JPH03182606A - 誘導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を電磁力により開閉
駆動する誘導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
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。すると、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。

そこで、上記問題を解決するために、吸排気バルブの開
ｒＡａｌ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、及び
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、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。よって、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ブに対し大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、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、軸端部が磁性体で形成されているエン
ジンの吸排気バルブと、エンジン本体に固定され該軸端
部側面と対向し軸端部の往復方向に並設された磁極と、
該磁極に捲設され吸排気バルブの初期駆動時には同一方
向の磁界を形成し開状態時には往復方向の進行磁界を形
成するコイルと、上記軸端部側面に上記磁極と対向して
周設された２次コイルと、上記軸端部端面と対向し少な
くとも吸排気バルブの初期駆動時（励磁状態から非励磁
状態に移行し２次コイルに電流を誘導せしめる電磁石と
、コイル及び電磁石への通電状態を制御し上記吸排気バ
ルブを往復駆動せしめる通電制御手段とを有することを
特徴とする誘導式電磁力バルブ駆動装置を提供できる。

（作用） 本発明の誘導式電磁力バルブ駆動装置では、吸排気バル
ブのｒＡ！１状態時に該吸排気バルブの軸端部を吸引す
る電磁石を駆動開始時に非励磁状態とし、該軸端部に周
設されている２次コイルに電流を誘導する。そして、該
２次コイルと対向する磁極からの磁束と該誘導電流とに
より吸排気バルブを初期駆動する０次に、吸排気バルブ
が開方向への駆動を開始すると、２次コイルを包囲して
いる複数個の磁極により進行磁界を形成することにより
、２次コイルに誘導電流を発生させ、誘導電流が進行磁
界から受ける電磁力により吸排気バルブを往復方向に駆
動させる。尚、軸端部が磁性体で形成されているため２
次コイルに誘導される電流強度を増大させることができ
、よって往復方向への駆動力が強化される。

（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
吸排気パルプ共に適用できるので、以下の説明は生じ吸
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、本図に示すごとく、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の軸端部には可動子２が連結している。

該可動子２は、円柱形の磁気通路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。また、吸気バルブ１と可動子２との接合
部にはフランジ２３が周設されており、上記バルブガイ
ド１１と該フランジ２３との間にはスプリング２４が配
設されている。

該２次コイル２２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、例えば珪素鋼またはクロム−ニッケ
ル鋼合金の強磁性体で形成されている。

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、磁気通路２１の軸端側端面と対向する上部磁
極３１と、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３３１及び励磁コイル３３２、
そして上部磁極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３３１、励磁コイル３３２及び上部コイ
ル３４はコントローラ４と接続しており、該コントロー
ラ４から電力の供給を受ける。

該コントローラ４（は、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、上記検出信号の入力及び電力の
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の開タイくングになると、
上部コイル３４への通電を停止することにより２次コイ
ル２２に誘導電流を発生させ、該誘導電流と励磁コイル
３３１及び励磁コイル３３２により形成される磁界とに
より吸気バルブ１を初期駆動する。

そして、駆動開始後は、励磁コイル３３１及び励磁コイ
ル３３２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。

第２図（Ｉ）は、初期駆動時の状態を示す図であり、第
２図（ＩＩ）は、初期駆動後の状態を示す図である。

尚、本図は説明内容を明確にするため、断面を示す斜線
は省略している。

吸気バルブ１の閉鎖状態時には上部コイル３４に通電し
、上部磁極３１から磁気通路２１への磁束、すなわち本
図に示す磁束ａを作用させ可動子２を上方へと吸引し、
吸気バルブ１を着座状態で保持する。

クランク角が吸気バルブ１の開タイミングになると、−
旦上部コイル３４への通電量を増加し磁束ａを強化する
。すると２次コイル２２には磁束ａを打ち消す方向の誘
導電流が発生する。そして次に直ちに上部コイル３４へ
の通電を停止し、磁束ａを消滅させる。すると、２次コ
イル２２には相互誘導により磁束ａを継続する方向、す
なわち本図の上方から見て右回りの誘導電流が発生する
。そして、該上部コイル３４への通電停止と共に、励磁
コイル３３１及び励磁コイル３３２に通電し、２次コイ
ル２２に対して外周から内方向への磁束すを作用させる
。すると、上記２次コイル２２に誘導された電流は、該
磁束すからフレミングの左手の法則に示される電磁力、
すなわち本図の場合には下方向への電磁力を受ける。該
電磁力は２次コイル２２の全周に作用１ノ、かつ複数の
２次コイル２２の全てに作用するので、強力な駆動力と
して吸気バルブ１に作用し、該吸気バルブ１を開方向へ
と駆動する。

該初期駆動時の駆動力は短時間の内に消滅する。そこで
、励磁コイル３３１及び励磁コイル３３２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２
２に下方向の進行磁界を作用させる。

次に、第２図（ＩＸ）により、磁界の進行に伴なって磁
極３２の極性がＣに示す状態からｄに示す状態に移行す
る場合について説明する。

磁極３２の極性がＣに示す状態時には、各２次コイル２
２には磁束ｅが作用している。磁極３２の極性がｄに示
す状態に移行すると、該磁束ｅが減少するので各２次コ
イル２２には磁束ｅを維持する方向、すなわち第２図（
１１）に示す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、磁極３２の極性は既にｄ
に示す状態に移行している。すると、２次コイル２２に
誘導される電流はｄに示す状態の極性からの磁束により
下方向の電磁力を受ける。よって、吸気バルブ１は更に
下方向へと駆動される。

吸気バルブ１を閉鎖方向すなわち上方向に駆動するには
励磁コイル３３１及び励磁コイル３３２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、そして、吸気バルブ１の着座時には、磁
界の進行速度を減速し吸気バルブ１に対して制動力を作
用させ、閉鎖方向の速度を減速し緩やかに着座させる。

尚、エンジン停止時に吸気バルブ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、複数個の１次コ
イルを同軸上に並設し該１次コイルにより進行磁界を形
成し、該１次コイルの内側に往復自在に設けた２次導体
に誘導される誘導電流が進行磁界から受ける電磁力によ
り吸排気バルブを駆動するので、吸排気バルブの位置が
変化しても駆動力は変化しない、また、駆動開始時にお
ける駆動力が複数個の２次コイルの全周に作用するので
強力な駆動力を発生させることができる。更に、進行磁
界を形成する磁束は磁気通路を流れるので、該磁束に対
する磁気抵抗が低減する。よって、磁束量が増加するの
で吸排気バルブを開閉駆動するための電磁力が大である
誘導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
（１）は、初期駆動時の状態を示す図、第２図（ＩＩ）
は、初期駆動後の状態を示す図である。 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・・・上部
磁極、３２・・・磁極、３４・・・上部コイル、３３１
・３３２・・・励磁コイル、。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸端部が磁性体で形成されているエンジンの吸排
   気バルブと、エンジン本体に固定され該軸端部側面と対
   向し軸端部の往復方向に並設された磁極と、該磁極に捲
   設され吸排気バルブの初期駆動時には同一方向の磁界を
   形成し開状態時には往復方向の進行磁界を形成するコイ
   ルと、上記軸端部側面に上記磁極と対向して周設された
   ２次コイルと、上記軸端部端面と対向し少なくとも吸排
   気バルブの初期駆動時に励磁状態から非励磁状態に移行
   し２次コイルに電流を誘導せしめる電磁石と、コイル及
   び電磁石への通電状態を制御し上記吸排気バルブを往復
   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
   誘導式電磁力バルブ駆動装置。
2. （２）上記２次コイルは吸排気バルブの往復方向に複数
   個並設されていることを特徴とする請求項（１）記載の
   誘導式電磁力バルブ駆動装置。