JPH0347414A - 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、コンデンサに蓄電された電荷で励磁される電
磁石により吸排気バルブを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） 従来のエンジンの吸排気バルブはカムシャフトにより開
閉駆動されている。該カムシャフトはクランクシャフト
と連動しているため、クランク角に対する吸排気バルブ
の開閉タイミングをエンジンの回転数の変化に対応して
変更することができない、よって、特定の回転数で高効
率となるように吸排気バルブの開閉タイミングを調整す
るため、該特定の回転数以外の回転数で運転される場合
には効率が低下するという問題がある。

そこで、吸排気バルブを電磁石による電磁力で開閉駆動
することにより、吸排気バルブの開閉タイミングをエン
ジンの回転数の変化に伴なって変更し、各回転数におい
て高効率で運転することが可能なエンジンを実現するこ
とのできる吸排気バルブ駆動装置が、特開昭５８−１８
３８０５号公報及び、特開昭６１−７６７１３号公報に
より開示されている。

（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を電磁石により開閉駆動
するバルブ駆動装置では、吸排気効率を向上させるため
に吸排気バルブを急速に開閉し開口面積を増カルさせる
場合、吸排気バルブの駆動力を発生させる電磁石に対し
大電流を流し、発生する駆動力すなわち電磁力を増大さ
せなければならない。しかしながら、電磁石に電力を供
給する電源が内部抵抗を有しているため、該電磁石に供
給する電流値を増大させるためには電源を大型化しなけ
ればなら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、電源を大
型化することなく吸排気バルブの駆動力を増大させ、吸
排気バルブの開閉を急速に行ない開口面積を増大させる
ことにより吸排気効率の優れた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と連結し往復
自在な可動磁極と、該可動磁極の一方端と対向し開弁及
び着座時にコンデンサからの電荷により励磁され該可動
磁極に吸排気バルブの開方向への電磁力を作用せしめる
電磁駆動手段と、コンデンサからの電流方向を制御し吸
排気バルブの最大移動時前後にて該電磁駆動手段による
電磁力を閉方向に反転せしめる通電制御手段と、上記可
動磁極の側面と対向し吸排気バルブの最大わ勤位置にて
該可動磁極を電磁力にて保持せしめる電磁力保持手段と
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、吸排気バルブの開
閉駆動力をコンデンサに充電された電荷を電磁石供給し
励磁するので、電源を大型化することなく電磁石に大電
流を供給することができ、吸排気バルブの開閉駆動力を
強力に発生させることができるので、吸排気バルブの開
口面積を増大することができ、吸気効率の向上を図れる
。

（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、本発明によるバルブ駆動装置のブロック図で
ある。

尚、以下吸排気バルブの内、主に吸気バルブについて説
明する。

１はセラミックス等の軽量高強度材料で形成された曝気
バルブであり、該吸気バルブ１の軸部はバルブガイド１
１を貫通し軸方向に自在に軸承されている。また、該吸
気バルブ１の軸端部には磁性体からなる磁気通路体２が
嵌着されている。該磁気通路体２の軸端側側面には第１
可動磁極２１及び第２可動磁極２２が周設されている。

そして、吸気バルブ１の閉状態での位置にて第１可動磁
８ｉ２１を包囲する位置に、第１コイル２３が配設され
ている。また、エンジン停止時に吸気バルブ１が降下す
ることを防止するためのスプリング２４が上記バルブガ
イド１１と磁気通路体２との間に設けられている。

該磁気通路体２の上方には第１可動磁極２１の上端面と
対向する上部固定磁極３１及び該上部固定磁極３１に捲
設された第２コイル３２が配設されている。該上部固定
磁極３１のヨーク部材は磁気通路体２の側面に沿って側
面下端部まで延長しており、該側面下端部と対向する下
部磁極３３を形成している。該下部磁極３３には磁気通
路体２を包囲する下部コイル３４が設けられている。該
下部コイル３４は通常の電源から電力の供給を受けるコ
イルとコンデンサから電力の供給を受けるコイルとの二
重構造となっている。また上部固定磁極３１から下部磁
極３３までの間には磁気通路体２の移動中に第１可動磁
極２１及び第２可動磁極２２と対向する中間磁極４１・
４２・４３が突出しており、各中間磁極４１・４２・４
３にはコイル４４・４５・４６が捲設されている。

上記下部コイル３４の二重コイルの内の一方は電源装置
５と直接接続されており、常時磁気通路体２に上方向の
磁束を発生させる方向に通電されている。そして、他方
のコイルの一方の端子は可変抵抗３５及びコンデンサ３
６を介して電源装置５と接続し、他方の端子は常閉スイ
ッチ３フを介して電源装置５と接続しており、可変抵抗
３５と常閉スイッチ３７との下部コイル３４側は常開ス
イッチ３８を介して接続されている。また、コイル４４
・４５・４６も電源装置５に接続されている。

尚、上記第２コイル３２は可変抵抗５１、コンデンサ５
２、常閉スイッチ５３、常開スイッチ５４とにより、ま
た第１コイル２３は、可変抵抗５５、コンデンサ５６、
常閉スイッチ５７、常開スイッチ５８とにより、下部コ
イル３４の他方のコイルと同様の回路構成を経て電源装
置５に接続されている。

上記電源装置５、常閉スイッチ３７、常開スイッチ３８
、常閉スイッチ５３、常開スイッチ５４、常閉スイッチ
５７、常開スイッチ５８はコントロールユニット６の入
出力インターフェイス６４と接続しており、各スイッチ
は該入出力インターフェイス６４からの信号により開閉
する。該コントロールユニット６は、入出力インターフ
ェイス６４の他に、プログラム及び各種関係マツプを予
め記憶するＲＯＭ６２、該ＲＯＭ６２に記憶されたプロ
グラムの下に演算を行なうＣＰＵ６１、演算結果及びデ
ータを一時記憶するＲＡＭ６３、コントロールユニット
内の信号の流れをコントロールするコントロールメモリ
等から構成されている。そして、人出力インターフェイ
ス６４は、上記各スイッチ及び電源装置５の他に、エン
ジンの回転数及びクランク角θを検知する回転センサ７
がｔｉ続されている。

次に、本発明による吸気バルブ駆動装置の作用について
、第２図により説明する。

第２図は、クランク角θに対する吸気バルブの移動量及
び駆動力との関係を示す図である。

図において、上部に示す曲線のうち、実線はクランク角
θに対する本願の装置による吸気バルブ１の移動量を示
しており、破線は従来の装置すなわちカムシャフトによ
る場合の移動量を示すものである。また下部は、同じく
クランク角θと吸気バルブ１へ作用する駆動力との関係
を示している。該駆動力は、吸気バルブ１を開方向に！
！勤する方向を＋、閉方向に駆動する方向を−として示
している。

下部コイル３４の一方のコイルは磁気通路体２に対し図
における上方向の磁束を発生させる方向に電源装置５か
ら常時通電されており、該磁束は磁気通路体２の上端面
から上部固定磁、１ｉ３１を経て下部５ｆＮＭ３３から
再び磁気通路体２へ流れる閉回路を形成し、磁気通路体
２の上端面に出現するＮｉと上部固定磁極３１に出現す
るＳ極との間に作用する吸引力（ａ）により吸気バルブ
１は閉状態に維持されている。

回転センサ７により検知されるクランク角θが予め設定
された吸気バルブ１の間タイミングになると、人出力イ
ンターフェイス６４から常閉スイッチ５３、常開スイッ
チ５４、常閉スイッチ５７及び常開スイッチ５８へ信号
が出力され、可変抵抗５１とコンデンサ５２と第２コイ
ル３２と常閉スイッチ５３とが構成する回路により充電
状態にあるコンデンサ５２は電源装置５から絶縁される
と共に、第２コイル３２と常開スイッチ５４との閉回路
を形成するので、コンデンサ５２に充電されている電荷
は第２コイル３２に供給される。コンデンサ５２は内部
抵抗が微小であるため第２コイル３２には大電流が流れ
、上部固定磁極３１には図における下方向の磁束が発生
する。

また、第１コイル２３についても同様にコンデンサ５６
から磁気通路体２に上方、向の磁束を発生させる方向に
大電流が供給される。磁気通路体２には既に下部コイル
３４により上方向の磁束が発生しており、磁気通路体２
には密度が大である上方向の磁束が発生する。

上記のごとく、上部固定磁極３１と磁気通路体２に発生
する磁束の方向は逆方向であるため磁気通路体２の上端
面と上部固定磁極３１との間には強力な反発力（ｂ）が
作用し、磁気通路体２及び吸気バルブ１は下方向すなわ
ち開方向へと急速に移動する。

次に、フントロールユニット６から電源装置５へ信号を
出力しコイル４４に通電して磁極４１をＳ極とすると共
に、常閉スイッチ３７及び常開スイッチ３８を切換え、
下部コイル３４の他方のコイルへコンデンサ３６からの
電荷を供給し第１可動磁８ｉ２１の上端面のＮ極を強化
する。すると、磁極４１と第１可動磁極２１との間に強
力な吸引力（Ｃ）が作用し、吸気バルブ１の開方向への
移動速度は減速される。

次に、コイル４４への通電を中止すると共に、コイル４
５・４６へ通電し磁極４２・４３をＳ極とする。すると
、第１可動磁極２１及び第２可動磁極２２と磁極４２・
４３との間に吸引力（ｄ）が作用し、スプリング２４に
よる閉方向への力に抗して吸気バルブ１を開状態で保持
する。

次に、コイル４５・４６への通電を中止し、再び常閉ス
イッチ３７及び常開スイッチ３８を切換え放電状態にあ
るコンデンサ３６の充電電流により下部コイル３４の他
方のコイルを励磁し第１可動磁極２１の上端面のＮ極を
強化すると共に、コイル４４に通電して磁８ｉ４１と第
１可動磁極２１との間に強力な吸引力（Ｃ）を作用させ
、吸気バルブ１を閉方向へ穆勤へ駆動する。

そして、着座時に、常閉スイッチ５３、常開スイッチ５
４、常閉スイッチ５７、常開スイッチ５８を再び切換え
、コンデンサ５２・５６への充電電流により第１コイル
２３及び第２コイル３２を励磁し反発力（ｂ）により着
座衝撃を緩和し吸気バルブ１を閉状態とした後は、次の
間タイミングまで吸引力（ａ）により着座状態を保持す
る。

ところで、第１コイル２３及び第２コイル３２の励磁回
路は次の第３図に示す構成でもよい。

第３図は、第１コイル２３及び第２コイル３２の他の励
磁回路を示す図である。

図に示すごとく、上記の１個の励磁回路にて直列に接続
された第１コイル２３及び第２コイル３２を励磁するも
のであり、第１コイル２３及び第２コイル３２に流れる
電流は同一であるので、時定数の変化によっても反発力
が低下することはない。

また、コンデンサを複数個用いて、励磁の瞬発性を向上
させることができる。

第４図は、コンデンサの他の回路を示す図である。

充電時にはコンデンサ５２とコンデンサ８１との並列回
路により充電電流を増加させ、第１コイル２３及び第２
コイル３２に流れる電流量を増加させる。そして、放電
時には充電されたコンデンサ５２とコンデンサ８１とを
スイッチ８２及び切換スイッチ８３により直列接続して
電圧を倍増し、第１コイル２３及び第２コイル３２に流
れる電流量を増加させる。

上記説明にて、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適用できることは明白である
。

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
開閉駆動力をコンデンサに充電された電荷を電磁石供給
し励磁するので、電源を大型化することなく電磁石に大
電流を供給することができ、吸排気バルブの開閉駆動力
を強力に発生させることができるので、吸排気バルブの
関口面積を増大することができ、吸気効率の向上を図れ
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、クランク角θに対する吸気バルブの穆動量及び駆動
力との関係を示す図、第３図は、第１コイル２３及び第
２コイル３２の他の励磁回路を示す図、第４図は、コン
デンサの他の回路を示す図である。 １・・・吸気バルブ、２・・・磁気通路体、５・・・電
源装置、６・・・コントロールユニット、７−・・回転
センサ、２３・・・第１コイル、３２・・・第２コイル
、３６・５２・５６・・・コンデンサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの吸排気バルブと連結し往復自在な可動磁極と
   、該可動磁極の一方端と対向し開弁及び着座時にコンデ
   ンサからの電荷により励磁され該可動磁極に吸排気バル
   ブの開方向への電磁力を作用せしめる電磁駆動手段と、
   コンデンサからの電流方向を制御し吸排気バルブの最大
   移動時前後にて該電磁駆動手段による電磁力を閉方向に
   反転せしめる通電制御手段と、上記可動磁極の側面と対
   向し吸排気バルブの最大移動位置にて該可動磁極を電磁
   力にて保持せしめる電磁力保持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。