JP2707141B2

JP2707141B2 - 電磁力バルブ駆動装置

Info

Publication number: JP2707141B2
Application number: JP1226720A
Authority: JP
Inventors: 英男河村
Original assignee: 株式会社いすゞセラミックス研究所
Priority date: 1989-09-01
Filing date: 1989-09-01
Publication date: 1998-01-28
Anticipated expiration: 2013-01-28
Also published as: JPH0392518A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、エンジンの吸気バルブや排気バルブ（以
下、単に吸排気バルブという）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
カーアームやプ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イアスを開閉駆
動するものである。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61−76713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。ところで、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。

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、エンジンの吸排気バルブの少なくと
もいずれか一方のバルブに連結され往復運動自在な可動
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
され上記バルブの開状態時に上記往復方向の進行磁界を
形成するコイルと、上記可動磁極の側面に周設され固定
磁極と対向する２次コイルと、上記往復方向に移動自在
であり可動磁極の端面と対向、当接する可動磁性板と、
上記可動磁性板と対向し該可動磁性板を吸引し可動磁極
を駆動せしめる電磁石と、上記コイル及び電磁石への通
電状態を制御し上記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、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磁性板を吸引し、該磁性板を可動
子に当接させて該可動子を初期駆動するので、吸排気バ
ルブに対して強力な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矢視図である。尚、第１図は第２
図におけるＩ−Ｉ矢視方向の断面を示している。ところ
で、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、あるいは耐熱非磁性である合金からなる吸
気バルブである。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
傘部がバルブシート（図示せず）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11が連結してい
る。該可動子11は、円筒形の磁気通路12と、該磁気通路
12の外周面に周設された複数個の２次コイル13から構成
されている。該２次コイル13は磁気通路12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12は２次コイル13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12は後
述する固定磁極22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11はスプリング１に
よって閉方向にバイアスされている。

該可動子11の側面には該可動子11を挟んで一対の駆動
部２が配設されている。該駆動部２は、磁性体からなる
コア21から突出し２次コイル13と対向して配設された固
定磁極22と、該固定磁極の各々に捲設されたコイル23と
から構成されている。そして、後述するコントローラ５
から交番電力を供給され、可動子11の２次コイル13に対
し進行磁界を作用させるものである。

可動子11の側面には該駆動部２の他に一対の下部電磁
石３が配設されている。該下部電磁石３は、吸気バルブ
１の閉鎖状態時での可動子11上端面より所定量だけ下方
に設定された下部磁極31と、該下部磁極31を励磁する下
部コイル32とから構成されている。

そして、可動子11の上部には、吸気バルブ１の着座状
態時に上部電磁石４に吸引されている磁性板41が配設さ
れている。該磁性板41は、上部電磁石４と下部電磁石３
とに吸引され両電磁石間を往復し、かつ、下部電磁石３
に吸引される際に可動子11の上端面を当接し、該可動子
11を下方向へと駆動させるものである。

上記コイル23、下部コイル32及び上部電磁石４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入力されている。

上記コントローラ５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。

第３図は、バルブ駆動力、駆動速度及びリフト量の関
係を示す図である。

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、上部電磁石４への通電を中止すると共に、下部電磁
石３へ通電し磁性板41を吸引する。すると、磁性板41は
可動子11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23に交番電力を供給して、可動子11に開
方向への進行磁界を作用させる。すると、２次コイル13
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。

クランク角が開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11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。

上記のごとく吸気バルブ１が開閉駆動されている間
に、磁性体41は上部電磁石４に再び吸引されているた
め、吸気バルブ１の着座時に可動子11と磁性板41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14の
バイアス力は、上記電磁力に対して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、
初期駆動時には電磁石で磁性板を吸引し、該磁性板を可
動子に当接させて該可動子を初期駆動するので、吸排気
バルブに対して強力な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−II矢視図、第３図は、バルブ駆動力、駆動速度
及びリフト量の関係を示す図である。１……吸気バルブ、２……駆動部、３……下部電磁石、
４……上部電磁石、５……コントローラ、11……可動
子、13……２次コイル、22……固定磁極、41……磁性
板。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの吸排気バルブの少なくともいず
れか一方のバルブに連結され往復運動自在な可動磁極
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
上記バルブの開状態時に上記往復方向の進行磁界を形成
するコイルと、上記可動磁極の側面に周設され固定磁極
と対向する２次コイルと、上記往復方向に移動自在であ
り可動磁極の端面と対向、当接する可動磁性板と、上記
可動磁性板と対向し該可動磁性板を吸引し可動磁極を駆
動せしめる電磁石と、上記コイル及び電磁石への通電状
態を制御し上記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。
【請求項２】上記電磁石は上記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（１）記載の電磁力バル
ブ駆動装置。
【請求項３】上記２次コイルは往復方向に複数個並設さ
れ誘導電流と１次コイルの進行磁界により駆動力を与え
られ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。