JPH02142979A - バルブ開閉機構 - 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１ 本発明は、磁歪現象を利用したバルブ開閉ＦＡ構に関す
る。

［従来の技術ま たとえば自動車用カッリンエンジンの吸気および排気バ
ルブは、カムを用いた機構によって開閉されている。

バルブの機能からみて理想的な動きは、時間を横軸にと
ってあられすと第３図上段に示した矩形波に従うもので
あるが、カムで実現できる動きは第３図中段の曲線に沿
うものでおる。　両者を比較すると、現在のカムによる
ものは移動に若干の遅れがあり、しかも余分な動きが伴
っている。

しかし、カムを用いる限り、バルブの動きを理想に近づ
けるには限界が必り、この問題は、とくに回転を高速に
するほど目立ってくるため、熱効率の低下や運転の不安
定化という新しい問題を招く。　カムはまた、常に層動
部分があるから、摩耗の問題も避けることができない。

［発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、バルブの開閉をカムによるメカニカル
なものでなく、磁歪材料を利用して電磁気的に実現する
ことにより、上記のような諸問題を原理的に解消し、理
想に近いバルブの動きを実現することにある。

（課題を解決するための手段１ 本発明のバルブ開閉ａｆＳは、これを原理的に図示すれ
ば、第１図のように、超磁歪材料の棒からなる駆動片（
１）の一端（１１）を固定し他端（１２）をバルブステ
ム（２）にとりつけて、この駆動片（１）をとり囲んで
電磁石コイル（３）を設けるとともに電磁石コイル（３
）へ磁界印加電流を供給する手段（４）を付加してなり
、印加された磁界に従う駆動片（１）の伸縮によってバ
ルブステム（２）を駆動するように構成したものである
。　図において、（５）はバルブ本体、（６）はバルブ
シートをあられす。

超磁歪材料は、磁歪現象のみられる合金の中でのオーダ
ーよりはるかに大きく、２０００〜３０００Ｘ１０’の
レベルにあるものをいう。　現在知られているのは、一
般式ＲＴｘ　（Ｒはランタニド元素、すなわちＬａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ。

Ｅｕ　、　　Ｇｄ　、　　Ｔｂ　、　　Ｄｙ　、　　Ｈ
ｏ　、　　Ｅｒ　、　　Ｔｍ　。

Ｙｂおよびｌｕの１種または２種以上であり、ＴはＦｅ
、ｃｏ、Ｎ＋のいずれかであり、ｘ−１゜０〜９．０で
ある。〕で必られされる金属間化合物を主成分とする合
金で必って、代表を挙げると、Ｔｂ　Ｆｅ　２　、　Ｓ
ｍ　Ｆｅ　２．　？＞るいはＨｂ−ＤｙＦｅの系である
。　本発明者らが児出し、別途開示したＴｂ　−３ｍ−
Ｆｅ系の超磁歪合金は、とくに低磁界領域での磁歪が大
きく変換効率が高い点で、本発明の用途に好適である。

磁歪による偏位の絶対量すなわち駆動片の伸長時と短縮
時の長さの差が、バルブの開閉にとって不足である場合
は、第２図に示すように、駆動片（１）の一端（１１）
とバルブステム（２）とを、前者の動きを拡大するテコ
（７）を介して後者に伝えるようにとりつけるとよい。

　図示した例では、およそ４倍に拡大される。

［作　用］ このバルブ開閉機構において、電流供給手段（４）から
第３図上段のような矩形波をもったパルス電流を電磁石
コイル（３）に供給したとすると、電磁石を構成する常
用の軟磁性コアはかなり高い周波数まで十分に応答でき
るから、駆動片に対してはパルス波形と実質を同じ磁界
が印加される。　超磁歪合金の応答性もまた高いから、
駆動片の伸縮はパルス波形に近いものとなる。　すなわ
ち、バルブステムの動きは第３図下段に示した形となる
。

内燃機関のバルブの場合、ピストンのストロークごとに
バルブが１回開閉するから、いま１０゜ｏｏｏｒｐｍの
高速回転を考えても、バルブ開閉の頻度すなわち駆動片
が磁歪により伸縮すべき周波数は、１６７Ｈ２である。

　これは、もちろん上記したような磁歪材料で容易に実
現できる程度の周波数である。

［実　施　例］ 第２図に示した構造の、自動車用ガソリンエンジンの排
気バルブ開閉機構を製作した。

超磁歪材料として、本発明者らが開発したＴｂ×長さ２
００ｍの丸棒に仕上げて、軸方向の磁界が加わったとき
に伸長するようにした。　そのほぼ全長にわたって、そ
の周囲に若干の空隙を残して２０００ターンのコイルを
巻いた。

テコは駆動片の伸縮を約４倍に拡大するものである。　
バルブステムは、図示してないバネのツクで、駆動片が
伸長しないときはバルブがシート上に密着する方向に付
勢した。

ピストンをとり除き、シリンダー内から上記バルブ裏面
にセンサーを当てて、コイルに１２Ｖ×ＩＡ（ピーク時
）のパルス電流を流した。　パルスはトランジスタ装買
で発生させたものであって、５０Ｈ２で、電流の流れて
いる時間が１ＱｍＳｅＣＳ流れていない時間が１０ｍ５
ｅｃの、はぼ完全な矩形波である。　センサーで検知し
たバルブの動きは、ストロークが約１．５跡、５０Ｈｚ
で、第３図下段に示したようなものであった。

［発明の効果］ 本発明のバルブ開閉機構は、磁歪の利用により、理想と
される矩形波に近い動きをバルブに与えることができる
。　在来のカムによる開閉機構とちがってバルブの動き
に無駄がないし、開動部分は全くないか、あってもテコ
の各点におけるわずかな囲動であって、摩耗は心配する
ほどのことにならない。

従って、このバルブ開閉機構は、例示した自動車ガソリ
ンエンジンの吸気、排気のバルブをはじめ、燃料噴射装
置のバルブそのほか、多くの適用面を見出すことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のバルブ開閉機構の原理を説明するた
めの概念的な図である。 第２図は、本発明のバルブ開閉門構にテコをとり入れて
内燃機関の排気バルブに適用した例を示す、これも概念
的な断面図である。 第３図は、種々のバルブの動きを時間を横軸にとってあ
られしたグラフである。 １・・・超磁歪材料の駆動片　　２・・・バルブステム
３・・・電磁石コイル　　　　　４・・・電流供給手段
５・・・バルブ本体　　　　　　６・・・バルブシート
７・・・テ　　コ 特許出願人　　　　人同特殊鋼株式会社代理人　　　弁
理士　　　須　賀　総　大筒１図 第２ｆ！１

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）超磁歪材料の棒からなる駆動片の一端を固定し他
   端をバルブステムにとりつけ、この駆動片をとり囲んで
   電磁石を設けるとともに電磁石へ磁界印加電流を供給す
   る手段を付加してなり、印加された磁界に従う駆動片の
   伸縮によってバルブステムを駆動するように構成したバ
   ルブ開閉機構。
2. （２）駆動片とバルブステムとを、前者の伸縮を拡大す
   るテコを介して後者に伝えるようにとりつけた請求項１
   のバルブ開閉機構。
3. （３）内燃機関の排気または吸気のバルブに適用する請
   求項１または２のバルブ開閉機構。
4. （４）内燃機関の燃料噴射装置に適用する請求項１また
   は２のバルブ開閉機構。