JP2652802B2 - 電磁力バルブ駆動装置 - Google Patents

電磁力バルブ駆動装置

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JP2652802B2 JP63334959A JP33495988A JP2652802B2 JP 2652802 B2 JP2652802 B2 JP 2652802B2 JP 63334959 A JP63334959 A JP 63334959A JP 33495988 A JP33495988 A JP 33495988A JP 2652802 B2 JP2652802 B2 JP 2652802B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電磁石及び永久磁石とにより発生する電磁
力によってエンジンの吸排気バルブの開閉駆動を行なう
電磁力バルブ駆動装置に関する。
（従来の技術） 従来の吸排気バルブの開閉駆動装置としては、１本の
シャフトに吸気用及び排気用のカムを配したカムシャフ
トを、エンジンの上部もしくは側面に配設する。ベルト
等の回転伝達手段によりエンジンの回転軸であるクラン
クシャフトと該カムシャフトとを連結したエンジン回転
位相と同期してカムシャフトを回転駆動する。該カムシ
ャフトのカム面からロッカーアームやプッシングロッド
等のリンク機構を介してバルブの軸端面を押す。吸排気
バルブはスプリングにより常に閉状態に保持されてお
り、バルブ軸端面を押されることにより開口する。
あるいは吸気用のカムを配した吸気カムシャフトと排
気用のカムを配した排気カムシャフトをエンジン上部に
配設し、吸気カムシャフトのカム面で吸気バルブの軸端
部を、そして排気カムシャフトのカム面で排気バルブの
軸端部を直接押すことにより吸排気バルブを開口させ
る。
（発明が解決しようとする課題） このような従来の吸配置バルブの開閉駆動装置は、カ
ムシャフト及びリンク機構をエンジンに付設せねばなら
ず、そのためエンジンが大型化する。また該カムシャフ
ト及びリンク機構はエンジンの出力軸により駆動される
ため、該カムシャフト及びリンク機構を駆動する際の摩
擦抵抗によりエンジン出力の一部が消費され、エンジン
の実効出力が低下する。またエンジン運転中に吸排気バ
ルブの開閉タイミングを変更できず、所定のエンジン回
転数に合わせてバルブ開閉タイミングを調整するため、
該所定の回転数と異なる回転数での運転時にはエンジン
の出力及び効率が低下する。上記問題を解決するため
に、カムシャフトによらず電磁石による電磁力により吸
排気バルブの開閉駆動を行なう装置が、特開昭58−1838
05号公報、あるいは特開昭61−76713号公報に記載され
ている。しかし、上記２公報に記載されている装置にお
いて開示された電磁石の構成では、吸排気バルブの駆動
に必要な電磁力を発生させるためには電磁石のコイルに
大電力を供給せねばならず、該コイルからの発熱量が増
大する。そのため相当量の容量を有する冷却装置を付帯
せねばならず、エンジンが大型化するという問題は解決
されない。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジ
ンの吸排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブに永
久磁石を配設し、２つの固定された電磁石により発生す
る磁力線との電磁力によって開閉駆動行なうため、小電
力で高駆動力が得られる電磁力バルブ駆動装置を提供し
ようとするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、エンジンの吸排気バルブのうち、少
なくとも一方のバルブを電磁力により開閉駆動する電磁
力バルブ駆動装置において、内磁極と外磁極を一方向に
並設せしめるとともに両磁極間の内側に電磁コイルを配
設してなる第１の電磁石と、上記バルブの貫通する穴を
有し第１の電磁石と所定距離隔てて対向配置された内磁
極と外磁極を有するとともに両磁極間の内側に電磁コイ
ルを配設してなる第２の電磁石と、上記バルブと連結し
前記第１と第２の電磁石の間に配設された移動可能な永
久磁石とを有し、該永久磁石が上記第１と第２の電磁石
の内磁極の各々と対向する第１磁極と、上記第１と第２
の電磁石の外磁極の各々と対向する第２磁極を有するこ
とを特徴とする電磁力バルブ駆動装置を提供できる。
（作用） 本発明の電磁力バルブ駆動装置では、吸排気バルブの
うち、少なくとも一方のバルブに設けた永久磁石と固定
側に設けた電磁石により駆動力を発生させるため、小電
力で高駆動力が得られる。
（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図は本発明による駆動装置を示すブロック図であ
る。
１はエンジンであり、該エンジン１の出力軸の近傍に
は該出力軸の回転数及び回転位相を検知し信号に変換す
る回転センサ２が配設されている。エンジン１内の吸排
気口の開閉を制御するための吸排気バルブの内、以下主
に吸気バルブについて示す。
７はセラミックス等の非磁性体で形成された高強度を
有し、かつ軽量な吸気バルブであり、該吸気バルブ７の
軸部はバルブガイド８により軸方向に自在に軸承されて
いる。吸気管路９の吸気口にはバルブシート10が配設さ
れ、吸気バルブ７の傘部とバルブシート10とが密着し該
吸気口を閉鎖している。また吸気バルブ７の軸端部には
永久磁石４がクリップ６によって接続されている。該永
久磁石４は環状に成型されており、内周側がＳ極で外周
側がＮ極に帯磁している。
吸気バルブ７が閉状態の位置における永久磁石４より
微小距離上方に円形の第１の電磁石となる上部電磁石３
が配設され、該上部電磁石３の中心部に設けられた一方
の磁極である内磁極3bは永久磁石４の内周側である第１
磁極4aとなるＳ極と対向しており、上部電磁石３の外周
部分に設けられた他方の磁極である外磁極3cは永久磁石
４の外周部である第２磁極4bとなるＮ極と対向してい
る。また吸気バルブ７が開状態の位置における永久磁石
４より微小距離下方に環状の第２の電磁石となる下部電
磁石５が配設され、該下部電磁石５の内周側に設けられ
た一方の磁極である内磁極5bは永久磁石４の内周側であ
るＳ極と対向しており、下部電磁石５の外周部分に設け
られた他方の磁極である外磁極5cは永久磁石４の外周部
であるＮ極と対向している。上部電磁石３及び下部電磁
石５共には各々上部コイル3a及び下部コイル5aが設けら
れている。
上記回転センサ２・上部コイル3a・下部コイル5aはコ
ントロールユニット11内の入出力インターフェイス11d
に接続されている。該コントロールユニット11内部には
外部との信号の入出力を行なう該入出力インターフェイ
ス11dの他に、プログラム及びデータを予め記憶するROM
11bと、該ROM11bに記憶されたプログラムの下に演算を
行なうCPU11aと、入力信号及び演算結果を一時記憶する
RAM11cと、コントロールユニット11内の信号の流れを制
御するコントロールメモリ11eとが設けられている。
次に、本発明による装置の作用について説明する。
第２図は、上部電磁石３及び下部電磁石５の極相を示
し、（ａ）はバルブの閉状態、（ｂ）は閉状態から開操
作開始時、（ｃ）は開方向速度減速後の閉方向移動開始
時を示す図である。
（ａ）において、上部電磁石３の内磁極3bにＮ極、外
磁極3cにＳ極が発生するように上部コイル3aに通電する
と共に、下部電磁石５の内磁極5bにＳ極、外磁極5cにＮ
極が発生するように下部コイル5aに通電する。すると永
久磁石４には上部電磁石３による吸引力と下部電磁石５
による排斥力とが作用し、吸気バルブ７の傘部とバルブ
シート10が密着する位置にて保持される。
回転センサ２により検知されるエンジン１の回転位相
が吸気バルブ７開のタイミングになると、上部コイル3a
及び下部コイル5aへの通電方向を逆転させる。すると上
部電磁石３及び下部電磁石５の極相は（ｂ）に示すごと
く、内磁極3bにＳ極、外磁極3cにＮ極が発生し、内磁極
5bにＮ極、外磁極5cにＳ極が発生する。すると永久磁石
４には上部電磁石３からの排斥力と下部電磁石５からの
吸引力が作用し、吸気バルブ７は図に示す下方向、すな
わち開方向への移動を開始する。
上記開のタイミングと同時にエンジン１内部において
計時操作を開始し、該計時時間が予め設定された第１の
設定時間経過すると、上部コイル3a及び下部コイル5aへ
の通電方向を再び反転し、（ａ）に示す状態にする。す
ると永久磁石４には上方向の力が作用し、吸気バルブ７
の下方向の移動速度を減速し、ついには空気バルブ７を
停止せしめる。
（ｃ）は該停止位置における状態を示す。
該停止後においても上部電磁石３及び下部電磁石５の
極相を継続すると、永久磁石４には依然として上方向の
力が作用しているため、上方向すなわち閉方向へと移動
し始める。
上記第１の設定時間経過後、別に設定された第２の設
定時間経過時に再び上部コイル3a及び下部コイル5aへの
通電方向を反転させ、上部電磁石３及び下部電磁石５に
おける極相（ｂ）に示す状態とし永久磁石４に対し下方
向の力を作用させる。該操作により吸気バルブ７の上方
向の移動速度が減速され、吸気バルブ７の傘部とバルブ
シート10との衝突が防止できる。
該減速操作に要する第３の設定時間経過時に再度上部
コイル3a及び下部コイル5aへの通電方向を反転させ永久
磁石４に上方向の力を作用させ、吸気バルブ７の傘部と
バルブシート10とを静寂に密着せしめ、次の吸気バルブ
７開のタイミングが到来するまで、該状態を保持する。
第３図は吸気バルブ７の移動量と時間の関係を示す図
である。
図において、横軸は吸気バルブ７の開タイミングから
の経過時間を示し、縦軸は吸気バルブ７の閉状態から開
方向への移動距離を示す。
バルブ開の時点から第１の設定時間が経過するまでは
吸気バルブ７は開方向へと加速しながら移動する。第１
の設定時間経過後は吸気バルブ７に対し閉方向への力を
作用させることにより、減速させ最大移動位置を経へ閉
方向へと運動させる。そして、第２の設定時間経過時に
おいて吸気バルブ７の閉方向の移動速度を減速し、減速
終了と共に吸気バルブ７に対し閉方向の力を作用させ、
閉状態を保持する。
上記第１、第２、第３の各設定時間は、ROM11b内に、
予め各設定時間とエンジン回転数との関係テーブルを記
憶しておき、回転センサ２により検知されるエンジン１
の回転数と該関係テーブルからエンジン回転数に対応す
る設定時間を演算することにより求められる。尚、ROM1
1b内に上記各設定時間とエンジン回転数との関係テーブ
ル以外に、予めエンジン回転数とバルブ開タイミングの
関係マップを記憶しておき、エンジン１の回転数の変化
に伴ないバルブ開タイミングを変更することによりエン
ジン回転数の全領域においてエンジンの出力及び効率を
向上させることができる。またエンジン１の回転数の高
低に伴ない各気筒ごとの給排気バルブを駆動あるいは停
止することにより、運転する気筒数を増減する気筒制御
も可能である。
以上、本発明の一実施例を主に吸気バルブについて説
明したが、排気バルブについても同様に本発明による駆
動装置が適用できることは明白である。また本発明の精
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、エンジンの吸
排気バルブのうち、少なくとも一方のバルブに永久磁石
を配設し、２つの固定された電磁石により発生する磁力
線との電磁力によって開閉駆動行なうため、小電力で高
駆動力が得られる電磁力バルブ駆動装置を提供できる。
【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、上部電磁石及び下部電磁石における極相を示す図、
第３図は、バルブ移動量と時間との関係を示す図であ
る。 １……エンジン、２……回転センサ、３……上部電磁
石、3a……上部コイル、3b……内磁極、3c……外磁極、
４……永久磁石、５……下部電磁石、5a……下部コイ
ル、5b……内磁極、5c……外磁極、６……クリップ、７
……吸気バルブ、８……バルブガイド、９……吸気管
路、10……バルブシート、11……コントロールユニッ
ト。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの吸排気バルブのうち、少なくと
    も一方のバルブを電磁力により開閉駆動する電磁力バル
    ブ駆動装置において、内磁極と外磁極を一方向に並設せ
    しめるとともに両磁極間の内側に電磁コイルを配設して
    なる第１の電磁石と、上記バルブの貫通する穴を有し第
    １の電磁石と所定距離隔てて対向配置された内磁極と外
    磁極を有するとともに両磁極間の内側に電磁コイルを配
    設してなる第２の電磁石と、上記バルブと連結し前記第
    １と第２の電磁石の間に配設された移動可能な永久磁石
    とを有し、該永久磁石が上記第１と第２の電磁石の内磁
    極の各々と対向する第１磁極と、上記第１と第２の電磁
    石の外磁極の各々と対向する第２磁極を有することを特
    徴とする電磁力バルブ駆動装置。
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