JPH02112606A - 電磁力駆動バルブ制御装置 - 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、エンジンのシリンダー内部と外部を連通ずる
吸排気口の開閉を行なうバルブの駆動を、電磁力により
制御する電磁力駆動バルブの制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の吸排気バルブの開閉制御装置を第３図に示す。燃
焼室内ｌで燃料が燃焼するとピストン２を下方へ押下げ
、コンロッド３を介してクランクシャフト４を回転させ
る。シリンダーヘッドに設置されたカムシャフト５はク
ランクシャフト４とタイミングベルト等により連動し、
ロッカーアーム６・７を介して吸気バルブ８及び排気バ
ルブ９を開閉させる。該吸排気バルブの開閉タイミング
を第２図に示す、上死点ＴＤＣよりクランク角が２０°
〜３０”前に吸気バルブを開け（１０）、下死点ＢＤＣ
より５０°〜６０”後に吸気バルブを閉じる（ＩＣ）ま
での間、吸気を行なう。続いて圧縮及び燃焼工程を経た
後、排気バルブを下死点ＢＤＣより５０°〜６０’前に
開け（ＥＯ）排気を開始し、上死点ＴＤＣより２０°〜
３０゛後に排気バルブを閉める（ＥＣ）まで排気を行な
う。

（発明が解決しようとする課題） このような従来の吸排気バルブの開閉タイミングでは、
下死点以後に於ても暫く吸気バルブが開いているため、
エンジンの低回転時には一旦シリンダー内に吸気された
混合気が、ピストンの上昇に伴ない再び吸気口からシリ
ンダー外へ排出される吹き戻し現象が発生し、エンジン
出力が低下するという問題点がある。また上死点後にお
いては、暫く排気バルブが開いているため、吸気口から
吸入された未燃焼混合気がシリンダー内に留まらず排気
口から排出される吹き抜は現象が発生し、燃費が悪化す
るという問題点がある。尚、カムシャフトによる吸排気
バルブの駆動を単に電磁手段に置換したバルブ制御装置
が特開昭５８−１８３８０５号、あるいは特開昭６１−
７６７１３号に記載されているが、上記問題点を解決す
るものではない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、エンジン
の回転数を検知し、エンジン回転数の低下に伴ない、吸
排気バルブの開閉タイミングを上死点及び下死点方向へ
移動し、吹き戻し現象及び吹き抜は現象の発生を抑える
ことにより、エンジンの低回転時における出力を増加さ
せ、かつ燃費を向上させる電磁力駆動バルブ制御装置を
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、吸排気バルブを電磁力によって開閉駆
動するバルブ駆動手段と、該駆動手段へ駆動信号を出力
する制御手段と、エンジン回転数を検知し、回転数の低
下に伴ない上記制御手段からの駆動信号出力タイミング
を、ピストンの上死点及び下死点方向へ移動する駆動信
号出力タイミング変更手段を有することを特徴とする、
シリンダーの吸排気をバルブにより行なうエンジンの電
磁力駆動バルブ制御装置を提供できる。

（作用） 本発明の電磁力駆動バルブ制御装置では、エンジンの回
転数を検知し、エンジン回転数の低下に伴ない、吸排気
バルブの開閉タイミングを上死点及び下死点方向へ８勤
し、吹き戻し現象及び吹き抜は現象の発生を抑えること
により、エンジンの低回転時における出力を増加させ、
かつ燃費を向上させる作用がある。

（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図は本発明の一実施例を示すブロック図である。８
は吸気バルブであり、該バルブのステム端には磁性体５
７が取付けられている。また吸気バルブ８は軸方向の動
作を案内するバルブガイド５１により保持されており、
該バルブガイド５１と磁性体５７との間のステム外周に
は、吸気バルブ８に対し上方への作動力が発生するよう
スプリング５８が設置されている。磁性体５７から上方
へ設定距離の位置に、円形の上部電磁石５２と、下方へ
設定距離の位置に、同じく円形の下部電磁石５３が配置
されている。該上部電磁石５２及び下部電磁石５３のコ
イルは各々コントロールユニット５６内部の入出力イン
ターフェイス５６ｃに接続されている。該人出力インタ
ーフェイス５６ｃには、エンジン５４の回転数及びクラ
ンク角を検知するための回転検知器５５も接続されてい
る。コントロールユニット５６内部にはその他、ＲＯＭ
５６ｄ内に記憶された、プログラム及びエンジン回転数
とバルブ開閉タイミングの関係テーブルを基に演算を行
なうＣＰＵ５６ａ、データを一時記憶するＲＡＭ５６ｅ
、及び各ブロックの作動を制御するコントロールメモリ
５６ｂから構成されている。

次に本発明の作用について説明する。

回転検知器５５によって検知されたエンジン５４の回転
数は入出力インターフェイス５６ｃを介して一旦ＲＡＭ
５６ｅ内に記憶される。次にＲＯＭ　５６　ｄ内に記憶
されたエンジン回転数とバルブ開閉タイミングの関係テ
ーブルと、ＲＡＭ５６ｅ内に記憶されているエンジン回
転数とからバルブ開閉タイミングを決定する。該関係テ
ーブルの一例を第４図に示す。図において、横軸はエン
ジン回転数を示し右方向へ増加する。縦軸は角度を示し
、吸気バルブ閉（Ｉ　Ｃ）は下死点（ＢＤＣ）からの角
度を表わし、吸気バルブ開は上死点（ＴＤＣ）からの角
度を表わしている。図に示すように、エンジン回転数が
減少すればＩＣはＢＤＣに接近しＩＯも同じ＜ＴＤＣに
接近する。

バルブ開閉タイミングが決定されると回転検知器５５で
検知されるクランク角に基いて上部電磁石５２＆び下部
電磁石５３へ駆動信号が出力される。

クランク角とバルブの移動距離の関係を第５図に示す。

図の下側に示す曲線は、カムシャフトの、いわゆるカム
プロファイル曲線に相当するもので、縦軸はカムプロフ
ァイルのリフト量に相当するバルブ移動距離を示し、上
方向に増加する。横軸はクランク角を示し、吸気バルブ
間であるＩＯから閉であるＩＣまでを示している。また
、図の上側は上部電磁石５２及び下部電磁石５３への通
電状態と両軍磁石による吸引力を示している。電磁石に
よる吸引力は磁性体との距離の２乗に反比例するため、
Ｆａ−Ｆｂ−Ｆｃ−Ｆｄは２次曲線で示されている。バ
ルブ閉状態では上部電磁石５２のコイルに閉状態保持の
ため連続通電されており、磁性体５７を介して吸気バル
ブ８は上方向へ吸引されている。■０のタイミングにな
ると上部電磁石５２への通電を中止し上方向への吸引力
を消去すると同時に、下部電磁石５３へ通電し下方への
吸引力Ｆａを発生させる。すると吸気バルブ８は下方向
に動作し吸入口が開く、クランク角が予め設定された第
１の角度経過すると、下部電磁石５３への通電を上部電
磁石５２に切換え、上部電磁石５２による上方向の吸引
力Ｆｂを発生させ、吸気バルブ８の８動速度を減速する
。１０からθＣ経過した時点でバルブ移動距離は最大と
なる。次に、θＣ経過時に上部電磁石５２への通電電圧
を変化させ、上方向の吸引力をＦｂからＦｃにする。ク
ランク角が予め設定されたｖＳ２の角度経過すると、上
部電磁石５２への通電を下部電磁石５３に切換え、下方
向の吸引力Ｆｄにより吸気バルブ８の上方向への８動速
度を減速する。よって吸入口全閉時における吸気バルブ
８の着座衝撃が緩和される。尚、該制御装置の作動停止
時、例えば車両停車時等の場合に、吸気バルブ８が下方
向に移動するのを防止するために、スプリング５８が設
置されている。該スプリングＳ８は常時吸気バルブ８を
上方向に保持するように作用するが、該下部電磁石５３
の吸引力Ｆａ　−Ｆｄに影響を与えない程度に設定され
ている。

次に、バルブ閉である■０から、バルブ移動距離が最大
となるまでについて、式を用いて説明する。

エンジン回転数をｎ　（ＲＰＭ）　、クランク角をｅ　
（ｄｅｇ）、時間をｔ（ｓｅｅ）とすると、６ｎｔ＝θ という関係が成立する。

また、バルブへの加速度をα、バルブの移動距離をし、
吸引力をＦ１バルブ質量なｍとすると、掻αｔ２＝Ｌ・ Ｆ＝ｍ　　α で表わされる。

従って、下部電磁石５３により下方向への加速度α１が
与えられている期間では、 吸引力　Ｆａ＝ｍα１ 故に、 α１＝Ｆａ／ｍ 該加速度α１で０４まで加速すると、バルブの速度及び
移動距離は、微小時間Δｔの累積で表わすと、 速度Ｖａ＝Σ（ＦａｒＬ／ｍ）（Δθ／６ｎ）距離Ｌ　
ａ　＝　％Σ（Ｆａ４／ｍ）（Δθ／　６　ｎ　）２ル である。

バルブ閉状態から穆勤距１１Ｌが最大になるまでのクラ
ンク角はθＣであるから、θＣ−θルの間に減速し速度
なＯにしなければならない。よって下部電磁石５３への
通電を中止すると同時に、上部電磁石５２へ通電しバル
ブに上方向への加速度αｂを与え減速する。上部電磁石
５２による上方向への吸引力Ｆｂは、 Ｆｂ＝ｍ、αし であり、よって減速中の速度Ｖは、 で表わされ、クランク角がθＣの位置にてｖ；０にな−
るようにＦｂを決定する。またバルブの最大移動圧ａｔ
Ｌ、は、 で表わされる。尚、バルブの閉操作についても、上記演
算と同様に演算を行なえば良い。

以上、吸気バルブについて本発明の詳細な説明したが、
排気バルブについても、開閉タイミングが相違するのみ
であり、吸気バルブ同様に適用出来ることは明白である
。

尚、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、エンジンの回転
数を検知し、エンジン回転数の低下に伴ない、吸排気バ
ルブの開閉タイミングを上死点及び下死点方向へ８動し
、吹ぎ戻し現象及び吹き抜は現象の発生を抑えることに
より、エンジンの低回転時における出力を増加させ、か
つ燃費を向上させる電磁力駆動バルブ制御装置を提供で
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、従来の吸排気バルブの開閉タイミングを示す図、第
３図は、従来の吸排気バルブの開閉制御装置を示す図、
第４図は、エンジン回転数とバルブ開閉タイミングの関
係テーブル、第５図は、クランク角とバルブの８勅距離
の関係を示す図である。 １・・・燃焼室内、２・・・ピストン、３・・・コンロ
ッド、４・・・クランクシャフト、５・・・カムシャフ
ト、６・７・・・ロッカーアーム、８・・・吸気バルブ
、９・・・排気バルブ、５１・・・バルブガイド、５２
・・・上部電磁石、５３・・・下部電磁石、５４・・・
エンジン、５５・・・回転検知器、５６・・・コントロ
ールユニット、５７・・・磁性体、５８・・・スプリン
グ。 特許出願人　株式会社いすｙセラミックス研究所代　理
　人　弁理士　辻　　　　　　　實第２図 第４図 ｆ−Ｚ−ジン１０飢数 Ｔ。 Ｃ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸排気バルブを電磁力によって開閉駆動するバルブ駆動
   手段と、該駆動手段へ駆動信号を出力する制御手段と、
   エンジン回転数を検知し、回転数の低下に伴ない上記制
   御手段からの駆動信号出力タイミングを、ピストンの上
   死点及び下死点方向へ移動する駆動信号出力タイミング
   変更手段を有することを特徴とする、シリンダーの吸排
   気をバルブにより行なうエンジンの電磁力駆動バルブ制
   御装置。