JPH02176288A - 電磁力バルブ駆動装置 - 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、電磁石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。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排気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５８−１８３８０５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、吸排気バルブの質量が増大し、電磁
石による電磁力で該吸排気バルブを駆動するには電磁石
のコイルに大電力を供給せねばならない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジン
の吸排気バルブに配設する磁性体を強磁性体であるアモ
ルファス材で形成することにより、該吸排気バルブを含
む往復駆動部分を軽量化し、微小なｔ６１力で開閉制御
が可能な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に多重に捲着
されたアモルファス磁性体からなる往復運動自在な可動
磁極と、該可動磁極の一方端と対向する上部固定磁極と
、該上部固定磁極と連通して、途中に前記可動磁極の側
面と対向する中間固定磁極を有するとともに延長先端に
は可動磁極の他方端と対向する先端固定磁極を設けたヨ
ーク部材と、上部固定磁極を通過する磁束を発生させる
上部コイルと、先端固定磁極を通過する磁束を発生させ
る下部コイルと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、吸排気バルブに配
設された磁力線通路である磁性体に強磁性を有するアモ
ルファス材を使用するため、往復運動部が軽量となり駆
動に要する磁力線が微小でよく、かつ作動の応答性が向
上する作用がある。

（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。

９はセラミックス等の非磁性体で形成された高強度を有
する軽量吸気バルブであり、該吸気バルブ９は軸部をバ
ルブガイド１０により軸方向に自在に軸承されている。

吸気管路１３の吸気口にはバルブシート１１が配設され
、吸気バルブ９の傘部とバルブシート１１とが密着し該
吸気口を閉鎖している。また吸気バルブ９の軸端部には
アモルファス磁性体４が接続されている。該アモルファ
ス磁性体４は箔状のアモルファス材を吸気バルブ９の外
周面に捲着せしめたものである。該アモルファス磁性体
４は上下に２分割されており、該アモルファス磁性体４
の間には磁性体材料で形成された通磁板６が設けられて
いる。また吸気バルブ９の軸部途中にはフランジ７が形
成されており該フランジ７とバルブガイド１０との間に
はエンジン停止時における吸気バルブ９の降下防止用の
スプリング８が設置されている。アモルファス６ｕ性体
４の周囲には該アモルファス磁性体４を包囲する電磁石
３が設置されている。またアモルファス磁性体４の上端
面と対向する電磁石３の内面には上部固定磁極３ａが設
けられ、アモルファスＩ＋ｎ性体４の外周面と対向する
部分には、中間固定磁極３ｂが周設されている。そして
電磁石３の開口部にはアモルファス磁性体４の下端面に
対向して先端固定磁極３ｃが配設されている。上部固定
磁極３ａと中間固定磁極３ｂとの間には上部コイル５ａ
が配設され、中間固定磁極３ｂと先端固定磁極３ｃとの
間には下部コイル５ｂが配設されている。中間固定磁極
３ｂとアモルファス磁性体４との間は微小な間隙を介し
て接触していない。

上記回転センサ２と上部コイル５ａ及び下部コイル５ｂ
はコントロールユニット１２内の入出力インターフェイ
ス１２ｄと接続されている。該コントロールユニット１
２内部には外部との信号の人出力を行なう該入出力イン
ターフェイス１２ｄの他に、プログラム及びデータを予
め記憶するＲＯＭ１２ｂと、該ＲＯＭ１２ｂに記憶され
たプログラムの下に演算を行なうＣＰＵ１２ａと、人力
信号及び演算結果を一時記憶するＲＡＭ１２ｃと、コン
トロールユニット１２内の信号の流れを制御するコント
ロールメモリ１２ｅ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、電磁石３内の磁力線の流れを示し、（ａ）は
バルブの閉状態、（ｂ）は閉状態からの開操作開始時、
（Ｃ）は開方向速度減速後の周方向８動開始時を示す図
である。

（ａ）において、上部コイル５ａに直流電力を供給し励
磁する。該上部コイル５ａにより発生する６Ｔ１力線は
上部固定磁極３ａからアモルファス磁性体４へと流れ該
アモルファス磁性体４から中間固定磁極３ｂを介して上
部固定１Ｉｆｌ極３ａへと戻る磁路を形成する。磁力線
がアモルファス磁性体４から中間固定磁極３ｂへと流れ
る際にアモルファス磁性体４内部にて磁力線はアモルフ
ァス磁性体４の積層方向に移動しなければならない。該
積層方向の磁気抵抗は積層境界面を介するため大であり
磁力線の流れを阻害する。よって積層内を通過する磁力
線は一旦通磁板６へ流れ、該通磁板６から中間固定磁極
３ｂに８勤することにより磁気抵抗が軽減され電磁力の
低下を防止できる。

該磁力線の流れにより上部固定磁極３ａにはＮ極が発生
し、アモルファス磁性体４の該上部固定ｉｉｉ！極３ａ
と対向する面にはＳ極が発生し互いに吸引する。上部固
定磁極３ａとアモルファス磁性体４とが接触する直前の
位置において、吸気バルブ９の傘部とバルブシート１１
とが密着し吸気口を閉鎖する。

（ｂ）に示すごとく、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９開のタイミングにな
ると、上部コイル５ａへの通電を中止し下部コイル５ｂ
へ通電する。該下部コイル５ｂにより発生する磁力線は
先端固定磁極３ｃからアモルファス磁性体４へ流れ、該
アモルファス６ｎ性体４から通磁板６及び中間固定磁極
３ｂを経て再び先端固定磁極３ｃへと戻る磁路を形成す
る。

上記のととく磁路が形成されるため、アモルファス磁性
体４の先端固定磁極３Ｃとの対向面にＳ極及び先端固定
磁極３ｃにＮ極が発生し互いに吸引する。よって吸気バ
ルブ９は下方向への吸引力を受け、開方向への移動を開
始する。

吸気バルブ９が開方向へ移動を開始してから第１の設定
時間経過時に、下部コイル５ｂへの通電を中止し再び上
部コイル５ａへ通電する。すると（ａ）の場合と同じく
吸気バルブ９には上方向すなわち閉方向の吸引力が作用
し、開方向へ移動しつつある吸気バルブ９を減速しつい
には停止せしめる。（Ｃ）は該停止位置での吸気バルブ
９の状態を示し、該停止位置は吸気バルブ９の最大８勤
位置に相当する。吸気バルブ９停止後においても上部コ
イル５ａへの通電を継続することにより吸気バルブ９は
上方向、すなわち閉方向へと移動する。

上記第１の設定時間経過後、第２の設定時間経過時に上
部コイル５ａへの通電を中止し下部コイル５ｂへ再び通
電することにより、吸気バルブ９に下方向の力を作用さ
せる。これは吸気バルブ９の閉方向の移動速度を減速し
、吸気バルブ９の傘部がバルブシート１１に着座する際
の衝軍を緩和するためである。そして第２の設定時間経
過後、第３の設定時間経過時に下部コイル５ｂへの通電
を中止し、再度上部コイル５ａへ通電する。そして上記
（ａ）に示す磁路を形成させることにより、吸気バルブ
９に上方向の力を作用させる。該操作により吸気バルブ
９は吸気口を閉鎖し、次の開タイミングまで閉鎖状態を
保持する。

上記第１、第２、第３の各設定時間は、ＲＯＭ１２ｂ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。

上記開閉状態を第３図により説明する。

第３図は、いわゆるカムプロファイル曲線と呼ばれるも
ので、横軸は吸気バルブ９の間タイミングからの時間経
過を示し、縦軸はバルブの移動量を示す。図における曲
線は時間経過に伴なう吸気バルブの移動量の変化を示す
図である。

開タイミングであるＩの時点で、上部コイル５ａへの通
電を中止し下部コイル５ｂへ通電することにより、磁力
線の状態を第２図（ａ）の状態から（ｂ）の状態へ切換
える。すると吸気バルブ９に開方向の吸引力が作用し吸
気バルブ９は加速しながら開方向へ移動する。

第１の設定時間経過時である１１の時点で、下部コイル
５ｂから上部コイル５ａへ通電を切換え、磁力線の状態
を第２図（ｂ）の状態から（Ｃ）の状態へ変更する。す
ると吸気バルブ９に閉方向の吸引力が作用し、開方向の
移動速度を減速し、最大８動位置を経て閉方向へと８動
方向を反転する。

第２の設定時間経過時であるＩｌｌの時点で、再び吸気
バルブ９に開方向の吸引、力を作用させ、閉方向の移動
速度を減速する。

第３の設定時間経過時であるＩＶＯ時点で、ｂｎ力線の
状態を第２図（ａ）に示す状態とし、次の間タイミング
まで閉状態を保持する。

エンジン１の運転終了時には上部コイル５ａ及び下部コ
イル５ｂへの電力供給は消失し、吸気バルブ９を閉状態
に保持する電磁力が消滅するため、スプリング８により
吸気バルブ９を閉状態に保持する。スプリング８の保持
力は下部コイル５ｂにより発生する開方向への吸引力に
対して充分小に設定されている。

尚、ＲｏＭｘｚｂ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ツプを記憶しておき、エンジン１
の回転数の変化に伴ないパルプ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吸排気バルブを
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１１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
気バルブに捲設せしめた磁性体が、軽量であり強磁性体
であるアモルファス材で形成されおり、かつ吸排気バル
ブ自体も軽量高強度のセラミックスにより形成されてい
るので、該吸排気バルブを含む往復駆動部分が軽量とな
り、微小な電磁力で開閉制御が可能で応答性に優れた電
磁力パルプ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、電磁石内の磁力線の流れを示す図、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・・・電磁
石、３ａ・・・上部固定磁極、３ｂ・・・中間固定磁極
、３ｃ・・・先端固定磁極、４・・・アモルファス磁性
体、５ａ・・・上部コイル、５ｂ・・・下部コイル、６
・・・通磁板、７・・・フランジ、８・・・スプリング
、９・・・吸気バルブ、１０・・・バルブガイド、１１
・・・バルブシート、１２・・・コントロールユニット
、１３・・・吸気管路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの吸排気バルブに多重に捲着されたアモルファ
   ス磁性体からなる往復運動自在な可動磁極と、該可動磁
   極の一方端と対向する上部固定磁極と、該上部固定磁極
   と連通して、途中に前記可動磁極の側面と対向する中間
   固定磁極を有するとともに延長先端には可動磁極の他方
   端と対向する先端固定磁極を設けたヨーク部材と、上部
   固定磁極を通過する磁束を発生させる上部コイルと、先
   端固定磁極を通過する磁束を発生させる下部コイルとを
   有することを特徴とする電磁力バルブ駆動装置。