JPH02286814A - バルブの駆動装置 - 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、エンジン給排気を制御するバルブをリニアパ
ルスモータにより駆動するバルブの駆動装置に関する。

（従来の技術） 通常のエンジン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しており、その
ためにエンジンが大型化している。また該カムシャフト
はエンジンの出力軸により駆動されるため、カムシャフ
ト及びリンク機構を駆動する際の摩擦抵抗等によりエン
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。さらにエンジンの回転速度に応じて吸排気バルブ
の開閉タイミングを変更することが困難であり、予め特
定エンジン回転数に合わせてバルブ開閉タイミングを調
整しているため、エンジンが高速で、あるいは低速で運
転される時には、エンジンの出力及び効率の低下が避け
られない。

上記問題点は、吸排気バルブの開閉駆動をカムシャフト
によらず電磁石で行なうことにより解決され得る。こう
したバルブの駆動装置は、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） このようなエンジン給排気を制御するバルブのシャフト
に可動磁極を形成し、エンジンに固定された磁極との間
で作用する磁力により該シャフトを往復させバルブの開
閉を制御するバルブの駆動装置は、吸排気バルブ共に開
閉動作途中では小駆動力で制御できるが、開動作開始時
にはシリンダの内圧に抗して駆動しなければならず、−
船釣に開方向への大駆動力が必要とされる。

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、吸排気バルブの駆動と共に電
磁石と磁性体との距離が変化し、電磁力が急激に変化し
吸排気バルブの動作は極めて不安定であるという欠点を
有する。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、
エンジンの吸排気バルブの開閉駆動を、カムシャフトに
よらず、該吸排気バルブの軸端部に配設したリニアパル
スモータにより吸排気バルブの開閉駆動を行ない、特に
吸排気バルブを小型でしかも大きな駆動力で開閉制御で
きるバルブの駆動装置を提供することを目的としている
。

（課題を解決するための手段） 本発明によれば、エンジン給排気を制御するバルブのシ
ャフトに可動磁極を形成し、エンジンに固定された固定
磁極との間で作用する磁力により該シャフトを往復させ
バルブの開閉を制御するバルブの駆動装置において、内
周面が前記固定磁極をなし外側に複数のスロットが形成
され前記シャフトの外周面に所定の間隔をもって配置さ
れる環状磁性体と、この環状磁性体のスロット内に巻回
され内周面の極性を変更可能に制御する励磁巻線とを具
備したことを特徴とするバルブの駆動装置をＩ是イ共で
きる。

（作用） 本発明のバルブの駆動装置では、吸排気バルブに対する
駆動力は開閉移動により変化せず、安定した開閉動作が
行なえ、しかもシャフトの外周に配置される環状磁性体
は、励磁巻線が外側のスロットに巻回され、その内周面
の極性が変更されるから、固定磁極からシャフトに作用
する磁力を十分に大きく設定することができる。

（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図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

１は、セラミックス等の高強度軽量材料で形成された排
気バルブであり、エンジン排気を制御するためにシャフ
ト（軸）の上端部には、可動磁極を形成する円形の永久
磁石２が嵌合されている。

この排気バルブ１の軸端部は、円筒状の磁性体からなる
磁気通路２１により被覆されており、該磁気通路２１の
外周には、エンジンに固定された電磁石３が固定磁極が
形成されている。この電磁石３は、内周面が固定磁極を
なし外側に複数のスロットが形成された複数の環状磁性
体３１゜３２．３３．３４が積層されて構成され、シャ
フトの外周面に所定の間隔をもって配置されている。こ
の環状磁性体３１等は、そのスロット内に巻回された励
磁巻線に設定される励磁条件により、電磁石３の極性が
一定ピッチずつ変更制御され、リニアパルスモータのス
ライダ部分として作用するものである。また、との電磁
石３には、排気バルブ１の移動位置を検知し、位置信号
を出力する位置センサ４が設置されている。この位置セ
ンサ４は、エンジン６を電子制御するコントロールユニ
ット５に接続されている。

１０は、上記排気バルブ１の開動作を加速するための加
速手段を構成している上部電磁石であり、この上部電磁
石１０のコイルは、排気バルブ１の上端面を打撃して加
速する回動腕１０１を吸引し、排気バルブ１の開動作に
必要な大きな加速度をエンジン回転数に応じて与えるよ
うに構成されている。つまり排気バルブ１は、エンジン
６に対してバルブガイド８により軸部がその軸方向に往
復動可能に軸承され、エンジン６の排気管路の始点であ
る排気口には、バルブシート８１が配設され、排気バル
ブ１の傘部とバルブシート８１とが密着し該排気口を閉
鎖している。そして、エンジン６の出力軸近傍には該出
力軸の回転数及び回転位相を検知し信号に変１換する回
転センサ９が配設されている。この回転センサ９は、エ
ンジン６のクランク角を検知し、上記コントロールユニ
ット５において排気バルブ１の間タイミングが決定され
る。このコントロールユニット５からエンジン６の回転
速度に応じて上部電磁石１０を制御し、排気バルブ１の
加速度を制御するのである。

なお、回動腕１０１の打撃面は、ジルコニア等の高靭性
セラミックスで被覆されており、排気バルブ１の上端面
にも同種のセラミックスから形成された打撃座１２が配
設されている。また、スプリング１０２によって該回動
腕１０１は該打撃座１２と常接しているので、打撃時の
衝撃が緩和され、打撃音が減少し、セラミックス部分の
破壊も防止できる。

上記エンジン６内には、排気バルブ１と同等構成の複数
の吸排気口を開閉制御するための吸排気バルブが配設さ
れ、それぞれエンジンに固定された電磁石との間で作用
する磁力により該シャフトを往復させバルブの開閉を制
御ている。すなわち永久磁石２は、排気バルブ１の軸方
向に所定間隔Ｐ隔てて磁極２２．２３が並設され、軸端
側がＮ極２２、他方がＳ極２３である。この永久磁石２
の磁極２２．２３と対向する電磁石３は、（４／３）Ｐ
の間隔をもって永久磁石２の移動方向に並設された４つ
の環状磁性体３１，３２，３３．３４と、磁気通路２１
の外周面に対向する固定磁極３５、及び環状磁性体３１
，３２，３３．３４の各々のスロットに巻設された励磁
巻線３６゜３７．３８．３９とからなる。励磁巻線の内
、コイル３６とコイル３８及びコイル３７とコイル３９
は、それぞれ互いに巻線方向が逆である。

上記磁気通路２１とバルブガイド８との間にはスプリン
グ１１が設けられており、電磁石３の不稼動時における
排気バルブ１の降下を防止している。また、上記コント
ロールユニット５は人出力インターフェイス５４の他に
、データ及び演算結果を一時記憶するＲＡＭ５３、プロ
グラム及び各種の関係マツプを記憶するＲＯＭ５２、Ｒ
ＯＭ５２に記憶されたプログラムの下に演算を行なうＣ
ＰＵ５１、コントロールユニット５内部の信号の流れを
制御するコントロールメモリ５５などにより構成されて
いる。このコントロールユニット５からは排気バルブ１
の駆動信号として、コイル３６とコイル３８へは信号Ｓ
１が出力され、コイル３７とコイル３９へは信号Ｓ２が
出力され、上部電磁石１０には信号Ｓ３が出力される。

第２図は、上記電磁石３の構造の一例を示す図である。

同図（ａ）は、１つの環状磁性体３１の形状を示す正面
図であり、その内周面は、バルブ１のシャフトの可動磁
極に対する対向面積をできるだけ大きくし、その磁束を
効率良く作用させるため、スロット等の無駄な部分を有
していない、つまり環状磁性体３１の外周側に、励磁コ
イルを巻回するためのスロット３１ａが等間隔に複数個
形成される。これらスロット３１ａには、通電により環
状磁性体３１の内側がすべてＳ極またはＮ極になるよう
に、所定方向にそれぞれ励磁巻線３６を巻回した後、同
図（ｂ）に示すように、例えば合成樹脂製のスペーサ４
１を介して、円筒状の外周コア４２の内部に圧入嵌合し
、固定磁極としてエンジンに固定される。

このようにバルブ１の外周に配置される環状磁性体３１
の内側には、十分大きな磁束の通路面積が確保されるか
ら、バルブ１側の可動１ｉｉ１８ｉに作用する磁力を十
分に大きく設定でき、吸排気バルブを小型に構成したと
きでも、バルブを大きな駆動力で開閉制御できる。

ここでは、排気バルブについて説明したが、吸気バルブ
についても同様に本発明による駆動装置が適用できる。

以上、この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施
態様について説明したが、その好ましい実施態様の説明
は、構成の詳細な部分についての変形、特許請求の範囲
に記載された本発明の精神に反しない限りでの種々な変
形、あるいはそれらを組み合わせたものに変更すること
ができることは明らかである。

（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
気バルブの開閉駆動を、カムシャフトによらず、該吸排
気バルブの軸端部に配設したリニアパルスモータにより
吸排気バルブの開閉駆動を行ない、特に吸排気バルブを
小型でしかも大きな駆動力で開閉制御できるバルブの駆
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、エンジンに固定される固定磁極の構成を示す図であ
る。 １・・・排気バルブ、２・・・永久磁石、３・・・電磁
石、３１．３２．３３．３４・・・環状磁性体、３６．
３７．３８．３９・・・励１ｉｉ１巻線、３１　ａ　・
・・スロット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジン給排気を制御するバルブのシャフトに可動磁極
   を形成し、エンジンに固定された固定磁極との間で作用
   する磁力により該シャフトを往復させバルブの開閉を制
   御するバルブの駆動装置において、内周面が前記固定磁
   極をなし外側に複数のスロットが形成され前記シャフト
   の外周面に所定の間隔をもって配置される環状磁性体と
   、この環状磁性体のスロット内に巻回され内周面の極性
   を変更可能に制御する励磁巻線とを具備したことを特徴
   とするバルブの駆動装置。