(57)【要約】【課題】内燃機関の高回転領域において、十分な空気量を確保できるよう吸気バルブ又は排気バルブの開閉弁速度を設定した場合、低回転領域で吸気バルブと排気バルブの双方が開弁するオーバーラップを行うと弁体とピストンが干渉するおそれがある。【解決手段】弁体とピストンが干渉すると判定された場合には、弁体とピストンが干渉すると判定されない場合と比べて吸気バルブの開弁速度を小さくて吸気バルブの開弁時期を進角させる、又は、排気バルブの閉弁速度を小さくして排気バルブの閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行し、吸気バルブの開弁時期を排気バルブよりも進角させる。【選択図】図４
2018009480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンと、
電磁石に電流を印加することで発生する電磁力によって弁体を変位させる電磁駆動装置を有する吸気バルブ及び排気バルブと、を備えた内燃機関の制御装置において、
前記電磁駆動装置に流す電流値を制御することで前記吸気バルブの弁速度と前記排気バルブの弁速度のうちの少なくとも一方を変更する弁速度変更手段と、
前記弁体と前記ピストンが干渉するかを判定する干渉判定手段と、
前記吸気バルブの開弁指示、又は前記排気バルブの閉弁指示を行なう指示手段と、を備え、
前記干渉判定手段によって前記弁体と前記ピストンが干渉すると判定される場合には、前記弁体と前記ピストンが干渉しないように、前記弁速度変更手段が、前記弁体と前記ピストンが干渉すると判定されない場合と比較して前記吸気バルブの弁速度を小さくする、又は前記排気バルブの弁速度を小さくすることの少なくとも一方を実行した後に、前記指示手段が、前記吸気バルブの開弁時期を前記排気バルブの閉弁時期よりも進角させるように前記吸気バルブの開弁指示、及び、前記排気バルブの閉弁指示を行なうことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
一の気筒にピストンと、電磁石に電流を印加することで発生する電磁力によって弁体を変位させる電磁駆動装置を有する複数の吸気バルブと複数の排気バルブとを備え、
前記電磁石に所定の電流値を印加した際に、前記電磁駆動装置によって、複数の吸気バルブの弁速度が異なるように設定され、且つ、前記複数の排気バルブの弁速度が異なるように設定された内燃機関の制御装置において、
前記弁体と前記ピストンが干渉するかを判定する干渉判定手段と、
前記吸気バルブの開弁指示、又は、前記排気バルブの閉弁指示を行なう指示手段と、を備え、
前記干渉判定手段によって前記弁体と前記ピストンが干渉すると判定される場合には、前記弁体と前記ピストンが干渉しないように、前記指示手段が、前記複数の吸気バルブのうち弁速度が小さい吸気バルブの開弁時期を前記複数の排気バルブのうち弁速度が小さい排気バルブの閉弁時期よりも進角させるように前記複数の吸気バルブの開弁指示、及び、前記排気バルブの閉弁指示を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、電磁駆動装置を用いて駆動される吸気バルブと排気バルブを備え、少なくとも吸気バルブの開弁時期を排気行程中に進角し、吸気バルブと排気バルブの双方が開弁する（以下、オーバーラップともいう）期間を設定することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、内燃機関において、電磁駆動装置を用いて駆動される吸気バルブと排気バルブを備え、各バルブの開閉時期、バルブリフト量、開閉速度を変更するバルブ開閉制御が行われている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１５９３２７号公報
【特許文献２】特開平２−２９４５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
吸気量及び排気量は、バルブ（以下、弁体ともいう）の開弁時間に相当する開弁時期及び閉弁時期、バルブリフト量から定まるが、高回転領域において十分な空気量を確保するためにはバルブリフト量を大きくする必要がある。そして、高回転領域の比較的短い開弁時間の中でバルブリフト量を大きくするためには、吸気バルブ及び排気バルブの弁速度を大きくする必要がある。従来では、回転数に関わらず、弁速度を一定に制御していたため、弁速度は高回転、高負荷領域で吸気量及び排気量が確保できる程度の弁速度に設定されていた。ここで弁速度とは、吸気バルブ及び排気バルブが、エンジンヘッドのシート部に密着した状態から設定されたバルブリフト量まで変位する、又は、設定されたバルブリフト量からエンジンヘッドのシート部に密着するまでにかかる時間を指す。
【０００６】
また、吸気の充填効率の向上や排ガスの掃気作用による出力の向上、内部ＥＧＲを導入することによるエミッション悪化の抑制、ポンピングロス低減などのために、オーバーラップが要求される場合がある。そして、オーバーラップ要求があった場合には、オーバーラップ要求がない場合と比べて吸気バルブの開弁時期を進角させる、又は、排気バルブの閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行する必要がある。しかし、弁速度は高回転、高負荷領域で十分な空気量が確保できる程度に弁速度が設定されているため、内燃機関の低回転領域においては、弁体とピストンが干渉してしまう虞があり、オーバーラップを設定できない問題があった。
【０００７】
図８のタイムチャートを用いて、本発明が解決しようとする課題を説明する。図８の実線は経過時間に対する吸気バルブ及び排気バルブのリフト軌跡を表し、破線は経過時間に対するピストンの軌跡を表している。図８（Ａ）は、内燃機関が高回転領域における吸気バルブ、排気バルブ、ピストンの軌跡を表す。ピストンの位置はクランクアングルによって一義に決まるため、高回転領域では、排気行程開始から吸気行程終了までの時間は短く、ピストンが弁体の移動範囲に存在する時間は短くなる。そのため、吸気バルブ、及び、排気バルブとピストンが干渉することなく、オーバーラップを設定することができる。
【０００８】
しかしながら、内燃機関が低回転領域の場合には、図８（Ｂ）のように、高回転領域と比較して排気行程開始から吸気行程終了までの時間は長く、ピストンが弁体の移動範囲に存在する時間は長くなる。そのため、図８（Ｃ）にあるように、オーバーラップ要求があり、内燃機関の高回転領域と同様の弁速度で吸気バルブを進角、又は、排気バルブを遅角すると、弁体とピストンが干渉する虞がある。そのため、内燃機関の低回転領域においてはオーバーラップを設定することが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、オーバーラップを設定できる内燃機関の回転数領域を拡大する内燃機関の制御装置を提供することである。
【００１０】
上記の目的を達成するために、第１の発明では、ピストンと、電磁石に電流を印加することで発生する電磁力によって弁体を変位させる電磁駆動装置を有する吸気バルブ及び排気バルブと、を備えた内燃機関の制御装置において、前記電磁駆動装置に流す電流値を制御することで前記吸気バルブの弁速度と前記排気バルブの弁速度のうちの少なくとも一方を変更する弁速度変更手段と、前記弁体と前記ピストンが干渉するかを判定する干渉判定手段と、前記吸気バルブの開弁指示、又は前記排気バルブの閉弁指示を行なう指示手段と、を備え、前記干渉判定手段によって前記弁体と前記ピストンが干渉すると判定される場合には、前記弁体と前記ピストンが干渉しないように、前記弁速度変更手段が、前記弁体と前記ピストンが干渉すると判定されない場合と比較して前記吸気バルブの弁速度を小さくする、又は前記排気バルブの弁速度を小さくすることの少なくとも一方を実行した後に、前記指示手段が、前記吸気バルブの開弁時期を前記排気バルブの閉弁時期よりも進角させるように前記吸気バルブの開弁指示、及び、前記排気バルブの閉弁指示を行なうことを特徴とする。
【００１１】
弁速度を小さくすることで、オーバーラップ期間中のバルブリフトを小さくし、弁体とピストンとが干渉することなく吸気バルブの開弁時期を進角させる、又は、排気バルブの閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行できる。そのため、オーバーラップを設定する内燃機関の回転数領域を拡大することができる。
【００１２】
第２の発明では、一の気筒にピストンと、電磁石に電流を印加することで発生する電磁力によって弁体を変位させる電磁駆動装置を有する複数の吸気バルブと複数の排気バルブとを備え、前記電磁石に所定の電流値を印加した際に、前記電磁駆動装置によって、複数の吸気バルブの弁速度が異なるように設定され、且つ、前記複数の排気バルブの弁速度が異なるように設定された内燃機関の制御装置において、前記弁体と前記ピストンが干渉するかを判定する干渉判定手段と、前記吸気バルブの開弁指示、又は、前記排気バルブの閉弁指示を行なう指示手段と、を備え、前記干渉判定手段によって前記弁体と前記ピストンが干渉すると判定される場合には、前記弁体と前記ピストンが干渉しないように、前記指示手段が、前記複数の吸気バルブのうち弁速度が小さい吸気バルブの開弁時期を前記複数の排気バルブのうち弁速度が小さい排気バルブの閉弁時期よりも進角させるように前記複数の吸気バルブの開弁指示、及び、前記排気バルブの閉弁指示を行うことを特徴とする。
【００１３】
弁速度が小さい弁体の方が、弁速度が大きい弁体よりもオーバーラップ期間中のバルブリフトが小さくなるので、弁体とピストンとが干渉することなく吸気バルブの開弁時期を進角させる、又は、排気弁の閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行できる。そのため、オーバーラップを設定する内燃機関の回転数領域を拡大することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の内燃機関の制御装置によると、弁体とピストンとが干渉することなく、吸気バルブの開弁時期を進角することと、排気バルブの閉弁時期を遅角することのうちの少なくとも一方を実行することできるため、内燃機関の回転数において、オーバーラップを設定する内燃機関の回転数領域を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１、及び第２の実施形態における全体のシステム構成の概略図。
【図２】第１、及び第２の実施形態における吸気バルブの概略図。
【図３】第１の実施形態における制御のフローチャート。
【図４】第１の実施形態における制御のタイムチャート。
【図５】第２の実施形態における制御のフローチャート。
【図６】第２の実施形態における制御のタイムチャート。
【図７】第２の実施形態の変形例における吸気バルブの概略図。
【図８】本発明の課題を説明するタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態について説明する。図１に示す内燃機関１はコンロッド４およびクランクシャフト５から構成されるクランク機構を備え、そのクランク機構に連結されたピストン２と内燃機関１のエンジンヘッド８によって燃焼室３が形成されている。その燃焼室３はエンジンヘッド８に装着されている吸気バルブ１０、排気バルブ１１および点火プラグ１２によって密閉される。吸気バルブ１０、排気バルブ１１は電磁駆動装置４０、４１で動作される。内燃機関１はスロットルバルブ１７の操作とピストン２の往復動作によって、燃焼に必要な空気を燃焼室３に吸入する。内燃機関１に吸入される空気はエアクリーナ１５で空気中に含まれる埃やごみが除去され、空気量センサ１６で 燃料噴射量の演算に基となる吸入空気量が計測される。スロットルバルブ１７の開度が小さい場合はスロットルバルブ１７より下流の吸気ポート１９および燃焼室３内は大気圧より低い負圧となるため、吸気管内圧力センサ１４は吸気管内の圧力を常に計測し、内燃機関１の制御に反映させている。
【００１７】
内燃機関１を制御するコントロールユニット６３は、各種のセンサからの信号を基に内燃機関１の運転状態を検出する運転状態検出手段６４と、内燃機関１に装着されている電磁駆動装置４０、４１の動作を制御する駆動回路３０と、燃料噴射弁１３から噴射される燃料量と噴射時期を制御する燃料噴射制御手段６６を備えている。内燃機関１を搭載した車両のユーザ６０によって操作されたアクセルペダル６１の操作量はポテンショメータ６２によって電気信号に変換され、コントロールユニット６３内の運転状態検出手段６４に入力される。運転状態検出手段に入力される信号として、その他には例えばクランクシャフト５に装着されたクランク角度センサ７、前述した空気量センサ１６、吸気管内圧力センサ１４、排気管内に取り付けられた空燃比センサ２４、排気触媒２６の温度を検出する温度センサ２５、燃焼室３に取り付けられ燃焼室３内の圧力を検出する圧力センサ２１、ノッキングを検出するノックセンサ２２等がある。駆動回路３０は運転状態検出手段６４からの信号を基に吸気バルブ１０及び排気バルブ１１を動作させる電磁駆動装置４０、４１に駆動電流を出力し、吸気バルブ１０及び排気バルブ１１の開閉弁動作を制御する。燃料噴射制御手段６６は運転状態検出手段６４からの信号を基に燃料噴射弁１３に制御信号を出力し、燃料噴射量と噴射時期を調整する。
【００１８】
図２に本実施形態に使用する吸気バルブ１０用の電磁駆動装置４０の詳細について説明する。ここでは吸気バルブ用１０の電磁駆動装置４０について説明するが、排気バルブ１１用の電磁駆動装置４１でも吸気バルブ１０用の電磁駆動装置４０と同様に排気バルブ１１が駆動される。吸気バルブ１０はエンジンヘッド８に装着されたバルブガイド３１に沿って可動する。吸気バルブ１０のステム部分１０ａには電磁石５０、５１に吸引されるような素材でできた吸引板３２とその吸引板３２をバルブステム１０ａに固定するための部材３３が装着されている。なお、本構成ではバルブリフト量は一定の値となるが、バルブリフト量を変更できる可変バルブ機構の場合には、バルブリフト量を適宜変更しても良い。
【００１９】
図１に記載のコントロールユニット６３から駆動回路３０に制御信号が印加され、駆動回路３０で制御された電流が電磁石５０、５１に印加されると、電磁力が発生し、吸引板３２は電磁石５０または５１に吸引され、吸引板３２が固定されているバルブの開閉弁動作が行われる。具体的には、開弁動作時はロア電磁石５１に電流が印加されることで吸引板３２がロア電磁石５１方向に吸引される。その時、吸気バルブ１０の傘部１０ｃがエンジンヘッド８のシート部から離れ、吸気ポート１９と燃焼室３が連通しガス交換が行われる。開弁期間中はロア電磁石５１に電流を印加し続けることで吸引板３２はロア電磁石５１に吸引されたままとなる。したがって、吸気バルブ１０は最大リフト量を継続維持する。閉弁動作時はロア電磁石５１に印加されていた電流が停止するとともに、アッパー電磁石５０に電流が印加され吸引板３２はアッパー電磁石５０方向に吸引される。この時バルブ１０の傘部１０ｃがエンジンヘッド８のシート部に密着することで吸気ポート１９と燃焼室３が遮断され、ガス交換が終了する。
【００２０】
アッパー電磁石５０やロア電磁石５１に印加する電流値を大きくすると、電磁石で発生する電磁力も大きくなる。そのため、吸引板３２がアッパー電磁石５０又はロア電磁石５１に吸引される弁速度も大きくなる。よって、アッパー電磁石５０やロア電磁石５１に印加する電流値を大きくすると、電流値が小さいときに比べて吸気バルブ１０又は排気バルブ１１の弁速度が大きくなる。
【００２１】
内燃機関の高回転、高負荷領域においては、吸気量及び排気量を確保しなければならないため、バルブリフト量を大きく確保する必要がある。よって、吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１の弁速度を大きくする必要がある。そのため従来では、内燃機関の回転数に関わらず、高回転領域でのバルブリフト量が確保できる程度の電流値をアッパー電磁石５０やロア電磁石５１に印加している。
【００２２】
ここで、吸気の充填効率の向上や排ガスの掃気作用によって出力を向上させるためや、内部ＥＧＲを導入することによるエミッション悪化の抑制、更にポンピングロス低減などのために、オーバーラップが要求される場合がある。そして、オーバーラップ要求があった場合には、オーバーラップ要求がない場合と比べて吸気バルブ１０の開弁時期を進角させる、又は、排気バルブ１１の閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行する。
【００２３】
しかし、内燃機関の低回転領域においては、弁体とピストンとの干渉を避ける必要があるため、内燃機関の高回転領域に合わせて設定された弁速度と等しい弁速度で弁体を駆動すると、オーバーラップを設定できない虞がある。
【００２４】
そこで、内燃機関１の回転数と負荷から、吸気バルブ１０の開弁時期、排気バルブ１１の閉弁時期が算出され、弁体とピストン２が干渉すると判定された場合には、判定されない場合と比べて吸気バルブ１０の弁速度を小さくして開弁時期を進角させる、又は、排気バルブ１１の弁速度を小さくして排気バルブ１１の閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行する。具体的には、弁体とピストン２が干渉すると判定された場合には、吸気バルブ１０の開弁速度を小さくするために、弁体とピストン２が干渉すると判定されない場合と比べてロア電磁石５１に印加する電流値を小さくして弁速度を小さくする、又は、アッパー電磁石５２に印加する電流値を小さくして弁速度を小さくすることの少なくとも一方を実行する。
【００２５】
よって、弁体とピストン２が干渉せずに、吸気バルブ１０の弁速度を小さくすることで吸気バルブ１０の開弁時期を進角する、又は、排気バルブ１１の弁速度を小さくすることで排気バルブ１１の閉弁時期を遅角することのうちの少なくとも一方を実行することができるため、オーバーラップを設定できる回転数の領域を拡大することができる。
【００２６】
弁体とピストン２が干渉するかを判定する判定手段について説明する。内燃機関１の回転数、及び、内燃機関１の負荷要求から吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１の開弁時期、閉弁時期が算出される。弁体とピストン２が干渉するかを判定する前は、回転数に関わらず、吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１の弁速度は所定の弁速度として計算される。そのため、ピストン２の軌跡が定められる内燃機関１の回転数と、吸気バルブ１０の開弁時のリフト軌跡が定められる吸気バルブ１０の開弁時期、及び、吸気バルブ１０のバルブリフト量から、マップを用いることや、ピストン２の軌跡と吸気バルブ１０の軌跡を算出することにより、吸気バルブ１０がピストン２と干渉するかを判定することができる。また、ピストン２の軌跡が定められる内燃機関１の回転数と、排気バルブ１０の閉弁時のリフト軌跡が定められる排気バルブ１０の閉弁時期、及び、吸気バルブ１０のバルブリフト量から、排気バルブ１１がピストン２と干渉するかを判定することができる。
【００２７】
ここから、図３のフローチャートを用いて、第１の実施形態における制御の説明を行う。
【００２８】
Ｓ１では、運転状態検出手段６４から、内燃機関１の回転数と内燃機関１の負荷を検出する。そして、Ｓ２において、吸気バルブ１０の開弁時期、及び、排気バルブ１１の閉弁時期を設定する。吸気バルブ１０と排気バルブ１１が共に開弁状態となるように、吸気バルブ１０の開弁時期が排気バルブ１１の閉弁時期よりも進角された場合には、オーバーラップが設定されたこととなる。
【００２９】
Ｓ３では、弁体とピストン２が干渉するかを判定する。Ｓ３での判定が否定された場合には、弁体とピストン２が干渉しないため、Ｓ４に進み、アッパー電磁石５０、５２、及びロア電磁石５１、５３に印加する電流値Iを、予め定められた所定の電流値I0に設定する。
【００３０】
一方、Ｓ３での判定が肯定された場合には弁体とピストン２が干渉する虞があるため、Ｓ５に進み、干渉すると判定されない場合と比較してアッパー電磁石５０、５２、及びロア電磁石５１、５３に印加する電流値Iを、Ｓ３での判定が否定されたときに印加する電流値I0よりも小さい電流値I1に設定する。
【００３１】
Ｓ６では、吸気バルブ１０、又は、排気バルブ１１に開弁指示があるかを判定する。Ｓ１で設定された開弁時期になった場合に、開弁指示が出される。Ｓ６での判定が肯定された場合には、Ｓ７でアッパー電磁石５０、又は、アッパー電磁石５２に設定した電流値Iを印加し、Ｓ８に進む。一方、Ｓ６での判定が否定された場合には、Ｓ８に進む。
【００３２】
Ｓ８では、吸気バルブ１０、又は、排気バルブ１１に閉弁指示があるかを判定する。Ｓ１で設定された閉弁時期になった場合に、閉弁指示が出される。Ｓ８での判定が肯定された場合には、Ｓ９でロア電磁石５１、又は、ロア電磁石５３に設定した電流値Iを印加し、第１の実施形態の制御を終了する。一方、Ｓ８での判定が否定された場合には、第１の実施形態の制御を終了する。なお、Ｓ９でロア電磁石５１、又は、ロア電磁石５３に印加する電流値は、Ｓ３での判定が否定されたときに印加する電流値I0よりも小さければ、Ｓ７でアッパー電磁石５０，５２に印加する電流値と異なっていても良い。
【００３３】
図４のタイムチャートを用いて、第１の実施形態における吸気バルブ１０、排気バルブ１１、及びピストン２の動作について説明する。ここで、図４の実線は経過時間に対する吸気バルブ１０及び排気バルブ１１のリフト軌跡を表し、破線は経過時間に対するピストン２の軌跡を表している。また、図４では、吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１の弁速度を小さく設定した場合のタイムチャートを表しているが、吸気バルブ１０、又は、排気バルブ１１の一方の弁速度を小さく設定してもよい。図４（Ａ）は、図３のＳ３において判定が肯定された場合のタイムチャートを表している。この場合には、内燃機関１の回転数に関わらず、高回転領域でバルブリフト量を確保できる程度に弁速度が設定されている。しかしながら、低回転領域においては、ピストンとの干渉を避ける必要があるため、オーバーラップ期間を設けることができない場合がある。
【００３４】
一方、図４（Ｂ）は、図３のＳ３において判定が否定され、Ｓ４を実行後のタイムチャートを表している。この場合には、吸気バルブ１０の開弁速度及び排気バルブ１１の閉弁速度を小さくしている。これにより、弁体とピストン２とが干渉することなく、吸気バルブ１０の開弁時期を進角、及び、排気バルブ１１の閉弁時期を遅角することができるため、オーバーラップを設定することができる。
【００３５】
なお、吸気バルブ１０の開弁時の弁速度、又は、排気バルブ１１の閉弁時の弁速度の少なくとも一方を小さくすることで、オーバーラップを設定しても良い。これにより、弁体とピストン２が干渉することなくオーバーラップを設定できると共に、少なくとも吸気バルブ１０の閉弁時、及び、排気バルブ１１の開弁時の弁速度は変更しないため、吸気効率と排気効率の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、各シリンダに吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１が複数設けられていた場合には、複数の吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１全ての弁速度を小さくしてもよいし、複数の吸気バルブ１０、又は、排気バルブ１１の一部の弁速度を小さくしてもよい。弁速度を小さくするように変更した吸気バルブ１０、排気バルブ１１の開閉時期を変更することで、オーバーラップを設定できる回転数領域を拡大することができる。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態においては、第１の実施形態と比較して、複数の吸気バルブ１０の弁速度、及び、複数の排気バルブ１１の弁速度を予め異なるように設定されており、弁体とピストン２が干渉すると判定された場合に、複数の吸気バルブ１０、及び、複数の排気バルブ１１のうち、相対的に弁速度が小さく設定された吸気バルブ１０の開弁時期を進角、又は、排気バルブ１１の閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行する点が異なる。
【００３８】
本実施形態では、複数の吸気バルブ１０の弁速度、及び、複数の排気バルブ１１の弁速度を予め異なるように設定する手段として、アッパー電磁石５０、及び、ロア電磁石５１に巻きつけるコイルの巻き数を変更する。電磁石に巻くコイルの巻き数が多い場合は巻き数が少ない場合と比較して、等しい電流値を印加した際に電磁石で発生する電磁力は大きくなる。そのため、電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が少ないときに比べて多いほど、弁速度は大きくなる。
【００３９】
そして、弁体とピストン２が干渉すると判定される場合には、電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が少ない吸気バルブ１０の開弁時期を進角、又は、排気バルブ１１の閉弁時期を遅角させることの少なくとも一方を実行する。こうすることで、弁体とピストン２が干渉せずにオーバーラップを設定でき、且つ、弁速度が大きい吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１によって必要な吸気量、及び、排気量を確保することができる。
【００４０】
ここから図５のフローチャートを用いて、第２の実施形態の制御の説明を行う。Ｓ１１では、運転状態検出手段６４から、内燃機関１の回転数と内燃機関１の負荷を検出する。そして、Ｓ１２において、吸気バルブ１０の開弁時期、及び、排気バルブ１１の閉弁時期を設定する。
【００４１】
Ｓ１３では、弁体とピストン２が干渉するかを判定する。Ｓ１３での判定が否定された場合には、弁体とピストン２が干渉しないため、Ｓ１５に進み、予め定められた電流値を電磁石に印加し、第２の実施形態の制御を終了する。
【００４２】
一方、Ｓ１３での判定が肯定された場合には、吸気バルブ１０と排気バルブ１１のうちの少なくとも一方がピストン２と干渉する虞があるため、Ｓ１４に進み、電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が少ない吸気バルブ１０の開弁時期を進角する、又は、電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が少ない排気バルブ１１の閉弁時期を遅角することのうちの少なくとも一方を実行する。その後Ｓ１５に進み、予め定められた電流値を電磁石に印加し、第２の実施形態の制御を終了する。
【００４３】
Ｓ１５では、吸気バルブ１０、又は、排気バルブ１１に開弁指示があるかを判定する。開弁指示のタイミングは、開弁時期と電磁石に印加する電流値から算出される。Ｓ１５での判定が肯定された場合には、Ｓ７でアッパー電磁石５０、または、アッパー５２に設定した電流値Iを印加し、Ｓ１７に進む。一方、Ｓ１５での判定が否定された場合には、Ｓ１７に進む。
【００４４】
Ｓ１７では、吸気バルブ１０、又は、排気バルブ１１に閉弁指示があるかを判定する。閉弁指示のタイミングは、閉弁時期と電磁石に印加する電流値から算出される。Ｓ１７での判定が肯定された場合には、Ｓ１８でロア電磁石５１、又は、ロア電磁石５３に設定した電流値Iを印加し、第２の実施形態の制御を終了する。一方、Ｓ１７での判定が否定された場合には、第２の実施形態の制御を終了する。
【００４５】
図６のタイムチャートを用いて、第２の実施形態における吸気バルブ１０、排気バルブ１１、及びピストン２の動作について説明する。ここで、図６は、図５のＳ１３において判定が肯定され、Ｓ１４を実行後の場合のタイムチャートを表している。図６の実線のＡは経過時間に対する電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が多い吸気バルブ１０のリフト軌跡、実践のＢは経過時間に対する電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が多い排気バルブ１１のリフト軌跡、一点破線のＣは経過時間に対する電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が少ない吸気バルブ１０のリフト軌跡、一点破線のＤは経過時間に対する電磁石に巻きつけるコイルの巻き数が少ない排気バルブ１１のリフト軌跡、破線は経過時間に対するピストン２の軌跡を表している。これにより、ピストン２とコイルの巻き数が少ない吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１が干渉することなくオーバーラップ期間を設定できると共に、コイルの巻き数が多い吸気バルブ１０、及び、排気バルブ１１によって、吸気効率、排気効率の減少を抑制することができる。
【００４６】
＜変形例＞
また、第２の実施形態では、複数の吸気バルブ１０、及び、複数の排気バルブ１１において、電磁石に巻きつけるコイルの巻き数を変更することで弁速度を変更したが、電磁石が発する電磁力とスプリングが発する付勢力とを協働させることで弁を開閉駆動する構成においては、複数の吸気バルブ１０、及び、複数の排気バルブ１１においてスプリングの弾性係数を変更することで弁速度を変更しても良い。図７では、弁体１１０のバルブステム１１０ａに吸引板１３２が取付けられており、この吸引板１３２はスプリング１３４，１３５により中立位置に付勢されている。この吸引板１３２の下側にロア電磁石１５１が配置され、上側にアッパー電磁石１５０が配置されている。
【００４７】
弾性係数が小さいほど吸引板１３２が変位した際の付勢力が小さくなる。そのため、開弁時期の動作に当たる、電流を印加する電磁石をアッパー電磁石１５０からロア電磁石１５１に切り替えた場合、又は、閉弁時期の動作に当たる、電流を印加する電磁石をロア電磁石１５１からアッパー電磁石１５１に切り替えた場合には、スプリング１３４，１３５の弾性係数が大きいときに比べて小さいほど、弁速度は小さくなる。そして、弁速度を小さくするようにスプリング１３４，１３５の弾性係数を小さくした吸気バルブ１０、排気バルブ１１の開閉時期を変更することで、オーバーラップを設定できる回転数領域を拡大することができる。
【００４８】
なお、第１の実施形態、及び、第２の実施形態の構成では、弁体とピストン２が干渉するかを判定しているが、判定する代わりに内燃機関１の回転数と負荷が所定の領域にある場合に、第１の実施形態においては、弁速度が小さくなるように電磁石に印加する電流値を小さくし、吸気バルブ１０の開弁時期を排気バルブ１１の閉弁時期よりも進角させるように吸気バルブ１０の開弁指示、及び、排気バルブ１１の閉弁指示を行ってもよい。また、第２の実施形態においては、弁速度が小さく設定された吸気バルブ１０の開弁指示、及び、排気バルブ１１の閉弁指示を行ってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１…エンジン、２…ピストン、３…燃焼室、４…コンロッド、５…クランク軸、８…エンジンヘッド、１０…吸気バルブ、１１…排気バルブ、１２…点火プラグ、１３…燃料噴射弁、１９、吸気ポート、２０…燃料噴霧、２１…燃焼圧力センサ、２２…ノックセンサ、２４…空燃比センサ、３０…可変バルブ制御手段、４０…吸気バルブ用の電磁駆動装置、４１…排気バルブ用の電磁駆動装置、５０…電磁石、６３…コントロールユニット
【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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【図７】
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【図８】
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