(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の弁駆動装置（２０）に収容された弁（２１）に取付けられて当該弁を開弁させる油圧ピストン（２２）と、前記油圧ピストンに油圧を供給する油圧発生手段（３３）と、前記油圧発生手段からの油圧を前記油圧ピストンに供給し又は前記油圧ピストンの油圧を排出する方向制御弁（３１）と、前記方向制御弁と前記油圧ピストンとの間に接続されて前記方向制御弁により供給又は排出される油圧により前記油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータ（２５）と、前記油圧アクチュエータの内部に設けられて前記弁のリフト時に前記油圧ピストンに供給する油圧の流量を制御すると共に前記弁の着座時に前記油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して前記油圧ピストンの駆動速度を抑制する流量制御ピストン（４１，１４１）とを備えた内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、前記流量制御ピストンは、前記油圧アクチュエータのピストン（２７，１２７）の前記油圧ピストン側の端面に設けられた弁リフト制御ピストン（４２，１４２）と、前記油圧アクチュエータのピストンの前記方向制御弁側の端面に設けられた弁着座制御ピストン（４３，１４３）とからなり、前記弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンは、前記油圧アクチュエータの前記ピストンの端面に設けられたピストン収容孔（２７ａ、２７ｂ，１２７ａ、１２７ｂ）に入出可能に収容されると共にこれらのピストン収容孔の底端部とピストンの基端部との間に縮設されたスプリング（４６，４７，１４６，１４７）により前記ピストンの端面から突出していることを特徴とする内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項２】
内燃機関の弁駆動装置（２０）に収容された弁（２１）に取付けられて当該弁を開弁させる油圧ピストン（２２）と、前記油圧ピストンに油圧を供給する油圧発生手段（３３）と、前記油圧発生手段からの油圧を前記油圧ピストンに供給し又は前記油圧ピストンの油圧を排出する方向制御弁（３１）と、前記方向制御弁と前記油圧ピストンとの間に接続されて前記方向制御弁により供給又は排出される油圧により前記油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータ（２５）と、前記油圧アクチュエータの内部に設けられて前記弁のリフト時に前記油圧ピストンに供給する油圧の流量を制御すると共に前記弁の着座時に前記油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して前記油圧ピストンの駆動速度を抑制する流量制御ピストン（４１，１４１）とを備えた内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、前記流量制御ピストンは、前記油圧アクチュエータのピストン（２７，１２７）の前記油圧ピストン側の端面に設けられた弁リフト制御ピストン（４２，１４２）と、前記油圧アクチュエータのピストンの前記方向制御弁側の端面に設けられた弁着座制御ピストン（４３，１４３）とからなり、前記弁リフト制御ピストンは、前記油圧ピストンに連通する油路（２６ａ，１２６ａ）に液密に嵌合可能とされると共に先端部が滑らかに縮径されて流量制御部（４２ａ，１４２ａ）とされ、前記弁着座制御ピストンは、前記方向制御弁に連通する油路（２６ｂ，１２６ｂ）に液密に嵌合可能とされると共に先端部が滑らかに縮径されて流量制御部（４３ａ，１４３ａ）とされ、前記弁リフト制御ピストンの前記流量制御部及び前記弁着座制御ピストンの前記流量制御部は、内側に凹んだ凹テーパ状をなして基端部から先端部にかけて縮径されるように形成されていることを特徴とする内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項３】
前記弁リフト制御ピストン（４２，１４２）は、前記油圧ピストンに連通する油路（２６ａ，１２６ａ）に液密に嵌合可能とされると共に先端部が滑らかに縮径されて流量制御部（４２ａ，１４２ａ）とされ、前記弁着座制御ピストン（４３，１４３）は、前記方向制御弁に連通する油路（２６ｂ，１２６ｂ）に液密に嵌合可能とされると共に先端部が滑らかに縮径されて流量制御部（４３ａ，１４３ａ）とされていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項４】
前記弁リフト制御ピストン（４２，１４２）及び弁着座制御ピストン（４３，１４３）は、これらのピストンと嵌合する前記油路との隙間面積を前記油圧アクチュエータのピストンの軸方向位置に応じて変化させて前記流量制御部（４２ａ，４３ａ，１４２ａ，１４３ａ）により前記油圧ピストン（２２）に供給する油圧の流量と前記油圧ピストンから排出される油圧の流量を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項５】
前記弁リフト制御ピストン（４２，１４２）及び弁着座制御ピストン（４３，１４３）は、前記油圧アクチュエータのピストンの端面に設けられたピストン収容孔（２７ａ、２７ｂ，１２７ａ、１２７ｂ）に入出可能に収容されると共にこれらのピストン収容孔の底端部とピストンの基端部との間に縮設されたスプリング（４６，４７，１４６，１４７）により前記ピストンの端面から突出していることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項６】
前記弁リフト制御ピストン（４２）には、一端が前記流量制御部（４２ａ）の先端部に開口すると共に他端が前記油圧アクチュエータ（２５）のピストン（２７）の前記ピストン収容孔（２７ａ）に開口するピストン油路（４２ｂ，４２ｃ）が設けられ、前記油圧アクチュエータのピストンには、一端が当該ピストンの前記弁リフト制御ピストン側の端面に開口すると共に他端が前記ピストン収容孔に開口して前記弁リフト制御ピストンの軸方向位置に応じて前記弁リフト制御ピストンの前記ピストン油路に連通するピストン油路（２７ｃ）が設けられていることを特徴とする請求項３又は５に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項７】
前記弁着座制御ピストン（４３）には、一端が前記流量制御部（４３ａ）の先端部に開口すると共に他端が前記油圧アクチュエータ（２５）のピストン（２７）の前記ピストン収容孔（２７ｂ）に開口するピストン油路（４３ｂ，４３ｃ）が設けられ、前記油圧アクチュエータのピストンには、一端が当該ピストンの前記弁着座制御ピストン側の端面に開口すると共に他端が前記ピストン収容孔に開口して前記弁着座制御ピストンの軸方向位置に応じて前記弁着座制御ピストンの前記ピストン油路に連通するピストン油路（２７ｄ）が設けられていることを特徴とする請求項３又は５に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【請求項８】
前記弁リフト制御ピストン（４２）の前記流量制御部（４２ａ）及び前記弁着座制御ピストン（４３）の前記流量制御部（４３ａ）は、内側に凹んだ凹テーパ状をなして基端部から先端部にかけて縮径されるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の電子制御式弁駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の電子制御式弁駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関、例えばディーゼル機関の電子制御式弁駆動装置として、図１７に示すような構成の電子制御式排気弁駆動装置がある。この電子制御式排気弁駆動装置２０１は、排気弁２０２を開弁するときには、図示しない電子制御装置により駆動される電磁式のソレノイド弁２０３により方向制御弁２０４を開弁側に切り替えて、油圧ポンプ２０５、アキュームレータ２０６などからなる油圧源２０７から、高圧の油圧を高圧管２０８、方向制御弁２０４、高圧管２０９を通して、排気弁２０２の最大リフトを制御する油圧アクチュエータ２１１に供給する。
【０００３】
油圧アクチュエータ２１１は、フルストローク位置まで図示上方に移動し、この油圧アクチュエータ２１１内の油圧が高圧管２１２を通して、排気弁２０２に取付けられた油圧シリンダ２１３に導かれる。この油圧シリンダ２１３には、排気弁２０２のオーバーシュートや衝撃的着座を回避するため、ダンパ２１５付きの油圧ピストン２１４が装備されている。
【０００４】
上述の油圧アクチュエータ２１１から導かれた高圧の油圧は、空気ばね２１６のばね力に抗して、油圧ピストン２１４を図中下方に一気に移動させて、排気弁２０２を最大リフトさせる。排気弁２０２は、最大リフトに近づくとダンパ２１５により弁速度が減速されて、オーバーシュートすることなく最大リフトとなり全開する。
【０００５】
排気弁２０２を閉弁するときには、方向制御弁２０４を閉弁側に切り替えると、空気ばね２１６のばね力により油圧ピストン２１４が図中上方に移動し、油圧シリンダ２１３内の油圧が高圧管２１２を通して油圧アクチュエータ２１１に導かれる。油圧アクチュエータ２１１に導かれた油圧は、高圧管２０９、方向制御弁２０４、低圧管２１０を通してタンク２１７に排出される。排気弁２０２は、着座するときに、上述のダンパ２１５の作用により、弁速度が減速されて滑らかな着座が行われる。
【０００６】
また、内燃機関の弁駆動装置として、例えば特開平２−２４８６０７号公報に開示されているものがある（例えば、特許文献１参照）。この弁駆動装置は、内燃機関の吸排気弁を開弁方向に付勢する付勢手段と、吸排気弁を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とを備え、油圧手段に対して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であり、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排出する排出系の少なくとも一方に配設されたロジック弁等の開閉弁と、開閉弁の開閉時間を切り換える電磁切換弁とを備えている。
【０００７】
しかしながら、上述の従来の電子制御式排気弁駆動装置２０１は、油圧アクチュエータ２１１、高圧管２１２のほか、排気弁駆動装置の内部に設けられたダンパ２１５が必要になるなど、部品点数が多くなり、コスト高になるという問題がある。また、方向制御弁２０４と油圧シリンダ２１３との間に組み込まれた油圧アクチュエータ２１１や、排気弁２０２に組み込まれたダンパ２１５付き油圧ピストン２１４は極めて大型であり、機構全体が大型になりスペースが確保できず点検等における作業性が悪い。
【０００８】
また、ダンパ２１５には、耐熱性の観点から特殊合金が使用されているために、機械加工が難しく、高価になるという問題もある。特許文献１に記載された弁駆動装置についても、同様の問題が考えられる。
【０００９】
そこで、本願発明者は、特願２００９─０５５２０２により、図１８に示すように、内燃機関の弁駆動装置に収容された弁２２１に取付けられて、当該弁２２１を開弁させる油圧ピストン２２２と、油圧ピストン２２２に油圧を供給する油圧発生手段２３３と、油圧発生手段２３３からの油圧を油圧ピストン２２２に供給し又は油圧ピストン２２２から排出する方向制御弁２３１と、方向制御弁２３１と油圧ピストン２２２との間に接続されるダンピング・アクチュエータ２２５とを備える内燃機関の電子制御式弁駆動装置を提案した。
【００１０】
そして、この内燃機関の電子制御式弁駆動装置については、特に油圧アクチュエータを、方向制御弁２３１から供給される油圧により油圧ピストン２２２を駆動するアクチュエータ機能と、油圧ピストン２２２の駆動速度を抑制するダンピング機能とを併せ持つダンピング・アクチュエータ２２５からなるものとした。
【００１１】
このダンピング・アクチュエータ２２５は、方向制御弁２３１に連通するポートに接続されて方向制御弁２３１から当該ダンピング・アクチュエータ２２５のアクチュエータピストン２２７への油圧の移動を許容する第１の逆止弁２４０と、第１の逆止弁２４０と並列に接続されてアクチュエータピストン２２７の作動終了時の速度を抑えるべくアクチュエータピストン２２７の動きに応じて閉塞される複数の油路からなる第１のバイパス油路２４２とを備えている。
【００１２】
また、このダンピング・アクチュエータ２２５は、弁２２１に取付けられた油圧ピストン２２２に連通するポートに接続されて油圧ピストン２２２から当該ダンピング・アクチュエータ２２５のアクチュエータピストン２２７への油圧の移動を許容する第２の逆止弁２４１と、この第２の逆止弁２４１と並列に接続されてアクチュエータピストン２２７の作動終了時の速度を抑えるべくアクチュエータピストン２２７の動きに応じて閉塞される複数の油路からなる第２のバイパス油路２４３とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平２−２４８６０７号公報（４−７頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本願発明者が上記特願２００９─０５５２０２により提案した内燃機関の電子制御式弁駆動装置は、油圧アクチュエータを、油圧ピストン２２２を駆動するアクチュエータ機能と、油圧ピストン２２２の駆動速度を抑制するダンピング機能とを併せ持つダンピング・アクチュエータ２２５からなるものとしたことにより、従来は排気弁駆動装置の内部に設けられたダンパを排除するなど、部品点数を大幅に減少させ、製造コストを大幅に削減させるものとなり、また、機構全体を小型化することができ、スペース等が確保されて、点検等における作業性が極めてよいものとなり、さらに、高圧配管系のキャビテーション・エロージョンの発生を抑えることができるものとなった。
【００１５】
しかしながら、このダンピング・アクチュエータ２２５は、上述のように、ダンピング機能を２つの逆止弁２４０，２４１と、複数の油路からなる２つのバイパス油路２４２，２４３とからなる構成のため、ダンピング・アクチュエータの構造が複雑かつ大型化し、製造コストが高くなる可能性が考えられる。
【００１６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、開弁時には最大リフト位置に滑らかに近づけてオーバーシュートを確実に防止し、閉弁時には滑らかに着座させてジャンピングを確実に防止することができると共に、特に構成が簡単で小型化することができ、製造コストを大幅に削減することができる、内燃機関の電子制御式弁駆動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明が採用する手段は、内燃機関の弁駆動装置に収容された弁に取付けられて当該弁を開弁させる油圧ピストンと、油圧ピストンに油圧を供給する油圧発生手段と、油圧発生手段からの油圧を油圧ピストンに供給し又は油圧ピストンの油圧を排出する方向制御弁と、方向制御弁と油圧ピストンとの間に接続されて方向制御弁により供給又は排出される油圧により油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータの内部に設けられて弁のリフト時に油圧ピストンに供給する油圧の流量を制御すると共に、弁の着座時に油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して油圧ピストンの駆動速度を抑制する流量制御ピストンとを備えたことにある。
【００１８】
本発明の内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、油圧アクチュエータの内部に設けた流量制御ピストンにより弁のリフト時に油圧ピストンに供給する油圧の流量を制御し、また、弁の着座時に油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して油圧ピストンの駆動速度を抑制することにより、開弁時には最大リフト位置に滑らかに近づけ、閉弁時には滑らかに着座させることが可能となる。これにより、開弁時における弁のオーバーシュート及び閉弁時における弁のジャンピングを確実に防止することができる。
【００１９】
特に、油圧アクチュエータの内部に流量制御ピストンを設けたことにより、流量制御機構が、例えば２つの逆止弁と複数の油路からなる２つのバイパス油路とからなるものに比べて、構造が簡単で小型化することができ、製造コストを大幅に削減することができる。
【００２０】
上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、流量制御ピストンは、油圧アクチュエータのピストンの油圧ピストン側の端面に設けられた弁リフト制御ピストンと、油圧アクチュエータのピストンの方向制御弁側の端面に設けられた弁着座制御ピストンとからなることが望ましい。
【００２１】
このように、流量制御ピストンを油圧アクチュエータのピストンの端面に設けた弁リフト制御ピストンと弁着座制御ピストンとにより構成することにより、より簡単な構成とすることができると共に、製造コストの大幅な削減を図ることができる。
【００２２】
上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、弁リフト制御ピストンは、油圧ピストンに連通する油路に液密に嵌合可能とされると共に先端部が滑らかに縮径されて流量制御部とされ、弁着座制御ピストンは、方向制御弁に連通する油路に液密に嵌合可能とされると共に先端部が滑らかに縮径されて流量制御部とされていることが望ましい。
【００２３】
このように、弁リフト制御ピストンと弁着座制御ピストンの滑らかなテーパをなして縮径する流量制御部は、弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンとこれらのピストンに液密に嵌合する油路との隙間面積を、徐々にかつスムーズに変化させることができる。これにより、弁リフト制御ピストンは、弁が最大リフトに近づくと弁速度を確実に減速させてオーバーシュートを防止し、弁着座制御ピストンは、弁が着座する時に弁速度を減速させ滑らかに着座させて、ジャンピングを確実に防止することができる。
【００２４】
上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、弁リフト制御ピストンと弁着座制御ピストンは、これらのピストンと嵌合する油路との隙間面積を油圧アクチュエータのピストンの軸方向位置に応じて流量制御部により油圧の流量を制御することが望ましい。
【００２５】
このように、油圧アクチュエータのピストンの軸方向位置に応じて弁リフト制御ピストンと弁着座制御ピストンが嵌合する油路との隙間面積を制御することにより、弁を駆動する油圧ピストンに供給する油圧の流量と油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して弁の速度を減速することができ、弁が最大リフトに近づく時、又は弁が着座する時に弁速度をスムーズに減速させることができる。
【００２６】
上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンは、油圧アクチュエータのピストンの端面に設けられたピストン収容孔に入出可能に収容されると共にこれらのピストン収容孔の底端部とピストンの基端部との間に縮設されたスプリングによりピストンの端面から突出していることが望ましい。
【００２７】
このように、弁リフト制御ピストンと弁着座制御ピストンを油圧アクチュエータのピストンの端面に設けたピストン収容孔に入出可能に収容して、スプリングによりピストンの端面から突出させることにより、弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンが油路に嵌合している状態でその先端部に油圧がかかったとき、油路に嵌合している弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンが、スプリング力に抗してピストン収容孔に徐々に入り込む。その結果、弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンと油路との隙間面積が徐々に広げられて、油圧アクチュエータのピストンの端面にかかる油圧が徐々に高められていく。
【００２８】
上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、弁リフト制御ピストンには、一端が流量制御部の先端部に開口すると共に他端が油圧アクチュエータのピストンのピストン収容孔に開口するピストン油路が設けられ、油圧アクチュエータのピストンには、一端が当該ピストンの弁リフト制御ピストン側の端面に開口すると共に他端がピストン収容孔に開口して弁リフト制御ピストンの軸方向位置に応じて弁リフト制御ピストンのピストン油路に連通することができるピストン油路が設けられていることが望ましい。
【００２９】
また、上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、弁着座制御ピストンには、一端が流量制御部の先端部に開口すると共に他端が油圧アクチュエータのピストンのピストン収容孔に開口するピストン油路が設けられ、油圧アクチュエータのピストンには、一端が当該ピストンの弁着座制御ピストン側の端面に開口すると共に他端がピストン収容孔に開口して弁着座制御ピストンの軸方向位置に応じて弁着座制御ピストンのピストン油路に連通することができるピストン油路が設けられていることが望ましい。
【００３０】
このように、弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンに、一端が流量制御部の先端部に開口すると共に他端が油圧アクチュエータのピストンのピストン収容孔に開口するピストン油路を設け、また、油圧アクチュエータのピストンに、一端が各制御ピストン側の端面に開口すると共に他端がピストン収容孔に開口して、各制御ピストンの軸方向位置に応じて弁着座制御ピストンのピストン油路に連通することができるピストン油路を設けることにより、弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンが、ピストン収容孔の底端部とピストンの基端部との間に縮設された上記スプリング力に抗してピストン収容孔に徐々に入り込んでいくと、弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンのピストン油路と、油圧アクチュエータのピストンのピストン油路とが連通し、弁リフト制御ピストン又は弁着座制御ピストンにかかっていた油圧が、この時点で、これらのピストン油路を通して油圧アクチュエータのピストンのそれぞれの端面にかかるようになり、油圧アクチュエータのピストンを急速に移動させることができる。
【００３１】
上記内燃機関の電子制御式弁駆動装置において、弁リフト制御ピストンの流量制御部及び弁着座制御ピストンの流量制御部は、内側に凹んだ凹テーパ状をなして基端部から先端部にかけて縮径されるように形成されていることが望ましい。
【００３２】
このように、弁リフト制御ピストンの流量制御部及び弁着座制御ピストンの流量制御部が、内側に凹んだ凹テーパ状をなして基端部から先端部にかけて縮径されるように形成されているから、油圧ピストンに供給する油圧の流量と油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して弁の速度を減速させることができ、弁が最大リフトに近づく時、又は弁が着座する時に弁速度をよりスムーズに減速させることができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明の内燃機関の電子制御式弁駆動装置は、内燃機関の弁駆動装置に収容された弁に取付けられて当該弁を開弁させる油圧ピストンと、油圧ピストンに油圧を供給する油圧発生手段と、油圧発生手段からの油圧を油圧ピストンに供給し又は油圧ピストンの油圧を排出する方向制御弁と、方向制御弁と油圧ピストンとの間に接続されて方向制御弁により供給又は排出される油圧により油圧ピストンを駆動する油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータの内部に設けられて弁のリフト時に油圧ピストンに供給する油圧の流量を制御すると共に、弁の着座時に油圧ピストンから排出させる油圧の流量を制御して油圧ピストンの駆動速度を抑制する流量制御ピストンとを備える。
【００３４】
したがって、開弁時には最大リフト位置に滑らかに近づけ、閉弁時には滑らかに着座させることが可能となり、開弁時における弁のオーバーシュート及び閉弁時における弁のジャンピングを確実に防止することができる。また、特に油圧アクチュエータの構成を簡単かつ小型化することができ、製造コストを大幅に削減することができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の電子制御式弁駆動装置を適用した内燃機関の電子制御式排気弁駆動装置の外観図である。
【図２】図１に示した電子制御式排気弁駆動装置の概念図である。
【図３】図１に示した電子制御式排気弁駆動装置の弁装置と油圧アクチュエータの断面図である。
【図４】図３に示した油圧アクチュエータの拡大図である。
【図５（ａ）】図３に示した弁リフト制御ピストンがピストンから突出した状態を示す断面図である。
【図５（ｂ）】図３に示した弁着座制御ピストンがピストンから突出した状態を示す断面図である。
【図５（ｃ）】図５（ａ）に示した弁リフト制御ピストンの矢線Ａ−Ａから見た断面図である。
【図５（ｄ）】図５（ｂ）に示した弁リフト制御ピストンの矢線Ｂ−Ｂから見た断面図である。
【図６（ａ）】図３に示した弁リフト制御ピストンがピストンへ押し込まれた状態を示す断面図である。
【図６（ｂ）】図３に示した弁着座制御ピストンがピストンへ押し込まれた状態を示す断面図である。
【図７】図３に示した油圧アクチュエータの開弁終期の状態を示す断面図である。
【図８（ａ）】図３に示した油圧アクチュエータの開弁時におけるピストンと弁着座制御ピストンの作動を示す第１の説明図である。
【図８（ｂ）】図３に示した油圧アクチュエータの開弁時におけるピストンと弁着座制御ピストンの作動を示す第２の説明図である。
【図８（ｃ）】図３に示した油圧アクチュエータの開弁時におけるピストンと弁着座制御ピストンの作動を示す第３の説明図である。
【図９（ａ）】図３に示した油圧アクチュエータの開弁時におけるピストンと弁リフト制御ピストンの作動を示す第１の説明図である。
【図９（ｂ）】図３に示した油圧アクチュエータの開弁時におけるピストンと弁リフト制御ピストンの作動を示す第２の説明図である。
【図９（ｃ）】図３に示した油圧アクチュエータの開弁時におけるピストンと弁リフト制御ピストンの作動を示す第３の説明図である。
【図１０】図９（ａ）〜図９（ｃ）に示した弁リフト制御ピストンによる弁リフト側油路の面積変化の一例を示す図である。
【図１１】図８（ａ）〜図８（ｃ）に示した弁着座制御ピストンによる弁着座側油路の面積変化の一例を示す図である。
【図１２】図３に示した油圧アクチュエータ及び流量制御ピストンにより制御される弁の作動特性の一例を示す図である。
【図１３】本発明に係る弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンの別の実施形態を示す図である。
【図１４】図１３に示す弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンの別の作動状態を示す図である。
【図１５】本発明に係る弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンの流量制御部の別の実施形態を示す図である。
【図１６】本発明に係る弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンの流量制御部のさらに別の実施形態を示す図である。
【図１７】従来のディーゼル機関の電子制御式排気弁駆動装置の概略説明図である。
【図１８】図１７とは別のディーゼル機関の電子制御式排気弁駆動装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の内燃機関の電子制御式弁駆動装置の発明を実施するための形態を、図１ないし図１６を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る内燃機関の電子制御式弁駆動装置を適用した電子制御式排気弁駆動装置の概略を示す外観図であり、図２は、図１に示した内燃機関の電子制御式排気弁駆動装置の概念図である。
【００３７】
図１及び図２に示すように、排気弁駆動装置２０には、排気弁２１と、排気弁２１の弁軸２１ａの上端に取付けられて当該排気弁２１を開弁させる油圧ピストン２２と、弁軸２１ａの途中に取り付けられて排気弁２１を閉弁（復旧動作）させる空気ばね２４とが収容されている。
【００３８】
排気弁駆動装置２０の上部２０ａには、油圧アクチュエータ２５が取付けられている。この油圧アクチュエータ２５は、油圧ピストン２２を駆動するアクチュエータ機能と、油圧ピストン２２の駆動速度を抑制するダンピング機能とを有しており、油路６１を介して油圧ピストン２２の油圧シリンダ２３に接続されている。
【００３９】
排気弁駆動装置２０の側方には、この排気弁駆動装置２０と別体の油圧ブロック３０が配設され、当該油圧ブロック３０には、方向制御弁３１とアキュムレータ３５が取り付けられている。また、方向制御弁３１には、この方向制御弁３１を切り替え制御するための電磁ソレノイド３２が取り付けられている。
【００４０】
油圧ブロック３０内には油路３０ａ，３０ｂ，３０ｃが設けられ、方向制御弁３１の図示しない対応するポートに接続されている。油圧源３３は、油圧ポンプ３４、アキュムレータ３５などからなり、油圧ポンプ３４は高圧管６２を介して油路３０ａに接続され、アキュムレータ３５は高圧管６２に接続されている。
【００４１】
油路３０ａは、油圧源３３から高圧の油圧を方向制御弁３１に導く。油路３０ｂは、高圧管６３を介して油圧アクチュエータ２５に接続されている。油路３０ｃは、方向制御弁３１から低圧管６４を介して油圧をタンク３７に排出する。
【００４２】
次に、油圧アクチュエータ２５及びその内部に設けた流量制御ピストン４１について説明する。図３は、図１に示した排気弁駆動装置２０の上部２０ａと油圧アクチュエータ２５の断面図を示し、図４は、図３に示した油圧アクチュエータ２５の拡大図である。
【００４３】
図３に示すように、油圧アクチュエータ２５は、そのシリンダ２６内にピストン２７が摺動可能に収容されている。シリンダ２６の油圧ピストン２２側の端面には、排気弁装置２０の油圧ピストン２２の油路６１に連通するポート（油路）２６ａが設けられ、方向制御弁３１（図２参照）側の端面には、方向制御弁３１に連通するポート（油路）２６ｂが設けられている。
【００４４】
図４に示すように、ピストン２７は、油圧ピストン２２側の端面の中央位置に、弁リフト制御ピストン（流量制御ピストン）４２を収容するためのピストン収容孔２７ａが設けられ、方向制御弁３１側の端面の中央位置に、弁着座制御ピストン（流量制御ピストン）４３を収容するためのピストン収容孔２７ｂが設けられている。
【００４５】
ピストン２７には、一端がピストン２７の油圧ピストン２２（図２参照）側の端面に開口すると共に、他端がピストン収容孔２７ａに開口する１つ以上の、例えば２つのピストン油路２７ｃと、一端がピストン２７の方向制御弁３１（図２参照）側の端面に開口すると共に、他端がピストン収容孔２７ｂに開口する１つ以上の、例えば２つのピストン油路２７ｄがそれぞれ設けられている。
【００４６】
ピストン２７には、有底円筒形状をなすと共に、その底部に上述のピストン収容孔２７ｂの端面開口位置よりも大径の油圧供給孔２８ａが設けられてなる大径ピストン２８が、方向制御弁３１側に摺動可能に外嵌されて、これにより二重ピストンを構成している。大径ピストン２８は、シリンダ２６内をピストン２７と一体に、ピストン２７のストロークよりも短い所定のストロークだけ移動可能である。大径ピストン２８の油圧供給孔２８ａは、ピストン２７に油圧を供給するためのものである。
【００４７】
油圧アクチュエータ２５は、排気弁２１（図２参照）の開弁当初はシリンダ内のガス圧が高いために大きな力が必要であり、このためポート２６ｂに導入される高圧の油圧により大径ピストン２８を用いて大きな油圧Ｆ１を発生させ、油圧Ｆ１をポート２６ａから油圧シリンダ２３（図２参照）に供給する。大径ピストン２８は、図４に示す位置から所定のストロークだけ移動し、図７に示す位置に停止する。この停止位置までは、ピストン２７は大径ピストン２８と一体になって移動する。
【００４８】
排気弁２１が開弁を開始した後には、ピストン２７により上記油圧Ｆ１よりも小さい油圧Ｆ２を発生させて、この油圧Ｆ２をポート２６ａから油圧シリンダ２３に供給する。このとき、大径ピストン２８は、図７に示す位置に停止している。これにより不要なピストンの作動をなくすことができ、排気弁２１の開弁動作時における油圧の損失を抑えることができ、燃費の向上が図られる。
【００４９】
弁リフト制御ピストン４２は、シリンダ２６のポート２６ａに液密に嵌合可能とされ、基端部が大径とされ、先端部が滑らかなテーパをなして縮径されて、流量制御部４２ａとされる。流量制御部４２ａは、例えば大径の基端部側が内側にやや凹んだ凹テーパ状をなして、基端部から先端部にかけて縮径されている。
【００５０】
弁着座制御ピストン４３は、シリンダ２６のポート２６ｂに液密に嵌合可能とされ、また、基端部が大径とされると共に先端部が滑らかなテーパをなして縮径されて、流量制御部４３ａとされている。流量制御部４３ａは、例えば弁リフト制御ピストン４２の流量制御部４２ａと同様に、大径の基端部側が内側にやや凹んだ凹テーパ状をなして、基端部から先端部にかけて縮径されている。
【００５１】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３は、ピストン収容孔２７ａ，２７ｂに摺動可能に収容でき、かつ端板４４，４５によって抜け出すことが防止されている。そして、弁リフト制御ピストン４２と弁着座制御ピストン４３の各基端部と、ピストン収容孔２７ａ，２７ｂの底端部との間に、スプリング４６，４７がそれぞれ縮設されている。これにより、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３は、スプリング４６，４７の付勢力によりピストン２７の端面から、それぞれ突出することができる。
【００５２】
弁リフト制御ピストン４２のピストン収容孔２７ａと摺動する円柱状の基端部は、図５（ｃ）に示すように、スプリング４６側の円周上の３か所が１２０°置きに面取り加工され、スプリング４６側に軸方向に延びる３つの油路４２ｄが形成されている。
【００５３】
弁着座制御ピストン４３のピストン収容孔２７ｂと摺動する円柱状の基端部は、図５（ｄ）に示すように、スプリング４７側の円周上の３か所が１２０°置きに面取り加工され、スプリング４７側に軸方向に延びる３つの油路４３ｄが形成されている。
【００５４】
弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３の、滑らかなテーパをなして縮径する流量制御部４２ａ，４３ａは、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３と液密にそれぞれ嵌合する油路との隙間面積、すなわち油圧アクチュエータ２５のシリンダ２６のポート２６ａ，２６ｂ（図４参照）との隙間面積を、ピストン２７の軸方向位置に応じて最適に調整することにより、後述するように、排気弁２１のリフト時及び着座時におけるダンピング機能を持たせている。
【００５５】
また、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３の内部には、一端がそれぞれの流量制御部４２ａ，４３ａの先端部に開口すると共に、内部を軸方向に一定距離だけ直進した後に半径方向に、例えば２つに分岐して、他端が油圧アクチュエータ２５のピストン２７のピストン収容孔２７ａ，２７ｂに開口するピストン油路４２ｂ，４３ｂが設けられている。
【００５６】
ピストン油路４２ｂ，４３ｂの他端の開口部４２ｃ，４３ｃは、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３の円柱状の外周部上に環状に形成されている。この一方、上述のピストン２７のピストン油路２７ｃ，２７ｄは、ピストン収容孔２７ａ，２７ｂに開口する開口部２７ｅ，２７ｆが、ピストン収容孔２７ａ，２７ｂの内周部上に、それぞれ環状に形成されている。
【００５７】
この弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３のピストン油路４２ｂ，４３ｂの開口部４２ｃ，４３ｃと、ピストン２７のピストン油路２７ｃ，２７ｄの開口部２７ｅ，２７ｆは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３がピストン２７から最も突出している状態では、軸方向位置がずれていて連通しない。
【００５８】
しかし、この弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３のピストン油路４２ｂ，４３ｂの開口部４２ｃ，４３ｃと、ピストン２７のピストン油路２７ｃ，２７ｄの開口部２７ｅ，２７ｆは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３が、少なくともピストン２７のピストン収容孔２７ａ，２７ｂに最も押し込まれている状態では、完全に連通するようになっている。
【００５９】
つまり、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３のピストン油路４２ｂ，４３ｂと、ピストン２７のピストン油路２７ｃ，２７ｄは、弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３の軸方向位置に応じてそれぞれ連通する。この弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３のピストン油路４２ｂ，４３ｂの開口部４２ｃ，４３ｃから、主としてピストン２７の移動初期に、ピストン２７を押動するための油圧を供給する。
【００６０】
この一方、上述の弁リフト制御ピストン４２の円周上の３か所に設けられた３つの油路４２ｄと、ピストン２７のピストン油路２７ｃの開口部２７ｅは、図５（ａ）及び図６（ａ）に示すように、弁リフト制御ピストン４２の軸方向位置に係わりなく、常に連通している。また、弁着座制御ピストン４３の円周上の３か所に設けられた３つの油路４３ｄと、ピストン２７のピストン油路２７ｄの開口部２７ｆは、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示すように、弁着座制御ピストン４３の軸方向位置に係わりなく、常に連通している。
【００６１】
このような構成により、弁リフト制御ピストン４２は、後述するように、排気弁２１が最大リフトに近づくと弁速度を減速させてオーバーシュートを確実に防止し、弁着座制御ピストン４３は、排気弁２１が着座する時に弁速度を減速させて滑らかに着座させて、ジャンピングを確実に防止する。
【００６２】
次に、図２ないし図１２に基づいて、排気弁駆動装置２０の作動を説明する。図２に実線で示すように、排気弁２１が閉弁しているとき、油圧アクチュエータ２５のピストン２７は、図３及び図４に示すように、ポート２６ｂ側の閉弁位置（終端位置）に停止している。そして、弁着座制御ピストン４３の流量制御部４３ａが、図４に示すように、油圧アクチュエータ２５のシリンダ２６のポート２６ｂ内に液密に嵌合している。
【００６３】
排気弁２１を開弁すべく、図示しない電子制御装置によりソレノイド弁３２が駆動されると、ソレノイド弁３２が方向制御弁３１を開弁方向に駆動し、油圧源３３の高圧の油圧が、油圧ブロック３０を通して高圧管６３に供給される。
【００６４】
方向制御弁３１から高圧管６３を通して供給された高圧の油圧は、油圧アクチュエータ２５のシリンダ２６のポート２６ｂに供給されて、図５（ｂ）及び図８（ａ）の矢印で示すように、弁着座制御ピストン４３のピストン油路４３ｂに圧力を加える。これにより、弁着座制御ピストン４３は、図６（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、スプリング４７のバネ力に抗してピストン収容孔２７ｂ内に押し込まれてその底部に当接する。
【００６５】
このため、弁着座制御ピストン４３のピストン油路４３ｂの開口部４３ｃと、ピストン２７のピストン油路２７ｄの開口部２７ｆは連通し、ピストン油路４３ｂの油圧がピストン油路２７ｄを通して、ピストン２７及び図４に示す大径ピストン２８の端面にかかるようになる。これにより、ピストン２７及び大径ピストン２８が図示左方向に移動し始めると同時に、図８（ｃ）に示すように、弁着座制御ピストン４３の流量制御部４３ａが、シリンダ２６のポート２６ｂから抜け出す。
【００６６】
この流量制御部４３ａがテーパ状をなしていることで、ポート２６ｂとの間の環状をなす隙間面積（開口面積）を通して、油圧がシリンダ２６内に流入し、油圧がピストン２７及び大径ピストン２８の端面の全面にかかるようになる。これにより、ピストン２７及び大径ピストン２８が一体に、図示左方向に急速に移動する。
【００６７】
弁着座制御ピストン４３がポート２６ｂから完全に抜け出すと、ポート２６ｂから大量の油圧がシリンダ２６内に流入して、ピストン２７と大径ピストン２８とを一体に、大きな油圧で図中左方向にさらに急速に移動させる。図７に示すように、大径ピストン２８のストロークは、ピストン２７のストロークよりも短い。従って、ピストン２７は、移動の初期に大きな油圧を発生させる。
【００６８】
これと共に、図５（ｂ）に示すように、大きな油圧が、ピストン油路２７ｄ及び弁着座制御ピストン４３の油路４３ｄを通してスプリング４７側のピストン収容孔２７ｂ内にかかり、弁着座制御ピストン４３に背圧を付与して、スプリング４７と共働して、当該弁着座制御ピストン４３を外側へ押し出す。これにより、弁着座制御ピストン４３が元の状態に復帰する。
【００６９】
油圧アクチュエータ２５のピストン２７の移動に伴い、シリンダ２６内の油圧が、図２及び図３に示すポート２６ａ及び油路６１を通して油圧ピストン２２を押し下げ、排気弁２１を開弁させる。そして、図９（ａ）に示すように、ピストン２７が終端近傍位置まで移動した後、図９（ｂ）に示すように、弁リフト制御ピストン４２の流量制御部４２ａがポート２６ａ内に入り込む。
【００７０】
この流量制御部４２ａがテーパ状をなしていることにより、ポート２６ａとの間の環状をなす隙間面積（開口面積）が徐々に小さくなり、図３に示す油圧ピストン２２を駆動する油圧の流量が徐々に減少する。これに伴い、図２に示す排気弁２１の開弁速度が減速される。
【００７１】
そして、図７及び図９（ｃ）に示すように、ピストン２７が終端位置まで移動して、弁リフト制御ピストン４２がポート２６ａと液密に嵌合すると、図２に示す排気弁２１が、当該図の２点鎖線で示す最大リフト位置（最大開弁位置）に停止する。
【００７２】
弁リフト制御ピストン４２による弁リフト側の油路（ポート２６ａ）の面積変化の一例を、図１０に示す。上述の弁リフト制御ピストン４２は、排気弁２１が最大リフト位置に近づくと弁速度を減速させて、排気弁２１のオーバーシュートを確実に防止する。
【００７３】
図２に示すように、排気弁２１を閉弁すべく、図示しない電子制御装置により電磁ソレノイド３２が駆動されると、方向制御弁３１が閉弁方向に駆動され、高圧管６３の油圧が方向制御弁３１及び低圧管６４を通してタンク３７に排出される。これに伴い油圧アクチュエータ２５のアクチュエータシリンダ２６内の油圧が高圧管６３に排出され、アクチュエータシリンダ２６内の油圧が低下する。
【００７４】
アクチュエータシリンダ２６の油圧の低下に伴い、空気ばね２４のばね力により油圧ピストン２２が上方に移動し、油圧シリンダ２３内の油圧がシリンダ２６内に導入される。これに伴い、図５（ａ）の矢印で示すように、弁リフト制御ピストン４２のピストン油路４２ｂに圧力を加える。これにより、弁リフト制御ピストン４２は、図６（ａ）に示すように、スプリング４６のバネ力に抗してピストン収容孔２７ａ内に押し込まれて、その底端部に当接する。
【００７５】
弁リフト制御ピストン４２がピストン収容孔２７ａ内に押し込まれると、弁リフト制御ピストン４２のピストン油路４２ｂの開口部４２ｃと、ピストン２７のピストン油路２７ｃの開口部２７ｅとが連通し、弁リフト制御ピストン４２のピストン油路４２ｂにかかっていた油圧が、ピストン油路４２ｂの油圧がピストン油路２７ｃを通して、ピストン２７の端面にかかるようになる。これにより、ピストン２７が図示右方向に移動しはじめ、弁リフト制御ピストン４２の流量制御部４２ａが、シリンダ２６のポート２６ａから抜け始める。
【００７６】
この流量制御部４２ａがテーパ状をなしていることで、ポート２６ａとの間の環状をなす隙間面積（開口面積）を通して、油圧がシリンダ２６内に流入し、油圧がピストン２７の端面の全面にかかるようになる。これにより、ピストン２７が図示右方向に急速に移動する。
【００７７】
ピストン２７の右方向への移動と共に、弁リフト制御ピストン４２の流量制御部４２ａがポート２６ａから完全に抜け出し、ポート２６ａとの間の隙間面積（開口面積）がさらに大きくなる。これにより、油圧シリンダ２３からシリンダ２６内に流入する油圧の流量がさらに増加し、ピストン２７が図示右方向にさらに急速に移動する。
【００７８】
これと共に、図５（ａ）に示すように、大きな油圧が、ピストン油路２７ｃ及び弁リフト制御ピストン４２の油路４２ｄを通してスプリング４６側のピストン収容孔２７ａ内にかかり、弁リフト制御ピストン４２に背圧を付与して、スプリング４６と共働して、当該弁リフト制御ピストン４２を外側へ押し出す。これにより、弁リフト制御ピストン４２が元の状態に復帰する。
【００７９】
排気弁２１が着座位置（閉弁位置）に近づくと、図４に示すように、弁着座制御ピストン４３の流量制御部４３ａがポート２６ｂに入り込み、ポート２６ｂとの間の隙間面積（開口面積）が徐々に小さくなる。これにより、ピストン２７の移動速度が減速され、油圧シリンダ２３からシリンダ２６に流入する油圧の流量が徐々に減少する。
【００８０】
これに伴い、図２に示す排気弁２１の開弁速度が減速される。そして、ピストン２７が終端位置まで移動して、弁着座制御ピストン４３がポート２６ｂに液密に嵌合すると、排気弁２１が、図２に２点鎖線で示すように着座する。図１１に、弁着座制御ピストン４３による弁着座側の油路（ポート２６ｂ）の面積変化の一例を示す。
【００８１】
弁着座制御ピストン４３は、排気弁２１が着座位置（閉弁位置）に近づくと、弁速度を減速させることにより排気弁２１のジャンピングを確実に防止し、排気弁２１が慣性力で弁シートに衝突することを防止する。これにより、図２に実線で示すように、排気弁２１の滑らかな着座が行われる。このようにして、排気弁２１の開弁動作及び閉弁動作が行われる。
【００８２】
このように、排気弁２１が最大リフト位置（開弁位置）に近づくと、弁リフト制御ピストン４２により弁速度を減速させる。また、排気弁２１が着座位置（閉弁位置）に近づくと、弁着座制御ピストン４３により弁速度を減速させることにより、図１０に示すような弁の作動特性を得ることができる。図１０において、曲線部Ａは排気弁２１のリフト時を示し、曲線部Ｂは着座時を示している。
【００８３】
また、油圧アクチュエータ２５は、ダンピング機能とアクチュエータ機能とを併せ持つものであり、応答性が非常に高い。したがって、高圧管６３等の高圧配管系内が負圧となりにくく、高圧配管系のキャビテーション・エロージョンの発生を抑えることができる。
【００８４】
図１３及び図１４は、弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンからなる流量制御ピストンの、構成に関する他の実施形態を示す。上述の弁リフト制御ピストン４２及び弁着座制御ピストン４３の場合と同様の部分は、同じ符号を以って説明する。
【００８５】
油圧アクチュエータ１２５は、そのシリンダ１２６内にピストン１２７が摺動可能に収容されている。ピストン１２７は、油圧ピストン２２側の端面の中央位置に、弁リフト制御ピストン（流量制御ピストン）１４２を収容するためのピストン収容孔１２７ａが設けられ、方向制御弁３１側の端面の中央位置に、弁着座制御ピストン（流量制御ピストン）１４３を収容するためのピストン収容孔１２７ｂが設けられている。
【００８６】
ピストン１２７には、一端がピストン１２７の油圧ピストン２２側の端面に開口すると共に、他端がピストン収容孔１２７ａに開口するピストン油路１２７ｃと、一端がピストン１２７の方向制御弁３１側の端面に開口すると共に、他端がピストン収容孔１２７ｂに開口するピストン油路１２７ｄとがそれぞれ設けられている。
【００８７】
ピストン１２７には、有底円筒形状をなすと共に、その底部に上述のピストン収容孔１２７ｂの端面開口位置よりも大径の油圧供給孔１２８ａが設けられてなる大径ピストン１２８が、方向制御弁３１側に摺動可能に外嵌されて、これにより二重ピストンを構成している。大径ピストン１２８及びピストン１２７は、上述の油圧アクチュエータ２５の大径ピストン２８及びピストン２７と同様に作動する。
【００８８】
また、弁リフト制御ピストン１４２の流量制御部１４２ａ及び弁着座制御ピストン１４３の流量制御部１４３ａの外観は、上述の油圧アクチュエータ２５の流量制御部４２ａ，４３ａと同様に形成されるが、流量制御部１４２ａ，１４３ａは中実に形成されて、その内部にピストン油路が形成されていない点において異なる。弁リフト制御ピストン１４２及び弁着座制御ピストン１４３は、ピストン収容孔１２７ａ，１２７ｂに摺動可能に収容され、かつ端板１４４，１４５によって抜け出すことが防止されている。
【００８９】
弁リフト制御ピストン１４２と弁着座制御ピストン１４３の各基端部と、ピストン収容孔１２７ａ，１２７ｂの底端部との間に、スプリング１４６，１４７がそれぞれ縮設されている。これにより、弁リフト制御ピストン１４２及び弁着座制御ピストン１４３は、ピストン２７の端面からそれぞれ突出することができる。
【００９０】
ピストン１２７のピストン油路１２７ｃ，１２７ｄは、これらスプリング１４６，１４７が縮設された状態で、弁リフト制御ピストン１４２及び弁着座制御ピストン１４３の軸方向位置に拘わらず、常にピストン収容孔１２７ａ及びピストン収容孔１２７ｂにそれぞれ連通している。
【００９１】
次に、図２，図１３及び図１４に基づいて、この排気弁駆動装置の作動を説明する。図２に実線で示すように、排気弁２１が閉弁しているとき、油圧アクチュエータ１２５のピストン１２７は、図１３に示すように、ポート１２６ｂ側の閉弁位置（終端位置）に停止している。そして、弁着座制御ピストン１４３がポート１２６ｂ内に液密に嵌合している。
【００９２】
排気弁２１を開弁すべく、方向制御弁３１から高圧管６３を通して供給された高圧の油圧は、油圧アクチュエータ１２５のシリンダ１２６のポート１２６ｂに供給されて、弁着座制御ピストン１４３が、スプリング１４７のバネ力に抗してピストン収容孔１２７ｂ内に押し込まれる。
【００９３】
弁着座制御ピストン１４３は、この押動に伴い、流量制御部１４３ａがシリンダ１２６のポート１２６ｂから抜け出す。流量制御部１４３ａは、テーパ状をなしていることで、ポート１２６ｂとの間の環状をなす隙間面積（開口面積）が徐々に大きくなり、これに伴いシリンダ１２６内に流入する油圧の流量が増加し、ピストン１２７及び大径ピストン１２８の端面に徐々に油圧がかかるようになる。これにより、ピストン１２７及び大径ピストン１２８が図示左方向に移動しはじめる。
【００９４】
弁着座制御ピストン１４３がポート１２６ｂから完全に抜け出すと、ポート１２６ｂから大量の油圧がシリンダ１２６内に流入して、ピストン１２７と大径ピストン１２８とを一体に、大きな油圧で図中左方向に急速に移動させる。シリンダ１２６内に油圧が流入すると、その一部がピストン油路１２７ｄを通してピストン収容孔１２７ｂ内に流入し、弁着座制御ピストン１４３に背圧を付与して、スプリング１４７と共働して当該弁着座制御ピストン１４３を押し出す。これにより、弁着座制御ピストン１４３が元の状態に復帰する。
【００９５】
ピストン１２７が図中左方向にさらに移動すると、図１４に示すように、弁リフト制御ピストン１４２の流量制御部１４２ａがポート１２６ａ内に入り込む。流量制御部１４２ａはテーパ状をなしていることにより、ポート１２６ａとの間の環状をなす隙間面積（開口面積）が徐々に小さくなり、油圧ピストン２２を駆動する油圧の流量が徐々に減少する。
【００９６】
これに伴い、排気弁２１の開弁速度が減速される。そして、ピストン１２７が終端位置まで移動して、弁リフト制御ピストン１４２がポート１２６ａと液密に嵌合すると、排気弁２１が、図２の２点鎖線で示す最大リフト位置（最大開弁位置）に停止する。
【００９７】
図２及び図１４に示すように、排気弁２１を閉弁すべく、図示しない電子制御装置により電磁ソレノイド３２が駆動されると、方向制御弁３１が閉弁方向に駆動され、高圧管６３の油圧が方向制御弁３１及び低圧管６４を通してタンク３７に排出される。これに伴い油圧アクチュエータ１２５のアクチュエータシリンダ１２６内の油圧が高圧管６３に排出され、アクチュエータシリンダ１２６内の油圧が低下する。
【００９８】
アクチュエータシリンダ１２６の油圧の低下に伴い、空気ばね２４のばね力により油圧ピストン２２が上方に移動し、油圧シリンダ２３内の油圧がシリンダ１２６内に導入される。これに伴い、弁リフト制御ピストン１４２が、スプリング１４６のバネ力に抗してピストン収容孔１２７ａ内に押し込まれる。
【００９９】
弁リフト制御ピストン１４２がピストン収容孔１２７ａ内に押し込まれると、弁リフト制御ピストン１４２とポート１２６ａとの隙間から、油圧がピストン１２７に徐々にかかり、ピストン１２７が図示右方向に移動しはじめる。ピストン１２７の右方向への移動と共に、弁リフト制御ピストン１４２の流量制御部１４２ａがポート１２６ａから抜け出し、ポート１２６ａとの間の隙間面積（開口面積）が徐々に大きくなる。これにより、油圧シリンダ２３からシリンダ１２６内に流入する油圧の流量が増加し、ピストン１２７が急速に図示右方向に移動する。
【０１００】
排気弁２１が着座位置（閉弁位置）に近づくと、弁着座制御ピストン１４３の流量制御部１４３ａが、図１３に示すように、ポート１２６ｂに入り込み、ポート１２６ｂとの間の隙間面積（開口面積）が徐々に小さくなる。これにより、ピストン１２７の移動速度が減速され、油圧シリンダ２３からシリンダ１２６に流入する油圧の流量が徐々に減少する。
【０１０１】
これに伴い、排気弁２１の開弁速度が減速される。そして、弁着座制御ピストン１４３がポート１２６ｂに液密に嵌合すると、排気弁２１が、図２に２点鎖線で示すように着座する。弁着座制御ピストン１４３は、排気弁２１が着座位置（閉弁位置）に近づくと、弁速度を減速させることにより排気弁２１のジャンピングを確実に防止し、排気弁２１が慣性力で弁シートに衝突することを防止する。これにより、図２に実線で示すように、排気弁２１の滑らかな着座が行われる。このようにして、排気弁２１の開弁動作及び閉弁動作が行われる。その他は、上述の油圧アクチュエータ２５の場合と同様であるから、説明を省略する。
【０１０２】
図１５及び図１６は、弁リフト制御ピストン及び弁着座制御ピストンからなる流量制御ピストンの、流量制御部の形状に関する他の実施形態を示す。
【０１０３】
上述の流量制御ピストン４１の流量制御部４２ａ，４３ａは、基端部側が内側にやや凹んだ凹テーパ状をなして基端部から先端部にかけて縮径するように形成されているのに対し、図１５に示す流量制御ピストン１４８の流量制御部１４８ａは、外側にやや膨らんだ凸テーパ状をなして、基端部から先端部にかけて縮径するように形成されたものである。また、図１６に示す流量制御ピストン１４９の流量制御部１４９ａは、大径の基端部から直線的な円錐台形状のテーパ面をなして、基端部から先端部に向って縮径するように形成されたものである。
【０１０４】
なお、流量制御ピストンの流量制御部は、上述した直線的なテーパ面や外側に膨出する曲面や内側に凹む曲面に限るものではなく、様々な形状に設定することが可能である。また、この流量制御部の形状は、例えば図１０及び図１１に示すような油路の面積変化のグラフから最適な設定することができる。
【０１０５】
上述の内燃機関の電子制御式弁駆動装置は一例にすぎず、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、内燃機関の電子制御式弁駆動装置に限定して利用されるものではなく、様々な内燃機関の弁駆動装置や油圧機構に対しても利用することができることは勿論である。
【符号の説明】
【０１０７】
２０  排気弁駆動装置
２０ａ  上部
２１  排気弁
２１ａ  弁軸
２２  油圧ピストン
２３  油圧シリンダ
２４  空気ばね
２５  油圧アクチュエータ
２６  シリンダ
２６ａ，２６ｂ  ポート
２７  ピストン
２７ａ，２７ｂ  ピストン収容孔
２７ｃ，２７ｄ  ピストン油路
２７ｅ，２７ｆ  開口部
２８  大径ピストン
２８ａ  油圧供給孔
３０  油圧ブロック
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  油路
３１  方向制御弁
３２  ソレノイド弁
３３  油圧源
３４  油圧ポンプ
３５  アキュームレータ
３７  タンク
４１  流量制御ピストン
４２  弁リフト制御ピストン（流量制御ピストン）
４２ａ  流量制御部
４２ｂ  ピストン油路
４２ｃ  開口部
４２ｄ  油路
４３  弁着座制御ピストン（流量制御ピストン）
４３ａ  流量制御部
４３ｂ  ピストン油路
４３ｃ  開口部
４３ｄ  油路
４４，４５  端板
４６，４７  スプリング
６１  油路
６２，６３  高圧管
６４  低圧管
１２５  油圧アクチュエータ
１２６  シリンダ
１２６ａ，１２６ｂ  ポート
１２７  ピストン
１２７ａ，１２７ｂ  ピストン収容孔
１２７ｃ，１２７ｄ  ピストン油路
１２８  大径ピストン
１２８ａ  油圧供給孔
１４１  流量制御ピストン
１４２  弁リフト制御ピストン（流量制御ピストン）
１４２ａ  流量制御部
１４３  弁着座制御ピストン（流量制御ピストン）
１４３ａ  流量制御部
１４４，１４５  端板
１４６，１４７  スプリング
１４８，１４９  流量制御ピストン
１４８ａ，１４９ａ  流量制御部
２０１  電子制御式排気弁駆動装置
２０２  排気弁
２０３  ソレノイド弁
２０４  方向制御弁
２０５  油圧ポンプ
２０６  アキュームレータ
２０７  油圧源
２０８，２０９，２１２  高圧管
２１０  低圧管
２１１  油圧アクチュエータ
２１３  油圧シリンダ
２１４  油圧ピストン
２１５  ダンパ
２１６  空気ばね
２１７  タンク
２２１  弁
２２２  油圧ピストン
２２５  ダンピング・アクチュエータ
２２７  アクチュエータピストン
２３１  方向制御弁
２３３  油圧供給手段
２４０，２４１  逆止弁
２４２，２４３  バイパス油路
【図１】
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【図２】
0005571509.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５（ａ）】
0005571509.tif 000006
【図５（ｂ）】
0005571509.tif 000007
【図５（ｃ）】
0005571509.tif 000008
【図５（ｄ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【図８（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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【図８（ｃ）】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図９（ｃ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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