JPH03279605A - 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って駆
動し開閉制御を行なう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し
ている。

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
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） ところで、上記吸排気バルブに付設した磁性体に作用す
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
た装置では、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、該吸排気バルブの作動位置の
変化の影響を置けず安定しており、かつ、駆動開始時に
は吸排気バルブに対して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に連結された
往復自在な可動コイルと、該可動コイルの内周面及び外
周面の双方に対向する固定磁極を有する固定電磁石と、
少なくとも吸排気バルブが閉状態時に上記可動コイルの
端部に当接する可動磁性板と、該可動磁性板と対向し該
可動磁性板に吸引力を作用せしめ吸排気バルブの初期駆
動を行なう初期駆動手段と、上記可動コイル及び固定電
磁石に電力を供給し吸排気バルブを開閉方向に駆動する
バルブ開閉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、固定電磁石の両固
定磁極間に発生する磁束中に配設された、吸排気バルブ
に連結した可動コイルに電流を供給し、該可動コイルを
駆動する。

該可動コイルへ供給する電流の方向を制御することによ
り、可動コイルの運動方向を可変制御する。

また、初期駆動時には、該可動コイルに当接している可
動磁性板を電磁力により吸引するので、可動コイルには
強力な初期駆動力が作用する。

（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（ａ）は、本発明の駆動装置の構成を示すブロッ
ク図、第１図（ｂ）は、可動子２の断面図である。

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は固定電磁石であり、該固定電磁石１の一方の磁極は
円柱形状に成形された中央固定磁極１１である。また、
他方の磁極は該中央固定磁極１１から磁束通路１２を介
して図における左右両方向へ延長され、上記中央固定磁
極１１の側面と順次対向する複数個の多段固定磁極１３
である。

そして、該多段固定磁極１３の各々には固定励磁コイル
１４が捲設されており、該固定励磁コイル１４に電流を
供給することにより、上記中央固定磁極１１及び多段固
定磁極１３を励磁する。

左右の該多段固定磁極１３は更に上記中央固定磁極１１
と反対方向に延長されており、ブラケット１５にて再び
合流する。

該ブラケット１５には、上記中央固定磁極１１と同心に
バルブガイド１６が配設されており、該バルブガイド１
６には吸気バルブ１７が往復自在に軸承されている。

該吸気バルブ１７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合金から形成され
ている。そして、図示しないエンジンの吸気口を開閉す
るものである。

該吸気バルブ１７の軸端部には可動子２が連結されてい
る。該可動子２は円筒形状をしており、磁性体からなる
コア２２と、該コア２２の円筒部外周面に嵌着された可
動コイル２３とから構成されている。

尚、該可動コイル２３は円周上の一部が切断されている
アルミニウムからなるリングを積層したもので、外部か
ら供給される電流が各リング共同方向に流れるように相
互に結線されている。

そして、該可動子２は、吸気バルブ１７の軸端部に設け
られたコック溝１８に噛合するクリップ２４とクリップ
押え２５とにより、吸気バルブ１７に連結されている。

ところで、該可動子２の内周面は上記中央固定磁極１１
の外周面と微小間隙を介して対向し、かつ、可動子２の
外周面は上記多段固定磁極１３と同じく微小間隙を介し
て対向している。

すなわち、該可動子２は上記中央固定磁極１１と多段固
定磁極１３との双方との間を、摩擦抵抗無しに往復する
ことができるように支持されている。

尚、可動コイル２３の円筒面は耐摩耗性を向上させるた
め酸化アルミニウムにて被覆されている。

次に、本図のＩＩ　−ＩＩ断面について説明する。

第２図は、ＩＩ　−ＩＩ断面図である。尚、上記第１図
（ａ）は、該第２図におけるＩ−Ｉ断面図に相当するも
のである。

上記可動子２の上端部には、磁性体にて形成されたリン
グ状の可動磁性板２１が当接している。

該可動磁性板２１の可動子２側端面には、固定磁極３１
及び３２が対向しており、該可動磁性板２１は、該固定
磁極３１及び３２と、非磁性体からなるバー３３を介し
て往復自在に保持されている。

ところで、該固定磁極３１及び３２はブラケット１５を
介して連結されており、かつ、該固定磁極３１及び３２
を、互いに異なる極性に励磁する初期駆動コイル３４が
捲設されている。

そして、上記固定励磁コイル１４、可動コイル２３及び
初期駆動コイル３４はコントローラ４に接続されており
、該コントローラ４から所定のタイミングにて電流の供
給を受けるよう構成されている。

また、該コントローラ４には、エンジンの回転速度を検
出する回転速度センサ４１と、クランク角を検出する位
置センサ４２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４３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流の
供給を司る人８カインターフェイス、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。

エンジンの運転中においては、常時負荷センサ４３から
アクセルペダルの踏込量と、回転速度センサ４１からエ
ンジンの回転速度とを検出し、予め設定された関係マツ
プを用いて該踏込量及び回転速度に対応する吸気バルブ
１７の開閉タイミングを演算する。

そして、位置センサ４２により検出されるクランク角が
吸気バルブ１７の間タイミングになると、上記固定励磁
コイル１４、可動コイル２３及び初期駆動コイル３４に
電流を供給する。

初期駆動コイル３４に通電することにより固定磁極３１
及び３２が互いに異なる極性に励磁されるので、例えば
固定磁極３１がＮ極、固定磁極３２がＳ極に励磁される
と、固定磁極３１−可動磁性板２１−固定磁極３２−ブ
ラケット１５−固定磁極３１の磁路が形成され、可動磁
性板２１は固定磁極３１及び３２に吸引される。

該可動磁性板２１は可動子２に当接しているため、該可
動子２を介して吸気バルブ１７を開方向へと駆動する。

また、固定励磁コイル１４に通電し多段固定磁極１３を
Ｎ極、中央固定磁ＦｉｌｌをＳ極に励磁すると、多段固
定磁極１３−コア２２−中央固定磁極１１−磁束通路１
２−多段固定磁極１３の磁路が形成される。

そして、可動コイル２３に供給する電流の方向を図上力
から見て右回りにすると、可動子２には、上記固定励磁
コイル１４による磁束からフレミングの左手の法則によ
り下方向、すなわち開方向の電磁力が作用する。

可動子２が吸気バルブ１７の開方向へと移動し、可動磁
性板２１と固定磁極３１及び３２とが当接すると、可動
磁性板２１は可動子２と離れ、可動子２のみが更に開方
向へと移動する。

そして、クランク角が開方向への移動開始から所定角度
経過すると、可動コイル２３へ供給している電流の方向
を反転させ、吸気バルブ１７に閉方向の電磁力を作用さ
せる。そして、開方向の移動速度を減速し停止させ、更
に閉方向へと移動させる。

更に、吸気バルブ１７の着座直前位置にて、再び可動コ
イル２３への通電方向を反転させ、閉方向の移動速度を
減速し、吸気バルブ１７の着座衝撃を緩和した後、緩や
かに吸気バルブ１７を着座させ、吸気口を閉鎖する。

そして、次の開タイミングまで該閉鎖状態を維持する。

尚、着座衝撃を緩和するために、可動磁性板２１と固定
磁極３１及び３２との間の吸引力を併用してもよく、ま
た、上記可動コイル２３への通電方向を反転させる代り
に固定励磁コイル１４への通電方向を反転させてもよい
。

また、本実施例では図示しないが、エンジン停止時に吸
気バルブ１７が降下しないようにバルブスプリングを配
設してもよい。

上記にて示したように、上記の実施例は排気バルブにつ
いても適用できるものであり、吸気バルブ１７への適用
のみに限定されるものではない。

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、固定電磁石の両
固定磁極間に発生する磁束中に配設された、吸排気バル
ブに連結した可動コイルに電流を供給し、該可動コイル
を駆動するので、吸排気バルブの駆動位置が変化しても
、吸排気バルブに作用する駆動力が変化せず、安定して
吸排気バルブを開閉駆動することができる。

尚、該可動コイルへ供給する電流の方向を制御すること
により、可動コイルの運動方向を可変制御することがで
きるので、エンジン運転中においても吸排気バルブの開
閉量を可変制御することができる。

また初期駆動時においては、該可動コイルに当接してい
る可動磁性板を電磁力により吸引し、可動コイルに強力
な初期駆動力を作用させるので、吸排気バルブを確実に
初期駆動することができ、かつ、エンジンの回転速度を
高速化することができる。

更には、吸排気バルブを電磁力により開閉駆動するので
、エンジンの回転速度及び負荷の状態に応じて、該吸排
気バルブの開閉タイミングを可変制御することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、本発明の駆動装置の構成を示すブロッ
ク図、第１図（ｂ）は、可動子２の断面図、第２図は、
ＩＩ　−Ｉ＋断面図である。 １・・・固定電磁石、２・・・可動子、４・・・コント
ローラ、１７・・・吸気バルブ、２１・・・可動磁性板
、２３・・・可動コイル、３４・・・初期駆動コイル。

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された往復自在な
   可動コイルと、該可動コイルの内周面及び外周面の双方
   に対向する固定磁極を有する固定電磁石と、少なくとも
   吸排気バルブが閉状態時に上記可動コイルの端部に当接
   する可動磁性板と、該可動磁性板と対向し該可動磁性板
   に吸引力を作用せしめ吸排気バルブの初期駆動を行なう
   初期駆動手段と、上記可動コイル及び固定電磁石に電力
   を供給し吸排気バルブを開閉方向に駆動するバルブ開閉
   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）上記可動コイルはアルミニウムからなることを特
   徴とする請求項（１）記載の電磁力バルブ駆動装置。