JP2007332880A - Solenoid-driven valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブといった機関バルブを電磁力で開閉駆動する電磁駆動弁に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetically driven valve that opens and closes an engine valve such as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine with electromagnetic force.
従来、内燃機関の吸気バルブ又は排気バルブといった機関バルブを電磁力で開閉駆動するようにした電磁駆動弁が知られている。こうした電磁駆動弁にあっては、電磁石と、電磁石の電磁力によって作動する出力部材とを備えた電磁アクチュエータにより、機関バルブを開閉駆動するようにしている。このような電磁駆動弁の電磁アクチュエータとしては、特許文献1に示されるように、出力部材としてのディスクが、互いに対向して設けられる一対の電磁石の間で揺動可能に支持されているものや、特許文献2に示されるように、出力部材としてのアーマチャが、互いに対向して設けられる一対の電磁石の間で平行移動可能に支持されているものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electromagnetically driven valve is known in which an engine valve such as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine is driven to open and close with an electromagnetic force. In such an electromagnetically driven valve, the engine valve is driven to open and close by an electromagnetic actuator including an electromagnet and an output member that is operated by the electromagnetic force of the electromagnet. As an electromagnetic actuator of such an electromagnetically driven valve, as shown in
上記のような構成の電磁アクチュエータでは、電磁石に通電を行うと、ディスクやアーマチャといった出力部材に対して電磁石に向かう電磁力が作用する。そして、この電磁力により出力部材が吸引されて移動し、これにより機関バルブが駆動される。例えば、特許文献1に示される電磁駆動弁では、ディスクの移動により、ディスクの作用端に設けられた当接部が機関バルブのバルブステムの先端を押圧し、機関バルブが軸方向に駆動される。また、特許文献2に示される電磁駆動弁では、アーマチャの移動により、アーマチャに連結された機関バルブのバルブステムが移動し、機関バルブが軸方向に駆動される。そして、一対の電磁石に交互に通電を行うことにより機関バルブを軸方向に往復動させ、機関バルブの開閉駆動を行うようにしている。
ところで、特許文献1に示される電磁駆動弁では、電磁アクチュエータのディスクがバルブステムの先端を押圧するように構成されているため、電磁アクチュエータが機関バルブの作動軸上に配置されることになる。また、特許文献2に示される電磁駆動弁においても、電磁アクチュエータのアーマチャがバルブステムと連結されるため、やはり電磁アクチュエータが機関バルブの作動軸上に配置されることになる。このため、内燃機関の全高が高くなり、内燃機関のレイアウトに対して制約が与えられることになる。また、特許文献1及び特許文献2のように電磁駆動弁を構成すると、1つの機関バルブに対して1つの電磁アクチュエータが必要になるため、レイアウトに対する制約が更に付加されてしまうという問題がある。
By the way, in the electromagnetically driven valve shown in
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関バルブを駆動する電磁アクチュエータの搭載自由度を向上させることができる電磁駆動弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an electromagnetically driven valve that can improve the degree of freedom of mounting an electromagnetic actuator that drives an engine valve.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、互いに対向して設けられる一対の電磁石と、同電磁石の間に配置され、電磁石の電磁力が作用することにより作動する出力部材とを有する電磁アクチュエータと、往復動可能に支持される内燃機関の機関バルブと、所定の支点を中心に回転自在に支持されるアーム部材とを備え、前記電磁アクチュエータの出力部材の駆動力を、前記アーム部材の回動を介して前記機関バルブに伝達し、前記機関バルブを開閉駆動する電磁駆動弁をその要旨としている。
In order to achieve the above object, an invention according to
同構成によれば、電磁駆動弁は、電磁アクチュエータの出力部材の駆動力を、アーム部材の回動を介して機関バルブに伝達することで、機関バルブを開閉駆動する。このように、アーム部材を介して電磁アクチュエータと機関バルブとを連動させると、電磁アクチュエータを機関バルブの作動軸上に配置する必要がなくなり、電磁アクチュエータの配置自由度を向上させることができる。このため、内燃機関の全高を低くする等により、内燃機関のレイアウトに対する制約を緩和することができる。また、アーム部材を用いることにより、様々な種類の内燃機関に対して最適となる電磁アクチュエータの配置形態を設定することができる。 According to the configuration, the electromagnetically driven valve opens and closes the engine valve by transmitting the driving force of the output member of the electromagnetic actuator to the engine valve through the rotation of the arm member. As described above, when the electromagnetic actuator and the engine valve are interlocked via the arm member, it is not necessary to arrange the electromagnetic actuator on the operating shaft of the engine valve, and the degree of freedom of arrangement of the electromagnetic actuator can be improved. For this reason, restrictions on the layout of the internal combustion engine can be relaxed, for example, by reducing the overall height of the internal combustion engine. Further, by using the arm member, it is possible to set an electromagnetic actuator arrangement that is optimal for various types of internal combustion engines.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、前記支点がラッシュアジャスタにより支持されることをその要旨としている。
同構成によれば、アーム部材の支点はラッシュアジャスタにより支持されるため、機関バルブの閉弁時に、熱膨張等の影響を吸収して機関バルブが確実に閉弁状態となるようにすることができる。
The gist of the invention according to claim 2 is that, in the electromagnetically driven valve according to
According to this configuration, since the fulcrum of the arm member is supported by the lash adjuster, when the engine valve is closed, it is possible to absorb the influence of thermal expansion and the like so that the engine valve is reliably closed. it can.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電磁駆動弁において、前記一対の電磁石のうち、前記機関バルブを支持するシリンダヘッド側に設けられた電磁石に対して通電が行われるときに、前記機関バルブが閉弁方向に駆動されることをその要旨としている。 According to a third aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to the first or second aspect, energization is performed to an electromagnet provided on a cylinder head side that supports the engine valve, of the pair of electromagnets. Sometimes, the gist is that the engine valve is driven in the valve closing direction.
内燃機関の行程において、機関バルブは開弁時間に比べて閉弁時間が長くなるため、機関バルブを閉弁方向に駆動する側の電磁石の発熱量が、他方の電磁石の発熱量よりも大きくなる。また、内燃機関の吸入空気量が少ないときに、吸気バルブのリフト量を小さくする制御を行うような場合には、吸気バルブを閉弁側に維持するための電流制御が実施されるため、こうした電流制御に必要な大電流によって吸気バルブを閉弁方向に駆動する側の電磁石の発熱量が大きくなる。 In the stroke of the internal combustion engine, the valve closing time of the engine valve is longer than the valve opening time, so the amount of heat generated by the electromagnet on the side that drives the engine valve in the valve closing direction is larger than the amount of heat generated by the other electromagnet. . In addition, when control is performed to reduce the lift amount of the intake valve when the intake air amount of the internal combustion engine is small, current control is performed to maintain the intake valve on the valve closing side. The amount of heat generated by the electromagnet on the side that drives the intake valve in the valve closing direction is increased by a large current required for current control.
この点、同構成によれば、一対の電磁石のうち、機関バルブを支持するシリンダヘッド側に設けられた電磁石対して通電が行われるときに、機関バルブが閉弁方向に駆動されるため、機関バルブを閉弁方向に駆動する側の電磁石をシリンダヘッド側に設けることができる。このため、機関バルブを閉弁方向に駆動する側の電磁石が上述のように大きな発熱量を有する場合に、その発熱を冷却水等によって冷却されているシリンダヘッドへ放熱又は伝熱させ易く構成することができる。これにより、電磁石の電磁コイルの温度がコイルの耐熱温度を超えて上昇してしまうことや、電磁石の温度上昇により電磁力が低下してしまうことを抑えることができる。 In this regard, according to the same configuration, the engine valve is driven in the valve closing direction when energization is performed with respect to the electromagnet provided on the cylinder head side that supports the engine valve among the pair of electromagnets. An electromagnet on the side that drives the valve in the valve closing direction can be provided on the cylinder head side. For this reason, when the electromagnet on the side that drives the engine valve in the valve closing direction has a large heat generation amount as described above, the heat generation is configured to be easily radiated or transferred to the cylinder head cooled by cooling water or the like. be able to. Thereby, it can suppress that the temperature of the electromagnetic coil of an electromagnet rises exceeding the heat-resistant temperature of a coil, and electromagnetic force falls by the temperature rise of an electromagnet.
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、前記出力部材の駆動力が作用する力点と前記支点との距離が、前記機関バルブを駆動する作用点と前記支点との距離よりも長いことをその要旨としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to third aspects, the arm member has a distance between a power point at which the driving force of the output member acts and the fulcrum, The gist is that it is longer than the distance between the operating point for driving the engine valve and the fulcrum.
同構成によれば、アーム部材は、出力部材の駆動力が作用する力点と支点との距離が、機関バルブを駆動する作用点と支点との距離よりも長いため、出力部材の駆動力よりも大きい駆動力で機関バルブを駆動することができる。このため、電磁石に供給する電流量を減らすことができ、消費電力を低減することができる。このような構成は、内燃機関の膨張行程終了前といった気筒内圧力が高い状態で開弁する排気バルブを駆動するときのように、作動負荷が比較的大きく電磁アクチュエータに大きな駆動力が要求されるような場合に好適に利用することができる。 According to this configuration, the arm member is longer than the driving force of the output member because the distance between the power point at which the driving force of the output member acts and the fulcrum is longer than the distance between the operating point to drive the engine valve and the fulcrum. The engine valve can be driven with a large driving force. For this reason, the amount of current supplied to the electromagnet can be reduced, and the power consumption can be reduced. Such a configuration requires a relatively large operating load and a large driving force for the electromagnetic actuator, such as when driving an exhaust valve that opens with a high cylinder pressure, such as before the end of the expansion stroke of the internal combustion engine. It can utilize suitably in such a case.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、前記出力部材の駆動力が作用する力点と前記支点との距離が、前記機関バルブを駆動する作用点と前記支点との距離よりも短いことをその要旨としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to third aspects, the arm member has a distance between a power point at which the driving force of the output member acts and the fulcrum, The gist is that it is shorter than the distance between the operating point for driving the engine valve and the fulcrum.
同構成によれば、アーム部材は、出力部材の駆動力が作用する力点と支点との距離が、機関バルブを駆動する作用点と支点との距離よりも短いため、出力部材の移動量よりも機関バルブの移動量を大きくすることができる。このため、機関バルブのバルブリフト量を大きくとることができる。このような構成は、吸気バルブを駆動するときのように、作動負荷は比較的小さいがバルブリフト量を大きくとりたいような場合に好適に利用することができる。 According to this configuration, the arm member has a shorter distance between the fulcrum and the force point at which the driving force of the output member acts than the distance between the fulcrum and the action point that drives the engine valve. The amount of movement of the engine valve can be increased. For this reason, the valve lift amount of the engine valve can be increased. Such a configuration can be suitably used when the operation load is relatively small but a large valve lift amount is desired, such as when the intake valve is driven.
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記出力部材は、前記アーム部材に直接当接して前記アーム部材を回動させ、前記機関バルブを開閉駆動することをその要旨としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to fifth aspects, the output member directly contacts the arm member to rotate the arm member, and the engine The gist is to drive the valve to open and close.
同構成によれば、電磁アクチュエータの出力部材は、アーム部材に直接当接して前記アーム部材を回動させることで、機関バルブを開閉駆動するため、機関バルブを開閉駆動するときに作動する可動部材を極力減らすように構成することができ、可動部材の伝達効率の上昇や可動部重量の低減により、電磁石における消費電力を低減することができる。 According to this configuration, the output member of the electromagnetic actuator directly contacts the arm member and rotates the arm member to drive the opening and closing of the engine valve. The power consumption of the electromagnet can be reduced by increasing the transmission efficiency of the movable member and reducing the weight of the movable part.
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、磁性体で構成されることをその要旨としている。
同構成によれば、アーム部材は磁性体で構成されるため、電磁石の電磁コアと出力部材とから構成される磁気回路に対して、出力部材に直接当接しているアーム部材をも磁気回路の一部として利用することができる。例えば、出力部材のアーム部材に対する当接部が、電磁石により吸引される吸引面内に形成される場合においては、電磁コアとアーム部材との干渉を避けるために、電磁コアに切り欠き部が設けられる。このように電磁コアに切り欠き部が存在すると、磁気回路が一部切断されてしまうため、電磁力が低下してしまう。この点、同構成のようにアーム部材を磁性体で構成すると、切り欠き部に配置されるアーム部材を介して磁気回路を形成することができるため、電磁力を上昇させることができる。その結果、電磁石における消費電力を低減することができる。
A seventh aspect of the invention is the electromagnetically driven valve according to the sixth aspect, wherein the arm member is made of a magnetic material.
According to this configuration, since the arm member is made of a magnetic material, the arm member that is in direct contact with the output member is also connected to the magnetic circuit made up of the electromagnetic core of the electromagnet and the output member. Can be used as part. For example, when the contact portion of the output member with respect to the arm member is formed in the suction surface that is attracted by the electromagnet, a notch portion is provided in the electromagnetic core to avoid interference between the electromagnetic core and the arm member. It is done. Thus, when a notch part exists in an electromagnetic core, since a magnetic circuit will be partly cut | disconnected, an electromagnetic force will fall. In this regard, when the arm member is made of a magnetic material as in the same configuration, a magnetic circuit can be formed via the arm member arranged in the notch, so that the electromagnetic force can be increased. As a result, power consumption in the electromagnet can be reduced.
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、前記支点の位置が調整可能に構成されることをその要旨としている。
同構成によれば、アーム部材は支点の位置が調整可能に構成されるため、支点の位置の調整によって、出力部材の駆動力が作用する力点及び機関バルブを駆動する作用点の位置関係や作動ストロークの関係を修正することができる。このため、電磁駆動弁の作動部材の形状ばらつき等を吸収して、機関バルブが所望の開閉特性を有するように調整することができる。
The gist of an eighth aspect of the present invention is the electromagnetically driven valve according to any one of the first to seventh aspects, wherein the arm member is configured such that the position of the fulcrum is adjustable.
According to this configuration, since the arm member is configured so that the position of the fulcrum can be adjusted, by adjusting the position of the fulcrum, the positional relationship and operation of the power point where the driving force of the output member acts and the point of action which drives the engine valve The stroke relationship can be corrected. For this reason, it is possible to adjust the engine valve so as to have a desired opening / closing characteristic by absorbing the variation in the shape of the operating member of the electromagnetically driven valve.
請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、前記支点の位置が、前記出力部材の作動方向に移動できるように構成されることをその要旨としている。 A ninth aspect of the invention is the electromagnetically driven valve according to the eighth aspect, wherein the arm member is configured such that the position of the fulcrum is movable in the operating direction of the output member. Yes.
同構成によれば、アーム部材は支点の位置が出力部材の作動方向に移動できるように構成されるため、支点の位置の調整によって、出力部材の作動タイミングと機関バルブの作動タイミングとを精度よく整合させることができる。また、各電磁石が出力部材を電磁石間の中間位置から吸引するように構成される場合、出力部材の中間位置を調整することで、出力部材に作用する各電磁石の電磁力に偏りが生じないようにすることができ、機関バルブの開閉駆動を確実に行わせることができる。 According to this configuration, since the arm member is configured so that the position of the fulcrum can move in the operation direction of the output member, the operation timing of the output member and the operation timing of the engine valve are accurately adjusted by adjusting the position of the fulcrum. Can be matched. In addition, when each electromagnet is configured to attract the output member from an intermediate position between the electromagnets, the electromagnetic force of each electromagnet acting on the output member is not biased by adjusting the intermediate position of the output member. Therefore, the engine valve can be reliably opened and closed.
請求項10に記載の発明は、請求項8に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材は、前記出力部材の駆動力が作用する力点と前記支点との距離に対する前記機関バルブを駆動する作用点と前記支点との距離の比率を変更できるように構成されることをその要旨としている。 A tenth aspect of the present invention is the electromagnetically driven valve according to the eighth aspect, wherein the arm member drives the engine valve with respect to a distance between a power point at which the driving force of the output member acts and the fulcrum. The gist is that the ratio of the distance between the fulcrum and the fulcrum can be changed.
同構成によれば、アーム部材は、出力部材の駆動力が作用する力点と支点との距離に対する機関バルブを駆動する作用点と支点との距離の比率を変更できるように構成されるため、支点の位置の調整によって、出力部材の作動ストロークと機関バルブの作動ストロークとを精度よく整合させることができる。このため、機関バルブの作動ストロークが所望のバルブリフト量となるように調整することができ、意図した内燃機関の性能を引き出すことができる。 According to this configuration, the arm member is configured to be able to change the ratio of the distance between the fulcrum and the operating point that drives the engine valve to the distance between the fulcrum and the force point at which the driving force of the output member acts. By adjusting the position, the operating stroke of the output member and the operating stroke of the engine valve can be accurately aligned. For this reason, the operating stroke of the engine valve can be adjusted to a desired valve lift amount, and the intended performance of the internal combustion engine can be brought out.
請求項11に記載の発明は、請求項1〜10のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記アーム部材の支点の位置を内燃機関の機関運転状態に応じて可変とする支点位置可変手段を更に備えることをその要旨としている。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to tenth aspects, the fulcrum position variable that makes the position of the fulcrum of the arm member variable according to the engine operating state of the internal combustion engine. The gist is to further include means.
同構成によれば、電磁駆動弁は、アーム部材の支点の位置を内燃機関の機関運転状態に応じて可変とする支点位置可変手段を備えるため、内燃機関の機関運転状態に応じて機関バルブのバルブリフト量を可変にすることができ、内燃機関の機関特性を向上させることができる。支点位置を可変にする手法としては、アーム部材の支点の支持部材を電動アクチュエータにより駆動制御する方式や、同支持部材を油圧により駆動制御する方式を採用することができる。また、内燃機関の運転によって経年的にバルブリフト量等が変化する場合においても、こうした支点位置可変手段によりバルブリフト量等を微調整することができるため、内燃機関の耐久信頼性を向上させることができる。 According to this configuration, the electromagnetically driven valve includes the fulcrum position changing means for changing the position of the fulcrum of the arm member according to the engine operating state of the internal combustion engine. The valve lift can be made variable, and the engine characteristics of the internal combustion engine can be improved. As a method of making the fulcrum position variable, a method of driving and controlling the supporting member of the fulcrum of the arm member by an electric actuator or a method of driving and controlling the supporting member by hydraulic pressure can be employed. Further, even when the valve lift amount etc. changes over time due to the operation of the internal combustion engine, the valve lift amount etc. can be finely adjusted by such fulcrum position varying means, so that the durability reliability of the internal combustion engine is improved. Can do.
請求項12に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記電磁アクチュエータは、前記アーム部材を介して同一気筒内に設けられる複数の機関バルブを開閉駆動することをその要旨としている。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to eleventh aspects, the electromagnetic actuator opens and closes a plurality of engine valves provided in the same cylinder via the arm member. The gist is to drive.
同構成によれば、電磁アクチュエータは、アーム部材を介して同一気筒内に設けられる複数の機関バルブを開閉駆動するため、同期して作動する複数の吸気バルブ又は排気バルブを、1つの電磁アクチュエータで駆動することができる。このため、電磁アクチュエータの数を減らすことができ、搭載スペースの縮小化、及び低コスト化を図ることができる。また、電磁アクチュエータの数を減らすことで、機関バルブを開閉駆動するときに作動する可動部材を減らすように構成することができ、可動部材の伝達効率の上昇や可動部重量の低減により、電磁石における消費電力を低減することができる。また、電磁アクチュエータの数が少なくなると、各電磁アクチュエータに対して設けられる駆動回路の数を少なくすることができるため、更なる低コスト化を図ることができる。 According to this configuration, since the electromagnetic actuator drives the plurality of engine valves provided in the same cylinder via the arm member to open and close, the plurality of intake valves or exhaust valves that operate in synchronism with one electromagnetic actuator. Can be driven. For this reason, the number of electromagnetic actuators can be reduced, and the mounting space can be reduced and the cost can be reduced. In addition, by reducing the number of electromagnetic actuators, it is possible to reduce the number of movable members that operate when the engine valve is driven to open and close. By increasing the transmission efficiency of the movable members and reducing the weight of the movable parts, Power consumption can be reduced. Further, when the number of electromagnetic actuators is reduced, the number of drive circuits provided for each electromagnetic actuator can be reduced, so that further cost reduction can be achieved.
請求項13に記載の発明は、請求項1〜11のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記電磁アクチュエータは、前記アーム部材を介して他気筒間に設けられる複数の機関バルブを開閉駆動することをその要旨としている。 A thirteenth aspect of the present invention is the electromagnetically driven valve according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the electromagnetic actuator opens and closes a plurality of engine valves provided between other cylinders via the arm member. The gist is to drive.
同構成によれば、電磁アクチュエータは、アーム部材を介して他気筒間に設けられる複数の機関バルブを開閉駆動するため、同期して作動する他気筒間の複数の機関バルブを、1つの電磁アクチュエータで駆動することができる。このため、電磁アクチュエータの数を更に減らすことができ、搭載スペースの縮小化、低コスト化、及び低消費電力化をより一層図ることができる。 According to this configuration, the electromagnetic actuator opens and closes the plurality of engine valves provided between the other cylinders via the arm member. Can be driven by. For this reason, the number of electromagnetic actuators can be further reduced, and the mounting space can be reduced, the cost can be reduced, and the power consumption can be further reduced.
請求項14に記載の発明は、請求項12又は13に記載の電磁駆動弁において、前記電磁アクチュエータは、前記複数の機関バルブに対応して設けられる複数のアーム部材を回動させることで、前記複数の機関バルブを開閉駆動することをその要旨としている。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to the twelfth or thirteenth aspect, the electromagnetic actuator rotates a plurality of arm members provided corresponding to the plurality of engine valves. The gist of the invention is to open and close a plurality of engine valves.
同構成によれば、電磁アクチュエータは、複数の機関バルブに対応して設けられる複数のアーム部材を回動させることで、複数の機関バルブを開閉駆動するため、個々のアーム部材の支点位置等の調整により、対応する機関バルブのバルブリフト量等の調整を行うことができる。このため、機関バルブ毎の作動特性の調整が容易となる。 According to this configuration, the electromagnetic actuator rotates the plurality of arm members provided corresponding to the plurality of engine valves to open and close the plurality of engine valves. By adjustment, the valve lift amount and the like of the corresponding engine valve can be adjusted. For this reason, adjustment of the operation characteristic for every engine valve becomes easy.
請求項15に記載の発明は、請求項12又は13に記載の電磁駆動弁において、前記複数の機関バルブは、リテーナにより連結されており、前記アーム部材は、前記リテーナを押圧することで、前記複数の機関バルブを同期して開閉駆動させることをその要旨としている。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to the twelfth or thirteenth aspect, the plurality of engine valves are connected by a retainer, and the arm member presses the retainer, thereby The gist is to drive a plurality of engine valves in synchronization.
同構成によれば、アーム部材は、複数の機関バルブを連結したリテーナを押圧することで、複数の機関バルブを同期して開閉駆動させるため、複数の機関バルブを1つの機関バルブとみなして開閉駆動させることができる。このため、機関バルブのバルブスプリング、カムフォロア等の構成部品の部品点数を削減することができ、構成の簡素化、可動部重量の軽量化、及び低コスト化を図ることができる。 According to this configuration, the arm member presses a retainer that connects a plurality of engine valves to drive the plurality of engine valves to open and close synchronously, so that the plurality of engine valves are regarded as one engine valve and are opened and closed. It can be driven. For this reason, it is possible to reduce the number of components such as valve springs and cam followers of the engine valve, simplifying the configuration, reducing the weight of the movable portion, and reducing the cost.
請求項16に記載の発明は、請求項1〜15のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記機関バルブは、その傘部の平面形状が円形以外の形状に形成されることをその要旨としている。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to fifteenth aspects, the engine valve is configured such that a planar shape of the umbrella portion is formed in a shape other than a circle. It is a summary.
同構成によれば、機関バルブは、その傘部の平面形状が円形以外の形状に形成されるため、気筒内の複数の吸気バルブ又は排気バルブを、例えば同等の開口面積を有する1個の吸気バルブ又は排気バルブとして形成することができる。すなわち、吸気バルブ又は排気バルブの傘部の平面形状を楕円形状や異形状にすることにより、大きな開口面積を確保することができるため、気筒内に設けられる吸気バルブ又は排気バルブの数を減らすことができる。このため、内燃機関の吸排気性能を確保しつつ、機関バルブを開閉駆動する電磁アクチュエータの数を減少させることができ、搭載スペースの縮小化、及び低コスト化を図ることができる。 According to this configuration, since the planar shape of the umbrella portion of the engine valve is formed in a shape other than a circle, a plurality of intake valves or exhaust valves in the cylinder are connected to, for example, one intake air having an equivalent opening area. It can be formed as a valve or an exhaust valve. That is, by making the plane shape of the umbrella portion of the intake valve or exhaust valve elliptical or different, a large opening area can be secured, so the number of intake valves or exhaust valves provided in the cylinder is reduced. Can do. For this reason, the number of electromagnetic actuators that open and close the engine valve can be reduced while securing the intake and exhaust performance of the internal combustion engine, and the mounting space can be reduced and the cost can be reduced.
請求項17に記載の発明は、請求項16に記載の電磁駆動弁において、前記機関バルブは、往復動可能に支持されるバルブステムを中心に回転することを防止する回転防止機構を備えることをその要旨としている。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to the sixteenth aspect, the engine valve includes an anti-rotation mechanism that prevents the engine valve from rotating about a valve stem supported so as to be reciprocally movable. This is the gist.
同構成によれば、機関バルブは、往復動可能に支持されるバルブステムを中心に回転することを防止する回転防止機構を備えるため、機関バルブの傘部が円形以外の形状に形成される場合においても、機関バルブを確実に閉弁状態とすることができる。 According to this configuration, the engine valve includes an anti-rotation mechanism that prevents the engine valve from rotating about a valve stem that is supported so as to be capable of reciprocating, so that the umbrella portion of the engine valve is formed in a shape other than a circle. In this case, the engine valve can be reliably closed.
請求項18に記載の発明は、請求項1〜17のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、吸気バルブの開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータと、排気バルブの開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータとを共通使用することをその要旨としている。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to any one of the first to seventeenth aspects, an electromagnetic actuator that is used to open and close the intake valve, and an electromagnetic actuator that is used to open and close the exhaust valve; It is the gist of the common use.
同構成によれば、吸気バルブの開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータと、排気バルブの開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータとを共通使用するため、製造工程における部品管理等を容易にすることができる。 According to this configuration, the electromagnetic actuator used for opening / closing drive of the intake valve and the electromagnetic actuator used for opening / closing drive of the exhaust valve are commonly used, and therefore, parts management and the like in the manufacturing process can be facilitated.
請求項19に記載の発明は、請求項18に記載の電磁駆動弁において、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される吸気バルブの数は、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される排気バルブの数よりも多くなるように構成されることをその要旨としている。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the electromagnetically driven valve according to the eighteenth aspect, the number of intake valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator is greater than the number of exhaust valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator. Its gist is to be configured to increase.
排気バルブは、内燃機関の膨張行程終了前といった気筒内圧力が高い状態で開弁駆動されるため、作動負荷が比較的大きくなる。一方、吸気バルブは、排気バルブに比べて気筒内圧力が低い状態で開弁駆動及び閉弁駆動されるため、作動負荷が比較的小さくなる。このため、共通使用される同一の電磁アクチュエータにより吸気バルブ及び排気バルブを開閉駆動する場合、吸気バルブの開閉駆動については駆動力に余裕がある一方、排気バルブの開閉駆動については駆動力に余裕がないといった状況が発生し得る。 Since the exhaust valve is driven to open while the cylinder pressure is high, such as before the end of the expansion stroke of the internal combustion engine, the operation load becomes relatively large. On the other hand, the intake valve is driven to open and close while the pressure in the cylinder is lower than that of the exhaust valve, so that the operation load is relatively small. For this reason, when the intake valve and the exhaust valve are driven to open and close by the same electromagnetic actuator that is commonly used, the drive force is sufficient for the open / close drive of the intake valve, while the drive force is sufficient for the open / close drive of the exhaust valve. There may be situations where no.
この点、同構成によれば、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される吸気バルブの数は、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される排気バルブの数よりも多くなるように構成されるため、吸気バルブの電磁アクチュエータが負担する作動負荷と排気バルブの電磁アクチュエータが負担する作動負荷とを均等化することができる。このため、電磁アクチュエータの共通化を図りつつ、効率よく機関バルブを開閉駆動することができ、内燃機関全体における電磁駆動弁の消費電力を好適に低減することができる。 In this regard, according to this configuration, the number of intake valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator is configured to be greater than the number of exhaust valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator. It is possible to equalize the operation load borne by the electromagnetic actuator and the operation load borne by the electromagnetic actuator of the exhaust valve. For this reason, the engine valve can be efficiently opened and closed while the electromagnetic actuator is shared, and the power consumption of the electromagnetically driven valve in the entire internal combustion engine can be suitably reduced.
請求項20に記載の発明は、請求項1〜19のいずれか一項に記載の電磁駆動弁において、前記出力部材は、所定の回転軸を中心に揺動可能に支持されることをその要旨としている。
The invention according to
同構成によれば、電磁アクチュエータの出力部材は所定の回転軸を中心に揺動可能に支持されるため、出力部材が平行移動するように構成される電磁アクチュエータと比べて、出力部材の作動ストロークを確保しつつ、出力部材の吸引時に出力部材と電磁石との距離を短くすることができる。このため、出力部材により大きな電磁力を作用させることができることから、電磁石に供給する電流量を減らすことができ、消費電力を低減することができる。 According to this configuration, since the output member of the electromagnetic actuator is supported so as to be swingable about a predetermined rotation axis, the operation stroke of the output member is larger than that of the electromagnetic actuator configured to translate the output member. While securing the output member, the distance between the output member and the electromagnet can be shortened when the output member is attracted. For this reason, since a big electromagnetic force can be made to act on an output member, the electric current amount supplied to an electromagnet can be reduced and power consumption can be reduced.
以下、本発明に係る電磁駆動弁を具体化した実施形態について説明する。以下の各実施形態においては、電磁駆動弁が機関バルブの吸気バルブを駆動する場合の構成について説明を行なうが、排気バルブを駆動する場合であっても、電磁駆動弁は同様の構成を適用することができる。 Hereinafter, embodiments embodying an electromagnetically driven valve according to the present invention will be described. In each of the following embodiments, a configuration in which the electromagnetically driven valve drives the intake valve of the engine valve will be described, but the same configuration is applied to the electromagnetically driven valve even when the exhaust valve is driven. be able to.
(第1実施形態)
以下、図1〜7を参照して、本発明に係る電磁駆動弁を具体化した第1実施形態について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment that embodies an electromagnetically driven valve according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は第1実施形態に係る電磁駆動弁1の構成を示す断面図である。電磁駆動弁1が搭載される内燃機関10のシリンダヘッド11には、吸気通路の一部をなし、且つ気筒12内の燃焼室13に連通する吸気ポート14が形成されている。シリンダヘッド11には、吸気バルブ20が設けられ、この吸気バルブ20が開閉駆動されることで、燃焼室13と吸気ポート14とが連通・遮断される。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the electromagnetically driven
電磁駆動弁1は、吸気バルブ20と、吸気バルブ20を開閉駆動するときの動力源となる電磁アクチュエータ30と、吸気バルブ20と電磁アクチュエータ30との間に介在されるアーム部材50とを備える。
The electromagnetically driven
吸気バルブ20は、気筒12内に2個設けられ、それぞれが同期して開閉駆動される。それぞれの吸気バルブ20は、下端に設けられる傘部20aと、シリンダヘッド11に支持されるバルブステム20bとを備える。バルブステム20bは、シリンダヘッド11に設けられたバルブガイド21により軸方向に往復動可能に支持されている。吸気バルブ20が上方に移動すると、傘部20aがシリンダヘッド11に設けられたバルブシート22に着座し、燃焼室13と吸気ポート14とが遮断される閉弁状態になる。また、吸気バルブ20が下方に移動すると、傘部20aがバルブシート22から離座し、燃焼室13と吸気ポート14とが連通される開弁状態となる。
Two
吸気バルブ20のバルブステム20bの上端部には、リテーナ23が設けられる。リテーナ23は、2個の吸気バルブ20を連結するように構成され、これにより2個の吸気バルブ20が軸方向に同期して移動する。シリンダヘッド11とリテーナ23との間には、バルブスプリング24が圧縮状態で配置されており、このバルブスプリング24によって吸気バルブ20が閉弁方向に付勢されている。また、リテーナ23の中央部には、アーム部材50と当接するカムフォロア25が設けられている。
A
電磁アクチュエータ30は、上方に配置される電磁石31及び下方に配置される電磁石32からなる一対の電磁石と、電磁石31,32の電磁力が作用することにより作動する出力部材としてのディスク33とを備える。電磁石31,32は互いに対向して設けられ、ディスク33は電磁石31と電磁石32との間に設けられた空間34に配置される。
The
電磁石31,32は、電磁コイル35,36及び電磁コア37,38を有する。ディスク33は、電磁アクチュエータ30のケース39に対して揺動可能に支持されており、磁性体により構成されている。ディスク33は、電磁石31,32の電磁力が作用するプレート部40と、揺動の回転軸となる軸部41とを有する。軸部41の中心孔には、トーションバースプリング42が配置されている。ディスク33のプレート部40は、このトーションバースプリング42によって、空間34内の所定の位置に弾性支持されている。
The
そして、電磁石31の電磁コイル35及び電磁石32の電磁コイル36にそれぞれ電流が供給されると、電磁コア37,38に電磁力が生じ、プレート部40が電磁コア37,38に吸引されて、ディスク33が空間34内を揺動する。ディスク33の揺動時には、トーションバースプリング42の復元力がディスク33に作用する。
When electric current is supplied to the
アーム部材50は、長手方向の中途部に形成された支点51を中心に回転自在に支持されている。アーム部材50の支点51は、ラッシュアジャスタ52により支持されている。アーム部材50の電磁アクチュエータ30側の一端部には、ディスク33の先端に設けられた出力面33aと当接するカムフォロア53が設けられている。カムフォロア53には、ディスク33の揺動による駆動力が直接伝達される。アーム部材50及びカムフォロア53は、磁性体により構成されている。なお、ディスク33の出力面33aは電磁コア37に吸引されるプレート部40の上面に設けられているため、電磁コア37には、プレート部40の吸引時にカムフォロア53との干渉を避けるような切り欠き部37aが設けられている。
The
一方、アーム部材50の他端部には、リテーナ23のカムフォロア25と当接する押圧部54が設けられている。押圧部54は、カムフォロア53に入力されたディスク33の駆動力を吸気バルブ20に伝達する。
On the other hand, the other end portion of the
このようにして、アーム部材50は、その回動を通じて電磁アクチュエータ30の駆動力を吸気バルブ20に伝達する。図2に電磁駆動弁1の構成の略図を示す。同図に示すように、アーム部材50は、ラッシュアジャスタ52により構成される支点51に対して、ディスク33の駆動力が作用するカムフォロア53が力点となり、吸気バルブ20を駆動する押圧部54が作用点となることで、電磁アクチュエータ30の駆動力を吸気バルブ20に伝達している。そして、このようにアーム部材50の回動を介して吸気バルブ20が開閉駆動されることから、アーム部材50の支点51の位置は、電磁アクチュエータ30の駆動力及び作動ストロークと、吸気バルブ20の作動負荷及び作動ストロークとの関係に基づいて設定されている。
In this way, the
例えば、カムフォロア53(力点)から支点51までの距離Laを押圧部54(作用点)から支点51までの距離Lvよりも長く構成すると、ディスク33の駆動力よりも大きい駆動力で吸気バルブ20を駆動することができる。このため、吸気バルブ20の作動負荷が大きいような場合に、こうした構成を好適に利用することができる。一方、カムフォロア53(力点)から支点51までの距離Laを押圧部54(作用点)から支点51までの距離Lvよりも短く構成すると、ディスク33の出力面33aの作動ストロークよりも吸気バルブ20の作動ストロークを大きくすることができる。このため、吸気バルブ20のバルブリフト量を大きくとる必要がある場合に、こうした構成を好適に利用することができる。
For example, if the distance La from the cam follower 53 (power point) to the
また、アーム部材50は、その支点51の鉛直方向及び水平方向の位置が調整できるように構成されている。支点51を構成するラッシュアジャスタ52は、保持部材55により保持されている。ラッシュアジャスタ52は、保持部材55の鉛直方向に形成された貫通孔56に挿入され、鉛直方向に移動可能に支持されている。貫通孔56の上部側の内周には雌ねじ部56aが形成され、その雌ねじ部56aにはボルト57が螺合されている。ボルト57の下方先端部57aは、ラッシュアジャスタ52の上端と当接し、バルブスプリング24の付勢力等によるアーム部材50の押し上げ力を受けている。ボルト57のねじ部57bには、予めナット58が螺合されており、保持部材55の上面55aに対してナット58を締め付けることで、ボルト57を保持部材55に対して固定するようにしている。そして、ナット58のボルト57に対する締付位置を適宜変更することにより、ボルト57の鉛直方向位置を調整し、アーム部材50の支点51の鉛直方向位置を調整できるようにしている。
The
また、保持部材55は、固定ボルト59及び固定ナット60によってケース39に固定されている。固定ボルト59は、ケース39の鉛直方向に形成された貫通孔39aに挿入されている。貫通孔39aは、アーム部材50の長手方向に沿って長孔状に形成されている。そして、固定ボルト59及び固定ナット60の締付位置を適宜変更することにより、保持部材55の水平方向位置を調整し、アーム部材50の支点51の水平方向位置を調整できるようにしている。
The holding
このように、アーム部材50の支点51の鉛直方向及び水平方向の位置を調整可能とすることにより、アーム部材50の力点及び作用点の位置関係や作動ストロークの関係等を修正できるようにしている。
As described above, by making it possible to adjust the vertical and horizontal positions of the
上記のように構成される電磁駆動弁1は、内燃機関10の制御を司る電子制御装置70によって駆動制御される。電子制御装置70は、内燃機関10の機関運転状態を検出する各センサの信号に応じて、吸気バルブ20の開弁動作及び閉弁動作のタイミング等を制御する。吸気バルブ20の開閉駆動は、電子制御装置70が電磁アクチュエータ30の駆動回路71を制御することで行われる。以下に、吸気バルブ20の開閉駆動について説明する。
The electromagnetically driven
内燃機関10の運転停止時には、電磁アクチュエータ30の電磁コイル35及び電磁コイル36のいずれにも通電が行われていない状態となっている。この状態では、ディスク33に電磁力が作用しないため、図3に示すように、吸気バルブ20、ディスク33、及びアーム部材50は、バルブスプリング24の付勢力と、トーションバースプリング42による復元力とが釣り合う状態となる位置で停止している。すなわち、吸気バルブ20は、閉弁状態と開弁状態との中間位置で停止し、ディスク33は、プレート部40が電磁コア37と電磁コア38との中間位置にある状態で停止している。電子制御装置70は、吸気バルブ20を閉弁状態とするために、下方に配置される電磁石32の電磁コイル36に通電を行う。
When the operation of the
電磁コイル36に通電が行われると、電磁コア38に電磁力が生じ、ディスク33のプレート部40に対して電磁コア38へ向かう吸引力が働く。この吸引力によって、ディスク33は、トーションバースプリング42の復元力に抗して、中間位置からCCW方向に揺動する。この揺動に伴い、バルブスプリング24の付勢力によって、アーム部材50がCCW方向に追従して回動し、吸気バルブ20が閉弁方向に移動する。そして、ディスク33のプレート部40が電磁コア38に吸着した状態となるところで、図4に示すように、吸気バルブ20の傘部20aがバルブシート22に着座して閉弁状態となる。吸気バルブ20が閉弁状態にあるときには、吸気バルブ20を閉弁状態に保持するための保持電流が電磁コイル36に供給されている。この保持電流の供給によって、プレート部40と電磁コア38との間に、図4に示すような磁気回路Xが形成され、プレート部40が電磁コア38に吸着される状態が保持される。
When the
電子制御装置70は、こうした吸気バルブ20の閉弁状態から、吸気バルブ20の開閉制御を開始する。図5の実線Aは、時間軸に対する吸気バルブ20のバルブリフト量を示したものである。吸気バルブ20が開弁開始タイミングT0になると、電子制御装置70は、電磁コイル36への保持電流の供給を停止する。保持電流の供給が停止されると、電磁コア38の電磁力が消滅し吸引力がなくなるため、ディスク33は、トーションバースプリング42の復元力によって、中間位置に向ってCW方向に揺動する。これに伴い、ディスク33の出力面33aがアーム部材50のカムフォロア53を押圧し、アーム部材50がCCW方向に回動する。そして、アーム部材50の押圧部54がリテーナ23のカムフォロア25を押圧して、吸気バルブ20が下方に移動し、バルブリフト量が徐々に増加する。
The
吸気バルブ20の移動中における所定のタイミングT1で、電子制御装置70は、上方に配置される電磁石31の電磁コイル35に駆動電流を供給する。電磁コイル35への通電が開始されると、電磁コア37に電磁力が生じ、ディスク33のプレート部40に対して電磁コア37へ向かう吸引力が働く。この吸引力によって、ディスク33は図3に示す中間位置を超えてCW方向に揺動する。すなわち、ディスク33は、バルブスプリング24の付勢力及びトーションバースプリング42の復元力に抗してCW方向に揺動される。これに伴い、アーム部材50がCCW方向に回動し続け、吸気バルブ20のバルブリフト量が更に増加する。そして、ディスク33のプレート部40が電磁コア37に吸着した状態となるタイミングT2で、図6に示すように、吸気バルブ20が全開状態となる。電子制御装置70は、吸気バルブ20が全開状態となったときに、上記駆動電流よりも小さい保持電流を電磁コイル35に供給し、吸気バルブ20を全開状態に保持する。
At a predetermined timing T1 during the movement of the
吸気バルブ20が開弁方向に駆動されるとき及び吸気バルブ20が開弁状態に保持されるときは、図6に示すように、電磁コア37の切り欠き部37aに、磁性体で構成されたアーム部材50及びカムフォロア53が位置するようになる。このため、切り欠き部37aが設けられている箇所においても、電磁コア37、アーム部材50、カムフォロア53、及びプレート部40によって磁気回路Yが形成される。このように磁気回路Yが形成されることで、電磁力の低下が抑えられている。
When the
そして、吸気バルブ20が閉弁開始タイミングT3になると、電子制御装置70は、電磁コイル35への保持電流の供給を停止する。保持電流の供給が停止されると、電磁コア37の電磁力が消滅し吸引力がなくなるため、ディスク33は、バルブスプリング24の付勢力及びトーションバースプリング42の復元力によって、中間位置に向ってCCW方向に揺動する。この揺動に伴い、アーム部材50がCW方向に追従して回動し、吸気バルブ20が上方に移動して、バルブリフト量が徐々に減少する。
When the
吸気バルブ20の移動中における所定のタイミングT4で、電子制御装置70は、下方に配置される電磁石32の電磁コイル36に駆動電流を供給する。電磁コイル36への通電が開始されると、電磁コア38に電磁力が生じ、ディスク33のプレート部40に対して電磁コア38へ向かう吸引力が働く。この吸引力によって、ディスク33は図3に示す中間位置を超えてCCW方向に揺動する。すなわち、ディスク33は、トーションバースプリング42の復元力に抗してCCW方向に揺動される。これに伴い、アーム部材50がCW方向に回動し続け、吸気バルブ20のバルブリフト量が更に減少する。そして、ディスク33のプレート部40が電磁コア38に吸着した状態となるタイミングT5で、図4に示すように、吸気バルブ20の傘部20aがバルブシート22に着座して閉弁状態となる。なお、アーム部材50の支点51は、ラッシュアジャスタ52により支持されているため、吸気バルブ20やアーム部材50の熱膨張等の影響を吸収して吸気バルブ20が確実に閉弁状態となるように構成されている。
At a predetermined timing T4 during the movement of the
このようにして、電子制御装置70は、電磁石31の電磁コイル35と電磁石32の電磁コイル36とに交互に通電を行い、吸気バルブ20の開弁動作及び閉弁動作を制御している。
In this way, the
また、電子制御装置70は、吸気バルブ20を閉弁状態から微小量だけ開弁方向に駆動する微小リフト制御を行う。こうした微小リフト制御は、内燃機関10の低回転低負荷域において、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくして燃費の向上を図るために行われる。
Further, the
図5の破線Bは微小リフト制御が行われるときの吸気バルブ20のバルブリフト量を示したものである。吸気バルブ20が閉弁状態にあるときには、下方に配置される電磁石32の電磁コイル36に保持電流が供給されている。この状態から、電磁コイル36への電流供給を停止すると、吸気バルブ20が開弁方向に移動を開始する。そして、このときに再度電磁コイル36に通電し、吸気バルブ20が中間位置に移動しようとする力と釣り合うような電磁力を電磁コア38に発生させる。これにより、吸気バルブ20のバルブリフト量は、微小量bに保たれる。そして、所定のタイミングで電磁コア38に駆動電流を供給し、吸気バルブ20を閉弁状態にする。
The broken line B in FIG. 5 shows the valve lift amount of the
このような微小リフト制御によって吸気バルブ20のバルブリフト量を微小量bに保つときに電磁コア38に供給される電流は、吸気バルブ20を閉弁状態又は開弁状態に保つときに供給される保持電流に比べて大きくなるため、微小リフト制御が繰り返し行われると、電磁石32の発熱量が大きくなる。そこで、シリンダヘッド11側に配置される電磁石32の発熱を、冷却水等によって冷却されているシリンダヘッド11へ放熱又は伝熱するように構成している。
The current supplied to the
上記第1実施形態の電磁駆動弁によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)第1実施形態では、電磁駆動弁1は、電磁アクチュエータ30のディスク33の駆動力を、アーム部材50の回動を介して吸気バルブ20に伝達することで、吸気バルブ20を開閉駆動する。このように、アーム部材50を介して電磁アクチュエータ30と吸気バルブ20とを連動させると、電磁アクチュエータ30を吸気バルブ20の作動軸上に配置する必要がなくなる。このため、電磁アクチュエータ30の配置自由度を大きくすることができ、内燃機関10の全高を低くする等により、内燃機関10のレイアウトに対する制約を緩和することができる。また、本実施形態では、アーム部材50をほぼ直線状に形成し、吸気バルブ20の作動方向に対してディスク33の揺動方向が反対方向となるように構成しているが、支点51を屈曲部として略L字型にアーム部材50を形成する等により、ディスク33の揺動方向を自由に設定することができる。このため、様々な種類の内燃機関に対して最適となる電磁アクチュエータ30の配置形態を設定することができる。
According to the electromagnetically driven valve of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the first embodiment, the electromagnetically driven
(2)第1実施形態では、アーム部材50の支点51はラッシュアジャスタ52により支持されるため、吸気バルブ20の閉弁時に、熱膨張等の影響を吸収して吸気バルブ20が確実に閉弁状態となるようにすることができる。
(2) In the first embodiment, since the
(3)第1実施形態では、アーム部材50を介して電磁アクチュエータ30と吸気バルブ20とを連動させることにより、一対の電磁石31,32のうち、シリンダヘッド11側に設けられた電磁石32の電磁コイル36対して通電が行われるときに、吸気バルブ20が閉弁方向に駆動されるように構成している。このため、微小リフト制御を行う際に必要な大電流によって生じる電磁石32の発熱や、開弁時間に比べて長く設定される閉弁時間中の電磁石32の発熱を、冷却水等によって冷却されているシリンダヘッド11へ放熱又は伝熱させ易く構成することができる。これにより、電磁石32の電磁コイル36の温度がコイルの耐熱温度を超えて上昇してしまうことや、電磁石32の温度上昇により電磁力が低下してしまうことを抑えることができる。
(3) In the first embodiment, the
(4)第1実施形態では、アーム部材50は、支点51に対して、ディスク33の駆動力が作用するカムフォロア53が力点となり、吸気バルブ20を駆動する押圧部54が作用点となることで、電磁アクチュエータ30の駆動力を吸気バルブ20に伝達している。このため、電磁アクチュエータ30の駆動力及び作動ストロークと、吸気バルブ20の作動負荷及び作動ストロークとが、最適の関係を有するような支点51の位置設定を行うことができる。
(4) In the first embodiment, the
例えば、力点から支点51までの距離Laを作用点から支点51までの距離Lvよりも長く構成すると、ディスク33の駆動力よりも大きい駆動力で吸気バルブ20を駆動することができる。このため、電磁石31,32の電磁コイル35,36に供給する電流量を減らすことができ、消費電力を低減することができる。なお、このような構成は、内燃機関10の膨張行程終了前といった気筒内圧力が高い状態で開弁する排気バルブを駆動するときのように、作動負荷が比較的大きく電磁アクチュエータ30に大きな駆動力が要求されるような場合に好適に利用することができる。
For example, if the distance La from the force point to the
一方、力点から支点51までの距離Laを作用点から支点51までの距離Lvよりも短く構成すると、ディスク33の出力面33aの作動ストロークよりも吸気バルブ20の作動ストロークを大きくすることができ、吸気バルブ20のバルブリフト量を大きくとることができる。なお、このような構成は、吸気バルブを駆動するときのように、作動負荷は比較的小さいがバルブリフト量を大きくとりたいような場合に好適に利用することができる。
On the other hand, when the distance La from the power point to the
(5)第1実施形態では、電磁アクチュエータ30のディスク33は、アーム部材50に直接当接してアーム部材50を回動させることで、吸気バルブ20を開閉駆動するため、アーム部材50の介在によって電磁アクチュエータ30の配置自由度を大きくしつつ、吸気バルブ20を開閉駆動するときに作動する可動部材を極力減らすようにしている。このため、可動部材の伝達効率の上昇や可動部重量の低減を好適に図ることができ、電磁石31,32における消費電力を低減することができる。
(5) In the first embodiment, the
(6)第1実施形態では、吸気バルブ20が開弁方向に駆動されるとき及び吸気バルブ20が開弁状態に保持されるときは、電磁コア37の切り欠き部37aに、磁性体で構成されたアーム部材50及びカムフォロア53が位置するように構成される。このため、切り欠き部37aが設けられている箇所においても、電磁コア37、アーム部材50、カムフォロア53、及びプレート部40によって磁気回路Yを形成することができる。このように、カムフォロア53が電磁コア37内に入り込むように配置して電磁駆動弁1の小型化を図る場合においても、磁気回路Yが形成されることで電磁力の低下を抑えることができる。その結果、電磁石31における消費電力を低減することができる。
(6) In the first embodiment, when the
(7)第1実施形態では、アーム部材50の支点51の位置が調整可能に構成されているため、電磁アクチュエータ30の駆動力が作用する力点及び吸気バルブ20を駆動する作用点の位置関係や作動ストロークの関係を修正することができる。このため、電磁アクチュエータ30やアーム部材50の形状ばらつき等を吸収して、吸気バルブ20が所望の開閉特性を有するように調整することができる。
(7) In the first embodiment, since the position of the
(8)第1実施形態では、アーム部材50の支点51の位置を鉛直方向に調整することができるため、ディスク33の作動タイミングと吸気バルブ20の作動タイミングとを精度よく整合させることができる。また、支点51の位置をディスク33の揺動方向に調整することができるため、バルブスプリング24の付勢力とトーションバースプリング42の復元力とによって釣り合う中間位置を調整することができる。このため、ディスク33に作用する電磁石31,32の電磁力に偏りが生じないようにすることができ、吸気バルブ20の開閉駆動を確実に行わせることができる。
(8) In the first embodiment, since the position of the
(9)第1実施形態では、アーム部材50の支点51の位置を水平方向に調整することができるため、ディスク33の駆動力が作用する力点と支点51との距離に対する吸気バルブ20を駆動する作用点と支点51との距離の比率を変更することができる。このため、ディスク33の作動ストロークと吸気バルブ20の作動ストロークとを精度よく整合させることができる。図7に支点51の水平方向位置に対するディスク33及び吸気バルブ20の作動ストロークの模式図を示す。ディスク33の作動ストロークSdが同一であっても、図7(a)に示すように、支点51が作用点側にあるときは吸気バルブ20の作動ストロークSv1が小さくなり、図7(b)に示すように、支点51が力点側にあるときは吸気バルブ20の作動ストロークSv2が大きくなる。従って、吸気バルブ20の作動ストロークが所望のバルブリフト量となるように調整することができ、意図した内燃機関10の性能を引き出すことができる。
(9) In the first embodiment, since the position of the
(10)第1実施形態では、電磁アクチュエータ30は、アーム部材50を介して同一の気筒12内に設けられる2個の吸気バルブ20を開閉駆動するため、吸気バルブ20毎に電磁アクチュエータ30を設ける必要がなくなり、電磁アクチュエータ30の数を減らすことができる。このため、搭載スペースの縮小化、及び低コスト化を図ることができる。また、電磁アクチュエータ30の数を減らすことで、吸気バルブ20を開閉駆動するときに作動する可動部材を減らすように構成することができ、可動部材の伝達効率の上昇や可動部重量の低減により、電磁石31,32における消費電力を低減することができる。また、電磁アクチュエータ30の数が少なくなると、各電磁アクチュエータ30に対して設けられる駆動回路71の数を少なくすることができるため、更なる低コスト化を図ることができる。
(10) In the first embodiment, the
(11)第1実施形態では、アーム部材50は、2個の吸気バルブ20を連結したリテーナ23のカムフォロア25を押圧することで、2個の吸気バルブ20を同期して開閉駆動させるため、バルブスプリング24やカムフォロア25を個々の吸気バルブ20に設ける必要がなくなり、構成部品の部品点数を削減することができる。このため、構成の簡素化、可動部重量の軽量化、及び低コスト化を図ることができる。
(11) In the first embodiment, the
(12)第1実施形態では、電磁アクチュエータ30のディスク33は軸部41を中心に揺動可能に支持されるため、ディスクが平行移動するように構成される電磁アクチュエータと比べて、ディスク33の作動ストロークを確保しつつ、ディスク33の吸引時にディスク33と電磁石31,32との距離を短くすることができる。このため、ディスク33により大きな電磁力を作用させることができることから、電磁石31,32の電磁コイル35,36に供給する電流量を減らすことができ、消費電力を低減することができる。
(12) In the first embodiment, the
(第2実施形態)
以下、図8を参照して、本発明に係る電磁駆動弁を具体化した第2実施形態について説明する。第2実施形態では、アーム部材50を介して電磁アクチュエータ30と吸気バルブ20とを連動させる構成については第1実施形態と同様であるが、アーム部材50の支点51の位置が内燃機関10の機関運転状態に応じて可変となるように構成されている点が第1実施形態と異なる。なお、以下に説明する実施形態において、第1実施形態と同一構成については同一符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, with reference to FIG. 8, 2nd Embodiment which actualized the electromagnetically driven valve which concerns on this invention is described. In the second embodiment, the configuration in which the
図8は第2実施形態に係る電磁駆動弁2の構成を示す断面図である。電磁駆動弁2は、吸気バルブ20と、電磁アクチュエータ30と、吸気バルブ20と電磁アクチュエータ30との間に介在されるアーム部材50とを備える。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the electromagnetically driven valve 2 according to the second embodiment. The electromagnetically driven valve 2 includes an
アーム部材50は、その支点51の位置が可変となるように構成されている。アーム部材50の支点51はラッシュアジャスタ52により支持されている。ラッシュアジャスタ52は保持部材62の鉛直方向に形成された貫通孔62aに挿入され、鉛直方向に移動可能に支持されている。ラッシュアジャスタ52の上端面52aには油圧回路72から供給される油圧が作用するように構成され、この油圧回路72が制御されることによってラッシュアジャスタ52が貫通孔62a内を鉛直方向に駆動する。
The
また、保持部材62は、互いに平行に形成されたケース39の斜面39b、39c間をスライド可能に支持されている。保持部材62の上端面62bには油圧回路72から供給される油圧が作用するように構成され、この油圧回路72が制御されることによって保持部材62を斜面39b、39c方向に駆動する。
The holding
このようにして、油圧回路72の制御によってラッシュアジャスタ52の位置が鉛直方向及び水平方向に可変となるため、アーム部材50の支点51の位置を所望の位置へと移動させることができる。そして、支点51の位置の移動により、ディスク33の作動ストロークに対する吸気バルブ20の作動ストロークを変更することができるため、吸気バルブ20のバルブリフト量を可変に構成することができる。ここで、ラッシュアジャスタ52、保持部材62、及び油圧回路72は、支点位置可変手段に相当する。
In this way, the position of the
油圧回路72は、電子制御装置70によって駆動制御される。電子制御装置70は、吸入空気量を検出するエアフロメータ、機関回転速度を検出するNEセンサ、アクセル量を検出するアクセルセンサ等、内燃機関10の機関運転状態を検出する各センサの信号に応じて油圧回路72を駆動制御し、吸気バルブ20のバルブリフト量を制御する。例えば、内燃機関10の低回転低負荷域においては、スロットルバルブの開度制御によって生ずるポンピングロスを小さくするために、吸気バルブ20のバルブリフト量を小さくする。一方、内燃機関10の高回転高負荷域においては、吸気充填効率を向上させて大きな機関出力を確保するために、吸気バルブ20のバルブリフト量を大きくする。
The
このようにして、内燃機関10の機関運転状態に応じて、アーム部材50の支点51の位置が変更され、吸気バルブ20のバルブリフト量が変更される。なお、上記の構成においては、油圧回路72を用いて支点51の位置を変更するようにしているが、電動のアクチュエータ等を用いて支点51の位置を変更するようにしてもよい。
Thus, the position of the
上記第2実施形態の電磁駆動弁によれば、第1実施形態の効果(1)〜(12)に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(13)第2実施形態では、電子制御装置70の制御によりアーム部材50の支点51の位置が変更されるように構成されているため、内燃機関10の機関運転状態に応じて、吸気バルブ20のバルブリフト量を可変とすることができる。このため、バルブ特性の変更によって、内燃機関10の機関特性を向上させることができる。また、内燃機関10の運転により経年的に吸気バルブ20のバルブリフト量等が変化する場合においても、上記の構成によってアーム部材50の支点51の位置を微調整することができるため、内燃機関10の耐久信頼性を向上させることができる。
According to the electromagnetically driven valve of the second embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) to (12) of the first embodiment.
(13) In the second embodiment, since the position of the
(第3実施形態)
以下、図9,10を参照して、本発明に係る電磁駆動弁を具体化した第3実施形態について説明する。第3実施形態では、アーム部材を介して電磁アクチュエータ30と吸気バルブ20とを連動させて、同一気筒12内の2個の吸気バルブ20を開閉駆動する構成については第1実施形態と同様であるが、2個の吸気バルブ20がリテーナにより連結されていない点が第1実施形態と異なる。なお、以下に説明する実施形態において、第1実施形態と同一構成については同一符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Third embodiment)
A third embodiment that embodies the electromagnetically driven valve according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In the third embodiment, the configuration in which the
図9は第3実施形態に係る電磁駆動弁3の構成を示す断面図である。電磁駆動弁3は、吸気バルブ20と、電磁アクチュエータ30と、電磁アクチュエータ30により駆動される中間ステム80と、中間ステム80と吸気バルブ20との間に介在されるアーム部材90、91とを備える。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the electromagnetically driven
吸気バルブ20は、気筒12内に2個設けられ、それぞれのバルブステム20bが、シリンダヘッド11に設けられたバルブガイド21により軸方向に往復動可能に支持されている。バルブステム20bの上部には、それぞれの吸気バルブ20に対してリテーナ27が設けられている。シリンダヘッド11とリテーナ27との間には、バルブスプリング28が圧縮状態で配置されており、このバルブスプリング28によって吸気バルブ20が閉弁方向に付勢されている。
Two
電磁アクチュエータ30は、第1実施形態と同様の構成を有しており、互いに対向して設けられる電磁石31,32の間に配置されたディスク33の揺動によって、その駆動力を中間ステム80に伝達する。
The
中間ステム80は、ケース39に設けられた中間ステムガイド81により鉛直方向に往復動可能に支持されている。中間ステム80の上端部には、ディスク33の先端に設けられた出力面33aと当接するカムフォロア82が設けられている。カムフォロア82には、ディスク33の揺動による駆動力が直接伝達され、これにより中間ステム80が鉛直方向に往復動する。
The
アーム部材90,91は、2個の吸気バルブ20にそれぞれ対応して設けられ、中間ステム80の移動軸に対してそれぞれが対称となる位置に配置される。アーム部材90,91は、長手方向の外側の一端部に形成された支点92,93を中心に回転自在に支持されている。支点92,93は、ラッシュアジャスタ52により支持されている。アーム部材90,91の内側の他端部には、中間ステム80の下端面83と当接する当接部94,95が設けられている。当接部94,95には、ディスク33の駆動力が中間ステム80を介して伝達される。また、アーム部材90,91の長手方向の中途部には、吸気バルブ20のバルブステム20bの上端面と当接する押圧部96,97が設けられている。押圧部96,97は、当接部94,95に入力されたディスク33の駆動力を吸気バルブ20に伝達する。
The
吸気バルブ20の開閉駆動は、第1実施形態と同様に、電磁石31の電磁コイル35と電磁石32の電磁コイル36とに交互に電流を供給することで行われる。上方に配置される電磁石31の電磁コイル35に通電が行われると、電磁コア37に電磁力が生じ、ディスク33が電磁コア37に吸引される。これにより、バルブスプリング28の付勢力によって、アーム部材90がCCW方向に回動するとともにアーム部材91がCW方向に回動し、当接部94,95が中間ステム80を上方に押し上げる。そして、ディスク33が電磁コア37に吸着されたときに、図9に示すように、吸気バルブ20が閉弁状態となる。
The opening / closing drive of the
吸気バルブ20が閉弁状態となっている状態から、電磁コイル35への通電を停止し、下方に配置される電磁石32の電磁コイル36に通電が行われると、電磁コア38に電磁力が生じ、ディスク33が電磁コア38に吸引される。これにより、ディスク33の出力面33aが中間ステム80を押し下げて、アーム部材90をCW方向に回動させるとともにアーム部材91をCCW方向に回動させる。そして、押圧部96,97がバルブスプリング28の付勢力に抗して吸気バルブ20を押し下げて、ディスク33が電磁コア38に吸着されたときに、図10に示すように、吸気バルブ20が全開状態となる。
When the energization of the
吸気バルブ20が全開状態となっている状態から、電磁コイル36への通電を停止し、電磁石31の電磁コイル35に通電が行われると、ディスク33が電磁コア37に吸引されて、吸気バルブ20は図9に示すような閉弁状態に戻る。このようにして、電磁コイル35及び電磁コイル36に供給される電流が制御されることにより、吸気バルブ20が同期して開閉駆動される。
When the energization of the
上記第3実施形態の電磁駆動弁によれば、第1実施形態の効果(1),(2),(4),(10),(12)に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(14)第3実施形態では、電磁アクチュエータ30は、2個の吸気バルブ20に対応して設けられる2個のアーム部材90,91をそれぞれ回動させることで、2個の吸気バルブ20を開閉駆動する。このため、それぞれのアーム部材90,91の支点92,93位置等の調整により、アーム部材90,91により駆動される吸気バルブ20のバルブリフト量等の調整を個々に行うことができる。従って、1つの電磁アクチュエータ30により2個の吸気バルブ20を開閉駆動して電磁アクチュエータ30の数を削減しつつ、吸気バルブ20毎の作動特性を容易に調整できる構成とすることができる。
According to the electromagnetically driven valve of the third embodiment, in addition to the effects (1), (2), (4), (10), (12) of the first embodiment, the following effects can be obtained. Can do.
(14) In the third embodiment, the
(第4実施形態)
以下、図11〜13を参照して、本発明に係る電磁駆動弁を具体化した第4実施形態について説明する。第4実施形態では、アーム部材50を介して電磁アクチュエータ30と吸気バルブとを連動させる構成については第1実施形態と同様であるが、気筒12内に吸気バルブが1個だけ設けられ、吸気バルブの傘部の平面形状が円形以外の形状に形成されている点が第1実施形態と異なる。なお、以下に説明する実施形態において、第1実施形態と同一構成については同一符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, with reference to FIGS. 11-13, 4th Embodiment which actualized the electromagnetically driven valve which concerns on this invention is described. In the fourth embodiment, the configuration in which the
図11は第4実施形態に係る電磁駆動弁4の構成を示す断面図である。電磁駆動弁4は、吸気バルブ100と、電磁アクチュエータ30と、吸気バルブ100と電磁アクチュエータ30との間に介在されるアーム部材50とを備える。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the electromagnetically driven
吸気バルブ100は、気筒12内に1個設けられ、下端に設けられる傘部100aと、シリンダヘッド11に支持されるバルブステム100bとを備える。傘部100aは、下方から見たときの平面形状が円形以外の形状に形成されている。図12は気筒12を下方から見たときの吸気バルブ及び排気バルブの配置を示したものである。気筒12内の上面は2つの面12a、12bにより構成されており、面12aには吸気バルブが配置され、12bには排気バルブが配置されている。図12(a)は、第1実施形態のように各バルブの傘部の平面形状が円形に形成され、吸気バルブ及び排気バルブが各2個ずつ設けられる場合の配置を示している。本実施形態では、図12(b)及び図12(c)に示されるように、傘部100aの平面形状が円形以外の形状に形成された吸気バルブ100及び排気バルブを用いている。図12(b)は傘部100aの平面形状を楕円形状に形成したものであり、図12(c)は傘部100aの平面形状を異形状に形成したものである。図12(b)及び図12(c)に示される吸気バルブ及び排気バルブの傘部の平面形状は、その開口面積が図12(a)に示される吸気バルブ及び排気バルブの傘部の開口面積とほぼ同等の大きさを有するように形成されている。
One
バルブステム100bは、シリンダヘッド11に設けられたバルブガイド101により軸方向に往復動可能に支持されている。バルブステム100bの支持部には、バルブステム100bを中心に吸気バルブ100が回転することを防止するための回転防止機構が設けられている。図13は図11のC−C線に沿う断面図である。図13(a)に示すように、バルブステム100bの外周の摺動部100cは、断面が矩形状に形成されている。そして、バルブガイド101の内周の摺動部101aは、摺動部100cと遊嵌するように摺動部100cとほぼ同一の形状で形成されている。このように摺動部100c及び摺動部101aを矩形状にすることで回転防止機構を構成し、円形以外の平面形状で形成される傘部100aが回転することを防止している。なお、回転防止機構は、図13(b)に示すように、摺動部100c及び摺動部101aに2面幅を形成することで構成してもよい。
The
そして、吸気バルブ100が上方に移動すると、傘部100aがシリンダヘッド11に設けられたバルブシート102に着座し、燃焼室13と吸気ポート14とが遮断される閉弁状態になる。また、吸気バルブ100が下方に移動すると、傘部100aがバルブシート102から離座し、燃焼室13と吸気ポート14とが連通される開弁状態となる。バルブステム20bの上部には、リテーナ103が設けられている。シリンダヘッド11とリテーナ103との間には、バルブスプリング104が圧縮状態で配置されており、このバルブスプリング104によって吸気バルブ100が閉弁方向に付勢されている。
When the
電磁アクチュエータ30は、第1実施形態と同様の構成を有しており、互いに対向して設けられる電磁石31,32の間に配置されたディスク33の揺動によって、その駆動力をアーム部材50に伝達する。アーム部材50は、長手方向の中途部に形成された支点51を中心に回転自在に支持されている。アーム部材50の支点51は、ラッシュアジャスタ52により支持されている。アーム部材50の電磁アクチュエータ30側の一端部には、ディスク33の先端に設けられた出力面33aと当接するカムフォロア53が設けられている。アーム部材50の他端部には、吸気バルブ100のバルブステム100b上端と当接する押圧部54が設けられている。押圧部54は、カムフォロア53に入力されたディスク33の駆動力を吸気バルブ100に伝達する。
The
そして、吸気バルブ100の開閉駆動は、第1実施形態と同様に、電磁石31の電磁コイル35と電磁石32の電磁コイル36とに交互に電流を供給することで行われる。すなわち、下方に配置される電磁石32の電磁コイル36に通電が行われると、吸気バルブ100が閉弁状態となり、上方に配置される電磁石31の電磁コイル35に通電が行われると、吸気バルブ100が全開状態となる。
The opening / closing drive of the
上記第4実施形態の電磁駆動弁によれば、第1実施形態の効果(1)〜(6),(12)に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(15)第4実施形態では、吸気バルブ100は、傘部100aの平面形状が、図12(b)に示すような楕円形状や、図12(c)に示すような異形状に形成されるため、気筒12内の複数の吸気バルブを、同等の開口面積を有する1個の吸気バルブ100として形成することができる。このため、内燃機関の吸排気性能を確保しつつ、吸気バルブの数及び電磁アクチュエータの数を減らすことができ、搭載スペースの縮小化、及び低コスト化を図ることができる。
According to the electromagnetically driven valve of the fourth embodiment, in addition to the effects (1) to (6) and (12) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(15) In the fourth embodiment, the
(16)第4実施形態では、吸気バルブ100は、バルブステム100bを中心に回転することを防止する回転防止機構を有するため、円形以外の平面形状で形成される傘部100aが回転することを防止し、吸気バルブ100の閉弁時に、傘部100aが確実にバルブシート102に着座する閉弁状態となるようにすることができる。
(16) In the fourth embodiment, the
(第5実施形態)
以下、図14〜16を参照して、本発明に係る電磁駆動弁を具体化した第5実施形態について説明する。第5実施形態では、アーム部材を介して電磁アクチュエータ30と吸気バルブとを連動させる構成については第1実施形態と同様であるが、電磁アクチュエータ30が他気筒間に設けられる複数の吸気バルブを開閉駆動する点が第1実施形態と異なる。なお、以下に説明する実施形態において、第1実施形態と同一構成については同一符号を付し、その重複する説明を省略又は簡略する。
(Fifth embodiment)
Hereinafter, with reference to FIGS. 14-16, 5th Embodiment which actualized the electromagnetically driven valve which concerns on this invention is described. In the fifth embodiment, the configuration for interlocking the
図14は第5実施形態に係る電磁駆動弁5の構成を示す断面図である。電磁駆動弁5は、吸気バルブ20と、電磁アクチュエータ30と、電磁アクチュエータ30により駆動される中間ステム110と、中間ステム110と吸気バルブ20との間に介在されるアーム部材120,121とを備える。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the configuration of the electromagnetically driven
吸気バルブ20は、気筒12内及び気筒15内に各2個ずつ設けられ、それぞれのバルブステム20bが、シリンダヘッド11に設けられたバルブガイド21により軸方向に往復動可能に支持されている。吸気バルブ20のバルブステム20bの上端部には、リテーナ23が設けられる。リテーナ23は、各気筒12,15内に設けられる2個の吸気バルブ20を連結するように構成され、これにより2個の吸気バルブ20が軸方向に同期して移動する。シリンダヘッド11とリテーナ23との間には、バルブスプリング24が圧縮状態で配置されており、このバルブスプリング24によって吸気バルブ20が閉弁方向に付勢されている。また、リテーナ23の中央部には、アーム部材120、121と当接するカムフォロア25が設けられている。
Two
電磁アクチュエータ30は、第1実施形態と同様の構成を有しており、互いに対向して設けられる電磁石31,32の間に配置されたディスク33の揺動によって、その駆動力を中間ステム110に伝達する。
The
中間ステム110は、ケース39に設けられた中間ステムガイド111により鉛直方向に往復動可能に支持されている。中間ステム110の上端部には、ディスク33の先端に設けられた出力面33aと当接するカムフォロア112が設けられている。カムフォロア112には、ディスク33の揺動による駆動力が直接伝達され、これにより中間ステム110が鉛直方向に往復動する。
The
アーム部材120は気筒12の上部に設けられ、アーム部材121は気筒15の上部に設けられる。アーム部材120,121は、長手方向の内側の一端部に形成された支点122,123を中心に回転自在に支持されている。支点122,123は、ラッシュアジャスタ52により支持されている。アーム部材120,121の長手方向の中途部には、中間ステム110の下方で分岐して設けられる2つの下端面113,114とそれぞれ当接する当接部124,125が設けられている。当接部124,125には、ディスク33の駆動力が中間ステム110を介して伝達される。また、アーム部材120,121の外側の他端部には、リテーナ23のカムフォロア25と当接する押圧部126,127が設けられている。押圧部126,127は、当接部124,125にそれぞれ入力されたディスク33の駆動力を吸気バルブ20に伝達する。
The
吸気バルブ20の開閉駆動は、第1実施形態と同様に、電磁石31の電磁コイル35と電磁石32の電磁コイル36とに交互に電流を供給することで行われる。上方に配置される電磁石31の電磁コイル35に通電が行われると、電磁コア37に電磁力が生じ、ディスク33が電磁コア37に吸引される。これにより、バルブスプリング24の付勢力によって、アーム部材120がCW方向に回動するとともにアーム部材121がCCW方向に回動し、当接部124,125が中間ステム110を上方に押し上げる。そして、ディスク33が電磁コア37に吸着されたときに、図14に示すように、吸気バルブ20が閉弁状態となる。
The opening / closing drive of the
吸気バルブ20が閉弁状態となっている状態から、電磁コイル35への通電を停止し、下方に配置される電磁石32の電磁コイル36に通電が行われると、電磁コア38に電磁力が生じ、ディスク33が電磁コア38に吸引される。これにより、ディスク33の出力面33aが中間ステム110を押し下げて、アーム部材120をCCW方向に回動させるとともにアーム部材121をCW方向に回動させる。そして、押圧部126,127がバルブスプリング24の付勢力に抗して吸気バルブ20を押し下げて、ディスク33が電磁コア38に吸着されたときに、図15に示すように、吸気バルブ20が全開状態となる。
When the energization of the
吸気バルブ20が全開状態となっている状態から、電磁コイル36への通電を停止し、電磁石31の電磁コイル35に通電が行われると、ディスク33が電磁コア37に吸引されて、吸気バルブ20は図14に示すような閉弁状態に戻る。このようにして、電磁コイル35及び電磁コイル36に供給される電流が制御されることにより、他気筒間に設けられた吸気バルブ20が同期して開閉駆動される。例えば、4気筒の内燃機関において電磁駆動弁5の構成を適用する場合には、第1気筒及び第4気筒の吸気バルブ20を1つの電磁アクチュエータ30で開閉駆動し、第2気筒及び第3気筒の吸気バルブ20を他の1つの電磁アクチュエータ30で開閉駆動するような構成をとることができる。
When the energization of the
また、上記のような電磁駆動弁5を用いて、内燃機関10の吸気バルブ及び排気バルブの駆動機構を以下のように構成することができる。図16は吸気バルブ及び排気バルブの駆動機構130の模式図を示したものである。気筒131及び気筒132には、それぞれ吸気バルブ133と排気バルブ134とが2個ずつ設けられている。気筒131及び気筒132の計4個の吸気バルブ133は、電磁駆動弁5の構成が用いられて、1つの電磁アクチュエータ135により開閉駆動が行われる。一方、気筒131内の2個の排気バルブ134は、第1実施形態の電磁駆動弁1等の構成が用いられて、1つの電磁アクチュエータ135により開閉駆動が行われる。また、気筒132内の2個の排気バルブ134も同様に、1つの電磁アクチュエータ135により開閉駆動が行われる。なお、吸気バルブ133及び排気バルブ134を駆動するそれぞれの電磁アクチュエータ135は、共通使用されている。
Further, by using the electromagnetically driven
一般に、排気バルブ134は、内燃機関10の膨張行程終了前といった気筒内圧力が高い状態で開弁駆動されるため、作動負荷が比較的大きくなる。一方、吸気バルブ133は、排気バルブ134に比べて気筒内圧力が低い状態で開弁駆動及び閉弁駆動されるため、作動負荷が比較的小さくなる。このため、駆動機構130のように、4個の吸気バルブ133を1つの電磁アクチュエータ135により開閉駆動し、2個の排気バルブ134を共通使用される電磁アクチュエータ135により開閉駆動するように構成すると、個々の電磁アクチュエータ135が負担する作動負荷を均等化することができる。このようにして、電磁アクチュエータ135の共通化を図りつつ、効率よく吸気バルブ133及び排気バルブ134を開閉駆動することができる。
In general, the
なお、上記のように、電磁アクチュエータを共通化して、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される吸気バルブの数を、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される排気バルブの数よりも多くする構成は、同一気筒内の吸気バルブ及び排気バルブの駆動機構についても適用することができる。例えば、同一気筒内の2個の吸気バルブを1つの電磁アクチュエータで開閉駆動し、2個の排気バルブをそれぞれ1つずつの電磁アクチュエータで開閉駆動するような構成をとることができる。このように構成しても、駆動機構130と同様に、電磁アクチュエータの共通化を図りつつ、効率よく吸気バルブ及び排気バルブを開閉駆動することができる。
As described above, the configuration is the same in that the electromagnetic actuator is shared and the number of intake valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator is larger than the number of exhaust valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator. The present invention can also be applied to a drive mechanism for an intake valve and an exhaust valve in a cylinder. For example, two intake valves in the same cylinder can be driven to open and close by one electromagnetic actuator, and two exhaust valves can be driven to open and close by one electromagnetic actuator. Even with this configuration, similarly to the
上記第5実施形態の電磁駆動弁によれば、第1実施形態の効果(1),(2),(4),(12)に加えて、以下のような効果を得ることができる。
(17)第5実施形態では、電磁アクチュエータ30は、アーム部材120、121を介して他気筒間に設けられる吸気バルブ20を同期して開閉駆動するため、電磁アクチュエータ30の数を更に減らすことができる。このため、電磁駆動弁5の構成を用いることによって、搭載スペースの縮小化、低コスト化、及び低消費電力化をより一層図ることができる。
According to the electromagnetically driven valve of the fifth embodiment, in addition to the effects (1), (2), (4), (12) of the first embodiment, the following effects can be obtained.
(17) In the fifth embodiment, the
(18)第5実施形態では、電磁駆動弁5を利用した駆動機構130において、吸気バルブ133の開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータ135と、排気バルブ134の開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータ135とを共通使用しているため、製造工程における部品管理等を容易にすることができる。
(18) In the fifth embodiment, in the
(19)第5実施形態では、電磁駆動弁5を利用した駆動機構130において、1つの電磁アクチュエータ135により開閉駆動される吸気バルブ133の数は、1つの電磁アクチュエータ135により開閉駆動される排気バルブ134の数よりも多くなるように構成される。このため、吸気バルブ133の電磁アクチュエータ135が負担する作動負荷と排気バルブ134の電磁アクチュエータ135が負担する作動負荷とを均等化することができる。従って、電磁アクチュエータ135の共通化を図りつつ、効率よく吸気バルブ133及び排気バルブ134を開閉駆動することができ、内燃機関10全体における電磁駆動弁の消費電力を好適に低減することができる。
(19) In the fifth embodiment, in the
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・第1,第3,第4実施形態では、アーム部材50は、図2に示すように、長手方向の中途部に形成された支点51に対して、電磁アクチュエータ30の駆動力が作用する一端部側のカムフォロア53を力点とし、吸気バルブ20,100を駆動する他端部側の押圧部54を作用点として回動するように構成されているが、支点、力点、作用点の配列を変更してもよい。例えば、図17(a)に示すように、アーム部材50の支点51を一端部に形成して、吸気バルブ20を駆動する押圧部54(作用点)を中途部に形成するとともに、電磁アクチュエータ30の駆動力が作用するカムフォロア53(力点)を他端部に形成するようにしてもよい。このように構成すると、力点から支点までの距離Laが作用点から支点までの距離Lvよりも長く構成されるため、電磁アクチュエータ30の駆動力よりも大きい駆動力で機関バルブを駆動することができる。こうした構成は、作動負荷が比較的大きい排気バルブを開閉駆動するような場合に好適に利用することができる。また、図17(b)に示すように、アーム部材50の支点51を一端部に形成して、電磁アクチュエータ30の駆動力が作用するカムフォロア53(力点)を中途部に形成するとともに、吸気バルブ20を駆動する押圧部54(作用点)を他端部に形成するようにしてもよい。このように構成すると、力点から支点までの距離Laが作用点から支点までの距離Lvよりも短く構成されるため、電磁アクチュエータ30の作動ストロークよりも大きい作動ストロークで機関バルブを駆動することができる。こうした構成は、作動負荷は比較的小さいが作動ストロークをある程度確保する必要がある吸気バルブを開閉駆動するような場合に好適に利用することができる。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
-In 1st, 3rd, 4th embodiment, as shown in FIG. 2, the
・第1〜第5実施形態では、電磁アクチュエータ30の出力部材としてのディスク33は、互いに対向して設けられる一対の電磁石31,32の間で揺動可能に支持されているが、出力部材は互いに対向して設けられる一対の電磁石の間で平行移動可能に支持されていてもよい。図18は、出力部材としてのアーマチャが一対の電磁石の間で平行移動可能に支持される電磁アクチュエータ140を用いて、吸気バルブ20を開閉駆動するようにした電磁駆動弁6の構成を示す断面図である。吸気バルブ20及びアーム部材50の構成は第1実施形態と同様であるため、その説明を省略する。電磁アクチュエータ140は、一対の電磁石141,142と、電磁石141,142間に配置されるアーマチャ143とを備える。アーマチャ143から鉛直方向に延設されたステム部143a、143bは、ケース144のガイド部144a、144bにそれぞれ遊嵌し、これによりアーマチャ143が鉛直方向に平行移動可能に支持される。アーマチャ143の下方のステム部143bにはリテーナ145が設けられる。ケース144とリテーナ145との間には、スプリング146が圧縮状態で配置されており、このスプリング146によってアーマチャ143が上方に付勢されている。電磁石141,142の電磁コイル147,148に電流が供給されていないときには、バルブスプリング24とスプリング146とが釣り合い、アーマチャ143及び吸気バルブ20が作動ストロークの中間位置にある状態となる。電磁コイル147,148に交互に電流が供給されると、電磁石141,142の電磁コア149,150に交互に電磁力が生じ、アーマチャ143が電磁コア149,150に吸引されて鉛直方向に平行移動する。そして、アーマチャ143の平行移動によりアーム部材50が回動し、吸気バルブ20が開閉駆動される。このように構成される電磁駆動弁6を用いても、第1実施形態と同様に吸気バルブ20の開閉駆動を確実に行うことができる。
In the first to fifth embodiments, the
・第1〜第5実施形態では、内燃機関10の運転停止時等、電磁コイル35及び電磁コイル36のいずれにも通電が行われていないときに、ディスク33及び吸気バルブ20,100が作動ストロークの中間位置で停止した状態となるが、電磁アクチュエータ30に永久磁石を更に配設し、永久磁石と電磁石31,32との協調作用により吸気バルブ20,100を閉弁状態に保持するように構成してもよい。
In the first to fifth embodiments, the
・第1〜第3実施形態では、同一気筒内にある2個の吸気バルブ20を1つの電磁アクチュエータ30により開閉駆動するようにしているが、1個の吸気バルブ20毎に1つの電磁アクチュエータ30を設けるように構成し、個々の吸気バルブ20毎に開閉駆動を行うようにしてもよい。
In the first to third embodiments, two
・第1〜第3,第5実施形態では、気筒毎に2個の吸気バルブ20が設けられる場合の電磁駆動弁の構成を示したが、気筒毎に1個、又は3個以上の吸気バルブ20が設けられる場合においても、上記実施形態と同様の原理を用いて電磁駆動弁を構成することができる。
In the first to third and fifth embodiments, the configuration of the electromagnetically driven valve in the case where two
・第1〜第5実施形態では、アーム部材50,90,91,120,121の支点をラッシュアジャスタ52により支持しているが、支点を回転軸により支持するようにしてもよい。
In the first to fifth embodiments, the fulcrum of the
・第1〜第5実施形態では、内燃機関10の機関バルブを開閉駆動する電磁駆動弁の構成を示したが、他の用途に用いる開閉バルブについても、上記実施形態と同様の原理を用いて電磁駆動弁を構成することができる。
In the first to fifth embodiments, the configuration of the electromagnetically driven valve that opens and closes the engine valve of the
1,2,3,4,5…電磁駆動弁、10…内燃機関、11…シリンダヘッド、12…気筒、20,100…吸気バルブ、23,27,103…リテーナ、24,28,104…バルブスプリング、25…カムフォロア、30…電磁アクチュエータ、31,32…電磁石、33…ディスク、35,36…電磁コイル、37,38…電磁コア、42…トーションバースプリング、50,90,91,120,121…アーム部材、51,92,93,122,123…支点、52…ラッシュアジャスタ、53…カムフォロア、54,96,97,126,127…押圧部、70…電子制御装置、71…駆動回路、72…油圧回路、80,110…中間ステム、94,95,124,125…当接部、130…駆動機構。 1, 2, 3, 4, 5 ... Electromagnetically driven valve, 10 ... Internal combustion engine, 11 ... Cylinder head, 12 ... Cylinder, 20, 100 ... Intake valve, 23, 27, 103 ... Retainer, 24, 28, 104 ... Valve Spring, 25 ... cam follower, 30 ... Electromagnetic actuator, 31, 32 ... Electromagnet, 33 ... Disc, 35, 36 ... Electromagnetic coil, 37, 38 ... Electromagnetic core, 42 ... Torsion bar spring, 50, 90, 91, 120, 121 ... arm members, 51, 92, 93, 122, 123 ... fulcrums, 52 ... lash adjusters, 53 ... cam followers, 54, 96, 97, 126, 127 ... pressing parts, 70 ... electronic control units, 71 ... drive circuits, 72 ... Hydraulic circuit, 80,110 ... Intermediate stem, 94,95,124,125 ... Contact part, 130 ... Drive mechanism.
Claims (20)
往復動可能に支持される内燃機関の機関バルブと、
所定の支点を中心に回転自在に支持されるアーム部材とを備え、
前記電磁アクチュエータの出力部材の駆動力を、前記アーム部材の回動を介して前記機関バルブに伝達し、前記機関バルブを開閉駆動する電磁駆動弁。 An electromagnetic actuator having a pair of electromagnets provided opposite to each other, and an output member that is disposed between the electromagnets and that is activated by the electromagnetic force of the electromagnets;
An engine valve of an internal combustion engine supported so as to be capable of reciprocating;
An arm member rotatably supported around a predetermined fulcrum,
An electromagnetically driven valve that transmits a driving force of an output member of the electromagnetic actuator to the engine valve via rotation of the arm member, and opens and closes the engine valve.
前記アーム部材は、前記支点がラッシュアジャスタにより支持される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 1,
The electromagnetically driven valve, wherein the arm member is supported by a lash adjuster at the fulcrum.
前記一対の電磁石のうち、前記機関バルブを支持するシリンダヘッド側に設けられた電磁石に対して通電が行われるときに、前記機関バルブが閉弁方向に駆動される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 1 or 2,
Among the pair of electromagnets, the electromagnetic valve is driven in a valve closing direction when energization is performed on an electromagnet provided on a cylinder head side that supports the engine valve. .
前記アーム部材は、前記出力部材の駆動力が作用する力点と前記支点との距離が、前記機関バルブを駆動する作用点と前記支点との距離よりも長い
ことを特徴とする電磁駆動弁。 In the electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 3,
The electromagnetically driven valve characterized in that the arm member has a distance between a force point at which the driving force of the output member acts and the fulcrum is longer than a distance between an action point that drives the engine valve and the fulcrum.
前記アーム部材は、前記出力部材の駆動力が作用する力点と前記支点との距離が、前記機関バルブを駆動する作用点と前記支点との距離よりも短い
ことを特徴とする電磁駆動弁。 In the electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 3,
The electromagnetically driven valve is characterized in that the arm member has a distance between a force point at which the driving force of the output member acts and the fulcrum is shorter than a distance between an action point that drives the engine valve and the fulcrum.
前記出力部材は、前記アーム部材に直接当接して前記アーム部材を回動させ、前記機関バルブを開閉駆動する
ことを特徴とする電磁駆動弁。 In the electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 5,
The electromagnetic drive valve, wherein the output member directly contacts the arm member to rotate the arm member to open and close the engine valve.
前記アーム部材は、磁性体で構成される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 6,
The said arm member is comprised with a magnetic body. The electromagnetically driven valve characterized by the above-mentioned.
前記アーム部材は、前記支点の位置が調整可能に構成される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 In the electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 7,
The said arm member is comprised so that adjustment of the position of the said fulcrum is possible. The electromagnetically driven valve characterized by the above-mentioned.
前記アーム部材は、前記支点の位置が、前記出力部材の作動方向に移動できるように構成される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 8,
The said arm member is comprised so that the position of the said fulcrum can move to the operating direction of the said output member. The electromagnetically driven valve characterized by the above-mentioned.
前記アーム部材は、前記出力部材の駆動力が作用する力点と前記支点との距離に対する前記機関バルブを駆動する作用点と前記支点との距離の比率を変更できるように構成される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 8,
The arm member is configured to be able to change a ratio of a distance between the fulcrum and the operating point that drives the engine valve with respect to the distance between the fulcrum and the power point at which the driving force of the output member acts. An electromagnetically driven valve.
前記アーム部材の支点の位置を内燃機関の機関運転状態に応じて可変とする支点位置可変手段を更に備える
ことを特徴とする電磁駆動弁。 In the electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 10,
An electromagnetically driven valve characterized by further comprising fulcrum position changing means for changing the position of the fulcrum of the arm member in accordance with the engine operating state of the internal combustion engine.
前記電磁アクチュエータは、前記アーム部材を介して同一気筒内に設けられる複数の機関バルブを開閉駆動する
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 11,
The electromagnetic actuator is configured to open and close a plurality of engine valves provided in the same cylinder via the arm member.
前記電磁アクチュエータは、前記アーム部材を介して他気筒間に設けられる複数の機関バルブを開閉駆動する
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 11,
The electromagnetic actuator is configured to open and close a plurality of engine valves provided between other cylinders via the arm member.
前記電磁アクチュエータは、前記複数の機関バルブに対応して設けられる複数のアーム部材を回動させることで、前記複数の機関バルブを開閉駆動する
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 12 or 13,
The electromagnetic actuator is configured to open and close the plurality of engine valves by rotating a plurality of arm members provided corresponding to the plurality of engine valves.
前記複数の機関バルブは、リテーナにより連結されており、
前記アーム部材は、前記リテーナを押圧することで、前記複数の機関バルブを同期して開閉駆動させる
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 12 or 13,
The plurality of engine valves are connected by a retainer,
The electromagnetically driven valve, wherein the arm member presses the retainer to drive the plurality of engine valves to open and close synchronously.
前記機関バルブは、その傘部の平面形状が円形以外の形状に形成される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 In the electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 15,
The engine-operated valve is characterized in that the planar shape of the umbrella portion is formed in a shape other than a circle.
前記機関バルブは、往復動可能に支持されるバルブステムを中心に回転することを防止する回転防止機構を備える
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 16,
The engine valve includes an anti-rotation mechanism that prevents the engine valve from rotating about a valve stem supported so as to be reciprocally movable.
吸気バルブの開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータと、排気バルブの開閉駆動に用いられる電磁アクチュエータとを共通使用する
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 17,
An electromagnetically driven valve characterized by commonly using an electromagnetic actuator used for opening / closing drive of an intake valve and an electromagnetic actuator used for opening / closing drive of an exhaust valve.
1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される吸気バルブの数は、1つの電磁アクチュエータにより開閉駆動される排気バルブの数よりも多くなるように構成される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to claim 18,
An electromagnetically driven valve characterized in that the number of intake valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator is greater than the number of exhaust valves that are opened and closed by one electromagnetic actuator.
前記出力部材は、所定の回転軸を中心に揺動可能に支持される
ことを特徴とする電磁駆動弁。 The electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 19,
The output member is supported so as to be swingable about a predetermined rotation axis.
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---|---|---|---|
JP2006166486A JP2007332880A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Solenoid-driven valve |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2989416A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-18 | Valeo Sys Controle Moteur Sas | Actuating device for actuating valve e.g. exhaust valve, of thermal engine of vehicle, has lever arm cooperating with actuating rod and valve, where longitudinal axis of rod and longitudinal axis of valve are offset |
-
2006
- 2006-06-15 JP JP2006166486A patent/JP2007332880A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2989416A1 (en) * | 2012-04-16 | 2013-10-18 | Valeo Sys Controle Moteur Sas | Actuating device for actuating valve e.g. exhaust valve, of thermal engine of vehicle, has lever arm cooperating with actuating rod and valve, where longitudinal axis of rod and longitudinal axis of valve are offset |
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