JP2640777B2

JP2640777B2 - バルブ駆動制御装置

Info

Publication number: JP2640777B2
Application number: JP1091590A
Authority: JP
Inventors: 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1989-04-11
Filing date: 1989-04-11
Publication date: 1997-08-13
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JPH02271012A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンの吸排気バルブの開閉駆動を電磁
石による電磁力により行なうバルブ駆動制御装置であ
り、特に実際の駆動状態をエンジンの回転状態から演算
された駆動状態に一致させるために電磁石による開閉駆
動を制御するバルブ駆動制御装置に関する。

（従来の技術）エンジンの吸排気バルブの開閉制御を従来のカムシャ
フトによらず、バルブの軸端部に設けた磁性体を電磁石
で吸引することにより、該吸排気バルブの開閉制御を行
なう吸排気バルブの開閉駆動装置が特開昭58−183805号
公報、あるいは特開昭61−76713号公報に記載されてい
る。

（発明が解決しようとする課題）上記各公報により開示された吸排気バルブの開閉駆動
装置では、吸排気バルブへの駆動力の伝達は非接触で行
なわれるため、吸排気バルブの開閉状態は外力に対して
不安定であるが、開閉駆動中における吸排気バルブの実
際のリフト量を検知し、所望のリフト量と異なっている
場合に、電磁石への通電状態を補正し該所望のリフト量
になるような補正制御を行なっていないので、開閉制御
に対する信頼性が低いという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、外力等
によりクランク角に対する吸排気バルブのリフト量が変
化しても、エンジンの運転状態から求められる所望のリ
フト量に補正し、電磁力で駆動される吸排気バルブの開
閉制御に対する信頼性が高いバルブ駆動制御装置を提供
しようとするものである。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、エンジンの軸部に磁気通路となる金
属パイプが嵌合された吸排気バルブを電磁石により開閉
駆動するバルブ駆動手段と、アクセルペダルの踏込量を
検知する踏込量検知手段と、エンジンの回転数及びクラ
ンク角を検知する回転検知手段と、吸排気バルブのリフ
ト量を検知するバルブリフト量検知手段と、上記各検知
手段からの信号により、上記電磁石への通電状態を制御
し、クランク角に対する吸排気バルブのリフト量を補正
する通電量補正手段とを有し、上記バルブ駆動手段の電
磁石が、吸排気バルブの軸の上端外周部に設けられた永
久磁石の外周部に対向し該磁石の異同方向に沿って所定
の間隔で並設された複数の突起磁極と、該突起磁極の各
々の交互に巻線方向が逆となるように巻設されたコイル
と上記金属パイプの外周面に対向して設けられた固定磁
極を含むことを特徴とするバルブ駆動制御装置を提供で
きる。

（作用）本発明のバルブ駆動制御装置では、開閉駆動中におけ
る吸排気バルブのリフト量を検知し、該リフト量とエン
ジンの運転状態から求められる所望のリフト量とが異な
る場合には、吸排気バルブを駆動する電磁石への通電状
態を補正し、実際のリフト量を所望のリフト量と一致さ
せるので、バルブ駆動制御装置による駆動制御の信頼性
が向上する。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明す
る。

第１図は本発明によるバルブ駆動制御装置を示すブロ
ック図である。

１はセラミックス等の軽量高強度材で形成された吸気
バルブであり、該吸気バルブ１の軸部は磁気通路となる
金属バルブ21に嵌合しており、該磁気通路となる金属パ
イプ21の軸端側外周部には円形の永久磁石２が嵌合して
いる。該永久磁石２は、吸気バルブ１の移動方向に並設
されたＮ極である磁極22多びＳ極である磁極23からな
る。

該永久磁石２の外周には電磁石３が並設されている。
該電磁石３は永久磁石２の磁極22及び23と対向し、永久
磁石２の移動方向にピッチＰの間隔で並設された４つの
突起磁極31・32・33・34と、磁気通路となる金属パイプ
21の外周面と対向する固定磁極35とからなるヨーク部
材、及び突起磁極31・32・33・34の各々に巻設されたコ
イル36・37・38・39とからなる。

尚、上記コイル36・37・38・39の内、コイル36とコイ
ル38及びコイル37とコイル39とは互いに巻線方向が逆で
ある。また、固定磁極35には吸気バルブ１のリフト量を
検知し、リフト量信号を出力する位置センサ４が設置さ
れている。

上記位置センサ４の出力信号の他に、エンジン６の出
力軸近傍に配設され、該エンジン６の回転数及びクラン
ク角を検知する回転センサ７からの信号と、アクセルペ
ダルの踏込量を検知するアクセルセンサ42からの信号と
は入出力インターフェース54を介してコントロールユニ
ット５に入力される。そして、吸気バルブ１の駆動信号
が、同じく入出力インターフェース54を介してコイル36
・37・38・39へ出力される。但し、コイル36とコイル38
へは信号S1が出力され、コイル37とコイル39へは信号S2
が出力される。上記コントロールユニット５は入出力イ
ンターフェース54の他に、データ及び演算結果を一時記
憶するRAM53、プログラム及び各種の関係マップを記憶
するROM52、ROM52に記憶されたプログラムの下に演算を
行なうCPU51、コントロールユニット５内部の信号の流
れを制御するコントロールメモリ55などにより構成され
ている。

また、吸気バルブ１はバルブガイド８により軸承され
ており、吸気口に配設されたバルブシート９と常接して
いる。そして、上記磁気通路21とバルブガイド８との間
にはスプリング11が設けられており、電磁石３の不稼動
時における吸気バルブ１の降下を防止している。

吸気バルブ１の駆動原理を第２図により説明する。

第２図は、吸気バルブの駆動原理を示す図である。

図の（ａ）〜（ｅ）は各々吸気バルブ１の右側を、コ
イル36・37・38・39の記載は省略してステップ毎に表わ
している。

尚、コイル36とコイル38及びコイル37とコイル39とは
互いに巻線方向が逆であるので、常に、突起磁極31と突
起磁極33及び突起磁極32と突起磁極34とは互いに異る極
となる。また、固定磁極35と磁気通路となる金属パイプ
21との間隔は微小であり、かつ吸気バルブ１の移動によ
り変化しないため、電磁石３と永久磁石２との間の磁力
線損失が少なく、該電磁石３と永久時役２との間に作用
する吸引及び反発力が大となるので、吸気バルブ１に対
する駆動力が増大する。

（ａ）は、吸気バルブ１が最上部、すなわち吸気口が
閉塞されている状態を示す。

信号S1及びS2により、突起磁極31と32とにＳ極を発生
させる。すると、永久磁石２とＮ極22と突起磁極31との
間に作用する吸引力と、永久磁石２のＳ極23と突起磁極
31及び32との間に作用する反発力とが釣合う位置で、吸
気バルブ１は保持されている。

次に、信号S2の通電方向を反転させ突起磁極32をＮ極
に変更する。すると、Ｓ極23と突起磁極32との間に作用
していた反発力が吸引力に逆転するため、吸気バルブ１
は（ｂ）に示す位置に移動する。

次に、信号S1の通電方向を反転させ突起磁極31をＮ極
に変更すると、永久磁石２のＮ極22と突起磁極31との間
に作用する吸引力が反発力となり、吸気バルブ１を
（ｃ）に示す位置に移動させる。

次に、信号S2を一旦停止した後、反転することによ
り、吸気バルブ１は（ｄ）に示す位置を経て（ｅ）に示
す位置に移動し、以下同様にして移動を継続することが
できる。

図に示すように、上記（ａ）〜（ｅ）の各ステップ毎
に吸気バルブ１はピッチＰに相当する距離を移動する。
よって、該ステップ数により吸気バルブ１の移動距離を
制御することができる。

次に、本発明の作用について、第３図及び第４図によ
り説明する。

第３図は、本発明による装置の作用を示すフロー図で
ある。

第４図は、クランク角とバルブのリフト量との関係を
示す図であり、横軸はクランクン角を示し、縦軸はバル
ブのリフト量を示す。また、図において、実線で示すも
のが演算により求められる関係であり、破線で示すもの
は位置センサ４により測定される実際の動作を示してい
る。

回転センサ７からの回転数信号及びクランク角信号
と、該回転数信号及びアクセルセンサ42からの踏込量信
号から演算されるエンジン負荷とを基にして、吸気バル
ブ１の開タイミング及び最大リフト量Lv₁を決定する。

次に、測定される最大リフト量Lvと演算による最大リ
フト量Lv₁とを比較し、Lv＞Lv₁であれば、コントロール
ユニット５から出力される信号S1及び信号S2を減少側へ
補正し、Lv≦Lv₁であれば、該信号S1及び信号S2を増加
側へ補正する。該両補正の効果が現われない場合にはカ
ウンタＭのカウンタ量を増加させ、該カウンタ量が所定
のカウンタ量M₁を超過するまで、補正を継続する。

最大リフト量Lvへの補正効果が現われると、次に、基
準となる上死点（TDC）でのリフト量を比較する。すな
わち、演算によるリフト量Lp₁と測定されるリフト量Lp
とを比較し、Lp＞Lp₁であれば、クランク角信号を基に
吸気バルブ１の開閉タイミングを進角補正する。また、
Lp≦Lp₁であれば、吸気バルブ１の開閉タイミングを遅
延補正する。そして、両補正の効果が現われない場合に
はＤへ進み、カウンタＮのカウンタ量を増加させ、該カ
ウンタ量が所定のカウンタ量N₁を超過するまで、補正を
継続する。

また、上記カウンタＭ及びカウンタＮのカウンタ量が
各所定のカウンタ量M₁及びN₁を超過すると故障信号を出
力する。

以上、吸気バルブについての一実施例を説明したが、
排気バルブについても同様に実施でき、あるいは本発明
の精神から逸れないかぎりで、種々の異なる実施例は容
易に構成できるから、本発明は前記特許請求の範囲にお
いて記載した限定以外、特定の実施例に制約されるもの
ではない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、開閉駆動中に
おける吸排気バルブのリフト量を検知し、該リフト量と
エンジンの運転状態から求められる所望のリフト量とが
異なる場合には、吸排気バルブを駆動する電磁席への通
電状態を補正し、実際のリフト量を所望のリフト量と一
致させるので、吸排気バルブの駆動制御に対する信頼性
が高いバルブ駆動制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は、吸気バルブの駆動原理を示す図、第３図は、本願装
置の作用を示すフロー図、第４図は、クランク角とバル
ブリフト量の関係を示す図である。１……吸気バルブ、２……永久磁石、３……電磁石、４
……位置センサ、５……コントロールユニット、６……
エンジン、７……回転センサ、42……アクセルセンサ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの軸部に磁気通路となる金属パイ
プが嵌合された吸排気バルブを電磁石により開閉駆動す
るバルブ駆動手段と、アクセルペダルの踏込量を検知す
る踏込量検知手段と、エンジンの回転数及びクランク角
を検知する回転検知手段と、吸排気バルブのリフト量を
検知するバルブリフト量検知手段と、上記各検知手段か
らの信号により、上記電磁石への通電状態を制御し、ク
ランク角に対する吸排気バルブのリフト量を補正する通
電量補正手段とを有し、上記バルブ駆動手段の電磁石が、吸排気バルブの軸の上
端外周部に設けられた永久磁石の外周部に対向し該磁石
の移動方向に沿って所定の間隔で並設された複数の突起
磁極と、該突起磁極の各々に交互に巻線方向が逆となる
ように巻設されたコイルと上記金属パイプの外周面に対
向して設けられた固定磁極を含むことを特徴とするバル
ブ駆動制御装置。