JPH03182611A - 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（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
ルブ開閉タイく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） 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、上記装置では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。

特に大型エンジンにおいては吸排気バルブの開閉ストロ
ークも犬となるため、′ｆｔＭ１石と磁性体との間隔は
一層大となり、よって駆動力が減少する。

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、エンジンの吸排気バルブの往復方向に
移動自在であり該吸排気バルブの軸端面と対向する第１
の可動磁性板と、該第１の磁性板を介して上記軸端面と
対向する第２の磁性板と、上記第１の可動磁性板と第１
所定距離を隔てて対向し該可動磁性板を吸引し可動磁極
に当接させ吸排気バルブを駆動せしめる第１電磁石と、
上記第２の可動磁性板と第１所定距離より小である第２
所定距離を隔てて対向し該可動磁性板を吸引し可動磁極
に当接させ吸排気バルブを駆動せしめる第２電磁石と、
上記第１及び第２電磁石への通電状態を制御し吸排気バ
ルブを開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、可動子に周設され
た２次コイルの側面に並設された磁極により進行磁界を
形成し、２次コイルに誘導される電流が進行磁界から受
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７また、初期
駆動時には、吸排気バルブの軸端面と対向する２枚の磁
性板を異る間隔を隔てて対向する２個の電磁石で吸引す
るので、まず間隔が小であるほうの磁性板が強力に吸引
され吸排気バルブを駆動し、磁性板と電磁石とが当接し
た後は、他方の電磁石が残りの磁性板を吸引し吸排気バ
ルブの初期駆動を継続させる。

（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、２矢視図、第３図は、Ｉ夏ｘ　−ｎｉ矢視図であ
る。尚、第１図は、第２図におけるＩ−１断面図である
。

ところで、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
吸排気バルブ共に適用できるので、以下、主に吸気バル
ブについて説明する。

１は、軽量であり高温強度に優れた窒化珪素等のセラミ
ックス材、あるいは耐熱非磁性である合金からなる吸気
バルブである。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
部がバルブシート（図示せず）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１１が連結している
。該可動子１１は、円筒形の磁気通路１２と、該磁気通
路１２の外周面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。

該２次コイル１３は磁気通路１２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１２は２次コイル１３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は後述
する駆動部２の固定磁極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。

該可動子１１の側面には、該可動子１１を挟んで一対の
駆動部２が配設されている。該駆動部２は、磁性体から
なるコアから突出し２次コイル１３と対向して配設され
た固定磁極と、該固定磁極の各々に捲設された励磁コイ
ルとから構成されている。そして、後述するコントロー
ラ５から交番電力を供給され、可動子１１の２次コイル
１３に対し進行磁界を作用させるものである。

可動子１１の側面には該駆動部２の他に第１電磁石３及
び第２電磁石４が配設されている。

そして、可動子１１の上部には、該可動子１１の閉鎖時
において該可動子１１の上端面と接する第１１ｉｉＩ性
板３１と該第１１ｉｔｉ性板３１を介して可動子１１の
端面と接する第２磁性板４１が配設されている。

そして、該第！磁性板３１は上記第１電磁石３の磁８ｉ
３２と距＠Ｄ１隔てて対向しており、該第２磁性板４１
は上記第２電磁石４の磁極４２と距１１Ｄ２隔てて対向
している。

尚、第１電磁石３はコイル３３に通電することにより励
磁され、第２電磁石４はコイル４３に通電されることに
より励磁される。

該第１磁性板３１及び第２１ｉｆｉ性板４１は、第１電
磁石３及び第２電磁石４に吸引され吸気バルブ１の開方
向可動子１１と共に駆動され、電磁力消滅後はスプリン
グ１４の作用により可動子１１と共に図示の位置に戻る
。

上記駆動部２の励磁コイルとコイル３３及び４３とはコ
ントローラ５に接続されている。　該コントローラ５に
は、エンジンの回転数を検出する回転センサ５１と、ク
ランク角を検出する位置センサ５２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５３とから
の検出信号が入力されている。

上記コントローラ５は、上記検出信号の人力及び電力の
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５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５３から
アクセルペダルの踏込量と回転センサ５１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５２により検
出されるクランク角が吸気バルブ１の間タイミングにな
ると、まずコイル４３に電力が供給され、磁極４２が励
磁される。すると、第２磁性板４１と磁極４２との間に
は距１１ｉＤ２を介して吸引力が発生する。よって、該
第２磁性板４１は吸気バルブｌの開方向へと駆動される
。そして、該第２１ｉｉｌ性板４１は可動子１１と当接
し該可動子１１を伴なって更に開方向へと移動し、磁極
４２と当接する位置にて停止する。

該状態では、距１１１１ｔＤ１はＤＩ−Ｄ２まで短縮さ
れている。よって、コイル３３に電力を供給し磁８ｉ３
２を励磁すると、該磁極３２と第１磁性板３１との間に
作用する吸引力は、間隔が短縮されているため強力とな
る。よって、可動子１１は第１磁性板３１と共に更に駆
動される。そして、第１６ｉｌ性板３１がＭ１ｉ３２に
当接する位置、すなわち可動子１１が距１ＩＩＤ１移動
した時点で吸気バルブ１の初期駆動が終了する。

上記のように吸気バルブ１の初期駆動が終了すると、次
に、駆動部２の励磁コイルに交番電力を供給して、可動
子１１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。

クランク角が間タイミングから所定量経過すると、吸気
バルブ１を減速するため進行磁界の進行速度を減速し、
可動子１１を回生作動させる。そして、吸気バルブ１を
最大リフト量の位置で停止させた後、磁界の進行方向を
上方向すなわち閉方向へと反転させる。

該反転された磁界により吸気バルブ１を閉方向へ駆動し
、クランク角が着座前になると再び磁界の進行速度を減
速して回生作動させ、吸気バルブ１の閉方向駆動速度を
減速して着座時の衝軍を緩和する。

尚、第１磁性板３１及び第２ｔｔｌ性板４１は可動子１
１が閉方向へと移動する途中にて当接し、可動子１１と
共に閉方向へ駆動され、図に示す状態に復帰する。

ところで、吸気バルブ１を閉状態で保持するスプリング
１４のパイアスカは、上記電磁力に対して充分小に設定
されている。

以上、吸気バルブについての実施例を詳細に説明したが
、本発明による装置は排気バルブについても適用できる
ことは明白であり、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、可動子に周設さ
れた２次コイルの側面に並設された磁極により進行磁界
を形成し、２次コイルに誘導される電流が進行磁界から
受る電磁力により吸排気バルブを往復駆動する。

また、初期駆動時には、吸排気バルブの軸端面と対向す
る２枚の磁性板を異る間隔を隔てて対向する２個の電磁
石で吸引するので、まず間隔が小であるほうの磁性板が
強力に吸引され吸排気バルブを駆動し、磁性板と電磁石
とが当接した後は、他方の電磁石が残りの磁性板を吸引
し吸排気バルブの初期駆動を継続させる。

よって、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、Ｚ矢視図、第３図は、ＩＩＩ　−Ｉ１１矢視図で
ある。 １・・・吸気バルブ、２・・・駆動部、３・・・第１電
磁石、４・・・第２電磁石、５・・・コントローラ、１
１・・・可動子、１３・・・２次コイル、３１・・・第
１磁性板、４１・・・第２磁性板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸排気バルブの往復方向に移動自在で
   あり該吸排気バルブの軸端面と対向する第１の可動磁性
   板と、該第１の磁性板を介して上記軸端面と対向する第
   ２の磁性板と、上記第１の可動磁性板と第１所定距離を
   隔てて対向し該可動磁性板を吸引し可動磁極に当接させ
   吸排気バルブを駆動せしめる第１電磁石と、上記第２の
   可動磁性板と第１所定距離より小である第２所定距離を
   隔てて対向し該可動磁性板を吸引し可動磁極に当接させ
   吸排気バルブを駆動せしめる第２電磁石と、上記第１及
   び第２電磁石への通電状態を制御し吸排気バルブを開駆
   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. （２）エンジンの吸排気バルブに連結され往復運動自在
   な可動磁極と、該可動磁極の側面部と対向し該可動磁極
   の往復方向に並設された複数の固定磁極と、該固定磁極
   に捲設され吸排気バルブの開状態時に上記往復方向の進
   行磁界を形成する励磁コイルと、上記可動磁極の側面に
   周設され固定磁極と対向する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。
3. （３）上記第１及び第２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。