JPH0392520A - 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】 （ａ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
駆動する電磁カ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
閑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
閉便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Ｎ） 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プに対し強力な加
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
させる電磁カ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プに連結し外部
からの進行磁界によって往復駆動される可動子と、該可
動子と対向して前記往復方向に並設され可動子に進行磁
界を作用せしめる複数の固定電磁石と、吸排気バルブの
初期駆動時に該吸排気バルブを開方向へ付勢する初期駆
動電磁石と、該初期駆動電磁石に電力を供給するコンデ
ンサと、前記可動子の減速時に前記複数の固定電磁石か
らの回生電力を前記コンデンサに充電する電力回収手段
と、前記複数の固定電磁石及び初期駆動電磁石への通電
状態を制御し可動子を往復駆動せしめる通電制御手段と
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、可動子の側面に並
設された磁極により進行磁界を形成し、該進行磁界から
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。また、初
期駆動時には、コンデンサに充電された電力を初期駆動
電磁石に供給し、該初期駆動電磁石が発生させる高密度
の磁束により吸排気バルブを駆動するので、強力な駆動
力を発生させることができる．更に、吸排気バルブの減
速時に回生される電力をコンデンサに充電するためエネ
ルギを有効に利用することができる。

（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
吸排気バルブ共に適用できるので、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
ックス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、木図に示すごとく、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の軸端部には可勤子２が連結している．
該可動子２は、円筒形の磁気通路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から構
成されている。該２次コイルは磁気通路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６１束密度を増加させるために磁性
体から形成されてねり、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
。そして、該可勤子２は、硬質プラスチックからなるコ
ッター止め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の内側に挿入された中
央６ＨＦｉｘ３１と、上記２次コイル２２と対向し可動
子２の外周而に周設された複数個の磁極３２と、該磁極
３２の各々に捲設された励磁コイル３３、そして中央磁
極３１に捲設された上部コイル３４等から構成されてい
る。

上記励磁コイル３３は、コントローラ４とｔｉｔされて
おり、該コントローラ４から交番電力の供給を受け、可
動子２に進行磁界を作用させ、可動子２をカ行させる。

そして、該励磁コイル３３は各々ダイオード４１〜４４
を介してコンデンサ４５の一方の端子に接続されている
．該端子は更に、常開リレー４７を介してコントローラ
４と、そして常開リレー４８を介して上部コイル３４と
接続している．また、該コンデンサ４５の他方の端子は
抵抗４６を介してコントローラ４に接続されている。該
コンデンサ４５と抵抗４６との電圧は電圧センサ４９に
より検出され、電圧信号はコントローラ４に人力されて
いる。尚、上記常開リレー４７及び４８は共にコントロ
ーラ４からの信号により開閉制御されるものである。

該コントローラ４には、上記の他、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． 該コントローラ４は、上記検出信号の入力及び電力の供
給を司る人出力インターフエイス、予めプログラムや各
種関係マップを記憶する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、バルブ駆動力、駆動速度及びリフト量の状態
を示す図である． 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、予め設定された関係マップを用いて該
踏込量及び回転数に対応する吸気バルブｌ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１の間タイミングになると、
６′ｎ８ｉ３２から中央６Ｂ８ｉ３１方向へ磁束が流れ
るように励磁コイル３３に通電する。該状態にて常開リ
レー４８を閑としてコンデンサ４５に充電されている電
力を上部コイル３４に供給する。尚、コンデンサ４５は
内部抵抗が極小であるため上部コイル３４には大電流が
流れる。該上部コイル３４への通電方向は中央磁極３１
に、図における上方向の磁束を発生させる方向であるの
で、２次コイル２２に？１上方向から見て右回りの電流
が誘導される．すると、該誘４電流は６ｎｇｉｒ３２か
らの磁束が形成する磁界から、フレミングの左手の法則
に示される下方向の７１　’６１力を受ける。該電６ｉ
ｉ力は全ての２次コイル２２に作用するばかりでなく、
コンデンサ４５からの通電により誘導される電流が強力
であるため、可勤子２には強力な下方向の駆動力が作用
し、吸気バルブ１は急速に開方向へと移動する． 吸気バルブ１が開方向への移動を開始すると、常開リレ
ー４８を開とすると共に、励磁コイル３３への通電状態
を交番させ、磁極３２からの磁束が形成する磁界を図に
おける下方向への進行磁界とする．すると、該進行磁界
によって、２次コイル２２に順次電流が誘導され、該誘
導電流と進行磁界とにより吸気バルブ１は、更に開方向
へと駆動される． 吸気バルブ１の間タイ主ングからクランク角が所定角度
経過すると、該進行磁界の進行速度を減速し、可動子２
に制動力を作用させる．該制動時には可勤子２は回生作
動となるため、励磁コイル３３には回生電力が発生する
。該回生電力は各々の励磁コイルに接続されているダイ
オード４１〜４４を介してコンデンサ４５へと導かれ充
電される。

そして吸気バルブ１が停止すると、上記進行磁界の進行
方向を反転させ、図における上方向の進行磁界とし、可
動子２に上方向すなわち閉方向の駆動力を作用させる．
すると、吸気バルブ１は閏方向へと駆動されるが、クラ
ンク角が着座のための減速を開始する位置に到達すると
、磁界の上方向への進行速度を減速し吸気バルブ１がバ
ルブシ一ト１３へ着座する際の衝撃を緩和する。該減速
時においても、励磁コイル３３には回生電力が発生し、
該回生電力は上記と同様にコンデンサ４５に充電される
． そして、吸気バルプｌが紐やかに着座した後は、スプリ
ング２４のバイアス力によって次の間タイミングが到来
するまで閉鎖状態を保持する．そして、該閉鎖状態時に
、電圧センサ４９により、コンデンサ４５の充電量をチ
ェックし、不足している場合には常閉リレー４７を閉と
して、コントローラ４からコンデンサ４５へと追加充電
を行なう。

尚、吸気バルプ１を閉状態で保持するスプリング２４の
バイアス力は上記電磁力に対し、充分小に設定されてい
る． 次に、他の実施例について説明する。

第３図は、初期駆動を行なうための他の実施例を示す図
である。

第３図（ａ）は、第１図の上部コイル３４に相当するコ
イル７１によって励磁される磁極７２によって可動磁性
体７３を吸引し、該可動磁性体７３を可勤子２に当接さ
せて、吸気バルブ１の初期駆動をするものである。

第３図（ｂ）は、吸気バルブ１の軸端郎に外周側の極性
が相互に異なる永久磁石７６及び７７を接続し、該永久
磁石７６と対向する磁極を、第１図の上部コイル３４に
相当するコイル７４で励６ヰし、磁極７５と永久磁石７
６との間に作用する反発力で吸気バルブ１の初期駆動を
するものである。

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Ｃ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、可動子の側面に
並設された磁極により進行磁界を形成し、該進行磁界か
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ＩＪ御を行なうことができる。また
、初期駆動時には、コンデンサに充電された電力を初期
駆動電磁石に供給し、該初期駆動電磁石が発生させる高
密度の磁束により吸排気バルブを駆動するので、強力な
駆動力を発生させることができる。更に、吸排気バルブ
の減速時に回生される電力をコンデンサに充電するため
エネルギを有効に利用することができる電磁カバルブ駆
動装置を提供できる．

【図面の簡単な説明】

３４１図は、本発明の一実施例を示すブロック図、第２
図は、バルブ駆動力、駆動速度及びリフト量の状態を示
す図、第３図は、初期駆動を行なうための他の実施例を
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・・・２次コイル、３１・・・中央
磁極、３２・・・磁極、３３・・・励磁コイル、３４・
・・上部コイル、４５・・・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に連結し外部からの進行磁界に
   よって往復駆動される可動子と、該可動子と対向して前
   記往復方向に並設され可動子に進行磁界を作用せしめる
   複数の固定電磁石と、吸排気バルブの初期駆動時に該吸
   排気バルブを開方向へ付勢する初期駆動電磁石と、該初
   期駆動電磁石に電力を供給するコンデンサと、前記可動
   子の減速時に前記複数の固定電磁石からの回生電力を前
   記コンデンサに充電する電力回収手段と、前記複数の固
   定電磁石及び初期駆動電磁石への通電状態を制御し可動
   子を往復駆動せしめる通電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。