JP2789119B2

JP2789119B2 - 誘導式電磁力バルブ駆動装置

Info

Publication number: JP2789119B2
Application number: JP1322419A
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: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1998-08-20
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JPH03182606A

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を電磁力により開
閉駆動する誘導式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は、エンジン回転
位相と同期して回転するカムシャフトのカム面から、ロ
ッカーアームやブ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ことにより、常時スプリングに
より閉方向にバイアスされている吸排気バルブを開閉駆
動する。該開閉駆動装置は、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
大型化し、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ないので、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し
なければならない。すると、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。

そこで、上記問題を解決するために、吸排気バルブの
開閉駆動をカムシャフトによらず電磁石による電磁力で
行なう装置が、特開昭58−183805号公報、及び特開昭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）しかし、上記２公報により開示された装置は、吸排気
バルブに付設した磁性体を該吸排気バルブの移動方向に
配設した電磁石により吸引し、該吸引力によって吸排気
バルブを駆動するものである。よって、磁性体に作用す
る吸引力は電磁石と磁性体との間隔の二乗に反比例する
ため、該問題の変化に伴ない吸引力が変化し、吸排気バ
ルブの駆動が不安定になるという問題がある。また、駆
動開始時には吸排気バルブに対し大加速力を与えなけれ
ばならないが、上記２公報により開示された装置は駆動
開始時における電磁石と磁性体との間隔が最大となり、
吸排気バルブに対して最小の駆動力しか作用させること
がない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸排気
バルブに作用する駆動力が吸排気バルブの移動による影
響を受けず安定して吸排気バルブの開閉制御を行ない、
かつ、駆動開始時には吸排気バルブに強力な駆動力を作
用させ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。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、軸端部が磁性体で形成されているエ
ンジンの吸排気バルブと、エンジン本体に固定され該軸
端部側面と対向し軸端部の往復方向に並設された磁極
と、該磁極に捲設され吸排気バルブの初期駆動時には同
一方向の磁界を形成し開状態時には往復方向の進行磁界
を形成するコイルと、上記軸端部側面に上記磁極と対向
して周設された２次コイルと、上記軸端部面と対向し少
なくとも吸排気バルブの初期駆動時に励磁状態から非励
行状態に移行し２次コイルンに電流を誘導せしめる電磁
石と、コイル及び電磁石への通電状態を制御し上記吸排
気バルブを往復駆動せしめる通電制御手段とを有するこ
とを特徴とする誘導式電磁力バルブ駆動装置を提供でき
る。

（作用）本発明の誘導式電磁力バルブ駆動装置では、吸排気バ
ルブの閉鎖状態時に該吸排気バルブの軸端部を吸引する
電磁石を駆動開始時に非励磁状態とし、該軸端部に周設
されている２次コイルに電流を誘導する。そして、該２
次コイルと対向する磁極からの磁束と該誘導電流とによ
り吸排気バルブを初期駆動する。次に、吸排気バルブが
開方向への駆動を開始すると、２次コイルを包囲してい
る複数個の磁極により進行磁界を形成することにより、
２次コイルに誘導電流を発生させ、誘導電流が進行磁界
から受ける電磁力により吸排気バルブを往復方向に駆動
させる。尚、軸端部が磁性体で形成されているため２次
コイルに誘導される電流強度を増大させることができ、
よって往復方向への駆動力が強化される。

（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、本発明の駆動装置の構成を示すブロック図
である。尚、エンジンには上記のごとく吸気バルブと排
気バルブとが設けられているが、本発明による駆動装置
は吸排気バルブ共に適用できるので、以下の説明は主に
吸排気バルブについて述べる。

１は、軽量であり高温強度に優れた窒化珪素等のセラ
ミックス材あるいは耐熱合金からなる吸気バルブであ
る。該吸気バルブ１の軸部はバルブガイド12によって往
復自在に軸承されている。そして、該吸気バルブ１の閉
鎖時には、本図に示すごとく、吸排気バルブ１の傘部が
バルブシート13に着座し吸気口を閉鎖する。

該吸気バルブ１の軸端部には可動子２が連結してい
る。該可動子２は、円柱形の磁気通路21と、該磁気通路
21の外周面に周設された複数個の２次コイル22から構成
されている。また、吸気バルブ１と可動子２との接合部
にはフランジ23が周設されており、上記バルブガイド11
と該フランジ23との間にはスプリング24が配設されてい
る。

該２次コイル22は磁気通路21の外周面に刻設された溝
に溶融したアルミニウムを流し込んで形成される。尚、
磁気通路21は磁束密度を増加させるとめに磁性体から形
成されており、例えば珪素鋼またはクロムーニッケル鋼
合金の強磁性体で形成されている。

該可動子２の周囲には駆動部３が配設されている。該
駆動部３は、磁気通路21の軸端側端面と対向する上部磁
極31と、上記２次コイル22と対向し可動子２の外周面に
周設された複数個の磁極32と、該磁極32の各々に捲設さ
れた励磁コイル331及び励磁コイル332、そして上部磁極
31に捲設された上部コイル34等から構成されている。

上記励磁コイル331、励磁コイル332及び上部コイル34
はコントローラ４と接続しており、該コントローラ４か
ら電力の供給を受ける。

該コントローラ４には、エンジンの回転数及びクラン
ク角を検出する回転センサ５と、アクセルベダル（図示
せず）の踏込量を検出する負荷センサ６とからの検出信
号が入力されている。

上記コントローラ４は、上記検出信号の入力及び電力
の供給を司る入出力インターフェイス、予めプログラム
や各種関係マップを記憶するROM、該ROMに記憶されたプ
ログラムに沿って演算を実効するCPU、演算結果やデー
タを一時記憶するRAM、コントローラ４内部の信号の流
れを制御するコントロールメモリ等から構成されてい
る。

次に、上記構成による本発明の装置の作動について説
明する。

エンジンの運転中においては、常時負荷センサ６から
アクセルペダルの踏込量と回転センサ５からエンジンの
回転数とを検出し、予め設定された関係マップを用いて
該踏込量及び回転数に対応する吸気バルブ１の開閉タイ
ミングを演算する。そして、回転センサ５により検出さ
れるクランク角が吸気バルブ１の開タイミングになる
と、上部コイル34への通電を停止することにより２次コ
イル22に誘導電流を発生させ、該誘導電流と励磁コイル
331及び励磁コイル332により形成される磁界とにより吸
気バルブ１を初期駆動する。そして、駆動開始後は、励
磁コイル331及び励磁コイル332に交番電力を供給し、磁
極32からの磁束により形成される磁界を進行磁界とする
ことにより吸気バルブ１を開閉駆動する。

第２図（Ｉ）は、初期駆動時の状態を示す図であり、
第２図（II）は、初期駆動後の状態を示す図である。

尚、本図は説明内容を明確にするため、断面を示す斜
線は省略している。

吸気バルブ１の閉鎖状態時には上部コイル34に通電
し、上部磁極31から磁気通路21への磁束、すなわち本図
に示す磁束ａを作用させ可動子２を上方へと吸引し、吸
気バルブ１を着座状態で保持する。

クランク角が吸気バルブ１の開タイミングになると、
一旦上部コイル34への通電量を増加し磁束ａを強化す
る。すると２次コイル22には磁束ａを打ち消す方向の誘
導電流が発生する。そして次に直ちに上部コイル34への
通電を停止し、磁束ａを消滅させる。すると、２次コイ
ル22には相互誘導により磁束ａを継続する方向、すなわ
ち本図の上方から見て右回りの誘導電流が発生する。そ
して、該上部コイル34への通電停止と共に、励磁コイル
331及び励磁コイル332に通電し、２次コイル22に対して
外周から内方向への磁束ｂを作用させる。すると、上記
２次コイル22に誘導された電流は、該磁束ｂからフレミ
ングの左手の法則に示される電磁力、すなわち本図の場
合には下方向への電磁力を受ける。該電磁力は２次コイ
ル22の全周に作用し、かつ複数の２次コイル22の全てに
作用するので、強力な駆動力として吸気バルブ１に作用
し、該吸気バルブ１を開方向へと駆動する。

該初期駆動時の駆動力は短時間の内に消滅する。そこ
で、励磁コイル331及び励磁コイル332への通電状態を、
図での下方向への交番電力に切換え、２次コイル22に下
方向の進行磁界を作用させる。

次に、第２図（II）により、磁界の進行に伴なって磁
極32の極性がｃに示す状態からｄに示す状態に移行する
場合について説明する。

磁極32の極性がｃに示す状態時には、各２次コイル22
には磁束ｅが作用している。磁極32の極性がｄに示す状
態に移行すると、該磁束ｅが減少するので各２次コイル
22には磁束ｅを維持する方向、すなわち第２図（II）に
示す方向の誘導電流が発生する。ところが、該誘導電流
が発生する時点には、磁極32の極性は既にｄに示す状態
に移行している。すると、２次コイル22に誘導される電
流はｄに示す状態の極性からの磁束により下方向の電磁
力を受ける。よって、吸気バルブ１は更に下方向へと駆
動される。

吸気バルブ１を閉鎖方向すなわち上方向に駆動するに
は励磁コイル331及び励磁コイル332へ供給している交番
電力の交番方向を反転させ、上方向の進行磁界を形成す
ればよい。そして、吸気バルブ１の着座時には、磁界の
進行速度を減速し吸気バルブ１に対して制動力を作用さ
せ、閉鎖方向の速度を減速し緩やかに着座させる。

尚、エンジン停止時に吸気バルブ１を閉状態で保持す
るスプリング24のバイアス力は、上記電磁力に対し充分
小に設定されている。

以上、実施例について詳細に説明したが、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、複数個の１次
コイルを同軸上に並設し該１次コイルにより進行磁界を
形成し、該１次コイルの内側に往復自在に設けた２次導
体に誘導される誘導電流が進行磁界から受ける電磁力に
吸排気バルブを駆動するので、吸排気バルブの位置が変
化しても駆動力は変化しない。また、駆動開始時におけ
る駆動力が複数個の２次コイルの全周に作用するので強
力な駆動力を発生させることができる。更に、進行磁界
を形成する磁束は磁気通路を流れるので、該磁束に対す
る磁気抵抗が低減する。よって、磁束量が増加するので
吸排気バルブを開閉駆動するための電磁力が大である誘
導式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
（Ｉ）は、初期駆動時の状態を示す図、第２図（II）
は、初期駆動後の状態を示す図である。１……吸気バルブ、２……可動子、３……駆動部、４…
…コントローラ、５……回転センサ、６……負荷セン
サ、22……２次コイル、31……上部磁極、32……磁極、
34……上部コイル、331・332……励磁コイル、。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】軸端部が磁性体で形成されているエンジン
の吸排気バルブと、エンジン本体に固定され該軸端部面
と対向し軸端部の往復方向に並設された磁極と、該磁極
に捲設され吸排気バルブの初期駆動時には同一方向の磁
界を形成し開状態時には往復方向の進行磁界を形成する
コイルと、上記軸端部側面に上記磁極と対向して周設さ
れた２次コイルと、上記軸端部面と対向し少なくとも吸
排気バルブの初期駆動時に励磁状態から非励磁状態に移
行し２次コイルに電流を誘導せしめる電磁石と、コイル
及び電磁石への通電状態を制御し上記吸排気バルブを往
復駆動せしめる通電制御手段とを有することを特徴とす
る誘導式電磁力バルブ駆動装置。
【請求項２】上記２次コイルは吸排気バルブの往復方向
に複数個並設されていることを特徴とする請求項（１）
記載の誘導式電磁力バルブ駆動装置。