(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化する内燃機関の電磁動弁装置において、
前記初期化される直前の吸・排気弁のリフトピーク値をモニターして記憶するリフトピーク値モニター手段と、
前記リフトピーク値モニター手段に記憶された値に基づいて、初期化される直前の吸・排気弁のリフトピーク値を一定に保持するように初期化時の通電条件を制御する通電条件制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の電磁動弁装置。
【請求項２】
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化する内燃機関の電磁動弁装置において、
前記初期化されるまでの吸・排気弁の振動回数をモニターして記憶する振動回数モニター手段と、
前記振動回数モニター手段に記憶された値に基づいて、初期化されるまでの吸・排気弁の振動回数を一定に保持するように初期化時の通電条件を制御する通電条件制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の電磁動弁装置。
【請求項３】
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化する内燃機関の電磁動弁装置において、
機関の運転停止時から吸・排気弁の振動が略減衰し終るまでの振動回数あるいは時間が大きいときは前記始動前における開弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電電流値及び通電時間を増大し、同じく振動回数あるいは時間が小さいときは前記始動前における開弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電電流値及び通電時間を減少するように学習することによって、前記始動前において初期化されるまでの初期化時間を一定に保持するように初期化時の通電条件を制御する通電条件制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の電磁動弁装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に使用する電磁動弁装置に関し、特にバネ質量系の固有振動数を利用して電磁動弁装置を初期化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備えた電磁動弁装置において、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化するようにしたものがある（特開平９−３０３１２２公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種の従来の共振現象を利用して電磁動弁装置を初期化する方法では、初期化時にコイルヘ流す方形波交流電流の電流値及び通電時間を、初期化が適切に行われるように予め設定された値としているが、バネ定数の低下、コイルの劣化による吸引力の低下及びバルブデポジット等による摩擦力変化による影響により、初期化時間が延長したり初期化を失敗したりしてくる。
【０００４】
そこで、上記の問題を防止するべく、電流値や通電時間を予め相当大きめに設定しているが、その結果、消費電力の増加を招いていた。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、常時初期化に過不足のない通電が行われるようにした内燃機関の電磁動弁装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化する内燃機関の電磁動弁装置において、
前記初期化される直前の吸・排気弁のリフトピーク値をモニターして記憶するリフトピーク値モニター手段と、
前記リフトピーク値モニター手段に記憶された値に基づいて、初期化される直前の吸・排気弁のリフトピーク値を一定に保持するように初期化時の通電条件を制御する通電条件制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化する内燃機関の電磁動弁装置において、
前記初期化されるまでの吸・排気弁の振動回数をモニターして記憶する振動回数モニター手段と、
前記振動回数モニター手段に記憶された値に基づいて、初期化されるまでの吸・排気弁の振動回数を一定に保持するように初期化時の通電条件を制御する通電条件制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保持させる閉弁用電磁石と、を備え、機関の始動前に前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に通電して吸・排気弁を振動し振幅を増大させつつ閉弁又は開弁状態に保持させて初期化する内燃機関の電磁動弁装置において、
機関の運転停止時から吸・排気弁の振動が略減衰し終るまでの振動回数あるいは時間が大きいときは前記始動前における開弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電電流値及び通電時間を増大し、同じく振動回数あるいは時間が小さいときは前記始動前における開弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電電流値及び通電時間を減少するように学習することによって、前記始動前において初期化されるまでの初期化時間を一定に保持するように初期化時の通電条件を制御する通電条件制御手段と、
を含んで構成したことを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、初期化される直前の吸・排気弁のリフトピーク値をモニターしつつ、該リフトピーク値を一定に保持するように通電条件を制御する。これにより、バネ定数の低下、コイルの劣化による吸引力の低下及びバルブデポジットによる摩擦力変化などにより、初期化完了直前の振幅が小さくなりすぎて初期化に失敗したり、又は振動回数を増大せざるを得ず初期化が遅れたりすることを防止でき、また、初期化直前の振幅が大きすぎて無駄に電力が消費されることを防止でき、必要最小限の消費電力により、一定時間内で確実に初期化を完了することができる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明によれば、初期化完了までの振動回数を一定に保持するように制御されるので、振動回数が増大して初期化が遅れることを防止でき、又、必要以上に少ない振動回数で初期化完了するような無駄な電力消費を防止できる。
【００１１】
また、請求項３に係る発明によれば、例えば、機関の運転停止時から吸・排気弁の振動が略減哀し終るまでの振動や時間が、ばね定数が低下したことにより増大するときは、初期化されにくくなるので通電量を増大させ、又、部品ばらつきによりばね定数が大きすぎるときは、初期化されやすくなるので通電量を減少させることにより、必要最小限の電力消費で適切な初期化完了時間に制御できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る手段を示したブロック図である。
【００１３】
図２は本発明に係る電磁動弁装置の全体縦断面構成図であり、電磁動弁装置は、シリンダヘッド上に設けられる非磁性材料製のハウジング２と、吸・排気弁１のステムに一体に設けられてハウジング２内に移動自由に収納されるアーマチャ４と、該アーマチャ４を吸引して吸・排気弁１を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチャ４の上面に対向する位置でハウジング２内に固定配置される閉弁用電磁石５と、該アーマチャ４を吸引して吸・排気弁１を閉弁作動させる電磁力を発揮可能なようにアーマチャ４の下面に対向する位置でハウジング２内に固定配置される開弁用電磁石６と、吸・排気弁１の閉弁方向に向けてアーマチャ４を付勢する閉弁側戻しバネ７と、吸・排気弁１の開弁方向に向けてアーマチャ４を付勢する開弁側戻しバネ８と、を備えて構成される。そして、閉弁用電磁石５と開弁用電磁石６とを共に消磁したときに、吸・排気弁１は全開位置と閉弁位置との間の略中央位置にあるように、閉弁側戻しバネ７と開弁側戻しバネ８とのバネ力が設定され、閉弁用電磁石５のみを励磁したときに吸・排気弁１は閉弁し、開弁用電磁石６のみを励磁したときに吸・排気弁１は開弁（全開）するように駆動される。該電磁動弁装置が吸気弁駆動手段を構成する。
【００１４】
前記電磁動弁装置による吸・排気弁１の吸・排気のための開閉時期は、エンジンの運転状態に基づいて設定された目標開閉時期となるように制御されるが、特に、吸・排気弁１の吸気下死点前の閉時期ＩＶＣを、アクセル開度とエンジン回転速度、或いはこれらに基づいて設定された要求トルクなどに基づいて広範囲に可変制御して吸入空気量を制御するようになっている。
【００１５】
前記吸・排気弁１は機関の停止時、前記したように閉弁用電磁石５と開弁用電磁石６とが消磁されて中間位置にある。そして機関の始動に先立ち、閉弁用電磁石５と開弁用電磁石６とを交互に通電させて共振させ、振幅が十分大きくなったところで、閉弁（又は開弁、通常は閉弁）状態に保持して、初期化を行う。
【００１６】
また、ハウジング２にはアーマチャ４の位置により吸・排気弁１のリフト値を検出するリフトセンサ３からの信号はマイクロコンピュータを内蔵したコントロールユニット１０に入力され、検出データはメモリに記憶されると共に、該データに基づいて前記初期化のための通電が学習制御される。
【００１７】
次に、前記学習制御の各実施の形態について説明する。
まず、第１の実施形態を、図３に示すフローチャートに従って説明する。
ステップ２０２でイグニッションスイッチが入り、ステップ２０４で、閉弁用コイル５ａと開弁用コイル６ａに交互に同じ方形波交流電流が同一時間だけ流れ、ばね質量系の固有振動を利用した電磁動弁装置の初期化が開始される。
【００１８】
次に、ステップ２０６では、初期化が開始してからアーマチャ４が閉弁用電磁石５（又は開弁用電磁石６、以下閉弁用電磁石５で代表する。）に着座して初期化が完了する直前のアーマチャ４の最大振幅位置を、リフトピーク値Ｌｉとしてリフトセンサ３で計測し、該リフトピーク値Ｌｉをコントロールユニット１０のマイクロコンピュータのメモリ（ＲＯＭ）に記憶する。即ち、リフトセンサ３とメモリとによりリフトピーク値モニター手段が構成される。
【００１９】
そして、ステップ２０８で初期化が終了すると、図４に示すように着座保持区間を経て、実動区間に至り、弁の開閉動作が行われる。
一方、ステップ２１０では、ステップ２０６で記憶したリフトピーク値Ｌｉが予め設定された下限値Ｌｉｍｉｎよりも小さいか否かを判定され、小さい場合には、ステップ２１６に進み、今回の初期化時のコイルに流す電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃに夫々一定値ａ，ｂだけ増加させた値を、メモリに記憶しておき、次回の初期化時にフィードバックする。これにより、次回の初期化時には、最大振幅時のリフトピーク値Ｌｉを下限値Ｌｉｍｉｎ以上に増加させることができるので、初期化時間の延長を防止することができ、したがって、一定時間内で確実に初期化を完了することができる。なお、該学習されたデータに従って次回の通電を制御するコントロールユニット１０の機能が通電条件制御手段を構成する（以下の実施の形態でも同様）。
【００２０】
また、ステップ２１０でリフトピーク値Ｌｉが下限値Ｌｉｍｉｎ以上のときは、ステップ２１２に進み、リフトピーク値Ｌｉがあらかじめ設定された上限値Ｌｉｍａｘ以下であるか否かを判定し、上限値Ｌｉｍａｘ以下の場合には、今回の初期化時にコイルに流した電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃをそのまま次回の初期化時にフィードバックする。これにより、次回の初期化も今回の初期化と同様に再現することができる。
【００２１】
また、ステップ２１２でリフトピーク値Ｌｉが上限値Ｌｉｍａｘより大と判定された場合は、ステップ２１２に進み、今回の初期化時にコイルに流した電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃを夫々一定値ｃ，ｄだけ減少させた値を次回の初期化時にフィードバックする。これにより、次回の初期化時には、最大振幅時のリフト値を上限値Ｌｉｍａｘ以下に減少させることができるので、無駄に消費する電流量を減らし、消費電力を低減できる。また、通電量が大きすぎるとアーマチャ４に勢いがありすぎてコイルに衝突した際に跳ね返ってしまい却って初期化を遅らせてしまうようなこともあるが、このようなことも防止できる（以下の実施形態でも同様）。
【００２２】
次に、第２の実施形態を、図５に示したフローチャートに従って説明する。ステップ３０２でイグニッションスイッチが入り、ステップ３０４で、前記同様に電磁動弁装置の初期化が開始される。
【００２３】
次に、ステップ３０６では、初期化が開始してからアーマチャ４が閉弁用電磁石５に着座して初期化が完了するまでにアーマチャ４が振動した回数を、リフトセンサ３の通過回数をマイクロコンピュータのカウンタでカウントすることによって計測し、該計測値をメモリに記憶する。即ち、リフトセンサ３及びカウンタ、メモリとにより振動回数モニター手段が構成される。
【００２４】
そして、ステップ３０８で初期化が終了すると、図６に示すように着座保持区間を経て、実動区間に至り、弁の開閉動作が行われる。
一方、ステップ３１０では、通電条件制御手段によって、ステップ３０６で計測したアーマチャの振動回数Ｎｆが予め設定された値Ｎｆ０よりも大きいか否かを判定し、大きい場合は、ステップ３１２に進み、今回の初期化時のコイルに流す電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃに夫々一定値ｅ，ｆだけ増加させた値を通電条件制御手段のメモリに記憶しておき、次回の初期化時にフィードバックする。
【００２５】
これにより、初期化完了までの振動回数Ｎｆが設定値Ｎｆに減少して初期化の遅れを防止できる。
また、ステップ３１０で、アーマチャ４の振動回数Ｎｆが設定値Ｎｆ０よりも小さいか否かを判定され、小さい場合は、ステップ３１４に進み、今回の初期化時のコイルに流す電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃに夫々一定値ｇ，ｈだけ減少させた値を通電条件制御手段のメモリに記憶しておき、次回の初期化時にフィードバックする。これにより、アーマチャ４の振動回数Ｎｆは設定値Ｎｆ０に増加し、消費電力を低減できる。
【００２６】
次に、第３の実施形態を、図７に示したフローチャートに従って説明する。ステップ４０２でイグニッションスイッチが入り、ステップ４０４で、前記同様に電磁動弁装置の初期化が開始される。
【００２７】
次に、ステップ４０６では、初期化完了時の閉弁（又は開弁）状態をリフトセンサ３で検出すると共に、初期化開始から完了までの経過時間Ｔｆをタイマで計測してメモリに記憶される。即ち、リフトセンサ３及びタイマとメモリとにより初期化特性モニター手段が構成される。
【００２８】
そして、ステップ４０８で初期化が終了すると、図８に示すように着座保持区間を経て、実動区間に至り、弁の開閉動作が行われる。
一方、ステップ４１０では、ステップ４０６で記憶した初期化開始から完了までの経過時間Ｔｆをもとに、マイクロコンピュータのメモリ（ＲＯＭ）に記憶されている表１に示すような時間の範囲に対してあらかじめ決められたコイルに流す電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃを夫々、次回の初期化時にフィードバックする。
【００２９】
【表１】
0003601385.tif 000002
【００３０】
なお、初期化開始から完了までの経過時間Ｔｆの関数としてコイルに流す電流値Ｉｃあるいはコイル通電時間Ｔｃを次回の初期化時にフィードバックするようにしてもよい。このような機構にすることにより、過不足のない通電が行われ一定時間で確実に初期化を完了させることができる。
【００３１】
次に、第４の実施形態を、図９に示したフローチャートに従って説明する。ステップ５０２でエンジンが停止した際には、ステップ５０４で一旦アーマチャ４は閉弁用電磁石５あるいは開弁用電磁石６に着座した後、ステップ５０６で閉弁用電磁石５及び開弁用電磁石６の両方の通電が切られ、図１０に示すようなアーマチャ４の減衰振動が始まる。
【００３２】
次に、ステップ５０８では、この減衰振動が開始してから、減衰振動がおさまるまでの振動回数又は時間を前記のリフトセンサ３又はタイマで計測して、メモリに記憶する。
【００３３】
即ち、リフトセンサ３又はタイマとメモリとにより初期化特性モニター手段が構成される。一方、ステップ５１０では、通電条件制御手段によって振動回数Ｎ、及び減衰時間Ｔｇが予め設定された振動回数の上限値Ｎｇmax（又は減衰時間の上限値Ｔｇmax）よりも大きいか否かを判定して、大きい場合は、ステップ５１６に進み、今回の初期化時のコイルに流す電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃに夫々一定値ｉ，ｊだけ増加させた値を通電条件制御手段のメモリに記憶しておき、次回の初期化時にフィードバックする。これにより、次回の初期化時には、ばね定数が低下したことによる初期化時間の延長を防止することができる。
【００３４】
また、ステップ５１０で振動回数Ｎｇ、及び減衰時間Ｔｇが前記減衰回数の上限値Ｎｇmax（又は減衰時間の上限値Ｔｇmax）よりも小さい場合には、ステップ５１２に進み、減衰回数Ｎｇ（又は減衰時間Ｔｇ）が予め設定された振動回数の下限値Ｎｇmin（又は減衰時間の下限値Ｔｇmin）よりも小さいか否かを判定し、大きい場合には、今回の初期化時にコイルに流した電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃをそのまま次回の初期化時にフィードバックする。これにより、次回の初期化も今回の初期化と同様に再現することができる。
【００３５】
また、ステップ５１２で、振動回数Ｎｇ（又は減衰時間Ｔｇ）が前記振動回数の下限値Ｎｇmin（又は減衰時間の下限値Ｔｇmin）より小さいと判定された場合には、ステップ５１４に進み、今回の初期化時にコイルに流した電流値Ｉｃ及びコイル通電時間Ｔｃを夫々一定値ｋ，ｌだけ減少させた値を次回の初期化時にフィードバックする。これにより、特に、使用開始時のばねの部品ばらつきによってばね定数が大きすぎる場合に、消費電力を低減できる。
【００３６】
また、前記初期化特性は機関温度（冷却水温度）によっても変化するので、上記各パラメータは、図１１に示すように、機関温度（冷却水温度）に対して可変に設定するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る各手段のブロック図
【図２】本発明に係る一実施の形態の電磁動弁装置の全体縦断面構成図
【図３】第１の実施の形態に係る電磁駆動弁の初期化制御を示すフローチャート
【図４】第１の実施の形態に係る制御時の状態を示すタイムチャート
【図５】第２の実施の形態に係る電磁駆動弁の初期化制御を示すフローチャート
【図６】第２の実施の形態に係る制御時の状態を示すタイムチャート
【図７】第３の実施の形態に係る電磁駆動弁の初期化制御を示すフローチャート
【図８】第３の実施の形態に係る制御時の状態を示すタイムチャート
【図９】第４の実施の形態に係る電磁駆動弁の初期化制御を示すフローチャート
【図１０】第４の実施の形態に係る制御時の状態を示すタイムチャート
【図１１】前記各制御時に使用される各パラメータの設定例を示す図。
【符号の説明】
１  吸・排気弁
２  ハウジング
３  リフトセンサ
４  アーマチャ
５  閉弁用電磁石
５ａ  閉弁用コイル
６  開弁用電磁石
６ａ  閉弁用コイル
７  閉弁側戻しバネ
８  開弁用戻しバネ
１０  コントロールユニット
Ｉｃ  コイルに流す電流値
Ｔｃ  コイル通電時間
Ｌｉ  リフトピーク値
Ｎｆ  アーマチャの振動回数
Ｔｆ  初期化開始から完了までの経過時間
Ｎｇ  減衰回数
Ｔｇ  減衰時間
【図１】
0003601385.tif 000003
【図２】
0003601385.tif 000004
【図３】
0003601385.tif 000005
【図４】
0003601385.tif 000006
【図５】
0003601385.tif 000007
【図６】
0003601385.tif 000008
【図７】
0003601385.tif 000009
【図８】
0003601385.tif 000010
【図９】
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【図１０】
0003601385.tif 000012
【図１１】
0003601385.tif 000013