JP2002129921A - バルブ駆動装置及びそれを備えた車両 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関のバルブの開閉タイミングおよびリフ
ト量を可変できるバルブ駆動装置を提供する。 【解決手段】バルブ駆動装置を、内燃機関のバルブを開
閉するリニア・アクチュエータ105a,105bと、該リニア・
アクチュエータ105a,105bを駆動制御するリニア・アクチ
ュエータ制御装置110とで構成し、リニア・アクチュエー
タ105a,105bを、少なくとも第一の対向部を有する第一
極性の磁極と第二の対向部を有する第二極性の磁極とを
有する電機子と、両対向部の間で可動する可動子とから
なるリニアモータで構成し、可動子の一端をバルブ104
a,104bに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の連続可
変タイミングおよびリフトを実現するバルブ駆動装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の電磁駆動バルブ装置
は、対向する電磁コイル間を可動子が行き来することに
よって、バルブが開閉する機構であった。例えば、特開
平7-83012号公報には、可動子を対向する電磁コイルと
バネの間に配置し、電磁コイルに電力を供給してバルブ
の開閉を行うシステムが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の電磁駆動バルブ装置では、固定子である電磁コイル
の吸引力は可動子とのギャップと反比例の関係にあるた
め、可動子のリフト量（移動量）を変化させるためには
大きな電力が必要であった。また、バルブ開閉時に可動
子と電磁コイルが衝突するため、可動子の軸振れに起因
する振動、衝突時の騒音、ならびに、可動子の劣化等の
課題があった。

【０００４】本発明は、上記課題を解決すべくなされた
ものであり、内燃機関のバルブの開閉タイミングおよび
リフト量を可変できるバルブ駆動装置及びそれを備えた
車両を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明におけるバルブ駆動装置の特徴とするところ
は、内燃機関のバルブを開閉するリニア・アクチュエー
タを、少なくとも第一の対向部を有する第一極性の磁極
と第二の対向部を有する第二極性の磁極とを有する電機
子と、両対向部の間で可動する可動子とからなるリニア
モータで構成し、可動子の一端をバルブと接続すること
にある。

【０００６】具体的には本発明は次に掲げる装置および
車両を提供する。

【０００７】本発明は、二つ以上のバルブを有する内燃
機関の少なくとも一つの前記バルブを開閉するリニア・
アクチュエータと、該リニア・アクチュエータを駆動制
御するリニア・アクチュエータ制御装置とを有するバル
ブ駆動装置において、前記リニア・アクチュエータは、
電機子と、磁性を有する可動子とからなるリニアモータ
であって、前記電機子は、少なくとも第一の対向部を有
する第一極性の磁極と、第二の対向部を有する第二極性
の磁極とを有し、前記可動子は、前記第一の対向部と前
記第二の対向部との間で可動し、前記可動子の一端が前
記バルブと接続する構造を有することを特徴とするバル
ブ駆動装置を提供する。

【０００８】好ましくは、前記第一の対向部と前記第二
の対向部とは共通のコイルを有し、前記第一の対向部に
発生する磁界の方向と、前記第二の対向部に発生する磁
界の方向とが逆である。

【０００９】好ましくは、前記リニア・アクチュエータ
は、前記可動子停止時に前記バルブを保持する保持力を
発生する。

【００１０】好ましくは、前記リニア・アクチュエータ
制御装置は、前記バルブ閉弁時に、前記バルブおよび前
記リニア・アクチュエータを介して前記可動子に伝わる
燃焼圧の変化を推力の変化として検出し、前記内燃機関
の燃焼室内の圧力を推定する可動子推力推定部を有す
る。

【００１１】好ましくは、前記リニア・アクチュエータ
は、二つのバルブにそれぞれ接続され、一方のリニア・
アクチュエータの可動子は、他のリニア・アクチュエー
タの可動子と機械的に接続する接続機構を有し、前記一
方のリニア・アクチュエータの駆動力を、前記接続機構
を介して前記他のリニア・アクチュエータに加える。

【００１２】また、本発明は、エンジンと、該エンジン
の吸排気バルブを開閉するバルブ駆動装置とを有する車
両において、前記バルブ駆動装置は、請求項１ないし請
求項５のいずれか１項のバルブ駆動装置であることを特
徴とする車両を提供する。

【００１３】好ましくは、前記バルブ駆動装置は、前記
エンジン始動前に前記吸排気バルブの開閉タイミングお
よびリスト量を制御する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係るバルブ駆動装置及びそれを備えた車両を、図を用い
て説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施の形態例に係るバ
ルブ駆動装置の構成を示し、かつバルブ駆動装置を内燃
機関に搭載した例を示す。

【００１６】本バルブ駆動装置は、可動子と電機子から
なるリニアモータであるリニア・アクチュエータ105a,10
5bと、該リニア・アクチュエータ105aと吸気バルブ104a
およびリニア・アクチュエータ105bと排気バルブ104bと
を接続させる接続装置106a,106bと、リニア・アクチュエ
ータ105a,105bの可動子をそれぞれ支持する支持機構112
と、リニア・アクチュエータ105a,105bを駆動するリニア
・アクチュエータ駆動装置107a,107bと、該リニア・アク
チュエータ駆動装置107a,107bを制御するリニア・アクチ
ュエータ制御装置109と、電力貯蔵装置108とで構成され
ている。

【００１７】燃焼室101で燃焼した作動流体は、ピスト
ン102を押し下げることにより仕事を行う。ガソリン系
燃料の場合、点火プラグ103により燃焼室内に取り込ま
れた混合気に着火を行う。そして、吸気バルブ104aおよ
び排気バルブ104bにより吸排気を行う。吸気バルブ104a
および排気バルブ104bには、接続装置106a,106bを介し
てリニア・アクチュエータ105a,105bが接続している。

【００１８】接続装置106aおよび106bは、緩衝装置も兼
ねており、そのため、吸気バルブ104aおよび排気バルブ
104bは、軸方向を中心として回転自在であり、リニア・
アクチュエータ105a,105bと関係なく軸を中心に回転可
能である。

【００１９】リニア・アクチュエータ駆動装置107a,107b
は、リニア・アクチュエータ105a,105bの駆動に必要な電
力を供給する。

【００２０】また、電力貯蔵装置108は、リニア・アクチ
ュエータ105a,105bを駆動する電力を供給もしくは蓄積
する。一般にはバッテリやキャパシタ等が用いられる。

【００２１】リニア・アクチュエータ制御装置109は、内
燃機関の状態と運転者との指令から、内燃機関の出力特
性もしくは排気特性が要求値となるようにリニア・アク
チュエータ駆動装置107a,107bに吸気バルブ104aおよび
排気バルブ104bの開閉タイミングおよびリフト量などの
指令を与える。例えば、エンジンが高回転高負荷時は、
バルブのリフト量を大きくすると同時に、排気バルブ10
4bと吸気バルブ104aが共に開いた状態となるオーバーラ
ップ領域を広げ、慣性排気効果による新気の過給を行っ
て、より多くの混合気をエンジン内に投入して出力を上
げる。エンジンが軽負荷の場合は、吸気バルブ104aの閉
じるタイミングを遅くし、アトキンソンサイクルを実現
し、高効率化を計る。また、吸気バルブ104aおよび排気
バルブ104bのタイミングを制御することにより、EGRも
実現できる。

【００２２】また、リニア・アクチュエータ制御装置109
は、リニア・アクチュエータ105a,105bの可動子の位置を
検知する可動子位置検知部110を備え、可動子位置検知
部110より発せられる可動子の位置情報を可動子の位置
制御に用いる。

【００２３】また、リニア・アクチュエータ制御装置109
は、可動子の推力を推定する可動子推力推定部111を備
え、可動子推力推定部111より発せられる可動子の推力
情報を可動子のトルク制御に用いる。同時に、可動子推
力推定部111は、バルブを介して可動子に伝わる燃焼圧
の変化を推力の変化として検出し、燃焼室101内の圧力
を推定することも可能である。

【００２４】支持機構112は、可動子を支持する。リニ
ア・アクチュエータ105a,105bは、電機子が可動子を包括
するような形状のため、可動子全体に生じる吸引力がゼ
ロであり、支持機構112への負担を軽減できる。

【００２５】このように、本実施の形態例のバルブ駆動
装置は、バルブの直線運動に適したリニア・アクチュエ
ータ105a,105bを駆動源として用いているため、バルブ
の開閉タイミングのみならず、リフト量も制御すること
が可能である。また、バネを用いずにバルブを開閉する
ことが可能である。さらに、電力供給を停止しても、可
動子の磁力によりバルブは保持され、バルブ停止時の電
力損失を低減することが可能である。

【００２６】図２は、図１のバルブ駆動装置に用いられ
るリニア・アクチュエータの基本構成を示す。

【００２７】図２に示すように、リニア・アクチュエー
タを構成するリニアモータは、電機子3と可動子6とで構
成されている。電機子3は、磁極1と、磁極１の上部磁極
歯11aと、磁極１の下部磁極歯12bと、磁極2と、磁極2の
下部磁極歯21bと、磁極2の上部磁極歯22aと、電機子巻
線4を巻回した電機子鉄心5とで構成されており、可動子
6には、永久磁石7が埋め込まれている。

【００２８】磁極1の上部磁極歯11aと磁極2の下部磁極
歯21b（磁極1の下部磁極歯12bと磁極2の上部磁極歯22
a）との間にはギャップ8が設けられ、Psは同部磁極面の
隣り合う磁極歯中心間の極ピッチである。

【００２９】電機子3は、その底部の電機子鉄心5の両側
に磁極1および磁極2を設け、断面がコ字状で上に開いた
直線状の細長い電機子鉄心5に長手方向に電機子巻線4が
巻回されている。電機子3には、磁極1および磁極2の二
つの磁極を持たせることになる。

【００３０】磁極1は、その上面に磁極2に向って突起状
の上部磁極歯11a、下部磁磁極歯11b、…を持ち、磁極2
はその上面に磁極1に向って突起状の下部磁極歯21b、上
部磁極歯22a、…を持つ。すなわち、磁極1の突起状の
（２ｎ−１）番目（ｎ＝１、２、３、…）の磁極歯は上
部、（２ｎ）番目（ｎ＝１、２、３、…）の磁極歯は下
部になるように上下２段に分けて伸ばす。

【００３１】また、磁極1とは反対に、磁極2の突起状
（２ｎ−１）番目の磁極歯は下部、（２ｎ）番目（ｎ＝
１、２、３、…）の磁極歯は上部になるように同じく２
段に分けて伸ばす。

【００３２】磁極1と磁極2よりの上部磁極歯全体を上部
磁極面、下部磁極歯全体を下部磁極面と定義すると、磁
極1と磁極2の向かい合う磁極歯が互い違いになる磁極面
を上部と下部２ヶ所に持たせる構造になる。

【００３３】ここで、一番目の上部磁極歯11aと下部磁
極歯12bを第一の対向部と定義し、２番目の下部磁極歯2
1bと上部磁極歯22aを第二の対向部と定義する。よっ
て、（２ｎ−１）番目は第一の対向部、（２ｎ）番目は
第二の対向部になるような電機子構造になる。

【００３４】また、各対向部の上部磁極歯と下部磁磁極
歯の間に一定のギャップ8を設け、ギャップ8に磁性を有
する可動子6を通すと、可動子6が第一の対向部に挟持さ
れ、かつ、可動子6が第二の対向部に挟持された構造を
形成する。

【００３５】上記のように構成することにより、本実施
の形態例のリニアモータの各対向部の上部磁極歯と下部
磁磁極歯との間に設けられたギャップ8には、磁束が上
部と下部の磁極歯間を交番して上下に流れる電機子ユニ
ットを形成し、ギャップ8を通して可動子6が矢印方向、
つまり可動子6は水平に相対移動する構造になる。

【００３６】本実施の形態例のリニアモータにおける磁
束の流れは、上部の磁極歯から可動子6の永久磁石Ｎ
極、Ｓ極を貫いて下部磁極歯に流れ、また、下部の磁極
歯から可動子6の永久磁石Ｓ極、Ｎ極を貫いて上部磁極
歯に流れるようになることにより、有効磁束の磁気回路
の磁路が短くなり、磁気抵抗が小さく、有効磁束が増
え、漏れ磁束が少なくなる。

【００３７】本実施の形態例のリニアモータでは電機子
3の磁極歯を上部と下部２ヵ所に持たせ、上部磁極歯と
下部磁極歯との間に可動子6が相対移動するが、可動子6
の中心から上下磁極歯までの距離が同じであれば、可動
子6と上部磁極歯に働く吸引力と、可動子6と下部磁極歯
に働く吸引力との大きさは同じであり、かつ、吸引力が
働く方向は反対であるので、全体の吸引力を零に相殺す
る。

【００３８】このリニアモータの可動子6に接続装置31
を介してバルブ32を接続してバルブ駆動装置のアクチュ
エータとしている。このリニア・アクチュエータは、従
来のリニアモータよりも漏れ磁束が少ないため高効率運
転が可能であり、可動子6への吸引力がゼロであるため
支持機構112への負担が小さく、バルブガイド等の支持
機構112への負荷も軽減でき、摺動時の摩擦損失を小さ
くすることができる。

【００３９】また、このリニア・アクチュエータは、可
動子6に永久磁石7を配しているため、駆動電力停止時に
は可動子6の磁力によりバルブ32は保持され、バルブ32
停止時の電力損失を低減できる。

【００４０】運転者の指令およびエンジンの状態によ
り、上位のバルブ駆動制御装置よりリニア・アクチュエ
ータに駆動に必要な電力が供給され、可動子6の速度制
御および位置制御によりバルブの開閉タイミングおよび
リフト量を制御することが可能になる。

【００４１】図３は、図１のバルブ駆動装置に用いられ
るリニア・アクチュエータの構成を示す。

【００４２】上述した電機子ユニットを複数個並べ、極
ピッチをＰsとするとき、隣り合う電機子ユニットの磁
極歯とのピッチを（ｋ・Ｐ＋Ｐ／Ｍ）｛（ｋ＝０、１、
２、…）、（Ｍ＝２、３、４、…）｝ ｛ｋは隣り合う
電機子ユニットの配置可能範囲で自由に選べる数、Ｍは
モータの相数｝とすることを特徴とするリニアモータで
ある。

【００４３】このリニアモータの可動子40に接続装置41
を介してバルブ42を接続してバルブ駆動装置のアクチュ
エータとする。電機子ユニットを複数個並べることによ
り、バルブ42のリフト量を可動子40の磁石間隔Pmの1/4
づつに制御することが可能である。すなわち、バルブ42
を磁石間隔Pm/4の倍数の位置までリフトさせる場合、バ
ルブ42は開放時には可動子40の磁力により電力供給なし
で保持されるため、リフト開始時と閉弁時のみ電力供給
を行うだけでバルブ42の開閉が可能になる。

【００４４】また、磁石間隔Pmを狭くすることにより、
非常に小さいバルブリフトすることが可能である。この
バルブ駆動装置を用いて、吸気バルブの制御により吸気
スロットルの代用を行い、吸気スロットルに起因するポ
ンピングロスを低減し、エンジンの高効率化につながる
吸気スロットルレスのシステムを、低電気損失で実現可
能とすることができる。

【００４５】図４は、内燃機関に搭載したバルブ駆動装
置の他の実施の形態例を示す。図１のバルブ駆動装置と
異なる点は、吸気バルブ304aにバネ308を接続し、リニ
ア・アクチュエータ305aの推力を保存するようにした点
と、可動子309aと可動子309bとをアーム310で接続した
点である。

【００４６】リニア・アクチュエータ305aの可動子309a
は、吸気バルブ304aと切離れることが可能であり、接続
装置306は、緩衝装置を兼ねながら、可動子309aを吸気
バルブ304aに接続させたり、切り離したりすることが可
能である。

【００４７】可動子309aと可動子309bとはアーム310を
介して接続しており、アーム310は回転可能のように支
点311で支持され、支点311は排気バルブ304bの可動子30
9b寄りに設けられている。

【００４８】このように構成することにより、燃焼圧が
非常に高く、バルブ単体の応答性以上に推力が必要であ
る場合、排気バルブ304bを開ける際に、休止中の吸気バ
ルブ304aの駆動装置であるリニア・アクチュエータ305a
の推力でアシストすることにより、リニア・アクチュエ
ータ305bの体格を大きくすることなく、排気バルブ304b
を開けることが可能となる。すなわち、リニア・アクチ
ュエータ305aの推力は、アーム310を介してリニア・アク
チュエータ305bに加えられる。このとき、支点311が排
気バルブ304b寄りであるため、リニア・アクチュエータ3
05aの推力は増加されて伝えられる。

【００４９】図５は、本発明のバルブ駆動装置の他の実
施の形態例を示す。バルブ231は、接続装置232を介して
リニア・アクチュエータ233の可動子234に接続してい
る。接続装置232は緩衝装置であり、バルブ231は軸方向
を中心として回転自在である。このように構成すること
により、バルブ231の開閉タイミングを自在に制御で
き、かつ、バルブ231のリフト量を可動子234上に配置さ
れた磁石の極ピッチの1/2づつリフトさせることが可能
なバルブ駆動装置を提供することができる。

【００５０】図６は、本発明のバルブ駆動装置の更に他
の実施の形態例を示す。本実施の形態例は、バルブの開
閉タイミングを自在に制御することを中心に構成されて
いる。バルブ211は、接続装置212を介してリニア・アク
チュエータ213に接続している。接続装置212は緩衝装置
であり、バルブ211は軸方向を中心として回転自在であ
る。吸引子214は、リニア・アクチュエータ213の可動子
に対し垂直となるように配置されており、電磁コイル21
5aもしくは215bに電力を供給することにより電磁コイル
215aもしくは215bに吸着される。

【００５１】このように構成することにより、バルブ21
1の推力は、電磁コイル215aもしくは215bとリニア・アク
チュエータ213で発生し、バルブ211の保持力は吸引子21
4と電磁コイル215aもしくは215bで発生するため、リニ
ア・アクチュエータ213を小型にでき、可動子の磁石使用
量を減らすことができ、低コストなバルブ駆動装置を提
供することができる。

【００５２】また、リニア・アクチュエータ213を有して
いるため、可動子の移動速度を制御でき、電磁コイル21
5aおよび215bだけからなるバルブ駆動装置に比べ、吸引
子214を電磁コイル215aおよび215bに滑らかに吸着させ
ることが可能であり、騒音の低減および部品寿命の延命
化が計れるバルブ駆動装置を提供することができる。

【００５３】図７は、本発明のバルブ駆動装置の更に他
の実施の形態例を示す。本実施の形態例も、バルブの開
閉タイミングを自在に制御することを中心に構成されて
いる。バルブ221は接続装置222を介してリニア・アクチ
ュエータ223に接続している。接続装置222は緩衝装置で
あり、バルブ221は軸方向を中心として回転自在であ
る。バネ224はバルブ221の駆動力を保存する。また、吸
引子225は、リニア・アクチュエータ223の可動子に対し
垂直となるように配置されており、電磁コイル226に電
力を供給することにより電磁コイル226に吸着される。

【００５４】このように構成することにより、リニア・
アクチュエータ223により与えられたバルブ221の推力は
バネ224に保存される。このとき、電磁コイル226に電力
を供給して吸引子225を吸着させる。バルブ221の保持力
は電磁コイル226が発生するため、リニア・アクチュエー
タ213を小型にすることができる。

【００５５】また、電磁コイル226への電力供給を停止
し、バネ224に保存した推力でバルブ221を動かす場合、
リニア・アクチュエータ223によりバルブ221の移動速度
を制御できるため、電磁コイル226を滑らかに吸引子225
に吸着させることが可能である。電磁コイル226の代わ
りに圧電素子などを用いても同様の効果が得られる。

【００５６】本実施の形態例では、バネで吸引子の代用
するため、低コストなバルブ駆動装置を提供することが
できる。

【００５７】図８、図９は、本発明のバルブ駆動装置の
更に他の実施の形態例を示す。図８は本バルブ駆動装置
の側面を示し、図９は図８のバルブ駆動装置の横断面を
示す。バルブ241は接続装置242を介して、リニア・アク
チュエータ243および244の共通の可動子245に接続して
いる。接続装置242は緩衝装置であり、バルブ241は軸方
向を中心として回転自在である。

【００５８】本バルブ駆動装置の特徴は、リニア・アク
チュエータ243および244を並列に配置することにより、
可動子245の軸方向の長さが短くでき、エンジンの高さ
方向の制約に適応することができる。また、バルブ241
のリフト量を可動子245上に配置された磁石の極ピッチ
の1/4づつリフトさせることが可能である。さらに、2組
のリニア・アクチュエータを用いているためバルブ241を
駆動する際の推力変動を小さくすることが可能であり、
吸入空気や排ガスを滑らかに吸排気することができる。

【００５９】図１０、図１１は、本発明のバルブ駆動装
置の更に他の実施の形態例を示す。図１０は本バルブ駆
動装置の側面を示し、図１１は図１０のバルブ駆動装置
の横断面を示す。バルブ251は接続装置252を介して、リ
ニア・アクチュエータ253、254、および255の共通の可動
子256に接続している。接続装置252は緩衝装置であり、
バルブ251は軸方向を中心として回転自在である。

【００６０】このように構成することにより、可動子25
6の軸方向の長さを短くすることができ、また、３組の
リニア・アクチュエータ253、254、および255を用いるた
め、バルブ251を滑らかに駆動することが可能であり、
バルブ251のリフト量を可動子256上に配置された磁石の
極ピッチの1/6づつリフトさせることが可能である。

【００６１】また、３組のリニア・アクチュエータを用
いているため、３相の回転モータと同等の滑らかさで駆
動でき、吸入空気や排ガスを滑らかに吸排気することが
できる。

【００６２】図１２は、本発明によるバルブ駆動制御方
式の一実施の形態例を示しており、単気筒エンジンにお
いて排気行程を経て吸気行程へ移行するときの吸排気バ
ルブのリフト量および推力、バッテリからリニア・アク
チュエータへの供給電力を示している。このとき、バル
ブ駆動装置は、リニア・アクチュエータを複数用いたシ
ステムである。

【００６３】図１２に示すように、排気バルブをリフト
させ、排ガスを排出する。排気バルブのリフト量は、リ
ニア・アクチュエータの可動子に埋め込まれた磁石間隔
の倍数であるため、リフト時のバッテリからの電力供給
はゼロである。

【００６４】吸気行程に移行し始めると、排気バルブは
閉じ始め、吸気バルブは開き始める。このとき、排気バ
ルブ、吸気バルブともに開いた状態となるオーバーラッ
プ領域が存在するときがある。排気バルブの推力の状態
が負となる回生状態で、吸気バルブの推力の状態が正と
なる力行状態であるとき、排気バルブの発電電力を、バ
ッテリを介さずに直接吸気バルブに供給することができ
る。

【００６５】また、多気筒エンジンの場合では、何れか
のバルブが回生状態で、その他のバルブが力行状態であ
るときも同様に直接電力供給を行うことが可能である。
これにより、バッテリの充放電損失を回避できるため、
低電力なバルブ駆動装置を提供することができる。

【００６６】図１３は、本発明によるバルブ駆動装置を
搭載した車両の構成を示す。車両10は、エンジン11およ
び変速機13を搭載し、エンジン11には、バルブ駆動装置
12が備えられている。エンジン始動装置14は、電力供給
によりエンジン１１を回転させる。

【００６７】一般に油圧を用いたバルブ駆動装置は、エ
ンジン出力の一部を油圧発生に用いているため、エンジ
ン停止時にはバルブを駆動させることができない。ま
た、油圧の粘度が高い冷間時などではバルブの開閉タイ
ミングを制御することは困難である。

【００６８】また、可動子を対向する電磁コイルとバネ
の間に配置し、電磁コイルに電力を供給してバルブの開
閉を行う従来のシステムでは、電力停止時にバルブを保
持することができないいため、バルブ位置が対向する電
磁コイルの中立点だけ下がった状態となり、始動時には
まず共振させてバルブを何れかの対向する電磁コイルに
着座させる必要がある。そのため、エンジン11の始動時
間が遅延化する恐れがある。

【００６９】本発明によるバルブ駆動装置12は、エンジ
ン停止時からバルブの開閉が可能であるため、エンジン
11の始動時間を短縮することが可能である。また、エン
ジン始動前後からバルブの開閉タイミングおよびリフト
量を制御できるため、エンジン始動直後からの高効率運
転および低排出ガス運転が可能となる。

【００７０】さらに、エンジン11を始動する際にバルブ
を開閉させて圧縮仕事を小さくさせ、エンジン始動装置
14の始動トルクを低減させることができるので、エンジ
ン始動装置の小型、低コスト化を実現することが可能で
ある。

【００７１】このように、本発明によるバルブ駆動装置
12を車両に用いることにより、エンジンスタート時の始
動時間の短縮化を図りながら、排気特性および燃料消費
量が優れた車両を提供することができる。

【００７２】以上、本発明によるバルブ駆動装置につい
て説明した。さらに、直動機構を有する各種バルブの駆
動装置としても、本発明を適用できることは言うまでも
ない。

【００７３】

【発明の効果】本発明によれば、内燃機関のバルブの開
閉タイミングおよびリフト量を可変することができるの
で、エンジンの始動性の向上が図れ、かつ燃費向上と排
気改善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例に係るバルブ駆動装置
の構成図である。

【図２】図１のバルブ駆動装置に用いられるリニア・ア
クチュエータの基本構成図である。

【図３】図１のバルブ駆動装置に用いられるリニア・ア
クチュエータの構成図である。

【図４】内燃機関に搭載したバルブ駆動装置の他の実施
の形態例を示す図である。

【図５】本発明のバルブ駆動装置の他の実施の形態例を
示す図である。

【図６】本発明のバルブ駆動装置の更に他の実施の形態
例を示す図である。

【図７】本発明のバルブ駆動装置の更に他の実施の形態
例を示す図である。

【図８】本発明のバルブ駆動装置の更に他の実施の形態
例を示す図である。

【図９】図８のバルブ駆動装置の横断面図である。

【図１０】本発明のバルブ駆動装置の更に他の実施の形
態例を示す図である。

【図１１】図１０のバルブ駆動装置の横断面図である。

【図１２】本発明によるバルブ駆動制御方式の一実施の
形態例を示す図である。

【図１３】本発明によるバルブ駆動装置を搭載した車両
の構成図である。

【符号の説明】 1,2…磁極、3…電機子、4…電機子巻線、5…電機子鉄
心、6…可動子、7…永久磁石、101…燃焼室、102…ピス
トン、103…点火プラグ、104a…吸気バルブ、104b…排
気バルブ、105a,105b…リニア・アクチュエータ、106a,1
06b…接続装置、107a,107b…リニア・アクチュエータ駆
動装置、108…電力貯蔵装置、109…リニア・アクチュエ
ータ制御装置、110…可動子位置検知部、111…可動子推
力推定部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｋ 31/06 ３８５ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３８５Ａ // Ｈ０２Ｋ 33/16 Ｈ０２Ｋ 33/16 Ａ (72)発明者 金 弘中 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 諸岡 泰男 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 岸 敦夫 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器グループ内 Ｆターム(参考） 3G018 AA12 AB10 AB16 BA18 BA38 CA14 DA09 DA31 DA41 EA11 EA21 EA22 EA31 FA01 FA06 FA08 FA09 FA17 FA23 FA26 GA07 GA09 GA11 GA14 GA18 3G084 BA20 BA23 BA29 CA01 CA05 DA02 DA04 DA05 DA09 DA10 DA13 EB12 EC02 EC08 FA10 FA18 FA21 FA37 3G092 AA01 AA11 AA12 AA17 AB02 CB03 DA01 DA02 DA07 DA12 DD01 DG08 EA01 FA06 FA15 FA21 FA24 FA31 GA01 GA03 GA08 HA11Z HA13Z HC01Z HD07Z 3H106 DA05 DA25 DB01 DB21 DB32 DC02 DD03 EE04 FA08 GA08 GA15 KK17 KK18 KK19 5H633 BB02 GG03 GG06 GG08 GG13 HH02 HH13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】二つ以上のバルブを有する内燃機関の少な
   くとも一つの前記バルブを開閉するリニア・アクチュエ
   ータと、該リニア・アクチュエータを駆動制御するリニ
   ア・アクチュエータ制御装置とを有するバルブ駆動装置
   において、 前記リニア・アクチュエータは、電機子と、磁性を有す
   る可動子とからなるリニアモータであって、前記電機子
   は、少なくとも第一の対向部を有する第一極性の磁極
   と、第二の対向部を有する第二極性の磁極とを有し、前
   記可動子は、前記第一の対向部と前記第二の対向部との
   間で可動し、前記可動子の一端が前記バルブと接続する
   構造を有することを特徴とするバルブ駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１において、前記第一の対向部と前
   記第二の対向部とは共通のコイルを有し、前記第一の対
   向部に発生する磁界の方向と、前記第二の対向部に発生
   する磁界の方向とが逆であること特徴とするバルブ駆動
   装置。
3. 【請求項３】請求項１において、前記リニア・アクチュ
   エータは、前記可動子停止時に前記バルブを保持する保
   持力を発生することを特徴とするバルブ駆動装置。
4. 【請求項４】請求項１において、前記リニア・アクチュ
   エータ制御装置は、前記バルブ閉弁時に、前記バルブお
   よび前記リニア・アクチュエータを介して前記可動子に
   伝わる燃焼圧の変化を推力の変化として検出し、前記内
   燃機関の燃焼室内の圧力を推定する可動子推力推定部を
   有することを特徴とするバルブ駆動装置。
5. 【請求項５】請求項１において、前記リニア・アクチュ
   エータは、二つのバルブにそれぞれ接続され、一方のリ
   ニア・アクチュエータの可動子は、他のリニア・アクチュ
   エータの可動子と機械的に接続する接続機構を有し、前
   記一方のリニア・アクチュエータの駆動力を、前記接続
   機構を介して前記他のリニア・アクチュエータに加える
   ことを特徴とするバルブ駆動装置。
6. 【請求項６】エンジンと、該エンジンの吸排気バルブを
   開閉するバルブ駆動装置とを有する車両において、 前記バルブ駆動装置は、請求項１ないし請求項５のいず
   れか１項のバルブ駆動装置であることを特徴とする車
   両。
7. 【請求項７】請求項６において、前記バルブ駆動装置
   は、前記エンジン始動前に前記吸排気バルブの開閉タイ
   ミングおよびリスト量を制御することを特徴とする車
   両。