JP2855352B2 - 作動位置検出式電磁力バルブ駆動装置 - Google Patents

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作動位置を検知
し、該検知された位置信号に基づき電磁力により吸排気
バルブを開閉駆動する作動位置検出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
している。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。よって、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
るという問題がある。

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、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） 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。

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、該間隔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強力な
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、よって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できない。

更に、上記の電磁力にて吸排気バルブを駆動する装置
では、吸排気バルブは常に非接触状態で駆動されるた
め、実際の開閉位置及び速度が設定状態の同一であると
いう補償は無い。

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、吸排気バルブの開閉状態を検出し、該検出された
開閉状態を吸排気バルブ駆動制御装置にフィードバック
することにより、吸排気バルブをより正確に開閉制御す
る作動位置検出式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、エンジンの吸排気バルブに連結し往
復自在な可動子と、該可動子の外周面と対向し往復方向
に並設された磁極と、該磁極に捲設され往復方向の進行
磁界を形成するコイルと、上記可動子の外周面に上記磁
極と対向して環設された２次コイルと、上記コイルに発
生する自己誘導による逆起電力が所定値以下であること
を検知する起電力検出手段と、該起電力検出手段で検出
された逆起電力からバルブの位置を検知し、該バルブ検
知位置から上記コイルへの通電状態を制御し吸排気バル
ブを開閉位置を制御する通電制御手段とを有することを
特徴とする作動位置検出式電磁力バルブ駆動装置を提供
できる。

（作用） 本発明の作動位置検出式電磁力バルブ駆動装置では、
可動子に周設された２次コイルの側面に並設された磁極
により進行磁界を形成し、２次コイルに誘導される電流
が進行磁界から受る電磁力により吸排気バルブを往復駆
動するので、吸排気バルブの位置が変化しても駆動力は
変化せず、従って、安定した開閉制御を行なうことがで
きる。また、非接触状態で開閉駆動される吸排気バルブ
の開閉状態を検出するので、該検出された開閉状態を開
閉制御装置にフィードバックすることにより、吸排気バ
ルブの動作を設定通りに制御することができる。

（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、以下主に吸気バル
ブについて説明する。

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に着座して吸気口を閉鎖する。

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は往復慣性質量を減少させるため極力軽
量でなければならず、よって磁気通路21は薄肉円筒形に
形成されている。そして該磁気通路21の外周面には複数
個の２次コイル22が周設されている。該２次コイルは磁
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ために磁性体
から形成されており、例えば磁性金属のアモルファス薄
板を放射状に配列したり、あるいは強磁性体であるニッ
ケル−クロム合金等を円筒形状に形成したものである。
そして、該可動子２は、硬質プラスチックからなるコッ
ター止め23を介して吸気バルブ１の軸端部と連結してい
る。また、エンジン停止時に吸気バルブ１が降下するこ
とを防止するため、上記バルブガイド12と可動子２との
間にはスプリング24が配設されている。

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、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31を有している。そして、磁極32を
通過する磁束の通路となるコア34の中央には円柱状の突
起磁極35が形成されており、上記可動子２の内部に挿通
している。そして、該突起磁極35は可動子２に作用する
磁束の通路として作用するため該磁束の通過に際する磁
気抵抗を低減することができる。

上記励磁コイル31は、起電力検出装置33を介してコン
トローラ４と接続しており、該起電力検出装置33を経由
してコントローラ４から電力の供給を受ける。また、起
電力検出装置33はコントローラ４に接続しており、励磁
コイル31に自己誘導によって発生する起電力が所定値以
下であることを検知する該検知信号をコントローラ４へ
出力する。

該コントローラ４には、上記の他にエンジンの回転数
及びクランク角を検出する回転センサ５と、アクセルペ
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ース、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行する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、励磁コイル31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。

クランク角が吸気バルブ１の開タイミングになると、
励磁コイル31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。

各２次コイル22に作用している磁束が、磁界が下方向
へ進行することにより減少すると、各２次コイル22には
磁束を維持する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、磁界は既に進行した状
態となっており、該誘導電流は磁界内部を流れることに
なる。すると、２次コイル22に誘導される電流は磁界か
ら下方向の電磁力を受ける。よって、吸気バルブ１は下
方向へと駆動される。

吸気バルブ１を閉鎖方向に駆動するには励磁コイル31
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。また、吸気バルブ１の着
座時には、上方向の磁界進行速度を減速することにより
吸気バルブ１の着座時の速度を減速し、緩やかに着座さ
せる。

上記駆動制御の内、下方向への駆動時について説明す
る。

第２図は、励磁コイル31への通電例を示す図である。

図において、ａ〜ｄは複数個の励磁コイル31への通電
状態を第１図に示した励磁コイル31の上から順次示した
ものである。

本図に示すように、励磁コイル31には順次交番電力が
パルス状に印加される。該パルス電力がオフにされる
と、各励磁コイル31には自己誘導による逆起電力が発生
する。該逆起電力は、各励磁コイル31のインダクタンス
に比例するが、励磁コイル31が捲設されている磁極32に
対向する位置に２次コイル22があると、該インダクタン
スが増加し逆起電力の電圧が上昇する。逆に、可動子２
が移動し、磁極32に対向する２次コイル22が存在しない
と逆起電力の電圧は降下する。該逆起電力の電圧差を起
電力検出装置33により検知し、逆起電力電圧の高低によ
り、吸気バルブ１の実際の位置を検出し、コントローラ
４にフィードバックし、磁界の進行状態を補正すること
により吸気バルブ１の開閉をクローズドループ制御する
ことができる。

ところで、上記実施例において、２次コイル22の円周
長を大とするため可動子２を中空の円筒形状としたが、
中実の円柱形状としても何等問題はない。

尚、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、可動子に周設
された２次コイルの側面に並設された磁極により進行磁
界を形成し、２次コイルに誘導される電流が進行磁界か
ら受る電磁力により吸排気バルブを往復駆動するので、
吸排気バルブの位置が変化しても駆動力は変化せず、従
って、安定した開閉制御を行なうことができる。また、
非接触状態で開閉駆動される吸排気バルブの開閉状態を
検出するので、該検出された開閉状態を開閉制御装置に
フィードバックすることにより、吸排気バルブの動作を
設定通りに制御することができる作動位置検出式電磁力
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
は、励磁コイル31への通電例を示す図である。 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……励磁コイル、32……磁
極、33……起電力検出装置。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸排気バルブに連結し往復試合
   な可動子と、該可動子の外周面と対向し往復方向に並設
   された磁極と、該磁極に捲設され往復方向の進行磁界を
   形成するコイルと、上記可動子の外周面に上記磁極と対
   向して環設された２次コイルと、上記コイルに発生する
   自己誘導による逆起電力が所定値以下であることを検知
   する起電力検出手段と、該起電力検出手段で検出された
   逆起電力からバルブの位置を検知し、該バルブ検知位置
   から上記コイルへの通電状態を制御し吸排気バルブを開
   閉位置を制御する通電制御手段とを有することを特徴と
   する作動位置検出式電磁力バルブ駆動装置。
2. 【請求項２】上記２次コイルは可動子の往復方向に複数
   個並設されていることを特徴とする請求項（１）に記載
   の作動位置検出式電磁力バルブ駆動装置。
3. 【請求項３】上記可動子は磁性体で形成されていること
   を特徴とする請求項（１）に記載の作動位置検出式電磁
   力バルブ駆動装置。