JPH03182607A - 作動位置検出式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の作動位置を検知し
、該検知された位置信号に基づき電磁力により吸排気バ
ルブを開閉駆動する作動位置検出式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
バルブの開閉タイく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
閉駆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６１−７８７１３号公報に記載されている。

（発明が解決しようとする課題） 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ｔＩｉｔ１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Ｃ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。

更に、上記の電磁力にて吸排気バルブを駆動する装置で
は、吸排気バルブは常に非接触状態で駆動されるため、
実際の開閉位置及び速度が設定状態と同一であるという
補償は無い。

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、吸排気バルブの開閉状態を検出し、該検出された開
閉状態を吸排気バルブ駆動ＩＩＪｉＯ装置にフィードバ
ックすることにより、吸排気バルブをより正確に開閉制
御する作動位置検出式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し往復
自在な可動子と、該可動子の外周面と対向し往復方向に
並設された磁極と、該磁極に捲設され往復方向の進行磁
界を形成するコイルと、上記可動子の外周面に上記磁極
と対向して環設された２次コイルと、上記コイルに発生
する自己誘導よる逆起電力が所定値以下であることを検
知する作動位置検知手段と、該作動検知手段からの信号
に基づいて上記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通電制御手段とを有することを特
徴とする作動位置検出式電磁力バルブ駆動装置を提供で
きる。

（作用） 本発明の作動位置検出式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ｍ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。また、非接触状態で開閉駆動される吸排気バルブの
開閉状態を検出するので、該検出された開閉状態を開閉
制御装置にフィードバックすることにより、吸排気バル
ブの動作を設定通りに制御することができる。

（実施例） 以下１本発明の一実施例を図面に従って詳細に説明する
。

３４１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ｌの閉鎖
時には、本図に示すごとく、吸排気バルブｌの傘部がバ
ルブシ一ト１３に着座し吸気口を閉鎖する。

該吸気バルブ１の軸端部には可動子２が連結している。

該可動子２は往復慣性質量を減少させるため極力軽量で
なければならず、よって磁気通路２１は薄肉円筒形に形
成されている。そして該磁気通路２１の外周面には複数
個の２次コイル２２が周設されている。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たり、あるいは強磁性体であるニッ
ケルークロム合金等を円筒形状に形成したものである。

そして、該可動子２は、硬質プラスチックからなるコツ
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。

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、上記バルブガイド１２と可動子２との間
にはスプリング２４が配設されている。

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、上記２次コイル２２と対向し可動子２の外周
面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３１を有している。そして、磁
極３２を通過する磁束の通路となるコア３４の中央には
円柱状の突起５ｆＩ極３５が形成されており、上記可動
子２の内部に挿通している。そして、該突起磁極３５は
可動子２に作用する磁束の通路として作用するため該磁
束の通過に際する磁気抵抗を低減することができる。

上記励磁コイル３１は、起電力検出装置３３を介してコ
ントローラ４と接続しており、該起電力検出装置３３を
経由してコントローラ４から電力の供給を受ける。また
、起電力検出装置３３はコントローラ４に接続しており
、励磁コイル３１に自己誘導によって発生する起電力が
所定値以下であることを検知すると該検知信号をコント
ローラ４へ出力する。

該コントローラ４には、上記の他に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。

上記コントローラ４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社ついて説明
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、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の開タイミングになると、
励磁コイル３１に交番電力を供給し、磁極３２からの磁
束により形成される磁界を進行磁界とすることにより吸
気バルブ１を開閉駆動する。

クランク角が吸気バルブ１の開タイミングになると、励
磁コイル３１への通電状態を、図での下方向への交番電
力に切換え、２次コイル２２に下方向の進行磁界を作用
させる。

各２次コイル２２に作用している磁束が、磁界が下方向
へ進行することにより減少すると、各２次コイル２２に
は磁束を維持する方向の誘導電流が発生する。ところが
、該誘導電流が発生する時点には、磁界は既に進行した
状態となっており、該誘導電流は磁界内部を流れること
になる。すると、２次コイル２２に誘導される電流は磁
界から下方向の電磁力を受ける。よって、吸気バルブｌ
は下方向へと駆動される。

吸気バルブ１を閉鎖方向に駆動するには励磁コイル３１
へ供給している交番電力の交番方向を反転させ、上方向
の進行磁界を形成すればよい、また、吸気バルブ１の着
座時には、上方向の磁界進行速度を減速することにより
吸気バルブ１の着座時の速度を減速し、緩やかに着座さ
せる。

上記駆動＄ｌＩ御の内、下方向への駆動時について説明
する。

第２図は、励磁コイル３１への通電例を示す図である。

図において、ａ〜ｄは複数個の励磁コイル３１への通電
状態を第１図に示した励磁コイル３１の上から順次示し
たものである。

本図に示すように、ｗＪ磁ココイル３１は順次交番電力
がパルス状に印加される。該パルス電力がオフにされる
と、各励磁コイル３１には自己誘導による逆起電力が発
生する。該逆起電力は、各励磁コイル３１のインダクタ
ンスに比例するが、励磁コイル３１が捲設されている磁
極３２に対向する位置に２次コイル２２があると、該イ
ンダクタンスが増加し逆起電力の電圧が上昇する。逆に
、可動子２が移動し、Ｍ１極３２に対向する２次コイル
２２が存在しないと逆起電力の電圧は降下する。該逆起
電力の電圧差を起電力検出装置３３により検知し、逆起
電力電圧の高低により、吸気バルブ１の実際の位置を検
出し、コントローラ４にフィードバックし、磁界の進行
状態を補正することにより吸気バルブ１の開閉をクロー
ズトループ制御することができる。

ところで、上記実施例において、２次コイル２２の円周
長を大とするため可動子２を中空の円筒形状としたが、
中実の円柱形状としても何等問題はない。

尚、吸気バルブ１を閉状態で保持するスプリング２４の
パイアスカは上記電磁力に対し、充分小に設定されてい
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、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。また、非
接触状態で開閉駆動される吸排気バルブの開閉状態を検
出するので、該検出された開閉状態を開閉制御装置にフ
ィードバックすることにより、吸排気バルブの動作を設
定通りに制御することができる作動位置検出式電磁力バ
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、励磁コイル３１への通電例を示す図である。 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・・・励磁
コイル、３２・・パ磁極、３３・・・起電力検出装置。 第１ 図 ５１Ｌイ町′Ｃン“ワ′

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの吸排気バルブに連結し往復自在な可動
   子と、該可動子の外周面と対向し往復方向に並設された
   磁極と、該磁極に捲設され往復方向の進行磁界を形成す
   るコイルと、上記可動子の外周面に上記磁極と対向して
   環設された２次コイルと、上記コイルに発生する自己誘
   導よる逆起電力が所定値以下であることを検知する作動
   位置検知手段と、該作動検知手段からの信号に基づいて
   上記コイルへの通電状態を制御し吸排気バルブを開閉駆
   動せしめる通電制御手段とを有することを特徴とする作
   動位置検出式電磁力バルブ駆動装置。
2. （２）上記２次コイルは可動子の往復方向に複数個並設
   されていることを特徴とする請求項（１）記載の作動位
   置検出式電磁力バルブ駆動装置。
3. （３）上記可動子は磁性体で形成されていることを特徴
   とする請求項（１）記載の作動位置検出式電磁力バルブ
   駆動装置。