JPH03185207A - 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、エンジンの同一シリンダに配設された複数の
吸気及び排気バルブを電磁力により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す
るのもである。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
ルブ開閉タイよ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、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） しかし、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、上記２公報により開示さ
れた装置では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、同一シリンダに複
数の吸気バルブあるいは複数の排気バルブが配設される
場合について記載されておらず、上記開示された装置を
単に複数個並設するだけでは吸排気バルブの取付はピッ
チが拡張し同一シリンダに複数の吸排気バルブを設置で
き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、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、更に、同一シリンダに配設された複数の吸排気バ
ルブを駆動す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、エンジンの同一シリンダに配設された
複数の吸気バルブの各々に連結され往復運動自在な複数
の可動磁極と、該可動磁極の側面部と対向し該可動磁極
の往復方向に並設された複数の固定磁極と、該固定磁極
に捲設され上記可動磁極の往復運動時に該運動方向の進
行磁界を形成する励磁コイルと、上記各可動磁極側面の
固定磁極との対向位置に周設された２次コイルと、上記
励Ｅｎコイルへの通電状態を制御し吸気バルブを開閉駆
動せしめる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、同一シリンダに接
近して配設された複数個の吸気バルブもしくは複数個の
排気バルブの各々に連結される２次コイルに、固定Ｆｆ
ｉ極からの進行磁界により発生する誘導電流が、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、初期駆動時には電磁石で吸排気バルブの軸端部と
対向する磁性板を吸引し、該磁性板を吸排気バルブに当
接させて該吸排気バルブを初期駆動するので、強力な初
期駆動力を発生させることができる。

（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、
第２図は、ＩＩ　−ＩＩ断面図、第３図は、ＩＩＩ　−
ＩＩ＋断面図である。

１は、シリンダ１２に配設された２個の吸気バルブであ
り、軽量で高温強度に優れた窒化珪素等のセラミックス
材、あるいは耐熱非磁性合金から形成されている。該吸
気バルブ１は往復自在に軸承されており、該吸気バルブ
１の閉鎖時には吸気バルブ１の傘部が吸気口を閉鎖する
。

該吸気バルブ１の各軸端部にはそれぞれ可動子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２１の外周部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２２は磁気通路２１の外周部に刻設された
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２次コイル２２に作用する磁束密度
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て円筒形
状に形成したものである。ただし、該磁気通路２１は後
述する固定磁極３１〜３４からの磁束の通路となるので
、該磁束の通路が確保されるように配列しなければなら
ない。

また、エンジン停止時において吸気バルブ１が降下する
ことを防止するために、可動子２はスプリング１１によ
って閉方向にバイアスされている。

各可動子２の側面には該可動子２を挟んで一対の駆動部
３が配設されている。該駆動部３は、２次コイル２２と
対向して配設された固定磁極３１〜３４と、該固定磁極
の各々に捲設されたコイル３５〜３８とから構成されて
いる。そして、後述するコントローラ５から交番電力の
供給を受け、可動子２の２次コイル２２に対し進行磁界
を作用させるものである。

各可動子２の上部には、吸気バルブ１の着座状態時に微
小間隔を介して対向する磁性板４が配設されており、可
動子２の側面には上記駆動部３の他に、吸気バルブ１の
並設方向に該吸気バルブ１を挟む一対のｌ１ｆｉ８１！
を有する下部電磁石４２が配設されている。該下部電磁
石４２の磁極は、吸気バルブ１が閉鎖時における可動子
２の上端面より所定量だけ下方に設定され、該一対の磁
極を励磁する下部コイル４３とから構成されている。

そして、該磁性板４は非磁性体からなるガイドバー４１
を介して、下部電磁石４２の両ｌ１ｔｉ８ｉと往復自在
に連結しており、吸気バルブ１の間タイミング時に、上
記下部コイル４３に通電されることにより、下部電磁石
４２に吸引され、可動子２の上端面に当接し、該可動子
２を下方向へと駆動させるものである。

ところで、本来であれば１個の吸気バルブ１に１個の下
部電磁石を設けるが、本実施例のごとく、吸気バルブ１
が複数個配設されている場合には、下部電磁石を吸気バ
ルブ１の個数配設するにはスペースが無い。よって、第
１図に示すごとく、２個の吸気バルブ１をまたいで下部
電１Ｉｉｉ石４２を配設することが、空間的効率を向上
させる。

尚、該磁性板４はスプリング４４により常時上方向にバ
イアスされている。

上記コイル３５〜３８、下部コイル４３はコントローラ
５に接続されている。

該コントローラ５には、エンジンの回転数を検出する回
転センサ５１と、クランク角を検出する位置センサ５２
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５３とからの検出信号が人力されている。

上記コントローラ５は、上記検出信号の人力及び電力の
供給を司る人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５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５３から
アクセルペダルの踏込量と回転センサ５１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、位置センサ５２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、下部コイル４３へ通電し磁性板４を吸引する。す
ると、磁性板４は可動子２に当接するため、吸気バルブ
１には初期駆動力として開方向への強力な駆動力が作用
する。

次に、コイル３５〜３８に交番電力を供給して、可動子
２に開方向への進行磁界を作用させる。すると、２次コ
イル２２には電流が誘導され、該誘導電流が進行磁界か
ら受ける電磁力によって吸気バルブ１は引き続き開方向
へと駆動される。

クランク角が間タイミングから所定量経過すると、吸気
バルブ１を減速するため進行磁界の進行速度を減速し、
可動子２を回生作動させる。そして、吸気バルブ１を最
大リフト量の位置で停止させた後、磁界の進行方向を上
方向すなわち閉方向へと反転させる。

該反転された磁界により吸気バルブ１を閉方向へ駆動し
、クランク角が着座前になると再び磁界の進行速度を減
速して回生作動させ、吸気バルブ１の閉方向駆動速度を
減速して着座時の衝撃を緩和する。

吸気バルブ１が上記のごとく開閉駆動されてし）る間に
下部コイル４３への電力供給は停止されるので、磁性体
４１はスプリング４４のパイアスカにより上限まで上昇
されており、吸気バルブ１の着座時には可動子２と磁性
板４とが衝突することはない。

尚、吸気バルブ１を閉状態で保持するスプリング１１の
パイアスカは、上記電磁力に対して充分小に設定されて
いる。

以上、吸気バルブの実施例について詳細に説明したが、
本発明は排気バルブに適用できることは明白であり、ま
た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、同一シリンダに
接近して配設された複数個の吸気バルブもしくは複数個
の排気バルブの各々に連結される２次コイルに、固定磁
極からの進行磁界により発生する誘導電流が、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、吸排気ノく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、初期駆動時には電磁石で吸排気バルブの軸端部と
対向する磁性板を吸引し、該磁性板を吸排気バルブに当
接させて該吸排気バルブを初期駆動するので、強力な初
期駆動力を発生させることができ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、ＩＩ　−１１断面図、第３図は、ＩＩＩ　−ＩＩＩ
断面図である。 １・・・吸気バルブ、２・・・可動子、３・・・駆動部
、４・・・磁性板、５・・・コントローラ、１２・・・
シリンダ、２１・・・磁気通路、２２・・・２次コイル
、３１〜３４・・・固定磁極、４２・・・下部電磁石。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンの同一シリンダに配設された複数の吸気
   バルブの各々に連結され往復運動自在な複数の可動磁極
   と、該可動磁極の側面部と対向し該可動磁極の往復方向
   に並設された複数の固定磁極と、該固定磁極に捲設され
   上記可動磁極の往復運動時に該運動方向の進行磁界を形
   成する励磁コイルと、上記各可動磁極側面の固定磁極と
   の対向位置に周設された２次コイルと、上記励磁コイル
   への通電状態を制御し吸気バルブを開閉駆動せしめる制
   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。
2. （２）上記複数の吸気バルブに代えて複数の排気バルブ
   を開閉駆動す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。
3. （３）上記往復方向に移動自在であり各可動磁極の端面
   と対向する可動磁性板と、該可動磁性板を吸引し各可動
   磁極の端面に当接させ吸気バルブを駆動せしめる電磁石
   とを有することを特徴とする請求項（１）または（２）
   記載の電磁力バルブ駆動装置。
4. （４）上記電磁石は上記吸排気バルブの初期駆動時に作
   動することを特徴とする請求項（３）記載の電磁力バル
   ブ駆動装置。