(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ポート（８）をアクチュエータ内の第一の圧力チャンバ（２９）と接続し得るように長手方向に変位される制御弁のスプール（２１）により排気弁が開放され、アクチュエータピストン（３２、３４）が、排気弁のスピンドル（４）と共に、排気弁の開放位置に向けて変位され、排気弁を閉じるべきとき、低圧ポート（１１）を第一の圧力チャンバ（２９）と接続し得るように制御弁スプール（２１）が長手方向に変位される、内燃機関用の排気弁（２）の作動方法において、排気弁のスピンドル（４）が、制御弁スプール（２１）の長手方向への変位に比例して長手方向に変位され、スピンドルが完全に開放した位置と完全に閉じた位置との間の選択した位置に配置され、前記アクチュエータピストン（３２，３４）は、前記排気弁が閉じ位置と開放位置との間を動かされるときに前記制御弁スプール（２１）の変位動作に従うように動かされることを特徴とする作動方法。
【請求項２】
請求項１による方法において、排気弁のスピンドル（４）が前記閉じた位置に近づいたときに、当該スピンドル（４）の閉じ動作を制動するために、前記制御弁スプール（２１）の速度が低下せしめられることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２による方法において、前記排気弁のスピンドル（４）の開放動作が、前記スピンドル（４）が前記閉じ位置と開放位置との間の距離（ｌｍａｘ）よりも小さい距離だけ前記閉じ位置から離れるように変位せしめられた中間的な開放位置にて停止されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２又は３による方法において、前記閉じ動作の最終段階において、前記排気弁の座面間の距離が０．０２ｍｍ乃至０．５ｍｍの範囲内であり且つこれらの座面間に換気空隙が存在する換気位置に前記排気弁のスピンドル（４）があるように、前記制御弁スプール（２１）の速度が低下せしめられ、前記スピンドル（４）は、４ｍｓ乃至５０ｍｓの範囲の待機時間だけ換気位置に保持された後に完全に閉じられる位置へと動かされることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項４による方法において、換気位置における前記排気弁の前記座面間の距離が０．０５ｍｍ乃至０．２ｍｍの範囲内であることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４又は５による方法において、前記排気弁の閉じ動作の最終段階において、スピンドル（４）は、最初に前記弁の座面間に存在する粒子を破砕するために実質的に閉じた位置まで動かされ、その後、直ちに、流出する空気によって前記破砕された粒子を吹き飛ばすために短時間だけ開放方向に動かされ、次に、その完全な閉じ位置まで動かされることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６による方法において、開放方向への短時間の動き及び完全に閉じた位置への動きが、排気弁が開放する時間の十分の一よりも短い時間内に行われることを特徴とする方法。
【請求項８】
少なくとも第一の圧力チャンバ（２９）とこれに関連したアクチュエータピストン（３２、３４）とを備えた静止型シリンダを有する液圧アクチュエータを備えた弁スピンドル（４）と制御弁とを含む内燃機関のための排気弁であって、
前記制御弁は、
高圧ポート（８）と低圧ポート（１１）とを備えた制御弁ハウジングと、
前記アクチュエータピストン（３２，３４）が前記弁スピンドル（４）の開放方向へと動かされるときに前記高圧ポート（８）を前記第一の圧力チャンバ（２９）に接続し、前記アクチュエータピストン（３２，３４）が前記弁スピンドル（４）の閉じ方向へと動かされるときに前記低圧ポート（１１）を前記第一の圧力チャンバ（２９）と接続するために前記制御弁ハウジング内で長手方向に変位可能である制御弁スプール（２１）とを含み、
前記制御弁ハウジングは、長手方向に移動可能であり、前記制御弁ハウジングの長手方向の変位が、前記排気弁スピンドル（４）の開放位置と閉じ位置との間の長手方向の変位に比例していることを特徴とする排気弁。
【請求項９】
請求項８による排気弁において、前記制御弁ハウジング（４５）が、前記排気弁スピンドルに対して長手方向に動かないことを特徴とする排気弁。
【請求項１０】
請求項８による排気弁において、アクチュエータピストン又は弁スピンドルの上方部分が前記制御弁ハウジング（４５）を形成していることを特徴とする、排気弁。
【請求項１１】
請求項８乃至１０のうちの何れか一項による排気弁において、制御スプール（２１）が、その静止型コイル部品が排気弁スピンドル（４）の伸長部分内に同軸状に取り付けられるリニアモータの可動磁石部分（３１）上で長手方向に動き得ないように取り付けられることを特徴とする排気弁。
【請求項１２】
請求項１１による排気弁において、前記リニアモータの可動磁石部分（３１）が、閉じ位置と完全な開放位置との間で排気弁の最大行程距離よりも長い行程距離を有することを特徴とする排気弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧ポートをアクチュエータ内の第一の圧力チャンバと接続し得るように長手方向に変位される制御弁のスプールによって排気弁が開放され、アクチュエータピストンが排気弁のスピンドルと共に、排気弁の開放位置に向けて変位され、排気弁を閉じるべきとき、低圧ポートを第一の圧力チャンバと接続し得るように制御弁スプールが長手方向に変位される、内燃機関用の排気弁の作動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる排気弁は、制御弁がカム軸上のカムにより作動され又はソレノイド弁により電子的に作動される、米国特許第３，２０９，７３７号から既知である。この制御弁は、排気弁が開放動作する間、第一の圧力チャンバを、連続的に高圧ポートと接続し、その閉じ動作中、第一の圧力チャンバを、連続的に低圧ポートと接続する。このように、排気弁の動きは、液圧レベルにより及び圧力が作動ピストン（開放面積及び閉じ面積双方を有する）に作用する時間により制御される。実際には、制御弁は、排気弁を開放する１つの位置と、排気弁を閉じる１つの位置とのみを有し、アクチュエータピストン上に作用する液圧力がスピンドルの動きを開始させるとき、開放及び閉じ動作の開始時に制御が行われ、これにより、制御弁が開放位置に止まっている間に動作は続行される。作動中、液圧圧力が変化して、スピンドルの動作速度が変動する可能性がある。排気弁は、全負荷のような、特定のエンジン負荷のときに最適に動くように制御され、その開放速度はエンジンの回転速度に従って変化せず、従って、この排気弁は、その他のエンジン負荷のとき最適なタイミングで開放しない。閉じ動作の最終的部分間のスピンドルのブレーキ作用は、静止ハウジングの穴内に押し込まれるスピンドル上のピンによって形成される空隙を通る液圧流体を絞ることで行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、その動作中の制御を含む、排気弁をより正確に制御するための方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このことに鑑みて、本発明は、排気弁のスピンドルが、制御弁スプールの長手方向への変位と共に、１：１の比のような比にて、長手方向に比例的に変位されることと、スピンドルを、完全に開放した位置と完全に閉じた位置との間の選んだ位置に配置することができることと、排気弁のスピンドルが、制御弁スプールと実質的に同時に、排気弁の開放位置と閉じ位置との間を動くこととを特徴としている。
【０００５】
スピンドルが、スプールと共に、比例的に長手方向に変位する結果、スプールの如何なる調節も排気弁の相応する動きに伝達される。このため、スプールの現在の位置と弁スピンドルの現在の位置との間に、直接的な相関関係が存在し、このため、排気弁の調節動作は、スプールの調節にのみ依存し、液圧圧力の変化又はスプールが特定の位置に留まる間の期間の変化による影響を受けない。スプールは、スピンドルを中間位置に配置し、スピンドルが限界位置の間にある間に、スピンドルの動作を直接的に制御することを可能にする。スピンドルが、スプールと共に実質的に同時に更に移動すると、排気弁は、エンジンの現在の回転速度とは独立的に、エンジンサイクル中、所望通りに動くことができる。
【０００６】
好ましくは、排気弁の閉じ動作の終点は、絞り作用がエネルギ損失につながるので、絞り作用によってスピンドルにブレーキを加える代わりに、制御弁によって能動的に制御される。制御弁が閉じ動作の最終部分、従って、スピンドルのブレーキ作用を制御するならば、高圧の液圧流体から排気弁のアクチュエータへ流れるエネルギの量は減少する。スロットルの空隙を形成するために精度良く形成されたポートを関連付ける必要性を不要にすることにより、アクチュエータの設計は簡略化したものとなる。
【０００７】
更に、１つのエンジンサイクルから次のサイクルへの動作経路の所定の部分にて排気スピンドルの速度を変化させることが可能である。例えば、排気弁の速度は、開放動作の開始時に速くすることができ、このことは、弁の開放速度を加速することになる。急加速されてスピンドルが閉じた位置から離れて開放位置まで移動する結果、好ましいほどに大きい流出面積が迅速に実現されるから、弁ディスク及び固定弁座の加熱程度が少なくなる。エンジンの作動中に排気弁の速度を変化させることが可能であることは、現在の作動状態を連続的に調節することを許容する。
【０００８】
本発明による方法は、完全に開放した位置に達する前の中間的な開放位置において排気弁の開放動作を停止させることができるから、スピンドルが開放した状態を保つ位置を、所望通りに変化させるという好ましい可能性をもたらす。このことは、液圧流体の消費量及び該液圧流体を加圧するエネルギの消費量を少なくすることになる。エンジンが部分的負荷にて作動しているとき、排ガスの量は、エンジンサイクル当たりより少なくなり、エンジンの型式によってエンジンの回転速度はより遅くすることができ、排ガスを排出するためのより多くの時間を提供することになる。その双方の状況は流出面積を少なくすることを許容する。
【０００９】
スピンドルの動作を正確に制御する可能性を適宜に使用することができ、閉じ動作の最終部分の間、待機時間だけ、スピンドルを換気位置に保持することができる。この換気位置において、排気弁の弁座表面の間に換気空隙が存在し、これにより、スピンドルは、その完全に閉じた位置まで動かされる。排気弁をある時間（待機時間と称する）だけ、その完全に閉じた位置付近で開放状態に保つことにより、比較的低温の空気が弁座の表面を流れ、弁座が実質的に冷却される。その結果、弁材料の平均温度が降下するから、排気弁の寿命が延び、このことは、より低廉なその他の弁座材料を使用することを許容する。弁座の耐久性は、全ての粒子の残物を換気空気の強力な流れにより吹き飛ばすことができることにより更に向上し、このことはへこみ傷（デントマーク）の発生を少なくすることになる。
【００１０】
待機時間は、４ｍｓ乃至５０ｍｓの範囲内で適宜に設定することができる。この範囲は、大きいボアを有する低速度又は中速度エンジンに適している。待機時間が４ｍｓ以下になると、望ましい冷却は極めて不良となり、また、待機時間が５０ｍｓ以上になると、冷却のための空気の消費量が過度に多量になる。
【００１１】
好ましくは、換気位置におけるスピンドルは、弁座が０．０２ｍｍ乃至０．５０ｍｍの範囲内の相互距離に保持され、音速の空気流が換気空隙を通って、好ましくは、０．０５ｍｍ乃至０．２ｍｍの範囲にて流れ、このことは、流出する空気量を少なくし、このため、圧縮空気が実質的に影響を受けないままであるようにする。
【００１２】
閉じ動作の最終部分にて最初にスピンドルを実質的に閉じた位置まで動かし、その後、直ちに、短時間だけ開放方向に動かし、次に、その完全に閉じた位置まで動かすことにより、へこみ傷（デントマーク）の発生を更に少なくすることができる。最初に略完全に閉じた状態にすることで、弁座の表面の間に存在する全ての粒子は、塵状の材料に粉砕され、また、その後、スピンドルを短時間、開放したとき、強力な換気の流れが生じ、その粉砕された塵状材料を排ガスと共に吹き飛ばす。その後に、弁が完全に閉じられると、弁座の面には粒子が存在しなくなり、へこみ傷（デントマーク）の形成が防止される。
【００１３】
充填空気の排出量を制限するため、開放方向への短時間の動き及び完全に閉じた位置への動きが、排気弁が開放する時間の十分の一よりも短い時間内に行われるように、弁座表面の冷却及び洗浄効果の組み合わせを時間の点にて制限することができる。
【００１４】
本発明は更に排気弁に関するもので、該排気弁は、少なくとも第一の圧力チャンバと関連したアクチュエータピストンとを備えた固定型シリンダを持つ液圧アクチュエータを有する弁スピンドルと、前記第一の圧力チャンバを制御弁ハウジングの高圧ポート又は低圧ポートと少なくとも接続することのできる制御弁とを備える。
【００１５】
高圧ポート及び低圧ポートを有する制御弁ハウジングが長手方向に変位可能であり、制御弁ハウジングの長手方向への変位が排気弁スピンドルの開放位置と閉じ位置との間の長手方向への変位に比例するように排気弁の構造を設定することにより、より正確な制御が実現可能である。スプールの現在の位置により決定される所望の位置にスピンドル、従ってハウジングがあるとき、ハウジングをスピンドルと共に変位させることにより、制御弁を簡単な仕方にて液圧的に不作動とすることができる。
【００１６】
好ましくは、制御弁ハウジングを排気弁スピンドルに対して長手方向に動かないようにし、その結果、ハウジング及びスピンドルが同一の動作にて、すなわち１：１の比にて比例的に変位されるようにすることが出来る。これと代替的に、スピンドルの変位を制御弁ハウジングの変位に対して増大させ、その結果、例えば、その変位が１：２に又は１：３のような所定の比にて比例的に行われ、制御弁スプールが比較的短い行程距離を有するようにすることも出来る。
【００１７】
特に簡単な１つの設計において、アクチュエータピストンが、制御弁ハウジングを形成する。別の簡単な設計において、弁スピンドルの上方部分が、制御弁ハウジングを構成する。アクチュエータが何ら中間的な接続部材が存在せずに制御弁スプールによりそれ自体、直接的に制御されるようにすることにより、排気弁の制御は、直接的で且つ遅延要素が無く行われる。制御部品の数が最小であることは、極めて高い信頼性を提供する。
【００１８】
１つの実施の形態において、制御弁スプールは、リニアモータの可動磁石部分（その静止型コイル部品が排気弁スピンドルの伸長部分内に同軸状に取り付けられる）上で長手方向に動き得ないように取り付けられる。リニアモータは、可動部品の現在の位置及びその速度の双方に関して関係なく、制御装置からの電子的信号に基づいて制御可能であるから、制御弁スプールの調節のためにリニアモータを使用することは、機械的部材の設計が有利な程度に簡略化される。これと代替的に、スプールはカム軸のカムにより駆動可能であるが、このためには、エンジンのカム軸とクランク軸とを機械的に同期化することを必要とし、従って、作動中、エンジンサイクル中に排気弁の動作パターンを自由に変更する可能性が制限される。
【００１９】
リニアモータが使用されるとき、リニアモータの可動部品は、閉じ位置と完全な開放位置との間における排気弁の最大行程距離よりも長い行程距離を有することが好ましい。このことは、磨耗、温度変化等に起因する排気弁の長さの変化を補償することを可能とし、またリニアモータの特性が限界位置付近の領域内で変化する可能性があるから、より正確に制御することも可能にする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
極く概略図な添付図面を参照しつつ、本図面を以下により詳細に説明する。
図１には、少なくとも２００ｍｍのボア、典型的に２４０ｍｍ乃至１２００ｍｍの範囲のボアのような、大きいシリンダボアを有する２行程又は４行程エンジンとすることのできる内燃機関内のシリンダ１の上方部分が図示されている。該エンジンは、例えば、船の推進用又は据付型発電装置用の過給型・定圧力・２行程クロスヘッドエンジンとすることができる。排気弁２がシリンダカバー３内でシリンダの最上方部分に取り付けられている。このシリンダは、ユニフロー掃気により掃気される。すなわち、掃気ポートがシリンダの下方部分に形成されている。また、排気弁は、シリンダカバーの中央以外の箇所、例えば、シリンダの側壁に形成することができ、又は同一のカバーに幾つかの排気弁を取り付けることができる。
【００２１】
排気弁は、密封する仕方にて、カバー３の下方の固定弁座弁と当接することができる上方環状弁座弁を有する弁ディスクを持つ、スピンドル４を備えている。閉じた位置にあるとき、排気弁は、燃焼チャンバ５と排気通路６との間の接続を遮断し、開放位置にあるとき、スピンドル４は、長手方向に向けて下方に変位される。
【００２２】
例えば、１０ＭＰａ（１００バール）乃至５０ＭＰａ（５００バール）、典型的には、１５ＭＰａ（１５０バール）乃至３０ＭＰａ（３００バール）の範囲のような、高圧の液圧流体を有する高圧導管７は、図示した実施の形態において、スピンドル４と一体の制御弁ハウジングの高圧ポート８に達している（図５の例を参照）。低圧導管１０は、制御弁ハウジングの低圧ポート１１を、ドレー管、すなわち使用済みの液圧流体に対する戻し管に接続している。外側弁ハウジング１２の底部におけるカバー３の上側部のドレーン口は、すべての漏洩流体を除去し得るように低圧導管１０に接続することができる。低圧導管は、高圧導管の周りに同軸状に配置することができ、このことは、排気弁ハウジングからエンジンに平行に伸びる高圧導管まで下方に伸びる通路の長さが数ｍであり、高圧導管が液圧流体と共に燃料を噴射すべく液圧駆動力をも供給することができる、大型のエンジンに対して特に有益なことである。低圧導管及び高圧導管を同軸状に配置することにより、より広いスペースを実現することに加えて、低圧導管は、高圧導管が破損した場合、この高圧導管の周りの保護遮蔽体としても機能する。
【００２３】
図示した実施の形態において、空圧ばねピストン１３は、スピンドル４に固定されて、空圧ばねシリンダ１５内で変位可能に配置され、そして空圧ばねチャンバ１４は、該ピストンの下方に配置されて、空圧導管１５ａから圧縮空気が供給される。空圧ばねは、閉じ位置に向けて、上方への力にてスピンドル４に連続的に作用する。
【００２４】
関連するシリンダに接続された電子的制御装置１６は、排気弁を開けるべきとき及び閉じるべきときに関するデータを信号装置１７から受け取る。このデータは、エンジン全体の中央に配置することができる別の制御装置により決定される作動信号とし、又は別の信号発生源１８から受け取った信号に基づいて制御装置１６内で開放及び閉じ時間を作動させることを目的とする、クランク軸の現在の角度位置に基づくデータとすることができる。これらのデータは、エンジンの現在の負荷に関するデータとし、また、例えば、標準的な作動モードから逸脱する特定の仕方にて排気弁を作動させることを要求する幾つかの所定の作動モード中の１つのモードでエンジンが作動する可能性についての情報に関するデータとすることができる。
【００２５】
信号線１９を通じて、制御装置１６は、スピンドルが閉じ位置と開放位置との間を動く間に、必要とされる、排気弁に対する設定信号を発生し、また、線２０を通じて、制御装置は、スピンドル自体にて、又は制御弁内でスプール２１に接続された１つの部材にてスピンドルの現在の位置を測定するセンサから位置信号を受け取ることができる。
【００２６】
電磁変換器２２は、制御装置からの電気信号を制御弁内でスプールの直線変位量に変換する。図示しない実施の形態において、制御弁はスピンドル４と別個に配置され、その結果、以下に説明するアクチュエータ内の制御弁ポートとの圧力チャンバとの間に比較的長い接続通路が存在することになる。しかし、この分離は、制御弁の長手方向軸線をスピンドルの長手方向軸線と同軸状の方向以外の方向（水平方向）に方向決めすることを可能にする。更に、この分離のため、変換器２２は、スピンドルと同一の仕方にて移動しないが、その代わり、短い距離だけ移動し、その移動が増幅装置内でスピンドル４の所望の変位量と同一の寸法の直線動作に変換される装置とすることができる。例えば、スプールの変位は増幅装置内でスピンドルの４倍の変位量に変換することができる、すなわち、スプール及びスピンドルは、１：４の比にて長手方向に向けて比例的に変位される。
【００２７】
スピンドル４を、スプールの変位量と比例的に長手方向に変位させることにより、スプール、従ってスピンドルを選択した中間位置に配置することができるから、制御装置１６は、その動作の任意の所定の時点にて電磁変換器２２を介してスピンドルにブレーキをかけ又は加速することができる。選択された位置は、所定の中間位置とするか、又はエンジンの現在の作動モードに基づいて及び／又は排気弁の実際の動作順序の測定値に基づいて制御装置により規則的に計算された複数の位置とすることができる。図２を参照すると、動作順序の一例が図示されており、ここで、このグラフは時間ｔの関数としてスピンドルの下方への変位を示す。点ａにて、排気弁は完全に閉じられて、制御弁スプールの長手方向への変位はちょうど開始され、このため、アクチュエータはスピンドル動作を開始させる開放力にてスピンドルに作用し、これは、点ｂまでも続行し、この点ｂにて、スプールの速度は十分に遅く減速され、このため、空圧弁の閉じ力は、スピンドル４を、点ｃにおける完全に開放した位置１ｍａｘ中の停止位置に運ぶのに実質的に十分となる。次に、点ｄにて閉じ動作が開始する迄、スピンドルは停止したままである。それは、変換器２２がスプールを開始位置の方向に向けて戻るように変位させ始めるからである。スピンドルが閉じ位置に接近すると、制御装置１６は、弁座の弁の間に、例えば０．３ｍｍという換気空隙が存在するように、スピンドルが、閉じ位置から短い距離の点ｅにおける停止位置に運ばれる迄、スプールの速度を遅くすることができる。この狭い空隙内で、流出する空気は強力な冷却効果を発生させる音速を有するが、この空隙は極めて狭いため、空気の流動量は極めて少ない。この冷却効果は、ピストン２３の上方の燃焼チャンバ内の圧縮圧力を目立つ程に損失させることなく行うことができる。排気弁は、待機時間の後の時点ｆにて完全に閉じ、これは、現在の作動モードと冷却の必要性との間の相関関係に対する経験的な値に関して制御装置により自由に調節可能であり、又は固定弁座内に配置された温度センサにより適宜に測定される、弁座材料の実際の温度の測定値に基づいて調節することができる。
【００２８】
特定の作動状態にて、シリンダをより迅速に排気し又は掃気空気にてより強力に掃気することが望まれるならば、制御装置１６は、スピンドル４を減速する前により長時間、待機することができ、その代わり、破線で示すように点ｂ´からより強力に減速させる。相応する仕方にて、破線は、例えば、点ｆ´にて弁が閉じる迄、スプールを開始位置の方向に向けてより迅速に動かすことにより、作動状態を一時的に変化させることで、閉じ動作を所望に応じて加速することが可能であることを示す。
【００２９】
図３には、スピンドルが最初に短時間、点ｆ´´にて閉じ位置に運ばれ、直ちに、点ｅにて標識した換気位置まで再開放する、閉じ順序が示してある。上述したように、これにより閉じる弁座の間に取り込まれた全ての粒子は粉砕されて、吹き飛ばされる。弁座は、燃焼圧力が弁ディスクに作用し始める迄、強力な力にさらされることはなく、このため、弁が一時的に閉じることは、へこみ傷を形成するような大きい衝撃力を弁座材料に加えるとはない。適宜の待機時間の後、スピンドル４は点ｆ´´´にて示した完全な閉じ位置まで変位される。
【００３０】
エンジンが部分負荷にて作動するとき、エンジンが１回転する毎に排気しなければならないガス容積は僅かな量である。このため、スピンドルは完全な開放位置まで動く必要はない。図４に図示するように、制御装置１６によりスプールを停止位置までより迅速に減速させることにより、スピンドル４は下方に僅かな距離だけ移動され、これにより液圧流体の消費量を少なくする。また、制御装置が導管７内の異常に少量の液圧流体に関する警報信号を受け取るならば、より短い開放動作を選ぶこともできる。
【００３１】
本発明の他の実施の形態の以下の説明において、上述したものと同一の参照番号は同一の機能を果たす特徴部分に当て嵌まる。
図５には、アクチュエータのピストン部分及び制御弁の双方と一体的なスピンドル４の頂部が図示される。図面の左半分は、排気弁が閉じられる位置である、開始位置にある制御弁及びアクチュエータを示し、右半分は開放位置を示す。スピンドル４は、圧力密封状態にてアクチュエータハウジング２４の中央ボアの下方部分２５内まで上方に進む。該アクチュエータハウジングは、頂部に端部カバー２６を保持し、また、スピンドル４と同軸状に取り付けられた、変換器２２に対する下方の管状遮蔽体２７を有している。図示した変換器は、例えば、スイスのスルザー・エレクトロニクス（Ｓｕｌｚｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）ＡＧが生産する、リニアモータ型式リンモット（ＬｉｎＭｏｔ）（商標名）による、最大行程が１４０ｍｍ以内のモデルＰ０１−２３×１６０とすることができる。この変換器は、静止型コイル部分と、ロッド上の磁石の形態をした変位可能な、可動の磁石部分３１とを備えており、該ロッドの下端には、制御弁内のスプールが部分３１に対し長手方向に変位し得ないように配置されている。
【００３２】
アクチュエータハウジング内にて、第一の圧力チャンバ２９に対する下端部２８が固定され、スピンドル４の頂部における環状壁３０は、遮蔽体２７上にて下端の円筒状内面３７と円筒状外面との間にて圧力密封状態にて上方に突き出す。アクチュエータピストンは、環状のピストン部分の内径及び外径により画成された上方の第一の開口部領域３３を有する第一のピストン部分３２と、上方の開口部領域３５を有する第二のピストン部分３４とを備えている。第一のピストン部分が第二のピストン部分の環状の上面と当接する、開始位置において、全開口部領域は環状部分の面積に相応する。この環状部分は、圧力密封状態にてチャンバの内面に沿って摺動するピストン部分３２の外面と、下端の円筒状内面３７に沿って圧力密封状態にて摺動する壁３０の外面とにより画成される。
【００３３】
アクチュエータピストンが下方に動く間、第一のピストン部分３２は、アクチュエータシリンダの内面における肩部３８上に着座して停止し、それにより第二のピストン部分のみが動きを続ける。開放動作の残りの部分の間、開放面積は、シリンダの内面３６に沿って圧力密封状態にて摺動するピストン部分３４の外面と、壁３０の外面とにより画成された環状部分の面積まで縮小する。
【００３４】
アクチュエータピストンは、環状部分の面積に相応する閉じ領域３９を有している。この環状部分は、アクチュエータハウジングの下方部分２５に沿って圧力密封状態にて摺動するスピンドル４の外面と、内面３６に沿って摺動するピストン部分３４の外面とにより画成される。閉じ領域は、第二の圧力チャンバ４０内に配置されている。
【００３５】
高圧導管７は、第二の圧力チャンバ４０にてアクチュエータハウジングに接続され、通路４１は、高圧力ポート８に達している。低圧導管１０は、下端２８の上方にてアクチュエータハウジングのキャビティに接続され、通路４２は低圧ポート１１を該キャビティと接続する。制御弁スプール２１は、より小径の中間部分と、制御弁ハウジング４５の円筒状穴の内面に対して圧力密封状態に当接する２つの円筒状端部分とを有しており、この円筒状穴は、図示した実施の形態において、スピンドル４の上方部分に直接、形成されている。短い通路４３を介して制御ポートは第一の圧力チャンバと連続的に連通する。制御スプールの中立位置において、スプールの２つの端部分は、高圧及び低圧ポートをただ遮断するだけである。スプール２１がアクチュエータピストンに対し下方に変位されると、高圧ポートは、露出され、このため流体は第一の圧力チャンバ内に流れ、これにより、高圧ポートが再度、閉じられる迄、アクチュエータピストンをスピンドル４と共に変位させることになる。スプール２１がアクチュエータピストンに対して上方に変位されると、低圧ポートは露出され、このため、流体は第一の圧力チャンバ外に流れ出て、これにより、低圧ポートが再度、閉じられる迄、アクチュエータピストンをスピンドル４と共に、上方に変位させることになる。このように、アクチュエータピストンは、スプール２１の変位動作に正確に従うように制御される。
【００３６】
かかる制御のため、アクチュエータピストンの閉じ領域及び開放領域は、比較的大きくすることができ、スピンドル４を調節するための余剰な力を提供し、これにより迅速で且つ正確な調節動作を確実にすることになる。余剰な力が許容されると、ピストン面積の寸法は、高圧導管７内の調節可能な最低圧力に基づいて計算することができ、このため、導管内の圧力が変化しても余剰な力が増大するのみである。
【００３７】
アクチュエータが調節動作を行うとき、流体はアクチュエータを通って流れて該アクチュエータを冷却する。制御弁をアクチュエータピストンと一体化した、図５に示した実施の形態において、制御ポートからチャンバ２９への通路４３の長さは最小であり、このため、スプールの調節とアクチュエータピストンの動作との間の制御接続部は、直接的でかつ非弾性的となり、出力の損失も最小となるという利点をもたらす。
【００３８】
ドレーン通路４４は、第一のピストン部分３２の下方のスペースに漏洩流体が存在しない状態に保つことができる。図５の実施の形態は、スピンドル４において空圧ばねと共に使用する必要はない。空圧ばねを使用するならば、第一の閉じ領域３９は省略することができ、さもなければ、この領域の寸法を設定するとき、空気ばねが閉じ力を有することも考慮に入れなければならない。
【００３９】
排気弁を最終段階に保ち、換気位置を冷却し、全ての粒子を粉砕して吹き飛ばす上記の方法は、カム制御式アクチュエータのような、その他のアクチュエータと共に使用することもできるが、上述した実施の形態はその機能の正確さの故、この方法を使用するのに特に適している。
【００４０】
図５に図示した実施の形態は改変も可能である。アクチュエータピストンは、例えば、スピンドル４と別個に製造し且つ分離することができ、また、ボルト式継手、ねじ継手又はその双方の部品を貫通する止め具を横断穴内に挿入し、又は軸方向へのその他の機械的な固定手段によりその伸長部内に配置することができる。アクチュエータピストン自体において、制御弁ハウジングは、アクチュエータピストンの穴内に挿入し且つ固定された別個の部材として更に形成することができる。例えば、円錐形のハウジングの外面及びハウジングが当接するように押される相応する円錐形面を有するピストンの穴によってかかる固定を行うことができ又はこれら部品は共に収縮嵌めし又はねじ止めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による排気弁の図である。
【図２】図1の排気弁にて実施される動作順序の例を示す図である。
【図３】図1の排気弁にて実施される動作順序の例を示す図である。
【図４】図1の排気弁にて実施される動作順序の例を示す図である。
【図５】図示した実施の形態の一部分のより詳細な図である。
【符号の説明】
１  シリンダ                    ２  排気弁
３  シリンダカバー              ４  スピンドル
５  燃焼チャンバ／空圧ばねシリンダ
６  排気通路                    ７  高圧導管
８  高圧ポート                  １０  低圧導管
１１  低圧ポート                  １２  外側ハウジング
１３  空圧ばねピストン            １４  空圧ばねチャンバ
１５  空圧導管                    １６  電子的制御装置
１７  信号装置                    １８  信号発生源
１９  信号線                      ２０  線
２１  制御弁スプール              ２２  電磁変換器
２３  ピストン                    ２４  アクチュエータハウジング
２５  アクチュエータハウジングの下方部分
２６  端部カバー                  ２７  管状遮蔽体
２８  アクチュエータハウジングの下端部
２９  第一の圧力チャンバ          ３０  環状壁
３１  磁石部分                    ３２  第一のピストン部分
３３  第一の開口部領域            ３４  第二のピストン部分
３５  開口部領域                  ３６  シリンダの内面
３７  円筒状内面                  ３８  肩部
３９  第一の閉じ領域              ４０  第二の圧力チャンバ
４１、４２  通路                  ４３  短い通路
４４  ドレーン通路                ４５  制御弁ハウジング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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