JPH01227808A - 電子制御バルブ作動機構およびその操作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、２位置直線動作アクチエエータおよび特に、
ピストンおよびシャフト組立体に対して蓄積された空気
エネルギを使用して２位置間での変位を極めて迅速に行
う迅速作動アクチエエータに関するものである。

〔従来の技術〕

内燃エンジンのほとんどは、バルブをバルブ閉鎖位置に
向けてばね負荷し、回転カムシャフトに設けたカムによ
りこのばねの偏倚に抗して開放するポペットタイプであ
り、カムシャフトをエンジンのクランクシャフトに同期
させ、エンジンサイクルの固定されている好適な時期に
バルブを開閉するのが一般的である。この固定のタイミ
ングは高速エンジン速度に最適なタイミングと低速また
はエンジンアイドリング速度に最適なタイミングとの間
の妥協点である。

従来技術においては、このようなカム作動バルブ装置を
、エンジン速度並びにエンジンクランクシャフト角度位
置または他のパラメータの関数として開閉を制御するこ
とができる他の形式のバルブ開放機構に変更したら数多
くの利点が得られることが認識されてきている０例えば
、米国特許第４００９６９５号には、多数のエンジン作
動パラメータをモニタするダツシュボードコンピュータ
により制御するスプールバルブにより制御する液圧作動
バルブについて記載している。この特許は多くの利点が
見られるが、これら利点はこのような独立した個別のバ
ルブ制御により達成される。

普通のカム作動バルブに代わるものを創出しようという
他の試みとしてソレノイド作動バルブ、ソレノイド制御
液圧バルブオープナ−、バルブ開開用とバルブ閉鎖用の
個別のカム、および主目標としてエンジン要求に応じて
１個またはそれ以上のエンジンシリンダを停止させるい
くつかの手法（ｓｃｈｅｍｅ）がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

これら従来の試みは好ましい特性のすべてを満足させる
ものではなく、少なくとも以下の理由で所期の目標を達
成することはできなかった。少なくともソレノイドは磁
気吸引原理で動作し、吸引力は距離の自乗に反比例し、
装置の慣性に打ち勝つのに必要な利用可能な力が極めて
弱い点である。

液圧バルブアクチュエータおよびこのようなアクチュエ
ータのための特別な制御バルブは応答が緩慢で高い液圧
を使用しないと迅速にバルブを開閉することができない
。各バルブのための多重カムは、これらカムの相対的な
タイミングを制御するのに多重カムシャフトおよび複雑
な機械的装置またはサーボ機構を必要とし、従って、二
１ストが高くなり、信頼性が低下し、所期の動作よりも
開閉速度が低下する。更に、緩慢に作動するバルブによ
りもたらされるスロットル作用によりバルブ制御の目標
値を理想化することを妨げる。

本願人により１９８７年３月３日に出願された米国特許
出１ｆ）Ｊｌ第２１１９５号には、開放位置および閉鎖
位置で永久磁石ラッチを行うバルブアクチュエータが記
載されている。このアクチュエータは、電磁反発作用を
使用し、バルブを一方の位置から他方の位置に移動させ
る。これには、いくつかの減衰手段およびエネルギ回収
手段が含まれる。

本願人による他の出願としては、１９８７年に出１頭さ
れた米国特許第１５３２６２号（１個のバルブ動作でエ
ネルギを蓄積して次の動作を起動させるのに使用し、本
発明と同様のラッチ釈放計画を使用する潜在磁気エネル
ギ駆動バルブ機構）、同第１５３１５４号（ばねまたは
これと等価の空気圧を減衰装置およびエネルギ蓄積装置
の双方の機能を持たせ、加速力の一部を供給して一方の
位置から他方の位置への変位の補助をする反発動作潜在
エネルギ駆動バルブ機構）、および同第１５３１５５号
（空気動力バルブアクチュエータ）がある。最後の米国
特許出願の目立った特徴は、制御バルブおよびラッチプ
レートを主作業ピストンから分離し、ラッチ力を低下し
、また質量を減少し、この結果作動速度を速くしている
ことである。反発動作潜在エネルギ駆動バルブ機構の出
願は初期加速力は電磁的反発作用であるため最初に挙げ
た米国特許出願に使用したのと若干似ている。

最初に挙げた米国特許出願には、数多くの利点および既
存のバルブアクチュエータに組み込むのに好適な動作モ
ードの変更例が記載されており、参考としてこれら４個
の出願の記載を本願明細書に盛り込む。

本発明は、反発手法というよりも釈放型のメカニズムを
使用する。上述の従来の装置は、比較的低圧の空気供給
源と制御バルブ動作とを有し、減衰力および主起動力を
発生させるのに空気を使用する純粋に空気動力バルブで
ある。比較的低い圧力（８０〜１００ｐｓｉ）を使用す
ることによって、コストが安く、構造が簡単でしかも安
全性の高い１段空気コンプレッサ仕様の空気源を使用す
ることができる。

本発明の目的は、空気動カポベントバルブ、安定状態間
の変位時間を改善した双安定電磁変換器、空気動力バル
ブの磁気ランチおよび電磁解放装置、高速で動作しかつ
ほとんど瞬間的に復帰する能力を有するバルブ装置、移
動によりエネルギを蓄積し、移動行程の一方の極限に近
づくにつれて減速するようにし、蓄積したエネルギをバ
ルブの次の動作に使用するバルブ装置を得るにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明によれば、起動力の主要源として、強力に引き絞
られたほとんど質量のないばねのような動作をする予チ
ャージ圧力室を設けることによってこれらの目的を達成
する。これにより、多量の潜在エネルギをルし、このエ
ネルギは、磁気ラッチが釈放されたとき瞬間的にバルブ
シャフトの直線運動に変換される。

本発明による内燃エンジンに使用する電子制御空気動力
バルブ機構は、細長のバルブステムを有するエンジンバ
ルブと、バルブをバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置との
間にステムの長さ方向に移動させる空気圧力源とを有す
る。更に、空気減速装置を設け、バルブがバルブ開放位
置とバルブ閉鎖位置の一方に接近するにつれてバルブを
減速し、また永久磁石ラッチ装置を設け、バルブ開放位
置およびバルブ閉鎖位置の各位置にバルブを保持する。

更に、電子制御電磁石を設け、この電磁石を一時的に通
電し、永久磁石のラッチを無効にして釈放し空気源によ
りバルブを移動させるようにする。

本発明の好適な実施例としての双安定電子制御空気動力
変換器に、第１位置と第２位置との間に往復移動可能な
アーマチャを設け、圧縮空気源によりこのアーマチャを
往復移動させる。ピストンをこのアーマチャに固定して
このアーマチャと一緒に移動可能にし、第１位置と第２
位置とのほぼ中間に通気手段を設け、ピストンが第１位
置および第２位置のうちの一方に接近するにつれて空気
を排気し、ピストンから加速力を取り除くようにする。

この通気手段により、アーマチャが一方の位置に接近す
るにつれてアーマチャの制動とアーマチャからのエネル
ギ回収を容易にする。１対の空気シールを設け、アーマ
チャが前記第１位置にあるとき一方の空気シールが前記
ピストンの一方側の表面に掛合し、アーマチャが前記第
２位置にあるとき他方の空気シールが前記ピストンの反
対側の表面に掛合し、各シールは、それぞれピストン表
面に掛合するとき前記圧縮空気源にさらされるピストン
表面積を減少してアーマチャに加わる有効力を減少する
構成とする。アーマチャは永久磁石ラッチにより移動行
程の両極限に保持し、電磁石の一時的な通電により永久
磁石の磁界を無効にしてラッチを釈放する。

更に、本発明の好適な実施例としてのは、往復移動する
ピストンを有する４行程サイクル内燃エンジンに設けた
電子制御バルブ作動機構およびこの機構に関連した吸気
バルブの操作方法において、吸気バルブに関連するシリ
ンダが下死点に達した後の時点まで前記吸気バルブの閉
鎖を遅延させるステップと、エンジン速度およびエンジ
ンに対するトルク要求のうちの一方の増加の際に前記遅
延量を減少させるステップとを設ける。第１動作モード
において、吸入する混合気の量を直接制御する。第２の
モードにおいて、吸気バルブの閉鎖の前に多量の吸入燃
料／空気混合気をシリンダから追い出し、次いで他のエ
ンジンシリンダに吸入するため、低エンジン速度では前
記遅延を相当長くする。更に、本発明の他の実施例とし
ての往復移動するピストンを有する内燃エンジンに設け
た共通ピストンの電子制御バルブ作動機構お、よびこの
機構に関連した吸気バルブおよび排気バルブの操作方法
において、エンジンサイクルの一部における上死点から
下死点に至るピストン行程全体にわたり前記吸気バルブ
および排気バルブの双方を閉鎖状態に選択的に維持する
。この方法において、通常は４行程サイクルモードで動
作させ、ピストン行程全体にわたりバルブを閉鎖状態に
維持するとき６行程サイクルモードに変換する。

変換器としての好適な実施例は内燃エンジンのバルブ機
構である。このバルブは空気動力で動作しくｐｎｅｕｎ
＋ａｔｉｃａｌｌｙ　ｐｏｗｅｒｅｄ）　、電子的に制
御される（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ
ｌｅｄ）ため、本明細書において「ニュートロニック（
ｐｎｅｕｔｒｏｎｉｃ）　Ｊバルブと称する。

〔作　用〕

本発明は、強力ラッチ磁石を使用し、所定の短い期間の
電気的エネルギパルスにより磁石の周りのコイルを励磁
して磁石保持力を部分的に無効にし、ピストンを釈放す
るまでピストンおよびシャフト組立体を各位置に保持す
る。蓄積された空気ガスによりピストンおよびシャフト
組立体を他方の位置に向けて急速に加速する。ピストン
およびシャフト組立体の一方の位置から他方の位置への
移動中、機械的バルブは開放して高圧空気を室に流入さ
せ、ピストンに対向する力を与えてピストンを減速させ
るとともに、圧力がチャージされる室を、釈放の際にピ
ストンおよびシャフト組立体を第１位置に復帰させる準
備をとらせる状態にする。

このアクチュエータは、普通の内燃エンジンのガス交換
即ち、吸気または排気バルブを開閉するのに特に有効で
ある。その迅速動作の特徴により、バルブは、完全開放
位置と完全閉鎖位置との間をカム作動バルブの特徴であ
る緩慢な移動ではなく急速に移動する。

このアクチエエータ機構は、他の種々の用途例えば、コ
ンプレッサのバルブ動作および他の液圧または空気圧装
置でのバルブ動作または生産ライン環境で物品を移動す
るような場合に迅速制御動作が要求される液圧若しくは
機械的アクチエエータにおける迅速動作制御バルブに適
用できる。

（実施例） 次に図面につき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図には例えばエンジン排気ポート２１を開閉させる
１個のバルブ３１を動作させる機構を示す。

この機構は空気動力の電子制御とし、第６図に示すよう
な内燃エンジンに使用するものとして説明する。この機
構は空気推進原理を使用し、バルブ３１に作用して第４
および１図にそれぞれ示すバルブ開放位置とバルブ閉鎖
位置との間でバルブステムｌの長さ方向にバルブを移動
させる。他の推進源は対向する磁気ラッチの磁気吸着力
とする。この機構は少なくとも部分的にバルブステムｌ
を包囲するハウジング２３と、空気または他の空気作動
流体をハウジング２３内で循環させかつ蓄積させる構成
とを有する。この構成により作動流体はバルブ作動機構
を迅速に動作させるよう容易に利用できるようになる。

この機構は、主バルブ３１と、円筒形ハウジング２２内
に配置したピストン２の組立体とを有し、このハウジン
グ２２はハウジング２２よりも大きい外側のハウジング
２３内に位置する。高圧供給空気は第６図に示す空気ポ
ンプ３３によりキャビティ１３に供給され、キャビティ
１３はボート１４を介して流入マンホルド室１６に連通
ずる。室１６は高圧空気をボート１８．１９を介してそ
れぞれ端部室３５．３７に供給する。使用済低圧空気を
環状コレクタ室２０により非磁性材料のハウジング２２
の中間に収集し、排気マニホルド１７に送り、ボート１
５を経て排気コレクタキャビティ１２に排気する。

第１図においては、バルブは強磁性ピストン２が上方の
磁石およびコイル組立体９に接触し、磁気的にラッチさ
れた状態で完全に閉鎖する。この組立体９は、軸線方向
に磁化した環状の永久磁石３９と、環状のコイル４１と
、環状の強磁性の磁極片４３とを有する。この状態にお
いて円筒形の空気バルブ３はボート７を完全に開放し、
室１６から室２４に端部室３５を介して確実に完全に加
圧し、この圧力がピストン２の対向面に加わる。第１図
に示すようにバルブを閉鎖位置にラッチした状態で小さ
い円形のシール１１が室２４内の圧力にさらされるピス
トン表面積を減少し、従ってピストン２に対する下向き
力を制限する。ピストンがラッチされておらず、極めて
短かい距離下方に移動するときこのシールは解放され、
室２４内の圧力はピストン表面積全体に作用し、バルブ
を開放位置に迅速に加速する強い力を生ずる。ピストン
に作用する力は、圧力とこの圧力が加わる面積との積に
等しい。シール１１が解放されると面積、および従って
力は飛躍的に増大する。この増力効果により小さいラッ
チを使用してピストンを初期圧力に対して保持すること
ができ、この小さいラッチを釈放するには少ない電気エ
ネルギでよく、ラッチが釈放されるやいなやピストンに
フルプレッシャを加えることができる。

ラッチの釈放およびシールの解放は、電気エネルギのパ
ルスをコイル４１に加え、永久磁石３９の磁界に対抗し
て無効にし、減少したピストン表面積に加わる圧力によ
りピストンをシールから離れさせるに十分な電磁界を生
ずる。この後、力は増大しく成る実施例においては約３
倍に）、バルブを全下降行程の少なくとも半分にわたり
急速社加速する。バルブが下降すると、円筒形空気バル
ブ３はボート７を閉鎖しく第１図と第２図とを比較する
）、これによりピストンは、初めはボート７から補給さ
れた室２４内の空気圧力により加速されるが、膨張行程
の後半部分では室２４内に残存する高圧空気により加速
が持続する。

第２図において、ピストン２は排気ポート４５をカバー
しないまたは開放する程度に下方に移動し、室２４内の
圧力を排気マニホルド室１７に排気する。

図示の状態では、バルブは最大速度を得ており、加速も
減速もされない。排気された空気は室１７から排気コレ
クタキャビティ１２に流出し、第６図のポンプ３３の吸
気側に帰還する。このとき、ピストン２は室２５内の空
気を圧縮し始め、減速し始める。

第３図において、バルブ３１は更に下陣しており、バル
ブ３と同様の円筒形空気バルブ４はポート６をカバーせ
ずまたは開放し、端部室３７からの高圧空気を室２５に
流入させる。ポート６の開放は瞬間的に生じ、室２Ｓを
加圧し、十分な背圧を加えるまたはピストン２を減衰さ
せ、ピストンが磁石およびコイル組立体１０に接触する
直前に低速度に減速する。組立体１０は組立体９とほぼ
同一であり、永久磁石、コイル４７および磁極片を有す
る。この空気減衰は２つの大きな利点がある。即ち、ピ
ストンおよびバルブ組立体の運動エネルギを室２５．３
７内の空気の圧縮に変換し、ポンプの高圧側に帰還させ
る点で若干のエネルギ回収が行われる。更に、コイル４
７を付勢する際にエンジンバルプヲ次ニ閉鎖位置に戻す
ために室２５を完全に加圧する。円筒形空気バルブ３．
４はステムｌに沿って軸線方向に調整自在とし、ナラ）
４９．５１により所定位置にロックする。ポート７．６
の開閉は最適な背圧が得られ、ピストン２と磁石ラッチ
組立体との間にマイルドな衝突が得られるよう選択する
。磁気ラッチを生ずる前にピストン２は環状シール５３
に接触してシールを生じ、高圧にさらされる面積を減少
し、必要とされる保持力を減少する。第４図はバルブが
完全開放位置にラッチされた状態を示し、このとき室２
５は下方移動が減速したピストン２のポンプ作用により
予チャージされる。

第５図は、第１〜４図の実施例の変更例を示し、圧縮コ
イルばね５７．５９によりそれぞれ閉鎖位置に向けて偏
倚させられるポペットバルブ５２．５５を使用する。こ
れら２個のバルブは先の実施例の摺動空気バルブ３．４
の代りをして端部室３５．３７からの高圧を室２４．２
５に供給する。ステム１が上方に移動するとき、調整自
在の衝合ナツト６１およびばねワッシャ６３がバルブ５
２に掛合してこのバルブ５２を開放する。バルブ５５は
同様にバルブステムの下方移動でばねワッシャ６５に掛
合することによって開放する。ばね負荷ポペットバルブ
は高作動速度で通り過ぎ、空気を室２４または２５に初
期速度よりも速い速度で流入させ、バルブ作動能力より
も速くなる。第５図の装置の作動は上述の実施例と同様
である。

第６図においては、第１〜４図または第５図の必要な数
のバルブ機構（典型的には各エンジンシリンダに対して
２個）を内燃エンジン６９のカバー６７の下方に収容す
る。アキュムレータタンク７３からの高圧ライン７１を
エンジンブロックに接続し、第１〜４図の空気キャビテ
ィ１３に直接連通させ、すべてのバルブアクチュエータ
に供給する。吸気ライン７５を第１〜４図の各低圧コレ
クタキャビティ１２に接続し、膨張した空気をポンプ３
３の吸気側に帰還させる。ポンプの高圧出カライン７７
によりアキエムレータ７３内の圧力を維持し、このアキ
ュムレータ７３はポンプおよびバルブ機構により生ずる
圧力変動を減少する。ポンプ３３は電動モータ／ジェネ
レータ７９により駆動され、数個の二ニートロニック（
ｐｎｅｕｔｒｏｎｉｃ）バルブを作動させる空気圧力を
供給する。

コイル４１．４７に供給し、弁ステムを並進移動させる
電気エネルギのパルスはエンジン制御マイクロコンピュ
ータ８１から多重導線のケーブル８３から個々のコイル
に供給する。これらパルスの適正なタイミングはクラン
ク角（またはクランク角関数）センサ８５からのライン
８７の信号により決定される。

種々の他のエンジン作動パラメータ８９によりモニタす
る。エンジン作動を制御するマイクロコンピュータの使
用は文献に詳細に説明されているため、このような装置
の詳細については文献を参照されたい。初めにエンジン
イグニションを作動させるとき、コンピュータはライン
９１に信号を供給し、特定の用途においてバッテリの電
圧よりも高い電圧が必要な場合ハイパワースイッチング
ボックス９３により自動車バッテリのような電源からの
ライン９５のエネルギをライン９７を介してモータ７９
に供給する。

第７図の関数グラフには、それぞれピストンに加わる力
、バルブ３１の加速度、およびバルブ３１の速度を示す
。第７ａ図と第７ｂ図との違いは、ピストンが直線経路
のいずれかの端部位置（垂直ライン１０１、１０３）に
ラッチされる間にピストン面の減少面積に加わる休止（
ａｔ−ｒｅｓｔ）圧力にのみ存在する。

加わる力は加速度に比例する。垂直ライン１０５゜１０
７、１０９はそれぞれピストン行程の２５％、５０％、
７５％の位置を示す。バルブが初期に閉鎖位置１０１か
ら釈放れるとき、シール１１が解放され全力が加わる前
に僅かの間がある。バルブ３１が移動行程の２５％にわ
たり移動する時、バルブ３（第１〜４図参照）または５
２（第５図参照）は閉じる。移動行程の約５０％移動後
に最大の速度に達しており、ポート４５は開き、空気を
室２４から排気し、加速力は除去される。ピストンはこ
のときから減速し、移動行程の約７５％に達すると、バ
ルブ４または５５が開き、極めて減速力が加わる。この
減速力は、ピストンに作用する膨張空気による最大減速
よりも小さく、ピストンが減速し、停止させられるとき
、高圧側に空気を帰還させ、これにより室内の圧力を初
期作動圧力よりも高い値に増加させる。

第８図のグラフは、普通のカム作動バルブの有効バルブ
動作（点線曲線１４７）と本発明による電気機械変換器
により作動するバルブ動作（実線曲線１４９）との比較
を示し、双方ともピストンの上死点位置で作動し、上死
点を越えて２２０°の位置で閉じる。普通のバルブの初
期および末期のスロットリング作用は本発明のバルブの
迅速開閉により排除される。上述のケースのそれぞれに
対してバルブは実際は約０．４インチまたは１０ｍｍ開
くが、普通のエンジンの３／４．１／２および１／４ス
ロットル開度における曲線をそれぞれ１５１．１５３お
よび１５５で示し、有効インテークでのキャブレタスロ
ットリングの作用を示す。本発明によるバルブ構成によ
れば、普通のキブレーションではないほぼ大気圧でのマ
ニホルド燃料インジェクションが行われ、バルブはライ
ン１５７または１５９に沿う任意の好ましい時期に閉じ
ることができる。

第９図には、種々のエンジン速度での普通のカム駆動バ
ルブのバルブ動作（点線で示す）とニュートロニック作
動バルブの動作（実線で示す）との比較を示す。掻めて
高いクランクシャフト回転量においては、２つのタイプ
のバルブアクチュエータ間では相違は顕著ではないが低
い回転量では相違が顕著になる。

従って、スロットリング、熱伝達、シーテイングストレ
スレベルおよびダンピングのようなバルブ特性は制御す
ることができ、バルブタイミングをエンジン効率が最大
になるよう最適化することができる。迅速なバルブ動作
は、ボンピング損失を減少し、容積効率を増加し、また
エンジンのパワーストロークの長さを増加することがで
きる。

特に、吸気マニホルドをスロットリングして真空ポンプ
または可変吸気デンシティモードでエンジンを動作させ
ることによりエンジンを制御する代りに、断熱膨張およ
び断熱圧縮により吸気バルブが開放する持続時間を制御
することにより、またはサイクル中におけるエンジンに
対する吸気バルブをスロットリングすることに対して吸
気バルブを開く正味時間を制御することによりエンジン
、特にシリンダチャージを制御する。

サイクルにおける精密なポイントで吸気バルブを閉鎖す
ることにより、吸入混合気の吸気マニホルドへの逆流を
阻止することにより（この逆流は普通のバルブ動作エン
ジンでは低い回転数でよく見られる）低エンジン速度で
のトルクを増大させる。吸気バルブの急激な開放は、チ
ャージングサイクル中のタービニランス（乱流）を増加
し、燃料と空気の混合を向上させるという利点がある。

排気バルブのより迅速な開放により、これまで必要であ
った膨張ストロークでの排気ブローダウンを開始するリ
ードタイムを減少する。排気バルブのより遅い時期での
開放によりパワーストロークを伸ばし、ポ・ンピング損
失を減少する。排気バルブおよび吸気バルブの開閉が迅
速であればあるほど、エンジンの作動範囲全体にわたる
容積効率を向上させる流体力学的リゾナンスＱファクタ
が高くなる。またニアコンプレッサの容積効率の向上に
よりこのような吸気バルブ構成が可能になる。

排気バルブのより迅速な開放とともにスロットリングが
少なく、バルブを通過するホットガスの境界層のピーク
速度が減少することにより排気ガスからバルブへの熱伝
達を減少し、バルブをより冷えた状態で稼働させ、バル
ブの寿命を向上させる。

また排気ガスの冷却が減少するため排気ガス内の未燃焼
炭化水素濃度を減少する。

通常排気行程の終了時の近傍で放出される排気ガスはよ
り冷たい状態にある燃焼室壁に近い未燃焼境界層の掃気
作用により未燃焼の炭化水素の濃度が高い。排気バルブ
の閉鎖が迅速であると、炭化水素濃度の高いガスの再燃
焼をより持続させ、触媒コンバータの必要性をなくす。

排気ガスを保持することにより、現在のガス再循環装置
を不要にもする。

バルブの開閉時期を精密にコントロールすることにより
、種々の動作モードでの吸気および排気バルブを通過す
るマスフロー制御を可能とし、この結果好ましくない発
生物を減少し、容積効率を改善し、エンジン特性を最適
化することができる。

このような精密な電子制御により、エンジンを使用して
ないときすべてのバルブを閉鎖し、これにより燃焼室が
大気にさらされるのを回避し、従って燃焼室の腐食を減
少するということも含めて多くの修正制御を容易にする
。

エンジンをスタートさせる初期クランキングはクランク
速度が十分高くなるまで適正バルブの開放を維持するこ
とによって行う。このことによって寒冷気候時のスター
トを容易にする［無圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｌｅ
ｓｓ）　Ｊクランキングを生ずる。点火スパークの適切
な導入と結びついた適正チャージ状態でのシリンダから
の流出により、エンジンが短期間停止していたとき、例
えば停止信号で停車していたとき、クランキング動作な
しでエンジンを再スタートさせることができるようにな
る。

また例えば、高速道路での安定状態巡行中または他の低
負荷状態中での使用シリンダの数を制御することで、よ
り高い燃焼圧力および温度ゆえの優れたエントロピーの
ため動作シリンダをより一層効率的に動作させることが
できる。

減速中米燃焼炭化水素発生物を減少することも可能とな
る。普通のバルブエンジンでは、減速中吸気マニホルド
の真空状態が高くなり、マニホルド内面での燃料気化を
増加させ、従って過剰濃度混合気を燃焼することになる
。更に、普通のエンジンの低チャージシリンダでの過剰
濃度は、高チャージレベルで行われるように完全に点火
または燃焼せず、未燃焼炭化水素を多量に発生すること
になる。本発明による電子制御バルブ構成を具えるエン
ジンを使用すれば、選択したバルブを閉鎖し、前部のシ
リンダよりも少ない数のシリンダを使用して動作させる
ことにより正常なまたは迅速な減速を促進し、エンジン
に空気圧縮モードでパワー吸収をさせることができる。

スパーク、燃料およびバルブ動作を制御すると、吸気温
度の制御による熱回収を容易にする。例えば、最大トル
クよりも相当低い状態にエンジンを動作させているとき
のように燃焼温度が低い場合高熱回収を使用する。この
ような熱回収によれば、排気ガス保持状態が低くても高
くても燃焼特性制御を補助することができる。理想的に
は、燃焼温度は、最良のエントロピー状態が得られかつ
ＮＯＸ発生を制御できる所定最大値に維持されるべきで
ある。

炭化水素発生の減少は、排気バルブにおける急冷が減少
し、排気ガスブローダウン時間が減少し、排気行程の終
了時並びに減速中の発生物が少なくなり、バルブのオー
バーラツプ作動が少なくなることにより生ずる。これら
のことが組合さって触媒コンバータの必要性を大幅に減
少する。効率の向上は、本発明によるバルブ構成の極め
て迅速な開放動作に基因して動力行程ガス膨張が増加す
ることにより得られる。普通の排気バルブは、下死点の
手前の４５°の位置、６０ｐｓ　ｉのガス圧で開き始め
、排気ガスバルブポートの大きなスロットリングに抗し
て排気ガスを排気させるに必要なガス塊の運動エネルギ
ーを得るようにしている。本発明によるバルブは下死点
の近傍で開き、動力行程中の膨張をより多く利用するこ
とができる。

レシプロエンジンのバルブの開閉を完全に制御すること
によって通常動作の下で基本高膨張比を保持し、またこ
の膨張比を効果的に変化させチャージ温度が変化したと
きにも同一のシリンダチャージ量が得られるような設計
にすることができる。

高膨張比を最大限利用するためには同一ボア径で端部燃
焼室容積の長いストロークのエンジンを利用する。この
ことにより高い燃焼温度の低エントロピーによる高効率
のこれら高い燃焼温度によるＮＯＸの発生に対するトレ
ードオフおよび高い膨張比から得られる向上した効率を
可能にする排気ガスからの熱の回収を可能にする。

第１０〜１４図において、レシプロエンジンの種々の動
作モードでのアイドル状態、ミツドレンジ状態およびフ
ルパワー状態における本発明によるニュートロニック（
ｐｎｅｕ　ｔｒｏｎ　ｉｃ）バルブエンジンと比較した
普通のバルブエンジンのタイミングダイアダラムを示す
、普通のバルブ動作のタイミングは第１０ａ、　１０ｂ
および１０ｃ図に示すように速度またはトルクの変化と
ともに変化しない。第１０ａ図は低速動作を示し、第１
０ｂ図はミツドレンジ動作を示し、第１０ｃ図は高速動
作を示し、それぞれトルクには無関係であるとする。第
１０ｄ図は高トルクまたは低トルクでの本発明低速動作
を示し、第１０ｅおよび１０ｆ図は、それぞれミツドレ
ンジ、ミツドトルクおよび高レンジ、高トルクでの動作
を示す。

第１０ｄ、　ｔｏｅ、および１０ｆ図は、本発明バルブ
構成を使用したキャブレージジンまたはフューエルイン
ジェクションのスロットル動作エンジンに対するバルブ
タイミングの有益な変更を示す。この手法はエンジン特
性を大幅に改善するが、考えられる利点の全てを利用し
ていない。ボンピング損失を減少するためスロットル動
作しないマニホルドおよび直接吸気ポートフユーエルイ
ンジエクションヲ有スるニュートロニックバルブエンジ
ンは、流入混合気を制御する空気スロットリングキャプ
レタを有する標準エンジンバルブ動作に比べると、エン
ジンに設けたニュートロニックバルブに吸入される空気
量を、バルブを開いた状態にする有効時間に比例させる
ことができる。この時間はコンビエータ８１によりあら
ゆる特定の動作条件にマツチさせるよう制御できる。こ
の方法は、キャブレージジンまたはフューエルインジェ
クションを使用するスロットル動作エンジンとは若干異
なる。

第１１〜１４図においては、同じ小文字の付いた図面は
、同じ速度および同じトルク条件を示すものとする。第
１１ａ〜１４ａ図は、はぼ任意の速度での低トルク状態
動作を示し、第１１ｂ〜１４ｂ図は、ミツドレンジ、ミ
ツドトルク状態動作を示し、第１１ｃ〜１４ｃ図は高レ
ンジ、高トルク状態動作を示す。

第１ｉｄ−１４ｄ図は低速度、高トルク状態動作を示す
、第１ｉｅ〜１４ｅ図はミツドレンジ、高トルク状態動
作を示す、第１１ｆ−１４ｆ図は、高レンジ、高トルク
状態動作を示す。

第１１ａ図は、アイドル状態または極めて低速度および
低動力動作のためのニュートロニックバルブは極めて短
かい期間開く。バルブのこの速い開放および速い閉鎖は
極めて低いスロットリング損失で行うことができ、この
後圧縮モードへの低損失（断熱）移行期が続く。普通の
エンジンは、長いバルブ開放時間を使用して絞ったキャ
ブレタを通して少量の空気を導入する適切なスロットル
操作を行わなければならない。更に、このアイドルまた
低動力モードでは、排気バルブは、下死点またはは拡張
制御した膨張能力により最大効率を得るため（汚染物質
発生を減少する）膨張が減少したまたはゼロまたは負の
作用を行う時期に開放することができ、また汚染物質を
減少する上死点の手前で閉鎖することができる。標準エ
ンジン排気バルブは下死点の手前で開放されるため一層
多くの汚染物質を放出し、また排気バルブが上死点の前
後の調整した時期に開いたままにしておくと燃焼室の壁
から掃気される未燃焼炭化水素を排出する。

第１１ｂ図のミツドレンジ動作は、動力行程を吸気行程
に対して増加させて燃料消費経済性を効率的に改善向上
することを示す。動力行程の容積は吸気行程の容積の約
２倍であり、高圧ガスを吸気で掃気される容積の２倍の
容積に高圧ガスを膨張することができることにより、エ
ンジンはより高い膨張力、より低い排気ガス温度、およ
びより低い排気ブローダウン損失でより一層効率的に動
作する。膨張容積が吸気容積にほぼ等しくまた大きなス
ロットリング損失により効率を悪くする標準エンジンに
比べて本発明によれば、エンジンのポテンシャルパワー
の大部分がクランク軸に加えられる。

第１１ｃ〜ｌｉｅ図は、他のエンジン動作状況でのタイ
ミングの変更例を示す。第１１ｆ図は、本発明のフルパ
ワー特性がガスのマスフロー特性を利用して容積効率を
高める普通のエンジンと同じであることを示す。しかし
、ニュートロニックバルブの迅速な開閉によりスロット
リング損失が大幅に減少し、より改善された動作が得ら
れる。第１１ｃ図と第１０ｃ図を比較することにより、
少ない排気ガスブローダウンおよびバルブオーバーラツ
プがないことにより優れた特性が得られる。バルブオー
バーラツプが排除されるため、変化するエンジン動作状
況での燃料混合気と排気ガスが混合する可能性を大幅に
減少し、また燃焼室壁における未燃焼炭化水素が排気バ
ルブから逃げるのを防止することができる。有効動力行
程は普通のエンジンにおけるよりも長くパワーをクラン
クシャフトに付加し、クランクシャフトに付加されない
としたら高温排気ガス内で浪費されてしまう。

第１２ａ　〜１２ｆ図は、第１１ａ　＝１１ｆ図と同様
であるが、吸気バルブ動作の他のモードを示す。第１１
ａ〜ｌｌｆ図で示す動作モードを「モードｌ」と称し、
第１２ａ〜１２ｆ図で示す動作モードを「モード２」と
称する。第１２ａ図の低エンジントルクにおいて、吸気
バルブは上死点で開き、この開放状態は１８０゜を越え
て若干の時間後でエンジントルクの要求に応じた時間の
時期で閉じる。下死点後にバルブの閉鎖が早ければ早い
程、エンジン内に吸入保持されるチャージ量が多くなり
、従ってエンジントルクが大きくなる。第１１ａおよび
１２ａ図は、それぞれモードｌおよびモード２で吸入さ
れる等価有効チャージを示す。これら２個のモードの動
作の主な違いは、例えば高ＲＰＭかつ低トルクなどのよ
うな動作状況でり、高ＲＰＭかつ低トルクの場合、モー
ドｌの動作はバルブは開いた後即座に閉じる必要がある
。モード２においては開閉間の時間間隔は、モード１に
おけるクランクシャフトが３０’回転する少ない間隔に
比べると、常に１８０”はあるクランクシャフト回転角
度の間隔である。従って、モード１は極めて早い開閉時
間を必要とする。これら迅速なバルブレスポンスを行わ
せるに必要なエネルギ増加は不つりあいに大きい。例え
ば、バルブを１８０／３０＝　６倍速く動作させるには
、はぼその自乗倍即ち３６倍多くのエネルギを必要とす
る。

モード２でバルブを動作させるには、はるかに少ないエ
ネルギでよく、他の好ましい特性を示すことになる。

４シリンダエンジンの動作において、成るシリンダに対
して１８０°の回転位相差で動作するコンパニオンシリ
ンダがあり、従ってモード２で成るシリンダにより放出
される過剰の空気／燃料ガスがコンパニオンシリンダに
よって吸収される。この動作モードを使用するエンジン
はシングルセントフルインジエクションまたは燃料キャ
プレーシッンのエンジンに似ている。吸気マニホルド内
のこの吸入ガス交換はより完全に燃料の混合と気化を行
い、エンジンの冷却スタート特性が一層改善される。

モード１に比べてモード２で吸気バルブを動作させる他
の利点は、吸入チャージにわたるより精密な制御がすべ
てのエンジン速度で行える点である。モードｌにおいて
、最小チャージは吸気バルブを開く時間プラス吸気バル
ブを閉じる時間により制御する。エンジンをより高い速
度で動作させるとき、この最小時間はより大きなりラン
クシャフト回転角度を使い、最小チャージは所要の低さ
にはならない。最小チャージは、モード２における開放
時間と閉鎖時間の和により制御されず、モード２はエン
ジン速度の全般にわたりフルレンジ制御が可能となる。

普通のカム作動ポペットバルブにおいては、エンジンサ
イクルにおける開閉が始まるポイントが固定されている
が、バルブを閉鎖位置と開放位置との間に移動させるに
必要な実際の時間はエンジン速度に依存する。本発明に
よるバルブ構成によれば、閉鎖位置を開放位置との間の
移動は掻めて迅速であり、エンジン速度に独立しており
、サイクルにおける開閉が始まるポイントは選択するこ
とができる。

第１０ｃ〜１０ｆ図に示す本発明により動作するバルブ
の対応ダイアグラムに比べての第１０ａ　＝１０ｃ図に
示すカム動作バルブのバルブタイミングダイアダラムを
研究することにより、スロットル動作エンジンに対して
コンピュータ制御バルブ動作を使用することの明確な利
点の若干が明らかになる。

第１０ａ図に対比される第１０ｄ図においては、これら
低エンジン速度での未燃焼炭化水素を多量に発生する好
ましくないバルブオーバーラツプまたはエネルギを犠牲
にする排気ブローダウンがないようタイミング決定する
。更に、吸気バルブの遅い閉鎖によりバックフロー損失
がなくなる。排気バルブ閉鎖の制御した排気ガス保持タ
イミングにより未燃焼炭化水素のエンドサイクル放出を
減少する。

第１０ｅおよび１０ｆ図は容積効率を最適化し、排気ガ
スブローダウンにおけるエネルギー損失および未燃焼炭
化水素の発生を減少するためのタイミングの変更を示す
。この変更は、バルブ開放の迅速性とともにマスフロー
形状に大きく影響し、排気バルブの加熱を大幅に減少す
る。バルブ加熱の減少は排気バルブに対してより安いコ
ストの材料を利用できるという利点が得られる。タイミ
ング変更は、特定のエンジン動作ポイントのための改善
されたマスフローの利点を利用するよう容積効率、汚染
および性能に注目してなされる。

特に、第１０ｆ図は高回転でのトルクの最適化に有利な
ようにトレードオフが行われる図表を示す。

第１０ｃおよび１０ｆ図は同じ様に見えるが、第１０ｆ
図の装置はそのバルブの大きなスロットリングのために
標準カムを使用していても容積効率を相当改善されるよ
う調整できることに注意すべきである。種々のエンジン
速度に対するスロットリングの減少を第９図に示す、調
整しやすさのために最適化はすべてのエンジン動作状況
で得られる。

第１１および１２図に示す動作モードは双方共大気圧で
のまたは大気圧の近傍での吸気マニホルドの動作を利用
し、これにより普通のスロットル動作エンジンに関連す
るボンピング損失を大幅に減少することができる。第１
２図は、第１１図に対比して、低いバルブ開閉速度を可
能にする技術を示す。バルブ機構により消費されるパワ
ーは有効バルブ速度の自乗に直接比例するか、またはバ
ルブトランジションの自乗に反比例し、加速および減速
が適度に行われる。

第１１図に示すモード１でのバルブ動作は、バルブ動作
の持続時間（バルブ開放したまままたは閉鎖したままの
時間）が、バルブを動作させる、または一方の位置から
他方の位置へ移動させるに必要な時間に比べて相当長い
ときに比較的低い速度で使用する。高いエンジンＲＰＭ
では、エンジンはモード２に切換わる。第１１ａ〜ｌｌ
ｃ図を第１２ａ〜１２ｃ図に比較すると、モード１では
サイクルの吸気バルブが開放している部分がエンジン速
度の増加とともに増加し、一方モード２ではサイクルの
吸気バルブが開放している部分がエンジン速度の増加と
ともに減少することに注意されたい。

モード２は、始動時に燃料により良好な乱流を生せしめ
るという極めて好ましい特徴を有し、従って、冷却時の
始動における空気／燃料チャージでの燃料気化の点でモ
ードｌよりも優れる。第１１および１２図には示さない
が、エンジンのクランキングは、排気バルブの開放状態
を維持しまた吸気バルブの閉鎖状態を維持してバルブが
急速かつ適切に継起されるとき、エンジン始動を補助す
るエンジンの運動エネルギを利用する。このような遅延
バルブ動作始動はモード１またはモード２でも行うこと
ができ、バルブ開放の遅延入力を使用して空気／燃焼混
合気の高速と乱流とを生じ、空気／燃料チャージの改善
された気化および混合が得られる。

更にポジティブなトルクを要求されない状況に対して、
点火を中断した状態で吸気および排気バルブを閉鎖状態
に維持して車両または負荷によりエンジンを断熱的に動
作させることもできる。ネガティブなトルクが要求され
る大幅なスローダウン（即ち、シャフトエネルギを吸収
する）の場合、燃料供給を受けず点火されないエンジン
はバルブタイミングを適切にし、制動のために有効に利
用できる。

第１３図は、ストスークが長く、しかも高圧縮比により
高容積効率を利用できるエンジンのバルブタイミングを
示す。第１３ａ図において、排気バルブは早めに開き、
凝縮および／またはネガティブトルクを防止し、そうし
ないと、高圧縮比エンジンにおける低排気温度および圧
縮のために凝縮および／またはネガティブトルクを生じ
てしまう。

隔通のきくバルブタイミングによれば、技術を有効に適
用してエンジンノックおよびＮＯＸ発生を伴う高燃焼温
度を防止し、また有効な熱回収を行うことができる。

できるだけ高容積効率の第１３図の吸気行程は点火した
圧縮ガスのピーク圧力およびピーク温度を生じ、エンジ
ンノックおよび高ＮＯＸ発生を生ずる可能性がある。し
かし、排気ガス保持の高いレベルにより、燃焼率は減少
し、ピーク火炎温度も減少する。更に混合気中の燃料が
少ないことによってもこの問題を軽減し、同時に好まし
い少燃料燃焼条件を促進する。このような計画技法は混
合、点火制御に関連する多様なコンピュータ制御バルブ
動作により実用的なものである。本発明の構成によれば
、他エンジンサイクルも単独または組合せて使用するこ
とができ一層多様性融通性のある性能が得られるように
なる。

第１４図には、６行程サイクルモード動作を示す。

これは上述の４行程サイクルとは異なり、吸入した燃料
／空気混合気は４行程動作の圧縮行程に先立ってほぼ断
熱的な吸気−圧縮サイクルが行われる点で異なる。この
付加的サイクルにより燃料および空気のより一層完全な
気化と混合が得られる。

このような動作モードはエンジンの冷却始動およびウオ
ームアツプを補助し、所要に応じエンジンはウオームア
ツプ後に４行程サイクルに転換することができる。この
ような動作モードは灯油などの不揮発性燃料を燃焼させ
ることができる。

上述の説明から明らかなように、本発明による新規な双
安定電気制御空気作動バルブアクチュエータ装置は、特
に、内燃機関、外燃機関、往復コンプレッサおよび他の
同様な装置のバルブ動作制御を行うのに好適であり、ま
た新規で独特な変更可能な動作モードにより内燃機関は
上述の目的を達成し、有利な利点が得られ、当業者であ
れば、精密な形状、形態および細部に関して請求の範囲
において種々の変更を加えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるニュートロニックバルブ動作機
構の一実施例のバルブが上方着座位置にある状態を示す
断面図、 第２図は、バルブが中間位置にある状態を示す第１図の
機構の断面図、 第３図は、バルブがその間放挽限の近傍で減速する状態
を示す第１および２図と同様の機構の断面図、 第４図は、バルブが完全に開放されてラッチされた状態
を示す第１〜３図の機構の断面図、第５図は、本発明に
よるニュートロニックバルブ動作機構の他の実施例の断
面図、 第６図は、本発明によるバルブ機構を組込んだ内燃機関
の線図的斜視図、 第７ａ〜７ｃ図は、バルブの位置の関数としてのバルブ
の力および速度を示すグラフ、 第８および９図は、普通のカム作動バルブに比較した本
発明によるバルブ機構のバルブの動作を示すグラフ、 第１０乃至１４図は、考えられる異なる動作モードを示
す比較参照用のバルブタイミング図表である。 ｌ・・・バルブステム　　　２・・・ピストン３．４・
・・空気バルブ　　６，７・・・ポート９．１０・・・
磁石およびコイル組立体１１、５３・・・シール １２・・・排気コレクタキャビティ １３・・・キャビティ　　　　１４．１５・・・ポート
１６・・・流入マニホルド室　１７・・・排気マニホル
ド室１８、１９・・・ポート２０・・・コレクタ室２１
・・・排気ポート　　　　２２・・・円筒形ハウジング
２３・・・ハウジング　　　　２４．２５・・・室３１
・・・バルブ　　　　　　３３・・・空気ポンプ３５、
３７・・・端部室　　　　３９・・・永久磁石４Ｌ　４
７・・・コイル　　　　４３・・・磁極片４５・・・排
気ポート　　　　４９．５１・・・ナツト５２、５５・
・・ポペットバルブ ５７、５９・・・圧縮コイルばね ６１・・・衝合ナツト　　　　６３．６５・・・ばねワ
ッシャ６７・・・カバー　　　　　　６９・・・内燃エ
ンジン７１・・・高圧ライン ７３・・・アキュムレータタンク ７５・・・吸気ライン　　　　７７・・・高圧出カライ
ン７９・・・電動モータ／ジェネレータ ８１・・・マイクロコンピュータ ８３・・・ケーブル　　　　　８５・・・クランク角セ
ンサ８７、８９．９１．９５．９７・・・ライン９３・
・・ハイパワースイッチングボックス特許出願人　　マ
グナボンクス・ガバメント・アンド・インダストリアル
・ エレクトロニクス・コンパニー ３１ノ Ｆ−ゴー１；１ ３１ノ Ｆ−］−１＝　２ ３１ノ Ｆ−ゴー１；３ ３１ノ Ｆ−］−１；４ Ｆ−ゴーフー５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃エンジンに使用する電子制御空気動力バルブ機
   構において、 細長のバルブステムを有するエンジンバル ブと、 バルブをバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置 との間にステムの長さ方向に移動させる空気起動手段と
   、 前記バルブ開放位置およびバルブ閉鎖位置 の一方の近傍でこの一方の位置に近づくにつれてバルブ
   を減速させる空気減速手段と を具えたことを特徴とする電子制御バルブ作動機構。 ２、内燃エンジンに使用する電子制御空気動力バルブ機
   構において、 細長のバルブステムを有するエンジンバル ブと、 バルブをバルブ開放位置とバルブ閉鎖位置 との間にステムの長さ方向に移動させる空気起動手段と
   、 バルブ開放位置およびバルブ閉鎖位置の各 々でバルブを保持する磁気ラッチ手段と、 前記磁気ラッチ手段を釈放し、前記空気起 動手段により前記バルブを移動させることを可能にする
   釈放手段と を具えたことを特徴とする電子制御バルブ作動機構。 ３、前記釈放手段は、前記磁気ラッチ手段の作用を一時
   的に無効にしてバルブを釈放し、前記位置のうちの一方
   から他方の位置に移動させる電磁装置を有するものとし
   て構成した請求項２記載の電子制御バルブ作動機構。 ４、前記電磁装置を一時的に作動させる制御回路を設け
   た請求項３記載の電子制御バルブ作動機構。 ５、前記空気起動手段は、圧縮空気源と、エンジンバル
   ブに固定してこのエンジンバルブとともに移動可能なピ
   ストンと、前記バルブ開放位置と前記バルブ閉鎖位置と
   の中間の近傍に配置し、前記バルブが前記位置の一方の
   位置に近づくにつれ空気を排気し、前記ピストンに加わ
   る加速力を排除し、バルブがその一方の位置に近づくに
   つれ動的制動およびバルブの運動からのエネルギ回収を
   行う通気手段とを有するものとして構成した請求項２記
   載の電子制御バルブ作動機構。 ６、第１位置と第２位置との間に往復移動可能なアーマ
   チャと、このアーマチャを移動させる起動手段と、前記
   アーマチャを前記位置のうちの一方の位置に保持する永
   久磁石ラッチ装置と、前記永久磁石ラッチ装置の作用を
   一時的に無効にして前記アーマチャを釈放し前記位置の
   うちの一方から他方の位置に移動させる電磁装置とを具
   えたことを特徴とする双安定電子制御空気動力変換器。 ７、第１位置と第２位置との間に往復移動可能なアーマ
   チャと、このアーマチャを移動させる起動手段と、前記
   アーマチャを前記位置のうちの一方の位置に維持するラ
   ッチ装置と、通電したとき動作して少なくとも部分的に
   前記ラッチ装置を無効にし、前記アーマチャを維持して
   いた位置からアーマチャを退去させる電磁装置とを具え
   たことを特徴とする双安定電子制御空気動力変換器。 ８、前記電磁装置を一時的に通電する制御回路を設けた
   請求項７記載の双安定電子制御空気動力変換器。 ９、第１位置と第２位置との間に往復移動可能なアーマ
   チャと、圧縮空気源を有する起動手段と、前記アーマチ
   ャに固定してこのアーマチャとともに移動可能なピスト
   ンと、第１位置と第２位置との中間の近傍に配置し、前
   記アーマチャが前記位置の一方の位置に近づくにつれ空
   気を排気し、前記ピストンに加わる加速力を排除し、ア
   ーマチャがその一方の位置に近づくにつれ動的制動およ
   びアーマチャの運動からのエネルギ回収を行う通気手段
   とを有する双安定電子制御空気動力変換器。 １０、前記アーマチャを前記第１位置と第２位置のうち
   の一方の位置に保持する磁気的ラッチ装置を設けた請求
   項９記載の双安定電子制御空気動力変換器。 １１、前記磁気的ラッチ装置の磁界を一時的に無効にす
   る電磁装置を設けた請求項１０記載の双安定電子制御空
   気動力変換器。 １２、１対の空気シールを設け、アーマチャが前記第１
   位置にあるとき一方の空気シールが前記ピストンの一方
   側の表面に掛合し、アーマチャが前記第２位置にあると
   き他方の空気シールが前記ピストンの反対側の表面に掛
   合し、各シールは、それぞれピストン表面に掛合すると
   き前記圧縮空気源にさらされるピストン表面積を減少し
   てアーマチャに加わる有効力を減少する構成とした請求
   項９記載の双安定電子制御空気動力変換器。 １３、往復移動するピストンを有する４行程サイクル内
   燃エンジンに設けた電子制御バルブ作動機構およびこの
   機構に関連した吸気バルブの操作方法において、吸気バ
   ルブに関連するシリンダが下死点に達した後の時点まで
   前記吸気バルブの閉鎖を遅延させるステップと、エンジ
   ン速度およびエンジンに対するトルク要求のうちの一方
   の増加の際に前記遅延量を減少させるステップとよりな
   ることを特徴とする電子制御バルブ作動機構の操作方法
   。 １４、吸気バルブの閉鎖の前に多量の吸入燃料／空気混
   合気をシリンダから追い出し、次いで他のエンジンシリ
   ンダに吸入するため、低エンジン速度では前記遅延を相
   当長くする請求項１３記載の電子制御バルブ作動機構の
   操作方法。 １５、往復移動するピストンを有する内燃エンジンに設
   けた共通ピストンの電子制御バルブ作動機構およびこの
   機構に関連した吸気バルブおよび排気バルブの操作方法
   において、エンジンサイクルの一部における上死点から
   下死点に至るピストン行程全体にわたり前記吸気バルブ
   および排気バルブの双方を閉鎖状態に選択的に維持する
   ことを特徴とする電子制御バルブ作動機構の操作方法。 １６、通常は４行程サイクルモードで動作させ、ピスト
   ン行程全体にわたりバルブを閉鎖状態に維持するとき６
   行程サイクルモードに変換する請求項１５記載の電子制
   御バルブ作動機構の操作方法。 １７、往復移動するピストンを有する４行程サイクル内
   燃エンジンに設けた電子制御バルブ作動機構およびこの
   機構に関連した吸気バルブを、低エンジン速度では第１
   モードでまた高エンジン速度では第２モードで操作する
   方法において、前記第１モードでは、エンジン速度が増
   加するにつれて吸気バルブが開放しているサイクル部分
   を増加させ、第２モードでは、エンジン速度が増加する
   につれて吸気バルブが開放しているサイクル部分を減少
   させることを特徴とする電子制御バルブ作動機構の操作
   方法。 １８、内燃エンジンに使用する電子制御空気動力バルブ
   機構において、 細長のバルブステムを有するエンジンバル ブと、 圧縮空気源を有し、バルブをバルブ開放位 置とバルブ閉鎖位置との間にステムの長さ方向に移動さ
   せる空気起動手段と、 エンジンバルブに固定してこのエンジンバ ルブとともに移動可能なピストンと、 前記バルブ開放位置と前記バルブ閉鎖位置 との中間の近傍に配置し、前記バルブが前記位置の一方
   の位置に近づくにつれ空気を排気し、前記ピストンに加
   わる加速力を排除し、バルブがその一方の位置に近づく
   につれ動的制動およびバルブの運動からのエネルギ回収
   を行う通気手段と を具えたことを特徴とする電子制御バルブ作動機構。 １９、前記バルブを前記バルブ開放位置及びバルブ閉鎖
   位置の各々に保持するラッチ手段と、このラッチ手段を
   釈放して前記空気起動手段により前記バルブを移動させ
   る釈放手段とを設けた請求項１８記載の電子制御バルブ
   作動機構。 ２０、前記バルブが前記一方の位置に達する直前に動的
   制動を解放するバルブ手段を設けた請求項１８記載の電
   子制御バルブ作動機構。