JPH03182605A - 誘導式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、エンジンの吸排気バルブを電磁力により開閉
駆動する誘導式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は、エンジン回転位
相と同期して回転する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。該開閉駆動装置は、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
化し、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ないので、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しなけ
ればならない。よって、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とい
う問題がある。

そこで、上記問題を解決するために、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による電磁力で行
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。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記２公報により開示された装置は、吸排気バ
ルブに付設した磁性体を、該吸排気バルブの移動方向に
配設した電磁石により吸引し、該吸引力によって吸排気
バルブを駆動するものである。

磁性体に作用する吸引力は電磁石と磁性体との間隔の二
乗に反比例するため、該間隔の変化に伴ない吸引力が変
化し、吸排気バルブの駆動が不安定になるという問題が
ある。また、駆動開始時には、吸排気バルブに対し強力
な加速力を与えなければならないが、上記２公報により
開示された装置は駆動開始時における電磁石と磁性体と
の間隔が最大となり、よって吸排気バルブに対して最小
の駆動力しか作用させることができない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、吸排気バ
ルブに作用する駆動力が吸排気バルブの移動による影響
を受けず安定して吸排気バルブの開閉制御を行ない、か
つ、駆動開始時には吸排気バルブに強力な駆動力を作用
させる電磁力バルブ駆動装置を提供しようとするもので
ある。

（課題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連結し往復
自在な可動磁極と、該往復運動方向に並設され該可動磁
極の外周面と常時対向する固定磁極と、上記可動磁極の
外周面に上記固定磁極と対向して周設された２次コイル
と、該可動磁極の端面と対向する磁極を有し吸排気バル
ブの少なくとも開動作開始時に該２次コイルに電流を誘
導せしめる固定電磁石と、上記固定磁極に捲設され上記
２次コイルに対し半径方向の磁界を作用せしめるｗＪ磁
ココイル、上記励磁コイル及び固定電磁石へ電力を供給
し吸排気バルブを開閉駆動せしめる電力供給手段とを有
することを特徴とする誘導式電磁力バルブ駆動装置を提
供できる。

（作用） 本発明の誘導式！磁力バルブ駆動装置では、吸排気バル
ブの間及び閉動作開始時に、可動磁極の端面と対向する
固定電磁石により２次コイルに電流を誘導し、該２次コ
イルと対向する固定磁石から該２次コイルの半径方向の
磁界を作用させ、該誘導電流と磁界との間に作用する電
磁力で上記吸排気バルブを駆動するので２次コイル全て
に駆動力が作用し、よって強力な駆動力を発生させるこ
とができる。

また、作動開始後は磁界からの電磁力により吸排気バル
ブを制動するので、吸排気バルブの位置が変化しても該
制動力は影響を受けず、従って、安定した開閉制御を行
なうことができる。

更に、固定磁極が常に可動磁極と対向しているので、励
磁コイルのインピーダンスが増加せず励磁コイルでの発
熱量を抑制するので、該励磁コイルの断線を防止するこ
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、本発明の駆動装置の構成を示すブロック図で
ある。尚、エンジンには上記のごとく吸気バルブと排気
バルブとが設けられているが、本発明による駆動装置は
吸排気バルブ共に通用できるので、以下の説明は主に吸
気バルブについて述べる。

１は、軽量であり高温強度に優れた窒化珪素等のセラミ
ック材、あるいは耐熱合金からなる吸気バルブである。

該吸気バルブ１の軸部はバルブガイド１２によって往復
自在に軸承されている。そして、該吸気バルブ１の閉鎖
時には、本図に示すごとく、吸排気バルブ１の傘部がバ
ルブシート１３に着座し吸気口を閉鎖する。

該吸気バルブ１の軸端部には可動子２が連結している。

該可動子２は、円柱形の磁気通路２１と、該磁気通路２
１の外周面に周設された複数個の２次コイル２２〜２６
から構成されている。該２次コイル２２〜２６は磁気通
路２１の外周面に刻設された溝に溶融したアルミニウム
を流し込んで形成される。尚、磁気通路２１は磁束密度
を増加させるために磁性体から形成されており、例えば
磁性金属のアモルファス薄板を放射状に配列して円柱形
状に形成したものである。そして、該可動子２は、硬質
プラスチックからなるコツター止め２３を介して吸気バ
ルブ１の軸端部と連結している。

該可動子２の周囲には駆動部３が配設されている。該駆
動部３は、磁気通路２１の上端面と対向する中央磁極３
１と、上記２次コイル２２〜２６と対向する複数個の磁
極３３〜３６と、該磁極３３〜３６の各々に捲設された
励磁コイル３３１〜３６１、そして中央磁極３１に捲設
された上部コイル３２等から構成されている。尚、吸気
バルブ１が往復方向に移動しても磁極３３〜３６は磁気
通路２１の側面と常に対向する位置に設けられている。

上記励磁コイル３３１〜３６１及び上部コイル３２はコ
ントローラ４と接続しており、該コントローラ４から電
力の供給を受ける。

該コントローラ４には、エンジンの回転数及びクランク
角を検出する回転センサ５と、アクセルペダル（図示せ
ず）の踏込量を検出する負荷センサ６とからの検出信号
が入力されている。

上記コントローラ４は、上記検出信号の入力及び電力の
供給を司る入出力インターフェイス、予めプログラムや
各種関係マツプを記憶するＲＯＭ、該ＲＯＭに記憶され
たプログラムに沿って演算を実行するＣＰＵ、演算結果
やデータを一時記憶するＲＡＭ、コントローラ４内部の
信号の流れを制御するコントロールメモリ等から構成さ
れている。

次に、上記構成による本発明の装置の作動について説明
する。

第２図は、初期駆動時の状態を示す図である。

吸気バルブ１の閉鎖状態時には本図（ａ）に示すごとく
、上部コイル３２に通電し中央磁極３１から可動子２方
向すなわち下方向の磁束を作用させておく。

エンジンの運転中においては、常時負荷センサ６からア
クセルペダルの踏込量と回転センサ５からエンジンの回
転数とを検出しており、予め設定された関係マツプを用
いて該踏込量及び回転数に対応する吸気バルブ１の開閉
タイミングを演算する。そして、回転センサ５により検
出されるクランク角が吸気バルブｌの間タイミングにな
ると、上部コイル３２への電力供給を停止する。すると
、２次コイル２２〜２６には該下方向の磁束を継続する
方向、すなわち本図（ａ）に示す方向に電流が誘導され
る。

上部コイル３２への電力供給停止と共に、励磁コイル３
３１〜３６１に通電し、本図（ｂ）に示すごとく磁極３
３〜３６から２次コイル２２〜２６の各々に対して内方
向への磁束を作用させる。すると、２次コイル２２〜２
６に誘導されている上記誘導電流は、該磁極３３〜３６
からの磁束によりフレミングの左手の法則に示される電
磁力、すなわち本図の場合には下方向への電磁力を受け
る。該電磁力は２次コイル２２〜２６のほぼ全周に作用
し、かつ複数の２次コイル２２〜２６の全てに作用する
ので上記電磁力の合力は強力な駆動力として吸気バルブ
１に作用し、該吸気バルブ１を開方向へと駆動する。

該初期駆動時の駆動力は上部コイル３２への通電供給停
止後２次コイル２２〜２６に誘導電流が発生している間
作用する。該駆動力が消滅した後も、励磁コイル３３１
〜３６１への通電状態を維持すると、２次コイル２２〜
２６にはフレミングの右手の法則による電流が誘導され
る。磁界から該誘導電流に作用する電磁力は制動力とし
て作用するので、スプリング２９の反力と共に吸気バル
ブ１の開方向の速度を減速し、停止させる。

次に閉駆動開始時について説明する。

第３図は、閉駆動開始時の状態を示す図である。

吸気バルブ１が停止すると、上部コイル３２、励磁コイ
ル３３１及び３６１に電力を供給し、−旦本図（ａ）に
示す磁束を発生させた後、直ちに通電を停止する。する
と、２次コイル２２〜２６には該磁束を継続する方向、
すなわち本図（ａ）に示す方向に電流が誘導される。

該通電停止と共に、励磁コイル３３１〜３６１に対して
、本図（ｂ）に示すごとく磁極３３〜３６か６２次コイ
ル２２〜２６の各々に対して内方向への磁束を作用させ
る方向に通電する。すると、２次コイル２２〜２６に誘
導されている上記誘導電流は、該磁極３３〜３６からの
磁束によりフレミングの左手の法則に示される電磁力、
すなわち上方向への電磁力を受け、該吸気バルブ１を閉
方向へと駆動する。

そして、該通電を継続することにより上記開方向への駆
動時と同様に吸気バルブ１には制動力が作用し、該吸気
バルブ１の閉方向速度を減速するので着座衝撃が緩和さ
れ、吸気バルブ１は穏やかに着座する。

そして、吸気バルブ１が着座すると、第２図（ａ）に示
した磁束を発生させ、中央磁極３１と可動子２との間に
作用する吸引力によって、次の間タイミングが到来する
まで吸気バルブ１の閉鎖状態を維持する。

上記吸気バルブ菫の開閉移動中、磁８ｉ３３〜３６は常
に磁性体からなる磁気通路２１と対向している。よって
磁気抵抗が常時小、すなわち励磁コイル３３１〜３６１
の自己インダクタンスが小であるため励磁コイル３３１
〜３６１のインピーダンスが小となり該励磁コイル３３
１〜３６１での発熱量を低減することができる。

尚、吸気バルブ１を閉状態で保持するスプリング２４の
パイアスカは上記開方向への電磁力に対し、充分小に設
定されている。

以上、実施例について詳細に説明したが、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、吸排気バルブの
開及び閉動作開始時に、可動磁極の端面と対向する固定
電磁石により２次コイルに電流を誘導し、該２次コイル
と対向する固定磁石から該２次コイルの半径方向の磁界
を作用させ、該誘導電流と磁界との間に作用する電磁力
で上記吸排気バルブを駆動するので２次コイル全てに駆
動力が作用し、よって強力な駆動力を発生させることが
でき、また、作動開始後は磁界からの電磁力により吸排
気バルブを制動するので、吸排気バルブの位置が変化し
ても該制動力は影響を受けず、従って、安定した開閉制
御を行なうことができ、更に、固定磁極が常に可動磁極
と対向しているので、励磁コイルのインピーダンスが増
加せず励磁コイルでの発熱量を抑制するので、該励磁コ
イルの断線を防止することができる誘導式電磁力バルブ
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、初期駆動時の状態を示す図、第３図は、閉駆動開始
時の状態を示す図である。 １・・・吸気バルブ、２・・・可動子、３・・・駆動部
、４・・・コントローラ、５・・・回転センサ、６・・
・負荷センサ、２２〜２６・・・２次コイル、３１・・
・中央磁極、３２・・・上部コイル、３３〜３６・・・
磁極、３３１〜３６１・・・励磁コイル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸排気バルブに連結し往復自在な可動
   磁極と、該往復運動方向に並設され該可動磁極の外周面
   と常時対向する固定磁極と、上記可動磁極の外周面に上
   記固定磁極と対向して周設された２次コイルと、該可動
   磁極の端面と対向する磁極を有し吸排気バルブの少なく
   とも開動作開始時に該２次コイルに電流を誘導せしめる
   固定電磁石と、上記固定磁極に捲設され上記２次コイル
   に対し半径方向の磁界を作用せしめる励磁コイルと、上
   記励磁コイル及び固定電磁石へ電力を供給し吸排気バル
   ブを開閉駆動せしめる電力供給手段とを有することを特
   徴とする誘導式電磁力バルブ駆動装置。
2. （２）上記２次コイルは往復運動方向に複数個並設され
   ていることを特徴とする請求項（１）記載の誘導式電磁
   力バルブ駆動装置。