(57)【要約】電磁弁システム  システムには、弁機構の電磁駆動が設けられている。弁は、第一閉鎖位置と第二開放位置との間で線形に移動可能である。弁が第一閉鎖位置にあるときには、第一ばねが圧縮され、かつ弁が第二開放位置にあるときには、第二弁ばねが圧縮される。電磁駆動アセンブリと永久磁石は、弁が閉鎖または開放の何れかの位置においてラッチ可能となるように、弁に結合されていて、かつ電磁回路にエネルギを与えることにより位置の間を容易に移動可能とすることが出来る。弁の移動を促進するために、または移動のいずれの端でも、弁を軟着陸させるように、電磁回路は、局所磁束を増減させるように制御可能である。いくつかのシステム実施例は、エネルギ回収、フィードバックおよび／またはフィードフォワードの検出と制御を提供する。この電磁弁システムは、可変弁のタイミング、弁無力化および／またはハイブリッド・エンジン、およびエネルギ蓄積のような応用に対して、多種多様なエンジン、弁、およびアクチュエータに対して実施することができる。
2006503228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一閉鎖位置と第二開放位置との間で線形に移動可能な弁ステムを備える弁と、
第一ばねと、
第二ばねと、
第一電磁アセンブリと、
第二電磁アセンブリと、
前記弁ステムに固定されている永久磁石クラッパと
を備える弁システムであって、
前記第一ばねが圧縮され、そして、前記永久磁石が前記第一電磁アセンブリに接近するにつれて、前記弁が前記第一閉鎖位置の方へ移動し、かつ、前記第二ばねが圧縮され、そして、前記永久磁石が前記第二電磁アセンブリに接近するにつれて、前記弁が前記第二開放位置の方へ移動する弁システム。
【請求項２】
局所磁場を増大させるために前記電磁アセンブリのうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項３】
局所磁場を減少させるために前記電磁アセンブリのうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項1の前記弁システム。
【請求項４】
前記永久磁石クラッパを引きつけるために前記電磁アセンブリのうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項５】
前記永久磁石クラッパに反発するために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項６】
軟着陸を得ると共に、ばね質量の組合せの固有周波数が実行するよりも急速に前記弁を開放しおよび／または閉鎖することを可能にするために必要な、前記永久磁石クラッパを反発しかつ引きつけるための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項７】
摩擦、圧力、および、他の力の補償を可能にする弁移動のフィードバック制御のための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項８】
前記弁の減速の間にエネルギを回収するための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項９】
前記弁を開放または閉鎖状態に保持することに電力を必要としないので、全体の電力消費が低い、請求項1の弁システム。
【請求項１０】
前記電磁アセンブリのうちの少なくとも1つから回収したエネルギを蓄積するための手段を、更に、備える請求項1の弁システム。
【請求項１１】
前記永久磁石が、ネオジウムを備える請求項1の弁システム。
【請求項１２】
前記永久磁石が、サマリウム・コバルトを備える請求項1の弁システム。
【請求項１３】
前記第一ばねが、前記第一閉鎖位置で前記弁から分離されていて、かつ前記第二ばねが、前記第二開放位置で前記弁から分離されている請求項1の弁システム。
【請求項１４】
閉鎖位置と開放位置との間で線形に移動可能な弁アセンブリと、
前記弁アセンブリが前記開放位置にあるときには、前記弁アセンブリによって圧縮され、かつ前記弁アセンブリが前記閉鎖位置にあるときには、圧縮が解かれる弁ばねと、
前記弁アセンブリが前記閉鎖位置にあるときには、前記弁アセンブリによって圧縮され、かつ前記弁アセンブリが前記開放位置にあるときには、圧縮が解かれる作動停止ばねと、
第一電磁石および第二電磁石と、
前記第一電磁石の近くに位置する第一永久磁石と、
前記第二電磁石の近くに位置する第二永久磁石と、
前記クラッパが、前記第一電磁石と第二電磁石との間で移動するように、前記弁アセンブリに固定されているクラッパと
を備える弁システム。
【請求項１５】
局所磁場を増大させるために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項１６】
局所磁場を減少させるために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項１７】
前記クラッパを引きつけるために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項１８】
前記クラッパが永久磁石を備えるとき、前記クラッパに反発させるために、前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給する手段を、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項１９】
前記電磁石のうちの少なくとも1つから回収したエネルギを蓄積するための手段を、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項２０】
前記永久磁石が、ネオジウムを、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項２１】
前記永久磁石が、サマリウム・コバルトを、更に、備える請求項14の弁システム。
【請求項２２】
前記弁ばねが、前記閉鎖位置で前記弁から分離されていて、かつ前記作動停止ばねが、前記開放位置で前記弁から分離されている、請求項14の弁システム。
【請求項２３】
閉鎖位置と開放位置との間で線形に移動可能な弁アセンブリと、
前記弁アセンブリが前記開放位置にあるとき、前記弁アセンブリによって圧縮され、かつ前記弁アセンブリが前記閉鎖位置にあるときに、圧縮が解かれる弁ばねと、
前記弁アセンブリが前記閉鎖位置にあるときに、前記弁アセンブリによって圧縮され、かつ前記弁アセンブリが前記開放位置にあるときに、圧縮が解かれる作動停止ばねと、
少なくとも一つの電磁石と、
少なくとも一つの磁場を有する永久磁石と、
前記弁アセンブリに固定されていてかつ前記電磁石と前記永久磁石に対して移動可能なクラッパと
を備え、
前記弁アセンブリが前記閉鎖位置のいずれかと前記開放位置との間にある場合、前記永久磁石の少なくとも一つからの磁場は、前記クラッパに対して引きつけるラッチ力を提供する弁システム。
【請求項２４】
局所磁場を増大させるために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項２５】
局所磁場を減少させるために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項２６】
前記クラッパを引きつけるために前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項２７】
永久磁石を備える前記クラッパに反発させるために、前記クラッパが前記電磁石のうちの少なくとも1つにエネルギを供給するための手段を、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項２８】
前記電磁石のうちの少なくとも1つから回収したエネルギを蓄積するための手段を、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項２９】
前記永久磁石が、ネオジウムを備える請求項23の弁システム。
【請求項３０】
前記永久磁石が、サマリウム・コバルトを備える請求項23の弁システム。
【請求項３１】
前記弁ばねが、前記閉鎖位置で前記弁から分離されていて、かつ前記作動停止ばねが、前記開放位置で前記弁から分離されている請求項23の弁システム。
【請求項３２】
エネルギが、前記クラッパの再生ブレーキを用いて、電源に戻される請求項23の弁システム。
【請求項３３】
前記永久磁石N極および前記永久磁石のS極の両方が、前記電磁石を引きつけるまたはそれに反発するのに用いられる請求項23の弁システム。
【請求項３４】
少なくとも部分的に軟着陸を制御するため、かつオプションとして電力消費を低下させるためのソフトウェアモジュールを、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項３５】
部分的に前記弁を開放し、かつ前記弁を再び閉鎖する手段を、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項３６】
前記弁ばねと前記作動停止ばねとが、各々、異なる圧縮率を有する請求項23の弁システム。
【請求項３７】
電磁石コアを、更に、備える請求項23の弁システム。
【請求項３８】
前記コアが、積層構造として形成されている請求項37の弁システム。
【請求項３９】
前記クラッパが、螺旋ラミネート構造体として形成されている請求項37の弁システム。
【請求項４０】
前記弁ばねと前記作動停止ばねが、異なる長さを有する請求項23の弁システム。
【請求項４１】
前記弁ばねと前記作動停止ばねとが、異なる質量を有する請求項23の弁システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の分野に関する。より詳しくは、本発明は、弁の制御運動、ラッチングおよび／または無力化のための構造およびプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
カムシャフトによって駆動されるポペット弁は、長年に渡って内燃機関で使用されて来ている。エンジンが運転中の間、弁トレーンに対して修正を行い、弁のタイミングの変更を可能にすることが、開発されて来ている。タイミング制御により、エンジンの一サイクルの間、弁の開放が阻止され、シリンダが作動停止にされ、かつ、可変変位エンジン(a variable displacement engine)の効果が得られる。可変変位エンジンの利点は、最大効率のパワーが必要でない場合に、エンジン出力を一定に維持しつつ、いくつかのシリンダを使用せず、かつ残りの稼働中のシリンダのパワーをそれらがより大きな効率で作動するように、パワーを増大させることが出来ることである。この方法は、実際問題として限られた成功しかもたらさない。何故ならば、通常の制御は、半分の数のシリンダを起動させまたは停止させ、かつ出力トルクにおけるこの突然の変化が、運転性を悪くさせるからである。さらに、この作動停止メカニズムは、その作動が相対的に遅いので、クランク・シャフトを複数回回転させる必要がある。
【０００３】
弁を作動させるために、いくつかの電磁弁メカニズムが、実施されて来ているが、システムを作動させるために必要なエネルギは、典型的には、膨大である。開放位置または閉鎖位置の何れかに弁を保持するためには、しばしば、エネルギが必要となる。さらに、典型的には、このようなシステムの弁トレーンの質量が、重要で、かつ構成要素の移動と着陸も、しばしば、問題を生じる。
【０００４】
2001年10月16日付けの、D. Moyerの米国特許第6,302,069号「カムにより起動される電気制御エンジンバルブ」は、弁を開放しかつ閉鎖するために、制御器からの電気信号に応答するエンジン弁制御を開示する。弁を移動させるパワーは、カムシャフトから与えられる。作動停止ばねは、カム・ローブによって圧縮され、かつそのソレノイドによって圧縮されて保持される。一方、この弁は、そのソレノイドによって開放されないないように保持されている。弁ソレノイドが弁を解放するときに、作動停止ばねおよび弁スプリング間の0.5の発振が弁を開け、次いで、弁ソレノイドは、それを開放状態に保持する。作動停止ソレノイドは、次いで作動停止ばねを解放する。弁ソレノイドがそのばねを解放すると、2つのばねの0.5の発振により、弁が軟着陸で閉じる。弁の作動は、エンジン回転速度から独立して非常に速く、かつ630クランク・シャフト度に渡って、制御することが出来る。4ストローク作動に対し圧縮および拡張ストロークの間に、シリンダを作動停止させ、カムシャフトを、クランク・シャフト速度で走らせることができる。2ストローク作動は、空気ハイブリッド・エンジンとしてコンプレッサおよびエアーモータ作動に対して使用することが出来る。
【０００５】
2001年10月16日付けの、D. Moyerの、米国特許第6,302,068号「軟着陸で早く機能するエンジンバルブ制御」は、弁を開放しかつ閉鎖するためにコントローラからの電気信号に応答するエンジン弁制御を説明する。弁を動かす力は、従来のカムシャフトから来る。作動停止ばねは、カム・ローブによって圧縮されかつ第一のソレノイドによって圧縮されて保持され、ついで、弁は、第二のソレノイドによって開放状態から保持される。第二のソレノイドが弁を解放すると、作動停止ばねと弁スプリング間の1/2発振が、弁を開放させ、かつ第三のソレノイドは、弁を開放状態に保持する。第一のソレノイドは、次いで作動停止ばねを解放する。第三のソレノイドが弁ばねを解放すると、2つのばねの1/2発振が弁を軟着陸で閉鎖させ、かつ第二のソレノイドは、再び、弁を閉鎖状態に保持する。弁動作は、エンジン回転速度とは独立して非常に速く、かつ270クランク・シャフト度に渡って制御することが出来る。保持のみに使用されるソレノイドは、非常に小さく、かつほとんどパワーを必要としない。カムシャフトは、クランク・シャフト速度で走る。圧縮および拡張ストロークの間、シリンダを作動停止させることによって、4ストローク作動は、ガソリンモータ作動のために使用される。2ストローク作動は、空気ハイブリッドとしてコンプレッサおよび空気モータ動作のために使用される。
【０００６】
D. Moyerの、2001年7月17日付けの米国特許第6,260,525号「エンジン・バルブ作動停止器」は、内燃機関の効率を改善しかつ内燃機関のエミッションを削減するための方法を記述している。可変変位エンジンの能力は、負荷が変化しかつ負荷が一定である作動の間に、エンジン弁を作動停止させることによって達成される。能動シリンダは、所望のネット・トルクを与えるために他のシリンダを間欠的に作動停止させることによって最小BSFCで作動させることができる。作動停止は、吸い込み弁を早く閉鎖することによって始められる。これは、BDCで真空を与え、このことは、ピストンリング全体で正味のガス・フローが無い結果をもたらし、かつ作動停止にされたシリンダの圧縮エネルギのロスを最小にするであろう。このエンジン摩擦ロスを避けることは、作動停止を多重で行う場合には重要である。‘525特許に記述されるデバイスは、本願明細書において開示される本発明の基礎を与える。
【０００７】
1999年11月2日付けのD. Moyerの米国特許第5,975,052号「燃料効率的な弁制御」は、内燃機関の効率を改善しかつエミッションを減少させるための方法を記述する。可変変位エンジンの能力は、負荷が変化する作動の間および負荷が一定の作動の間にエンジン弁を作動停止させることによって達成される。能動シリンダは、所望のネット・トルクを与えるために他のシリンダを間欠的に作動停止させることによって最小BSFCで作動させることができる。作動停止は、ピストンリング全体に正味のガス・フローが無い結果となるであろうBDCの真空と、作動停止にされたシリンダ内で圧縮エネルギの最小ロスを与えるために吸い込み弁の早い閉鎖とにより始められる。このエンジン摩擦ロスを避けることは、作動停止を多重で行う場合には重要である。
【０００８】
E. LohseおよびU. Mullerの、2000年4月11日付けの米国特許第6,047,673号「統合弁ラッシュ調整装置を含むシリンダ弁のための電磁アクチュエータ」は、2つの電磁石を含む内燃機関のエンジン弁を作動するための電磁アクチュエータ；電磁石によって生成される電磁力に応答して往復動するための電磁石間のスペースに可動で配置されたたアーマチュア；電磁力によってもたらされるアーマチュア移動に対抗するためのアーマチュアに、有効に結合されている再設定ばね；ユニットとしてそれとともに移動するためにアーマチュアに添付されているプッシュロッド;かつプッシュロッドをガイドするためのガイドを記述する。ガイドは、プッシュロッドの端によって担持されているガイド・シリンダおよびプッシュロッド・ピストンを含む。プッシュロッド・ピストンは、ガイド・シリンダに摺動可能に受け入れられる。設定ピストンは、ガイド・シリンダに摺動可能に受け入れられていて、かつ、プッシュロッド・ピストンにより、シリンダの部分を形成する中間チャンバを規定する。設定ピストンは、作動的にエンジン弁に結合するように適合化される端を有する。流体の供給は、作動液を中間チャンバに導入する。更に、流体制御弁には、中間チャンバが流体供給部と連通する開放状態と、作動液が、設定ピストンにプッシュロッド・ピストンの移動をしっかりと転送する中間チャンバにロックされる閉鎖状態とが、与えられる。
【０００９】
M. Theobald, B. LequesneおよびR. Henryによる、国際議会及び展示会、デトロイト、ミシガン、1994年2月28日−3月3日の、ペーパNo.940816「電磁弁アクチュエータによるエンジン負荷の制御」は、プログラム可能な弁アクチュエータを備える単気筒リサーチ・エンジンを記述する。これらのアクチュエータは、電流を保持する必要が無い永久磁石を含み、弁は完全に開閉する。
【００１０】
F. PischingerおよびP. Kreuterの、1984年6月19日付けの、米国特許第4,455,543号「電磁気で作動するアクチュエータ」は、次のことを記述する。変位マシンの振動運動を作ることができる制御要素（より具体的には、平坦なスライド閉止弁およびリフト弁）に対し電磁気で作動するアクチュエータが、制御要素が、いずれかのスイッチング磁石によって2つの離散的に対向する動作位置内で移動可能で、かつそこに保持される（ばねシステムの平衡ポジションの軌跡は、2つの動作位置の間に存在している）、ばねシステムと、一対の電気的に作動するスイッチング構成要素とを含む。この発明は、圧縮デバイスの作動に応じてばねシステムの平衡ポジションの軌跡を再配置するための、ばねシステムと係合させた圧縮デバイスを備えることを特徴とする。
【００１１】
D. Bonvalletの、1988年10月18日付の、米国特許第4,777,915号「可変リフト電磁弁アクチュエータ・システム」は、次のことを記述している。エンジンのシリンダーヘッド上のハウジングが、動作磁極面が、そのステムが下のソレノイドまで延在しているポペット弁の自由ステム端に固定されているアーマチュアの移動に作動的影響を及ぼすように、互いに対向するように、作動的に上のソレノイドと管状の下のソレノイドを支持する。上下のばねは、それぞれ、上下のソレノイド内に位置する、一端を各々有し、かつ、下のソレノイドは、軸方向ポジションに影響をもたらすためにそれに対して作動的に接続されているアクチュエータを有し、一方上のソレノイドは、それと作動的に関連するラッシュ調整装置を有する。
【００１２】
N. Miyoshi; K. Ohtsuboの、1999年11月16日付の、米国特許第5,983,847号「内燃機関の電気弁ドライブ・デバイス」は、次のことを記述する。ポペット弁が、内燃機関の弁シートを開閉するために設けられている。弁の弁ステム端には、円筒状サポートが固定されていて、かつ、サポートの外周表面には、可動コイルが巻かれている。シリンダーヘッドに固定されているブラケットに固定されているヨークの環状キャビティが、形成されていて、かつ、永久磁石が、ヨークの環状キャビティに固定されている。環状キャビティの永久磁石とヨークとの間に、可動コイルを有するサポートが、挿入されている。CPUを有する制御システムによって、電流が可動コイルに与えられ、これにより、シーリングノイズを減少させるための最適な弁のタイミングとリフトが与えられかつエンジン・パフォーマンスが改善される。
【００１３】
B. Patelの、1985年8月6日付けの、米国特許第4,533,890号「永久磁石双安定ソレノイドアクチュエータ」は、次のことを記述する。アーマチュア軸に固着されている永久磁石アセンブリと、永久磁石アセンブリの両側に軸方向に配置された一対のコア要素とを備えている双安定アクチュエータ。これらのコアは、アーマチュア軸および電気コイルが受入れられる環状リセスを支持する中心軸孔によって、各コアにおいて規定される内と外との環状拡張部に軸方向で対向している。この永久磁石アセンブリは、内と外とのコア拡張部と整列配置されるように強磁性のリングによって半径方向に間隔を保たれた内と外との環状軸方向に磁化された永久磁石を備える。
【００１４】
B. Lequesneの、1989年5月16日日付けの、米国特許第4,829,947号「双安定電気機械ポペット弁アクチュエータの可変リフト作動」は、次のことを記述する。内燃機関が部分的な弁リフトで作動するデバイス作動弁。この弁は、中立中央ポジションであるが、関連したコイルを有する永久磁石によって完全に開放されたまたは閉鎖された状態で保持されたポジションの方にバイアスされたばねである。完全に開放ポジションと閉鎖されたポジションとの間の弁の通常の駆動は、弁を他のポジションへ移動させるばねにより、該当する磁石のフィールドを完全にキャンセルするコイルの駆動により行われる。部分的なリフト作動は、その閉鎖位置にある弁に、弁開放コイルへの弁開放電流を供給し、閉鎖磁界を減らすが、弁がその開放ポジションに完全に達する前に電流を停止し、かつ弁がその閉鎖位置に戻るようにコイルのうちの1つに弁閉鎖電流を供給する。部分的なリフト作動の2つのモードは、弁の移動が、実質的に弁リフトに比例した弁の開放期間で連続的である第一のモードと、弁が、安定な半分リフト・ポジションに移動し、任意の期間このポジションに保持され、かつ閉鎖位置に戻される第二のモードにより、記述される。
【００１５】
他の従来技術システムは、弁を移動させるために電磁気力を使用しているが、ハード着陸（これは、一般に、弁の寿命を極めて短くする結果となる）を積極的に除去または減少させる手段を有していない。
【００１６】
開放位置または閉鎖位置の何れかで、エネルギを必要よせずにラッチ係合する電気機械弁システムを大量生産することは、有利であろう。このようなシステムは、大きな技術革新となるであろう。さらに、移動のいずれの終端でも軟着陸を可能とする電気機械弁システムを提供することは、有利であろう。このようなシステムも、技術革新となるであろう。また、弁の移動を促進するまたは運動のいずれかの端での弁の軟着陸を提供するために、局所的磁束を増減するために容易に制御可能である電気機械弁システムを提供することも有利であろう。加えて、エネルギを回収し、検出および制御をフィードバックおよび／またはフィードフォワードする電気機械弁システムを提供することも、有利であろう。このようなシステムも、技術的革新となるであろう。
【００１７】
【特許文献１】2001年10月16日付けの、D. Moyerの米国特許第6,302,069号「カムにより起動される電気制御エンジンバルブ」
【特許文献２】2001年10月16日付けの、D. Moyerの、米国特許第6,302,068号「軟着陸で早く機能するエンジンバルブ制御」
【特許文献３】D. Moyerの、2001年7月17日付けの米国特許第6,260,525号「エンジン・バルブ作動停止器」
【特許文献４】1999年11月2日付けのD. Moyerの米国特許第5,975,052号「燃料効率的な弁制御」
【特許文献５】E. LohseおよびU. Mullerの、2000年4月11日付けの米国特許第6,047,673号「統合弁ラッシュ調整装置を含むシリンダ弁のための電磁アクチュエータ」
【特許文献６】F. PischingerおよびP. Kreuterの、1984年6月19日付けの、米国特許第4,455,543号「電磁気で作動するアクチュエータ」
【特許文献７】D. Bonvalletの、1988年10月18日付の、米国特許第4,777,915号「可変リフト電磁弁アクチュエータ・システム」
【特許文献８】N. Miyoshi; K. Ohtsuboの、1999年11月16日付の、米国特許第5,983,847号「内燃機関の電気弁ドライブ・デバイス」
【特許文献８】B. Patelの、1985年8月6日付けの、米国特許第4,533,890号「永久磁石双安定ソレノイドアクチュエータ」
【特許文献９】B. Lequesneの、1989年5月16日付けの、米国特許第4,829,947号「双安定電気機械ポペット弁アクチュエータの可変リフト作動」
【非特許文献１】M. Theobald, B. LequesneおよびR. Henryによる、国際議会及び展示会、デトロイト、ミシガン、1994年2月28日−3月3日の、ペーパNo.940816「電磁弁アクチュエータによるエンジン負荷の制御」
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
弁メカニズムの電磁気作動に対して、システムが、設けられる。弁は、第一の閉鎖位置と第二の開放位置の間で線形に移動可能である。弁が第一の閉鎖位置においてあるときに、第一のばねは圧縮され、かつ弁が第二の開放位置においてあるときには、第二の弁ばねが圧縮される。電磁気作動アセンブリおよび永久磁石は、弁が、閉鎖または開放ポジションでラッチ係合可能で、かつ電磁気回路にエネルギを与えることによりポジションの間で容易に移動可能となるように、弁と組み合せられる。電磁気回路は、制御可能である。たとえば、弁の運動を促進し、または移動のいずれの終端でも弁が軟着陸するように、局所的磁束を増減させることが出来る。いくつかのシステムの実施例は、エネルギを回収し、および／または検出および制御をフィードフォワードする。この電磁弁システムは、多種多様なエンジン、弁およびアクチュエータに対して、可変弁のタイミング、弁の作動停止および／または複合型エンジンおよびエネルギ格納のような応用に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図1は、電磁弁システムの部分断面図である。ステムを有する弁は、弁ガイドでのような、シリンダーヘッドの範囲内で線形に移動可能である。多種多様なポートへのまたはそれからのフローを可能とするために、弁は、閉鎖位置と開放位置との間で線形に移動可能である。
【００２０】
弁は、ステムの一端に弁表面を備える。クラッパは、クラッパの移動が弁の移動と言う結果となるように、ステムに加えられる。弁ばねは、ヘッドとクラッパの間に位置し、それは閉鎖位置の方へ弁をバイアスする。作動停止ばねは、開放位置の方へ弁をバイアスするために、クラッパの対向面に位置する。作動停止ばねは、典型的には、例えば、リテーナによって、シリンダーヘッドに対し取付けられている。
【００２１】
第一電磁石はクラッパの一方の側に位置し、第二電磁石はクラッパの他方の側に位置する。閉鎖位置において、永久磁石クラッパの磁束は、弁が閉鎖位置にラッチ係合するように、クラッパを保持するための引き寄せる磁気力を提供する。同様に、開放位置において、永久磁石クラッパの磁束は、開放位置において弁がラッチ係合するように、クラッを保持するための引き寄せる磁気力を提供する。
【００２２】
電磁コイルは、典型的には、その周辺に電気伝導導線が巻かれている環状心（図3）を備える。電磁コイルが、いずれの垂直方向にも磁束を提供するように作動可能であるよう、電流（図3）は、いずれの方向においても制御可能となるように、導線などにより、印加される。
【００２３】
作動中、電磁弁システムは、位置の間で容易に移動させることが出来る。電磁石に印加されるエネルギは、クラッパの総磁気吸引力を増加または減少させるように機能する。
【００２４】
第二電磁コイルに印加されるエネルギは、閉鎖位置から、永久磁石クラッパからの磁束とは一般に逆方向の磁束を提供する。閉鎖位置において、作動停止ばねは、弁ばねよりより多く蓄積された位置エネルギを備える。クラッパに作用する総磁気力が、ばねの間の位置エネルギの差からの力より小であるときには、クラッパと弁は、開放位置の方へ下方に移動する。クラッパが移動するにつれて、作動停止ばねは拡大し、そして弁ばねは、圧縮される。弁が開放位置に接近するにつれて、永久磁石クラッパの磁束は、引き寄せる磁束を提供する。弁が開放位置に接近するにつれて、引き寄せる（すなわち、引っ張る磁力を増大させるように、第一電磁コイルを作動させることが好ましい。
【００２５】
加えて、弁が開放位置に接近するにつれて、クラッパの前進を遅くさせ、かつ開放位置に軟着陸させるように、第一電磁コイルは、移動の端近くて活性化させることが好ましい。いくつかの永久磁石によって提供される磁束は、引き寄せる、すなわち、引っ張る磁気力を増大させるように、短い距離で有意に増大する。軟着陸を提供する電磁コイルの起動は、典型的には、クラッパの接近を遅くするために、パルスのような、短い時間間隔を備える。
【００２６】
同様に、開放位置から、第一電磁コイルに印加されるエネルギは、第一永久磁石クラッパからの磁束とは一般に逆方向の磁束を提供する。開放位置において、弁ばねは、蓄積された位置エネルギを備える。総磁気力が位置エネルギからの力より小になると、クラッパと弁は、閉鎖位置の方へ上方に線形に移動する。クラッパが、作動停止ばねと接触するので、作動停止ばねは圧縮される。弁が閉鎖位置に接近するにつれて、第二永久磁石の磁束は引き寄せる磁束を提供する。弁が閉鎖位置に接近するにつれて、引き寄せる、すなわち、引っ張る、磁気力を増大させるように、第二電磁コイルを起動させることが好ましい。
【００２７】
加えて、弁が閉鎖位置に接近するにつれて、クラッパの前進を減速させ、かつ閉鎖位置に軟着陸するように、第二電磁コイルは、移動の端の近くで起動させることが好ましい。クラッパの接近を減速させるために、軟着陸を提供する電磁コイルの起動は、典型的には、パルスのような短い時間間隔を備える。
【００２８】
電磁弁システムのいくつかの実施例の場合、クラッパは、一つ以上の永久磁石を備える。電磁弁システムの別の実施例の場合、クラッパは、磁気的に引き寄せる、すなわち鉄の材料を備える。
【００２９】
図2は、複数の半径方向に位置合わせされた永久磁石を備えるクラッパの部分的な詳細な平面図を示す。図2に示されるように、磁石の各々は、弁ステムの方へ半径方向に位置合わせされている。ここで、N極は内側に向き、そしてS極は外側に向いている。
【００３０】
図3は、永久磁石クラッパが、弁のステムに固定されていて、かつ第一電磁石と第二電磁石の間で移動可能である、Model 1の単一ソレノイド磁気弁制御システムの部分切欠図である。電磁コイルは、ヨークアセンブリ内に位置し、かつコアにワイヤコイルを備える。クラッパは、クラッパ・ヨーク内に磁気領域を備える。
【００３１】
図4は、閉鎖位置に弁を有し、個別のばねと電磁アセンブリを備える電磁弁作動システムの第一切欠図である。図5は、開放位置に弁を有し、個別のばねと電磁アセンブリを備える電磁弁作動システムの第二切欠図である。図6は、個別のばねと電磁アセンブリを備える電磁弁作動システムの上面略図である。
【００３２】
弁ステムに加えられるばね保持部は、作動停止ばねと弁ばねの間でエネルギを移すために、線形に移動する。弁ステムに加えられるクラッパは、上部の磁石アセンブリと下部の磁石アセンブリの間を移動する。上部の磁石アセンブリが、上部の永久磁石と上部の電磁石を備える一方、下部の磁石アセンブリは、下部の永久磁石と下部電磁石を備える。
【００３３】
図4と図5に示されるように、弁が一部分移動する間、ばねが、好ましくは弁システムの動的質量から分離されるように、ばねは、遠い軸受端に固定され、かつばね保持部に固定されていないことが好ましい。1つの例示的実施形態の場合、ばねは、1インチ当り660 lbsの定格を有する。電磁弁システムにおいて、弁ステム軸は、非磁性である。また、図4と図5に図示されたクラッパは、正確にクラッパを弁ステムに加えるために機械的スリーブを備える。
【００３４】
永久磁石は、閉鎖位置または開放位置のいずれかで、クラッパに対するラッチ手段を提供する。図5に示されるように、永久磁石は弁開放位置において圧縮された弁ばねを保持する。これによって、弁ばねは位置エネルギの高レベルを保持する。同様に、図4に示されるように、永久磁石は、弁閉鎖位置に圧縮された作動停止ばねを保持し、これによって、作動停止ばねは、位置エネルギの高レベルを保持する。
【００３５】
クラッパが上部の磁石アセンブリに対してラッチ係合されている閉鎖位置から、上部の電磁石に印加されたエネルギは、クラッパを閉鎖位置から開放するために、制御可能に付勢される。第一電磁石に対するエネルギの付勢化に応じて、電磁気の磁束が、電磁石によって発生される。これは、上部の永久磁石の磁束に対向している。印加された対向する電磁磁束が、永久磁石の保持力を、作動停止ばねによって与えられたスプリング力以下に減らすと、弁は、開き始める。
【００３６】
弁が開き始めるにつれて、一定の磁束を有する上部の永久磁石の印加された力は減少する。弁が開きかつクラッパが上部の磁石アセンブリから離れるにつれて、永久磁石から印加された磁束密度は、非常に急速に低下する。その結果、引き寄せる力は急速に減少する。
【００３７】
同様に、弁が閉鎖し始めるにつれて、一定の磁束を有する下部の永久磁石の印加された力は減少する。弁が閉鎖しかつクラッパが下部の磁石アセンブリから離れるにつれて、永久磁石から印加された磁束密度は、非常に急速に落ち、その結果、引き寄せる力は急速に減少する。
【００３８】
ばね保持部が移動しかつ中間域に進むにつれて、スプリング力は等しくなり、かつシステムの運動エネルギは最大値に到達する。ばね保持部は移動し続け、これによって、アセンブリの移動質量の運動エネルギは、弁ばねの蓄積された位置エネルギに変換される。アセンブリの移動質量は、典型的には、クラッパ、弁、保持部およびばねの少なくとも一部の結合質量に等しい。
【００３９】
電磁作動システムの好ましい実施例の場合、弁トレインの運動質量は、弁ばねと作動停止ばねとの構成により最小化される。これによって、運動エネルギは、運動の中央域において、弁ばねと作動停止ばねとの間で、転送され、そして、これによって、第一または第二ばねのいずれかのばねの質量が、大部分の運動に対し弁トレインの有効質量から、実質的に分離される。
【００４０】
例えば、図4と図5に示されるように、ばね保持部が、中央域を越えて移動するので、弁ばねは、クラッパ、弁およびばね保持部を備える弁アセンブリの更なる下方への移動によって、圧縮される一方、作動停止ばねは、アセンブリ（図5）から分離される。
【００４１】
弁アセンブリが、例えば、開放位置の方へのように、移動の端に接近すると、弁アセンブリの運動エネルギは、弁ばねの蓄積された位置エネルギに変換されるので、弁、クラッパおよびばね保持部は、減速する。移動限界の近くで、下部の永久磁石から印加された磁束は、開放位置の弁をラッチ係合するために、引き寄せる力を提供する。
【００４２】
上述の通り、永久磁石と電磁石の間からの引き寄せる力は、変位距離に比例している。すなわち、移動の最端領域で強い引き寄せる力が存在する。従って、本発明の好ましい実施例の場合、「軟」着陸を促進するために、エネルギを、接近する電磁石に制御可能に印加させることができる。
【００４３】
ばね保持部が、移動の最低限界まで弁ばねを圧縮する、すなわち、クラッパが下部の磁石アセンブリに接近すると、クラッパが磁石アセンブリに接近するにつれて磁石力が増大するので、クラッパは、下部の磁石アセンブリに接触しそしてラッチ係合する。移動の限界で、磁気保持力は対向する弁ばね力より大きくなり、その結果、弁は開放位置にラッチ係合する。
【００４４】
図4と図5に示される電磁弁システムの場合、エネルギを与えることなく、弁は、閉鎖位置または開放位置のいずれかにおいてラッチ係合する。
【００４５】
いずれかのラッチ係合状態からの解放状態も、例えば、外部制御（図11、図12）から、印加されたエネルギ信号により制御可能である。図12に示されるように、外部コントローラは、適切な磁石アセンブリに信号（すなわち、エネルギパルス）を送り、そして、それはクラッパにラッチ係合される。印加されたパルスは、永久磁石の引力に打勝つので、圧縮ばね（例えば、弁ばね）が、アセンブリ（図5）に作用し、これは逆の位置に向かって移動する。
【００４６】
図7は、閉鎖位置で個別のばねと電磁石アセンブリとを備える、好適な電磁弁作動システムの第一切欠図である。図8は、開放位置で個別のばねと電磁石アセンブリを備える好適な電磁弁作動システムの第二切欠図である。電磁弁作動システムは、単一の軸方向に極性化された、移動しない永久磁石、単一の電磁石そしてコイルを備える。
【００４７】
ばねアセンブリは、それぞれ独立して作動する、すなわち、ばねが弁アセンブリの動的質量から分離されている、2つの別個のばねを備える。これは、ばね移動質量を減少させ、そしてばね摩擦を減少させる。
【００４８】
水平断面で、シリンダーヘッドの足跡(footprint)に渡って増大された磁束を提供するために、永久磁石は、正方形または矩形であることが好ましい。正方形または矩形の永久磁石は、直径が等しい丸い磁石より、より多くの磁束を有し、これは、より大きなばね力を有するばねの使用を可能にする。
【００４９】
電磁弁作動システムは、より多くの磁束を担持するために、全幅磁極を備えることも好ましい。クラッパは、弁の回転を可能にするために典型的には円筒状である。
【００５０】
図7と図8に示される例示的な実施例の場合、弁ステムが、クラッパにねじ込まれ、かつLOCTITETMのような係止合成物によって、保持されることが好ましい。その結果、ばね保持部が弁アセンブリに機械的に固定される。いくつかのシステムの実施例の場合、ばね保持部は、マニホールドの気圧のバランスを取るためにピストンとして作動する。
【００５１】
いくつかのシステム実施例の場合、垂直方向の力をばね全体に渡って等しく分布させて、直角の位置にばねを保持するために、ばねの固定端は、位置にねじ込まれている。温度と摩耗に対する補正を提供するために、弁シートと開口ストップは、完全な開口部の近くで保持部を止める。移動ばね質量は中点値（図5）で運動エネルギを転送することができるように、ばねの自由長はわずかに重なることが好ましい。
【００５２】
システムの作動
図7に示されるように、弁は、閉鎖位置にある。弁を開くために、コイルは、永久磁石磁束（PMF）に対向してそして効率的にPMF保持力をキャンセルするために付勢され、これにより作動停止ばねに、開放方向に弁を加速させる。
【００５３】
弁が磁極から離れるにつれて、PMFは減少し、そして、磁気力が最小になるまで、開口磁束は、比例して減少する。保持部が中間点に接近すると、保持部は弁ばねと接触する。作動停止ばねが、（作動停止ばねが、移動を止める）自由長さに到達する時までに、作動停止ばねは、その運動エネルギを弁ばねに届ける。弁ばねは、運動エネルギを吸収し、そして、開放位置の方へ移動質量を減速させる。
【００５４】
弁移動の間、典型的には、摩擦と気擦は一部の運動エネルギを吸収し、これは弁移動を減速させる。クラッパが磁気中間点（PMFがゼロとなる場所）に接近すると、コイルの電圧は逆転し、そして、その振幅は、速度が、摩擦、気擦、温度そしてシリンダ装填によって変化する移動質量に比例する。保持部が、ストップで0速度近くに到達し、そして、永久磁石からの磁気力PMFが、弁を開放状態に保持するように、コイルからの磁束が、次いで、ほぼ調整される。
【００５５】
開放位置から閉鎖位置への弁システムの制御移動は、開放運動の逆によって提供される。弁を閉鎖するために、コイルは、永久磁石磁束（PMF）に対向し、そして、効率的にPMF保持力をキャンセルするために付勢される。これは、弁ばねにより、弁を閉鎖方向に加速させる。
【００５６】
同様に、弁が磁極から離れるにつれて、PMFは減少し、そして、磁気力が最小となるように、開口の磁束は、比例して減少する。保持部が中間点に接近すると、保持部は、作動停止ばねに接触する。弁ばねが自由長に到達する時（ここで、弁ばねは移動を止める）までに、弁ばねは、運動エネルギを作動停止ばねに分配する。作動停止ばねは、運動エネルギを吸収し、そして、閉鎖位置の方へ移動質量を減速させる。また、保持部が、0速度の近くで、上面位置に到着し、そして、永久磁石からの磁気力PMFが、弁を、閉鎖された状態に保持するように、コイルからの補助磁束は、典型的に、比例して調整される。
【００５７】
図9は、鉄または磁気材料を備えるクラッパを有する電磁弁システムの略図である。ここで、クラッパは往復運動ディスクを備える。いくつかのシステム実施例の場合、永久磁石は電磁石の範囲内で一体化されている。これは電気エネルギを必要とせずにディスクに磁気吸引を提供する。
【００５８】
適切な電磁石への「逆」電気パルスは、永久磁石の磁場をキャンセルして、ディスクを解放させる。次いで、ばねは、ディスクおよび接続された弁に、対向する永久／電磁石への移動の力を与える。ディスクは、対向する永久磁石／電磁石に引きつけられ、ここで、それは停止する。
【００５９】
エンジンがオフにされた後でさえ、電磁弁システムは、パワーを必要とせずに、開放または閉鎖のラッチングを提供する。弁を対向する位置へ切り替えるには、僅かな電流パルスしか必要としない。したがって、パワーは、短い期間の間しか消費されない。永久磁石クラッパが電磁石に接近するにつれて、変化する磁場は電気エネルギに変換され、電力モジュールに戻される（図11、図12）ことが好ましい。いくつかの実施形態では、加えて、電磁石は、例えば、速い弁速度を提供するために、クラッパに反発する。
【００６０】
図10は永久磁石クラッパを備える電磁弁システムの略図である。ここで、クラッパは永久磁石往復運動ディスクを備える。例えば、1つの電磁石を通過するロッドによって、往復運動ディスク・クラッパは、エンジン弁に取り付けられている。電磁石は、ディスク移動の両端に配置されている。電磁石は、電磁石の電流の方向に従って、永久磁石クラッパを、制御可能に、引きつけまたははね返す能力を有する。永久磁石が、電磁石の近くに（ほぼ0.05インチ以内に）存在しない場合、磁石クラッパに作動している力は、スプリング力のみである。2つのばねは、ディスクと弁を、対向する弁位置に加速および減速させる。
【００６１】
エンジンがオフにされた後でさえ、電磁弁システムは、電力を必要とせずに、開放または閉鎖のラッチングを提供する。弁を、対向する位置へ切り替えるためには、短時間の電流パルスしか必要としない。したがって、電源は、短い期間の間しか消費されない。永久磁石クラッパが電磁石に接近するにつれて、変化する磁場は、電気エネルギに変換して、例えば、電池またはLC回路のような、エネルギ交換および蓄積システム（図12）に戻されることが、好ましい。いくつかの実施形態では、電磁石は、加えて、例えば、速い弁速度を提供するために、永久磁石クラッパに反発する。
【００６２】
電磁弁システムは、典型的には、低い渦電流、すなわち、低損失、材料およびエネルギ回収回路を備えているので、エネルギ消費の低下を助ける。電磁弁システムのいくつかの実施例は、弁が停止する際に、弁および／またはディスクが、他のエンジン・パーツに「たたきつけられ」ないように、軟着陸制御を提供する。ディスクが接近するにつれて、軟着陸制御は、適切な電磁石に、典型的には、短い電気的な反発力を供給する。いくつかのシステム実施例の場合、軟着陸パルスのために必要な少なくとも一部のエネルギは、エネルギ回収回路から与えられる。
【００６３】
システム制御および電力回路
図11は、電磁弁システムに連結されているコントローラおよび電力モジュールの略図である。図12は、電力回路に関連している制御および電磁弁システムの詳細な略図である。
【００６４】
図13は、電磁石および制御弁位置を付勢するために使用されるトランジスタ回路の概略図である。この回路は、以下の特長を有する：
‐Q1およびQ4を付勢することによりクラッパに反発する。
‐Q2およびQ3を付勢することによりクラッパを引きつける。
‐Q3、Q4およびQ5は、電流の流れを検出する能力を有する。
‐Q3およびQ4を付勢することは、電磁石を短絡する。この特長は、クラ
ッパ速度を決定するためそして接近するクラッパを減速させるために役立つ。
【００６５】
クラッパが電磁石に接近する際に、Q5を付勢することは、電流を電池にフィードバックするために用いることが出来る。これは、「再生ブレーキ」の特長を意図する。
【００６６】
省エネルギのために、トランジスタQ1、Q2、Q3、Q4が、ターンオフされそして誘導的に誘発された電流スパイクが発生するときはいつでも、ダイオードD1、D2、D3およびD4は、電流スパイクを供給キャパシタにフィードバックする。
【００６７】
システムの効果
電磁弁システムが、多種多様の応用に使用することができる。電磁弁システムは、いつでも弁を制御可能に開放しかつ閉鎖することが出来、かつ機械的には、カムシャフトおよび／またはクランク・シャフトに限定されない。
【００６８】
弁の開放および／または閉鎖は、エンジン・サイクルの範囲内でいつでも容易に達成される。さらにまた、一つ以上の弁は、開放または閉鎖位置の何れかにおいて容易にラッチ係合させ、一つ以上のシリンダを容易に作動停止にすることができる。
【００６９】
内燃機関への応用の場合、弁のタイミングと期間は、容易に制御され、そして修正される。例えば、いくつかのエンジンの応用の場合、電磁弁システムは、開放および／または閉鎖に対する弁のタイミングを変えるために、例えば、より長い弁期間を提供して、弁作動のリアルタイム・プロファイリングを提供する。
【００７０】
弁トレインの作動が、本質的にクランク・シャフトの速度に関係しているので、従来のエンジンの弁トレインは、カムシャフトを介してエンジンのクランク・シャフトに関係している。対照的に、この電磁弁システムは、本質的にエンジンの速度には依存しない。
【００７１】
エンジンの定常状態（例えば、一定の負荷と速度での）運転の間、この電子弁システムは、従来のいくつかの方法で容易に作動させることができ、これによって、弁の開閉はクランク・シャフト速度に同期される。
【００７２】
しかしながら、従来の弁システムとは対照的に、この電磁弁システムは、例えば、周囲温度、圧力、湿度、内部摩擦および／または燃焼変動性が変化するような、いかなる作動状況の変化に対しても容易に制御させることが出来る。
【００７３】
電磁弁システムは、また、電力および／またはトルクに対する要求、加減速を求める要求の変更に対し、容易に制御される。
【００７４】
さらにまた、従来のエンジンの弁を開放しおよび／または閉鎖する時間は、回転速度で決定されるカム・プロフィールに、機械的に、関係する。対照的に、この電磁弁システムの弁を開放しおよび／または閉鎖する時間は、カムの機械的制約から独立していてかつエンジン速度からも独立している。走行時間（弁を開閉する時間）は、電磁弁システムにおいて制御可能である。これによって、ラッチ係合された弁は、容易に解放されそして反対位置へ移動する。電気機械弁システムのいくつかの好ましい実施例の場合、弁の初期の解放は、強い電磁パルスによって強化され、クラッパはラッチ位置から急速に加速される。
【００７５】
従って、弁として開閉する時間は、電磁弁システムにおいて容易に最小化され、かつエンジン速度からも独立している。これによって、弁開放期間は、容易にかつ正確に制御される。その結果、シリンダを、より完全にそして十分に空気燃料で満たすことが可能になり、これは、いくつかの実施例において低エンジン速度で、従来のカム駆動エンジンと比較して、より高トルクの出力（例えば、15-20パーセント）を提供する。
【００７６】
電磁弁システム（図10を参照）の場合、弁が開閉される速度は、ラッチング電磁石に印加された電力により決定される。従って、弁を急速に開放および／または閉鎖することが出来る効果があるが、印加されたエネルギは、典型的には、ラッチ位置からの高速開放を提供するために、増大する。電磁制御システムのいくつかの実施例（図11）の場合、所望の弁速度およびエネルギ消費の最大値は、印加されたエネルギを節約すると共に、充分な弁速度を提供するように決定される。
【００７７】
軟着陸
上述したように、弁が、開放位置または閉鎖位置のような終端部に接近する際、弁アセンブリに印加された力は、ばね（例えば、弁ばね）によって与えられる対抗力と、クラッパと適切な電磁アセンブリとの間の引き寄せる磁気力とを含む。永久磁石の引力は、弁が移動の終端である終端部に容易にラッチ係合するように、小さい距離で大きく増大する。
【００７８】
電磁弁システムのいくつかの実施例は、ラッチ位置での弁アセンブリの硬着陸を防止する軟着陸手段を含み、これによって、着陸の間、永久磁石と電磁石との間に制御された対抗力を供給するために、小さいエネルギ量が、電磁石によって印加される。結果として生じる印加された磁束は、永久磁石の引き寄せる磁束に対抗して、軟着陸を提供する。
エネルギ損失と入力
【００７９】
電磁弁システムにおいて、着陸に及ぼす抵抗力は、アセンブリの範囲内での摩擦に依存する。したがって、圧縮されたばねからのシステムのポテンシャルおよび運動エネルギは、摩擦のために、低下する。
【００８０】
たとえば、過剰の摩擦を有するシステムの場合、弁は、移動端には決して到達することができない。この場合には摩擦のために、過剰の運動エネルギが失われてしまう。このような状態の下で、クラッパは、電磁石と永久磁石に到達することもラッチ係合することもできず、かつアセンブリは振動し、そして、エネルギは、2つのスプリング力が等しくなるまで、摩擦のために消失してしまう。
【００８１】
従って、この電磁弁システムは、アセンブリが端位置でラッチ係合することを保証するために、典型的には、ラッチ位置から弁の移動を始める対向する電磁磁束を提供する、または移動最終端での適切な電磁石によって引力を提供するような、アセンブリにエネルギを入力する手段を備える。
【００８２】
電磁エネルギ入力
電磁弁システムの場合、行程を始めるため、すなわち、ラッチ位置の永久磁石の引力に打ち勝つために、例えば、弁速度を促進および／または摩擦を克服するように弁トレインにエネルギを入力するために、移動の終端での永久磁石間に引力を印加するために、および／または軟着陸を促進するために行程の終わりに対向する力を提供するために、電磁石を、使用することが好ましい。
【００８３】
電磁石に対して印加されたエネルギは、典型的にはプロセッサによって制御され、そしてステップまたはパルスのような、種々の形態をとることができる。
【００８４】
コントローラは、温度、摩擦、長年の摩耗特性、弁の座りおよび／または弁の表面に与えられるシリンダ圧のような（ただし、これらに限定されない）、動作諸条件または所望の性能パラメータを補償するような、印加されたエネルギを、修正するように構成されることが好ましい。
【００８５】
センサとしての電磁石の使用
電磁弁システムのいくつかの好ましい実施例の場合、電磁石は、システム・センサとしても用いられる。
【００８６】
電磁弁システムの場合、クラッパは、電磁石に対して移動する。永久磁石は磁束を担持する要素であるので、電磁石および／または永久磁石に対するクラッパの相対的な移動は、電磁石での磁束の分析によって検出することができる。
【００８７】
たとえば、コントローラは磁束の変化率を検出し、これによって、クラッパと弁の速度が示される。コントローラは、一つ以上の位置で速度から場所を決定するので、コントローラは、一つ以上のストロークから弁トレインの移動と反応を決定することができる。
【００８８】
例えば、加速状態の下で異なる電力またはトルクを印加し、または減速の間、燃料を節約するために、現在の動作条件を強化する、または動的な動作条件を強化するの何れかのため、コントローラは、獲得した情報に基づいて、弁トレインの移動を分析し、そして、印加エネルギを増大させ、減少させ、および／または印加されたエネルギのタイミングを変えるように、印加されたエネルギを修正することができることが好ましい。従って、電磁弁システムにおいては、磁石は、駆動力として、かつ、検出および制御のための手段としての両者に使用されることが好ましい。
【００８９】
アクティブ弁トレイン質量
電磁弁システムのいくつかの実施例において、電磁弁アセンブリのアクティブ質量は、弁、クラッパの質量および各々のばねのほぼ半分の質量の合計に等しい。ここで、各々のばねの一端は、移動し、そして各々のばねの対向する端は固定されている。線形に分布する質量を有するばねに対しては、推定されるアクティブ質量は、各々のばねの総質量のほぼ半分である。
【００９０】
運動の中間点で（すなわち、ばねによって蓄積される位置エネルギが、最低である場合）のシステムの運動エネルギは、1/2 mv2にほぼ等しい。
【００９１】
電磁弁システムは、弁ばねと作動停止ばねの両方を有するものとして上述されている。アセンブリは、単一の、動的な複合ばねであると考えることもできる。それは、また、力を与え、力を取り出し、更に、軸が移動している速度を決定するために、電子的に制御可能である中心クラッパを備えることもできる。
【００９２】
電磁弁システムのいくつかの実施例において、弁トレインは、動的弁トレインに／から交互に接続されまたは分離される弁ばねと作動停止ばねの両方を備える。
【００９３】
弁トレインの周期運動の間、各々のばねは、自由長さ位置に、圧縮された位置から延伸される。移動ばねから静止ばねへのエネルギ交換の後の自由長さ位置で、以前移動していたばねは、弁トレインの移動質量から分離される。本実施例において、ばねは、各先端で頭部に固定されているが、永久磁石には固定されていない。
【００９４】
弁トレインの周期運動の間、クラッパが行程の中央域に接近する際、クラッパは、静止、すなわち、自由長位置にある接近するばねに近づきそして接触する。クラッパが接近するばねと接触すると、クラッパは、短時間で両方のばねに接触する。これによりシステムの運動エネルギは、転送され、そして、弁とクラッパは、第二バネを第二端の方へ（例えば、開放位置の方へ）圧縮されると共に、移動し続ける。
【００９５】
動的な弁アセンブリは、衝撃などによって、または小さい重なり合う領域によって、中央域の範囲内で運動エネルギを交換する。ここで、例えば、第一ばねは、ほぼ完全に延伸し、そして、第二ばねは、圧縮され始める。
【００９６】
ばねが、動的な弁トレインから周期的に分離される電磁弁システムの実施例の場合、弁トレインの質量は減少する。加えて、ばねが弁トレインの移動から周期的に分離されるので、システムに対するばね摩擦は減少する。
幾何学的考察
【００９７】
動的な弁トレインの質量と反応が改善されることに加えて、電磁弁システムのいくつかの好ましい実施例は、図3において見られるように、エンジン環境内での設計の自由度を提供する。例えば、円筒状可動永久磁石のためのような、軸方向に規制されるシステムより大きな磁束を提供するために、静止永久磁石は、長方形構造のような、多種多様な形状ファクタで提供することができる。
【００９８】
典型的エンジンのヘッドの場合、典型的には、排気弁の中心線と吸い込み弁の中心線との間には、一定距離が、存在する。静止永久磁石は、例えば、弁中心線間の線に対して垂直となるように、シリンダーヘッドを横切って構成することができるので、交替電磁弁システムは、図3に見られるように、固定された分離距離に対して、設計自由度を提供する。
【００９９】
磁石の組成と特性
異なるシステム実施例に使用される磁石は、所望の熱環境に適しているような多種多様の磁性材料を備える。電磁弁システムのいくつかの好ましい実施例の場合、永久磁石は、ネオジムを備える。いくつかの高温エンジン環境の場合、永久磁石は、サマリウム・コバルトを備える。
【０１００】
一実施例の場合、（完全に着席していている）現在の磁石は、エアーギャップが無い場合、124ポンドのラッチング力を提供する。他の一実施例の場合、正方形（1.25インチｘ1.25インチ）の静止永久磁石は、約320ポンドのラッチング力を提供する。当業者は、いかなる範囲の力も適切に提供することができることは理解できるであろう。
【０１０１】
電磁弁システムの場合、高磁束特性を有する永久磁石の好適な用途は、軽い弁トレイン質量と、1-2 millesecondsで接近して来るストローク時間のような、対応する速いトレイン応答時間を提供する。
【０１０２】
両方のばねが、それらの解放された自由長さ位置の近くにあり、かつ弁トレインの運動エネルギが高く、かつばねの蓄積された位置エネルギが低い場合、弁トレインの動的質量は、行程の中央で短時間の遷移領域に対してのみ、弁ばねのそれと作動停止ばねの両方を含む。
【０１０３】
電磁弁システムのいくつかの実施例が、大部分のシステムの実施例の場合、ゼロに等しい移行長を有することができると共に、滑らかなエネルギ転送が、第一動的部分と第二動的部分との間で起こる。すなわち、エネルギがばねの間で転送されるようなゼロより大きい移行領域が存在する。
【０１０４】
開放位置から閉鎖位置への電磁弁システムの移動は、閉鎖位置から開放位置まで電磁弁システムを移動させることを必要とする動きに類似している。弁ばねに蓄積された位置エネルギがラッチング力に打ち勝つように、電磁エネルギが、ラッチング電磁コイルに印加されている。弁トレインは、閉鎖位置の方に移動する。ここで、作動停止ばねが、圧縮される際に、エネルギを、閉鎖端で引き寄せる力を増大させるように制御可能に印加してもよい。前述の如く、閉鎖位置に軟着陸するように、電磁コイルへのエネルギを、閉鎖端で印加してもよい。
【０１０５】
いずれの移動端でも、例えば、システム内での摩擦を補償するために、付加的なエネルギを、電磁コイルによって制御可能に印加してもよい。たとえば、閉鎖方向および／または開放方向における行程の最後の部分の範囲内で（例えば、最後の.010〜.020に対して）、クラッパをラッチ位置に引き込むことによって、印加されたエネルギは、ラッチ位置で永久磁石を補助する電磁力を提供することができる。
【０１０６】
従って、電磁弁システムの制御は極めて用途が広い。そして、これは、エンジン・クランク軸位置から独立して、弁の開閉を制御すること、ラッチの完成および／または解放の援助、そして、好ましくは軟着陸を提供することを可能にする。以前の弁トレイン移動からの情報に基づいて、電磁弁システムは、弁のタイミングおよび／または期間を変えるように、および／またはエネルギ・パラメータの開放および／または閉鎖を調整するために、動的に調整することができる。
【０１０７】
電力エネルギの保存
電磁弁システムのいくつかの好ましい実施例は、機械的弁トレインと、電磁コイルに接続されているエネルギ蓄積システムとの間で電気エネルギ交換を提供する。これによって、システムのエネルギ効率は改善される。
【０１０８】
図12にお図示されたエネルギ記憶モジュールは、インダクタとキャパシタを備えるLC回路を備えることができる。キャパシタに蓄積されたエネルギは、回路から電磁コイルに解放される。同様に、過剰なシステム・エネルギは、キャパシタへの蓄電によって、電磁コイルから回収される。電磁弁システムがより多くのエネルギを必要とする状況の場合、増大されたエネルギが電磁コイルに解放されるように、より多くのエネルギが、キャパシタに印加される。
【０１０９】
いくつかのシステム実施例の場合、LC回路の電気振動が、弁トレインの機械的振動と一致することが好ましい。システム・オペレーションに基づいて、キャパシタに蓄電されるエネルギの適切なレベルは、調整される。
【０１１０】
フィードフォワード制御とフィードバック制御
電磁弁システムは、定常状態作動と作動状況を変化させるために制御可能であることが好ましい。たとえば、任意のトルクを必要とする状況に対し、弁のタイミングおよび／または期間の作動カーブは、容易に制御される。
【０１１１】
いくつかのシステム実施例の場合、地図が、提供され、そしてそれに、異なる制御可能なパラメータの下でのエンジンの動的特性が蓄積される。地図および所望のエンジン作動に基づいて、コントローラは所望の結果を成し遂げるために、電磁弁システムの作動パラメータを容易に変えることができる。
【０１１２】
機械的弁作動停止システム
図14は、弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。弁は、弁ポートを有するヘッドに対して移動可能である。弁は、弁シートに対して封止可能である第一端で弁フェースを備える。弁は、第一端から第二端まで延在する弁ステムも含む。弁キャップは、例えば、キャップ及び保持器を備える、弁キャップ・アセンブリのような、第二端に位置する。
【０１１３】
弁ばねは、弁とヘッドの一体部分であってもよいばねランディングとの間に、圧縮力を供給する。弁ばねは、ヘッドに対する通常閉鎖位置（図15）に弁を保持する。弁が開放位置（図18）の方へ延在するとき、弁ばねの圧縮は、弁キャップに対してバイアス力を供給する。
【０１１４】
作動停止ばねは、弁キャップに固定されていて、かつ制御可能に弁を開放するために、応力も供給する。作動停止ばねは、例えば、第一保持具着陸によって、リング・ホルダに固定されている。カムばねは、例えば、第二保持具着陸によって、リング・ホルダの間で位置付けられ、そしてリング・ホルダと可動カム・キャップとの間に圧縮力を制御可能に供給する。カム・ローブを有する回転可能なカムシャフトは、カムばねを圧縮するようにカム・キャップに制御可能に作動する。
【０１１５】
弁作動停止システムは、ラッチされていない、すなわち、弁が作動可能な位置と、ラッチされている、すなわち、弁が作動停止にされている位置との間で移動可能である作動停止ラッチを含む。図14において、作動停止ラッチは、カムシャフトの回転が、開放位置（図18）の方への、弁の移動と言う結果にならないような、ラッチ位置にある。
【０１１６】
図15は、圧縮されていない、作動停止状態の弁作動停止システムの部分切欠図である。図16は、圧縮された、作動停止状態の弁作動停止システムの部分切欠図である。図15と図16に示されるように、リング・ホルダがラッチ位置に固定されている場合、作動停止ラッチ、カムシャフトの回転は、弁の開放と言う結果をもたらさない。
【０１１７】
図16に示されるように、カム・ローブ・プロフィールは、最上位置から、（カムばねを圧縮する）低い位置の方へカム・キャップを押すように機能する。しかしながら、リング・ホルダは、作動停止ラッチがロック位置に位置していることによって、垂直に移動することが出来ない。作動停止の間、弁は、閉鎖のままである。
【０１１８】
図17は、圧縮されていない、作動可能な状態の弁作動停止システムの部分切欠図である。図18は、圧縮された、作動可能な状態の弁作動停止システムの部分切欠図である。図17および図18から判るように、作動停止ラッチが作動可能な位置にあることにより、リング・ホルダが、固定されていないときには、カムシャフトの回転は、弁の開放と言う結果をもたらす。
【０１１９】
図18に示されるように、カム・ローブ・プロフィールは、最上位置から、（カムばねを圧縮する）低い位置の方へカム・キャップを押すように機能する。作動停止ラッチが、作動可能位置にある場合、リング・ホルダは、垂直に移動することができる。
【０１２０】
図15に示されるように、カムシャフトが回転するにつれて、カムシャフトに延在するローブ区域は、カムばねキャップとカムばねに機能して、カムばねを圧縮する。（カムばねの第二の低い端と接触している）リング・ホルダは、作動停止ラッチが、「弁が作動可能な」開放位置にあるので、カムばねからの圧縮力に対応して、下方に移動する。作動停止ばねの下端は、このようなリング・ホルダの反動的な下方への移動が、作動停止ばね内に応力をつくるように、リング・ホルダにも接続されている。弁が、作動停止ばねの応力に対応して開放する（これによって、弁フェースは、弁シートから延在する）ように、弁は、作動停止ばねの上部の第二端に、垂直に固定されている。
【０１２１】
機械的弁交替作動停止システム
図19は、作動停止状態の第一の位置における機械的弁交替作動停止システムの詳細な部分断面図である。図20は、作動停止状態の第二の作動停止位置における機械的弁交替作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。図21は、第一の作動可能でかつ閉鎖された位置における機械的弁交替作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。図22は、第二の作動可能でかつ開放された位置における機械的弁交替作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【０１２２】
作動停止の詳細
図23は、弁ばねと作動停止ばねとの間に位置決めされた弁キャップと接触している、ばね作動停止機構の詳細な部分的な断面図である。図24は、作動停止カム・ローブの模式的なプロフィールである。
【０１２３】
ローブは、（従来のカム・シャフト／ポペット弁システムによってなされるように）完全に圧縮された位置に0速度で到達するように、作動停止ばねを加速し、かつカムシャフトのほぼ6分の1回転の間に、十分な強制力で減速させてばねホルダを作動停止させるように設計されていることが好ましい。いくつかの実施形態の場合には、減速が必要でないので、1/4回転で充分である。
【０１２４】
作動停止ソレノイドは、作動停止ばねホルダが下方に移動し始めると即座に解放され、クラッパが保持具の外面に沿って移動することを可能にする。作動停止ばねホルダが、低いゼロ速度に到達すると、反跳ばねは、保持具の外面に沿ってクラッパを押して、適所にそれをロックさせる。
【０１２５】
図23は、弁キャップと作動停止ばねホルダの両方に対して角度が設けられたロック表面を示す。表面の角度θは、作動停止スプリング力の比率を決定する。ここで、作動停止ばねが保持具を押し上げないように、（ソレノイドばねが発生させなければならない力は）Fx=Fz sineθである。
【０１２６】
ソレノイドは、付勢されると、ソレノイド・スプリング力に打ち勝ち、そして、作動停止ばねホルダが上に移動することを可能にする。作動停止ばねは、上への移動が阻止され、ばねの圧縮状態を保持する。ローブ表面は、保持具を上の位置に抑える。図24は、逆転プロフィール・カム・ローブのプロフィール図である。
本発明の好ましい実施例
【０１２７】
図25は、個別のばねと、閉鎖位置に弁を有する電磁アセンブリとを備える電磁弁作動システムの切欠図である。図26は、個別のばねと電磁アセンブリを備える電磁弁作動システムの上面略図である。ここでは、2個の電磁石が示されているが、1個の電磁石でもよい。本好適実施例では、両方の電磁石は、一緒に付勢される。
【０１２８】
弁ステムに固定されているばね保持部は、作動停止ばねと弁ばねとの間でエネルギを転送するために、線形に移動する。弁ステムに固定されているクラッパは、磁石アセンブリと電磁アセンブリとの間を移動する。本実施例において、弁ステムは、相補スレッドを有する他の部分と係合するねじ端を有する部分を有する複合構造である。磁石アセンブリは、永久磁石を備えている。実施例によっては、永久磁石のN極と永久磁石のS極が、当該電磁石を引きつけまたは反発するのに用いられる点に注意すべきである。
【０１２９】
図25に示されるように、ばねが、一部の弁移動の間、好ましくは、弁システムの動的質量から分離されているように、保持部から最も遠いそれらの端に固定されていて、かつ、ばね保持部に固定されていないことが好ましい。1つの例示的実施形態の場合、ばねは、660 lbs./perインチの定格を有する。電磁弁システムの場合、弁ステム軸は、磁性がない。
【０１３０】
閉鎖位置または開放位置のいずれの場合においても、永久磁石は、クラッパに対するラッチ手段を提供する。図25に示されるように、永久磁石は、弁開放位置に圧縮された弁ばねを保持し、これによって、弁ばねは位置エネルギの高レベルを保持する。
【０１３１】
クラッパが永久磁石を取り囲むポールに対してラッチ係合されている、閉鎖位置から、電磁石に対して印加されたエネルギは、閉鎖位置からクラッパを解放するために、制御可能に付勢される。電磁石にエネルギが付勢されると、電磁石は、永久磁石の永久磁石磁束に対向する電磁磁束を発生させる。印加された対向する電磁磁束が、永久磁石を保持している力を、作動停止スプリング力により印加されたばね力のそれより下まで低下させると、弁は、開放し始める。
【０１３２】
弁が開放し始めるにつれて、（一定の磁束を有する）永久磁石の印加された力は、低下する。弁が開放しそしてクラッパが永久磁石から離れるにつれて、永久磁石から印加された磁束密度は、非常に急速に低下し、引き寄せる力は急速に減少する。
【０１３３】
ばね保持部が移動しそして中間域の方に進むにつれて、スプリング力は等しくなり、そしてステムの運動エネルギは最大に到達する。ばね保持部が移動し続け、これによって、アセンブリの移動質量の運動エネルギが、弁ばねに蓄積される位置エネルギに変換される。アセンブリの移動質量は、典型的には、クラッパ、弁、保持部、そしてばねの少なくとも一部の結合質量に等しい。
【０１３４】
電磁作動システムの好ましい実施例の場合、弁トレインの運動質量は、作動停止にする弁ばねとばねの構成によって最小化される。これにより、運動エネルギは、移動の中央域において、弁ばねと作動停止ばねとの間で転送され、そして、これによって、第一または第二ばねの何れかの質量が、一部の移動のための弁トレインの有効質量から実質的に分離されている。
【０１３５】
たとえば、図25に示されるように、ばね保持部が中央域を超えて移動するにつれて、作動停止ばねが、アセンブリから分離される（図25）一方、弁ばねが、クラッパ、弁、そしてばね保持部を備える弁アセンブリの更なる下方への移動によって圧縮される。
【０１３６】
弁アセンブリが行程の端に（例えば、開放位置の方に）接近するとき、弁アセンブリの運動エネルギは、弁ばねに蓄積された位置エネルギに転換されるので、弁、クラッパ、そしてばね保持部は、減速する。行程の限界近くで、電磁石から印加された磁束は、開放位置の弁をラッチ係合するための引き寄せる力を供給する。
【０１３７】
上述の通り、永久磁石と電磁石との間からの引き寄せる力は、変位距離に比例している、すなわち、行程の最終端領域において強い引き寄せる力が、存在する。本発明の好ましい実施例の場合、従って、「軟」着陸を促進するために、接近する電磁石にエネルギを制御可能に与えることができる。
【０１３８】
ばね保持部が、移動の最低限界まで弁ばねを圧縮すると、すなわち、クラッパが、電磁石の接片に接近すると、クラッパが電磁石に接近するにつれて磁石力が増大するので、クラッパは、電磁アセンブリ・コアに接触しそしてラッチ係合する。行程の限界で、磁気保持力は対向する弁ばね力より大きいので、弁は開放位置においてラッチ係合する。本発明において、コアは、固体または積層材料により形成することができる。コアに対し積層材を用いる場合、クラッパも、積層体（好ましくは、コアの磁束に一致する連続螺旋）により形成してもよい。積層構造は、造るのに安価でかつ重量も軽く、かつ、磁束分布を歪めるエディ電流を生成しかつエネルギを失うことを阻止する。本実施例において、好適な永久磁石は、3/16" x 1-1/2" x 1-1/2"の寸法を有する。
【０１３９】
図25と図26に図示された電磁弁システムの場合、弁は、閉鎖位置または開放位置の何れかにおいて最小エネルギを与えることにより、ラッチ係合する。
【０１４０】
例えば、外部制御（図11、図12）から与えられたエネルギ信号により、いずれのラッチ状態からの解放も、制御可能である。図12に示されるように、外部コントローラは、クラッパにラッチ係合される電磁石に信号（すなわち、エネルギ・パルス）を送る。印加されたパルスは永久磁石の引力に打ち勝つ。これにより、圧縮されたばね（例えば、弁ばね）が、アセンブリに働き、アセンブリを、逆の位置の方に移動させる。
【０１４１】
本願明細書では、弁作動停止システムとその使用方法が、内燃機関のようなエンジンと関連させて記載されているが、必要に応じ、この装置と技術を、広範囲の交替内部燃焼および／またはハイブリッド・エンジン、またはそれらの任意の組み合わせに対して実施することもできる。さらにまた、必要に応じ、この装置と技術を、多種多様な弁および／またはアクチュエータまたはそれら任意の組合せに対して実施することもできる。したがって、本発明は、特定の好ましい実施例に関して詳述されたが、従来技術において本発明が関係する当業者は、さまざまな変更態様および強化を、添付の請求項の趣旨および範囲から逸脱することなく、なすことができることを理解するであろう。
【０１４２】
本願明細書においては、弁システムとその使用方法が、内燃機関のような、エンジンと関連させて記載されているが、必要に応じ、この装置と技術が、広範囲の交替内部燃焼および／またはハイブリッド・エンジン、またはそれらの任意の組合せに対して実施することもできる。さらにまた、必要に応じ、この装置と技術は、多種多様な弁および／またはアクチュエータまたはそれらの任意も組合せに対して実施することもできる。
【０１４３】
したがって、本発明が、特定の好ましい実施例に関して詳述されたが、本発明が関係する分野の当業者は、さまざまな変更および強化を、添付の請求項の趣旨および範囲から逸脱することなく、なすことができることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】電磁弁システムの部分的な断面図である。
【図２】永久磁石クラッパボックスの上面図である。
【図３】Model 1 単一ソレノイド電磁弁制御システムの部分切欠図である。
【図４】個別のばねと電磁アセンブリとを備える電磁弁作動システムの第一切欠図である。
【図５】個別のばねと電磁アセンブリを備える電磁弁作動システムの第二切欠図である。
【図６】個別のばねと電磁アセンブリとを備える電磁弁作動システムの上面図である。
【図７】個別のばねと電磁アセンブリとを備える好適な電磁弁作動システムの第一切欠図である。
【図８】個別のばねと電磁アセンブリとを備える好適な電磁弁作動システムの第二切欠図である。
【図９】鉄または磁気材料を有するレシプロ式ディスク・クラッパを有する電磁弁システムの略図である。
【図１０】永久磁石レシプロ式ディスク・クラッパを備える電磁弁システムの略図である。
【図１１】電磁弁システムに連結されるコントローラと電力モジュールの略図である。
【図１２】電磁弁システムに関連する制御および動力回路の詳細な略図である。
【図１３】電磁石と制御弁位置を作動させるために使用されるトランジスタ回路の概略図である。
【図１４】機械的バネ作動停止機構の詳細な断面図である。
【図１５】作動停止セットを有する第一位置の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図１６】作動停止セットを有する第二作動停止の位置の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図１７】作動可能でかつ閉鎖された第一位置の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図１８】作動可能でかつ開かれた第二位置の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図１９】作動停止セットを有する第一位置の交互の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図２０】作動停止セットを有する作動停止の第二位置の交互の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図２１】作動可能でかつ閉鎖された第一位置の交互の機械的弁作動停止システムの詳細な部分的な断面図である。
【図２２】作動可能でかつ開かれた第二位置の交互の機械的弁作動停止システムの詳細な部分断面図である。
【図２３】スプリング・ラッチ機構の部分的な詳細切欠図である。
【図２４】逆側面カム・ローブの側面図である。
【図２５】交替電磁弁システムの部分切欠図である。
【図２６】交替電磁弁システムの端面図である。
【符号の説明】
【０１４５】
10   電磁弁システム
12   弁
14   ステム
16   シリンダーヘッド
18   弁ガイド
20a  閉鎖位置
20b  開放位置
21a  閉鎖位置
21b  開放位置
22   多種多様なポート
24   弁表面
25,26  クラッパ
28   弁ばね
30   作動停止ばね
32   リテーナ
34   永久磁石
36   電磁石
42   永久磁石
44   N極
46   S極
52   ヨークアセンブリ
54   電気伝導導線
56   環状心
57   電流
58   クラッパ・ヨーク
82   磁力
84   距離
102  排気弁
134  電磁アセンブリ
190  第一切欠図
192  ばね保持部
193  中間域
195  機械的スリーブ
198  電磁アセンブリ
200  第二切欠図
206  上面略図
210  第一切欠図
212,214  全幅磁極
222  開口ストップ
224  ばね
226  電磁石
227  係止合成物
228  固定端
240,300  略図
250  切欠図
253  接片
302  外部制御
304  電力モジュール
356  エネルギ
372  LC回路
378  電気振動
611a 第一端
611b 第二端
612  弁
615  弁シート
616  ヘッド
617  弁ポート
620  ばねランディング
622  作動停止ばね
624  リング・ホルダ
626  第一保持具着陸
628  第二保持具着陸
630  カムばね
632  カム・キャップ
634  カムシャフト
636  カム・ローブ
640  作動停止ラッチ
650  最上位置
652  位置
662,672  作動停止状態
660,670,680,690  部分切欠図
682,692  作動可能な状態
700,710,720,730  断面図
742  ばね作動停止機構
744  弁キャップ
770  プロフィール
772  カム・ローブ
【図１】
2006503228.tif 000003
【図２】
2006503228.tif 000004
【図３】
2006503228.tif 000005
【図４】
2006503228.tif 000006
【図５】
2006503228.tif 000007
【図６】
2006503228.tif 000008
【図７】
2006503228.tif 000009
【図８】
2006503228.tif 000010
【図９】
2006503228.tif 000011
【図１０】
2006503228.tif 000012
【図１１】
2006503228.tif 000013
【図１２】
2006503228.tif 000014
【図１３】
2006503228.tif 000015
【図１４】
2006503228.tif 000016
【図１５】
2006503228.tif 000017
【図１６】
2006503228.tif 000018
【図１７】
2006503228.tif 000019
【図１８】
2006503228.tif 000020
【図１９】
2006503228.tif 000021
【図２０】
2006503228.tif 000022
【図２１】
2006503228.tif 000023
【図２２】
2006503228.tif 000024
【図２３】
2006503228.tif 000025
【図２４】
2006503228.tif 000026
【図２５】
2006503228.tif 000027
【図２６】
2006503228.tif 000028
【国際調査報告】
2006503228.tif 000029