JP2697052B2 - Electromagnetic drive valve - Google Patents

Electromagnetic drive valve

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JP2697052B2
JP2697052B2 JP63324300A JP32430088A JP2697052B2 JP 2697052 B2 JP2697052 B2 JP 2697052B2 JP 63324300 A JP63324300 A JP 63324300A JP 32430088 A JP32430088 A JP 32430088A JP 2697052 B2 JP2697052 B2 JP 2697052B2
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permanent magnet
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英男 河村
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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口の開閉制御を行う電磁駆
動バルブに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetically driven valve that controls opening and closing of intake and exhaust ports of an engine.

(従来の技術) エンジンにおけるシリンダの吸気バルブ、排気バルブ
の開閉作動は、従来からカムシャフトなどの動弁機構が
用いられているが、この種の機械的な機構に代えてソレ
ノイドなどの電動手段によりバルブを動作させようとす
る提案が特開昭58−183805号公報に開示されている。
(Prior Art) A valve operating mechanism such as a camshaft is conventionally used for opening and closing an intake valve and an exhaust valve of a cylinder in an engine. However, instead of such a mechanical mechanism, an electric means such as a solenoid is used. Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-183805 discloses a proposal for operating a valve.

そして、上述のような電動手段によるバルブの開閉で
は着座時の衝撃が大きく、騒音、耐久性などに問題が生
ずるため、バルブの着座直前に印加パルスを加えて衝撃
を制御しようとするエンジンのバルブ制御装置が特開昭
61ー76713号公報に提案されている。
When the valve is opened and closed by the electric means as described above, the impact at the time of seating is large, causing problems in noise, durability, and the like. Therefore, the valve of an engine that controls the impact by applying an applied pulse immediately before the valve is seated. The control device is
It is proposed in 61-76713.

(発明が解決しようとする課題) 上述のエンジンのバルブ制御装置の提案においては、
バルブや、動弁機構の可動部分の質量が重いため、バブ
ル着座時の衝撃を軽減する制御手段が必要となるもので
あり、バルブを含めて可動部分が軽量の場合は上述の制
御手段は不用となるものである。
(Problems to be Solved by the Invention) In the above-described proposal of the valve control device for the engine,
Since the mass of the valve and the movable part of the valve operating mechanism is heavy, control means for reducing the impact when the bubble is seated is required.If the movable part including the valve is lightweight, the above-mentioned control means is unnecessary. It is what becomes.

本発明は上述に鑑みてなされたものであり、その目的
は吸排気バルブやその動弁機構の可動部を軽量にするこ
とにより従来の問題を解消しようとする電磁駆動バルブ
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an electromagnetically driven valve that solves the conventional problems by reducing the weight of a movable portion of an intake / exhaust valve and its valve operating mechanism. .

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、薄肉の保護部材に覆設され直径方向
に着時された円盤状の永久磁石をステムエンド部に有す
るセラミックス材の吸排気バルブと、前記永久磁石の磁
極位置に対応する磁極を備えて該永久磁石を吸引/離反
し吸排気バルブの動弁動作を制御する電磁石と、該電磁
石への通電をエンジンの燃焼サイクルに基づいて制御す
る通電制御手段とを有する電磁駆動バルブが提供され
る。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, there is provided a ceramic material intake / exhaust valve having a disk-shaped permanent magnet, which is covered with a thin protective member and is fitted in a diametrical direction, at a stem end portion, An electromagnet having magnetic poles corresponding to the magnetic pole positions of the permanent magnets for attracting / separating the permanent magnets and controlling valve operation of intake / exhaust valves, and energization control for controlling energization of the electromagnets based on a combustion cycle of the engine Means are provided.

(作用) セラミックス材からなる軽量の吸排気バルブのステム
エンド部に薄肉の保護部材で覆われた円盤状の永久磁石
を固着し、該永久磁石の着磁された磁極位置に対応する
磁極を有する変形U字型コアーの電磁石に通電制御して
永久磁石の離反/吸引の制御を行うので、吸排気バルブ
が軽量のためその着座時における衝撃も緩和されて円滑
に開閉作動するとともに、強度の脆い永久磁石が保護部
材により保護されて破損事故が防止される。
(Function) A disk-shaped permanent magnet covered with a thin protective member is fixed to the stem end of a lightweight intake / exhaust valve made of a ceramic material, and has a magnetic pole corresponding to the magnetized magnetic pole position of the permanent magnet. Since the electromagnet of the deformed U-shaped core is energized to control the separation / attraction of the permanent magnet, the light intake / exhaust valve is light in weight, so the impact at the time of its seating is reduced, so that the opening / closing operation is smooth and the strength is brittle. The permanent magnet is protected by the protection member, thereby preventing a breakage accident.

(実施例) つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説
明する。
Example Next, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。
FIG. 1 is a configuration block diagram showing one embodiment of the present invention.

同図において、1はエンジンであり、燃料の燃焼エネ
ルギーによるエンジン出力により車両を駆動するもの
で、エンジン1への供給燃料を制御する燃料噴射装置11
には燃料流量を計測してエンジン負荷を検出する負荷セ
ンサ12が取付けられている。13はポジションセンサで、
往復運動を行うピストンの位置を検出するものであり、
エンジンの燃焼サイクルにおける吸入および排気弁の開
/閉弁のタイミング設定の基となる信号を発するもので
ある。14は回転センサであり、エンジン1の出力軸に配
置され、エンジン1の回転数を検出するもので、これら
の各種センサからの検出信号は後述するコントローラに
送出される。
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an engine, which drives a vehicle with an engine output based on the combustion energy of fuel, and controls a fuel injection device 11 for controlling fuel supplied to the engine 1.
Is mounted with a load sensor 12 for measuring the fuel flow and detecting the engine load. 13 is a position sensor,
It detects the position of the piston performing reciprocating motion,
It generates a signal that is the basis for setting the timing of opening and closing the intake and exhaust valves in the combustion cycle of the engine. Reference numeral 14 denotes a rotation sensor, which is disposed on the output shaft of the engine 1 and detects the number of revolutions of the engine 1. Detection signals from these various sensors are sent to a controller described later.

2は吸気バルブで、セラミックス素材により軽量に形
成され、バルブガイド31により上下方向に滑動自在に保
持されて、吸気バルブ2の傘部21がシリンダに設けたバ
ルブ座32に接/離することにより、吸気流路33からシリ
ンダに流入する空気流が閉/開制御される。
Reference numeral 2 denotes an intake valve, which is made of a lightweight material made of a ceramic material, is slidably held in a vertical direction by a valve guide 31, and an umbrella portion 21 of the intake valve 2 comes into contact with / separates from a valve seat 32 provided on a cylinder. The air flow flowing from the intake passage 33 into the cylinder is controlled to be closed / open.

22は吸気バルブ2のステムエンド部23に設けたバルブ
シートであり、本実施例では電磁動弁機構を用いるため
磁性材料が採用されている。そして第2図にその詳細を
示すが、バルブシート22は中空円盤部221と円筒部222と
からなり、中空円盤部221は内部に希土類元素を用い
た、例えばサマリウムコバルト磁石を用いて図示のよう
に着磁された永久磁石22Aを有している。また永久磁石2
2Aを覆う中空円盤部221の外壁部と円筒部222は例えばチ
タン合金または非磁性素材のSUS(ステンレス鋼)を用
いて一体化し、衝撃力に脆い永久磁石22Aをカバーして
保護するとともに、円柱部222により吸気バルブ2のス
テムエンド部23に強力に固着されている。24はコイルス
プリングで、シリンダ上面部とバルブシート22との間に
取付けられ、その弾性力により常時は閉弁するよう形成
されている。
Reference numeral 22 denotes a valve seat provided on the stem end portion 23 of the intake valve 2, and in this embodiment, a magnetic material is employed because an electromagnetic valve mechanism is used. The details are shown in FIG. 2, and the valve seat 22 includes a hollow disk portion 221 and a cylindrical portion 222, and the hollow disk portion 221 uses a rare earth element inside, for example, using a samarium cobalt magnet as shown in the drawing. Has a permanent magnet 22A that is magnetized. Also permanent magnet 2
The outer wall of the hollow disk portion 221 covering the 2A and the cylindrical portion 222 are integrated using, for example, SUS (stainless steel) made of a titanium alloy or a nonmagnetic material to cover and protect the permanent magnet 22A that is brittle against impact force, The portion 222 is firmly fixed to the stem end portion 23 of the intake valve 2. Numeral 24 denotes a coil spring, which is mounted between the upper surface of the cylinder and the valve seat 22, and which is normally closed by its elastic force.

4は電磁石であり、コアー部41とコイル部42とからな
り、コントローラ5からの指令により吸気バルブ2のバ
ルブシート22の永久磁石22Aを離反または吸引させて、
吸気バルブ2の開閉を制御するものである。そしてコア
ー部41は変形U字形に積層された珪素鋼板などの強磁性
体が用いられて磁気抵抗が小となるよう形成され、バル
ブシート22の吸引時にはコアー部41の磁極とバルブシー
ト22との磁極との間には間隙なく密接して、効率のよい
磁気回路が得られるよう構成されている。
Reference numeral 4 denotes an electromagnet, which is composed of a core portion 41 and a coil portion 42, and separates or attracts the permanent magnet 22A of the valve seat 22 of the intake valve 2 according to a command from the controller 5,
The opening and closing of the intake valve 2 is controlled. The core portion 41 is formed by using a ferromagnetic material such as a silicon steel sheet laminated in a deformed U-shape so that the magnetic resistance is small, and when the valve seat 22 is attracted, the magnetic pole of the core portion 41 and the valve seat 22 are separated. The magnetic poles are arranged so as to be in close contact with each other without any gap, so that an efficient magnetic circuit can be obtained.

コントローラ5はマイクロコンピュータよりなり、演
算処理を行う中央制御装置、演算処理手順や制御手順な
どを格納する各種メモリ、入/出力ポートなどを備えて
おり、前述の各種センサからの検出信号が入力ポートに
入力されると、格納された手順による処理が行われ、燃
焼サイクルに対応する動弁動作が行われるよう電磁石4
が通電制御される。なお、6はコントローラ5や電磁石
4などに電源を供給するバッテリである。
The controller 5 is composed of a microcomputer, and includes a central controller for performing arithmetic processing, various memories for storing arithmetic processing procedures and control procedures, input / output ports, and the like. , The process according to the stored procedure is performed, and the electromagnet 4 is operated so that the valve operation corresponding to the combustion cycle is performed.
Is energized. Reference numeral 6 denotes a battery that supplies power to the controller 5, the electromagnet 4, and the like.

このように構成された本実施例の動作についてつぎに
説明する。
The operation of the present embodiment configured as described above will be described below.

エンジン1にそれぞれ配置された負荷センサ12、ポジ
ションセンサ13、回転センサ14からの各検出信号がコン
トローラ5に入力されると、コントローラ5に格納され
た各種メモリのうちから所定の記憶内容が検索され、入
力された検出信号に対応する動弁動作の開閉タイミング
が読出される。そして、該開閉タイミングに対応する制
御電流が、バッテリ6からコントローラ5を介して電磁
石4のコイル部42に供給されることになり、例えば第1
図に示す極性にコアー部41が磁化されるとバルブシート
22は吸引されて、吸気バルブ2は吸気流路33を閉じ、第
1図に示す極性の反対の極性にコアー部41が磁化される
とバルブシート22はコイルスプリング23を圧し、吸気バ
ルブ2は開弁作動を行うことになり、エンジンの燃焼サ
イクルに応じて、開/閉弁を繰返すことになる。
When each detection signal from the load sensor 12, the position sensor 13, and the rotation sensor 14 arranged in the engine 1 is input to the controller 5, predetermined memory contents are searched from various memories stored in the controller 5. The opening / closing timing of the valve operation corresponding to the input detection signal is read. Then, a control current corresponding to the opening / closing timing is supplied from the battery 6 to the coil portion 42 of the electromagnet 4 via the controller 5, and for example, the first
When the core 41 is magnetized to the polarity shown in the figure, the valve seat
22 is sucked, the intake valve 2 closes the intake passage 33, and when the core portion 41 is magnetized to the polarity opposite to the polarity shown in FIG. 1, the valve seat 22 presses the coil spring 23, and the intake valve 2 The valve opening operation is performed, and the valve opening / closing is repeated according to the combustion cycle of the engine.

上述の説明では吸気バルブについて本実施例を説明し
たが、排気バルブについては開閉タイミングが異なるの
みにて本実施例の吸気バルブに準じて適用できることは
勿論である。
In the above description, the present embodiment has been described with respect to the intake valve. However, it is needless to say that the exhaust valve can be applied according to the intake valve of the present embodiment only with different opening and closing timings.

以上、本発明を上述の実施例を用いて説明したが、本
発明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これら
の変形を本発明の範囲から排除するものではない。
As described above, the present invention has been described using the above-described embodiment, but various modifications are possible within the scope of the present invention, and these modifications are not excluded from the scope of the present invention.

(発明の効果) 本発明によれば、セラミックス材からなる軽量の吸排
気バルブのステムエンド部に、薄肉の保護部材で覆われ
た強力な永久磁石を固着し、該永久磁石の着磁位置に対
応する磁極を有する変形U字型のコアーを備えた電磁石
への通電タイミングをエンジンの燃焼サイクルに対応さ
せて制御し、永久磁石の離反/吸引によって吸排気バル
ブの開閉制御を行うので、吸排気バルブの着座時の衝撃
は軽量のため緩和されて円滑な開閉作動が得られる効果
があり、また、永久磁石は強靱な保護部材で覆われてい
るため破損が保護される効果も生ずる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, a strong permanent magnet covered with a thin protective member is fixed to the stem end of a lightweight intake / exhaust valve made of a ceramic material, and the magnet is positioned at the magnetized position of the permanent magnet. The energization timing of the electromagnet provided with the deformed U-shaped core having the corresponding magnetic poles is controlled in accordance with the combustion cycle of the engine, and the opening and closing of the intake and exhaust valves is performed by separating / attracting the permanent magnet. The impact at the time of seating of the valve is reduced in weight so that the opening and closing operation can be smoothly performed, and the permanent magnet is covered with a tough protective member, so that the permanent magnet is protected from damage.

なお、本発明では電磁石の磁路に変形U字型のコアー
材を用いて、対応する永久磁石までの磁気抵抗を減じ、
さらに永久磁石に残留磁気力の大きい希土類元素を含む
磁気材料を採用したので、動弁作動時には対応する磁極
の互いの吸引力や反発力が強力に得られ、応答性のよい
迅速な動弁動作が得られる効果がある。
In the present invention, the magnetic resistance of the corresponding permanent magnet is reduced by using a deformed U-shaped core material for the magnetic path of the electromagnet,
In addition, since the permanent magnet is made of a magnetic material containing a rare earth element with a large residual magnetic force, the magnetic attraction and repulsion of the corresponding magnetic poles can be obtained strongly during valve operation, resulting in quick responsive valve operation. The effect is obtained.

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

第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は本実施例におけるバルブシートの詳細を示す説明図
である。 1……エンジン、2……吸気バルブ、4……電磁石、5
……コントローラ、12……負荷センサ、13……ポジショ
ンセンサ、14……回転センサ、22……バルブシート、23
……ステムエンド、41……コアー部。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an explanatory view showing details of the valve seat in the present embodiment. 1 ... engine, 2 ... intake valve, 4 ... electromagnet, 5
…… Controller, 12… Load sensor, 13… Position sensor, 14… Rotation sensor, 22 …… Valve seat, 23
…… Stem end, 41 …… Core part.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】薄肉の保護部材に覆設され直径方向に着磁
された円盤状の永久磁石をステムエンド部に有するセラ
ミックス材の吸排気バルブと、前記永久磁石の磁極位置
に対応する磁極を備えて該永久磁石を吸引/離反し吸排
気バルブの動弁動作を制御する電磁石と、該電磁石への
通電をエンジンの燃焼サイクルに基づいて制御する通電
制御手段とを有することを特徴とする電磁駆動バルブ。
An intake / exhaust valve made of a ceramic material, which has a disk-shaped permanent magnet covered by a thin protective member and magnetized in a diameter direction at a stem end portion, and a magnetic pole corresponding to a magnetic pole position of the permanent magnet. An electromagnet provided to control the valve operation of the intake / exhaust valve by attracting / separating the permanent magnet and energization control means for controlling energization of the electromagnet based on a combustion cycle of the engine. Drive valve.
【請求項2】前記永久磁石に希土類元素を含み残留磁気
を有する酸化物永久磁石を用いたことを特徴とする請求
項(1)記載の電磁駆動バルブ。
2. The electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein an oxide permanent magnet containing a rare earth element and having a remanence is used for said permanent magnet.
【請求項3】前記電磁石は変形U字型に形成した磁気抵
抗の小なるコアー部を有することを特徴とする請求項
(1)記載の電磁駆動バルブ。
3. An electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein said electromagnet has a core portion formed in a deformed U-shape and having a small magnetic resistance.
【請求項4】前記保護部材はチタン合金あるいは非磁性
体のステンレス鋼を用いたことを特徴とする請求項
(1)記載の電磁駆動バルブ。
4. The electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein said protection member is made of a titanium alloy or a non-magnetic stainless steel.
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