JPH0544416A - Valve driving control device of engine - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve efficiency of an engine and also to prolong its service life remarkably by making valve opening and closing force regulatable, and in addition, by energizing a valve in the early stage of the motion and by braking the valve in the final stage of the motion. CONSTITUTION:A movable conductor wire 6 provided on the external periphery of a rocking body 4 is arranged in the magnetic flux produced by an electric current in a fixed coil 8, and electric current is supplied to the moving conductor wire 6. A valve 1 is opened and closed by the force acting upon the moving conductor wire 6 of the rocking body 4. As an electric source for driving the valve 1, a capacitor which can supply electric current steeply and a secondary battery which can supply the electric current gradually are arranged, and a power controlling part provided with a switching element, which is able to regulate the direction and the intensity of the electric current to be supplied to the fixed coil 8 and the movable conductor wire 6, is arranged in a controller. In addition, a driving control means which generates the driving force for energizing the rocking body 4 in the direction of the operation of the valve 1 in the early stage of the valve 1, and a brake control means which generates the braking force in the direction opposite to the direction of the operation of the valve 1, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンジンの負荷状況に応
じてバルブ開閉の追従性を向上したエンジンのバルブ駆
動制御装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve drive control device for an engine in which the followability of opening and closing of the valve is improved according to the load condition of the engine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】通常のエンジンのバルブ開閉装置はエン
ジンの出力軸により駆動され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じる方
向バイアスされている吸気および排気バルブを開閉駆動
するものである。2. Description of the Related Art An ordinary valve opening / closing device for an engine is driven by an output shaft of the engine and is rotated from a cam surface of a cam shaft which is synchronized with an engine rotation phase, through a link mechanism such as a rocker arm or a pushing rod. By pushing the shaft end face, the intake and exhaust valves, which are always biased in the closing direction by springs, are opened and closed.

【０００３】上記バルブの開閉駆動装置は上述の通りカ
ムシャフトおよびリンク機構をエンジンに付設しなけれ
ばならないためエンジンが大型化する。また、カムシャ
フトおよ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
することになる。In the above-mentioned valve opening / closing drive device, the camshaft and the link mechanism must be attached to the engine as described above, so that the engine becomes large. Further, a part of the engine output is consumed by the frictional resistance when driving the camshaft and the link mechanism, and the effective output of the engine is reduced.

【０００４】さらには上述のカム機構を用いたバルブの
開閉装置にあっては、エンジンの運転中に吸気および排
気バルブの開閉タイミングが容易に変更できないので、
エンジンの運転時に最適な運転状態となるようにバルブ
開閉タイミングを調整しなければならない。しかしなが
ら、このようにバルブの開閉タイミングを調整した場合
には、所定の回転速度と異なる回転速度での運転時には
本来のエンジンの発揮しうる出力および効率を引き出す
ことができない。Further, in the valve opening / closing device using the cam mechanism described above, the opening / closing timings of the intake and exhaust valves cannot be easily changed during the operation of the engine.
The valve opening / closing timing must be adjusted so that the optimum operating condition is achieved when the engine is operating. However, when the valve opening / closing timing is adjusted in this way, it is not possible to bring out the original output and efficiency that the engine can exhibit when operating at a rotational speed different from the predetermined rotational speed.

【０００５】そこで、上記問題を解決するために、吸気
および排気バルブをカムシャフトにより開閉駆動するの
ではなく、吸気および排気バルブに連結された可動磁極
をエンジンに固定された電磁石の電磁力により吸引し、
吸気および排気バルブを開閉タイミング変更自在に開閉
駆動するバルブ駆動装置が開発され、例えば特願昭６３
−３３４９５９号に記載されている。In order to solve the above problem, therefore, the intake and exhaust valves are not opened and closed by a camshaft, but the movable magnetic poles connected to the intake and exhaust valves are attracted by the electromagnetic force of an electromagnet fixed to the engine. Then
A valve drive device for opening and closing the intake and exhaust valves so that the opening and closing timing can be changed has been developed.
-334959.

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記電磁力を利用して
吸気バルブおよび排気バルブ（以下単にバルブという）
を開閉するバルブ駆動装置には更に次のような改良すべ
き技術的な課題が存在する。すなわち、シリンダ内の圧
力に抗してバルブを開く初期の段階においては、バルブ
の面にシリンダ内の高い圧力が作用しているので、バル
ブを開く瞬間にはこのシリンダ内の圧力に打ち勝つだけ
の大きな電磁力が必要になる。もしも、電磁力が不足し
てバルブを開くタイミングが遅れた場合には、シリンダ
内の掃気が不十分になってエンジン効率が低下するとい
う問題がある。そして、次にバルブが開いた瞬間にシリ
ンダ内の燃焼ガスが排出されてシリンダ内の圧力が瞬時
に低下するので、バルブを開く初期の段階の電磁力をそ
のまま維持していると、バルブが着座する時にバルブと
弁座との衝撃力が大きくなってバルブおよび弁座の磨耗
が促進され、バルブおよび弁座の耐用寿命が短くなると
いう問題がある。したがって、バルブが着座する時に上
記電磁力はバルブの閉まりを抑制する方向に働かせて、
バルブが弁座に着座する時に軟着座するように電磁力を
調整する必要がある。An intake valve and an exhaust valve (hereinafter simply referred to as a valve) utilizing the above electromagnetic force.
The valve drive device for opening and closing the valve has the following technical problems to be improved. That is, in the early stage of opening the valve against the pressure in the cylinder, the high pressure in the cylinder acts on the valve surface, so at the moment of opening the valve, the pressure in the cylinder is only overcome. A large electromagnetic force is required. If the electromagnetic force is insufficient and the timing of opening the valve is delayed, there is a problem that the scavenging in the cylinder becomes insufficient and the engine efficiency decreases. Then, when the valve opens next time, the combustion gas in the cylinder is exhausted and the pressure in the cylinder drops instantaneously, so if the electromagnetic force at the initial stage of opening the valve is maintained as it is, the valve will be seated. There is a problem in that the impact force between the valve and the valve seat increases when the valve and the valve seat are worn away, and the useful life of the valve and the valve seat is shortened. Therefore, when the valve is seated, the electromagnetic force acts in a direction to prevent the valve from closing,
When the valve is seated on the valve seat, it is necessary to adjust the electromagnetic force so that it sits softly.

【０００７】本発明はバルブを開く初期の段階において
は電磁力を大きくしてバルブの開くタイミングをエンジ
ンの運転状況に合わせて追従させ、開弁状態でバルブを
開状態に保持し、バルブが着座するときにバルブが弁座
に軟着座するように電磁力を調整可能にして、バルブ、
弁座及びバルブの駆動装置の耐用寿命を長くするよう
に、更にバルブ駆動装置の耐用寿命をも向上するように
したエンジンのバルブ駆動制御装置を提供しようとする
ものである。According to the present invention, in the initial stage of opening the valve, the electromagnetic force is increased so that the timing of opening the valve is made to follow the operating condition of the engine, the valve is kept open in the valve open state, and the valve is seated. When the valve is seated, the electromagnetic force can be adjusted so that the valve sits softly on the valve seat.
It is an object of the present invention to provide a valve drive control device for an engine that extends the service life of the valve seat and the drive device of the valve, and further improves the service life of the valve drive device.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明はエンジンのバルブに可動導電線を設けた揺
動体を固定し、該揺動体の外周には揺動体の可動導電線
と鎖交する磁束を作成する固定磁極を配設し、前記揺動
体の可動導体線に電流を供給する電流供給線を接続する
とともに前記バルブ駆動用に供給される電流を調整する
コントローラを設けたエンジンのバルブ駆動装置におい
て、バルブを駆動する電源として電流を急峻的に印加で
きるコンデンサと電流を冗長的に供給できる２次電池と
を配置し、前記コントローラ内に固定コイル及び可動導
体線に印加する電流の方向及び電流量の調整自在なスイ
ッチング要素を備えたパワー制御部を設け、さらにバル
ブの動作初期にバルブの動作方向に加勢する駆動力を該
揺動体に発生させる駆動制御手段と、バルブの動作方向
とは逆の方向に制動力を該揺動体に発生する制動制御手
段とを備えたことを特徴とするエンジンのバルブ駆動装
置を提供する。In order to solve the above problems, the present invention fixes an oscillator provided with a movable conductive wire to a valve of an engine, and a movable conductive wire and a chain of the oscillator are attached to the outer periphery of the oscillator. Of an engine provided with fixed magnetic poles for creating intersecting magnetic flux, connecting a current supply line for supplying a current to the movable conductor line of the oscillator, and providing a controller for adjusting the current supplied for driving the valve. In a valve drive device, a capacitor capable of rapidly applying a current and a secondary battery capable of redundantly supplying a current are arranged as a power supply for driving a valve, and a current for applying to a fixed coil and a movable conductor wire is provided in the controller. A power control unit having a switching element whose direction and current amount can be adjusted is provided, and a driving force for energizing the oscillator in the valve operating direction is generated at the initial stage of valve operation. And turning control means, the direction of movement of the valve to provide a valve driving device for an engine, wherein a braking force in the opposite direction and a braking control means for generating a swinging motion.

【０００９】[0009]

【作用】固定コイルに流れる電流により発生する磁束中
に揺動体の外周に設けた可動導体線を配設し、該可動導
体線に電流を供給する。そして、揺動体の可動導体線に
作用する力でかつ所定のストロークでバルブを開閉す
る。また、該バルブの動作初期に駆動制御手段によりバ
ルブの動作方向に加勢する駆動力を該揺動体に発生させ
るとともに、バルブの動作終期に制動制御手段によりバ
ルブの動作方向とは逆の方向に制動力を該揺動体に発生
させる。また、バルブが開の位置にある時、固定コイル
と可動導体線に電流を供給してバルブには、これを閉弁
しようとするバイアスに打ち勝つだけの開弁方向の力を
付与し、所定の時間開弁状態を保持する。In the magnetic flux generated by the current flowing through the fixed coil, the movable conductor wire provided on the outer circumference of the oscillator is provided and the current is supplied to the movable conductor wire. Then, the valve is opened and closed with a force that acts on the movable conductor wire of the oscillator and with a predetermined stroke. Further, at the beginning of the operation of the valve, the drive control means generates a driving force for urging the oscillating body in the operation direction of the valve, and at the end of the operation of the valve, the braking control means controls the direction opposite to the operation direction of the valve. Power is generated in the oscillator. Further, when the valve is in the open position, a current is supplied to the fixed coil and the movable conductor wire to give the valve a force in the valve opening direction sufficient to overcome the bias to close the valve, and the predetermined force is applied. Hold the valve open for a period of time.

【００１０】[0010]

【実施例】以下本発明の一実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１において、バルブ１の弁軸２上端
にはコッタ３を介して筒状の揺動体４が取り付けられて
いる。この揺動体４の外周には可動導体線６が複数段設
けられている。揺動体４の外周には、狭い隙間を介して
揺動体４の長手軸方向に複数段の固定磁極７’が図２に
示すように、左右対向して設けられている。これら固定
磁極７’には、夫々独立した固定コイル８が巻回されて
いる。これら固定磁極７’の根元は、これらの外周を取
り巻くヨーク７に取り付けられている。揺動体４の筒内
には一定の隙間を設けて円柱状の軟磁性体からなる中継
磁路９が設けられ、この中継磁路９の頂部は非磁性体に
て構成されたサポータ９’を介してヨーク７に取り付け
られている。１０は弁座である。１１は弁軸２がシリン
ダヘッド１２を貫通して移動可能にガイドするためのブ
ッシュである。An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In FIG. 1, a cylindrical rocking body 4 is attached to an upper end of a valve shaft 2 of a valve 1 via a cotter 3. A plurality of movable conductor wires 6 are provided on the outer circumference of the oscillator 4. On the outer periphery of the oscillator 4, a plurality of fixed magnetic poles 7'are provided in the longitudinal direction of the oscillator 4 across a narrow gap so as to face each other as shown in FIG. Independent fixed coils 8 are wound around these fixed magnetic poles 7 '. The roots of these fixed magnetic poles 7'are attached to the yoke 7 surrounding these outer peripheries. A relay magnetic path 9 made of a columnar soft magnetic material is provided in the cylinder of the oscillating body 4 with a certain gap, and a top portion of the relay magnetic path 9 is a supporter 9'made of a non-magnetic material. It is attached to the yoke 7 via. 10 is a valve seat. Reference numeral 11 denotes a bush for movably guiding the valve shaft 2 through the cylinder head 12.

【００１１】図３に示すように、揺動体４は円筒形に形
成され、たとえばセラミックス粉末と磁性体粉末とを焼
結した円筒状の導磁性体からなる。該揺動体４の外周面
には円周方向に沿って複数条の可動導体線６が設けられ
ている。揺動体４の下部には２つの接触子５、５がほぼ
半周づつにわたり設けられている。これら接触子５から
はそれぞれ上方に向かって通電線５’が伸びており、上
記複数条の可動導体線６の両端はそれぞれ通電線５’と
接続されている。なお、通電線５’及び可動導体線６は
揺動体４を構成する焼結導磁性体の中に埋め込まれてい
る。そして、通電線５’および可動導体線６は電気抵抗
が少なく銅などの良導体よりも比重の軽いアルミニウム
材で形成されている。また、接触子５、５は耐磨耗性に
優れた気孔性材例えば、窒化アルミニウム、シリコンカ
ーバイド等の多孔質焼結体にアルミニウムを含浸したも
のから構成される。As shown in FIG. 3, the oscillator 4 is formed in a cylindrical shape, and is made of, for example, a cylindrical magnetic conductor obtained by sintering ceramic powder and magnetic powder. A plurality of movable conductor wires 6 are provided on the outer peripheral surface of the oscillator 4 along the circumferential direction. Two contacts 5 and 5 are provided on the lower portion of the oscillating body 4 over approximately half a circumference. An energizing wire 5 ′ extends upward from each of the contacts 5, and both ends of the plurality of movable conductor wires 6 are connected to the energizing wire 5 ′. The conducting wire 5 ′ and the movable conductor wire 6 are embedded in the sintered magnetic conductor forming the oscillator 4. The conducting wire 5'and the movable conductor wire 6 are formed of an aluminum material having a low electric resistance and a lighter specific gravity than a good conductor such as copper. The contacts 5 and 5 are made of a porous material having excellent wear resistance, for example, a porous sintered body such as aluminum nitride or silicon carbide impregnated with aluminum.

【００１２】図４は揺動体４の断面図であり、図５は図
４のＡ−Ａ線の断面図であり、図６は電気的な接続を示
すブロック図である。図４、図５、図６に示すように、
揺動体４に設けられた接触子５、５には、ブラシホルダ
１３に保持されたブラシ１４が摺動自在に接触してい
る。該ブラシ１４はブラシホルダ１３の中でスプリング
１５により接触子５方向に押圧されている。なお１６は
ブラシ１４へのへの給電に対して抵抗を減ずるためのピ
ッグテイルである。FIG. 4 is a sectional view of the oscillator 4, FIG. 5 is a sectional view taken along line AA of FIG. 4, and FIG. 6 is a block diagram showing electrical connection. As shown in FIGS. 4, 5 and 6,
A brush 14 held by a brush holder 13 slidably contacts the contacts 5 and 5 provided on the rocking body 4. The brush 14 is pressed in the brush holder 13 toward the contact 5 by a spring 15. Reference numeral 16 is a pigtail for reducing the resistance to the power supply to the brush 14.

【００１３】１７は可動導体線６および固定コイル８に
供給される電力を制御し、所定のタイミングでバルブ１
を駆動するコントローラである。該コントローラ１７は
信号処理部１８とパワー制御部１９とを有する。信号処
理部１８はマイクロコンピュータ構成であり、内部には
中央処理装置（ＣＰＵ）を始め、バルブ制御用のプログ
ラムなどを記憶せしめたＲＯＭ、信号処理の途中でデー
タを一時保管したり演算途中の結果を記憶したりするＲ
ＡＭ、信号の入出力を司るＩ／Ｏ部などを有する。パワ
ー制御部１９は固定コイル８及び揺動体４への電流供給
制御動作を司るものであり、内部には信号処理部１８か
らの指令で電流量や電流の流す方向を切り替える回路切
換装置を備えている。Reference numeral 17 controls the electric power supplied to the movable conductor wire 6 and the fixed coil 8, and the valve 1 is controlled at a predetermined timing.
Is a controller for driving. The controller 17 has a signal processor 18 and a power controller 19. The signal processing unit 18 has a microcomputer configuration, and includes a central processing unit (CPU), a ROM in which a valve control program and the like are stored therein, a temporary storage of data in the middle of signal processing, and a result in the middle of calculation. R to remember
It has an AM and an I / O unit that controls signal input / output. The power control unit 19 controls a current supply control operation to the fixed coil 8 and the oscillator 4, and is internally provided with a circuit switching device that switches a current amount and a current flowing direction according to a command from the signal processing unit 18. There is.

【００１４】コントローラ１７の入力端子１７’には、
エンジン負荷センサからのエンジン負荷状態信号Ｌｏ
（アクセルペダルの踏込量やディーゼルエンジンのラッ
ク位置信号でも良い）、エンジン回転数センサからのエ
ンジン回転数信号ｒｐｍ、多気筒エンジンの回転軸の回
転位置センサからの信号から割り出した各気筒のピスト
ン位置信号Ｐｓ、エンジンの各バルブに設けられたバル
ブ開度位置センサからのバルブ位置信号ＶＡなどエンジ
ンに設けられたセンサ類からの入力信号が常時入力さ
れ、これらの入力信号からバルブ駆動の最適タイミング
を演算して揺動体４の可動導体線６及び固定コイル８に
駆動電力を供給する。２０は可動導体線６および固定コ
イル８に電力を供給するバッテリー、２１は短時間内に
可動導体線６および固定コイル８に大電流を供給するた
めのコンデンサ、図１において２２はバルブの位置を正
確に検知するバルブ位置センサである。なお、図７は揺
動体４の周囲に配置されたブラシ１４と固定磁極７’の
配置を示す上面図である。At the input terminal 17 'of the controller 17,
Engine load state signal Lo from the engine load sensor
(It may be the accelerator pedal depression amount or the diesel engine rack position signal), the engine speed signal rpm from the engine speed sensor, and the piston position of each cylinder determined from the signal from the rotation position sensor of the rotary shaft of the multi-cylinder engine. Input signals from sensors provided in the engine such as the signal Ps and the valve position signal VA from the valve opening position sensor provided in each valve of the engine are constantly input, and the optimum timing of valve drive is determined from these input signals. Driving power is supplied to the movable conductor wire 6 and the fixed coil 8 of the oscillator 4 by calculation. 20 is a battery for supplying electric power to the movable conductor wire 6 and the fixed coil 8, 21 is a capacitor for supplying a large current to the movable conductor wire 6 and the fixed coil 8 within a short time, and 22 is a valve position in FIG. It is a valve position sensor that detects accurately. 7 is a top view showing the arrangement of the brush 14 and the fixed magnetic pole 7'arranged around the oscillator 4. As shown in FIG.

【００１５】このように構成された本発明の動作を簡単
に説明する。まず、固定磁極７’に巻回された固定コイ
ル８に電流を供給すると、ヨーク７と固定磁極７’に磁
束が発生し、この磁束Φは一方の固定磁極７’、ヨーク
７、他方の固定磁極７’、固定磁極７’と中継磁路９間
に形成される一方の隙間、中継磁路９、他方の隙間、を
ルートとする磁路に沿って流れる（図７に磁束の流れる
方向を矢印Ａで示す）。この状態でブラシ１４、１４間
に電流を流し、この電流が図７において矢印Ｂ方向に流
れたとすると（以後この電流方向を順方向という）、上
記間隙に配置されている可動導体線６にも同一方向に電
流が流れる。このため可動導体線６にはフレミングの左
手の法則による力が発生し、この力は揺動体４を図７の
紙面の表面から裏面方向に移動させるように働く。そし
てこの力はバルブ１に作用し、これを押し下げて排気口
又は吸気口を開く。揺動体４に設けた可動導体線６に流
す電流と固定磁極７’に巻回された固定コイル８に流す
電流の量を調整することにより、バルブ１に作用する力
の強さが調整される。たとえば排気バルブを開こうとす
る時、これには燃焼室内の大きな内圧が掛っているた
め、この力に抗する大きな力を必要とする。本発明にお
いては、排気バルブを開く初期に、コンデンサ２１から
可動導体線６および（または）固定コイル８に瞬間的に
大電流を供給し、排気バルブを一気に開くものである。The operation of the present invention thus configured will be briefly described. First, when a current is supplied to the fixed coil 8 wound around the fixed magnetic pole 7 ', magnetic flux is generated in the yoke 7 and the fixed magnetic pole 7', and this magnetic flux Φ is fixed to one fixed magnetic pole 7 ', the yoke 7 and the other fixed magnetic pole 7'. The magnetic flux flows along a magnetic path routed through one of the gaps formed between the magnetic pole 7 ′, the fixed magnetic pole 7 ′ and the relay magnetic path 9, the relay magnetic path 9, and the other gap (in FIG. (Indicated by arrow A). In this state, if a current is passed between the brushes 14 and 14 and this current flows in the direction of arrow B in FIG. 7 (hereinafter, this current direction is referred to as the forward direction), the movable conductor wire 6 arranged in the gap is also. Current flows in the same direction. Therefore, a force according to Fleming's left-hand rule is generated in the movable conductor line 6, and this force acts to move the oscillating body 4 from the front side of the paper surface of FIG. This force then acts on the valve 1 and pushes it down to open the exhaust or intake port. The strength of the force acting on the valve 1 is adjusted by adjusting the amounts of the current flowing through the movable conductor wire 6 provided on the oscillator 4 and the current flowing through the fixed coil 8 wound around the fixed magnetic pole 7 '. .. For example, when trying to open the exhaust valve, a large internal pressure in the combustion chamber is applied to this, and thus a large force against this force is required. In the present invention, at the initial stage of opening the exhaust valve, a large current is instantaneously supplied from the capacitor 21 to the movable conductor wire 6 and / or the fixed coil 8 to open the exhaust valve at once.

【００１６】また、バルブが開いた後は、バルブ駆動に
開放時のような大きな駆動力を必要としない。本発明に
おいては、可動導体線６に流す電流を減少し、駆動力を
調整する。完全に開いた位置でバルブは所定時間停止す
るが、この直前可動導体線６に逆方向の電流を流してこ
れに制動力を付与し、バルブをスムーズに停止させる。
その後可動導体線６に順方向の電流を所定量流して、図
には特に示されてはいないが、閉方向にバイアスするス
プリングの弾撥力とバランスさせておけば、バルブは所
定の位置で停止することになる。Further, after the valve is opened, the valve drive does not require a large driving force unlike when the valve is opened. In the present invention, the current flowing through the movable conductor line 6 is reduced and the driving force is adjusted. Although the valve stops for a predetermined time at the completely opened position, an electric current in the opposite direction is applied to the immediately preceding movable conductor wire 6 to apply a braking force to the movable conductor wire 6 to stop the valve smoothly.
After that, if a predetermined amount of forward current is applied to the movable conductor wire 6 to balance it with the elastic force of the spring biased in the closing direction, which is not shown in the figure, the valve will move at a predetermined position. Will stop.

【００１７】バルブを閉じる段階においては、可動導体
線６に流す電流の方向を逆にする。そして、バルブが着
座する少し前に可動導体線６に順方向電流を流すことに
よりバルブに制動力が作用し、バルブは弁座１０に対し
て軟着座する。このようにしてバルブは開閉運動する。At the stage of closing the valve, the direction of the current flowing through the movable conductor line 6 is reversed. Then, a short time before the valve is seated, a forward current is applied to the movable conductor wire 6 to exert a braking force on the valve, and the valve is softly seated on the valve seat 10. In this way the valve opens and closes.

【００１８】図８はコントローラ１７のパワー制御部１
９を中心とした回路図である。同図において、２３、２
３はバッテリ２０から固定コイル８へ供給する励磁電流
のオン・オフ制御を行なうコイルスイッチである。２４
と２５はコンデンサ２１に蓄電される電荷の極性を逆転
させる時に使用する逆転スイッチである。２６乃至２８
はそれぞれ揺動体４に電流を供給するための電流スイッ
チである。２９は揺動体４に流れる電流をオン・オフさ
せる電流遮断スイッチである。なお、電流スイッチ２８
及び電流遮断スイッチ２９は制御信号Ｓａ、Ｓｄがそれ
ぞれ印加してオン状態の時、いずれの方向にも電流を流
すことができるものであればどのような形式のスイッチ
であっても良い。FIG. 8 shows the power controller 1 of the controller 17.
It is a circuit diagram centering on 9. In the figure, 23, 2
Reference numeral 3 is a coil switch for performing on / off control of the exciting current supplied from the battery 20 to the fixed coil 8. 24
Reference numerals 25 and 25 are reversing switches used when reversing the polarity of the electric charge stored in the capacitor 21. 26 to 28
Are current switches for supplying current to the oscillator 4. Reference numeral 29 is a current cutoff switch for turning on / off the current flowing through the oscillator 4. The current switch 28
The current cut-off switch 29 may be any type of switch as long as it can pass a current in either direction when the control signals Sa and Sd are applied and in the ON state.

【００１９】次にパワー制御部１９を中心とした動作を
説明する。まず、固定コイル８に励磁電流を供給する場
合には信号処理部１８から制御信号Ｓｅをコイルスイッ
チ２３、２３に印加する。この信号の印加で両コイルス
イッチ２３はオンし、バッテリ２０から固定コイル８に
電流が供給される。Next, the operation centering on the power controller 19 will be described. First, when supplying an exciting current to the fixed coil 8, the signal processing unit 18 applies the control signal Se to the coil switches 23 and 23. By applying this signal, both coil switches 23 are turned on, and current is supplied from the battery 20 to the fixed coil 8.

【００２０】バッテリ２０またはコンデンサ２１から揺
動体４に電流を供給する場合は逆転スイッチ２４、２５
及び電流スイッチ２６乃至２８の所定のものを選択的に
オンさせる。まず、バッテリ２０から揺動体４に、図８
の矢印Ｂ方向に電流を供給するには、信号処理部１８か
ら逆転スイッチ２４、２５に対し制御信号Ｓｂを印加
し、電流遮断スイッチ２９に制御信号Ｓｄを印加し、こ
れらをオンにする。電流スイッチ２６乃至２８はオフに
しておく。これによりバッテリ２０から揺動体４に、図
８の矢印Ｂ方向の電流を供給することができる。バッテ
リ２０から揺動体４に、図８の矢印Ｂ方向とは反対方向
に電流を供給するには、信号処理部１８から逆転スイッ
チ２６、２７に対し制御信号Ｓｃを印加し、電流遮断ス
イッチ２９に制御信号Ｓｄを印加し、これらをオンにす
る。逆転スイッチ２４、２５及び電流スイッチ２８はオ
フにしておく。これによりバッテリ２０から揺動体４
に、図８の矢印Ｂ方向とは反対方向の電流を供給するこ
とができる。なお、コイルスイッチ２３、逆転スイッ
チ、２４、２５、電流スイッチ２６、２７のゲートに印
加する制御信号をパルス状に断続させることによって、
これらスイッチにより通過する電流量を損失なしに適当
に調整することができる。When supplying current to the oscillator 4 from the battery 20 or the capacitor 21, the reverse switches 24 and 25 are used.
And a predetermined one of the current switches 26 to 28 is selectively turned on. First, from the battery 20 to the oscillating body 4, as shown in FIG.
In order to supply a current in the direction of arrow B, the signal processing unit 18 applies the control signal Sb to the reverse switches 24 and 25 and the control signal Sd to the current cutoff switch 29 to turn them on. The current switches 26 to 28 are turned off. As a result, a current in the direction of arrow B in FIG. 8 can be supplied from the battery 20 to the oscillator 4. To supply a current from the battery 20 to the oscillator 4 in the direction opposite to the arrow B direction in FIG. 8, the signal processing unit 18 applies the control signal Sc to the reverse switches 26 and 27, and the current cutoff switch 29. A control signal Sd is applied to turn them on. The reverse switches 24 and 25 and the current switch 28 are turned off. This allows the battery 20 to move to the rocking member 4
In addition, it is possible to supply a current in the direction opposite to the arrow B direction in FIG. The control signals applied to the gates of the coil switch 23, the reversing switches, 24 and 25, and the current switches 26 and 27 are intermittently pulsed,
These switches allow the amount of current passing through to be adjusted appropriately without loss.

【００２１】バッテリ２０からコンデンサ２１に電荷を
蓄電するには、信号処理部１８から逆転スイッチ２４、
２５に対し制御信号Ｓｂを印加してこれらをオンにし、
信号処理部１８から電流スイッチ２８に対し制御信号Ｓ
ａを印加しこれをオンにする。他のスイッチはオフにし
ておく。この動作により、コンデンサ２１の端子ａがプ
ラス、端子ｂがマイナスに蓄電される。これら３つのス
イッチを一端オフにした後、信号処理部１８から電流ス
イッチ２８、電流遮断スイッチ２９に対し制御信号Ｓ
ａ、Ｓｄを印加してこれらをオンにすると、揺動体４に
図８の矢印Ｂ方向の急峻な電流を供給することができ
る。信号処理部１８から電流スイッチ２６、２７に対し
制御信号Ｓｃを印加してこれらをオンにし、信号処理部
１８から電流スイッチ２８に対し制御信号Ｓａを印加し
これをオンにする。他のスイッチはオフにしておく。こ
の動作により、コンデンサ２１の端子ｂがプラス、端子
ａがマイナスに蓄電される。電流スイッチ２６、２７、
電流スイッチ２８を一端オフにした後、信号処理部１８
から電流スイッチ２８、電流遮断スイッチ２９に対し制
御信号Ｓａ、Ｓｄを印加してこれらをオンにすると、揺
動体４に図８の矢印Ｂとは反対方向の急峻な電流を供給
することができる。In order to store the electric charge from the battery 20 to the capacitor 21, the signal processing unit 18 reverses the switch 24,
The control signal Sb is applied to 25 to turn them on,
From the signal processing unit 18 to the current switch 28, the control signal S
Apply a and turn it on. Turn off the other switches. By this operation, the terminal a of the capacitor 21 is positively charged and the terminal b is negatively charged. After turning off these three switches, the signal processing unit 18 sends a control signal S to the current switch 28 and the current cutoff switch 29.
By applying a and Sd to turn them on, a sharp current in the direction of arrow B in FIG. 8 can be supplied to the oscillator 4. The signal processing unit 18 applies the control signal Sc to the current switches 26 and 27 to turn them on, and the signal processing unit 18 applies the control signal Sa to the current switch 28 to turn them on. Turn off the other switches. By this operation, the terminal b of the capacitor 21 is positively charged and the terminal a is negatively charged. Current switches 26, 27,
After turning off the current switch 28 once, the signal processing unit 18
When the control signals Sa and Sd are applied to the current switch 28 and the current cutoff switch 29 to turn them on, a sharp current in the direction opposite to the arrow B in FIG. 8 can be supplied to the oscillator 4.

【００２２】次にコントローラ１７の動作を中心にし、
その制御の一例を、図９、図１０に示すフローチャート
と図１１に示す特性図を用いて詳細に説明する。まず、
図１０において、曲線Ａは横軸の経過時間に対応したバ
ルブの移動量を示し、ＶＡはバルブの最高移動量を示
す。曲線Ｂは経過時間と共に変化するバルブの加速度を
示し、曲線Ｃはコンデンサ２１からの急速給電を含めた
バルブに印加される電流供給量を示す。ここで、ｔ１は
コンデンサからの給電を含めた急速給電時間を示し、ｔ
３はバルブが最高開度に達するまでの時間を示し、Ｔｔ
はバルブが開動作を開始してから閉動作を完了するまで
の全作動時間を示す。図８のＳ１乃至Ｓ３において、コ
ントローラ１７は、エンジン回転数信号ｒｐｍ、ピスト
ン位置信号Ｐｓ、エンジンの負荷Ｌｏを入力されてお
り、コントローラ１７はＳ４でこれらのデータからバル
ブ起動のタイミング（ｔ０）、バルブの最高移動量ＶＡ
を決定し、更にバッテリ２０、コンデンサ２１からの給
電量（ＬＡ、ＩＡ）と全作動時間Ｔｔ、時間（ｔ１、ｔ
３）をも演算により決定しておき、ＲＡＭに記憶してお
く。そして、Ｓ５で、時間ｔ０より少し前に固定コイル
８に励磁用の電流を流しておく。Ｓ６では、時間ｔ０で
コンデンサ２１からの給電用のリレー（電子無接点リレ
ー）をオンし、またバッテリ２０からの給電用のリレー
もオンし、揺動体４の可動導体線６に電流を供給する。
続いてＳ７において、ｔ１経過前にコンデンサ２１から
の放電電流量Ｉｔが所定値Ｉｃに達しているか否かをチ
ェックし、所定値からはずれている場合にはＳ８で所定
量に調整する。Next, focusing on the operation of the controller 17,
An example of the control will be described in detail with reference to the flowcharts shown in FIGS. 9 and 10 and the characteristic diagram shown in FIG. First,
In FIG. 10, a curve A shows the moving amount of the valve corresponding to the elapsed time on the horizontal axis, and VA shows the maximum moving amount of the valve. A curve B shows the acceleration of the valve which changes with the passage of time, and a curve C shows the current supply amount applied to the valve including the rapid power supply from the capacitor 21. Here, t1 indicates a rapid power feeding time including power feeding from the capacitor, and t1
3 indicates the time until the valve reaches the maximum opening, Tt
Indicates the total operating time from when the valve starts the opening operation to when the valve completes the closing operation. In S1 to S3 of FIG. 8, the controller 17 receives the engine rotation speed signal rpm, the piston position signal Ps, and the engine load Lo, and the controller 17 uses S4 to obtain the valve start timing (t0), Maximum valve travel VA
Is determined, and the amount of power supplied from the battery 20 and the capacitor 21 (LA, IA) and the total operating time Tt, time (t1, t)
3) is also determined by calculation and stored in the RAM. Then, in S5, an exciting current is passed through the fixed coil 8 shortly before the time t0. At S6, at time t0, the relay for supplying power from the capacitor 21 (electronic contactless relay) is turned on, and the relay for supplying power from the battery 20 is also turned on to supply current to the movable conductor wire 6 of the oscillator 4. ..
Subsequently, in S7, it is checked whether or not the discharge current amount It from the capacitor 21 has reached a predetermined value Ic before the lapse of t1. If the discharge current amount It deviates from the predetermined value, it is adjusted to a predetermined amount in S8.

【００２３】Ｓ９において、時間ｔ１を検出し、該時間
経過後はコンデンサからの給電を中止し、バッテリ２０
のみから給電し、かつＳ１０でその極性を反転させて揺
動体４の動作に減速をかける。Ｓ１１では、バルブの移
動量Ｌが所定の移動量ＶＡに達していなければＹルート
をとり、Ｓ１２で更にバルブの移動量が所定の移動量Ｖ
Ａに達するまでバルブを移動させる。Ｓ１３では、時間
ｔ１からｔ３までの時間ｔ２の期間を検出し、この期間
内において設定時間がｔ３になるまでバルブの加速度を
検出し、この加速度が所定値に対してプラスまたはマイ
ナスの値であれば減速電流値を増減して所定値の加速度
を保持し、時間ｔ３でバルブを停止させる（Ｓ１４、Ｓ
１５、Ｓ１６）。バルブを停止したままの状態を保持す
るため、Ｓ１７において、バルブが開く方向に電流を印
加し、バルブを閉ざそうとする方向へ働くスプリングの
力とバランスさせる。In step S9, the time t1 is detected, and after the time has elapsed, the power supply from the capacitor is stopped and the battery 20
The power is supplied only from the power source, and the polarity is inverted in S10 to slow down the operation of the oscillator 4. In S11, if the valve moving amount L has not reached the predetermined moving amount VA, the Y route is taken, and in S12, the valve moving amount is further set to the predetermined moving amount V.
Move valve until A is reached. In S13, the period of time t2 from time t1 to t3 is detected, the acceleration of the valve is detected until the set time becomes t3 within this period, and this acceleration is a positive or negative value with respect to the predetermined value. For example, the deceleration current value is increased or decreased to maintain a predetermined acceleration value, and the valve is stopped at time t3 (S14, S
15, S16). In order to maintain the state in which the valve is stopped, in S17, a current is applied in the valve opening direction to balance the force of the spring acting in the valve closing direction.

【００２４】Ｓ１８において、時間ｔが（Ｔｔ−ｔ３）
に到り、バルブを閉方向に駆動するタイミングが到来す
ると、Ｓ２１でバルブを閉ざす方向に駆動する電流がバ
ッテリから印加され、Ｓ２２に示すように、該電流の供
給は時間Ｔｔまで継続される。そしてＳ２３でバルブが
着座より手前の距離Ｌｓｓに到達すると、Ｓ２４でコン
デンサからの電流が加算して印加され、バルブは弁座に
軟着座し、Ｓ２５のように、固定コイル８と揺動体の可
動導体線に着座保持に必要な所定の電流が印加されてこ
の状態は保持される。更に時間の経過に伴ってＳ２６で
着座保持電流の供給が一端遮断される共に、コンデンサ
の充電回路が開かれ、コンデンサは瞬間的に充電され、
Ｓ２８で次回の開弁時間をチェックして、１サイクルの
弁駆動動作は終了する。At S18, the time t is (Tt-t3).
When the timing for driving the valve in the closing direction comes, the current for driving the valve in the closing direction is applied from the battery in S21, and the supply of the current is continued until time Tt as shown in S22. Then, when the valve reaches the distance Lss before the seating in S23, the current from the capacitor is added and applied in S24, the valve softly seats on the valve seat, and the fixed coil 8 and the oscillator move as in S25. A predetermined current necessary for holding the seat is applied to the conductor wire to maintain this state. Further, with the passage of time, in S26, the seating holding current supply is temporarily cut off, the capacitor charging circuit is opened, and the capacitor is instantaneously charged.
The next valve opening time is checked in S28, and the valve driving operation for one cycle is completed.

【００２５】[0025]

【発明の効果】以上詳述した通り本発明は、エンジンの
バルブ駆動制御装置のバルブの動作を制御するコントロ
ーラ内に固定コイル及び可動導体線に印加する電流の方
向及び電流量を自由に調整できるパワー制御部を設け、
更に電源として電流を急峻的に印加できるコンデンサと
電流を冗長的に供給できる２次電池とを配置し、動作目
的に従ってこれらをパワー制御部が電流切換制御を行な
うので、バルブ開弁の初期の段階において、バルブを開
く力を大きくしてエンジンの運転状況に合わせたバルブ
開弁のタイミングを確実にとるこができ、エンジンの効
率を向上することができる。また、バルブの閉弁におい
て、可動導体線に流す電流の量を制御し、かつ、固定コ
イルに流す電流の方向を切り替えることにより、バルブ
を軟着座させることができる。これにより、バルブおよ
び弁座の磨耗が軽減されその耐用寿命を大幅に向上する
ことができる。更に本発明のエンジンのバルブ駆動制御
装置は、エンジンの動作状態に応じて、弁を開くタイミ
ング、ストローク、開弁している時間を自由に変更した
り設定することができるから、エンジンを従来よりも効
率よく運転できる外、１つの気筒で２サイクルと４サイ
クルの動作を自由に切り替えて動作させる新型のエンジ
ンを作成できるなど、多くの効果を有する。As described in detail above, according to the present invention, the direction and amount of current applied to the fixed coil and the movable conductor wire can be freely adjusted in the controller for controlling the operation of the valve of the valve drive control device for the engine. Provide a power control unit,
Further, as a power source, a capacitor capable of rapidly applying a current and a secondary battery capable of redundantly supplying a current are arranged, and the power control unit controls the current switching according to the operation purpose, so that the initial stage of valve opening. In the above, the valve opening force can be increased and the valve opening timing can be surely adjusted according to the operating condition of the engine, and the efficiency of the engine can be improved. Further, when the valve is closed, the amount of current flowing through the movable conductor wire is controlled, and the direction of the current flowing through the fixed coil is switched, so that the valve can be softly seated. As a result, wear of the valve and the valve seat is reduced, and the service life thereof can be significantly improved. Further, the engine valve drive control device of the present invention can freely change and set the valve opening timing, stroke, and valve opening time according to the operating state of the engine. In addition to being able to operate efficiently, there are many effects such as the creation of a new engine that can be operated by freely switching between 2-cycle and 4-cycle operation in one cylinder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の一実施例を示す横断面図FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図３】揺動体の一部を破断して示した斜視図FIG. 3 is a perspective view in which a part of the oscillator is cut away.

【図４】揺動体の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of an oscillator.

【図５】ブラシを付した揺動体の上面図FIG. 5 is a top view of an oscillating body with a brush.

【図６】本発明の電気的な接続を示すブロック図FIG. 6 is a block diagram showing electrical connection of the present invention.

【図７】揺動体の周囲に配置された電流供給線と固定磁
極の配置を示す上面図FIG. 7 is a top view showing an arrangement of current supply lines and fixed magnetic poles arranged around the oscillator.

【図８】パワー制御部の回路図FIG. 8 is a circuit diagram of a power control unit.

【図９】動作を説明するフローチャートFIG. 9 is a flowchart illustrating an operation.

【図１０】動作を説明するフローチャートFIG. 10 is a flowchart illustrating an operation.

【図１１】バルブの動作特性図FIG. 11 is a valve operating characteristic diagram.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１……バルブ ２……弁軸 ３……コッタ ４……揺動体 ５……接点 ５’……通電線 ６……可動導体線 ７……ヨーク ７’……固定磁極 ８……固定コイル ９……中継磁路 ９’……サポータ １０……弁座 １１……ブッシュ １２……シリンダヘッド １３……ブラシホルダ １４……ブラシ １５……スプリング １６……ピッグテイル １７……コントローラ １７’……入力端子 １８……信号処理部 １９……パワー制御部 ２０……バッテリ ２１……コンデンサ ２２……バルブ位置センサ ２３……コイルスイッチ ２４、２５……逆転スイッチ ２６、２７、２８……電流スイッチ ２９……電流遮断スイッチ 1 …… Valve 2 …… Valve shaft 3 …… Cotter 4 …… Oscillator 5 …… Contact point 5 ′ …… Energizing wire 6 …… Movable conductor wire 7 …… Yoke 7 ′ …… Fixed magnetic pole 8 …… Fixed coil 9 ...... Relay magnetic path 9 '...... Supporter 10 ...... Valve seat 11 ...... Bush 12 ...... Cylinder head 13 ...... Brush holder 14 ...... Brush 15 ...... Spring 16 ...... Pigtail 17 ...... Controller 17' ...... Input Terminal 18 Signal processing unit 19 Power control unit 20 Battery 21 Capacitor 22 Valve position sensor 23 Coil switch 24, 25 Reverse switch 26, 27, 28 Current switch 29 ... Current break switch

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】エンジンのバルブに可動導電線を設けた揺
動体を固定し、該揺動体の外周には揺動体の可動導電線
と鎖交する磁束を作成する固定磁極を配設し、前記揺動
体の可動導体線に電流を供給する電流供給線を接続する
とともに前記バルブ駆動用に供給される電流を調整する
コントローラを設けたエンジンのバルブ駆動装置におい
て、バルブを駆動する電源として電流を急峻的に印加で
きるコンデンサと電流を冗長的に供給できる２次電池と
を配置し、前記コントローラ内に固定コイル及び可動導
体線に印加する電流の方向及び電流量の調整自在なスイ
ッチング要素を備えたパワー制御部を設け、さらにバル
ブの動作初期にバルブの動作方向に加勢する駆動力を該
揺動体に発生させる駆動制御手段と、バルブの動作方向
とは逆の方向に制動力を該揺動体に発生する制動制御手
段とを備えたことを特徴とするエンジンのバルブ駆動装
置。1. An engine valve is provided with a oscillating body having a movable conductive wire fixed thereto, and a fixed magnetic pole for creating a magnetic flux interlinking with the movable conductive wire of the oscillating body is provided on the outer periphery of the oscillating body. In a valve drive device for an engine, in which a current supply line for supplying a current to the movable conductor line of the oscillator is connected and a controller for adjusting the current supplied for driving the valve is provided, the current is steep as a power source for driving the valve. Power that includes a capacitor that can be applied dynamically and a secondary battery that can redundantly supply current, and a switching element that can adjust the direction and amount of current applied to the fixed coil and the movable conductor wire in the controller. A control unit is further provided, and drive control means for generating a driving force for urging the oscillating body in the valve operating direction at the initial stage of valve operation and a control in a direction opposite to the valve operating direction are provided. Valve driving device for an engine, characterized in that a brake control means for generating a force on the swinging body. 【請求項２】前記駆動制御手段の駆動電源はコンデンサ
の蓄電電力であるとことを特徴とする請求項１記載のエ
ンジンのバルブ駆動装置。2. The valve drive device for an engine according to claim 1, wherein the drive power source of the drive control means is stored electricity in a capacitor. 【請求項３】前記制動制御手段の駆動電源はコンデンサ
の蓄電電力であることを特徴とする請求項１記載のエン
ジンのバルブ駆動装置。3. A valve drive system for an engine according to claim 1, wherein the drive power source for the braking control means is stored power in a capacitor. 【請求項４】前記駆動制御手段及び制動制御手段の駆動
電源はコンデンサの蓄電電力であることを特徴とする請
求項１記載のエンジンのバルブ駆動装置。4. The valve drive device for an engine according to claim 1, wherein the drive power source for the drive control means and the braking control means is stored electricity in a capacitor. 【請求項５】上記パワー制御部内に設けられたスイッチ
ング要素は無接点型の半導体スイッチング要素から構成
されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンの
バルブ駆動装置。5. The valve drive system for an engine according to claim 1, wherein the switching element provided in the power control unit is a contactless semiconductor switching element.