(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁又は排気弁である弁体を電磁力により開閉駆動する電磁駆動弁であって、
内燃機関のクランキングが開始されてクランク角を検出可能となった後にクランク角に同期した所定の開閉タイミングで前記弁体を開閉駆動する通常駆動手段と、
クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体に対しては、クランク角が検出可能となった時点から開閉駆動を開始する始動時駆動手段と、を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項２】
請求項１記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁は閉弁保持され、かつ、前記排気弁は開弁保持されており、
前記排気弁の閉弁駆動が開始される前に前記吸気弁の開弁駆動が開始されるのを禁止する開弁禁止手段を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁は閉弁保持され、かつ、前記排気弁は開弁保持されており、
クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体は、クランク角が検出可能となった時点のピストン位置が上死点近傍となる気筒の吸気弁であることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項４】
請求項１記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁及び前記排気弁は共に閉弁保持されており、
前記排気弁の開弁駆動が開始される前に前記吸気弁の開弁駆動が開始されるのを禁止する開弁禁止手段を備えることを特徴とする電磁駆動弁。
【請求項５】
請求項１又は４記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁及び前記排気弁は共に閉弁保持されており、
クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体は、クランク角が検出可能となった時点のピストン位置が下死点近傍となる気筒の排気弁であることを特徴とする電磁駆動弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁に係り、特に、内燃機関の吸気弁及び排気弁を開閉駆動するうえで好適な電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開昭１０−２５２４２６号公報に開示される如く電磁駆動弁が知られている。上記公報に開示される電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、弁体に連結されたアーマチャとを備えている。弁体及びアーマチャは弁体の軸方向に変位することができる。以下、弁体及びアーマチャを可動部と称す。
【０００３】
アーマチャの上方には第１電磁石及びアッパスプリングが配設されている。また、アーマチャの下方には第２電磁石及びロアスプリングが配設されている。アーマチャはアッパスプリング及びロアスプリングにより、第１電磁石と第２電磁石との中間の中立位置に保持されている。第１電磁石及び第２電磁石は、それぞれ、励磁電流が供給されることによりアーマチャを吸引する電磁力を発生する。
【０００４】
上記従来の電磁駆動弁によれば、第１電磁石に励磁電流を供給することで、可動部を第１電磁石側に変位させることができる。また、第２電磁石に励磁電流を供給することで、可動部を第２電磁石側に変位させることができる。従って、上記従来の電磁駆動弁によれば、第１電磁石及び第２電磁石に適当なタイミングで励磁電流を供給することで、排気弁又は吸気弁を任意のタイミングで開閉させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般に、排気弁又は吸気弁の開閉タイミングを電子制御する内燃機関においては、所定の気筒のピストンが所定位置（例えば上死点）を通過した時点で、クランク角の検出が可能となり、以後、クランク角に同期したタイミングで排気弁及び吸気弁の開閉駆動が行われる。このため、上記の内燃機関において、クランキングが開始された後、ピストンが上記所定位置を通過する直前に吸気弁又は排気弁の開閉タイミングとなる場合には、その吸気弁又は排気弁の駆動開始を次のサイクルまで待つこととなり、その分、吸気弁及び排気弁の始動が遅れてしまう。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の吸気弁及び排気弁の始動を早めることが可能な電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、内燃機関の吸気弁又は排気弁である弁体を電磁力により開閉駆動する電磁駆動弁であって、
内燃機関のクランキングが開始されてクランク角を検出可能となった後にクランク角に同期した所定の開閉タイミングで前記弁体を開閉駆動する通常駆動手段と、
クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体に対しては、クランク角が検出可能となった時点から開閉駆動を開始する始動時駆動手段と、を備える電磁駆動弁により達成される。
【０００８】
請求項１記載の発明において、内燃機関のクランキングが開始されてクランク角を検出可能となった後、通常駆動手段による弁体の開閉駆動が可能となる。始動時駆動手段は、クランク角を検出可能となった時点が所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体に対して、クランク角が検出可能となった時点から開閉駆動を開始する。このため、弁体の開閉駆動を通常駆動手段による次サイクルの開閉タイミングまで待って行うことが不要となり、通常駆動手段による弁体の始動を早めることができる。
【０００９】
なお、本発明において、弁体の開弁期間とは、弁体が全閉位置から全開位置まで駆動される期間、弁体が全開位置に保持された期間、及び、弁体が全開位置から全閉位置まで駆動される期間を含むものとする。また、弁体の開弁駆動とは、弁体を全閉位置から全開位置へ向けて駆動することを意味し、また、弁体の閉弁駆動とは、弁体を全開位置から全閉位置へ向けて駆動することを意味するものとする。
【００１０】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁は閉弁保持され、かつ、前記排気弁は開弁保持されており、
前記排気弁の閉弁駆動が開始される前に前記吸気弁の開弁駆動が開始されるのを禁止する開弁禁止手段を備えることとしてもよい。
【００１１】
請求項２記載の発明において、内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、吸気弁は閉弁保持され、かつ、排気弁は開弁保持されている。このため、排気弁の閉弁駆動が開始される前に吸気弁の開弁駆動が開始されると、排気弁及び吸気弁が共に開弁された状態が形成される。かかる状態では、排気管側から吸気管側へガスが逆流し、そのガスが吸気行程において燃焼室へ流入することで、燃焼性が悪化する。これに対して、本発明では、排気弁の閉弁駆動が開始される前に吸気弁の開弁駆動が開始されることが禁止されるため、上記の如き燃焼性の悪化が防止され、良好な燃焼性が得られる。
【００１２】
また、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁は閉弁保持され、かつ、前記排気弁は開弁保持されており、
クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体は、クランク角が検出可能となった時点のピストン位置が上死点近傍となる気筒の吸気弁であってよい。
【００１３】
請求項３記載の発明において、クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体は、クランク角が検出可能となった時点のピストン位置が上死点近傍となる気筒の吸気弁である。従って、始動時駆動手段により弁体の開閉駆動が始動される時点では、排気弁が開弁された状態でピストンが上死点に向けて変位することで、燃焼室内のガスは排気管側へ排気されている。これにより、内燃機関の前回の運転時の既燃ガスが燃焼室に残存した状態で点火が行われることが防止され、良好な燃焼性が得られる。
【００１４】
また、請求項４に記載する如く、請求項１記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁及び前記排気弁は共に閉弁保持されており、
前記排気弁の開弁駆動が開始される前に前記吸気弁の開弁駆動が開始されるのを禁止する開弁禁止手段を備えることとしてもよい。
【００１５】
請求項４記載の発明において、内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、吸気弁及び排気弁は共に閉弁保持されている。かかる状態では、内燃機関の前回の運転時の既燃ガスが燃焼室内に残存している可能性がある。かかる既燃ガスが燃焼室から排出されない状態のままでは、燃焼室における燃焼性が悪化する。これに対して、本発明では、排気弁の開弁駆動が開始される前に吸気弁の開弁駆動が開始されることが禁止される。すなわち、排気弁の開弁により燃焼室からの排気が行われた後に吸気弁が開弁されるため、上記の如き燃焼性の悪化が防止され、良好な燃焼性が得られる。
【００１６】
更に、請求項５に記載する如く、請求項１又は４記載の電磁駆動弁において、
内燃機関のクランキング開始からクランク角が検出可能となるまでは、前記吸気弁及び前記排気弁は共に閉弁保持されており、
クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体は、クランク角が検出可能となった時点のピストン位置が下死点近傍となる気筒の排気弁であってよい。
【００１７】
請求項５記載の発明において、クランク角を検出可能となった時点が前記所定の開閉タイミングで定められた開弁期間中となる弁体は、クランク角が検出可能となった時点のピストン位置が下死点近傍となる気筒の排気弁である。従って、ピストンが所定の位置に達した後に排気弁の開弁駆動が行われることで、その後、ピストンが上死点に向けて変位する過程で燃焼室からガスが排出される。これにより、燃焼室に既燃ガスが存在する状態で点火が行われることが防止され、良好な燃焼性が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である電磁駆動弁が適用された内燃機関の構成図を示す。本実施例のシステムはＥＣＵ１０により制御される。内燃機関は、シリンダブロック１２を備えている。シリンダブロック１２の内部には、シリンダ１４およびウォータジャケット１６が形成されている。本実施例の内燃機関は、４気筒型内燃機関であり４つのシリンダ１４を備えている。図１は、そのうち一のシリンダ１４を表す。
【００１９】
シリンダ１４の内部にはピストン１８が配設されている。ピストン１８は、シリンダ１４の内部を、図１における上下方向に摺動することができる。シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド２０が固定されている。シリンダヘッド２０には、各シリンダ毎に吸気ポート２２および排気ポート２４が形成されている。
【００２０】
シリンダヘッド２０の底面、ピストン１８の上面、およびシリンダ１４の側壁は、燃焼室２６を画成している。上述した吸気ポート２２および排気ポート２４は、共に燃焼室２６に開口している。吸気ポート２２の燃焼室２６側の開口端部、および、排気ポート２４の燃焼室２６側の開口端部には、それぞれバルブシート２８，３０が形成されている。燃焼室２６には、また、点火プラグ３２の先端が露出している。
【００２１】
シリンダヘッド２０には電磁駆動弁３８及び４０が組み込まれている。電磁駆動弁３８は弁体４２を備えている。弁体４２は内燃機関の吸気弁として機能する。すなわち、弁体４２は、バルブシート２８に着座することにより吸気ポート２２と燃焼室２６との間を遮断し、また、バルブシート２８から離座することにより吸気ポート２２と燃焼室２６との間を導通させる。以下、弁体４２を吸気弁４２とも称す。一方、電磁駆動弁４０は弁体４４を備えている。弁体４４は内燃機関の排気弁として機能する。すなわち、弁体４４は、バルブシート３０に着座することにより排気ポート２４と燃焼室２６との間を遮断し、また、バルブシート３０から離座することにより排気ポート２４と燃焼室２６との間を導通させる。以下、弁体４４を排気弁４４とも称す。
【００２２】
電磁駆動弁３８及び４０は、同一の構成を有している。以下、図２を参照して、それらの代表例として、電磁駆動弁３８の構成および動作について説明する。図２は、電磁駆動弁３８の全体構成を表す断面図である。
図２に示す如く、吸気弁４２は弁軸４５に連結されている。弁軸４５はシリンダヘッド２０の内部に固定されたバルブガイド４６により軸方向に変位可能に保持されている。弁軸４５の上端部近傍にはロアリテーナ５０が保持されている。電磁駆動弁３８は、また、弁軸４５の上端部に当接するアーマチャシャフト４８を備えている。アーマチャシャフト４８は、非磁性材料で構成されたロッド状の部材である。ロアリテーナ５０の下部にはロアスプリング５２が配設されている。ロアスプリング５２の下端は、シリンダヘッド２０に当接している。ロアスプリング５２は、ロアリテーナ５０およびアーマチャシャフト４８を、図２における上方へ向けて付勢している。
【００２３】
アーマチャシャフト４８の上端部には、アッパリテーナ５４が固定されている。アッパリテーナ５４の上部には、アッパスプリング５６の下端部が当接している。アッパスプリング５６の周囲には、その外周を取り巻くように円筒状のアッパキャップ５７が配設されている。アッパスプリング５６の上端部は、アッパキャップ５７に螺着されたアジャストボルト５８に当接している。アッパスプリング５６は、アッパリテーナ５４およびアーマチャシャフト４８を、図２における下方へ向けて付勢している。
【００２４】
アーマチャシャフト４８の外周には、アーマチャ６０が接合されている。アーマチャ６０は、軟磁性材料で構成された環状の部材である。アーマチャ６０の上方には、アッパコイル６２及びアッパコア６４が配設されている。また、アーマチャ６０の下方には、ロアコイル６６及びロアコア６８が配設されている。アッパコア６４およびロアコア６８は、共に磁性材料で構成された部材である。アーマチャシャフト４８は、アッパコア６４およびロアコア６８の中央部に、摺動可能に保持されている。また、アッパコイル６２及びロアコイル６６は図示しない駆動回路に接続されている。駆動回路はＥＣＵ１０から供給される制御信号に応じてアッパコイル６２及びロアコイル６６に励磁電流を供給する。
【００２５】
アッパコア６４およびロアコア６８の外周には、外筒７４が配設されている。アッパコア６４およびロアコア６８は、両者間に所定の間隔が確保されるように、外筒７４により保持されている。また、上述したアッパキャップ５７は、アッパコア６４の上端面に固定されている。アジャスタボルト５８は、アーマチャ６０の中立位置がアッパコア６４とロアコア６８の中央となるように調整されている。
【００２６】
電磁駆動弁３８において、アーマチャ６０がアッパコア６４に当接した状態では、吸気弁４２はバルブシート２８に着座する。この状態は、アッパコイル６２に所定の励磁電流が供給されることにより維持される。以下、吸気弁４２がバルブシート２８に着座した状態での吸気弁４２の位置を全閉位置と称す。
吸気弁４２が全閉位置に維持されている状態で、アッパコイル６２に供給されていた励磁電流が遮断されると、アーマチャ６０に作用していた電磁力が消滅する。アーマチャ６０に作用していた電磁力が消滅すると、アッパスプリング５６に付勢されることにより、アーマチャ６０が図２における下方へ向けて変位する。アーマチャ６０の変位量が所定値に達した時点で、ロアコイル６６に適当な励磁電流が供給されると、今度はアーマチャ６０をロアコア６８側へ吸引する吸引力、すなわち、吸気弁４２を図２において下方へ変位させる吸引力が発生する。
【００２７】
アーマチャ６０に対して上記の吸引力が作用すると、アーマチャ６０は、吸気弁４２と共に、ロアスプリング５２の付勢力に抗して図２における下方へ向けて変位する。吸気弁４２の変位は、アーマチャ６０がロアコア６８と当接するまで継続する。以下、アーマチャ６０がロアコア６８に当接した状態での吸気弁４２の位置を全開位置と称す。この状態は、ロアコイル６６に所定の励磁電流が供給されることにより維持される。
【００２８】
吸気弁４２が全開位置に維持されている状態で、ロアコイル６６に供給されていた励磁電流が遮断されると、アーマチャ６０に作用していた電磁力が消滅する。アーマチャ６０に作用していた電磁力が消滅すると、ロアスプリング５２に付勢されることにより、アーマチャ６０が図２における上方へ向けて変位する。アーマチャ６０の変位量が所定値に達した時点で、アッパコイル６２に適当な励磁電流が供給されると、今度はアーマチャ６０をアッパコア６４側へ吸引する吸引力、すなわち、吸気弁４２を図２において上方へ変位させる吸引力が発生する。アーマチャ６０に対して上記の吸引力が作用すると、アーマチャ６０は、吸気弁４２と共に、アッパスプリング５６の付勢力に抗して図２における上方へ向けて変位する。吸気弁４２の変位は、アーマチャ６０がアッパコア６４と当接するまで、すなわち、全閉状態となるまで継続する。
【００２９】
上述の如く、電磁駆動弁３８によれば、アッパコイル６２に所定の励磁電流を供給することにより吸気弁４２を全閉位置に向けて変位させることができると共に、ロアコイル６６に所定の励磁電流を供給することにより吸気弁４２を全開位置に向けて変位させることができる。従って、電磁駆動弁３８によれば、アッパコイル６２とロアコイル６６とに交互に励磁電流を供給することにより、吸気弁４２を、全開位置と全閉位置との間で繰り返し往復運動させることができる。
【００３０】
本実施例において、排気弁４４を備える電磁駆動弁４０は、上述した電磁駆動弁３８と同様に作動する。従って、本実施例によれば、電磁駆動弁３８，４０が備えるアッパコイル６２およびロアコイル６６に対して、それぞれ、適当なタイミングで交互に励磁電流を供給されるように、ＥＣＵ１０が駆動回路に制御信号を付与することにより、吸気弁４２および排気弁４４を任意のタイミングで開閉駆動することができる。
【００３１】
図１に示す如く、内燃機関は吸気マニホールド８０を備えている。吸気マニホールド８０はサージタンク８２と各吸気ポート２２とを連通する複数の枝管を備えている。各枝管には、燃料噴射弁８３が配設されている。燃料噴射弁８３はＥＣＵ１０から付与される指令信号に応じて燃料を枝管内に噴射する。
サージタンク８２の上流側には、吸気管８４が連通している。吸気管８４には、スロットルバルブ８６が配設されている。吸気管８４の上流側端部にはエアクリーナ８８が連通している。従って、吸気管８４にはエアクリーナ８８により濾過された外気が流入する。また、内燃機関の排気ポート２４には、排気通路９０が連通している。
【００３２】
内燃機関は、また、スタータモータ９２を備えている。スタータモータ９２の出力軸はクランクシャフトに連結されている。スタータモータ９２はＥＣＵ１０に接続されている。ＥＣＵ１０からスタータモータ９２に駆動信号が供給されることで、内燃機関のクランキングが行われる。
内燃機関には、更に、クランク角センサ９４及び気筒判別センサ９６が設けられている。クランク角センサ９４はクランクシャフトが所定のクランク角（例えば３０゜）だけ回転する毎に、１個のパルス信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。また、気筒判別センサ９６は、＃１気筒のピストンが上死点を通過する毎に、所定のＴＤＣ信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。
【００３３】
ＥＣＵ１０は、クランク角センサ９４から供給されるパルス数をカウントするカウンタを備えている。そして、内燃機関のクランキングが開始された後、最初に気筒判別センサ９６からＴＤＣ信号を受けた時点でこのカウンタをリセットし、上記パルス数のカウントを開始する。以後、ＥＣＵ１０は、そのカウンタ値を参照することにより＃１気筒の上死点を基準とするピストンの位置、すなわち、クランク角を検出することができる。ＥＣＵ１０は、検出されたクランク角に基づいて、吸気弁４２及び排気弁４４の開閉時期、燃料噴射時期、点火時期等を制御する。
【００３４】
ところで、内燃機関の通常運転時には、各気筒において、排気弁４４及び吸気弁４２はクランク角に同期したタイミングで開閉される。以下、内燃機関の通常運転時に実現される排気弁４４及び吸気弁４２の開閉タイミングを、以下、通常開閉タイミングと称す。
図３は、クランキング開始直後の、通常開閉タイミングにおける＃１気筒の排気弁４４及び吸気弁４２のリフト波形を示す図である。図３に示す如く、本実施例では、クランキングの開始に先立って吸気弁４２は閉弁位置に保持され、排気弁４４は開弁位置に保持されている。なお、図３及び以下に示す各図には、クランキング開始直後から通常開閉タイミングが実現されると仮定した場合の排気弁４４及び吸気弁４２のリフト波形を破線で示している。また、ピストンの上死点及び下死点を、図中ではそれぞれＴＤＣ及びＢＤＣで表している。
【００３５】
図３に示す如く、通常開閉タイミングにおいて、＃１気筒の排気弁４４の閉弁駆動はピストンの上死点より前のタイミングＡ１、Ａ２で開始され、また、吸気弁４２の開弁駆動も同様に上死点より前のタイミングＢ１、Ｂ２で開始される。しかしながら、上述のように、クランク角の検出が可能となるのは＃１気筒のピストンが上死点に達した後である。このため、タイミングＡ１、Ｂ１ではクランク角を認識することができず、排気弁４４及び吸気弁４２の開閉駆動が開始されるのはタイミングＡ２、Ｂ２となる。すなわち、＃１気筒における排気弁４４及び吸気弁４２の開閉駆動は、クランク角の検出が可能となってから約１サイクル分遅れることとなり、これに伴って、燃焼の開始もタイミングＴ２まで遅れてしまう。
【００３６】
これに対して、本実施例のシステムでは、＃１気筒について、クランク角の検出が可能となった直後、すなわち、ピストンが上死点に達した直後に、吸気弁４６及び排気弁４２の開閉駆動を通常開閉タイミングによる本来のタイミングから遅せて実行することとしている。
図４は、本実施例において、クランキング開始直後における排気弁４４及び吸気弁４２のリフト波形を＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、及び＃２気筒について、それぞれ、同図の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。なお、＃１気筒→＃３気筒→＃４気筒→＃２気筒の順序は、内燃機関の点火時期に対応している。また、＃１気筒のピストンの上死点は、＃４気筒のピストンの上死点、及び、＃２気筒及び＃３気筒のピストンの下死点に一致する。
【００３７】
図４に示す如く、本実施例では、クランク角の検出が可能となった時点、すなわち、＃１気筒のピストンが上死点に達した時点で、通常開閉タイミングではその前に開弁駆動又は閉弁駆動が開始されているべき排気弁４４及び吸気弁４２の駆動時期を遅らせて、上死点直後のタイミングＡ３及びＢ３においてそれぞれ閉弁駆動及び開弁駆動を開始する。このため、本実施例では、＃１気筒における排気弁４４及び吸気弁４２の開閉動作が上記図３に示す場合よりも１サイクル早い時点から開始することが可能となり、これにより、燃焼開始の時期を上記図３に示すＴ２からＴ３へ早めることができる。
【００３８】
ところで、図４（Ｄ）に破線で示す如く、通常開閉タイミングによれば、クランク角の検出が可能となった時点でピストンが下死点にある＃２気筒の吸気弁４２は開弁状態となっている。このため、図４（Ｄ）に一点鎖線で示す如く、＃２気筒の下死点の直後に、＃２気筒の吸気弁４２を開弁させると共に排気弁４４を閉弁させることにより、＃２気筒における吸排気弁の始動を早めることも考えられる。
【００３９】
しかしながら、この場合、＃２気筒のピストンが下死点に達するまでは、排気弁４４が開弁された状態でピストンが下向きに変位し、この過程で排気通路９０のガスが燃焼室２６へ吸入されている。排気通路９０には、内燃機関の前回の燃焼時に排気された既燃ガスが残存している可能性があり、かかる既燃ガスが燃焼室２６に吸入されたのでは、燃焼室２６における燃焼性が悪化してしまう。更に、下死点の直後で吸気弁４２が開弁されても、その後ピストンは上向きに変位するため燃焼室２６への吸気は行われない。このような理由から、クランク角の検出が可能となった時点でピストンが下死点にある＃２気筒については、吸気弁４２の開弁駆動を行わないこととしている。
【００４０】
これに対して、＃１気筒については、ピストンが上向きに変位する過程で燃焼室２６内のガスが排気された後、上死点直後に吸気弁４２が開弁されるため、上記の如き燃焼性の悪化が防止される。このように、本実施例では、燃焼室２６内のガスが排気通路９０へ排気された後にのみ吸気弁４２が開弁されることとなり、排気弁４４及び吸気弁４２の始動直後から良好な燃焼性を得ることが可能となっている。
【００４１】
このように、本実施例では、内燃機関のクランキング開始後、排気弁４４及び吸気弁４２の始動時期を早めつつ、その始動直後から内燃機関の良好な燃焼性を実現することができる。従って、本実施例のシステムによれば、クランキングの開始後、内燃機関を早期に始動させることができる。
なお、＃１気筒のみならず＃４気筒においても、ピストンが上死点に達した時点でクランク角の検出が可能となる。従って、クランク角の検出が可能となった直後に、＃４気筒の排気弁４４及び吸気弁４２の開閉駆動を行って＃４気筒の燃焼から開始させることとしてもよい。
【００４２】
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図５は、本実施例において、通常開閉タイミングにおける排気弁４４及び吸気弁４２のクランキング開始直後のリフト波形を、＃１気筒及び＃３気筒について、それぞれ同図の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。なお、＃３気筒のピストンは＃１気筒のピストンに対して１８０゜ＣＡ遅れて作動する。すなわち、＃１気筒のピストンが上死点に達した時点では、＃３気筒のピストンは下死点に位置している。図５に示す如く、本実施例では、クランキングの開始に先立って排気弁４４及び吸気弁４２が共に閉弁保持されている。
【００４３】
図５に示す如く、通常開閉タイミングにおいて、＃３気筒の排気弁４４の開弁駆動は、＃３気筒におけるピストンの下死点より前のタイミングＡ４、Ａ５で開始される。一方、上述のように、クランク角の検出が可能となるのは＃１気筒のピストンが上死点に達した時点、つまり、＃３気筒のピストンが下死点に達した時点からである。従って、通常開閉タイミングにおいて＃３気筒の排気弁４４の開弁駆動が実際に行われるのは、タイミングＡ５となる。この場合、通常開閉タイミングにおける＃３気筒の吸気弁４２の開弁時期は図５（Ｂ）に示すタイミングＢ４であるが、その時点まで排気弁４４は閉弁保持されているため、タイミングＢ４において吸気弁４２を開弁させることはできない。すなわち、排気弁４４が閉弁保持されたままの状態では、内燃機関の前回の運転時に生じた既燃ガスが燃焼室２６に残存している可能性があり、そのような状況下で吸気弁４２を開弁して吸気行程を行った後に点火しても適正な燃焼を実現することはできない。かかる理由により、排気弁４４の開弁動作が行われるまでは、吸気弁４２の開弁タイミングとなっても吸気弁４２を閉弁保持することが必要となるのである。
【００４４】
このように、クランキング開始直後から通常開閉タイミングを実現する場合には、＃３気筒における排気弁４４及び吸気弁４２の開閉時期が、それぞれ、タイミングＡ５及びＢ５まで遅れる。その結果、＃３気筒での最初の燃焼も、吸気弁４２の開弁による吸気行程が行われた後のタイミングＴ５まで遅れることとなる。
【００４５】
これに対して、本実施例のシステムでは、＃３気筒について、クランク角の検出が可能となった時点、すなわち、ピストンが下死点に達した時点で、通常開閉タイミングにおける排気弁４４の開弁タイミングを下死点直後まで遅らせて開弁させることとしている。
図６は、本実施例におけるクランキング開始直後の排気弁４４及び吸気弁４２のリフト波形を＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、及び＃２気筒について、それぞれ、同図の（Ａ）〜（Ｄ）に示す。図６（Ｂ）に示す如く、本実施例では、クランク角の検出が可能となった時点、すなわち、＃３気筒のピストンが下死点に達した時点で、通常開閉タイミングではその前に開弁駆動が開始されているべき排気弁４４について、下死点直後のタイミングＡ６において開弁駆動を開始する。かかるタイミングで排気弁４４を開弁させることにより、その後、ピストンの上昇行程において燃焼室２６内のガスを排気通路９０側へ排出することができるため、吸気弁４２の開弁駆動をタイミングＢ４で行うことが可能となる。その結果、＃３気筒の燃焼開始時期をＴ６まで早めることができる。
【００４６】
ところで、本実施例でも、上記第１実施例と同様に、図６（Ａ）及び（Ｄ）に一点鎖線で示す如く、クランク角の検出が可能となった直後、すなわち、＃１気筒のピストンの上死点又は＃２気筒のピストンの下死点の直後に、これら気筒の吸気弁４２の開弁駆動を行うことが考えられる。しかし、上記図５に関連して説明したように、排気弁４４及び吸気弁４２が共に閉弁保持された状態では、燃焼室２６内に前回の運転時における燃焼ガスが残存している可能性があり、かかる状態で吸気弁４２を先に開弁しても、良好な燃焼性を得ることはできない。そこで、本実施例では、クランク角の検出が可能となった時点で、通常開閉タイミングでは開弁駆動中又は開弁保持中である＃１及び＃２気筒の吸気弁４２については、開弁駆動を行わない（すなわち、通常開閉タイミングによる本来の開弁時期まで開弁させない）こととしている。
【００４７】
上述の如く、上記第２実施例では、クランキング始動に先立って排気弁４４及び吸気弁４２が共に閉弁保持されている場合に、クランク角の検出が可能となった時点でピストンが下死点にある＃３気筒について、通常開閉タイミングにおける開弁期間中である排気弁４４の開弁駆動を、下死点の直後まで遅らせたタイミングＡ６で行うことで、＃３気筒の排気弁４４及び吸気弁４２の始動時期を１サイクル早めることができる。また、クランク角の検出が可能となった時点が通常開閉タイミングにおける開弁期間中である＃１気筒及び＃２気筒の吸気弁４２については、通常開閉タイミングによる本来のタイミングで開閉駆動を開始することで、これらの気筒について良好な燃焼性を実現することが可能となる。
【００４８】
なお、上記第１及び第２実施例では、それぞれ、クランキング開始前に排気弁４４が閉弁保持され、かつ、吸気弁４２が開弁保持される場合、及び、排気弁４４及び吸気弁４２が共に閉弁保持される場合について説明し、それ以外の場合、すなわち、▲１▼排気弁４４及び吸気弁４２が共に開弁保持される場合、及び、▲２▼排気弁４４が開弁保持され、吸気弁４２が閉弁保持される場合については除外した。その理由は、▲１▼の場合には、クランキング中に排気側から吸気側へガスが逆流して燃焼性を悪化させる可能性があり、また、▲２▼の場合は、クランキング中に排気側と燃焼室との間でガスの吸入・排出が行われるため、既燃ガスの排出が十分に行われず、そのような状態で吸気弁４２の開弁時期を早めても良好な燃焼性を得ることができないからである。
【００４９】
また、上記第１及び第２実施例では、本発明に係る電磁駆動弁が４気筒型の内燃機関に適用された場合について説明したが、これに限らず、任意の気筒数の内燃機関への適用が可能である。すなわち、気筒数にかかわらず、クランキング開始前に排気弁４４が閉弁保持され、吸気弁４２が開弁保持される場合には、ピストンの上死点においてクランク角の検出が可能となる気筒（上記第１実施例における＃１気筒に相当）について弁の始動時期を早めることができ、また、排気弁４４及び吸気弁４２が共に閉弁保持される場合には、ピストンの下死点においてクランク角の検出が可能となる気筒（上記第２実施例における＃３気筒に相当）について弁の始動時期を早めることができるのである。
【００５０】
なお、上記第１及び第２に実施例においては、通常開閉タイミングが実現されるようにＥＣＵ１０が各電磁駆動弁３８、４０への通電を制御することにより特許請求の範囲に記載した通常駆動手段が、上記図４又は図６の開閉時期が実現されるようにＥＣＵ１０が各電磁駆動弁３８、４０への通電を制御することにより特許請求の範囲に記載した始動時駆動手段及び開弁禁止手段が、それぞれ実現されている。
【００５１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、吸気弁及び排気弁の始動時期を早めることができる。
また、請求項２乃至５記載の発明によれば、吸気弁及び排気弁の始動時期を早めつつ、その始動直後から内燃機関の良好な燃焼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電磁駆動弁の制御装置が適用された内燃機関の構成図である。
【図２】内燃機関が備える電磁駆動弁の全体構成を示す断面図である。
【図３】クランキング開始に先立って排気弁が開弁保持され、かつ、吸気弁が閉弁保持される場合の通常開閉タイミングによる＃１気筒の排気弁及び吸気弁のリフト波形を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例における各気筒の排気弁及び吸気弁のリフト波形を示す図である。
【図５】クランキング開始に先立って排気弁及び吸気弁が共に閉弁保持される場合の通常開閉タイミングによる＃１及び＃３気筒の排気弁及び吸気弁のリフト波形を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例における各気筒の排気弁及び吸気弁の開閉時期を示す図である。
【符号の説明】
１０  ＥＣＵ
３８、４０  電磁駆動弁
４２  弁体（吸気弁）
４４  弁体（排気弁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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