JP3551711B2 - 電磁駆動弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として好適な電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平７−３０５６１２号に開示される如く、内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する電磁駆動弁が知られている。上記従来の電磁駆動弁は、弁体と一体に構成された弁軸と、弁軸を摺動可能に保持するバルブガイドとを備えている。また、上記従来の電磁駆動弁は、弁軸に電磁力を伝達するアーマチャおよびアーマチャ軸と、アーマチャ軸を摺動可能に保持する軸受けとを備えている。
【０００３】
上記従来の電磁駆動弁によれば、アーマチャに対して弁体を開弁方向に付勢する電磁力と、弁体を閉弁方向に付勢する電磁力とを交互に作用させることにより、弁体を繰り返し開閉させることができる。従って、上記従来の電磁駆動弁によれば、内燃機関の運動状態に応じて電磁力を制御することで、吸気弁としての機能、および、排気弁としての機能を実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電磁駆動弁の作動時には、弁軸とバルブガイドとの間、および、アーマチャ軸とその軸受けとの間に摺動摩擦が生ずる。従って、内燃機関を円滑に作動させるためには、その摺動摩擦を小さく抑制することが重要である。しかし、上記従来の電磁駆動弁においては、摺動摩擦を抑制する手だてが何ら施されていない。この点、従来の電磁駆動弁の構造は、内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する構造として、必ずしも最適なものではなかった。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、弁体の開閉動作に伴って摺動する摺動部に潤滑油を供給する電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、弁体に電磁力を伝達する軸方向に摺動可能な軸部材と、前記軸部材を軸方向に摺動可能に保持する第１及び第２の軸受け部とを備え、前記弁体を電磁力を用いて駆動する電磁駆動弁において、
前記軸部材が、その内部に軸方向に沿って形成される油路と、前記軸部材の外周面に形成され、前記油路に連通する吸入孔及び放出孔とを備え、かつ、
前記第１の軸受け部の前記軸部材との摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を備え、
前記軸部材の吸入孔は、前記軸部材の軸方向の位置に応じて、前記第１の軸受け部の前記軸部材との摺動部に対向し、前記第１の軸受け部に供給された潤滑油を前記油路内に吸入する機能を有し、
前記軸部材の放出孔は、前記軸部材の軸方向の位置に応じて、前記第２の軸受け部の前記軸部材との摺動部に前記油路内の潤滑油を放出する第１の機能と、前記軸部材の外部に前記油路内の潤滑油を放出する第２の機能とを有することを特徴とする電磁駆動弁により達成される。
【０００７】
本発明において、弁体が開閉動作を繰り返す際には、軸部材と、第１及び第２の軸受け部との間に摺動が生ずる。軸部材には油路と第１及び第２の貫通孔とが形成されている。油路には、潤滑油供給機構から潤滑油が供給される。また、油路に供給された潤滑油は、第１及び第２の貫通孔から第１及び第２の軸受け部にそれぞれ供給される。上記の如く第１及び第２の軸受け部に潤滑油が供給されると、弁体の開閉動作に伴う摺動摩擦が低減される。
【０００８】
上記の目的は、請求項２に記載する如く、上記請求項１記載の電磁駆動弁において、
前記潤滑油供給機構が、前記軸部材の油路に、間欠的に潤滑油を供給する電磁駆動弁により達成される。
本発明において、弁体の開閉動作に伴う摺動摩擦を低減させるための潤滑油は、間欠的に供給される。潤滑油を間欠的に供給すると、電磁駆動弁の内部に過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。
【０００９】
また、上記の目的は、請求項３に記載する如く、上記請求項１および請求項２の何れか一項記載の電磁駆動弁において、
前記潤滑油供給機構が、ミスト状の潤滑油を供給する電磁駆動弁によっても達成される。
本発明において、電磁駆動弁には、ミスト状の潤滑油が供給される。潤滑油をミスト状にして供給することによれば、電磁駆動弁の内部に過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である内燃機関１０の要部の断面図を示す。内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えている。シリンダヘッド１２には、吸気ポート１４および排気ポート１６が形成されている。吸気ポート１４および排気ポート１６は、燃焼室１８に連通している。
【００１１】
シリンダヘッド１２には、電磁駆動弁２０および２２が収納されている。電磁駆動弁２０は、吸気ポート１４と燃焼室１８とを導通または遮断する吸気弁２４を備えている。一方、電磁駆動弁２２は、排気ポート１６と燃焼室１８とを導通または遮断する排気弁２６を備えている。電磁駆動弁２０および２２は、吸気弁２４および排気弁２６が異なる径を有していることを除き、同様の構成を有している。以下、それらの代表例として、電磁駆動弁２０の構造および動作について説明する。
【００１２】
電磁駆動弁２０は弁軸２８を備えている。弁軸２８は吸気弁２４と一体に設けられている。シリンダヘッド１２の内部には、弁軸２８を摺動可能に把持するバルブガイド３０が固定されている。バルブガイド３０の上端部には、バルブステムオイルシール３１が配設されている。バルブステムオイルシール３１は、バルブガイド３０の内部に潤滑油が過度に流入するのを防止する。弁軸２８の上端部には、ロアリテーナ３２が固定されている。
【００１３】
ロアリテーナ３２の下部にはロアスプリング３３が配設されている。ロアスプリング３３は、ロアリテーナ３２を、図１に於ける上方に向けて付勢している。以下、ロアスプリング３３の配設される空間をロアスプリング室３４と称す。シリンダヘッド１２には、ロアスプリング室３４と、図示しないオイル溜まりとを連通する潤滑油通路３５が形成されている。
【００１４】
弁軸２８の上端部は、アーマチャ軸３６に当接している。アーマチャ軸３６は、非磁性材料で構成された部材である。アーマチャ軸３６の中央部には、油路３７が形成されている。アーマチャ軸３６の上部には、油路３７を閉塞するためのプラグ３８が圧入されている。アーマチャ軸３６には、アーマチャ３９が固定されている。アーマチャ３９は、磁性材料で構成された環状の部材である。以下、アーマチャ３９が配設される空間をアーマチャ室４０と称す。
【００１５】
アーマチャ３９の上方には、第１電磁コア４１が配設されている。第１電磁コア４１は、アッパコイル４２及びアッパコア４３を備えている。アッパコア４３は、磁性材料で構成された環状の部材である。アッパコア４３の中央部にはコア内筒４４が設けられている。また、第１電磁コア４１の上方には、アッパプレート４５が配設されている。アッパプレート４５の中央部には軸受け４６が配設されている。アーマチャ軸３６は、コア内筒４４の上方において、軸受け４６によって摺動可能に保持されている。また、コア内筒４４とアーマチャ軸３６との隙間の設定は、上下の軸受け４６，６の間でアーマチャ軸が摺動するうえで接触しないように決められている。
【００１６】
図２は、軸受け４６およびアーマチャ軸３６の拡大図を示す。図２に示す如く、軸受け４６は、環状溝４７と油路４８とを備えている。環状溝４７は、アーマチャ軸３６を取り巻くように軸受け４６の内周面に形成されている。油路４８は、環状溝４７と軸受け４６の側面とを導通させるように形成されている。また、アーマチャ軸３６には、油路３７に連通する吸入孔４９が設けられている。吸入孔４９は、アーマチャ軸３６が下方側の変位端近傍に位置する場合に、すなわち、電磁駆動弁２０によって吸気弁２４がほぼ全開状態に達した際に、環状溝４７と導通するように構成されている。
【００１７】
図１に示す如く、アッパプレート４５には、油路４８に連通する分配路５０が形成されている。分配路５０の端部には、分配路５０を閉塞するためのプラグ５１が圧入されている。アッパプレート４５には、ピンリング５２の一端が挿入されている。ピンリング５２の他端は、シリンダヘッド１２に圧入されている。シリンダヘッド１２の内部には、ピンリング５２を介して分配路５０に連通する油路５３が形成されている。油路５３は、内燃機関１０が備える全ての電磁駆動弁２０のそれぞれに対応して設けられている。シリンダヘッド１２の内部には、全ての油路５３に連通するオイルギャラリ５４が形成されている。
【００１８】
アーマチャ３９の下方には、第２電磁コア５５が配設されている。第２電磁コア５５は、ロアコイル５６及びロアコア５７を備えている。ロアコア５７は、磁性材料で構成された環状の部材である。ロアコア５７の中央部にはコア内筒５８が設けられている。また、第２電磁コア５５の下方には、ロアプレート５９が配設されている。ロアプレート５９の中央部には軸受け６０が配設されている。アーマチャ軸３６は、コア内筒５８の下方において、軸受け６０によって摺動可能に保持されている。
【００１９】
アーマチャ軸３６には、油路３７に連通する放出孔６２が設けられている。図１において、吸気弁２４は、電磁駆動弁２０によって中立状態に維持されている。図１に示す如く、放出孔６２は、吸気弁２４が中立状態とされる場合に、軸受け６０の僅かに下方側でロアスプリング室３４に開放されるように構成されている。
【００２０】
アッパコア４３およびロアコア５７の外周には、コアガイド６４が配設されている。アッパコア４３とロアコア５７との相対位置は、コアガイド６４によって適正な関係に維持されている。コアガイド６４の側面には、貫通孔６６が設けられている。貫通孔６６の位置は、その一部が僅かにロアコア５７と重なる位置に定められている。
【００２１】
本実施例において、電磁駆動弁２０および吸気弁２４は、それらの軸方向が垂直方向から所定角θだけ傾斜するように配設されている。このため、ロアコア５７の上端面には、内燃機関１０の中央側を最も高くし、内燃機関１０の側面側を最も低くする傾斜が形成されている。本実施例において、上述した貫通孔６６は、ロアコア５７の上端面が最も低くなる内燃機関１０の側面側に設けられている。
【００２２】
シリンダヘッド１２には、コアガイド６４の側面に沿って延在する油路６８が設けられている。油路６８の一端は、シリンダヘッド１２の上端面に開口している。一方、油路６８の他端は、ロアスプリング室３４に連通している。油路６８は、貫通孔６６に開口するように、内燃機関１０の側面側に設けられている。アッパプレート４５には、分配路５０と交叉しないように貫通孔７０が形成されている。シリンダヘッド１２の油路６８は、その上端部においてアッパプレート４５の貫通孔７０に連通している。
【００２３】
アッパプレート４５の上部には、アッパキャップ７２が配設されている。アッパキャップ７２の上端には、アジャスタボルト７４およびロックナット７６が配設されている。アジャスタボルト７４の下部には、アーマチャ軸３６に連結されたアッパリテーナ７８が配設されている。また、アジャスタボルト７４とアッパリテーナ７８との間には、アッパスプリング８０が配設されている。以下、アッパスプリング８０が配設される空間をアッパスプリング室８１と称す。
【００２４】
アッパスプリング８０は、アッパリテーナ７８およびアーマチャ軸３６を、図１における下方へ向けて付勢している。アーマチャ３９の中立位置は、アジャスタボルト７４により調整される。本実施例において、アーマチャ３９の中立位置は、第１電磁コア４１と第２電磁コア５５の中央部となるように調整されている。
【００２５】
以下、電磁駆動弁２０の動作について説明する。アッパコイル４２およびロアコイル５６に励磁電流が供給されていない場合は、アーマチャ３９がその中立位置、すなわち、第１電磁コア４１と第２電磁コア５５の中央に維持される。アーマチャ３９が中立位置に維持された状態で、アッパコイル４２に励磁電流が供給され始めると、アーマチャ３９と第１電磁コア４１との間に、アーマチャ３９を第１電磁コア４１側へ引き寄せる電磁力が発生する。
【００２６】
このため、電磁駆動弁２０によれば、アッパコイル４２に適当な励磁電流を供給することで、アーマチャ３９、アーマチャ軸３６、および、吸気弁２４等を第１電磁コア４１側へ変位させることができる。アーマチャ軸３６は、アーマチャ３９がアッパコア４３と当接するまで第１電磁コア４１側へ変位することができる。吸気弁２４は、アーマチャ３９がアッパコア４３と当接する状況下では吸気ポート１４を閉塞する。従って、電磁駆動弁２０によれば、アッパコイル４２に適当な励磁電流を供給することで、吸気弁２４を全閉状態とすることができる。
【００２７】
吸気弁２４が全閉状態に維持されている場合、アッパスプリング８０およびロアスプリング３３は、アーマチャ軸３６を中立位置に向けて付勢する。このような状況下でアッパコイル４２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ軸３６は、以後、アッパスプリング８０とロアスプリング３３のバネ力に従って単振動の動作を開始する。
【００２８】
アーマチャ軸３６が、単振動の動作に従って第１電磁コア４１側から第２電磁コア５５側へ変位する過程では、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との間、および、弁軸２８とバルブガイド３０との間に摺動が生ずる。電磁駆動弁２０によれば、第２電磁コア５５に電磁力を発生させることで、上記の摺動に伴うエネルギの損失を補って、アーマチャ３９が第２電磁コア５５に当接するまでアーマチャ軸３６を変位させることができる。
【００２９】
吸気弁２４は、アーマチャ３９が第２電磁コア５５とが当接する際に全開状態となる。従って、電磁駆動弁２０によれば、アッパコイル４２への励磁電流の供給を停止した後、所定のタイミングでロアコイル５６への励磁電流の供給を開始することで、少ない消費電力で吸気弁２４を全閉状態から全開状態に変化させることができる。
【００３０】
吸気弁２４が全開状態に変化した後、ロアコイル５６への励磁電流の供給が停止されると、吸気弁２４は、単振動の動作に従って全閉位置に向けて変位し始める。以後、適当なタイミングで、アッパコイル４２およびロアコイル５６に繰り返し励磁電流を供給すると、少ない消費電力で吸気弁２４を開閉動作させることができる。
【００３１】
上述の如く、電磁駆動弁２０の作動中は、アーマチャ３６と軸受け４６，６０との間、および、弁軸２８とバルブガイド３０との間に摺動が生ずる。従って、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるためには、それらの摺動部における摺動摩擦を小さく抑制することが重要である。本実施例の電磁駆動弁２０は、上記の要求を充たすべく、アーマチャ３６と軸受け４６，６０との間、および、弁軸２８とバルブガイド３０との間に潤滑油を供給する点に特徴を有している。
【００３２】
図３は、電磁駆動弁２０の摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給経路を示す。本実施例において、内燃機関１０は、エアポンプ８２およびオイル霧化器８４を備えている。エアポンプ８２は、オイル霧化器８４に対して高圧エアを供給する。オイル霧化器８２は、吸入孔から吸入した潤滑油をエアポンプ８２から供給される高圧エアで霧化し、その吐出孔からミスト状の潤滑油を吐出する。オイル霧化器８４から吐出されるミスト状の潤滑油は、シリンダヘッド１２のオイルギャラリ３０に供給される。
【００３３】
オイルギャラリ３０に供給された潤滑油は、油路５３および分配路５０を介して電磁駆動弁２０の軸受け４６に到達する。軸受け４６に到達した潤滑油は、油路４８および環状溝４７を通って軸受け４６の内周面に到達する。軸受け４６の内周面に到達した潤滑油は、環状溝４７と吸入孔４９とが導通していない場合には軸受け４６とアーマチャ軸３６との間に供給される。上記の如く軸受け４６とアーマチャ軸３６との間に供給される潤滑油は、軸受け４６とアーマチャ軸３６との摺動摩擦を抑制する機能を果たした後、軸受け４６の上下から漏出してアッパスプリング室８１およびアーマチャ室４０に進入する（図３における経路▲１▼および▲２▼）。
【００３４】
アッパスプリング室８１に進入した潤滑油は、貫通孔７０および油路６８を通ってロアスプリング室３４に到達する（図３に示す経路▲３▼）。一方、アーマチャ室４０に進入した潤滑油は、貫通孔６６を通って油路６８に進入し、その後ロアスプリング室３４に到達する（図３に示す経路▲４▼）。
軸受け４６の内周面に到達した潤滑油は、環状溝４７と吸入孔４９とが導通している場合は、吸入孔４９からアーマチャ軸３６内部の油路３７に流入し、アーマチャ軸３６の下端部において放出孔６２に到達する（図３における経路▲５▼）。このため、電磁駆動弁２０においては、放出孔６２にもミスト状の潤滑油が供給される。
【００３５】
放出孔６２に到達した潤滑油は、放出孔６２が軸受け６０により閉塞されている場合は、アーマチャ軸３６と軸受け６０との間に供給される（図３における経路▲６▼）。上記の如くアーマチャ軸３６と軸受け６０との間に供給される潤滑油は、両者の摺動摩擦を抑制する機能を果たした後、軸受け６０の下部から漏出してロアスプリング室３４に進入する（図３における経路▲７▼）。また、放出孔６２に到達した潤滑油は、放出孔６２が軸受け６０の下方でロアスプリング室３４に開放されている場合は、放出孔６２から直接ロアスプリング室３４に吐出される（図３における経路▲８▼）。
【００３６】
電磁駆動弁２０においては、上記の如く、種々の経路を介してロアスプリング室３４に潤滑油が供給される。ロアスプリング室３４に供給された潤滑油の一部は、弁軸２８の周囲に付着して、弁軸２８とバルブガイド３０との間に供給される。この際、バルブステムオイルシール３１は、燃焼室１８に潤滑油が過度に浸入するのを防ぐため、弁軸２８とバルブガイド３０との間に潤滑油が過度に供給されるのを防止する。
【００３７】
弁軸２８とバルブガイド３０との間に供給される潤滑油は、両者の摺動摩擦を抑制する機能を果たした後、残りの潤滑油と共に潤滑油通路３５に流入する。潤滑油通路３５に流入した潤滑油は、内燃機関１０のオイル溜まり８６に流入した後再び循環系に供給される。
上記の如く、電磁駆動弁２０によれば、軸受け４６とアーマチャ軸３６との摺動部、軸受け６０とアーマチャ軸３６との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に適宜潤滑油が供給されるように潤滑油を循環させることができる。
【００３８】
図４は、電磁駆動弁２０の動作と、潤滑油の流通状態との関係を表すタイムチャートを示す。図４（Ａ）は、吸気弁２４の開閉動作を示す。図４（Ａ）に示す如く、吸気弁２４は、所定機関毎に全開状態と全閉状態とを繰り返す。内燃機関１０において、吸気弁２４の開閉は、７２０°ＣＡ毎に２回行われる。
図４（Ｂ）は、アーマチャ軸３６の吸入孔４９と軸受け４６の環状溝４７との導通状態を示す。上述の如く、吸入孔４９は、吸気弁２４がほぼ全開状態に達した際に環状溝４７と導通するように構成されている。このため、吸入孔４９と環状溝４７とは、図４（Ｂ）に示す如く、吸気弁２４が全開状態となる時期とほぼ同期して導通状態となる。
【００３９】
図４（Ｃ）は、軸受け４６とアーマチャ軸３６との間に潤滑油が供給される時期を示す。電磁駆動弁２０において、軸受け４６とアーマチャ３６との間には、吸入孔４９と環状溝４７とが遮断されている場合に潤滑油が供給される。従って、潤滑油は、図４（Ｃ）に示す如く、 （ｉ）吸気弁２４が全閉状態である時期、および、（ｉｉ）吸気弁２４が全閉状態から全開状態へ、または、全開状態から全閉状態に変位する時期、すなわち、電磁駆動弁２０の摺動部に摺動が生ずる時期において、軸受け４６とアーマチャ３６との間に供給される。
【００４０】
図４（Ｄ）は、アーマチャ軸３６の放出孔６２の開放状態を示す。上述の如く、放出孔６２は、吸気弁２４が中立位置に維持される場合に、軸受け６０の僅か下方に位置するように設けられている。このため、放出孔６２は、図４（Ｄ）に示す如く、吸気弁２４が中立位置近傍の所定位置から全開側にかたよった位置に存在する場合に開放状態となる。
【００４１】
図４（Ｅ）は、軸受け６０とアーマチャ軸３６との間に潤滑油が供給される時期を示す。電磁駆動弁２０において、軸受け６０とアーマチャ３６との間には、放出孔６２が軸受け６０に閉塞されている場合に潤滑油が供給される。従って、潤滑油は、図４（Ｅ）に示す如く、 （ｉ）吸気弁２４が全閉状態である時期、および、（ｉｉ）吸気弁２４が全閉状態から中立位置近傍の所定位置に向かって、または、中立位置近傍の所定位置から全閉状態に向かって変位する過程において、軸受け６０とアーマチャ３６との間に供給される。
【００４２】
図４（Ｆ）は、弁軸２８とバルブガイド３０との間に潤滑油が供給される時期を示す。電磁駆動弁２０において、弁軸２８とバルブガイド３０との間には、放出孔６２からロアスプリング室３４に直接的に供給された潤滑油の一部、および、油路６８を介して間接的に供給された潤滑油の一部が供給される。放出孔６２がロアスプリング室３４に直接的に潤滑油を供給する時期は、放出孔６２がロアスプリング室３４に開放される時期に限定される。一方、油路６８からロアスプリング室３４へは、常時潤滑油が流入する。このため、図４（Ｆ）に示す如く、弁軸２８とバルブガイド３０との間には、ほぼ常に直接的または間接的に潤滑油が供給されている。
【００４３】
上述の如く、電磁駆動弁２０によれば、吸気弁２４が開閉動作を繰り返す過程で、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に適宜潤滑油を供給することができる。従って、電磁駆動弁２０によれば、大きな摺動損失を発生させることなく、少ない電力消費で、吸気弁２４を円滑に開閉させることができる。
【００４４】
電磁駆動弁２０において、オイルギャラリ５４から油路５３に潤滑油が過剰に供給されると、軸受け４６，６０から漏出した潤滑油がアーマチャ室４０に多量に滞留することがある。アーマチャ室４０に、多量の潤滑油が滞留すると、アーマチャ３９の変位が妨げられて、電磁駆動弁２０が円滑に作動しない事態が生じ得る。従って、電磁駆動弁２０においては、その内部に過剰な潤滑油が供給されるのを防止することが必要である。
【００４５】
電磁駆動弁２０において、油路５３や分配路５０の径を十分に小さくすれば、軸受け４６に到達する潤滑油の量を抑制することができる。しかし、油路５３や分配路５０を小径とするためには、例えば放電加工等の微細加工が必要となる。また、油路５３や分配路５０を小径とすると、それらの内部に異物等がつまり易くなる。このため、電磁駆動弁２０において、油路５３や分配路５０には、ある程度の径を確保することが望ましい。
【００４６】
上述の如く、本実施例においては、電磁駆動弁２０にミスト状の潤滑油を供給することとしている。潤滑油をミスト状にして供給する手法によれば、油路５３や分配路５０にある程度の径を確保しつつ、軸受け４６に到達する潤滑油の量を適量に抑制することができる。このため、電磁駆動弁２０によれば、コストアップや信頼性の低下等の不都合を引き起こすことなく、アーマチャ室４０に潤滑油が滞留するのを防ぐうえで有利な状況を形成することができる。
【００４７】
上述の如く、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるうえでは、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に潤滑油を供給することが有効である。しかし、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるうえでは、上記の摺動部に常に潤滑油を供給する必要はない。換言すれば、アーマチャ室４０に潤滑油が滞留するのを防ぎつつ、摺動部の摺動摩擦を抑制するうえでは、電磁駆動弁２０に対して間欠的に潤滑油を供給することが有利な場合がある。上記の観点より、本実施例においては、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるうえで必要な時期にのみ、電磁駆動弁２０に間欠的に潤滑油を供給することとしている。
【００４８】
図５は、上記の機能を実現すべく電磁駆動弁２０において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図５に示すルーチンは、所定時間毎に起動される定時割り込みルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、先ずステップ１００の処理が実行される。
ステップ１００では、前回の処理サイクル時から今回の処理サイクル時にかけて内燃機関１０の始動が開始されたか否かが判別される。電磁駆動弁２０を円滑に作動させるためには、内燃機関１０の始動時に、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に潤滑油を供給することが適切である。このため、本ステップ１００で内燃機関１０の始動が開始されたと判別される場合は、潤滑油の供給を開始すべきであると判断できる。この場合、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、本ステップ１００で内燃機関１０の始動が開始されていないと判別される場合は、ステップ１０２がジャンプされ、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４９】
ステップ１０２では、潤滑油供給時間タイマＴが“０”にリセットされる。潤滑油供給時間タイマＴは、電磁駆動弁２０に対する潤滑油の供給が開始された後の経過時間を計数するためのタイマである。
ステップ１０４では、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が所定のオン時間ＴＯＮ以下であるか否かが判別される。その結果、Ｔ≦ＴＯＮが成立すると判別される場合は、潤滑油供給時間タイマＴが“０”にリセットされた後、未だオン時間ＴＯＮが経過していないと判断することができる。この場合、次にステップ１０６の処理が実行される。
【００５０】
ステップ１０６では、エアポンプ８２をオン状態とする処理が実行される。本ステップ１０６の処理が実行されると、以後、オイル霧化器８４は、オイルギャラリ５４にミスト状の潤滑油を供給し始める。
ステップ１０８では、潤滑油供給時間タイマＴがインクリメントされる。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。上記の処理によれば、内燃機関１０の始動が開始された後、潤滑油供給時間タイマＴに所定のオン時間Ｔ０Ｎが計数されるまで、電磁駆動弁２０にミスト状の潤滑油を供給することができる。
【００５１】
本ルーチン中、上記ステップ１０４で、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が所定のオン時間ＴＯＮを超えていると判別される場合、すなわち、Ｔ≦Ｔ０Ｎが成立しないと判別される場合は、次にステップ１１０の処理が実行される。
ステップ１１０では、エアポンプ１１０をオフ状態とする処理が実行される。本ステップ１１０の処理が実行されると、以後、オイル霧化器８４から電磁駆動弁２０への潤滑油の供給が停止される。
【００５２】
ステップ１１２では、内燃機関１０の機関回転数ＮＥが読み込まれる。
ステップ１１４では、内燃機関１０に吸入される空気量Ｇが読み込まれる。
ステップ１１６では、機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇとに基づいて、所定値αが演算される。所定値αは、機関回転数ＮＥが高いほど、すなわち、電磁駆動弁２０の摺動部が高速で摺動するほど、また、吸入空気量Ｇが多量であるほど、すなわち、電磁駆動弁２０の摺動部が高温となり易いほど大きな値とされる。
【００５３】
ステップ１１８では、潤滑油供給時間タイマＴを、所定値αだけインクリメントする処理が実行される。上記の処理によれば、電磁駆動弁２０の摺動部が高速で摺動するほど、また、その摺動部が高温となり易いほど潤滑油供給時間タイマＴを急な勾配で増加させることができる。
ステップ１２０では、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が所定のオフ時間Ｔ０ＦＦ に到達しているか否かが判別される。その結果、未だＴ≧Ｔ０ＦＦ が成立しないと判別される場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンが終了される。一方、Ｔ≧ＴＯＦＦ が成立すると判別される場合は、次にステップ１２２の処理が実行される。
【００５４】
ステップ１２２では、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が“０”にリセットされる。本ステップ１２２の処理が実行されると今回のルーチンが終了される。
上記ステップ１２２の処理が実行された後再び本ルーチンが起動されると、ステップ１００およびステップ１０４を経由して、ステップ１０６の処理、すなわち、潤滑油の供給を開始するための処理が実行される。以後、電磁駆動弁２０には、所定のオフ時間ＴＯＦＦ を一周期として、所定のオン時間ＴＯＮだけ継続して間欠的に潤滑油が供給される。
【００５５】
上記の処理によれば、内燃機関１０の始動が開始された後、電磁駆動弁２０に対して間欠的に潤滑油を供給することができると共に、内燃機関１０の運動状態に応じて、潤滑油の供給が停止される期間を伸縮させることができる。このため、電磁駆動弁２０によれば、アーマチャ室４０に潤滑油を過剰に滞留させることなく、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に、適量の潤滑油を供給することができる。
【００５６】
尚、上記の実施例においては、アーマチャ軸３６および弁軸２８が前記請求項１記載の「軸部材」に、軸受け４６，６０が前記請求項１記載の「第１及び第２の軸受け部」に、アーマチャ軸３６の油路３７が前記請求項１記載の「油路」に、エアポンプ８２およびオイル霧化器８４が前記請求項１記載の「潤滑油供給機構」に、それぞれ相当している。
【００５７】
次に、図６を参照して、本発明の第２実施例である電磁駆動弁について説明する。
図６は、本実施例の電磁駆動弁に用いられる軸受け１３０およびアーマチャ軸３６の拡大図を示す。本実施例の電磁駆動弁は、上記図１に示す電磁駆動弁２０において、軸受け４６を軸受け１３０に交換することで実現される。
【００５８】
軸受け１３０は、環状溝１３２と油路１３４とを備えている。油路１３４は、第１実施例における軸受け４６の油路４８と同様に分配路５０に連通している。環状溝１３２は、アーマチャ軸３６の周囲を取り巻くように、かつ、軸受け１３０の上方に開口するように設けられている。すなわち、本実施例の電磁駆動弁において、軸受け１３０の環状溝１３２は、図１に示すアッパスプリング室８１に開口している。
【００５９】
本実施例の構成によれば、アーマチャ軸３６の吸入孔４９と環状溝１３２とが連通状態となった際に、油路３７のミスト状の潤滑油が高い圧力を保持したまま供給されるのを防止することができる。このため、本実施例の電磁駆動弁によれば、第１実施例の電磁駆動弁２０に比して、潤滑油が過剰に供給されるのを防止するうえで更に有利な状況を形成することができる。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、弁体の開閉動作に伴って摺動の生ずる部位に、潤滑油を供給することができる。
また、請求項２および請求項３記載の発明によれば、電磁駆動弁の内部に潤滑油が過剰に供給されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁を搭載する内燃機関の要部の断面図である。
【図２】図１に示す電磁駆動弁が備える軸受けおよびアーマチャ軸の拡大図である。
【図３】図１に示す電磁駆動弁の摺動部に潤滑油を導く経路を表す図である。
【図４】図１に示す電磁駆動弁の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図１に示す電磁駆動弁において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例である電磁駆動弁が備える軸受けおよびアーマチャ軸の拡大図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１２ シリンダヘッド
２０，２２ 電磁駆動弁
２４ 吸気弁
２６ 排気弁
２８ 弁軸
３０ バルブガイド
３６ アーマチャ軸
３７，４８，５３，６８ 油路
４１ 第１電磁コア
４６，６０ 軸受け
４７，１３２ 環状溝
４９ 吸入孔
５０ 分配路
５５ 第２電磁コア
６２ 放出孔
６６，７０ 貫通孔
８２ エアポンプ
８４ オイル霧化器
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として好適な電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平７−３０５６１２号に開示される如く、内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する電磁駆動弁が知られている。上記従来の電磁駆動弁は、弁体と一体に構成された弁軸と、弁軸を摺動可能に保持するバルブガイドとを備えている。また、上記従来の電磁駆動弁は、弁軸に電磁力を伝達するアーマチャおよびアーマチャ軸と、アーマチャ軸を摺動可能に保持する軸受けとを備えている。
【０００３】
上記従来の電磁駆動弁によれば、アーマチャに対して弁体を開弁方向に付勢する電磁力と、弁体を閉弁方向に付勢する電磁力とを交互に作用させることにより、弁体を繰り返し開閉させることができる。従って、上記従来の電磁駆動弁によれば、内燃機関の運動状態に応じて電磁力を制御することで、吸気弁としての機能、および、排気弁としての機能を実現することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の電磁駆動弁の作動時には、弁軸とバルブガイドとの間、および、アーマチャ軸とその軸受けとの間に摺動摩擦が生ずる。従って、内燃機関を円滑に作動させるためには、その摺動摩擦を小さく抑制することが重要である。しかし、上記従来の電磁駆動弁においては、摺動摩擦を抑制する手だてが何ら施されていない。この点、従来の電磁駆動弁の構造は、内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する構造として、必ずしも最適なものではなかった。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、弁体の開閉動作に伴って摺動する摺動部に潤滑油を供給する電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、弁体に電磁力を伝達する軸方向に摺動可能な軸部材と、前記軸部材を軸方向に摺動可能に保持する第１及び第２の軸受け部とを備え、前記弁体を電磁力を用いて駆動する電磁駆動弁において、
前記軸部材が、その内部に軸方向に沿って形成される油路と、前記軸部材の外周面に形成され、前記油路に連通する吸入孔及び放出孔とを備え、かつ、
前記第１の軸受け部の前記軸部材との摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を備え、
前記軸部材の吸入孔は、前記軸部材の軸方向の位置に応じて、前記第１の軸受け部の前記軸部材との摺動部に対向し、前記第１の軸受け部に供給された潤滑油を前記油路内に吸入する機能を有し、
前記軸部材の放出孔は、前記軸部材の軸方向の位置に応じて、前記第２の軸受け部の前記軸部材との摺動部に前記油路内の潤滑油を放出する第１の機能と、前記軸部材の外部に前記油路内の潤滑油を放出する第２の機能とを有することを特徴とする電磁駆動弁により達成される。
【０００７】
本発明において、弁体が開閉動作を繰り返す際には、軸部材と、第１及び第２の軸受け部との間に摺動が生ずる。軸部材には油路と第１及び第２の貫通孔とが形成されている。油路には、潤滑油供給機構から潤滑油が供給される。また、油路に供給された潤滑油は、第１及び第２の貫通孔から第１及び第２の軸受け部にそれぞれ供給される。上記の如く第１及び第２の軸受け部に潤滑油が供給されると、弁体の開閉動作に伴う摺動摩擦が低減される。
【０００８】
上記の目的は、請求項２に記載する如く、上記請求項１記載の電磁駆動弁において、
前記潤滑油供給機構が、前記軸部材の油路に、間欠的に潤滑油を供給する電磁駆動弁により達成される。
本発明において、弁体の開閉動作に伴う摺動摩擦を低減させるための潤滑油は、間欠的に供給される。潤滑油を間欠的に供給すると、電磁駆動弁の内部に過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。
【０００９】
また、上記の目的は、請求項３に記載する如く、上記請求項１および請求項２の何れか一項記載の電磁駆動弁において、
前記潤滑油供給機構が、ミスト状の潤滑油を供給する電磁駆動弁によっても達成される。
本発明において、電磁駆動弁には、ミスト状の潤滑油が供給される。潤滑油をミスト状にして供給することによれば、電磁駆動弁の内部に過剰な潤滑油が供給されるのを防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である内燃機関１０の要部の断面図を示す。内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えている。シリンダヘッド１２には、吸気ポート１４および排気ポート１６が形成されている。吸気ポート１４および排気ポート１６は、燃焼室１８に連通している。
【００１１】
シリンダヘッド１２には、電磁駆動弁２０および２２が収納されている。電磁駆動弁２０は、吸気ポート１４と燃焼室１８とを導通または遮断する吸気弁２４を備えている。一方、電磁駆動弁２２は、排気ポート１６と燃焼室１８とを導通または遮断する排気弁２６を備えている。電磁駆動弁２０および２２は、吸気弁２４および排気弁２６が異なる径を有していることを除き、同様の構成を有している。以下、それらの代表例として、電磁駆動弁２０の構造および動作について説明する。
【００１２】
電磁駆動弁２０は弁軸２８を備えている。弁軸２８は吸気弁２４と一体に設けられている。シリンダヘッド１２の内部には、弁軸２８を摺動可能に把持するバルブガイド３０が固定されている。バルブガイド３０の上端部には、バルブステムオイルシール３１が配設されている。バルブステムオイルシール３１は、バルブガイド３０の内部に潤滑油が過度に流入するのを防止する。弁軸２８の上端部には、ロアリテーナ３２が固定されている。
【００１３】
ロアリテーナ３２の下部にはロアスプリング３３が配設されている。ロアスプリング３３は、ロアリテーナ３２を、図１に於ける上方に向けて付勢している。以下、ロアスプリング３３の配設される空間をロアスプリング室３４と称す。シリンダヘッド１２には、ロアスプリング室３４と、図示しないオイル溜まりとを連通する潤滑油通路３５が形成されている。
【００１４】
弁軸２８の上端部は、アーマチャ軸３６に当接している。アーマチャ軸３６は、非磁性材料で構成された部材である。アーマチャ軸３６の中央部には、油路３７が形成されている。アーマチャ軸３６の上部には、油路３７を閉塞するためのプラグ３８が圧入されている。アーマチャ軸３６には、アーマチャ３９が固定されている。アーマチャ３９は、磁性材料で構成された環状の部材である。以下、アーマチャ３９が配設される空間をアーマチャ室４０と称す。
【００１５】
アーマチャ３９の上方には、第１電磁コア４１が配設されている。第１電磁コア４１は、アッパコイル４２及びアッパコア４３を備えている。アッパコア４３は、磁性材料で構成された環状の部材である。アッパコア４３の中央部にはコア内筒４４が設けられている。また、第１電磁コア４１の上方には、アッパプレート４５が配設されている。アッパプレート４５の中央部には軸受け４６が配設されている。アーマチャ軸３６は、コア内筒４４の上方において、軸受け４６によって摺動可能に保持されている。また、コア内筒４４とアーマチャ軸３６との隙間の設定は、上下の軸受け４６，６の間でアーマチャ軸が摺動するうえで接触しないように決められている。
【００１６】
図２は、軸受け４６およびアーマチャ軸３６の拡大図を示す。図２に示す如く、軸受け４６は、環状溝４７と油路４８とを備えている。環状溝４７は、アーマチャ軸３６を取り巻くように軸受け４６の内周面に形成されている。油路４８は、環状溝４７と軸受け４６の側面とを導通させるように形成されている。また、アーマチャ軸３６には、油路３７に連通する吸入孔４９が設けられている。吸入孔４９は、アーマチャ軸３６が下方側の変位端近傍に位置する場合に、すなわち、電磁駆動弁２０によって吸気弁２４がほぼ全開状態に達した際に、環状溝４７と導通するように構成されている。
【００１７】
図１に示す如く、アッパプレート４５には、油路４８に連通する分配路５０が形成されている。分配路５０の端部には、分配路５０を閉塞するためのプラグ５１が圧入されている。アッパプレート４５には、ピンリング５２の一端が挿入されている。ピンリング５２の他端は、シリンダヘッド１２に圧入されている。シリンダヘッド１２の内部には、ピンリング５２を介して分配路５０に連通する油路５３が形成されている。油路５３は、内燃機関１０が備える全ての電磁駆動弁２０のそれぞれに対応して設けられている。シリンダヘッド１２の内部には、全ての油路５３に連通するオイルギャラリ５４が形成されている。
【００１８】
アーマチャ３９の下方には、第２電磁コア５５が配設されている。第２電磁コア５５は、ロアコイル５６及びロアコア５７を備えている。ロアコア５７は、磁性材料で構成された環状の部材である。ロアコア５７の中央部にはコア内筒５８が設けられている。また、第２電磁コア５５の下方には、ロアプレート５９が配設されている。ロアプレート５９の中央部には軸受け６０が配設されている。アーマチャ軸３６は、コア内筒５８の下方において、軸受け６０によって摺動可能に保持されている。
【００１９】
アーマチャ軸３６には、油路３７に連通する放出孔６２が設けられている。図１において、吸気弁２４は、電磁駆動弁２０によって中立状態に維持されている。図１に示す如く、放出孔６２は、吸気弁２４が中立状態とされる場合に、軸受け６０の僅かに下方側でロアスプリング室３４に開放されるように構成されている。
【００２０】
アッパコア４３およびロアコア５７の外周には、コアガイド６４が配設されている。アッパコア４３とロアコア５７との相対位置は、コアガイド６４によって適正な関係に維持されている。コアガイド６４の側面には、貫通孔６６が設けられている。貫通孔６６の位置は、その一部が僅かにロアコア５７と重なる位置に定められている。
【００２１】
本実施例において、電磁駆動弁２０および吸気弁２４は、それらの軸方向が垂直方向から所定角θだけ傾斜するように配設されている。このため、ロアコア５７の上端面には、内燃機関１０の中央側を最も高くし、内燃機関１０の側面側を最も低くする傾斜が形成されている。本実施例において、上述した貫通孔６６は、ロアコア５７の上端面が最も低くなる内燃機関１０の側面側に設けられている。
【００２２】
シリンダヘッド１２には、コアガイド６４の側面に沿って延在する油路６８が設けられている。油路６８の一端は、シリンダヘッド１２の上端面に開口している。一方、油路６８の他端は、ロアスプリング室３４に連通している。油路６８は、貫通孔６６に開口するように、内燃機関１０の側面側に設けられている。アッパプレート４５には、分配路５０と交叉しないように貫通孔７０が形成されている。シリンダヘッド１２の油路６８は、その上端部においてアッパプレート４５の貫通孔７０に連通している。
【００２３】
アッパプレート４５の上部には、アッパキャップ７２が配設されている。アッパキャップ７２の上端には、アジャスタボルト７４およびロックナット７６が配設されている。アジャスタボルト７４の下部には、アーマチャ軸３６に連結されたアッパリテーナ７８が配設されている。また、アジャスタボルト７４とアッパリテーナ７８との間には、アッパスプリング８０が配設されている。以下、アッパスプリング８０が配設される空間をアッパスプリング室８１と称す。
【００２４】
アッパスプリング８０は、アッパリテーナ７８およびアーマチャ軸３６を、図１における下方へ向けて付勢している。アーマチャ３９の中立位置は、アジャスタボルト７４により調整される。本実施例において、アーマチャ３９の中立位置は、第１電磁コア４１と第２電磁コア５５の中央部となるように調整されている。
【００２５】
以下、電磁駆動弁２０の動作について説明する。アッパコイル４２およびロアコイル５６に励磁電流が供給されていない場合は、アーマチャ３９がその中立位置、すなわち、第１電磁コア４１と第２電磁コア５５の中央に維持される。アーマチャ３９が中立位置に維持された状態で、アッパコイル４２に励磁電流が供給され始めると、アーマチャ３９と第１電磁コア４１との間に、アーマチャ３９を第１電磁コア４１側へ引き寄せる電磁力が発生する。
【００２６】
このため、電磁駆動弁２０によれば、アッパコイル４２に適当な励磁電流を供給することで、アーマチャ３９、アーマチャ軸３６、および、吸気弁２４等を第１電磁コア４１側へ変位させることができる。アーマチャ軸３６は、アーマチャ３９がアッパコア４３と当接するまで第１電磁コア４１側へ変位することができる。吸気弁２４は、アーマチャ３９がアッパコア４３と当接する状況下では吸気ポート１４を閉塞する。従って、電磁駆動弁２０によれば、アッパコイル４２に適当な励磁電流を供給することで、吸気弁２４を全閉状態とすることができる。
【００２７】
吸気弁２４が全閉状態に維持されている場合、アッパスプリング８０およびロアスプリング３３は、アーマチャ軸３６を中立位置に向けて付勢する。このような状況下でアッパコイル４２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ軸３６は、以後、アッパスプリング８０とロアスプリング３３のバネ力に従って単振動の動作を開始する。
【００２８】
アーマチャ軸３６が、単振動の動作に従って第１電磁コア４１側から第２電磁コア５５側へ変位する過程では、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との間、および、弁軸２８とバルブガイド３０との間に摺動が生ずる。電磁駆動弁２０によれば、第２電磁コア５５に電磁力を発生させることで、上記の摺動に伴うエネルギの損失を補って、アーマチャ３９が第２電磁コア５５に当接するまでアーマチャ軸３６を変位させることができる。
【００２９】
吸気弁２４は、アーマチャ３９が第２電磁コア５５とが当接する際に全開状態となる。従って、電磁駆動弁２０によれば、アッパコイル４２への励磁電流の供給を停止した後、所定のタイミングでロアコイル５６への励磁電流の供給を開始することで、少ない消費電力で吸気弁２４を全閉状態から全開状態に変化させることができる。
【００３０】
吸気弁２４が全開状態に変化した後、ロアコイル５６への励磁電流の供給が停止されると、吸気弁２４は、単振動の動作に従って全閉位置に向けて変位し始める。以後、適当なタイミングで、アッパコイル４２およびロアコイル５６に繰り返し励磁電流を供給すると、少ない消費電力で吸気弁２４を開閉動作させることができる。
【００３１】
上述の如く、電磁駆動弁２０の作動中は、アーマチャ３６と軸受け４６，６０との間、および、弁軸２８とバルブガイド３０との間に摺動が生ずる。従って、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるためには、それらの摺動部における摺動摩擦を小さく抑制することが重要である。本実施例の電磁駆動弁２０は、上記の要求を充たすべく、アーマチャ３６と軸受け４６，６０との間、および、弁軸２８とバルブガイド３０との間に潤滑油を供給する点に特徴を有している。
【００３２】
図３は、電磁駆動弁２０の摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給経路を示す。本実施例において、内燃機関１０は、エアポンプ８２およびオイル霧化器８４を備えている。エアポンプ８２は、オイル霧化器８４に対して高圧エアを供給する。オイル霧化器８２は、吸入孔から吸入した潤滑油をエアポンプ８２から供給される高圧エアで霧化し、その吐出孔からミスト状の潤滑油を吐出する。オイル霧化器８４から吐出されるミスト状の潤滑油は、シリンダヘッド１２のオイルギャラリ３０に供給される。
【００３３】
オイルギャラリ３０に供給された潤滑油は、油路５３および分配路５０を介して電磁駆動弁２０の軸受け４６に到達する。軸受け４６に到達した潤滑油は、油路４８および環状溝４７を通って軸受け４６の内周面に到達する。軸受け４６の内周面に到達した潤滑油は、環状溝４７と吸入孔４９とが導通していない場合には軸受け４６とアーマチャ軸３６との間に供給される。上記の如く軸受け４６とアーマチャ軸３６との間に供給される潤滑油は、軸受け４６とアーマチャ軸３６との摺動摩擦を抑制する機能を果たした後、軸受け４６の上下から漏出してアッパスプリング室８１およびアーマチャ室４０に進入する（図３における経路▲１▼および▲２▼）。
【００３４】
アッパスプリング室８１に進入した潤滑油は、貫通孔７０および油路６８を通ってロアスプリング室３４に到達する（図３に示す経路▲３▼）。一方、アーマチャ室４０に進入した潤滑油は、貫通孔６６を通って油路６８に進入し、その後ロアスプリング室３４に到達する（図３に示す経路▲４▼）。
軸受け４６の内周面に到達した潤滑油は、環状溝４７と吸入孔４９とが導通している場合は、吸入孔４９からアーマチャ軸３６内部の油路３７に流入し、アーマチャ軸３６の下端部において放出孔６２に到達する（図３における経路▲５▼）。このため、電磁駆動弁２０においては、放出孔６２にもミスト状の潤滑油が供給される。
【００３５】
放出孔６２に到達した潤滑油は、放出孔６２が軸受け６０により閉塞されている場合は、アーマチャ軸３６と軸受け６０との間に供給される（図３における経路▲６▼）。上記の如くアーマチャ軸３６と軸受け６０との間に供給される潤滑油は、両者の摺動摩擦を抑制する機能を果たした後、軸受け６０の下部から漏出してロアスプリング室３４に進入する（図３における経路▲７▼）。また、放出孔６２に到達した潤滑油は、放出孔６２が軸受け６０の下方でロアスプリング室３４に開放されている場合は、放出孔６２から直接ロアスプリング室３４に吐出される（図３における経路▲８▼）。
【００３６】
電磁駆動弁２０においては、上記の如く、種々の経路を介してロアスプリング室３４に潤滑油が供給される。ロアスプリング室３４に供給された潤滑油の一部は、弁軸２８の周囲に付着して、弁軸２８とバルブガイド３０との間に供給される。この際、バルブステムオイルシール３１は、燃焼室１８に潤滑油が過度に浸入するのを防ぐため、弁軸２８とバルブガイド３０との間に潤滑油が過度に供給されるのを防止する。
【００３７】
弁軸２８とバルブガイド３０との間に供給される潤滑油は、両者の摺動摩擦を抑制する機能を果たした後、残りの潤滑油と共に潤滑油通路３５に流入する。潤滑油通路３５に流入した潤滑油は、内燃機関１０のオイル溜まり８６に流入した後再び循環系に供給される。
上記の如く、電磁駆動弁２０によれば、軸受け４６とアーマチャ軸３６との摺動部、軸受け６０とアーマチャ軸３６との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に適宜潤滑油が供給されるように潤滑油を循環させることができる。
【００３８】
図４は、電磁駆動弁２０の動作と、潤滑油の流通状態との関係を表すタイムチャートを示す。図４（Ａ）は、吸気弁２４の開閉動作を示す。図４（Ａ）に示す如く、吸気弁２４は、所定機関毎に全開状態と全閉状態とを繰り返す。内燃機関１０において、吸気弁２４の開閉は、７２０°ＣＡ毎に２回行われる。
図４（Ｂ）は、アーマチャ軸３６の吸入孔４９と軸受け４６の環状溝４７との導通状態を示す。上述の如く、吸入孔４９は、吸気弁２４がほぼ全開状態に達した際に環状溝４７と導通するように構成されている。このため、吸入孔４９と環状溝４７とは、図４（Ｂ）に示す如く、吸気弁２４が全開状態となる時期とほぼ同期して導通状態となる。
【００３９】
図４（Ｃ）は、軸受け４６とアーマチャ軸３６との間に潤滑油が供給される時期を示す。電磁駆動弁２０において、軸受け４６とアーマチャ３６との間には、吸入孔４９と環状溝４７とが遮断されている場合に潤滑油が供給される。従って、潤滑油は、図４（Ｃ）に示す如く、 （ｉ）吸気弁２４が全閉状態である時期、および、（ｉｉ）吸気弁２４が全閉状態から全開状態へ、または、全開状態から全閉状態に変位する時期、すなわち、電磁駆動弁２０の摺動部に摺動が生ずる時期において、軸受け４６とアーマチャ３６との間に供給される。
【００４０】
図４（Ｄ）は、アーマチャ軸３６の放出孔６２の開放状態を示す。上述の如く、放出孔６２は、吸気弁２４が中立位置に維持される場合に、軸受け６０の僅か下方に位置するように設けられている。このため、放出孔６２は、図４（Ｄ）に示す如く、吸気弁２４が中立位置近傍の所定位置から全開側にかたよった位置に存在する場合に開放状態となる。
【００４１】
図４（Ｅ）は、軸受け６０とアーマチャ軸３６との間に潤滑油が供給される時期を示す。電磁駆動弁２０において、軸受け６０とアーマチャ３６との間には、放出孔６２が軸受け６０に閉塞されている場合に潤滑油が供給される。従って、潤滑油は、図４（Ｅ）に示す如く、 （ｉ）吸気弁２４が全閉状態である時期、および、（ｉｉ）吸気弁２４が全閉状態から中立位置近傍の所定位置に向かって、または、中立位置近傍の所定位置から全閉状態に向かって変位する過程において、軸受け６０とアーマチャ３６との間に供給される。
【００４２】
図４（Ｆ）は、弁軸２８とバルブガイド３０との間に潤滑油が供給される時期を示す。電磁駆動弁２０において、弁軸２８とバルブガイド３０との間には、放出孔６２からロアスプリング室３４に直接的に供給された潤滑油の一部、および、油路６８を介して間接的に供給された潤滑油の一部が供給される。放出孔６２がロアスプリング室３４に直接的に潤滑油を供給する時期は、放出孔６２がロアスプリング室３４に開放される時期に限定される。一方、油路６８からロアスプリング室３４へは、常時潤滑油が流入する。このため、図４（Ｆ）に示す如く、弁軸２８とバルブガイド３０との間には、ほぼ常に直接的または間接的に潤滑油が供給されている。
【００４３】
上述の如く、電磁駆動弁２０によれば、吸気弁２４が開閉動作を繰り返す過程で、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に適宜潤滑油を供給することができる。従って、電磁駆動弁２０によれば、大きな摺動損失を発生させることなく、少ない電力消費で、吸気弁２４を円滑に開閉させることができる。
【００４４】
電磁駆動弁２０において、オイルギャラリ５４から油路５３に潤滑油が過剰に供給されると、軸受け４６，６０から漏出した潤滑油がアーマチャ室４０に多量に滞留することがある。アーマチャ室４０に、多量の潤滑油が滞留すると、アーマチャ３９の変位が妨げられて、電磁駆動弁２０が円滑に作動しない事態が生じ得る。従って、電磁駆動弁２０においては、その内部に過剰な潤滑油が供給されるのを防止することが必要である。
【００４５】
電磁駆動弁２０において、油路５３や分配路５０の径を十分に小さくすれば、軸受け４６に到達する潤滑油の量を抑制することができる。しかし、油路５３や分配路５０を小径とするためには、例えば放電加工等の微細加工が必要となる。また、油路５３や分配路５０を小径とすると、それらの内部に異物等がつまり易くなる。このため、電磁駆動弁２０において、油路５３や分配路５０には、ある程度の径を確保することが望ましい。
【００４６】
上述の如く、本実施例においては、電磁駆動弁２０にミスト状の潤滑油を供給することとしている。潤滑油をミスト状にして供給する手法によれば、油路５３や分配路５０にある程度の径を確保しつつ、軸受け４６に到達する潤滑油の量を適量に抑制することができる。このため、電磁駆動弁２０によれば、コストアップや信頼性の低下等の不都合を引き起こすことなく、アーマチャ室４０に潤滑油が滞留するのを防ぐうえで有利な状況を形成することができる。
【００４７】
上述の如く、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるうえでは、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に潤滑油を供給することが有効である。しかし、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるうえでは、上記の摺動部に常に潤滑油を供給する必要はない。換言すれば、アーマチャ室４０に潤滑油が滞留するのを防ぎつつ、摺動部の摺動摩擦を抑制するうえでは、電磁駆動弁２０に対して間欠的に潤滑油を供給することが有利な場合がある。上記の観点より、本実施例においては、電磁駆動弁２０を円滑に作動させるうえで必要な時期にのみ、電磁駆動弁２０に間欠的に潤滑油を供給することとしている。
【００４８】
図５は、上記の機能を実現すべく電磁駆動弁２０において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図５に示すルーチンは、所定時間毎に起動される定時割り込みルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、先ずステップ１００の処理が実行される。
ステップ１００では、前回の処理サイクル時から今回の処理サイクル時にかけて内燃機関１０の始動が開始されたか否かが判別される。電磁駆動弁２０を円滑に作動させるためには、内燃機関１０の始動時に、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に潤滑油を供給することが適切である。このため、本ステップ１００で内燃機関１０の始動が開始されたと判別される場合は、潤滑油の供給を開始すべきであると判断できる。この場合、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、本ステップ１００で内燃機関１０の始動が開始されていないと判別される場合は、ステップ１０２がジャンプされ、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４９】
ステップ１０２では、潤滑油供給時間タイマＴが“０”にリセットされる。潤滑油供給時間タイマＴは、電磁駆動弁２０に対する潤滑油の供給が開始された後の経過時間を計数するためのタイマである。
ステップ１０４では、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が所定のオン時間ＴＯＮ以下であるか否かが判別される。その結果、Ｔ≦ＴＯＮが成立すると判別される場合は、潤滑油供給時間タイマＴが“０”にリセットされた後、未だオン時間ＴＯＮが経過していないと判断することができる。この場合、次にステップ１０６の処理が実行される。
【００５０】
ステップ１０６では、エアポンプ８２をオン状態とする処理が実行される。本ステップ１０６の処理が実行されると、以後、オイル霧化器８４は、オイルギャラリ５４にミスト状の潤滑油を供給し始める。
ステップ１０８では、潤滑油供給時間タイマＴがインクリメントされる。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。上記の処理によれば、内燃機関１０の始動が開始された後、潤滑油供給時間タイマＴに所定のオン時間Ｔ０Ｎが計数されるまで、電磁駆動弁２０にミスト状の潤滑油を供給することができる。
【００５１】
本ルーチン中、上記ステップ１０４で、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が所定のオン時間ＴＯＮを超えていると判別される場合、すなわち、Ｔ≦Ｔ０Ｎが成立しないと判別される場合は、次にステップ１１０の処理が実行される。
ステップ１１０では、エアポンプ１１０をオフ状態とする処理が実行される。本ステップ１１０の処理が実行されると、以後、オイル霧化器８４から電磁駆動弁２０への潤滑油の供給が停止される。
【００５２】
ステップ１１２では、内燃機関１０の機関回転数ＮＥが読み込まれる。
ステップ１１４では、内燃機関１０に吸入される空気量Ｇが読み込まれる。
ステップ１１６では、機関回転数ＮＥと吸入空気量Ｇとに基づいて、所定値αが演算される。所定値αは、機関回転数ＮＥが高いほど、すなわち、電磁駆動弁２０の摺動部が高速で摺動するほど、また、吸入空気量Ｇが多量であるほど、すなわち、電磁駆動弁２０の摺動部が高温となり易いほど大きな値とされる。
【００５３】
ステップ１１８では、潤滑油供給時間タイマＴを、所定値αだけインクリメントする処理が実行される。上記の処理によれば、電磁駆動弁２０の摺動部が高速で摺動するほど、また、その摺動部が高温となり易いほど潤滑油供給時間タイマＴを急な勾配で増加させることができる。
ステップ１２０では、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が所定のオフ時間Ｔ０ＦＦ に到達しているか否かが判別される。その結果、未だＴ≧Ｔ０ＦＦ が成立しないと判別される場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンが終了される。一方、Ｔ≧ＴＯＦＦ が成立すると判別される場合は、次にステップ１２２の処理が実行される。
【００５４】
ステップ１２２では、潤滑油供給時間タイマＴの計数値が“０”にリセットされる。本ステップ１２２の処理が実行されると今回のルーチンが終了される。
上記ステップ１２２の処理が実行された後再び本ルーチンが起動されると、ステップ１００およびステップ１０４を経由して、ステップ１０６の処理、すなわち、潤滑油の供給を開始するための処理が実行される。以後、電磁駆動弁２０には、所定のオフ時間ＴＯＦＦ を一周期として、所定のオン時間ＴＯＮだけ継続して間欠的に潤滑油が供給される。
【００５５】
上記の処理によれば、内燃機関１０の始動が開始された後、電磁駆動弁２０に対して間欠的に潤滑油を供給することができると共に、内燃機関１０の運動状態に応じて、潤滑油の供給が停止される期間を伸縮させることができる。このため、電磁駆動弁２０によれば、アーマチャ室４０に潤滑油を過剰に滞留させることなく、アーマチャ軸３６と軸受け４６，６０との摺動部、および、弁軸２８とバルブガイド３０との摺動部に、適量の潤滑油を供給することができる。
【００５６】
尚、上記の実施例においては、アーマチャ軸３６および弁軸２８が前記請求項１記載の「軸部材」に、軸受け４６，６０が前記請求項１記載の「第１及び第２の軸受け部」に、アーマチャ軸３６の油路３７が前記請求項１記載の「油路」に、エアポンプ８２およびオイル霧化器８４が前記請求項１記載の「潤滑油供給機構」に、それぞれ相当している。
【００５７】
次に、図６を参照して、本発明の第２実施例である電磁駆動弁について説明する。
図６は、本実施例の電磁駆動弁に用いられる軸受け１３０およびアーマチャ軸３６の拡大図を示す。本実施例の電磁駆動弁は、上記図１に示す電磁駆動弁２０において、軸受け４６を軸受け１３０に交換することで実現される。
【００５８】
軸受け１３０は、環状溝１３２と油路１３４とを備えている。油路１３４は、第１実施例における軸受け４６の油路４８と同様に分配路５０に連通している。環状溝１３２は、アーマチャ軸３６の周囲を取り巻くように、かつ、軸受け１３０の上方に開口するように設けられている。すなわち、本実施例の電磁駆動弁において、軸受け１３０の環状溝１３２は、図１に示すアッパスプリング室８１に開口している。
【００５９】
本実施例の構成によれば、アーマチャ軸３６の吸入孔４９と環状溝１３２とが連通状態となった際に、油路３７のミスト状の潤滑油が高い圧力を保持したまま供給されるのを防止することができる。このため、本実施例の電磁駆動弁によれば、第１実施例の電磁駆動弁２０に比して、潤滑油が過剰に供給されるのを防止するうえで更に有利な状況を形成することができる。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、弁体の開閉動作に伴って摺動の生ずる部位に、潤滑油を供給することができる。
また、請求項２および請求項３記載の発明によれば、電磁駆動弁の内部に潤滑油が過剰に供給されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁を搭載する内燃機関の要部の断面図である。
【図２】図１に示す電磁駆動弁が備える軸受けおよびアーマチャ軸の拡大図である。
【図３】図１に示す電磁駆動弁の摺動部に潤滑油を導く経路を表す図である。
【図４】図１に示す電磁駆動弁の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図５】図１に示す電磁駆動弁において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施例である電磁駆動弁が備える軸受けおよびアーマチャ軸の拡大図である。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
１２ シリンダヘッド
２０，２２ 電磁駆動弁
２４ 吸気弁
２６ 排気弁
２８ 弁軸
３０ バルブガイド
３６ アーマチャ軸
３７，４８，５３，６８ 油路
４１ 第１電磁コア
４６，６０ 軸受け
４７，１３２ 環状溝
４９ 吸入孔
５０ 分配路
５５ 第２電磁コア
６２ 放出孔
６６，７０ 貫通孔
８２ エアポンプ
８４ オイル霧化器
Claims (3)
- 弁体に電磁力を伝達する軸方向に摺動可能な軸部材と、前記軸部材を軸方向に摺動可能に保持する第１及び第２の軸受け部とを備え、前記弁体を電磁力を用いて駆動する電磁駆動弁において、
前記軸部材が、その内部に軸方向に沿って形成される油路と、前記軸部材の外周面に形成され、前記油路に連通する吸入孔及び放出孔とを備え、かつ、
前記第１の軸受け部の前記軸部材との摺動部に潤滑油を供給する潤滑油供給機構を備え、
前記軸部材の吸入孔は、前記軸部材の軸方向の位置に応じて、前記第１の軸受け部の前記軸部材との摺動部に対向し、前記第１の軸受け部に供給された潤滑油を前記油路内に吸入する機能を有し、
前記軸部材の放出孔は、前記軸部材の軸方向の位置に応じて、前記第２の軸受け部の前記軸部材との摺動部に前記油路内の潤滑油を放出する第１の機能と、前記軸部材の外部に前記油路内の潤滑油を放出する第２の機能とを有することを特徴とする電磁駆動弁。 - 請求項１記載の電磁駆動弁において、
前記潤滑油供給機構が、前記軸部材の油路に、間欠的に潤滑油を供給することを特徴とする電磁駆動弁。 - 請求項１および請求項２の何れか一項記載の電磁駆動弁において、
前記潤滑油供給機構が、ミスト状の潤滑油を供給することを特徴とする電磁駆動弁。
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