JPH03182609A

JPH03182609A - 電磁力バルブ駆動装置

Info

Publication number: JPH03182609A
Application number: JP1322422A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawamura; 英男河村
Original assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Current assignee: Isuzu Ceramics Research Institute Co Ltd
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1991-08-08
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JP2789120B2

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、エンジンの同一シリンダに配設された吸気及
び排気バルブを電磁力により開閉駆動する電磁力バルブ
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
るのもである。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、そのため工ン
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パ
ルプ開閉タイ主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、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Ｎ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、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、更に、吸気バルブ
及び排気バルブを同一シリンダに配設する場合について
記載されておらず、上記開示された装置を単に並設する
だけでは吸排気バルブの取付はピッチが拡張し同一シリ
ンダに吸排気バルブを設置できないという問題がある。

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、更に、同一シリンダに配設された吸排気バルブを
駆動することのでき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、吸気バルブに連結された第１可動磁極
と、排気バルブに連結された第２可動磁極と、第１及び
第２可動磁極の間に可動磁極の往復方向に並設され両可
動磁極の側面と対向する複数の中間固定磁極と、第１可
動磁極の往復方向に並設され第１可動磁極の側面と対向
する複数の第１固定磁極と、第２可動磁極の往復方向に
並設され第２可動磁極の側面と対向する複数の第２固定
磁極と、第１、第２及び中間固定磁極に捲設され上記往
復方向の進行磁界を形成する励磁コイルと、第１及び第
２可動磁極の側面に周設された２次コイルと、上記励磁
コイルへの通電状態を制御し吸排気バルブを開閉駆動せ
しめる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、同一シリンダに接
近して配設された吸気バルブ及び排気バルブの各々に連
結される第１及び第２可動磁極に周設された２次コイル
に、各固定磁極からの進行磁界により発生する誘導電流
が、該進行磁界から受ける電磁力により吸排気バルブを
往復駆動する。

中間固定磁極は吸気及び排気バルブ駆動時のいずれの場
合にも作用し、強力な駆動力を発生させることができる
。

また、初期駆動時には電磁石で吸排気バルブの軸端部と
対向する磁性板を吸引し、該磁性板を吸排気バルブに当
接させて該吸排気バルブを初期駆動する。

（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構造図、第２
図は、ＩＩ　−１１断面図、第３図は、ＩＩＩ　−ＩＩ
Ｉ断面図である。尚、第１図は、第２図の１−１断面図
に相当する。

１は、シリンダ１２に配設された吸気バルブであり、２
は、同じくシリンダ１２に配設された排気バルブである
。該吸気バルブ１及び排気バルブ２は共に軽量で高温強
度に優れた窒化珪素等のセラミックス材、あるいは耐熱
非磁性合金から形成されている。該吸気バルブ１は往復
自在に軸承されており、該吸気バルブ１の閉鎖時には吸
気バルブ１の傘部が吸気口を閉鎖し、同様にして排気バ
ルブ２は排気口を閉鎖する。

該吸気バルブｌの軸端部には可動子１１が連結しており
、排気バルブ２の軸端部には可動子２１が連結されてい
る。

該可動子１１は、円筒形の磁気通路１２と、該磁気通路
１２の外周部に周設された複数個の２次コイル１３から
構成されている。また、可動子２１は、円筒形の磁気通
路２２と、該磁気通路２２の外周部に周設された複数個
の２次コイル２３から構成されている。

該２次コイル１３及び２３は磁気通路１２及び２２の外
周部に刻設された溝に、溶融したアル〈ニウムを流し込
んで形成される。尚、磁気通路１２及び２２は２次コイ
ル１３及び２３に作用する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筒形状に形成したもので
ある。ただし、該磁気通路１２及び２２は後述する中間
固定磁極３、第１固定ｉ１！８ｉ４及び第２固定磁極５
からの磁束の通路となるので、該磁束の通路が確保され
るように配列しなければならない。

また、エンジン停止時において吸気バルブ１が降下する
ことを防止するために、可動子１１はスプリング１４に
よって閉方向にバイアスされている。尚、排気バルブ２
はスプリング２４によってバイアスされている。

可動子１１と可動子２１との間には、該可動子１１及び
可動子２１の両方の側面と対向する中間固定磁極３が配
設されている。該中間固定磁極３は、吸気バルブ１及び
排気バルブ２の往復方向に並設された複数個の磁極、及
び該Ｍ１ｆ！を個々に励磁する励磁コイルとから構成さ
れている。

可動子１１を挟んで中間固定磁極３の反対側には第１固
定磁極４が配設され、可動子２１を挟んで中間固定磁極
３の反対側には第２固定磁極５が配設されている。

該第１固定磁極４及び第２固定磁極５は共に中間固定磁
極３と同じく、吸気バルブ！及び排気バルブ２の往復方
向に並設された複数個の磁極、及び該磁極を個々に励磁
する励磁コイルとから構成されている。

可動子１１の上部には、吸気バルブ１の着座状態時に接
触もしくは微小間隔を介して対向する磁性板６が配設さ
れており、可動子１１の側面には上記中間固定磁極３及
び第１固定磁極４の他に、一対の磁極を有する下部電磁
石６１が配設されている。該下部電磁石６１の磁極は、
吸気バルブ１が閉鎖時における可動子１１の上端面より
所定量だけ下方に設定され、該一対の磁極を励磁する下
部コイル６２とから構成されている。

そして該磁性板６は非磁性体からなるガイドバー６３を
介して下部電磁石６１の両磁極と往復自在に連結してお
り、下部電磁石６１に吸引され可動子１１の上端面に当
接し、該可動子１１を下方向へと駆動させるものである
。尚、該磁性板６はスプリング６４により常時上方向に
バイアスされている。

また、排気バルブ２についても上記と同様２、可動子２
１の上部には、排気バルブ２の着座状態時に接触もしく
は微小間隔を介して対向する磁性板７が配設されており
、可動子２１の側面には上記中間固定磁極３及び第２固
定磁極５の他社、対の磁極を有する下部電磁石７１が配
設されている。該下部電磁石７１の磁極は、排気バルブ
２が閉鎖時における可動子２１の上端面より所定量だけ
下方に設定され、該一対の磁極を励磁する下部コイル７
２とから構成されている。

そして該磁性板７は非磁性体からなるガイドバー７３を
介して下部電磁石７１の両磁極と往復自在に連結してお
り、下部電磁石７１に吸引され可動子２１の上端面に当
接し、該可動子２１を下方向へと駆動させるものである
。尚、該磁性板７はスプリング（図示せず）により常時
上方向にバイアスされている。

上記中間固定磁極３、第１固定磁極４及び第２固定磁極
５の各励磁コイル、下部コイル６２及び下部コイル７２
はコントローラ８に接続されている。

該コントローラ８には、エンジンの回転数を検出する回
転センサ８１と、クランク角を検出する位置センサ８２
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８３とからの検出信号が入力されている。

上記コントローラ８は、上記検出信号の入力及び電力の
供給を司る人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Ｃ１０、演算結果
やデータを一時記憶するＲＡＭ、コントローラ８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。

エンジンの運転中においては、常時負荷センサ８３から
アクセルペダルの踏込量と、回転センサ８１からエンジ
ンの回転数とを検出し、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、位置センサ８２により
検出されるクランク角が吸気バルブ１の開タイミングに
なると、下部コイル６２へ通電し磁性板６を吸引する。

すると、磁性板６は可動子１２に当接するため、吸気バ
ルブ１には初期駆動力として開方向への強力な駆動力が
作用する。

次に、中間固定磁極３及び第１固定磁極４の励磁コイル
に吸気バルブ１の開方向への交番電力を供給して、可動
子１２に開方向への進行磁界を作用させる。すると、２
次コイル１３には電流が誘導され、該誘導電流が進行磁
界から受ける電磁力によって吸気バルブ１は引き続き開
方向へと駆動される。

ところで、中間固定磁極３は吸気バルブ１及び排気バル
ブ２に挟まれて配設されなければならないので、第１固
定磁極４及び第２固定磁極５と比して励磁コイルを捲設
する部分が小である。

そこで、該中間固定磁極３の可動子１１側と可動子２１
側とに捲設された励磁コイルの捲設方向を同一にし、上
記のごとき吸気バルブ１を駆動する際には、可動子２１
側に捲設された励磁コイルにも通電する。よって、該中
間固定磁極３により発生する磁束は大となり、可動子１
１が受ける駆動力も大となる。

ところで、上記のように、中間固定磁極３に通電すると
、可動子２１の２次コイル２３にも電流が誘導され、排
気バルブ２＆：も吸気バルブ１と同時に開方向の駆動力
が作用することになる。

そこで、上記のように、中間固定磁極３の励磁コイルに
開方向の交番電力を供給する場合には、同時に第２固定
磁極５の励磁コイルに対して閉方向の交番電力を供給す
る。すると、２次コイル２３には、中間固定磁極３から
の磁束により誘導される電流と、第２固定磁極５からの
磁束により誘導される電流とが発生し、該両銹導電流は
互いに方向が異るため打ち消しあい、よって、可動子２
１には駆動力が作用しない。

吸気バルブ１が開方向に所定量移動すると、中間固定磁
極３及び第１固定磁極４のｗＪ磁ココイル供給している
交番電力の交番速度を減速し、更に交番方向を反転させ
る。

すると、可動子１１に作用していた開方向の駆動力は減
少し、更に、閉方向へと反転する。よって、吸気バルブ
ｌは開方向の移動速度を減速した後、閉方向へと移動を
開始する。

尚、中間固定磁極３に閉方向の交番電力を供給すること
により可動子２１の２次コイル２３に誘導される電力は
、上記第２固定磁極５からの磁束によって誘導される電
流方向と同一であるので、排気バルブ２は依然として閉
鎖状態を保持する。

そして、吸気バルブ１が着座近傍位置まで閉鎖すると、
中間固定磁極３及び第１固定磁極４の励磁コイルに供給
している交番電力の交番速度を減速、あるいは交番方向
を反転さ珍ること社より吸気バルブ１の着座衝撃を緩和
する。

以上は、吸気バルブ１の開閉時の作動についての説明で
あるが、クランク角が進行して排気バルブ２の開タイミ
ングにると、まず、下部コイル７２に通電した後、中間
固定磁極３及び第２固定磁極５の励磁コイルへ開方向の
交番電力を供給すると共に、第１固定磁極４の励磁コイ
ルには閉方向の交番電力を供給し、吸気バルブ１を閉鎖
状態で保持する。そして、排気バルブ２に関する作動は
上記と同様に行なう、但し、第１固定磁極４と第２固定
磁極５とが逆となる等、適宜変更することは自明である
ため説明を省略する。

以上、本発明の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、同一シリンダに
接近して配設された吸気バルブ及び排気バルブの各々に
連結される第１及び第２可動磁極に周設された２次コイ
ルに、各固定磁極からの進行磁界により発生する誘導電
流が、該進行磁界から受ける電磁力により吸排気バルブ
を往復駆動するので、吸排気バルブの位置が変化しても
駆動力は変化せず、従って、安定した開閉制御を行なう
ことができる。

また、初期駆動時には電磁石で吸排気バルブの軸端部と
対向する磁性板を吸引し、該磁性板を吸排気バルブに当
接させて該吸排気バルブを初期駆動するので、強力な初
期駆動力を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の駆動装置の構成を示す構造図、第２
図は、ＩＩ　−１１断面図、第３図は、ＩＩＩ　−ＩＩ
Ｉ断面図である。１・・・吸気バルブ、２・・・排気バルブ、３・・・中
間固定磁極、４・・・第１固定ｍ極、５・・・第２固定
磁極、８・・・コントローラ、１２・・・シリンダ、１
１２１・・・可動子、８１・・・回転センサ８１．８２
・・・負荷センサ、８３・・・負荷センサ。第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸気バルブに連結された第１可動磁極と、排気バ
ルブに連結された第２可動磁極と、第１及び第２可動磁
極の間に可動磁極の往復方向に並設され両可動磁極の側
面と対向する複数の中間固定磁極と、第１可動磁極の往
復方向に並設され第１可動磁極の側面と対向する複数の
第１固定磁極と、第２可動磁極の往復方向に並設され第
２可動磁極の側面と対向する複数の第２固定磁極と、第
１、第２及び中間固定磁極に捲設され上記往復方向の進
行磁界を形成する励磁コイルと、第１及び第２可動磁極
の側面に周設された２次コイルと、上記励磁コイルへの
通電状態を制御し吸排気バルブを開閉駆動せしめる制御
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
。
（２）上記往復方向に移動自在であり各可動磁極の端面
と対向する可動磁性板と、該可動磁性板を吸引し各可動
磁極の端面に当接させ吸気バルブを駆動せしめる電磁石
とを有することを特徴とする請求項（１）記載の電磁力
バルブ駆動装置。
（３）上記電磁石は上記吸排気バルブの初期駆動時に作
動することを特徴とする請求項（２）記載の電磁力バル
ブ駆動装置。