JP2009019619A - 電磁駆動バルブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の吸排気バルブにおいて，バルブスプリングのない電磁駆動バルブ装置を提供する．
【解決手段】 バルブの軸部に永久磁石を固定し，これを取り囲むリング状の電磁コイルによってリニアモータを構成してバルブの開閉を行わせるとともに，該永久磁石とバルブの軸部から一定の距離を離して磁性体を配設することにより，永久磁石と磁性体との間の磁力による吸引力によって，バルブ休止ときのように電磁コイルへの電流供給を行わない場合にもバルブシートへ着座保持できる．また，他方の方法として，バルブの軸部に固定の永久磁石から一定の距離を隔てて，バルブの軸部の永久磁石の磁極と同一磁極の永久磁石を向かい合わせてシリンダヘッドに配設すると，これらの永久磁石間に磁力による反発力が作用し，電磁コイルへの電流供給を行わない場合にもバルブシートへ着座保持できる．
【選択図】図１

Description

本発明は，内燃機関の吸排気バルブを構成するバルブを電磁力で駆動する内燃機関の電磁駆動バルブ装置に関する．

従来，内燃機関の吸排気バルブは電磁コイルに発生する電磁力によって開閉駆動する電磁駆動バルブ装置が知られている．この装置によれば，従来必要とされていた吸排気バルブを開閉駆動するためのカム機構等が不要となる．この電磁駆動バルブ装置を内燃機関に使用すると，吸排気バルブの開閉時期を運転状態に応じて任意に変更することが可能である．

次に，従来の電磁駆動バルブ装置を図３に基づいて説明する．軸部１５は、一端に傘部１６を有し，その他端には磁性体よりなるリング状のプランジャ１７を前記軸部１５と同軸上に接続してバルブＢを構成し，バルブガイド２４によって軸方向に摺動可能に支持されている．電磁コイル１８，２０を保持するコア１９，２１は、プランジャ１７の上下に所定距離離して配設されている．さらに，コア１９，２１は中空部を有し，該中空部に前記プランジャ１７を介して軸部１５を上方に付勢する第１のスプリング２２と，前記プランジャ１７を介して軸部１５を下方に付勢する第２のスプリング２３を収容している．スプリング２２，２３によって構成されるバネ系は，前記プランジャ１７が前記コア１９，２１間の中央に位置するとき，平衡状態となるよう調節される．

上記のように構成された電磁駆動バルブ装置において，下方の電磁コイル１８に電流を供給すると，この電磁コイル１８を保持するコア１９とプランジャ１７の間に電磁吸引力が発生し，その結果，バルブＢが図３中下方に変位する．逆に，上方の電磁コイル２０に電流を供給すると，コア２１とプランジャ１７の間に電磁吸引力が発生し，前記バルブＢは図３中上方に向けて変位することになる．
特許公開平８−２３２６２１

従来の電磁駆動バルブ装置では，コアと電磁プランジャ間の距離が長くなると吸引力が著しく低下する．さらに，軸部を上下方向に付勢するスプリングが付設されているため，これに抗して吸引する電磁コイルには大電流を必要とするとともに，装置が大きくなるといった問題がある．

本発明は，このような従来の問題を解決しようとするもので，バルブスプリングの無い電磁駆動バルブ装置を提供することを目的とする．

本発明の請求項１は永久磁石をバルブの軸部に固定し，この永久磁石を取り囲むリング状の電磁コイルによってリニアモータを構成してバルブの開閉を行わせるものである．
電磁コイルに電流を供給すると，フレミングの左手の法則により，バルブの軸部に固定の永久磁石の磁界に対して直角方向の磁力が発生し，電磁コイルの電流方向を切り替えることによって，バルブの開閉を行わせることができる．

一般に，内燃機関の停止とき，あるいはバルブ休止ときには，電磁コイルには電流を供給しない．
本発明の請求項１のみでは，バルブ休止ときのように電磁コイルに電流を供給しない場合には電磁力が発生しないため，バルブ傘部をバルブシートに着座して保持することができない．
そこで，請求項２では，バルブの軸部に固定の永久磁石と，バルブの軸部から一定の距離を離して磁性体を配設すると，永久磁石と磁性体との間に磁力による吸引力が作用し，電磁コイルへの電流供給を行わない場合にもバルブシートへの着座保持が可能になる．

請求項３の方法では，バルブの軸部に固定の永久磁石と，バルブの軸部から一定の距離を隔てて，バルブの軸部の永久磁石の磁極と同一磁極の永久磁石を向かい合わせてシリンダヘッドに配設すると，これらの永久磁石間に磁力による反発力が作用し，電磁コイルへの電流供給を行わない場合にもバルブシートへの着座保持が可能になる．

発明の実施例

本発明の永久磁石１を軸部３に固定する．

軸部３に永久磁石１を非磁性体による締結ナット２にて固定する．

軸部３に固定の永久磁石１の周りを取り囲むリング状の電磁コイル７をシリンダヘッド１１に固定配置する．

軸部３に固定の永久磁石１と，リング状の電磁コイル７によってリニアモータを構成して，バルブの開閉を行わせる．

図１に示すように，軸部３に固定の永久磁石１と一定距離を隔てて軸部３から離して磁性体９を配置すると，永久磁石１と磁性体９との間の磁力による吸引力が作用し，バルブ休止中にもかかわらず電力消費なしでバルブＡのバルブ傘部４をバルブシート６に着座して保持できる．

また，図２に示すような場合には，軸部３に固定の永久磁石１と一定距離を隔てて軸部３と離して永久磁石１０を互いに同一磁極を向かい合わせて配設すると，永久磁石１と永久磁石１０との間の磁力による反発力が作用し，バルブ休止中にもかかわらず電力消費なしでバルブＡのバルブ傘部４をバルブシート６に着座させて保持できる．

バルブ変位はバルブＡの直線運動をバルブ変位センサー１２で測定し，これをコントローラ１４に入力し，バルブ変位と設定変位とを比較判断して駆動装置１３に信号を送って，目的とするバルブ変位となるように電磁コイル７へ電流を与えて制御する．

リング状電磁コイル７を固定する部材には非磁性体８にて構成させる．

発明の効果

軸部に固定の永久磁石の円周とリング状の電磁コイルとの距離は，バルブが運動中でも常に一定のため，バルブ変位位置に関わらず強力な電磁力を発生できる．

本発明によれば、スプリングを使用せずに，内燃機関の停止とき，あるいはバルブ体止ときに，バルブ傘部をバルブシートに着座させることができるとともに，バルブの軸部に固定の永久磁石と，これを取り囲む電磁コイルとによってバルブの開閉を行わせるとことができる．

スプリングを使用しないため，電磁駆動バルブ装置が簡潔となる．

内燃機関では回転数に対して最大トルクまたは最高の熱効率を示す最適な吸排気バルブバルブタイミングが存在する．したがって，本発明を適用することにより，最適な吸排気バルブバルブタイミングを設定できるので，広回転域および広運転域で最大トルクと高熱効率が得られる．

本発明にかかる永久磁石と磁性材間の吸引力を利用してバルブをバルブシートに着座保持する電磁駆動バルブ装置の断面図である． 本発明にかかる永久磁石の反発力を利用してバルブをバルブシートに着座保持する電磁駆動バルブ装置の断面図である． 従来の電磁駆動バルブ装置の実施例を示す断面図である．

符号の説明

１・・・・・・永久磁石
２・・・・・・締結ナット
３・・・・・・軸部
４・・・・・・バルブ傘部
５・・・・・・バルブガイド
６・・・・・・バルブシート
７・・・・・・電磁コイル
８・・・・・・非磁性体
９・・・・・・磁性体
１０・・・・・永久磁石
１１・・・・・シリンダヘッド
１２・・・・・バルブ変位センサー
１３・・・・・電磁バルブ駆動装置
１４・・・・・コントローラー
１５・・・・・軸部
１６・・・・・バルブ傘部
１７・・・・・プランジャー
１８・・・・・電磁コイル
１９・・・・・コア
２０・・・・・電磁コイル
２１・・・・・コア
２２・・・・・スプリング
２３・・・・・スプリング
２４・・・・・バルブガイド

Claims (3)

1. 本発明は，バルブの軸部に固定した永久磁石と，これを取り囲む電磁コイルによってリニアモータを構成してバルブを駆動させる電磁駆動バルブ装置．
2. 内燃機関の停止とき，あるいはバルブ休止ときのバルブシートへの着座を保持するため，バルブの軸部に固定した永久磁石との吸引力を発生させる磁性体を，バルブの軸部に固定した永久磁石と距離を隔てて配設することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動バルブ装置．
3. 内燃機関の停止とき，あるいはバルブ休止ときのバルブシートへの着座を保持するため，バルブの軸部に固定した永久磁石との反発力を発生させる永久磁石をシリンダヘッドに配設することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動バルブ装置．

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