JPH0111930Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案は、内燃機関の混合気の吸入又は排気の
排出に好適な弁装置に関する。

背景技術 従来、内燃機関の弁装置は、シリンダの燃焼室
に通ずる連通孔に、混合気の吸入用又は燃焼の結
果生じた排気の排出用として、カム駆動による吸
気弁と排気弁を設けた構成であつた。かかるカム
駆動のものは、カムが内燃機関の出力軸の回転を
スプロケツトとチエーン又は歯車を介してカム軸
に伝達された動力で回転するものであり、このカ
ムの回転をプツシユロツドとロツカアームを介し
て弁体に伝達するのが一般的である。このように
カム駆動は、複雑な構成と多くの可動部を必要と
し、しかも各可動部がいずれも慣性質量をもち、
摩擦面を有するため、振動や騒音が発生しやす
く、機械的損失ゆえに動作の円滑性や加速性が劣
る等の欠点があつた。

また、カム駆動の弁装置は、弁体の開閉タイミ
ングが固定されているため、設定された回転速度
より機関の回転が遅い場合は、排気が吸気に混じ
つてシリンダー内に吸い込まれ、実質上の圧縮比
が減少して出力が減少するばかりでなく、混合気
の吸き抜けによる燃料の無駄が生じて生ガスが排
出される。また逆に、機関の回転が速い場合は、
吸気の慣性を充分利用出来ないだけでなく排気ガ
スの排出をさまたげるので、充分な出力が得られ
なくなる構造上の欠点を有していた。

考案の開示 本考案は、上記従来の弁装置の諸欠点に鑑みて
提案されたものであり、従来カムにより機械的に
駆動していた弁を、電磁駆動部により駆動するよ
うにして、機械的摩擦による騒音や振動の問題を
解消すると共に、回転速度や負荷に応じた最適の
タイミングで吸気・排気を制御できるようにした
弁装置を提供することを目的とする。

本考案に係る内燃機関用弁装置は、内燃機関の
シリンダ燃焼室の内外を連通する連通孔に設けら
れる弁体と、この弁体を電磁力により変位せしめ
る電磁駆動部とからなり、弁体に対する開閉タイ
ミング制御を電磁駆動部が支配的に行なうように
したことを特徴とするものである。そして上記弁
体を駆動する電磁駆動部は、複数の磁脚を有する
コアに弁体の開閉用のコイルを磁脚によつて独立
的に配設されて成る構成を有する。しかして、弁
軸に固定された永久磁石と電磁駆動部のコア間と
の磁力安定位置が、該弁体の開閉位置とほゞ対応
した上下２個所になるよう構成される。従つて、
弁体の開閉駆動がコイル通電の電磁駆動によつて
支配的になされると共に、上記永久磁石と電磁駆
動部のコア間の磁力によつて確実に開閉状態が保
持されるものである。

このような本考案の内燃機関弁装置によれば、
従来のカム駆動の弁装置と異なり、振動や騒音が
少なく、また弁体の開閉タイミング制御が自在に
行なえ、上記従来のカム駆動に於ける諸欠点が改
善される。

考案を実施するための最良の形態 次に、本考案の実施例について、図面を参照し
て説明する。第１図は本考案の内燃機関用弁装置
を適用した内燃機関の一実施例を示す概略構成
図、第２図ＡないしＣは、夫々上記内燃機関用弁
装置の動作を説明するためのタイミングチヤート
図である。

第１図中、内燃機関１は、シリンダ２の燃焼室
２ａ内で燃料と空気の混合気を燃焼させ、ピスト
ン３を動作させるものであり、自動車用エンジン
として用いられる。弁装置４を構成する吸気弁５
及び排気弁６は、従来のカム駆動とは異なり、電
磁駆動によつて開閉するようになつている。すな
わち、これらの吸気弁５或いは排気弁６は、車速
或いは走行負荷等に応じて開閉タイミングを変え
ることができるよう、中央処理装置７に接続され
た駆動回路１５，１６によつて夫々駆動される。

中央処理装置７は、その入力端子７ａ，７ｂ，
７ｃに夫々クランク角度基準信号、クランク角度
信号及びバツテリ電圧や冷却水温度或いは大気圧
や吸気負圧といつた運転状態を示す信号が供給さ
れ、上述した弁装置４の開閉タイミングや点火回
路（図示せず）による点火時期の制御等を行な
う。

ここで、弁装置４の構成を説明する上で、吸気
弁５も排気弁６も大略同一構成であるため、便宜
上同一部分には同一符号を付して説明する。

シリンダ２の燃焼室２ａを形成するシリンダヘ
ツド部分には、吸気用と排気用に夫々連通孔２
５，２６が形成されており、各連通孔２５，２６
の開口部に夫々弁座８が形成されている。弁体９
は、タペツト状であり、保持筒１０に保持された
弁軸１１の下端部に一体形成してある。弁軸１１
には、その中間部に最大開弁位置を決めるための
ストツパ１２が又、上端部に永久磁石１３が、
夫々固定してある。永久磁石１３は、断面Ｅ字状
のコア１４ａにコイル１４ｂを巻回した電磁駆動
部１４によつて囲まれた空間内にあり、コイル１
４ｂへの通電方向を変えて電磁駆動部１４の極性
を切り換えることにより、弁軸１１を軸線方向に
沿つて上下動させることができる。更に詳しく
は、永久磁石１３の長さは、図示するように、電
磁駆動部１４のコア１４ａの長さの約1/2程度に
形成されており、従つて永久磁石１３はＥ字状コ
ア１４ａの上端部と中央部、及び中央部と下端部
とに対応する上下２箇所で安定状態が得られるよ
うに構成されていて、弁体９はこれらの安定状態
位置で閉弁及び開弁状態に保持される。つまり、
この閉弁及び開弁状態に於いては、電磁駆動部１
４のコイル１４ｂに通電することなく、永久磁石
１３と電磁駆動部１４のコア１４ａ間の磁力で安
定して閉弁又は開弁状態が保持される。

そして、電磁駆動部１４のコイル１４ｂに所定
方向に通電することにより電磁駆動部１４の永久
磁石１３に作用する磁力方向を変えて位置変位さ
せ、永久磁石１３を他の安定状態に導くことによ
り弁体９の開閉切換えがなされる。

次に弁装置４の閉弁状態及び開弁状態を、第１
図を用いて説明する。

まず、第１図において、排気弁６は閉弁状態に
ある。この状態で永久磁石１３は、上述したよう
にコア１４ａの上端側の安定状態にあり、電磁駆
動部１４が通電されていなくても、永久磁石１３
は上方向の磁力を受ける位置で停止している。す
なわち、弁体９は、永久磁石１３の磁力によつて
弁座８に着座させられ、閉弁状態を保持してい
る。従つて、永久磁石１３の上動限界位置は、第
１図中一点鎖線で示した永久磁石１３と電磁駆動
部１４の上端がほぼ同じ高さとなる安定位置より
も、僅か下方に設定しておくとよい。

また、第１図において、吸気弁５は開弁状態に
あるが、この状態で、永久磁石１３はコア１４ａ
の下端側で安定状態にあり、仮に電磁駆動部１４
に通電されておらず、コア１４ａ自体が磁化され
ていなくても永久磁石１３は図中二点鎖線で示し
た安定位置よりも僅か上方で下動限界位置に達す
るようにしてある。すなわち、永久磁石１３は、
電磁駆動部１４によつて下方への磁力を受けた状
態で、ストツパ１２が保持筒１０に係止されて下
動停止する構成としてある。

次に、弁装置４の開閉動作につき、第２図Ａな
いしＣを併せ説明する。

まず、閉弁状態にある排気弁６が開弁するとき
は、電磁駆動部１４に対し第２図Ｃに示した正極
性の駆動電圧V_dが印加され、僅かな時間をおい
て制動用の負極性の駆動電圧V_dが印加される。
正極性の駆動電圧V_dが印加されると、コイル１
４ｂにはパルス状の駆動電流i_dが流れ、同時に電
磁駆動部１４の磁力に反発して永久磁石１３は下
方に変位し弁体９が開弁を開始する。永久磁石１
３が下動限界位置に近づくと、コイル１４ｂには
パルス幅の小なる負極性の駆動電圧V_bが印加さ
れるため、波高値の小なるパルス状の駆動電流i_b
が流れ、永久磁石１３はその変位を妨げる向きの
磁力を受け、第２図Ａ，Ｂに示した如く制動され
る。

そして、ストツパ１２が保持筒１０に当接係止
される直前にコイル１４ｂは非通電状態となり、
電磁駆動部１４は消磁される。従つて、ストツパ
１２は、弁体９等の可動部分の慣性質量と、前記
した磁力のみにより保持筒１０に当接係止され、
排気弁６は全開状態となる。このように、電磁駆
動部１４に永久磁石１３の変位を妨げる方向に制
動する駆動パルスを印加することにより弁体９の
全開時の衝撃力が緩和され、振動や騒音防止が達
成される。

次に、排気弁６を閉弁駆動するときは、コイル
１４ｂに対し、負極性、正極性の順でパルス状の
駆動電圧V_d，V_bが印加される。これにより、永
久磁石１３は、開弁時とは逆の経過をたどりなが
ら上動し、弁体９が弁座８に着座するまで変位す
る。この場合も、排気弁６が全閉したときにはコ
イル１４ｂに対する制動用の電流供給が断たれる
ため、永久磁石１３は前記したとおりコア１４ａ
との間の磁力により排気弁６は全閉状態に保たれ
る。すなわち、上述したように電磁駆動部１４の
コイル１４ｂに印加される駆動電圧V_dを制御す
ることにより、電磁駆動部１４における複数の磁
脚を有するコア１４ａと永久磁石１３間の磁力に
よつて永久磁石１３はその上下端部のいずれかが
コア１４ａの磁脚間に磁力安定状態をもつて位置
するように停止することになり、この時、弁体９
は開状態もしくは閉状態に保持されることにな
る。この結果、弁体９の開閉動作を極めて確実
に、かつ安定的に行わせることができる。さら
に、弁体９の開閉状態では永久磁石１３がコア１
４ａの磁脚に吸引されているために、コイル１４
ａに通電しておく必要がなく、電磁駆動部１４の
不所望な発熱を避けることができ、長寿命化、高
信頼化を図ることができる。

なお、吸気弁５は、排気弁６と開閉タイミング
こそ異なるものの、ほぼ同様の動作を行なう。

このように、排気弁６或いは吸気弁５の開閉
は、夫々駆動回路１６，１５によつてコイル１４
ｂに印加される駆動電圧を制御し、夫々所定のタ
イミングで行なわせることができる。

従つて、低速走行時と高速走行時において、吸
気弁５と排気弁６のそれぞれの開閉タイミングを
中央処理装置７の演算結果に応じて最適タイミン
グに制御することが可能である。

また、弁装置４は、電磁駆動であるから、可動
部の機械的摩擦や機械的損失が少なく、これによ
り低騒音、低振動化が可能である。

なお、上記実施例において、吸気弁５と排気弁
６の夫々の弁軸１１に、弁体９を閉弁方向に附勢
するばねを設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の内燃機関用弁装置を適用した
内燃機関の一実施例を示す概略構成図、第２図Ａ
ないしＣは、夫々上記内燃機関用弁装置の動作を
説明するためのタイミングチヤート図である。 １……内燃機関、２……シリンダ、２ａ……燃
焼室、３……ピストン、４……弁装置、５……吸
気弁、６……排気弁、９……弁体、１３……永久
磁石、１４……電磁駆動部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダの燃焼室内で燃料と空気の混合気を燃
   焼させてピストンを動作させる内燃機関の該シリ
   ンダに設けられ、前記燃焼室の内外を連通する連
   通孔と、該連通孔を開閉する如く変位する弁体
   と、該弁体より延びる弁軸の上端部に固定された
   永久磁石と、複数の磁脚を有するコアに前記弁体
   の開閉用のコイルを磁脚によつて独立的に配設さ
   れて成る電磁駆動部とを具備し、前記弁体の開状
   態もしくは閉状態における前記永久磁石の停止位
   置を、該永久磁石の上下端のいずれかが前記コア
   の磁脚間となるように前記電磁駆動部を制御する
   ことを特徴とする内燃機関用弁装置。