JP2001336406A - 電磁駆動弁を有する内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、潤滑油供給機能を備えた電磁駆動
式動弁機構において、摺動体が開弁側変位端又は閉弁側
変位端に位置する部材と潤滑油の膜を介して密着するこ
とを防止し、以て吸排気弁の開閉タイミングの遅延や摺
動体の脱調を防止することを課題とする。 【解決手段】 本発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機
関は、内燃機関の吸気弁又は排気弁と連動して摺動する
摺動体と、前記摺動体の開弁側変位端又は閉弁側変位端
に配置された電磁石との少なくとも一方の表面に、凹部
およびまたは貫通孔を設けることにより、前記摺動体と
前記電磁石が当接する際に、それらの間に介在する潤滑
油を凹部又は貫通孔へ流入させ、摺動体と電磁石との間
における油膜の形成を抑制し、以て摺動体と電磁石が油
膜により密着することを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力を利用して
吸気弁およびまたは排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動
弁機構を備えた内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車などに搭載される内燃機関
では、吸排気弁の開閉駆動に起因した機械損失の防止、
吸気のポンピング損失の防止、正味熱効率の向上等を目
的として、吸気弁及び排気弁の開閉タイミングを任意に
変更可能な電磁駆動式動弁機構の開発が進められてい
る。

【０００３】電磁駆動式動弁機構としては、例えば、磁
性体を具備するとともに吸排気弁と連動して摺動する摺
動体と、励磁電流が印加されたときに前記摺動体を閉弁
方向へ変位させる電磁力を発生する閉弁用電磁石と、励
磁電流が印加されたときに前記摺動体を開弁方向へ変位
させる電磁力を発生する開弁用電磁石と、前記摺動体を
開弁側変位端と閉弁側変位端との中立位置に弾性支持す
る弾性部材とを備えたものが提案されている。

【０００４】このような電磁駆動式動弁機構によれば、
従来の動弁機構のように機関出力軸（クランクシャフ
ト）の回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動させる必要
がないため、吸排気弁の駆動に起因した機械損失が防止
される。

【０００５】更に、上記した電磁駆動式動弁機構によれ
ば、機関出力軸の回転動作と独立して吸排気弁を開閉駆
動させることが可能となるため、吸排気弁の開閉時期や
開度を制御する場合の自由度が高い等、種々の利点があ
る。

【０００６】一方、上記したような電磁駆動式動弁機構
では、摺動体が変位する際に該摺動体の摺動部位に摩擦
が発生するため、その摩擦に抗して摺動体を変位させる
べく、開弁用電磁石及び閉弁用電磁石に比較的多量の励
磁電流を印加しなければならないという問題があった。

【０００７】このような問題に対して、従来では、特開
平１１−３６８２９号公報に記載されたような電磁駆動
弁が提案されている。前記公報に記載された電磁駆動弁
は、弁体に電磁力を伝達する軸部材と、その軸部材を摺
動自在に保持する軸受け部とを備えた電磁駆動弁であっ
て、前記軸受け部に潤滑油を供給する機構を備えたもの
である。すなわち、前記公報に記載された電磁駆動弁
は、電磁力を受けたときに弁体と連動して摺動する摺動
体の摺動部位に潤滑油を供給する機構を備えたものであ
る。

【０００８】このような電磁駆動弁によれば、潤滑機構
によって供給される潤滑油により、摺動体の摺動部位に
おける摩擦の発生が抑制されるため、摺動体を変位させ
る場合に開弁用電磁石及び閉弁用電磁石に対して多量の
励磁電流を印加する必要がない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな電磁駆動式動弁機構としては、摺動体の開弁側変位
端及び閉弁側変位端に電磁石が配置された電磁駆動式動
弁機構が知られている。そのような電磁駆動式動弁機構
では、摺動体が開弁側変位端又は閉弁側変位端へ変位し
たときに、該摺動体と電磁石とが互いに当接することに
なる。その際、摺動体と電磁石との少なくとも一方に潤
滑油が付着していると、その潤滑油が摺動体と電磁石と
の間で押し広げられて油膜を形成し、その油膜により前
記摺動体と前記電磁石とが密着される場合がある。

【００１０】このように摺動体と電磁石とが油膜を介し
て密着すると、摺動体が電磁石から離脱する際に、油膜
が摺動体との剥離に抗する圧力、及び電磁石との剥離に
抗する圧力を発生するため、摺動体が電磁石から離脱し
難くなり、その結果、摺動体が電磁石から離脱するタイ
ミングが遅延してしまうことが想定される。

【００１１】摺動体が電磁石から離脱するタイミングが
遅延すると、それに応じて吸排気弁の開閉タイミングが
遅延してしまう。更に、摺動体が電磁石から脱離するタ
イミングが遅延すると、電磁石に対する励磁電流の印加
タイミングと摺動体の動作タイミングとを同調させるこ
とが困難となり、摺動体が制御不能な状態に陥る、いわ
ゆる脱調が発生する虞がある。

【００１２】本発明は、上記したような種々の事情に鑑
みてなされたものであり、潤滑剤供給機能を備えた電磁
駆動式動弁機構において、摺動体が開弁側変位端又は閉
弁側変位端の部材と潤滑剤の膜を介して密着することを
防止する技術を提供することにより、吸排気弁の開閉タ
イミングの遅延や摺動体の脱調を防止することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した課題
を解決するために以下のような手段を採用した。すなわ
ち、本発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機関は、磁性
体を具備するとともに内燃機関の吸気弁又は排気弁と連
動して摺動する摺動体と、前記摺動体を開弁側又は閉弁
側へ変位させるための電磁力を発生する電磁石と、前記
摺動体の摺動部位に潤滑剤を供給する潤滑機構と、前記
摺動体とこの摺動体の変位端に位置する部材との少なく
とも一方における他方と接触する部位に設けられた凹部
と、を備えることを特徴としている。

【００１４】このように構成された電磁駆動弁を有する
内燃機関では、電磁石が電磁力を発生すると、摺動体が
開弁側変位端又は閉弁側変位端まで変位し、開弁側変位
端又は閉弁側変位端に配置された部材と当接する。

【００１５】その際、摺動体において変位端の部材と当
接する部位、およびまたは、変位端の部材において摺動
体と当接する面に、前記潤滑機構から供給された潤滑剤
が付着していると、その潤滑剤が前記摺動体およびまた
は前記部材に設けられた凹部に流入する。

【００１６】この結果、摺動体が開弁側変位端又は閉弁
側変位端まで変位した際に、該摺動体と変位端の部材と
の間に油膜が形成され難くなり、前記摺動体と前記部材
とが油膜を介して密着し難くなる。

【００１７】尚、本発明に係る電磁駆動弁を有する内燃
機関において、摺動体およびまたは変位端の部材に設け
られる凹部としては、前記摺動体における前記部材との
接触面およびまたは前記部材における前記摺動体との接
触面に設けられた複数の溝、前記摺動体における前記部
材との接触面およびまたは前記部材における前記摺動体
との接触面の中心部から放射状に延びるよう形成された
溝、または、前記摺動体における前記部材との接触面お
よびまたは前記部材における前記摺動体との接触面の複
数箇所に設けられた孔等を例示することができる。

【００１８】また、本発明に係る電磁駆動弁を有する内
燃機関では、摺動体において変位端の部材と接触する
面、およびまたは前記部材において前記摺動体と接触す
る面に、凹部の代わりに、前記接触面から該接触面の背
面へ貫通する貫通孔を設けるようにしてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電磁駆動弁を
有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づ
いて説明する。

【００２０】図１及び図２は、本実施の形態に係る内燃
機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図１及
び図２に示す内燃機関１は、４つの気筒２１を備えた４
ストローク・サイクルの水冷式ガソリンエンジンであ
る。

【００２１】内燃機関１は、４つの気筒２１及び冷却水
路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリ
ンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１
ａとを備えている。

【００２２】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸たるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、こ
のクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に
装填されたピストン２２とコネクティングロッド１９を
介して連結されている。

【００２３】前記クランクシャフト２３の端部には周縁
に複数の歯が形成されたタイミングロータ５１ａが取り
付けられ、そのタイミングロータ５１ａ近傍のシリンダ
ブロック１ｂには電磁ピックアップ５１ｂが取り付けら
れている。これらタイミングロータ５１ａと電磁ピック
アップ５１ｂは、クランクポジションセンサ５１を構成
する。

【００２４】前記シリンダブロック１ｂには、前記冷却
水路１ｃ内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を
出力する水温センサ５２が取り付けられている。各気筒
２１のピストン２２上方には、ピストン２２の頂面とシ
リンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼室２４が形成
されている。前記シリンダヘッド１ａには、各気筒２１
の燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、こ
の点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加する
ためのイグナイタ２５ａが接続されている。

【００２５】前記シリンダヘッド１ａにおいて各気筒２
１の燃焼室２４に臨む部位には、吸気ポート２６の開口
端が２つ形成されるとともに、排気ポート２７の開口端
が２つ形成されている。そして、前記シリンダヘッド１
ａには、前記吸気ポート２６の各開口端を開閉する吸気
弁２８と、前記排気ポート２７の各開口端を開閉する排
気弁２９とが進退自在に設けられている。

【００２６】前記シリンダヘッド１ａには、励磁電流が
印加されたときに発生する電磁力を利用して前記吸気弁
２８を進退駆動する電磁駆動機構３０（以下、吸気側電
磁駆動機構３０と称する）が吸気弁２８と同数設けられ
ている。各吸気側電磁駆動機構３０には、該吸気側電磁
駆動３０に励磁電流を印加するための駆動回路３０ａ
（以下、吸気側駆動回路３０ａと称する）が電気的に接
続されている。

【００２７】前記シリンダヘッド１ａには、励磁電流が
印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁
２９を進退駆動する電磁駆動機構３１（以下、排気側電
磁駆動機構３１と称する）が排気弁２９と同数設けられ
ている。各排気側電磁駆動機構３１には、該排気側電磁
駆動機構３１に励磁電流を印加するための駆動回路３１
ａ（以下、排気側駆動回路３１ａと称する）が電気的に
接続されている。

【００２８】上記した吸気側電磁駆動機構３０と排気側
電磁駆動機構３１とは、本発明に係る電磁駆動式動弁機
構を実現するものである。内燃機関１のシリンダヘッド
１ａには、４つの枝管からなる吸気枝管３３が接続さ
れ、前記吸気枝管３３の各枝管は、各気筒２１の吸気ポ
ート２６と連通している。

【００２９】前記シリンダヘッド１ａにおいて前記吸気
枝管３３との接続部位の近傍には、その噴孔が吸気ポー
ト２６内に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられてい
る。前記吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制するための
サージタンク３４に接続されている。前記サージタンク
３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気
中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３
６と接続されている。

【００３０】前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流
れる空気の質量（吸入空気質量）に対応した電気信号を
出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。
前記吸気管３５において前記エアフローメータ４４より
下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を
調整するスロットル弁３９が設けられている。

【００３１】前記スロットル弁３９には、ステッパモー
タ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル
弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０
と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を
出力するスロットルポジションセンサ４１とが取り付け
られている。

【００３２】前記スロットル弁３９には、該スロットル
弁３９と独立に回動自在であり、且つアクセルペダル４
２に連動して回動する図示しないアクセルレバーが取り
付けられ、そのアクセルレバーには、該アクセルレバー
の回動量に対応した電気信号を出力するアクセルポジシ
ョンセンサ４３が取り付けられている。

【００３３】一方、前記内燃機関１のシリンダヘッド１
ａには、４本の枝管が内燃機関１の直下流において１本
の集合管に合流するよう形成された排気枝管４５が接続
され、前記排気枝管４５の各枝管が各気筒２１の排気ポ
ート２７と連通している。

【００３４】前記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６を
介して排気管４７に接続され、排気管４７は、下流にて
図示しないマフラーと接続されている。前記排気枝管４
５には、該排気枝管４５内を流れる排気、言い換えれ
ば、排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比に対応し
た電気信号を出力する空燃比センサ４８が取り付けられ
ている。

【００３５】ここで、上記した排気浄化触媒４６として
は、例えば、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃
比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中
に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒
素酸化物（ＮＯx）を浄化する三元触媒、該排気浄化触
媒４６に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であると
きは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵する
とともに該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が
理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵して
いた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する
吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒４６に流入する
排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が
存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・
浄化する選択還元型ＮＯx触媒、もしくは上記した各種
の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。

【００３６】上記したように構成された内燃機関１に
は、該内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御
ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）２０が
併設されている。

【００３７】前記ＥＣＵ２０には、スロットルポジショ
ンセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフ
ローメータ４４、空燃比センサ４８、クランクポジショ
ンセンサ５１、水温センサ５２等の各種センサが電気配
線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２０
に入力されるようになっている。

【００３８】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴
射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等が電気配
線を介して接続され、ＥＣＵ２０は、上記した各種セン
サの出力信号値をパラメータとして、イグナイタ２５
ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃
料噴射弁３２、或いはスロットル用アクチュエータ４０
を制御することが可能になっている。次に、本実施の形
態に係る吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機
構３１の具体的な構成について述べる。尚、吸気側電磁
駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１とは同様の構成
であるため、吸気側電磁駆動機構３０のみを例に挙げて
説明する。

【００３９】図３は、吸気側電磁駆動機構３０の構成を
示す断面図である。図３において内燃機関１のシリンダ
ヘッド１ａは、シリンダブロック１ｂの上面に固定され
るロアヘッド１０と、このロアヘッド１０の上部に設け
られたアッパヘッド１１とを備えている。

【００４０】前記ロアヘッド１０には、各気筒２１毎に
２つの吸気ポート２６が形成され、各吸気ポート２６の
燃焼室２４側の開口端には、吸気弁２８の弁体２８ａが
着座するための弁座１２が設けられている。

【００４１】前記ロアヘッド１０には、各吸気ポート２
６の内壁面から該ロアヘッド１０の上面にかけて断面円
形の貫通孔が形成され、その貫通孔には筒状のバルブガ
イド１３が挿入されている。前記バルブガイド１３の内
孔には、吸気弁２８の弁軸２８ｂが貫通し、前記弁軸２
８ｂが軸方向へ摺動自在となっている。

【００４２】前記アッパヘッド１１において前記バルブ
ガイド１３と軸心が同一となる部位には、第１コア３０
１及び第２コア３０２が嵌入される断面円形のコア取付
孔１４が設けられている。前記コア取付孔１４の下部１
４ｂは、その上部１４ａに比して径大に形成されてい
る。以下では、前記コア取付孔１４の下部１４ｂを径大
部１４ｂと称し、前記コア取付孔１４の上部１４ａを径
小部１４ａと称する。

【００４３】前記径小部１４ａには、軟磁性体からなる
環状の第１コア３０１と第２コア３０２とが所定の間隙
３０３を介して軸方向に直列に嵌挿されている。これら
の第１コア３０１の上端と第２コア３０２の下端には、
それぞれフランジ３０１ａとフランジ３０２ａが形成さ
れており、第１コア３０１は上方から、また第２コア３
０２は下方からそれぞれコア取付孔１４に嵌挿され、フ
ランジ３０１ａとフランジ３０２ａがコア取付孔１４の
縁部に当接することにより第１コア３０１と第２コア３
０２の位置決めがなされて、前記間隙３０３が所定の距
離に保持されるようになっている。

【００４４】前記第１コア３０１の上部には、コア取付
孔１４の径大部１４ｂより径大な外径を有する環状体か
らなるアッパプレート３１８が配置され、そのアッパプ
レート３１８の上部には、筒状体の下端に前記アッパプ
レート３１８と略同径の外径を有するフランジ３０５ａ
が形成されたアッパキャップ３０５が配置されている。

【００４５】前記したアッパキャップ３０５及びアッパ
プレート３１８は、アッパキャップ３０５のフランジ３
０５ａ上面からアッパプレート３１８を介してアッパヘ
ッド１１の内部へ貫通するボルト３０４によりアッパヘ
ッド１１の上面に固定されている。

【００４６】この場合、アッパキャップ３０５及びアッ
パプレート３１８は、フランジ部３０５ａを含むアッパ
キャップ３０５の下端がアッパプレート３１８の上面に
当接すると同時に、アッパプレート３１８の下面が第１
コア３０１の上面周縁部に当接した状態でアッパヘッド
１１に固定されることになり、その結果、第１コア３０
１がアッパヘッド１１に固定されることになる。

【００４７】前記第２コア３０２の下部には、コア取付
孔１４の径大部１４ｂと略同径の外径を有する環状体か
らなるロアプレート３０７が設けられている。このロア
プレート３０７は、該ロアプレート３０７の下面からア
ッパヘッド１１へ貫通するボルト３０６により、前記径
小部１４ａと径大部１４ｂの段部における下向きの段差
面に固定されている。この場合、ロアプレート３０７が
第２コア３０２の下面周縁部に当接した状態で固定され
ることになり、その結果、第２コア３０２がアッパヘッ
ド１１に固定されることになる。

【００４８】前記第１コア３０１の前記間隙３０３側の
面に形成された溝部には、第１の電磁コイル３０８が把
持されており、前記第２コア３０２の間隙３０３側の面
に形成された溝部には第２の電磁コイル３０９が把持さ
れている。その際、第１の電磁コイル３０８と第２の電
磁コイル３０９とは、前記間隙３０３を介して向き合う
位置に配置されるものとする。そして、第１及び第２の
電磁コイル３０８、３０９は、前述した吸気側駆動回路
３０ａと電気的に接続されている。

【００４９】前記した第１コア３０１と第１の電磁コイ
ル３０８は、本発明に係る電磁石を実現するものであ
り、前記した第２コア３０２と第２の電磁コイル３０９
も、本発明に係る電磁石を実現するものである。

【００５０】前記間隙３０３には、該間隙３０３の内径
より径小な外径を有する環状の軟磁性体からなるアーマ
チャ３１１が配置されている。このアーマチャ３１１の
中空部には、前記第１コア３０１及び前記第２コア３０
２の中空部より径小な外径を有する円柱状の非磁性体か
らなるアーマチャシャフト３１０が前記アーマチャ３１
１の軸心に沿って上下方向に延出するよう固定されてい
る。

【００５１】その際、前記アーマチャシャフト３１０
は、その上端が前記第１コア３０１の中空部を通ってア
ッパキャップ３０５内まで至るとともに、その下端が第
２コア３０２の中空部を通って径大部１４ｂ内まで至る
よう形成されるものとする。

【００５２】これに対応して、前記第１コア３０１の中
空部の上端と前記第２コア３０２の中空部の下端との各
々には、前記アーマチャシャフト３１０の外径と略同径
の内径を有する環状のアッパブッシュ３１９とロアブッ
シュ３２０とが設けられ、これらアッパブッシュ３１９
とロアブッシュ３２０とにより前記アーマチャシャフト
３１０が軸方向へ摺動自在に保持されている。

【００５３】前記アッパキャップ３０５内に延出したア
ーマチャシャフト３１０の上端部には、円板状のアッパ
リテーナ３１２が接合されるとともに、前記アッパキャ
ップ３０５の上部開口部にはアジャストボルト３１３が
螺着され、これらアッパリテーナ３１２とアジャストボ
ルト３１３との間には、アッパスプリング３１４が介在
している。また、前記アジャストボルト３１３と前記ア
ッパスプリング３１４との当接面には、前記アッパキャ
ップ３０５の内径と略同径の外径を有するスプリングシ
ート３１５が介装されている。

【００５４】前記径大部１４ｂ内に延出したアーマチャ
シャフト３１０の下端部には、吸気弁２８の弁軸２８ｂ
の上端部が当接している。前記弁軸２８ｂの上端部の外
周には、円盤状のロアリテーナ２８ｃが接合されてお
り、そのロアリテーナ２８ｃの下面とロアヘッド１０の
上面との間には、ロアスプリング３１６が介在してい
る。

【００５５】このように構成された吸気側電磁駆動機構
３０では、吸気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル
３０８及び第２の電磁コイル３０９に対して励磁電流が
印加されていないときは、アッパスプリング３１４から
アーマチャシャフト３１０に対して下方向（すなわち、
吸気弁２８を開弁させる方向）への付勢力が作用すると
ともに、ロアスプリング３１６から吸気弁２８に対して
上方向（すなわち、吸気弁２８を閉弁させる方向）への
付勢力が作用し、その結果、アーマチャシャフト３１０
及び吸気弁２８が互いに当接しつつ所定の位置に弾性支
持された状態、いわゆる中立状態に保持されることにな
る。

【００５６】尚、アッパスプリング３１４とロアスプリ
ング３１６の付勢力は、前記アーマチャ３１１の中立位
置が前記間隙３０３において前記第１コア３０１と前記
第２コア３０２との中間の位置となるよう設定されてお
り、構成部品の初期公差や経年変化等によってアーマチ
ャ３１１の中立位置が前記した中間位置からずれた場合
には、アーマチャ３１１の中立位置が前記した中間位置
と一致するようアジャストボルト３１３によって調整す
ることが可能になっている。

【００５７】前記アーマチャシャフト３１０及び前記弁
軸２８ｂの軸方向の長さは、前記アーマチャ３１１が前
記間隙３０３の中間位置に位置するときに前記弁体２８
ａが開弁側変位端と閉弁側変位端との中間の位置（以
下、中開位置と称する）となり、且つ、前記アーマチャ
３１１が第１コア３０１に当接したときに前記弁体２８
ａが弁座１２に着座するように設定されている。

【００５８】前記した吸気側電磁駆動機構３０では、吸
気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル３０８に対し
て励磁電流が印加されている時は、第１コア３０１と第
１の電磁コイル３０８とアーマチャ３１１との間に、ア
ーマチャ３１１を第１コア３０１側へ変位させる方向の
電磁力が発生するため、アーマチャ３１１は、アッパス
プリング３１４の付勢力に抗して閉弁側へ変位し、第１
コア３０１に当接する。 アーマチャ３１１が第１コア
３０１に当接した状態にあると、吸気弁２８は、ロアス
プリング３１６の付勢力を受けて退行し、該吸気弁２８
の弁体２８ａが弁座１２に着座した状態、すなわち全閉
状態となる。

【００５９】また、前記した吸気側電磁駆動機構３０で
は、吸気側駆動回路３０ａから第２の電磁コイル３０９
に対して励磁電流が印加されている時は、第２コア３０
２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャ３１１との間
に、アーマチャ３１１を第２コア３０２側へ変位させる
方向の電磁力が発生するため、アーマチャ３１１は、ロ
アスプリング３１６の付勢力に抗して開弁側へ変位し、
第２コア３０２に当接する。

【００６０】アーマチャ３１１が第２コア３０２に当接
した状態にあると、アーマチャシャフト３１０がロアス
プリング３１６の付勢力に抗して弁軸２８ｂを開弁方向
へ押圧することになり、その押圧力によって吸気弁２８
が全開状態に保持される。

【００６１】また、上記した吸気側電磁駆動機構３０で
は、全閉状態にある吸気弁２８を開弁させる場合は、先
ず吸気側駆動回路３０ａが第１の電磁コイル３０８に対
する励磁電流の印加を停止する。

【００６２】このとき、第１コア３０１と第１の電磁コ
イル３０８とアーマチャシャフト３１０との間でアーマ
チャ３１１を第１コア３０１に引き付ける電磁力が消滅
するため、アーマチャ３１１及び吸気弁２８がアッパス
プリング３１４の付勢力を受けて開弁方向へ変位する。

【００６３】吸気側駆動回路３０ａは、アーマチャ３１
１がアッパスプリング３１４の付勢力を受けて第２コア
３０２の近傍まで変位した時点で、第２の電磁コイル３
０９に対して励磁電流を印加することにより、第２コア
３０２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャ３１１と
の間にアーマチャ３１１を第２コア３０２に引き付ける
電磁力を発生させる。この電磁力によりアーマチャ３１
１が第２コア３０２と当接する位置（開弁側変位端）ま
で変位し、その結果、吸気弁２８が全開状態となる。

【００６４】一方、上記した吸気側電磁駆動機構３０で
は、全開状態にある吸気弁２８を閉弁させる場合は、先
ず吸気側駆動回路３０ａが第２の電磁コイル３０９に対
する励磁電流の印加を停止する。

【００６５】このとき、第２コア３０２と第２の電磁コ
イル３０９とアーマチャシャフト３１０との間でアーマ
チャ３１１を第２コア３０２に引き付ける電磁力が消滅
するため、アーマチャ３１１及び吸気弁２８がロアスプ
リング３１６の付勢力を受けて閉弁方向へ変位する。

【００６６】吸気側駆動回路３０ａは、アーマチャ３１
１がロアスプリング３１６の付勢力を受けて第１コア３
０１の近傍まで変位した時点で、第１の電磁コイル３０
８に対して励磁電流を印加することにより、第１コア３
０１と第１の電磁コイル３０８とアーマチャ３１１との
間に、アーマチャ３１１を第１コア３０１へ引き付ける
電磁力を発生させる。この電磁力によりアーマチャ３１
１が第１コア３０１と当接する位置（閉弁側変位端）ま
で変位し、その結果、吸気弁２８の弁体２８ａが弁座１
２に着座する。

【００６７】このように吸気側駆動回路３０ａが第１の
電磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０９とに対して
所定のタイミングで交互に励磁電流を印加することによ
り、アーマチャ３１１が閉弁側変位端と開弁側変位端と
の間で進退動作し、それに伴って弁軸２８ｂが進退駆動
されると同時に弁体２８ａが開閉駆動されることにな
る。

【００６８】従って、ＥＣＵ２０が第１の電磁コイル３
０８及び第２の電磁コイル３０９に対する励磁電流の印
加タイミングを変更すべく吸気側駆動回路３０ａを制御
することにより、吸気弁２８の開閉タイミングを任意に
制御することが可能となる。

【００６９】一方、上記した吸気側電磁駆動機構３０に
は、アーマチャシャフト３１０とアッパブッシュ３１８
ａとの摺動抵抗、及びアーマチャシャフト３１０とロア
ブッシュ３０７ａとの摺動抵抗を低減すべく潤滑機構が
設けられている。

【００７０】前記した潤滑機構は、前記アッパプレート
３１８の下面において前記アッパブッシュ３１９の上面
に臨む部位に設けられた環状のアッパ側凹部３１８ａ
と、前記ロアプレート３０７の上面において前記ロアブ
ッシュ３２０に臨む部位に設けられた環状のロア側凹部
３０７ａと、図示しないオイルポンプから吐出された潤
滑油を前記アッパ側凹部３１８ａへ導くアッパ側オイル
通路４０１と、前記オイルポンプから吐出された潤滑油
を前記ロア側凹部３０７ａへ導くロア側オイル通路４０
２と、前記アッパ側凹部３１８ａへ供給された余剰の潤
滑油を前記ロア側凹部３０７ａへ導く連通路４０３と、
前記ロア側凹部３０７ａからアーマチャシャフト３１０
とロアプレート３０７との間隙等を通って径大部１４ｂ
内へ降下した潤滑油を図示しないオイルパンへ戻すリタ
ーン通路４０４とを備えている。

【００７１】図３に示す例では、前記したアッパ側オイ
ル通路４０１は、オイルポンプからアッパヘッド１１、
第１コア３０１のフランジ３０１ａ、及びアッパプレー
ト３１８の内部を経由して前記アッパ側凹部３１８ａに
至るよう形成され、前記ロア側オイル通路４０２は、オ
イルポンプからアッパヘッド１１、第２コア３０２、及
びロアプレートの内部を経由してロア側凹部３０７に至
るよう形成され、連通路４０３は、アッパ側凹部３１８
ａからアッパプレート３１８、第１コア３０１のフラン
ジ３０１ａ、アッパヘッド１１、第２コア３０２のフラ
ンジ３０２ａ、及びロアプレート３０７の内部を経由し
てロア側凹部３０７ａへ至るよう形成され、更にリター
ン通路４０４は、径大部１４ｂからロアヘッド１０の内
部を経由してオイルパンへ至るよう形成されている。

【００７２】尚、上記したアッパ側オイル通路４０１、
ロア側オイル通路４０２、連通路４０３、及びリターン
通路４０４の構成は、図３に示した構成に限られるもの
ではないことは勿論である。

【００７３】このように構成された潤滑機構では、オイ
ルポンプから吐出された潤滑油がアッパ側オイル通路４
０１を介してアッパ側凹部３１８ａへ供給される。アッ
パ側凹部３１８ａに供給された潤滑油は、アーマチャシ
ャフト３１０の進退動作によって該アーマチャシャフト
３１０の外周面とアッパブッシュ３１９の内周面との間
隙に進入し、アーマチャシャフト３１０の外周面とアッ
パブッシュ３１９の内周面との間で発生する摩擦を低減
させる。

【００７４】また、上記した潤滑機構では、オイルポン
プから吐出された潤滑油がロア側オイル通路４０２を介
してロア側凹部３０７ａへ供給されるとともに、アッパ
側凹部３１８ａに供給された余剰の潤滑油が前記アッパ
側凹部３１８ａから連通路４０３を介してロア側凹部３
０７ａへ供給される。

【００７５】ロア側凹部３０７ａに供給された潤滑油
は、アーマチャシャフト３１０の進退動作によって該ア
ーマチャシャフト３１０の外周面とロアブッシュ３２０
の内周面との間隙に進入し、アーマチャシャフト３１０
の外周面とロアブッシュ３１９の内周面との間で発生す
る摩擦を低減させる。

【００７６】ロア側凹部３０７ａに供給された余剰の潤
滑油は、アーマチャシャフト３１０とロアプレート３０
７との間隙等を経由して径大部１４ｂへ進入し、次いで
ロアヘッド１０の上面へ降下する。ロアヘッド１０の上
面に降下した潤滑油は、リターン通路４０４へ流入して
オイルパンへ戻される。

【００７７】このような潤滑機構によれば、アーマチャ
シャフト３１０の摺動抵抗が軽減され、アーマチャシャ
フト３１０が比較的小さな電磁力によって進退動作可能
となるため、第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コ
イル３０９に印加すべき励磁電流量を少なくすることが
できる。

【００７８】ところで、上記したような潤滑機構では、
アーマチャシャフト３１０とアッパブッシュ３１９との
間に進入した潤滑油がアーマチャシャフト３１０の外周
面を伝って降下し、アーマチャ３１１の表面に付着する
場合がある。

【００７９】アーマチャ３１１の表面に潤滑油が存在す
るときに、吸気弁２８を閉弁状態又は開弁状態に保持す
べくアーマチャ３１１が第１又は第２コア３０１、３０
２に引き付けられると、前記した潤滑油がアーマチャ３
１１と第１又は第２コア３０１、３０２と間で押し広げ
られて油膜を形成し、その油膜により前記アーマチャ３
１１と前記第１又は第２コア３０１、３０２とが密着さ
れる場合がある。

【００８０】ここで、例えば、閉弁状態に保持されてい
る吸気弁２８を開弁させるべく、第１の電磁コイル３０
８に対する励磁電流の印加が停止されると、通常であれ
ばアーマチャ３１１が直ちに第１コア３０１から離脱す
ることになるが、前述したようにアーマチャ３１１と第
１コア３０１とが油膜を介して密着している場合は、油
膜がアーマチャ３１１との剥離に抗する圧力及び第１コ
ア３０１との剥離に抗する圧力を発生するため、アーマ
チャ３１１が第１コア３０１から離脱し難くなり、その
結果、アーマチャ３１１が変位を開始するタイミング、
言い換えれば吸気弁２８が開弁し始めるタイミングが遅
延してしまうことが想定される。

【００８１】更に、アーマチャ３１１が第１コア３０１
から離脱するタイミングが遅延すると、それに応じてア
ーマチャ３１１が第２コア３０２の近傍に到達するタイ
ミングも遅延することになるため、吸気側駆動回路３０
ａが所定のタイミングで第２の電磁コイル３０９へ励磁
電流を印加しても、第２コア３０２及び第２の電磁コイ
ル３０９が発生した電磁力をアーマチャ３１１に対して
有効に作用させることが困難となり、アーマチャ３１１
を開弁側変位端に保持することができなくなる場合があ
る。

【００８２】そのような場合には、アーマチャ３１１が
アッパスプリング３１４とロアスプリング３１６との付
勢力を受けて振動し、最終的に中立位置に収束する、い
わゆる脱調が発生する虞がある。

【００８３】尚、上記したような問題は、開弁状態にあ
る吸気弁２８を閉弁させる場合にも発生し得る問題であ
るとともに、排気側電磁駆動機構３１において排気弁２
９を開弁又は閉弁させる場合にも発生し得る問題であ
る。

【００８４】そこで、本実施の形態では、吸気側電磁駆
動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１において、アー
マチャ３１１の上面およびまたは下面に、図４に示すよ
うに、アーマチャ３１１の中心から周縁にかけて放射状
に伸びる溝３１１ａを設けるようにした。

【００８５】このように構成されたアーマチャ３１１で
は、該アーマチャ３１１が第１又は第２コア３０１、３
０２に引き付けられた際に、アーマチャ３１１の表面に
存在する潤滑油が前記アーマチャ３１１と第１又は第２
コア３０１、３０２との間で圧迫される。その際、アー
マチャ３１１表面において溝３１１ａ以外の部位（以
下、平面部３１１ｂと称する）と第１又は第２コア３０
１、３０２との間の圧力は、前記溝３１１ａと第１又は
第２コア３０１、３０２との間の圧力に比して高くなる
ため、前記平面部３１１ｂと第１又は第２コア３０１、
３０２との間に位置していた潤滑油は、前記溝部３１１
ａと第１又は第２コア３０１、３０２との間へ流入する
ことになる。そして、前記溝３１１ａと第１又は第２コ
ア３０１、３０２との間に流入した余剰の潤滑油は、該
溝３１１ａを伝ってアーマチャ３１１の周縁に流出す
る。

【００８６】この結果、アーマチャ３１１と第１又は第
２コア３０１、３０２との間に油膜が形成され難くな
り、アーマチャ３１１が第１又は第２コア３０１、３０
２から離脱する際に、前記アーマチャ３１１の離脱に対
する抗力の発生が抑制される。

【００８７】従って、本実施の形態に係る電磁駆動弁を
有する内燃機関によれば、吸気側電磁駆動機構３０及び
排気側電磁駆動機構３１において、閉弁状態又は開弁状
態にある吸排気弁２８、２９を開閉動作させるべく第１
又は第２の電磁コイル３０８、３０９に対する励磁電流
の印加が停止された場合に、アーマチャ３１１が速やか
に第１又は第２コア３０２から離脱することになるた
め、吸排気弁２８、２９の開閉タイミングが遅延するこ
とがなくなるとともに、脱調を発生を防止することが可
能となる。

【００８８】尚、本実施の形態では、アーマチャ３１１
と第１又は第２コア３０１、３０２との間に油膜が形成
されるのを防止する構成として、アーマチャ３１１の表
面に放射状の溝３１１ａを設ける構成を例に挙げたが、
これに限られるものではなく、例えば、図５に示すよう
にアーマチャ３１１に該アーマチャ３１１を軸方向に貫
通する小径の貫通孔３１１ｃを複数設けるようにしても
よい。

【００８９】この場合、アーマチャ３１１が第１又は第
２コア３０１、３０２に引き付けれると、アーマチャ３
１１の表面において貫通孔３１１ｃが設けられていない
部位（以下、平面部３１１ｄと称する）の潤滑油が貫通
孔３１１ｃへ流入し、次いで貫通孔３１１ｃからアーマ
チャ３１１の背面へ排出されることになるため、アーマ
チャ３１１と第１又は第２コア３０１、３０２との間に
油膜が形成され難くなる。

【００９０】また、アーマチャ３１１と第１又は第２コ
ア３０１、３０２との間に油膜が形成されるのを防止す
る構成としては、図６に示すように、アーマチャ３１１
の表面に該アーマチャ３１１の中心から周縁へかけて放
射状に延びる溝３１１ａを設けるとともに、その溝３１
１ａ内にアーマチャ３１１を軸方向に貫通する貫通孔３
１１ｃを設けるような構成であってもよい。

【００９１】この場合、アーマチャ３１１が第１又は第
２コア３０１、３０２に引き付けれると、アーマチャ３
１１表面の平面部３１１ｂに存在する潤滑油が溝３１１
ａへ流入し、溝３１１ａに流入した余剰の潤滑油が該溝
３１１ａからアーマチャ３１１の周縁へ排出されるとと
もに貫通孔３１１ｃを介してアーマチャ３１１の背面へ
排出されることになるため、アーマチャ３１１と第１又
は第２コア３０１、３０２との間に油膜が形成され難く
なる。

【００９２】また、アーマチャ３１１と第１又は第２コ
ア３０１、３０２との間に油膜が形成されるのを防止す
る構成としては、図７に示すように、アーマチャ３１１
を、その厚さが中心から周縁に向かって徐々に薄くなる
テーパー状をなすように形成するとともに、アーマチャ
３１１に該アーマチャ３１１を軸方向に貫通する貫通孔
３１１ｃを複数設けるような構成であってもよい。

【００９３】このように構成されたアーマチャ３１１に
よれば、該アーマチャ３１１が第１又は第２コア３０
１、３０２に引き付けられた際に、アーマチャ３１１の
中心部分のみが第１又は第２コア３０１、３０２と当接
し、その他の部位が第１又は第２コア３０１、３０２と
接触しなくなる。そして、アーマチャ３１１表面の中心
部近傍に位置する潤滑油は、アーマチャ３１１と第１又
は第２コア３０１、３０２との間で圧迫され、アーマチ
ャ３１１の中心部から周縁に向かって放射状に押し出さ
れることになるが、そのような潤滑油は、貫通孔３１１
ｃを介してアーマチャ３１１の背面へ導かれるため、ア
ーマチャ３１１と第１又は第２コア３０１、３０２との
間の広い範囲で油膜が形成されるようなことがない。

【００９４】また、アーマチャ３１１と第１又は第２コ
ア３０１、３０２との間に油膜が形成されるのを防止す
る構成としては、アーマチャ３１１に溝や貫通孔等を設
ける代わりに、第１又は第２コア３０１、３０２の表面
に、溝や凹部を設けるような構成であってもよい。

【００９５】例えば、図８に示すように、第１又は第２
コア３０１、３０２の表面に、該第１又は第２コア３０
１、３０２の中心から周縁にかけて放射状に延びる溝５
００を設けるようにしてもよく、あるいは、第１又は第
２コア３０１、３０２の表面の複数箇所に径小な半球状
の凹部５１０を設けるようにしてもよい。

【００９６】一方、アーマチャ３１１と第１又は第２コ
ア３０１、３０２との間に油膜が形成されるのを防止す
る構成としては、上記したような構成に加えて、図１０
に示すように、アーマチャ３１１におけるアーマチャシ
ャフト３１０の極近傍の部位に、該アーマチャ３１１を
軸方向に貫通するオイル通路３１１ｅを複数設けるよう
にしてもよく、或いは、図１１に示すように、アーマチ
ャシャフト３１０の周壁においてアーマチャ３１１の上
方から下方にかけて軸方向に延びるオイル溝３１０ａを
周方向に複数設けるようにしてもよい。

【００９７】この場合、アッパブッシュ３１９とアーマ
チャシャフト３１０との間隙からアーマチャシャフト３
１０を伝ってアーマチャ３１１の位置まで降下してきた
潤滑油は、前記オイル通路３１１ｅ又は前記オイル溝３
１０ａによってアーマチャ３１１下方のアーマチャシャ
フト３１０へ導かれるため、アーマチャ３１１の表面に
潤滑油が停滞し難くなる。

【００９８】この結果、アーマチャ３１１が第１又は第
２コア３０１、３０２に引き付けられた際に、それらア
ーマチャ３１１と第１又は第２コア３０１、３０２との
間に油膜が形成され難くい。

【００９９】尚、上記したような構成は、適宜組み合わ
されるようにしてもよいことは勿論である。

【０１００】

【発明の効果】本発明に係る電磁駆動弁を有する内燃機
関では、摺動体が開弁側変位端又は閉弁側変位端へ変位
して、その変位端に配置された部材と当接する際に、た
とえ前記摺動体と前記部材との少なくとも一方に潤滑剤
が付着していても、その潤滑剤が前記摺動体およびまた
は前記部材に設けられた凹部又は貫通孔に流入すること
になるため、前記摺動体と前記部材との間に油膜が形成
され難い。

【０１０１】この結果、前記摺動体と前記部材とが油膜
を介して密着し難くなるため、摺動体が開弁側変位端又
は閉弁側変位端から離脱する際に、摺動体の離脱に対す
る抗力の発生が抑制される。

【０１０２】従って、本発明に係る電磁駆動弁を有する
内燃機関によれば、潤滑剤供給機能を備えた電磁駆動式
動弁機構において、摺動体を開弁側変位端又は閉弁側変
位端から速やかに離脱させることが可能となり、以て吸
排気弁の開閉タイミングの遅延や摺動体の脱調が防止さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る内燃機関の概略構成を示す平面
図

【図２】 本発明に係る内燃機関の概略構成を示す断面
図

【図３】 吸気側電磁駆動機構の内部構成を示す図

【図４】 本実施の形態に係るアーマチャの構成を示す
図（１）

【図５】 本実施の形態に係るアーマチャの構成を示す
図（２）

【図６】 本実施の形態に係るアーマチャの構成を示す
図（３）

【図７】 本実施の形態に係るアーマチャの構成を示す
図（４）

【図８】 本実施の形態に係る第１又は第２コアの構成
を示す図（１）

【図９】 本実施の形態に係る第１又は第２コアの構成
を示す図（２）

【図１０】 本実施の形態に係るアーマチャの構成を示
す図（５）

【図１１】 本実施の形態に係るアーマチャシャフトの
構成を示す図

【符号の説明】

１・・・・・内燃機関 ２０・・・・ＥＣＵ ２５・・・・点火栓 ２６・・・・吸気ポート ２７・・・・排気ポート ２８・・・・吸気弁 ２９・・・・排気弁 ３０・・・・吸気側電磁駆動機構 ３０ａ・・・吸気側駆動回路 ３１・・・・排気側電磁駆動機構 ３１ａ・・・排気側駆動回路 ３２・・・・燃料噴射弁 ３０１・・・第１コア ３０２・・・第２コア ３０８・・・第１の電磁コイル ３０９・・・第２の電磁コイル ３１０・・・アーマチャシャフト ３１０ａ・・オイル溝 ３１１・・・アーマチャ ３１１ａ・・溝 ３１１ｃ・・貫通孔 ３１１ｅ・・オイル通路 ５００・・・溝 ５１０・・・凹部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白谷 和彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 勝間田 正司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 四重田 啓二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 西田 秀之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G013 AA06 BA01 BC18 BD00 BD47 3G018 AA06 AB09 BA38 CA12 DA38 DA41 DA68 DA83 DA85 GA04 3H106 DA07 DA25 DB02 DB14 DB26 DB32 DC02 DC17 DD09 EE04 EE48 GA20 KK17

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体を具備するとともに内燃機関の吸
   気弁又は排気弁と連動して摺動する摺動体と、 前記摺動体を開弁側又は閉弁側へ変位させるための電磁
   力を発生する電磁石と、 前記摺動体の摺動部位に潤滑剤を供給する潤滑機構と、 前記摺動体とこの摺動体の変位端に位置する部材との少
   なくとも一方の表面に設けられた凹部と、を備えること
   を特徴とする電磁駆動弁を有する内燃機関。
2. 【請求項２】 前記凹部は、前記摺動体と前記部材との
   少なくとも一方における他方との接触面に設けられた複
   数の溝であることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆
   動弁を有する内燃機関。
3. 【請求項３】 前記溝は、前記接触面の中心部から放射
   状に延びるよう形成されることを特徴とする請求項２に
   記載の電磁駆動弁を有する内燃機関。
4. 【請求項４】 前記凹部は、前記摺動体と前記部材との
   少なくとも一方における他方との接触面の複数箇所に形
   成された孔であることを特徴とする請求項１に記載の電
   磁駆動弁を有する内燃機関。
5. 【請求項５】 磁性体を具備するとともに内燃機関の吸
   気弁又は排気弁と連動して摺動する摺動体と、 前記摺動体を開弁側又は閉弁側へ変位させるための電磁
   力を発生する電磁石と、 前記摺動体の摺動部位に潤滑剤を供給する潤滑機構と、 前記摺動体とこの摺動体の変位端に位置する部材との少
   なくとも一方における他方と接触する面に設けられ、前
   記接触面から該接触面の背面へ貫通する貫通孔と、を備
   えることを特徴とする電磁駆動弁を有する内燃機関。