む場合には、間隙が増加するので、間隙を監視することにより、油圧アクチュエータ２０の動作を監視できる。

ブロック２１の凹部２１ａには、電磁開閉弁３０が収容してある。電磁開閉弁３０は、入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂとを有する二ポートの電磁開閉弁である。入力ポート３０ａはブロック２１の第２管路２１ｃと連通し、出力ポート３０ｂはブロック２１の給排管路２１ｄと連通している。電磁開閉弁３０は内部にスプール３１のほか、図示せぬバネとソレノイドを有している。この電磁開閉弁３０は、通常状態でバネがスプール３１を押圧して入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂとを連通し、ソレノイドを励磁するとバネの付勢力に抗してスプール３１が入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂとの連通状態を遮断する。したがって、電磁開閉弁３０は、作動油給排状態と作動油遮断状態とに切り替え可能である。

したがって、ブロック２１に形成した第１管路２１ｂおよび第２管路２１ｃ、電磁開閉弁３０を経由して作動油をブロック２１に形成した給排管路２１ｄに供給すると、作動油は小径室２２ａを経由して大径室２２ｂに供給される。すると、ピストン２３のピストン部２３ａに作動油が作用して、ピストン２３はシリンダ部２２から押し出され（図１において下降）、ロッド部２３ｃは図１において下方に進出する。その後、電磁開閉弁３０のソレノイドを励磁すると、入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂの連通状態が遮断される。この状態で、ロッド部２３ｃをシリンダ部２２側（図１において上方）に押し上げると、ピストン２３のピストン部２３ａがブロック２１の流出管路２１ｅと連通する油溝２２ｂ１を閉塞するまでピストン２３がシリンダ部２２に押し込まれ、小径室２２ａと大径室２２ｂとに作動油が封止される。このとき、ピストン２３は、小径室２２ａおよび大径室２２ｂに封止された作動油に阻止されて停止する。

その後、電磁開閉弁３０のソレノイドを脱磁すると、入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂとは再び連通状態となる。この状態でピストン２３のロッド部２３ｃをシリンダ部２２側（図１において上方）に押し上げると、ピストン２３が上昇し、ブロック２１の給排管路２１ｄから作動油が流出する。流出した作動油は、電磁開閉弁３０の出力ポート３０ｂおよび入力ポート３０ａ、第２管路２１ｃ並びに第１管路２１ｂを経由して、油圧アクチュエータ２０の外部に漸次流出する。その後、ピストン２３の緩衝部２３ｂがシリンダ部２２の小径室２２ａに収容され、油圧アクチュエータ２０の一連の作用が終了する。

電磁開閉弁３０には、エンジンコントロールユニット４０が接続してある。エンジンコントロールユニット４０は電磁開閉弁３０の励磁タイミング、励磁時間を制御するものであり、ミリセック（１／１０００秒）単位で電磁開閉弁３０を任意に制御可能である。

ブロック２１の第１管路２１ｂには、アキュームレータ５０の出力ポート５０ａが接続してある。アキュームレータ５０は、油圧を畜圧する畜圧手段を成すもので、本実施の形態にかかるアキュームレータ５０は、メカニカルなアキュームレータである。

アキュームレータは、図１に示すように、上述した出力ポート５０ａと、当該出力ポート５０ａから延在する出力管路５０ｂと、当該出力管路５０ｂと交差する入力管路５０ｃと、入力管路５０ｃに連通した入力ポート５０ｄとを有している。入力管路５０ｃは、畜圧部５２と連通している。

畜圧部５２は、アキュームレータ本体に形成したシリンダ５５を有している。シリンダ５５は入力管路５０ｃと連通し、入力ポート５０ｄから供給された作動油、出力ポート５０ａから供給された作動油が流入可能である。シリンダ５５の内部には、シリンダ５５の軸方向に摺動するプランジャ５６と、プランジャ５６をシリンダ５５の底壁に向けて（図において左方に向けて）付勢する圧縮バネ５７とを有している。

したがって、アキュームレータ５０の入力ポート５０ｄから作動油が供給され、作動油がプランジャ５６を側方（図１において右側方）に押圧しても、プランジャ５６は圧縮バネ５７の付勢力に抗することができず、出力ポート５０ａから作動油が流出する。一方、油圧アクチュエータ２０から流出し、入力ポート５０ｄから供給される作動油よりも高圧な作動油がアキュームレータ５０の出力ポート５０ａから供給されると、作動油がプランジャ５６を側方（図１において右側方）に押圧し、プランジャ５６は圧縮バネ５７の付勢力に抗して側方（図において右側方）に移動する。このとき、畜圧部５２には作動油が貯留（畜圧）される。

これら油圧アクチュエータ２０、電磁開閉弁３０、アキュームレータ５０は、図３に示すように、油圧回路６０を構成する。この油圧回路６０には、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニット６１から低圧な作動油を供給することが可能である。エンジンに付随した潤滑ユニット６１と油圧回路６０との間には、チェック弁６２が配設してある。チェック弁６２は、油圧回路６０の油圧がエンジンに付随した潤滑ユニット６１の油圧よりも小さい場合にのみエンジンに付随した潤滑ユニット６１から油圧回路６０に作動油を供給するものであり、油圧回路６０側からエンジンに付随した潤滑ユニット６１に作動油が流れることはない。

また、チェック弁６２と上述した油圧回路６０との間には、リリーフ弁６３が設けてある。リリーフ弁６３は、油圧回路６０の油圧が予め設定した圧力よりも高圧となった場合に、油圧回路６０の作動油をエンジンのオイルパン６４に排出可能である。

上述したように、ギャップセンサ２４および電磁開閉弁３０が接続されたエンジンコントロールユニット４０は、図６に示すように、図示せぬＴＤＣ（Top Dead Center）センサ（気筒判別信号出力手段）から入力された気筒判別信号（Ｇ信号）に基づいて、どの気筒のエンジンピストンＥＰが上死点に位置するかを検出するようになっている。また、エンジンコントロールユニット４０は、図示せぬクランク角センサ（回転数検出信号出力手段）から入力された回転数検出信号（Ｎｅ信号）に基づいて回転数を計算するとともに、閉塞タイミングを遅らせる気筒（たとえば、図６における気筒「５」）のエンジンピストンＥＰが上死点に位置した時から回転数検出信号（矩形波）のパルス数をカウントするようになっている。そして、カウントされた回転数検出信号のパルス数が予め設定されたＶＶＡ起動設定パルスに到達すると、エンジンコントロールユニット４０は、ＶＶＡ起動信号をオンし、予め定めたＶＶＡ保持時間Ｔｗだけ電磁開閉弁３０を励磁するようになっている。

上述した油圧回路６０を備えたエンジンバルブ装置１によれば、エンジンを始動することにより、エンジンに付随した潤滑ユニット６１から油圧回路６０に作動油が供給される。具体的には、チェック弁６２を介してアキュームレータ５０、電磁開閉弁３０、油圧アクチュエータ２０の順に作動油が供給される。したがって、電磁開閉弁３０、油圧アクチュエータ２０には、作動油が充填される。

そして、エンジンが作動すると、エンジンのクランクシャフトに連繋して、カム１８、タペットアーム１４、プッシュロッド１３、ロッカーアーム９、クロスヘッド５の順に動力が伝達され、エンジンの吸気行程において、吸気バルブ３により吸気ポート２が開閉され、エンジンの圧縮行程および爆発行程、排気行程において吸気バルブ３により吸気ポート２が閉塞される。

エンジンの圧縮行程および爆発行程、並びに排気行程では、図２−１に示すように、吸気バルブ３は、バルブスプリング４の付勢力により、吸気ポート２を閉塞している。このときのカム１８の回転角とバルブリフト量とは、図４の閉塞領域に示す関係を有する。すなわち、カム１８の回転角に関係なく、バルブリフト量が０となる関係を有する。

エンジンの吸気行程が開始すると、カム１８から、タペットアーム１４、プッシュロッド１３、ロッカーアーム９、クロスヘッド５の順に動力が伝達され、吸気バルブ３がリフトすることにより吸気ポート２が漸次開放する。このときのカム回転角とバルブリフト量とは、図４の開放作用領域に示す関係を有する。すなわち、カム１８の回転角の増加に伴ってバルブリフト量が漸次増加する関係を有する。

このとき、ピストン２３のロッド部２３ｃは、アキュームレータ５０に貯留されている作動油がシリンダ部２２の小径室２２ａおよび大径室２２ｂに漸次供給されることにより、クロスヘッド５と当接しながら漸次進出する（図１において下方）。具体的には、電磁開閉弁３０、油圧アクチュエータ２０の順に作動油が供給される。ここで、アキュームレータ５０に作動油が貯留されていない場合には、エンジンに付随した潤滑ユニット６１からチェック弁６２を介して油圧回路６０に作動油が漸次供給される。

そして、バルブリフト量が最大となると、図２−２に示すように、吸気ポート２は全開状態となる。

その後、図２−３に示すように、バルブスプリング４およびリターンスプリング１５の付勢力により、クロスヘッド５、ロッカーアーム９、プッシュロッド１３、タペットアーム１４がカム１８に追従して、吸気バルブ３が吸気ポート２を漸次閉塞する。このときのカム回転角とバルブリフト量とは、図４の閉塞作用領域に示す関係を有する。すなわち、カム１８の回転角の増加に伴ってバルブリフト量が漸次減少する関係を有する。

このとき、ピストン２３はシリンダ部２２に漸次収容され、シリンダ部２２の小径室２２ａおよび大径室２２ｂの作動油はアキュームレータ５０に貯留される。したがって、油圧アクチュエータ２０はピストンポンプの機能を有することになる。具体的には、作動油は、電磁開閉弁３０、油圧アクチュエータ２０を介してアキュームレータ５０に貯留される。

そして、図４に示すように、バルブリフト量が最小、すなわち０になると、図２−５に示すように、吸気バルブ３は全閉状態となる。

一方、図４に示す閉塞作用領域において、電磁開閉弁３０を励磁すると、バネの付勢力に抗してスプール３１は入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂの連通状態を遮断する。すなわち、電磁開閉弁３０は作動油給排状態から作動油遮断状態に移行する。すると、ピストン２３のピストン部２３ａがブロック２１の流出管路２１ｅと連通する油溝２２ｂ１を閉塞するまでピストン２３がシリンダ部２２内に押し込まれ、その後、シリンダ部２２の小径室２２ａおよび大径室２２ｂに作動油が封止される。したがって、ピストン２３は小径室２２ａおよび大径室２２ｂに封止された作動油に阻止されて停止する。

すると、ピストン２３のロッド部２３ｃがクロスヘッド５を押圧し、図２−４に示すように、吸気バルブ３は所定の開度で開放した状態を持続する。すなわち、吸入行程において吸気バルブ３による吸気ポート２の閉塞タイミングが遅延する。シリンダ部２２の内部に油溝２２ｂ１を配設し、ピストン部２３ａが油溝２２ｂ１を閉塞する機構であるから、同じ開度で開放状態を持続することができる。このときのカム回転角とバルブリフト量とは、図４の閉塞遅延領域に示す関係を有する。すなわち、カム１８の回転角が増加してもバルブリフト量が一定となる関係を有する。

このように、ピストン２３のロッド部２３ｃがクロスヘッド５を押圧し、吸気バルブ３が所定の開度で持続した場合であっても、ロッカーアーム９は、リターンスプリング１５の付勢力により、プッシュロッド１３と密着し、カム１８の外径形状（カムプロファイル）により、制御される。したがって、ロッカーアーム９からプッシュロッド１３が脱落することはなく、クロスヘッド５とロッカーアーム９との間には間隙が生じることになる。

所定時間経過後、電磁開閉弁３０を脱磁すると、入力ポート３０ａと出力ポート３０ｂとは再び連通状態となる。したがって、バルブスプリング４の付勢力により、吸気バルブ３が吸気ポート２を漸次閉塞する。

このとき、クロスヘッド５がピストン２３を押圧し、ピストン２３は、再びシリンダ部２２内に漸次収容され、シリンダ部２２の小径室２２ａおよび大径室２２ｂの作動油はアキュームレータ５０に貯留される。

そして、図４に示すように、バルブリフト量が最小、すなわち０になると、図２−５に示すように、吸気バルブ３により吸気ポート２は全閉状態となる。

このように吸入工程において吸気バルブ３による吸気ポート２の閉塞タイミングを遅延させるために、エンジンコントロールユニット４０は、図５および図６に示すように、閉塞タイミングを遅らせる気筒（たとえば、図６における気筒「５」）のエンジンピストンＥＰが上死点に位置した時に（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、回転数検出信号のパルス数のカウントを開始する（ステップＳ２）。そして、回転数検出信号のパルス数が予め設定したＶＶＡ起動設定パルスに到達した時に（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、ＶＶＡ起動信号をオンにする（ステップＳ４）。このようにＶＶＡ起動信号がオンになると、予め定めたＶＶＡ保持時間Ｔｗだけ電磁開閉弁３０を励磁する（ステップＳ５）。以後、このようなサイクルを繰り返すことにより、吸気バルブ３による吸気ポート２の閉塞タイミングを遅らせるように制御する。

上述した本発明の実施の形態にかかるエンジンバルブ装置１によれば、電磁開閉弁３０を閉塞した場合に油圧アクチュエータ２０のピストン２３が油溝２２ｂ１(流出管路２１ｅ)を閉塞するまで吸気バルブ３がロッカーアーム９に連繋し、流出管路２１ｅに連通する油溝２２ｂ１を閉塞した後は電磁開閉弁３０を開放するまで吸気バルブ３の開放状態を持続するので、電磁開閉弁３０の閉塞タイミングに左右されることなく、予め定めた開度で吸気ポート２の開放状態を持続できる。

以上のように、本発明にかかるエンジンバルブ装置は、エンジンバルブの動作を可変とするエンジンバルブ装置に有用であり、特に、ディーゼルエンジンのエンジンバルブに適している。

Claims (8)

1. クランクシャフトに連繋して回転するカムと、
   カムの動きに連動するロッカーアームと、
   ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気バルブと
   を備えたエンジンバルブ装置において、
   前記吸気バルブと同方向に運動可能なピストンと、
   前記ピストンがその内部を運動可能なように収容したシリンダと、
   前記ピストンと前記シリンダとからなる油圧アクチュエータと、
   前記ピストンと前記シリンダにより構成される圧力室に連通する油圧管路と、
   前記圧力室から流出した作動油を前記油圧管路を介して畜圧する畜圧手段と、
   前記圧力室と前記畜圧手段との間の作動油の流通を制御する電磁開閉弁とを有し、
   前記油圧アクチュエータと前記油圧管路と前記畜圧手段と前記電磁開閉弁とで油圧回路を構成し、
   前記電磁開閉弁は前記油圧アクチュエータと前記畜圧手段との間の油圧管路上に配置したことを特徴とするエンジンバルブ装置。
2. クランクシャフトに連繋して回転するカムと、
   カムの動きに連動するロッカーアームと、
   ロッカーアームおよびスプリングが作用して、吸気ポートを開閉する吸気バルブと
   を備えたエンジンバルブ装置において、
   吸気バルブの開閉移動によって作動され、圧力室に作動油が封止された場合には開状態にある吸気バルブの閉塞移動を阻止する油圧アクチュエータと、
   吸気バルブが閉塞移動した場合に、油圧アクチュエータの圧力室から流出した作動油を畜圧し、吸気バルブが開放移動した場合に、油圧アクチュエータの圧力室に作動油を供給する畜圧手段と、
   油圧アクチュエータから畜圧手段への作動油の流出を制御する電磁開閉弁と
   を備えて油圧回路を構成し、
   前記電磁開閉弁を前記油圧アクチュエータと前記畜圧手段との間に設けたことを特徴とするエンジンバルブ装置。
3. 前記油圧回路に作動油を供給する作動油供給手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンバルブ装置。
4. 前記作動油供給手段が、エンジンに付随し、エンジンに潤滑油を供給する潤滑ユニットであることを特徴とする請求項３に記載のエンジンバルブ装置。
5. 油圧アクチュエータの圧力室から畜圧手段への作動油の流出を許容する補助管路をさらに設け、
   前記補助管路は、閉方向に移動する吸気バルブに追従した油圧アクチュエータのピストン位置が所定の区間にあるとき開口するポートを有したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。
6. 前記油圧回路の油圧が作動油供給手段の油圧よりも小さい場合にのみ作動油供給手段から油圧回路に作動油を供給するチェック弁を作動油供給手段と前記油圧回路との間に設けたことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。
7. 吸気バルブの閉塞時の衝撃を緩衝する態様で前記油圧アクチュエータの圧力室を構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。
8. カムとロッカーアームとの間に介在し、カムからロッカーアームに動きを伝達するプッシュロッドと、
   ロッカーアームがプッシュロッドに密着する方向に付勢した付勢手段と
   を備えたことを特徴とする請求項２〜７のいずれか一つに記載のエンジンバルブ装置。

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