JPH02308910A - 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でエンジンの吸
排気バルブを開閉制御する電磁力バルブ駆動装置に関す
る。

（従来の技術） 従来の吸刊気バルブの開閉駆動装置としては、１木のシ
ャフトに吸気用及び排気用のカムを配したカムシャツ］
・をエンジンの上部もしくは側面に配設し、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ど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。そして、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するものがある。

また、他の装置としては、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
各々エンジン上部に配設し、吸気カムシャツ］・のカム
面で吸気バルブの軸端面を、そして排気カムシャフトの
カム面で排気バルブの軸端面を直接押すことにより吸ｔ
Ｊｒ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菅は、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公報により開示さねた装置における電磁石の構
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ためには電磁石のコイ
ルに大電力を供給せねばならないが、コイルの電気抵抗
により電流量が制限される。

本発明は、上記の点に鑑みて７♂さねたちので、エンジ
ンの吸排気バルブを電磁石で開閉駆動する際に、大電流
を流すことが可能な電磁力ハルヅｊＬ口動装置を提供１
ノ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、エンジンの吸杉１気バルブに連結し往
復運動自在な永久磁石と、該永久磁石の一方端の磁極と
対向する固定６ハ極を有するヨーク部旧と、該ヨーク部
オΔに捲設さね該固定磁極を」ｍ過する磁束を発生させ
る超電導コイルど、該超電導コイルへの通電方向を制御
することにより対向する′永久磁石の磁極と固定磁極と
を吸引反発させる通電方向制御手段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１ノ１気バルブ
と連動する永久磁石を吸引・４３］斥する電石井石を超
電導コイルを用いて構成するので、電磁石（ζ大電流を
流すことができ、よって、強力）３り駆動力を発生させ
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図は本発明による駆動装置を示すブロック図である
。

吸排気バルブの内、以下主に吸気バルブについて示す。

１はセラミックス等の非磁性体て形成さねた高強度を有
する軽量吸気バルブであり、該吸気バルブ１の軸端部の
は永久磁石１１が接続している。

該永久磁石１１は図において上部がＮ極であり下部がＳ
極となるように接続されている。また、該吸気バルブ１
は軸部なバルブガイド１０により軸方向に自在に軸承さ
れている。そして、永久磁石１１とバルブガイド１２と
の間にはスプリング１３か設けらねており、バルブ駆動
装置の非稼動時に吸気バルブ１か硬化することを防止す
る。

該吸気バルブ１の軸端部外周には電磁石２が配設されて
いる。該電磁石２は、上部磁極２２と下部磁極２３とを
有するコア２１と超電導コイル３とから構成されている
。尚、該超電導コイル３は液体ヘリウム等の冷媒が循環
する冷却層３１により包囲されている。

該Ｂ　Ｎ導コイル３はコントロールメモリｌ−４（７）
人出カニニット４４と接続されている。該コントロール
ユニット４内部には外部との信号の込出力を行なう該入
出力インターフェイス４４の他に、プログラム及びデー
タを予め記憶するＲＯＭ４２と、該Ｒ，ＯＭ　４２に記
憶さねたプログラムの下に演算を行なうＣＰＵ４］と、
人力信号及び演算結果を一時記憶するＲＡＭ４３と、コ
ントロールユニット４内の信号の流れを制御するコント
ロールメモリ４５とが設けられている。

そして、エンジン５の回転軸近傍には該エンジン５の回
転数及びクランク角を検知する回転センサ５１が配設さ
ねており、該回転センサ５１は上記人出力インターフエ
イス４４に接続され、回転数信号及びクランク角信号を
コントロールユニット４へ入力している。

次に、本発明の駆動装置の作用について説明する。

第２図は、電磁石２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閉方向移動開始時を示す図
である。

（ａ）において、上部磁極２２がＳ極、下部磁極２３が
Ｎ極どなる通電方向に超電導コイル３へ電流を供給する
と、磁束は、永久磁石１１のＮ極から上部磁極２２、下
部磁極２３を経て永久磁石１１のＳ極への閉口路を形成
する。よって、吸気バルブ１は永久磁石１１を介して電
磁石２に吸引されるため閉状態を保持する。

次に、超電導コイル３への通電方向を反転させ（ｂ）に
示すごとく、上部磁極２２をＮ極にすると、該上部磁極
２２と永久磁石１１との間には排斥力が作用し吸気バル
ブ１は下方向すなわち開方向へと駆動される。

吸気バルブ１が開方向へ移動を開始してから所定時間時
間経過時に、再び超電導コイル３への通電方向を反転さ
せ、（Ｃ）に示すごどく上部磁極２２をＳ極とする。す
るど、上部磁極２２と永久磁石１１との間には吸引力が
作用するので、吸気バルブ１の開方向への移動速度か減
速さね停止し、次に上方向すなわち閉方向へ移動を開始
する。

そして吸気バルブ１が着座する直前に、超電導コイル３
１＼の通電方向を反転し、着座時の速度を減速した後、
再び通電方向を反転しくａ）に示す状態にすることによ
り吸気バルブ１を静かに着座させる。

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１の間タイミングからのクラン
ク角を示し、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工の時点で、超電導コイル３への通
電方向を反転させ、磁力線の状態を第２図（ａ）の状態
から（１〕）の状態へ切換える。すると吸気バルブ１に
開方向の駆動力が作用し吸気バルブ１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１■の時点て、超電導コイ
ル３への通電方向を反転させ、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１に開方向の吸引力が作用し、開方向の移動速度を
減速し、最大移動位置を経て閉方向へと移動方向を反転
する。

第２の設定時間経過時であるＩＩＩの時点で、再び吸気
バルブ１に開方向の排斥力を作用させ、閉方向の移動速
度を減速する。そして、第３の設定時間経過時であるＩ
Ｖの時点で、磁力線の状態を第２図（ａ）に示す状態と
し吸気バルブ１を着座させ、次の開タイミングまで該閉
状態を保持する。

第４図は、超電導コイル３０制御回路図である。

可変電源６１から超電導コイル３への通電方向はスイッ
チ６２により反転することができる。該超電導コイル３
には抵抗６３が並列に接続されており、また、該超電導
コイル３の中間部番よ、電圧検出器６４を介して可変抵
抗６５の中間端子と接続している。また、電圧検出器６
４は警報信号発生器６６に接続されている。

超電導コイル３の一部に常電導部分が発生ずると急速に
コイル全体に常電導部が拡大し、コイルを破壊する危険
がある。そこで、超電導コイル３と可変抵抗６５との各
々の半分部分によりポイットストーンブリッジを形成し
、超電導コイル３の一部に常電導部分が発生ずると電圧
検出器６４か電圧として該常電導の発生を検知し、警報
信号発生器６６に信号を出力する。該警報信号発生器６
６は電圧検出器６４からの信号により警報信号を出力す
ると共に、スイッチ６２をオフにし、超電導コイル３へ
の通電を遮断する。そして、超電導コイル３に保有され
ている電気エネルギは抵抗６３により消費され、超電導
コイル３は保護さね破壊しない。

ところて、エンジン５の運転終了時には超電導コイル１
への電力供給は消失し、吸気バルブ１を閉状態に保持す
る電磁力か消滅するため、スブリノグ１３により吸気バ
ルブ１を閉状態に保持する。スプリング１３の保持力は
開方向への駆動力に対して充分小に設定されている。

尚、ＲＯＭ４２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５の
回転数の変化に伴ないバルブ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５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
５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、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、特定の実力伍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、吸排気バルブと連動する永久磁石
を吸引・排斥する電磁石を超電導コイルを用いて構成す
るので、電磁石に大電流を流すことができ、よって、強
力な駆動力を発生させることができる電磁力バルブ駆動
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、電磁石内の磁力線の流れを示す図、第３図は、バル
ブ′８動量と時間どの関係を示す図、第４図は、超電導
コイルの制御回路図である。 １・・・吸気バルブ、２・・・電磁石、３・・・超電導
コイル、４・・・コントロールユニット、５・・・エン
ジン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　エンジンの吸排気バルブに連結し往復運動自在な永久
   磁石と、該永久磁石の一方端の磁極と対向する固定磁極
   を有するヨーク部材と、該ヨーク部材に捲設され該固定
   磁極を通過する磁束を発生させる超電導コイルと、該超
   電導コイルへの通電方向を制御することにより対向する
   永久磁石の磁極と固定磁極とを吸引反発させる通電方向
   制御手段とを有することを特徴とする電磁力バルブ駆動
   装置。