(57)【要約】【課題】  この発明は、電磁駆動弁の制御装置に関し、ラッシュアジャスタのリークダウン特性を考慮して、弁体の閉弁保持に必要な保持電流をより正確に制御することを目的とする。【解決手段】  吸気弁として機能する弁体１８を電磁力で駆動する吸気電磁駆動弁２２と、排気弁として機能する弁体２０を電磁力で駆動する排気電磁駆動弁２４とを備える。吸気電磁駆動弁２２および排気電磁駆動弁２４は、弁軸３８とアーマチャ軸４４との間に、それぞれラッシュアジャスタ（HLA）２６を備える。弁軸３８およびアーマチャ軸４４から圧縮力を受けた際にラッシュアジャスタ２６が発する反力を利用して、アーマチャ５４をアッパコア６０に保持するための保持電力を削減する。【選択図】      図２
2005273515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体が固定された弁軸と一対の電磁石の間を往復運動するアーマチャが固定されたアーマチャ軸との間に組み込まれたラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁の制御装置であって、
前記ラッシュアジャスタが発する反力を利用して、前記アーマチャを前記電磁石の一方に保持するための保持電力を削減することを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
【請求項２】
前記ラッシュアジャスタのリークダウン量を検出するリークダウン量検出手段と、
前記アーマチャを前記一方の電磁石に保持するための保持電流の標準値を算出する標準電流算出手段と、
前記リークダウン量検出手段により検出されたリークダウン量が許容値となるまでは、保持電流を前記標準値より小さくする第１の保持電流修正手段と、
前記リークダウン量検出手段により検出されたリークダウン量が許容値に達した場合には、保持電流を前記標準値とする第２の保持電流修正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項３】
前記第１の保持電流修正手段は、機関回転数が高いほど、保持電流を前記標準値より大きく削減することを特徴とする請求項１または２記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項４】
前記ラッシュアジャスタのオイル温度を検知するオイル温度検知手段を備え、
前記第１の保持電流修正手段は、前記オイル温度検知手段により検知されたオイル温度が低いほど、保持電流を前記標準値より大きく削減することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項５】
前記第１の保持電流修正手段は、内燃機関の筒内圧力が高いときには低いときに比して、保持電流を前記標準値より大きく削減することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の電磁駆動弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電磁駆動弁の制御装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として機能する弁体を電磁力で駆動する電磁駆動弁の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開平９−２１３０４号公報に開示されているように、電磁駆動弁を備える内燃機関において、筒内圧力を検出し、その検出値に応じて電磁石に供給する励磁電流を調整する制御装置が知られている。この装置では、上記検出値が高いときは検出値が低いときに比して弁体を閉弁保持するための保持電流を減少させることとしている。このため、上記従来の制御装置によれば、弁体を閉弁保持するためのアシスト力として、弁体に作用する筒内圧力を利用することにより、電磁駆動弁の低消費電力化を実現することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電磁駆動弁を備える内燃機関において、弁体が閉弁保持するためのアシスト力として、弁体に作用する筒内圧力を利用するためには、その筒内圧力に起因する力が弁軸からアーマチャ軸に伝達できる構成を有していなければならない。そのためには、弁軸とアーマチャ軸との間のタペットクリアランスをゼロとするための機構、すなわち、ラッシュアジャスタが必要となる。
【０００５】
ラッシュアジャスタは、弁軸およびアーマチャ軸から圧縮力が加えられると、リークダウン動作を行う。ラッシュアジャスタがリークダウン動作をする間は、ラッシュアジャスタの発する反力がアーマチャ軸および弁軸に作用する。アーマチャ軸がラッシュアジャスタから受ける当該反力は、ラッシュアジャスタのリークダウン特性に応じて変化するものである。従って、弁体の閉弁保持に必要な保持電流は、ラッシュアジャスタのリークダウン特性を考慮して決定されるのが望ましい。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ラッシュアジャスタのリークダウン特性を考慮して、弁体の閉弁保持に必要な保持電流をより正確に制御することのできる電磁駆動弁の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、弁体が固定された弁軸と一対の電磁石の間を往復運動するアーマチャが固定されたアーマチャ軸との間に組み込まれたラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁の制御装置であって、
前記ラッシュアジャスタが発する反力を利用して、前記アーマチャを前記電磁石の一方に保持するための保持電力を削減することを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記ラッシュアジャスタのリークダウン量を検出するリークダウン量検出手段と、
前記アーマチャを前記一方の電磁石に保持するための保持電流の標準値を算出する標準電流算出手段と、
前記リークダウン量検出手段により検出されたリークダウン量が許容値となるまでは、保持電流を前記標準値より小さくする第１の保持電流修正手段と、
前記リークダウン量検出手段により検出されたリークダウン量が許容値に達した場合には、保持電流を前記標準値とする第２の保持電流修正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第１の保持電流修正手段は、機関回転数が高いほど、保持電流を前記標準値より大きく削減することを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記ラッシュアジャスタのオイル温度を検知するオイル温度検知手段を備え、
前記第１の保持電流修正手段は、前記オイル温度検知手段により検知されたオイル温度が低いほど、保持電流を前記標準値より大きく削減することを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、前記第１の保持電流修正手段は、内燃機関の筒内圧力が高いときには低いときに比して、保持電流を前記標準値より大きく削減することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、ラッシュアジャスタがリークダウンする際にアーマチャ軸に作用する反力相当分の保持電力を削減することができる。
【００１３】
第２の発明によれば、リークダウン量が許容値となるまでは、保持電流を標準値より小さくすることができる。保持電流が弱められると、ラッシュアジャスタはリークダウンし始める。また、この発明によれば、リークダウン量が許容値に達した場合に、保持電流が標準値とされることで、アーマチャが電磁石に再ひきつけされる。このため、本発明によれば、リークダウン量が許容される期間に電磁石に供給する保持電流量を削減することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、機関回転数に基づいて保持電流の削減量を決定することができる。このため、本発明によれば、より正確に不要な保持電流量を削減することができる。
【００１５】
第４の発明によれば、ラッシュアジャスタのオイル温度に基づいて保持電流の削減量を決定することができる。このため、本発明によれば、より正確に不要な保持電流を削減することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、内燃機関の筒内圧力に基づいて保持電流の削減量を決定することができる。弁体には、筒内圧力に応じて、弁体を閉弁方向に付勢する力が作用する。このため、本発明によれば、閉弁期間中に電磁石に供給する保持電流量をより大きく削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の電磁駆動弁を搭載した内燃機関１０を示す図である。内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えている。シリンダヘッド１２には、吸気ポート１４と排気ポート１６が連通している。吸気ポート１４には吸気弁として機能する弁体１８が、排気ポート１６には排気弁として機能する弁体２０が、それぞれ配置されている。
【００１９】
内燃機関１０は、弁体１８を電磁力で駆動する吸気電磁駆動弁２２と、弁体２０を電磁力で駆動する排気電磁駆動弁２４を備えている。これらの吸気電磁駆動弁２２および排気電磁駆動弁２４は、それぞれラッシュアジャスタ２６を備えている。ラッシュアジャスタ２６は、内部にオイルが封入された密閉油式のラッシュアジャスタである。以下、本明細書中においては、ラッシュアジャスタ２６を、HLA(Hydraulic Lash Adjuster)２６とも称する。
【００２０】
図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)２８を備えている。ECU２８には、筒内圧力Pを検出する筒内圧センサ３０、機関回転数を検出するクランク角センサ３２、およびエンジン冷却水温度を検出する水温センサ３３がそれぞれ接続されている。筒内圧センサ３０は、内燃機関１０の各気筒に設けられているものとする。また、ECU２８には、EDU（Electrical Driver Unit）３４が接続されている。上述した吸気電磁駆動弁２２および排気電磁駆動弁２４は、それぞれEDU３４に接続されている。EDU３４は、ECU２８から発せられる指令に応じて吸気電磁駆動弁２２および排気電磁駆動弁２４に対して、それぞれ所望の波形で励磁電流を供給することができる。
【００２１】
次に、図２および図３を参照して、吸気電磁駆動弁２２と排気電磁駆動弁２４、およびラッシュアジャスタ２６のそれぞれの構造について説明する。尚、図２以下の各図においては、吸気電磁駆動弁２２と排気電磁駆動弁２４のいずれかに固有の説明を除き、それらに共通する説明については、吸気電磁駆動弁２２を代表させて説明することとし、排気電磁駆動弁２４についての同様の説明は、適宜省略することとする。
【００２２】
図２は、図１に示す吸気電磁駆動弁２２の構造を説明するための断面図である。吸気ポート１４には、弁座３６が設けられており、弁体１８が弁座３６に着座することにより、あるいは弁座３６から離座することにより吸気ポート１４が開閉される。弁体１８は、弁軸３８の先端に固定されている。弁軸３８には、ロアリテーナ４０が固定されている。ロアリテーナ４０の下方には、弁軸３８を上方に付勢する弾性力を発生するロアスプリング４２が配置されている。ロアスプリング４２の下端位置は、シリンダヘッド１２により規制されている。
【００２３】
弁軸３８の上端は、HLA２６を介してアーマチャ軸４４に連結されている。HLA２６は、弁軸３８とアーマチャ軸４４との相対位置を適当に変化させるべく、必要に応じて適宜伸縮する機能を有している。アーマチャ軸４４の上端部には、アッパリテーナ４６が固定されている。アッパリテーナ４６の上方には、アーマチャ軸４４を下方に付勢する弾性力を発生するアッパスプリング４８が配置されている。アッパスプリング４８の上端位置は、アジャスタ５０により規制されている。アジャスタ５０には、アーマチャ軸４４の変位を検出するための変位センサ５２が取り付けられている。変位センサ５２は、ECU２８に接続されている。
【００２４】
アーマチャ軸４４には、更に、ロアリテーナ４０とアッパリテーナ４６との中間位置において、磁性材料で構成されたアーマチャ５４が固定されている。アーマチャ５４の下方には、ロアコア５６およびロアコイル５８が配置されている。また、アーマチャ５４の上方には、アッパコア６０およびアッパコイル６２が配置されている。
【００２５】
ロアコイル５８およびアッパコイル６２は、EDU３４に接続されている。EDU３４は、ECU２８から発せられる指令に応じてロアコイル５８およびアッパコイル６２に対して、それぞれ所望の波形で励磁電流を供給することができる。
【００２６】
図３は、図１に示すラッシュアジャスタ（HLA）２６の内部構造を説明するための断面図である。図３に示すように、HLA２６は、円筒状に形成されたプランジャボディ６４を備えている。プランジャボディ６４の内部には、プランジャ６６が配置されている。HLA２６は、プランジャボディ６４の内壁とプランジャ６６の外壁とが摺動可能となるように構成されている。プランジャ６６の内部には、プランジャボディ６４とプランジャ６６とにより囲まれた高圧室６８が形成されている。また、プランジャボディ６４の上端部には、プランジャ６６とリザーバキャップ７０とにより囲まれたリザーバ室７２が形成されている。上述した弁軸３８はプランジャボディ６４に、また、アーマチャ軸４４はリザーバキャップ７０に、それぞれ当接されている。
【００２７】
高圧室６８とリザーバ室７２とは、プランジャ６６に設けられた連通路７４を介して連通されている。高圧室６８には、リテーナ７６が配置されている。リテーナ７６は、リターンスプリング７８によりプランジャ６６に向けて付勢されている。更に、リテーナ７６内には、チェック弁８０が配置されている。チェック弁８０は、チェックボールスプリング８２によりプランジャ６６の連通路７４に向けて付勢されている。高圧室６８は、チェック弁８０が連通路７４を閉塞することで、リザーバ室７２と切り離される。
【００２８】
図３に示すHLA２６に圧縮力、つまり、プランジャボディ６４とプランジャ６６とを相対的に近づけようとする力が作用すると、チェック弁８０により連通路７４は閉塞されているため、高圧室６８の内圧がリザーバ室７２の内圧より上昇する。その結果、高圧室６８内のオイルが、プランジャボディ６４の内壁とプランジャ６６の外壁との間からリザーバ室７２に流れ込む。それに伴い、HLA２６の全長が縮小、すなわち、HLA２６がリークダウンする。
【００２９】
図２は、ロアコイル５８およびアッパコイル６２のいずれにも励磁電流が供給されていない状態を示している。吸気電磁駆動弁２２の各部は、図２に示すように、この状態において、アーマチャ５４がほぼロアコア５６とアッパコア６０との中央に位置し、かつ、弁体１８が全開位置と全閉位置のほぼ中央に位置するように調整されている。
【００３０】
吸気電磁駆動弁２２は、ロアコイル５８に適当な励磁電流が供給されると、アーマチャ５４をロアコア５６側に引き寄せて弁体１８を全開状態とする。この状態でロアコイル５８への通電が停止されると、アーマチャ５４は、ロアスプリング４２およびアッパスプリング４８のバネ力により、アッパコア６０の近傍まで変位する。アーマチャ５４がアッパコア６０に近接するタイミングでアッパコイル６２に励磁電流を供給すると、アーマチャ５４をアッパコア６０側に引き寄せて、弁体１８を全閉位置まで変位させることができる。以後、励磁電流の遮断と供給をアッパコイル６２側とロアコイル５８側とで交互に行うことにより、弁体１８の開閉動作を継続させることができる。
【００３１】
次に、図４乃至図７を参照して、弁体１８の閉弁保持期間中に、アッパコイル６２に供給する保持電流Iｈを決定すべく、本実施形態のシステムが実行する特徴的な動作について説明する。
【００３２】
先ず、本実施形態のシステムが、筒内圧力Pｃｙｌに基づいてアッパコイル６２に供給する保持電流Iｈを調整する手法について説明する。
図４（Ａ）は、筒内圧力Pｃｙｌとクランク角θとの関係を示す図であり、図４（Ｂ）は、アシスト力Fａｓに相当するアシスト電流Iａｓとクランク角θとの関係を示す図であり、図４（Ｃ）は、アッパコイル６２に供給される保持電流Iｈとクランク角θとの関係を示す図である。図４（Ｃ）中に一点鎖線で示す直線は、保持電流Iｈが一定値で推移する場合を示し、同図中に実線で示す曲線は、保持電流Iｈをアシスト電流Iａｓ分だけ減少させた場合を示している。
【００３３】
図４（Ａ）に示すように、圧縮行程および膨張行程においては、内燃機関１０は、筒内圧力Pｃｙｌが正圧となる状況下にある。この際、閉弁状態に保持されている弁体１８には、その圧力Pｃｙｌに起因する力が作用する。この弁体１８に作用する力は、ロアスプリング４２のバネ力に加えて、弁軸３８を上方に付勢するためのアシスト力Ｆａｓとして作用するものである。このため、このようなアシスト力Ｆａｓが作用する間は、そのアシスト力Ｆａｓ相当分だけ保持電流Iｈを少なくしても、弁体１８を閉弁位置に保持することが可能となる。アシスト力Ｆａｓは、次式により表すことができる。
Ｆａｓ＝π・ｄ２／４・ＰＣｙｌ  ・・・（１）
但し、（１）式において、ｄは弁体１８の直径とする。
【００３４】
図５は、アシスト電流Iａｓを算出するために用いられる電磁力Fと電流Iとの関係を示している。尚、図５に示す特性は、アッパコア６０とアーマチャ５４とのエアギャップおよび両者の材質に対応したＢＨ曲線（Ｂ：磁束密度、Ｈ：磁界の強さ）に基づいて算出されるものである。本実施形態のシステムでは、図５に示す特性に従って、アシスト力Ｆａｓ相当のアシスト電流Iａｓを算出することとしている。従って、図４（Ｂ）に示すように、アシスト電流Iａｓは、筒内圧力Pｃｙｌが高い状態にあるクランク角θほど高くなる傾向を示す。
【００３５】
そして、本実施形態のシステムでは、図４（Ｃ）に示すように、アシスト電流Iａｓ分の電流を保持電流Iｈから減ずることとしている。また、本実施形態のシステムでは、筒内圧力Pｃｙｌが所定値以上の場合には、保持電流Iｈが下限値Iｈｍｉｎを下回らないように電流値にガードを設けている。
【００３６】
電磁駆動弁を備える内燃機関において、弁体が閉弁保持するためのアシスト力として筒内圧力Pｃｙｌを利用するためには、その筒内圧力Pｃｙｌに起因する力が弁軸からアーマチャ軸に伝達できる構成を有していなければならない。本実施形態の吸気電磁駆動弁２２は、弁軸３８とアーマチャ軸４４との間のタペットクリアランスをゼロとするための機構として、HLA２６を備えている。このため、本実施形態の吸気電磁駆動弁２２によれば、アシスト力Fａｓを利用して保持電流Iｈを低減させることが可能となる。
【００３７】
更に、本実施形態のシステムでは、上記アシスト力Fａｓが作用する期間中に用いる保持電流Iｈの値に、HLA２６のリークダウン特性を考慮した特性を与えることとしている。以下、図６および図７を参照して、具体的に説明する。
【００３８】
図６は、弁体１８の閉弁保持期間中におけるHLA２６のリークダウン特性を説明するための図である。より具体的には、図６（Ａ）は、図２に示す吸気電磁駆動弁２２の各部に作用する力を説明するための図である。尚、図６（Ａ）において、アッパスプリング４８のバネ力をF１、アーマチャ５４とアッパコア６０との間に作用する電磁力をF２、ロアスプリング４２のバネ力をF３、弁体１８に作用するアシスト力をFａｓ、アーマチャ軸４４からHLA２６に作用する荷重をW、および、HLA２６に作用する反力をFＲとする。
【００３９】
図６（Ａ）に示すように、弁体１８の閉弁保持期間中には、|バネ力F１|≦|電磁力F２|の関係が成立するような保持電流Iｈがアッパコイル６２に供給されることにより、アーマチャ５４は、閉弁位置（アッパコア６０との間のエアギャップがゼロの位置）に保持されている。この状態では、弁軸３８にはバネ力F３が作用しており、そのバネ力F３により弁体１８は弁座３６に押し付けられている。既述した通り、筒内圧力Pｃｙｌが正圧となる状況下では、弁軸３８を上方に付勢する力として、更にアシスト力Fａｓが加わる。
【００４０】
|バネ力F１|≦|電磁力F２|の関係が成立していれば、HLA２６には、アーマチャ軸４４から力が加えられることはなく、また、弁体１８が着座している弁軸３８からも力が加えられることはない。しかし、上記関係が成立している状態において保持電流Iｈが弱められると、電磁力F２に比してバネ力F１が大きくなる。|バネ力F１|＞|電磁力F２|となると、その差分の荷重W（＝F１−F２）がHLA２６に作用する。荷重WがHLA２６に作用すると、HLA２６には、その荷重Wに抗する反力FＲが生ずる。その反力FＲは、アーマチャ軸４４および弁軸３８に作用し、アーマチャ軸４４を上方に付勢するアシスト力となる。反力FＲは、HLA２６の状態に応じて変化するものであり、最大で荷重Wとなる。
【００４１】
また、反力FＲは、HLA２６から弁軸３８に伝達される。この際、弁軸３８に作用する反力FＲが、弁体１８を閉弁保持させるべく弁軸３８を上方に付勢する力（バネ力F３＋アシスト力Fａｓ）以下である場合には、弁体１８は閉弁状態に保持されたままとなる。一方、反力FＲがその付勢力を上回ると、弁軸３８は変位し始める、すなわち、弁体１８が開き始める。
【００４２】
反力FＲ≦（F３＋Fａｓ）の関係が維持されている間は、アーマチャ軸４４から加えられる荷重WがHLA２６に圧縮力として作用することにより、HLA２６はリークダウンすることとなる。言い換えれば、上記関係が維持されている期間は、HLA２６をリークダウンさせても、弁体１８を閉弁状態に保持することができる期間である。従って、その期間では、HLA２６がアーマチャ軸４４に与える反力FＲ相当分の保持電流Iｈを減少させることが可能となる。尚、以下、FＲ≦（F３＋Fａｓ）となる関係が成立する状態を、弁体１８の「閉弁保持可能状態」と称する。
【００４３】
次いで、本実施形態のシステムが、弁体１８が閉弁保持可能状態にある場合に、HLA２６をリークダウンさせる動作について説明する。
図６（Ｂ）は、アーマチャ５４の変位と時間との関係を示す図である。尚、図６（Ｂ）中に実線で示す曲線は、HLA２６がリークダウンする場合のアーマチャ５４の変位を示し、同図中に一点鎖線で示す直線は、HLA２６がリークダウンしない場合のアーマチャ５４の変位を示している。また、図６（Ｂ）における時点T１以降の動作中は、弁体１８が閉弁保持可能状態にあるものとする。
【００４４】
図６（Ｂ）に示すように、閉弁動作終了後の時点T１において、保持電流Iｈが所定量弱められると、アーマチャ５４は、アッパコア６０から微視的に離間し、開弁方向に向けて変位し始める。これに伴い、HLA２６は、リークダウンし始める。
【００４５】
HLA２６のリークダウン時間Ｔとリークダウン量eとの関係は、次式により表すことができる。
Ｔ＝（６πμＬＲ３／Ｗ＊Ｃ３）・ｅ  ・・・（２）
但し、（２）式において、μはオイルの粘性係数、Ｌはプランジャボディ６４の内壁とプランジャ６６の外壁との間の摺動部の長さ、Ｒはプランジャ６６の半径、Ｗ＊は高圧室６８に作用する荷重（リターンスプリング７８に作用する荷重をｆとして、Ｗ＊＝Ｗ−ｆ）、Ｃはプランジャボディ６４の内壁とプランジャ６６の外壁との間の半径クリアランス、ｅはリークダウン量である。
【００４６】
HLA２６のリークダウン特性は、上記（２）式により決定されるものであり、HLA２６に荷重Wが作用している間は、上記（２）式の関係に従って、時間経過とともにリークダウン量が増加していく。
【００４７】
本実施形態のシステムでは、リークダウン量がeＭＡＸとなる時点T２において、減少前の保持電流Iｈに戻し、アーマチャ５４を再度アッパコア６０に引き付けることとしている。つまり、この時点T２におけるリークダウン量eＭＡＸは、保持電流Iｈを減少前の値に戻すことにより、アーマチャ５４を閉弁位置に復帰させることが可能なリークダウン量である。また、リークダウン量eＭＡＸは、弁体１８の閉弁保持可能状態が成立する値となるように設定されている。以下、このeＭＡＸを、「許容リークダウン量eＭＡＸ」と称する。
【００４８】
上記の許容リークダウン量eＭＡＸの設定によれば、弁体１８の閉弁状態を維持しつつ、HLA２６をリークダウンさせることが可能となる。また、上記設定によれば、アッパコア６０とアーマチャ５４との距離が離れることによる電磁力の減少分を、上記反力FＲにより補うことができる。このため、リークダウン量eが許容リークダウン量eＭＡＸ以下であれば、過剰に保持電流Iｈを増加させることなくアーマチャ５４の再ひきつけが可能となる。尚、許容リークダウン量eＭＡＸは、１００μｍ程度に設定することが可能である。
【００４９】
以上説明したように、弁体１８が閉弁状態に保持されている期間中に、HLA２６をリークダウンさせることにより、当該リークダウン期間中の保持電流Iｈを低減することができる。つまり、本実施形態のシステムによれば、少ない保持電流Iｈで弁体１８の閉弁状態を維持することができる。以下、本実施形態のシステムが、HLA２６のリークダウン特性を考慮して、上述した保持電流の下限値Iｈｍｉｎの値に与える特性について、具体的に説明する。
【００５０】
弁体１８の閉弁保持期間中にHLA２６をリークダウンさせる場合には、所定のリークダウン量eに対するリークダウン時間Tの設定を短くしすぎると、許容リークダウン量eＭＡＸに早く到達することとなる。許容リークダウン量eＭＡＸに到達すると、再ひきつけ動作を行うべく、減少前の保持電流Iｈにまで電流値を戻す必要が生ずる。
【００５１】
弁体１８の開閉周期は、機関回転数が低くなるほど長くなる。このため、許容リークダウン量eＭＡＸに到達するまでのリークダウン時間、すなわち、許容リークダウン時間TｅＭＡＸが低回転ほど長く設定されていると、再引きつけ動作を行う必要なく１サイクル中の保持電流Iｈを減少できる期間を、機関回転数に関わらずに長く確保することができる。従って、許容リークダウン時間TｅＭＡＸは、低回転ほど長くなるように設定するのが望ましい。言い換えれば、許容リークダウン時間TｅＭＡＸは、高回転ほど短くなるように設定するのが望ましい。
【００５２】
図７は、保持電流の下限値Iｈｍｉｎと機関回転数との関係を示す図である。上記（２）式によれば、リークダウン時間Tは、HLA２６に作用する荷重Wを大きくすれば短くなる。荷重Wは、アッパコア６０の電磁力F２を小さくすれば大きくなる。従って、アッパコイル６２に供給する保持電流Iｈを小さくすれば、許容リークダウン時間TｅＭＡＸを短くすることができる。そこで、上記要求を満たすべく、本実施形態のシステムでは、図７に示すように、下限値Iｈｍｉｎを、機関回転数が高いほど小さくなるように設定している。このような設定によれば、機関回転数に基づいて、より正確に不要な保持電流Iｈを低減することができる。
【００５３】
図８は、図１に示すECU２８が上記の機能を実現するために実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒が有する電磁駆動弁のそれぞれにおいて、所定時間毎に実行されるものとする。
【００５４】
図８に示すルーチンでは、先ず、クランク角θが取得され（ステップ１００）、次いで、筒内圧力Pｃｙｌが取得される（ステップ１０２）。
【００５５】
次に、圧縮行程および膨張行程の何れかの行程であるか否かが判定される（ステップ１０４）。その結果、圧縮行程および膨張行程でないと判定された場合には、今回の処理サイクルが速やかに終了される。
一方、圧縮行程および膨張行程の何れかの行程であると判定された場合には、次いで、HLA２６の実リークダウン量eが取得される（ステップ１０６）。具体的には、変位センサ５２の出力を検出することにより、アーマチャ軸４４の実変位が取得される。弁体１８が閉弁保持可能状態にある場合には、弁軸３８とそれに当接するプランジャボディ６４との位置関係が変わらない。このため、変位センサ５２の出力によれば、HLA２６の実リークダウン量を検出することができる。
【００５６】
次に、実リークダウン量eが許容リークダウン量eＭＡＸ以上か否かが判定される（ステップ１０８）。本ステップでは、更にリークダウン量を増加させることが可能か否かを判定している。
【００５７】
その結果、e≧eＭＡＸが成立しないと判定された場合には、筒内圧力Pｃｙｌに基づいて弁体１８に作用するアシスト力Fａｓが算出される（ステップ１１０）。次いで、アシストＦａｓに相当するアシスト電流Iａｓが算出される（ステップ１１２）。具体的には、ECU２８は、上記図５に示すような電磁力Fと電流Iとの関係をマップとして記憶している。本ステップでは、そのマップを参照して、アシストＦａｓに相当するアシスト電流Iａｓが算出される。
【００５８】
次に、保持電流Iｈの値が更新される（ステップ１１４）。ECU２８は、アーマチャ５４を閉弁位置に保持するために必要な電流値、すなわち、|バネ力F１|≦|電磁力F２|の関係が成立する標準値IｈＳＴＤを記憶している。標準値IｈＳＴＤは、実験等により予め算出されたものである。本ステップでは、その標準値IｈＳＴＤからアシスト電流Iａｓを減ずることにより、今回の処理サイクルで用いる保持電流Iｈを算出している。
【００５９】
次いで、保持電流の下限値Iｈｍｉｎが読み出される（ステップ１１６）。ECU２８は、上記図７に示すような下限値Iｈｍｉｎと機関回転数との関係を示す特性を記憶しており、本ステップでは、そのようなマップが参照される。尚、ここでは、本ステップにおいて用いる下限値Iｈｍｉｎは、数値計算により逐次求めることとしてもよい。
【００６０】
図８に示すルーチンでは、次に、保持電流Iｈが下限値Iｈｍｉｎを下回ったか否かが判定される（ステップ１１８）。
その結果、上記ステップ１１８において、保持電流Iｈ＜下限値Iｈｍｉｎが成立しないと判定された場合には、上記ステップ１１４の処理により算出された保持電流Iｈが今回の処理サイクルで用いられる。
一方、保持電流Iｈ＜下限値Iｈｍｉｎが成立すると判定された場合には、保持電流Iｈが下限値Iｈｍｉｎに置き換えられ、その電流値が今回の処理サイクルで用いられる（ステップ１２０）。
【００６１】
また、上記ステップ１０８において、e≧eＭＡＸが成立すると判定された場合には、アーマチャ５４がアッパコア６０に再ひきつけされる（ステップ１２２）。具体的には、保持電流Iｈが標準値IｈＳＴＤに置き換えられる。
以上説明した図９に示すルーチンによれば、筒内圧力PｃｙｌおよびHLA２６のリークダウン特性を考慮して、弁体１８の閉弁保持期間中の保持電流Iｈを制御することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施の形態１においては、筒内圧力Pｃｙｌに基づくアシスト力Fａｓが弁体１８に作用している場合に用いられる保持電流の下限値Iｈｍｉｎの値を、HLA２６のリークダウン特性に基づいて修正することとしているが、本発明はこのような場合に限られるものではない。すなわち、ロアスプリング４２のバネ力F３がHLA２６から弁軸３８に作用する反力FＲより大きければ、本発明でいう弁体の閉弁保持可能状態が維持される。このため、閉弁保持可能状態が成立している期間であれば、保持電流Iｈの値をHLA２６のリークダウン特性に基づいて修正してもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態１においては、許容リークダウン量eＭＡＸは、保持電流Iｈを減少前の値に戻すことにより再ひきつけが可能となる値としているが、このような設定に限らず、許容リークダウン量eＭＡＸは、弁体の閉弁保持可能状態を維持し得る値であればよい。
【００６４】
また、上述した実施の形態１においては、ラッシュアジャスタ２６の内部にオイルが封入された密閉油式のラッシュアジャスタへの適用例を示したが、本発明はこのような構造のラッシュアジャスタに限らず、外部からオイルが供給される外部供給式のラッシュアジャスタに適用してもよい。また、外部供給式のラッシュアジャスタの場合には、当該ラッシュアジャスタにオイルを供給するポンプの吐出圧力は、機関回転数が高いほど高くなる。つまり、アーマチャ軸および弁軸からの圧縮力に抗して生ずるラッシュアジャスタの反力が高回転ほど高くなる。このため、このような特性を考慮して、保持電流Iｈの値を機関回転数が高いほど小さくなるように設定してもよい。
【００６５】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU２８が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより前記第２の発明における「リークダウン量検出手段」が、上記ステップ１１４の処理を実行することにより前記第２の発明における「標準電流算出手段」が、上記ステップ１０８〜１２０の処理を実行することにより前記第２の発明における「第１の保持電流修正手段」が、上記ステップ１０８、１２２の処理を実行することにより前記第２の発明における「第２の保持電流修正手段」が、それぞれ実現されている。
【００６６】
実施の形態２．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、実施の形態１の装置構成を用いて、上記図８に示すルーチンと類似のルーチンを実行することにより実現されるものとする。
【００６７】
上述した実施の形態１では、図８に示すルーチン中のステップ１１６において、機関回転数との関係に基づいて設定された保持電流の下限値Iｈｍｉｎを参照することとしている。これに対し、本実施形態のシステムでは、図８に類似するルーチン中のステップ１１６に相当するステップにおいて、HLA２６のオイル温度に基づいて設定された下限値Iｈｍｉｎ（図１０のマップ）を参照することとしている。
【００６８】
図９は、ラッシュアジャスタ（HLA）２６のオイル動粘度と温度との関係を表した図である。HLA２６に用いられるオイルの動粘度は、図９に示すような曲線で、高温ほど減少する傾向を有している。尚、オイル動粘度は、次式により算出される。
ｌｏｇηｔ℃＝７６３．１／（２７３＋ｔ）−２．５５９＋ｌｏｇη２５℃ ・・・（３）
但し、（３）式において、ηは動粘度、ｔは温度である。
【００６９】
図９に示すように、オイルの粘性係数μ（オイル動粘度η）は、オイル温度が高くなるほど小さくなる。HLA２６のリークダウン時間Tは、上記（２）式によれば、オイルの粘性係数μに比例する。従って、許容リークダウン時間TｅＭＡＸは、オイル温度が高くなるほど短くなる。そこで、再引きつけ動作を行う必要なく１サイクル中の保持電流Iｈが減少できる期間を長く確保するには、許容リークダウン時間TｅＭＡＸが、オイル温度によらずに常に一定であることが望ましい。
【００７０】
図１０は、実施の形態２において、ECU２８が保持電流の下限値Iｈｍｉｎを算出するために記憶しているマップの一例である。上記（２）式によれば、リークダウン時間Tは、HLA２６に作用する荷重Wを小さくすれば長くなる。荷重Wは、保持電流Iｈを弱めすぎないほど小さくなる。従って、保持電流Iｈを弱めすぎなければ、リークダウン時間Tを長く確保することができる。また、HLA２６には、その周辺のシリンダヘッド１２から熱が伝達される。このため、HLA２６のオイル温度の傾向は、シリンダヘッド１２内を流通するエンジン冷却水温度を水温センサ３３により検知することで、把握することができる。
【００７１】
本実施形態のシステムでは、上記要求を満たすべく、図１０に示す曲線のように、エンジン冷却水温度が高いほど、すなわち、オイル温度が高いほど下限値Iｈｍｉｎが大きくなるように設定している。このような設定によれば、HLA２６のオイル温度に基づいて、より正確に不要な保持電流Iｈを低減することができる。
【００７２】
ところで、上述した実施の形態２においては、HLA２６のオイル温度をエンジン冷却水温度に基づいて検知することとしたが、これに限らず、HLA２６のオイル温度は、エンジン油温から検知してもよく、あるいは、HLA２６の周囲温度を直接測定することにより検知してもよい。
【００７３】
尚、上述した実施の形態２においては、水温センサ３３が前記第４の発明における「オイル温度検知手段」に相当している。
【００７４】
実施の形態３．
次に、図１１を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、実施の形態１の装置構成を用いて、上記図８に示すルーチンと類似のルーチンを実行することにより実現されるものとする。すなわち、本実施形態のシステムでは、図８に類似するルーチン中のステップ１１６に相当するステップにおいて、機関回転数、およびHLA２６のオイル温度に基づいて設定された下限値Iｈｍｉｎ（図１１のマップ）を参照することとしている。
【００７５】
図１１は、実施の形態３において、ECU２８が保持電流の下限値Iｈｍｉｎを算出するために記憶しているマップの一例である。図１１に示すマップでは、機関回転数が高くなるほど、下限値Iｈｍｉｎが小さくなるように設定されている。更に、このマップでは、エンジン冷却水温度が高くなるほど、すなわち、オイル温度が高くなるほど、下限値Iｈｍｉｎが大きくなるように設定されている。このため、図１１に示すマップによれば、実施の形態１および実施の形態２に比して、更に正確に不要な保持電流Iｈを低減することができる。
【００７６】
実施の形態４．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
図１２は、本発明の実施の形態４の電磁駆動弁を搭載した内燃機関９０を示す図である。図１２に示すように、本実施形態の内燃機関９０は、吸気ポート１４に吸気圧力センサ９２が配置され、排気ポート１６に排気圧力センサ９４が配置されている点を除き、上述した実施の形態１〜３の内燃機関１０と同様の構成を有している。これらの吸気圧力センサ９２および排気圧力センサ９４は、それぞれECU２８に接続されている。このため、ECU２８は、吸気ポート圧力PＩＮおよび排気ポート圧力PＥＸを、吸気圧力センサ９２および排気圧力センサ９４によりそれぞれ検出することができる。
【００７７】
本実施形態のシステムでは、吸気弁として機能する弁体１８に作用する力Fａｓ_ＩＮ、および排気弁として機能する弁体２０に作用する力Fａｓ_ＥＸを、それぞれ以下の式により算出することとしている。
Fａｓ_ＩＮ＝π・ｄＩＮ２／４・（ＰＣｙｌ−ＰＩＮ）  ・・・（４）
Fａｓ_ＥＸ＝π・ｄＥＸ２／４・（ＰＣｙｌ−ＰＥＸ）  ・・・（５）
但し、弁軸３８を上方に付勢する方向を正とし、（４）式において、ｄＩＮは弁体１８の直径、（５）式において、ｄＥＸは弁体２０の直径とする。
【００７８】
本実施形態のシステムは、上記図８に示すルーチンと類似のルーチンが実行されることにより、HLA２６のリークダウン特性、および弁体１８、２０に作用するアシスト力Fａｓ_ＩＮ、Fａｓ_ＥＸを考慮して、保持電流Iｈが決定されるものとする。
【００７９】
以上説明した通り、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１〜３の構成に比して、弁体１８および弁体２０に作用する力の推定精度を向上でき、アシスト電流値をより精度良く決定することができる。このため、このシステムによれば、保持電流の下限値Iｈｍｉｎに過剰に余裕をもたせる必要がないため、電磁駆動弁の消費電力の更なる低減が可能となる。
【００８０】
また、本実施形態のシステムによれば、弁体１８、２０に作用する差圧を検出していることにより、筒内圧力PＣｙｌが正圧の場合に限らず、弁体１８、２０の閉弁状態をアシストし得る力が生じているか否かを検出することができる。このため、このシステムによれば、圧縮行程および膨張行程以外の行程であっても、保持電流Iｈの制御を行うことができる。尚、具体的には、排気行程中の吸気弁閉弁時や、過給機を備える機関における吸気行程中の排気弁閉弁時などがこれに相当する。
【００８１】
実施の形態５．
次に、図１３を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。
本実施形態のシステムは、筒内圧センサ３０を除いた実施の形態１の内燃機関１０と同様の装置構成を用いて、図１３に示すルーチンを実行することにより実現されるものである。つまり、本実施形態のシステムは、実験により予めサンプリングした筒内圧力PＣｙｌ等のマップを参照して、弁体１８の閉弁保持期間中の保持電流Iｈを簡素なシステムで実現することを特徴としている。
【００８２】
図１３は、実施の形態５において、ECU２８が弁体１８の閉弁保持期間中の保持電流Iｈを制御するために実行するルーチンのフローチャートである。尚、本ルーチンは、所定時間毎に実行されるものとする。また、図１３において、上記図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８３】
図１３に示すルーチンは、図８に示すルーチンのステップ１０２、１１０、および１１２の処理がステップ１２４〜１３２の処理に置き換えられている点を除き、図８に示すルーチンと同様である。すなわち、図１３に示すルーチンは、アシスト電流Iａｓの算出方法が異なる他は図８に示すルーチンと同様である。
【００８４】
図１３に示すルーチンでは、e≧eＭＡＸが成立しないと判定されると（ステップ１０８）、機関回転数が取得され（ステップ１２４）、次いで、機関負荷が取得される（ステップ１２６）。
【００８５】
次に、内燃機関の運転条件が選択される（ステップ１２８）。例えば、サイクル可変運転を行う内燃機関であれば、機関回転数と機関負荷に基づいて、最も効率の良い運転サイクルが選択される。
【００８６】
次いで、上記ステップ１２８の処理により選択された運転条件に対応するθ−Iａｓマップが選択され（ステップ１３０）、そのマップからアシスト電流Iａｓが算出される（ステップ１３２）。ECU２８は、内燃機関の運転条件毎に、アシスト電流Iａｓとクランク角θとの関係で定めたθ−Iａｓマップを記憶している。より具体的には、本実施形態のシステムでは、実験により予め筒内圧力PＣｙｌをサンプリングし、弁体１８に作用するアシスト力Fａｓ、およびアシスト電流Iａｓを予め計算している。このため、ECU２８は、θ−Iａｓマップのみをマップとして記憶しておけばよい。尚、ECU２８が記憶しておくマップは、筒内圧力PＣｙｌとクランク角θとの関係を定めたマップであってもよく、あるいは、次のステップ１１４において算出する保持電流Iｈとクランク角θとの関係を定めたマップであってもよい。
【００８７】
図１３に示すルーチンでは、上記ステップ１３２の処理により算出されたアシスト電流Iａｓに基づいて、それ以降の処理が実行される。
以上説明した図１３に示すルーチンによれば、筒内圧センサ３０を備えない簡素なシステムにより、筒内圧力PｃｙｌおよびHLA２６のリークダウン特性を考慮して、弁体１８の閉弁保持期間中の保持電流Iｈを制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施の形態１の電磁駆動弁を搭載した内燃機関を示す図である。
【図２】図１に示す吸気電磁駆動弁の構造を説明するための断面図である。
【図３】図１に示すラッシュアジャスタ（HLA）の内部構造を説明するための断面図である。
【図４】図２に示す吸気電磁駆動弁において、筒内圧力Pｃｙｌに基づいて開弁保持期間中の保持電流を調整する手法を説明するための図である。
【図５】アシスト電流Iａｓを算出するために用いられる電磁力Fと電流Iとの関係を示す図である。
【図６】弁体の閉弁保持期間中におけるラッシュアジャスタ（HLA）のリークダウン特性を説明するための図である。
【図７】保持電流の下限値Iｈｍｉｎと機関回転数との関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】ラッシュアジャスタ（HLA）のオイル動粘度と温度との関係を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において、図１に示すECUが保持電流の下限値Iｈｍｉｎを算出するために参照するマップの一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態３において、図１に示すECUが保持電流の下限値Iｈｍｉｎを算出するために参照するマップの一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態４の電磁駆動弁を搭載した内燃機関を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００８９】
１０、９０  内燃機関
２２  吸気電磁駆動弁
２４  排気電磁駆動弁
２６  ラッシュアジャスタ（HLA）
２８  ECU(Electronic Control Unit)
３０  筒内圧センサ
３２  クランク角センサ
３３  水温センサ
３４  EDU（Electrical Driver Unit）
３８  弁軸
４２  ロアスプリング
４４  アーマチャ軸
４８  アッパスプリング
５２  変位センサ
５４  アーマチャ
５６  ロアコア
５８  ロアコイル
６０  アッパコア
６２  アッパコイル
６４  プランジャボディ
６６  プランジャ
９２  吸気圧力センサ
９４  排気圧力センサ
【図１】
2005273515.tif 000003
【図２】
2005273515.tif 000004
【図３】
2005273515.tif 000005
【図４】
2005273515.tif 000006
【図５】
2005273515.tif 000007
【図６】
2005273515.tif 000008
【図７】
2005273515.tif 000009
【図８】
2005273515.tif 000010
【図９】
2005273515.tif 000011
【図１０】
2005273515.tif 000012
【図１１】
2005273515.tif 000013
【図１２】
2005273515.tif 000014
【図１３】
2005273515.tif 000015