JPH03189312A - 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、超電導電磁石により発生する磁束中の電流に
作用する力でエンジンの吸排気バルブを開閉制御する電
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としては、１本のシ
ャフトに吸気用及び排気用のカムを配したカムシャフト
をエンジンの上部もしくは側面に配設し、ベルト等の回
転伝達手段によりエンジンの回転軸であるクランクシャ
フトと該カムシャフトとを連結しエンジン回転位相と同
期してカムシャフトを回転駆動する。そして、該カムシ
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ものがある。

また、他の装置としては、吸気用のカムを配した吸気カ
ムシャフトと排気用のカムを配した排気カムシャフトを
各々エンジン上部に配設し、吸気カムシャフトのカム面
で吸気バルブの軸端面を、そして排気カムシャフトのカ
ム面で排気バルブの軸端面を直接押すことにより吸排気
バルブを開口させる。

（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する。また該カムシャフト
及びリンク機構はエンジンの出力軸により駆動されるた
め、該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ノ（
ルブの開閉タイミングを変更できず、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するため、
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。

上記問題を解決するために、カムシャフトによらず電磁
石による電磁力により吸排気バルブの開閉駆動を行なう
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。しかし
、上記２公報により開示された装置における電磁石の構
成は、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、吸
排気バルブの移動に伴ない電磁石と磁性体との間隔が変
化するため磁性体に作用する吸引力も変化し、吸排気バ
ルブの駆動が不安定になるという問題がある。

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
を受けず安定す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。

（問題点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導電
体からなる往復運動自在な駆動体と、該駆動体の往復運
動方向に対して垂直方向に通過する磁束を発生する超電
導電磁石と、該駆動体中を該往復運動方向及び磁束の通
過方向に対して垂直方向に通電する通電手段と、該通電
手段の通電量及び通電方向を制御する通電制御手段とを
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、吸排気バルブと連
動する導電体に対し常時超電導電磁石により発生する強
力な磁束を作用させ、該導電体に通電することにより発
生する電流が磁界から受ける力で吸排気バルブを駆動す
るため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する。

（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、本発明による駆動装置を示すブロック図であ
る。

吸排気バルブの内、以下主に吸気バルブについて示す。

１はセラミックス等の軽量高強度材で形成された吸気バ
ルブである。該吸気バルブ１の軸部はバルブガイド１１
により軸方向に自在に軸承されており、軸端部には導電
体からなる駆動体１２が接続している。該駆動体１２の
斜視図を本図右上部に示す。図に示すごとく該駆動体１
２は平板部分を有しており、Ａからの矢視を破線の左側
に示し、Ｂからの矢視を右側に示す。吸気バルブ１の上
方には、駆動体１２の平板部分の両側に対向する磁極１
４と超電導コイル１５とからなる電磁石が配設されてい
る。該超電導コイル１５は超電導物質からなるコイルを
液体ヘリウムで冷却し、更に該液体ヘリウムを液体水素
で冷却している。そして、該液体水素が気化することに
より発生する水素ガスをエンジン３の燃料に使用する。

また、該磁極１４の対向方向と直角方向にはブラシ１３
が対向して接続されてる。尚、駆動体１２とバルブガイ
ド１１との間にはスプリング１６が配設されており、吸
気バルブ１に常時閉方向のパイアスカを作用させている
。

上記超電導コイル１５及びブラシ１３はコントロールユ
ニット２の入出力インターフェイス２４に接続されてい
る。該コントロールユニット２内部には外部との信号の
入出力を行なう該人出力インターフェイス２４の他に、
プログラム及びデータを予め記憶するＲＯＭ２２と、該
ＲＯＭ２２に記憶されたプログラムの下に演算を行なう
ＣＰＵ２１と、入力信号及び演算結果を一時記憶するＲ
ＡＭ２３と、コントロールユニット２内の信号の流れを
制御するコントロールメモリ２５とが設けられている。

そして、エンジン３の回転軸近傍には該エンジン３の回
転数及びクランク角を検知する回転センサ３１が配設さ
れており、該回転センサ３１は上記入出力インターフェ
イス２４に接続され、回転数信号及びクランク角信号を
コントロールユニット２へ入力している。

次に、本発明の作用について説明する。

第２図は、Ｎ１図におけるＩ−１断面を示す図である。

超電導コイル１５へ通電し、図において左側の磁極１４
をＮ極、右側の磁極１４をＳ極とし、駆動体１２に対し
右から左方向へ磁束を通過させる。そして、ブラシ１３
を介して駆動体１２に上から下方向へ通電する。すると
、フレミングの左手の法則により駆動体１２には、紙面
に垂直上方向に駆動力が作用する。該駆動力の作用方向
は吸気バルブ１の開方向であるので、該吸気バルブ１は
開方向へと駆動される。

次に、通電量及び通電方向と吸気バルブ１の移動量との
関係について説明する。

第３図は、通電量及び通電方向と吸気バルブ１の移動量
との関係を示す図である０図の上部はプロファイル曲線
であり、下部は通電状態を示す線図である。尚、通電方
向は吸気バルブ１を開方向へ駆動する通電方向を正方向
とし、閉方向へ駆動する通電方向を逆方向とする。

吸気バルブ１の開タイミングになるまでは、逆方向に通
電し、吸気バルブ１を閉状態に維持する０次に、吸気バ
ルブ１の間タイミングになると通電方向を正方向にし、
吸気バルブ１を開方向へ駆動する。吸気バルブ１が所定
距離移動すると通電方向を逆方向に反転し、開方向への
移動速度を減速する。そして、吸気バルブｌを停止させ
た後、閉方向へ８動させる。該状態で吸気バルブ１が着
座すると衝撃が大となり吸気バルブ１が破壊する虞があ
るので、再度通電方向を正方向に反転させ吸気バルブ１
の閉方向の移動速度を減速し、着座衝撃を緩和する。そ
して、着座後には再び通電方向を逆方向にして磁界の開
タイミングまで吸気バルブ１を閉状態とする。

次に、超電導コイル１５の制御回路について説明する。

第４図は、超電導コイル１５の制御回路を示す図である
。

電源６１はスイッチ６２を介して固定抵抗６３、超電導
コイル１５及び可変抵抗６５の並列回路と接続している
。そして、超電導コイル１５の中間部と可変抵抗６５の
中間端子とは電圧検出器６４を介して接続されており、
超電導コイル１５と可変抵抗６５とはホイットストーン
ブリッジを形成している。また、電圧検知器６４の出力
端子は警報信号発生器６６に接続されている。

超電導コイル１５の一部に常電導部分が発生すると急速
にコイル全体に常電導部が拡大し、コイルを破壊する危
険がある。超電導コイル１５と可変抵抗６５との各々の
半分部分（よりホイットストーンブリッジが形成されて
いるので、超電導コイル１５の一部に常電導部分が発生
すると電圧検出器６４が電圧として該常電導の発生を検
知し、警報信号発生器６６に信号を出力する。該警報信
号発生器６６は電圧検′出器６４からの信号により警報
信号を出力すると共に、スイッチ６２をオフにし、超電
導コイル１５への通電を遮断する。そして、超電導コイ
ル１５に保有されている電気エネルギは抵抗６３により
消費され、超電導コイル１５は保護され破壊しない。

ところで、エンジン３の運転終了時には超電導コイル１
への電力供給は消失し、吸気バルブ１を閉状態に保持す
る電磁力が消滅するため、スプリング１６により吸気バ
ルブ１を閉状態に保持する。スプリング１６の保持力は
開方向への駆動力に対して充分小に設定されている。

尚、ＲＯＭ２２内に、予めエンジン回転数とバルブ間タ
イミングの関係マツプを記憶しておき、エンジン３の回
転数の変化に伴ないバルブ間タイミングを変更すること
によりエンジン回転数の全領域においてエンジン３の出
力及び効率を向上させることができる。またエンジン３
の回転数の高低に伴ない各気筒ごとの吸排気バルブを駆
動あるいは停止することにより、運転する気筒数を増減
する気筒制御も可能である。

以上、１個の吸気バルブ１の作動について説明したが、
１個の電磁石で複数個の吸気バルブを駆動することも可
能である。

第５図は、１個の電磁石で複数個の吸気バルブを駆動す
る場合の実施例を示す図である。

複数個の吸気バルブ１に各々接続している駆動体１２を
、磁気通路４と交互に並設することにより磁極１４間に
作用する磁束は減衰することなく各駆動体１２を通過す
るので、各駆動体１２への通電状態を個別に制御するこ
とにより各吸気バルブ１を駆動制御することができる。

以上、本発明の実施例を主に吸気バルブについて説明し
たが、排気バルブについても同様に本発明による駆動装
置が適用できることは明白である。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、吸排気バルブと連動する導電体に
対し常時超電導電磁石により発生する強力な磁束を作用
させ、該導電体に通電することにより発生する電流が磁
界から受ける力で吸排気バルブを駆動するため吸排気バ
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
を受けず安定す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、第１図におけるＩ−１断面を示す図、第３図は、通
電量及び通電方向と吸気バルブの移動量との関係を示す
図、第４図は、超電導コイルの制御回路を示す図、第５
図は、１個の電磁石で複数個の吸気バルブを駆動する場
合の実施例を示す図である。 １・・・吸気バルブ、２・・・コントロールユニット、
１２・・・駆動体、１５・・・超電導コイル。

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導電体からなる
   往復運動自在な駆動体と、該駆動体の往復運動方向に対
   して垂直方向に通過する磁束を発生する超電導電磁石と
   、該駆動体中を該往復運動方向及び磁束の通過方向に対
   して垂直方向に通電する通電手段と、該通電手段の通電
   量及び通電方向を制御する通電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）上記駆動体が磁束の通過方向に複数個並設され、
   上記通電制御手段は複数個の駆動体各々について個別に
   通電量及び通電方向を制御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）上記超電導電磁石の冷却を少なくとも液体水素に
   より行なうと共に、液体水素の気化により発生する水素
   ガスを上記エンジンの燃料に使用することを特徴とする
   請求項（１）あるいは（２）記載の電磁力バルブ駆動装
   置。