(57)【要約】【課題】内燃機関の始動時に電磁駆動弁をより確実に作動させることができると共に、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる電磁駆動弁の制御装置を提供すること。【解決手段】ＥＣＵ８０に、ピストン８の移動方向を判断する移動方向判断部８５と、内燃機関１の始動時においてピストン８の移動方向が弁体４５に向かう方向である場合に電磁駆動弁４０を閉弁させる電磁駆動弁制御部８６とを設ける。これにより、電磁駆動弁４０が複数設けられる場合に、同時に作動を開始する電磁駆動弁４０が低減して作動開始時の電力量を低減でき、確実に作動させることができる。また、これにより弁体４５とピストン８との干渉を抑制できるのでピストン８にバルブリセスを設ける必要がなくなり、圧縮比の低下等を抑制できる。これらの結果、内燃機関１の始動時に電磁駆動弁４０をより確実に作動させることができると共に、内燃機関１の運転性能の向上を図ることができる。【選択図】        図１
2007247507.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復運動が可能なピストンが内設された気筒を有すると共に前記ピストンの往復運動に伴い回転運動が可能なクランク軸を有する内燃機関の吸気弁または排気弁の少なくともいずれか一方の弁体が設けられた電磁駆動弁と、
前記ピストンの移動方向を検出する移動方向検出手段と、
前記移動方向検出手段で検出した前記ピストンの移動方向が前記弁体に向かう方向であるかを判断する移動方向判断手段と、
前記内燃機関の始動時において前記電磁駆動弁が通常作動するまでの期間である通常作動移行期間に、少なくとも、内設している前記ピストンが前記弁体に向かう方向に移動していると前記移動方向判断手段が判断した前記気筒に設けられている前記電磁駆動弁を閉弁させて作動を開始させる制御手段と、
を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
【請求項２】
さらに、前記ピストンの位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段で検出した前記ピストンの位置が、前記ピストンが前記弁体方向に移動している場合において閉弁動作中の前記弁体に接触しない限界位置である非接触限界位置に達しているかを判断する非接触限界判断手段と、
を備えており、
前記制御手段は、前記弁体方向に移動中の前記ピストンが前記非接触限界位置に達したと前記非接触限界判断手段で判断された場合に前記弁体の閉弁動作を開始することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項３】
前記非接触限界位置は、前記内燃機関の運転時に使用される電気を供給する電源の電圧と、前記内燃機関運転時における前記クランク軸の回転数と、前記内燃機関運転時において前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の温度とのうち、少なくともいずれか１つに基づいて決められることを特徴とする請求項２に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項４】
前記通常作動移行期間は、停止状態の前記クランク軸が前記内燃機関の始動時に回転を開始して１回転するまでの期間であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電磁駆動弁の制御装置。
【請求項５】
さらに、前記気筒に内設された前記ピストンが移動している際における前記気筒の行程を検出する行程検出手段と、前記行程検出手段で検出した前記気筒の行程が排気行程であるかを判断する行程判断手段と、を備えており、
前記弁体は前記吸気弁となっており、且つ、前記排気弁は前記クランク軸の回転に連動して作動可能に設けられており、
前記通常作動移行期間は、停止状態の前記クランク軸が前記内燃機関の始動時に回転を開始して２回転するまでの期間となっており、
前記制御手段は、前記電磁駆動弁が設けられた前記気筒が排気行程であると前記通常作動移行期間において前記行程判断手段で判断された場合に、前記弁体を閉弁して作動を開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に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】
本発明は、電磁駆動弁の制御装置に関するものである。特に、この発明は、内燃機関の始動性や運転性能の向上を図ることができる電磁駆動弁の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関では、運転性能を向上させるために、吸気弁や排気弁の開閉に用いられるカムの回転位相をずらしたり、異なるカムプロファイルを有するカムを複数備えたりするなどして、内燃機関運転中の吸気弁や排気弁の開閉時期を変化させているものがある。さらに、この開閉時期を内燃機関の運転状態に応じて任意に、且つ、適切に設定して、より高性能化を図れるように、従来の内燃機関では、吸気弁や排気弁に電磁駆動弁を用いているものがある。この電磁駆動弁は、駆動電流を印加することに作動するため、内燃機関の運転状態に応じて駆動電流を印加することにより開弁や閉弁することができるので、より確実に任意の開閉時期で開閉させることができ、より確実に内燃機関の運転状態に適した開閉時期にすることができる。
【０００３】
また、電磁駆動弁は、駆動電流が印加されていない状態では、開弁状態と閉弁状態との間の中立状態となっているため、電磁駆動弁を作動させる際には、この中立状態から開弁状態または閉弁状態にする必要がある。このため、従来の内燃機関では、電磁駆動弁に開弁方向と閉弁方向との駆動電流を交互に流すことにより、次第に開弁状態や閉弁状態に近付けていき、開弁状態や閉弁状態にしているものがある。しかしながら電磁駆動弁は、クランク軸やピストンに機械的に接続されておらず、これらの動きに連動していないため、ピストンの位置に関わらず開閉することができる。このため、ピストンが上死点付近に位置した際に開弁した場合には、これらが干渉する虞があり、特に、内燃機関の始動時、即ち、電磁駆動弁の作動開始時には、電磁駆動弁はピストンの動きに合わせて作動していないので、より干渉する虞がある。
【０００４】
このため、従来の内燃機関では、内燃機関の始動時において電磁駆動弁とピストンとが干渉しないように、電磁駆動弁を制御しているものがある。例えば、特許文献１に記載の内燃機関の電磁駆動弁の始動方法では、電磁駆動弁の作動を開始させる際において中立状態の電磁駆動弁が全閉状態になるまでの期間が、電磁駆動弁とピストンとが干渉しないクランク角度位置内に収まるように電磁駆動弁の始動開始時期を設定する。また、この電磁駆動弁の始動開始時期は、内燃機関始動時のクランク軸の回転速度に基づいて設定され、また、このクランク軸の回転速度が大きいほど、電磁駆動弁に印加される駆動電流を大きくしている。これらにより、内燃機関の始動時に、電磁駆動弁とピストンとが干渉することを抑制することができる。
【０００５】
【特許文献１】特許第３５１００４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、内燃機関に気筒が複数設けられている場合には、電磁駆動弁も気筒の数に応じて複数設けられるが、電磁駆動弁の作動開始時に、電磁駆動弁に対して開弁方向と閉弁方向との駆動電流を交互に流して作動させる場合には、多くの電磁駆動弁に対して駆動電流を同時に流すことになる。このため、電磁駆動弁の作動開始時に必要とされる電力量が多くなる虞がある。また、電磁駆動弁の作動開始時は、即ち内燃機関の始動時であるが、内燃機関の始動時には、スタータモータを作動させることにより、クランク軸を回転させて始動させる。このため、電磁駆動弁の作動開始時には、スタータモータにも電力が使用され、特に、このスタータモータは、大きな電力を必要とするので、電磁駆動弁に流される駆動電流は、減少する虞があった。これらのように、電磁駆動弁の作動開始時に必要とされる電力量が多い状態で、スタータモータに大きな電力が使用される場合には、それぞれの電磁駆動弁に供給される電力量が低減するので、電磁駆動弁の確実な作動を確保するのが困難になる虞があった。
【０００７】
また、このように、電磁駆動弁の作動の確実性が低い場合には、電磁駆動弁の弁体とピストンとが干渉する虞があるため、ピストンに弁体の逃げであるバルブリセスを設ける必要がある。このため、圧縮比が低下したり、燃焼室の形状が制限されたりする虞があるので、内燃機関の運転性能を向上させることが困難になる虞があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、内燃機関の始動時に電磁駆動弁をより確実に作動させることができると共に、内燃機関の運転性能の向上を図ることが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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、往復運動が可能なピストンが内設された気筒を有すると共に前記ピストンの往復運動に伴い回転運動が可能なクランク軸を有する内燃機関の吸気弁または排気弁の少なくともいずれか一方の弁体が設けられた電磁駆動弁と、前記ピストンの移動方向を検出する移動方向検出手段と、前記移動方向検出手段で検出した前記ピストンの移動方向が前記弁体に向かう方向であるかを判断する移動方向判断手段と、前記内燃機関の始動時において前記電磁駆動弁が通常作動するまでの期間である通常作動移行期間に、少なくとも、内設している前記ピストンが前記弁体に向かう方向に移動していると前記移動方向判断手段が判断した前記気筒に設けられている前記電磁駆動弁を閉弁させて作動を開始させる制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明では、電磁駆動弁は、通常作動移行期間に電磁駆動弁が設けられた気筒に内設されたピストンが、電磁駆動弁の弁体の方向に移動していると移動方向判断手段で判断された場合に、閉弁して作動を開始するように設けられているので、作動開始時における作動時間が短くなる。このため、内燃機関に気筒が複数設けられ、これに併せて電磁駆動弁も複数設けられている場合でも、作動開始時における電磁駆動弁は作動時間が短いので、多くの電磁駆動弁が同時に作動することを低減できる。
【００１１】
つまり、内燃機関に気筒が複数設けられている場合、複数の気筒に内設されるピストンは同じ動きをせず、異なるタイミングで往復運動をする場合が多い。従って、電磁駆動弁が設けられている気筒に内設されたピストンが弁体方向に移動する際に閉弁して作動を開始させることにより、少なくとも、異なるタイミングで往復運動をするピストンが内設された気筒に設けられた電磁駆動弁同士を、異なるタイミングで作動開始させることができる。これにより、多くの電磁駆動弁が同時に作動することを低減でき、電磁駆動弁の作動開始時に必要とされる電力量を低減することができる。このため、内燃機関を始動させる場合において、電磁駆動弁の作動を開始させる際に、より確実に作動させることができる。
【００１２】
また、このように電磁駆動弁の作動を確保することにより、ピストンが上死点付近に位置している場合におけるピストンと弁体との干渉を抑制できるので、ピストンに形成する弁体の逃げを小さくすることができる、または、逃げを設ける必要がなくなる。このため、この逃げに起因して圧縮比が低下したり、燃焼室の形状が制限されたりすることを抑制でき、内燃機関の性能の向上を図ることができる。これらの結果、内燃機関の始動時に電磁駆動弁をより確実に作動させることができると共に、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる。
【００１３】
また、この発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、さらに、前記ピストンの位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段で検出した前記ピストンの位置が、前記ピストンが前記弁体方向に移動している場合において閉弁動作中の前記弁体に接触しない限界位置である非接触限界位置に達しているかを判断する非接触限界判断手段と、を備えており、前記制御手段は、前記弁体方向に移動中の前記ピストンが前記非接触限界位置に達したと前記非接触限界判断手段で判断された場合に前記弁体の閉弁動作を開始することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、弁体方向に移動しているピストンが非接触限界位置に達したと非接触限界判断手段で判断された場合に、電磁駆動弁の弁体の閉弁動作を開始しているので、ピストンが弁体方向に移動する気筒に設けられる電磁駆動弁のうち、一部の気筒に設けられる電磁駆動弁のみを作動させることができる。これにより、同時に作動する電磁駆動弁を、より確実に減少させることができ、電磁駆動弁の作動開始時に必要とされる電力量を、より確実に低減することができる。
【００１５】
また、弁体の閉弁動作を開始する際に、ピストンが非接触限界位置に達した際に閉弁動作を開始しているので、内燃機関始動時における圧縮圧力を低減することができ、内燃機関の始動に用いられるスタータモータで使用される電力量を低減することができる。これにより、より確実に電磁駆動弁に対して駆動電流を供給することができ、電磁駆動弁の作動を開始させる際に、より確実に作動させることができる。これらの結果、内燃機関の始動時に電磁駆動弁をより確実に作動させることができる。
【００１６】
また、この発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、前記非接触限界位置は、前記内燃機関の運転時に使用される電気を供給する電源の電圧と、前記内燃機関運転時における前記クランク軸の回転数と、前記内燃機関運転時において前記内燃機関の冷却に用いられる冷却媒体の温度とのうち、少なくともいずれか１つに基づいて決められることを特徴とする。
【００１７】
この発明では、非接触限界位置を、電源の電圧、クランク軸の回転数、冷却媒体の温度のうち、少なくともいずれか１つに基づいて決められているので、より適切な非接触限界位置を設定することができる。つまり、電源の電圧が低い場合には、電磁駆動弁の弁体の作動速度が遅くなる虞があるので、非接触限界位置は弁体から離れた位置に設定する。また、クランク軸の回転数が早い場合には、弁体の作動速度に対してピストンの移動速度が速くなるので、この場合も非接触限界位置は弁体から離れた位置に設定する。また、冷却媒体の温度が低い場合には、内燃機関の始動時の抵抗が大きくなり易いため、スタータモータで使用される電力が大きくなり易くなる。このため、電磁駆動弁に供給される駆動電力が減少する虞があり、弁体の作動速度が遅くなる虞があるので、この場合も非接触限界位置は弁体から離れた位置に設定する。従って、これらのように、非接触限界位置を、電源の電圧、クランク軸の回転数、冷却媒体の温度のうち、少なくともいずれか１つに基づいて設定することにより、内燃機関の運転状態に応じた、より適切な位置にすることができる。この結果、より確実に内燃機関の始動時における電磁駆動弁の弁体とピストンとの干渉を抑制することができる。
【００１８】
また、この発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、前記通常作動移行期間は、停止状態の前記クランク軸が前記内燃機関の始動時に回転を開始して１回転するまでの期間であることを特徴とする。
【００１９】
この発明では、通常作動移行期間は、内燃機関始動時におけるクランク軸の１回転の期間となっており、この間に電磁駆動弁の弁体は閉弁して通常作動になるので、ピストンに弁体との干渉を抑制する逃げを設ける必要がなくなる。このため、より確実に、この逃げに起因する圧縮比の低下や、燃焼室の形状が制限されることを抑制でき、内燃機関の性能の向上を図ることができる。また、通常作動移行期間が、内燃機関始動時におけるクランク軸の１回転の期間となっているので、始動時における早い時期に、内燃機関は正常運転し易くなる。これにより、スタータモータの使用時間を短くすることができる。これらの結果、より確実に内燃機関の運転性能の向上を図ることができると共に、消費電力の低減を図ることができる。
【００２０】
また、この発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、さらに、前記気筒に内設された前記ピストンが移動している際における前記気筒の行程を検出する行程検出手段と、前記行程検出手段で検出した前記気筒の行程が排気行程であるかを判断する行程判断手段と、を備えており、前記弁体は前記吸気弁となっており、且つ、前記排気弁は前記クランク軸の回転に連動して作動可能に設けられており、前記通常作動移行期間は、停止状態の前記クランク軸が前記内燃機関の始動時に回転を開始して２回転するまでの期間となっており、前記制御手段は、前記電磁駆動弁が設けられた前記気筒が排気行程であると前記通常作動移行期間において前記行程判断手段で判断された場合に、前記弁体を閉弁して作動を開始することを特徴とする。
【００２１】
この発明では、吸気弁のみ電磁駆動弁の弁体を使用し、排気弁はクランク軸の回転に連動して作動可能に設けている。内燃機関は、気筒内に吸入した混合気に含まれる燃料が燃焼することにより運転されるが、このように吸気弁として電磁駆動弁の弁体を用いることにより、吸入する混合気の量を容易に調整することができ、また、その吸気のタイミングも、任意のタイミングにすることができる。これにより、内燃機関運転時の性能の向上を図ることができる。また、通常作動移行期間を、内燃機関始動時にクランク軸が２回転するまでの期間とし、電磁駆動弁の弁体は、行程判断手段で排気行程であると判断された気筒に設けられる電磁駆動弁の弁体を閉弁して作動を開始している。これにより、内燃機関始動直後の圧縮圧力を極力生じさせずにクランク軸を回転させることができるので、スタータモータで使用する電力を低減することができる。従って、より確実に電磁駆動弁に駆動電力を供給することができるので、より確実に電磁駆動弁を作動させることができる。また、内燃機関始動直後の圧縮圧力を極力生じさせずにクランク軸を回転させることができるので、内燃機関始動直後のクランク軸の回転数を速くすることができ、始動性の向上を図ることができる。これらの結果、内燃機関の始動時に電磁駆動弁をより確実に作動させることができると共に、内燃機関の運転性能の向上を図ることができ、さらに、内燃機関の始動性の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、内燃機関の始動時に電磁駆動弁をより確実に作動させることができると共に、内燃機関の運転性能の向上を図ることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る電磁駆動弁の制御装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の実施例１に係る電磁駆動弁の制御装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す内燃機関１は、複数の気筒５を有しており、各気筒５は、内部に燃焼室１５が形成されたシリンダヘッド６及びシリンダブロック７を有している。また、シリンダブロック７の内部には、ピストン８が配設されており、当該内燃機関１運転時におけるピストン８の下死点方向には、クランク軸であるクランクシャフト１０が設けられている。このように配設されるピストン８とクランクシャフト１０とは、コネクティングロッド９によって接続されている。また、シリンダブロック７には、運転時の内燃機関１を循環して内燃機関１を冷却する冷却水が通る冷却水路１８が形成されている。また、シリンダヘッド６は、シリンダブロック７の、当該シリンダブロック７におけるピストン８が上死点に向かう方向側の端部に、ガスケット（図示省略）を介して固定されている。
【００２５】
また、シリンダヘッド６には、点火プラグ２５と、電磁駆動弁４０とが設けられており、本実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３は、この電磁駆動弁４０を制御可能に設けられている。また、この電磁駆動弁４０は、複数形成される気筒５のそれぞれの気筒５に設けられており、各電磁駆動弁４０には、当該電磁駆動弁４０に電流を供給することにより往復運動が可能な弁体４５が設けられている。また、燃焼室１５には吸気通路２１と排気通路２２とが接続されており、前記電磁駆動弁４０は、この吸気通路２１側と排気通路２２側とに設けられ、吸気通路２１側に設けられる電磁駆動弁４０は吸気側電磁駆動弁４１、排気通路２２側に設けられる電磁駆動弁４０は排気側電磁駆動弁４２となっている。
【００２６】
これらのように設けられる電磁駆動弁４０の弁体４５のうち、吸気側電磁駆動弁４１の弁体４５は、往復運動をすることにより吸気通路２１と燃焼室１５とを連通または遮断するように設けられた吸気弁である吸気バルブ４６として設けられている。また、電磁駆動弁４０の弁体４５のうち、排気側電磁駆動弁４２の弁体４５は、往復運動をすることにより排気通路２２と燃焼室１５とを連通または遮断するように設けられた排気弁である排気バルブ４７として設けられている。これらの吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、シリンダヘッド６に設けられた電磁駆動弁４０が有しているため、吸気バルブ４６及び排気バルブ４７は、内燃機関１運転時におけるピストン８の上死点方向に設けられている。また、点火プラグ２５は、吸気側電磁駆動弁４１と排気側電磁駆動弁４２との間に設けられており、さらに、高電圧をかけた際に放電する点火部２６を有し、この点火部２６が燃焼室１５内に位置するように設けられている。また、吸気通路２１には、内燃機関１の運転時に使用される燃料を吸気通路２１内に噴射する燃料供給手段であるインジェクタ３０が設けられている。
【００２７】
また、クランクシャフト１０の近傍には、クランクシャフト１０の回転角度位置を検出するクランク角度位置検出センサ３１が設けられている。このクランク角度位置検出センサ３１は、クランクシャフト１０の回転角度位置を検出することができるため、この回転角度位置を検出することにより、コネクティングロッド９を介してクランクシャフト１０に接続されたピストン８の移動方向における位置を間接的に検出することができる。また、クランクシャフト１０の回転方向を検出することにより、ピストン８の移動方向を検出することができる。これにより、クランク角度位置検出センサ３１は、ピストン８の移動方向を検出する移動方向検出手段としても設けられている。さらに、当該内燃機関１には、その始動時にクランクシャフト１０に接続されるフライホイール（図示省略）を介して、クランクシャフト１０に対して回転を伝達することにより内燃機関１を始動させるスタータモータ３４が設けられている。
【００２８】
また、電磁駆動弁４０には、当該電磁駆動弁４０に駆動電流である励磁電流を供給する駆動回路３３が接続されている。電磁駆動弁４０は、この駆動回路３３から供給される励磁電流により作動可能に設けられている。これらのクランク角度位置検出センサ３１や駆動回路３３は、当該内燃機関１を搭載する車両（図示省略）の各部を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）８０に接続されている。
【００２９】
このＥＣＵ８０には、処理部８１、記憶部８８及び入出力部８９が設けられており、これらは互いに接続され、互いに信号の受け渡しが可能になっている。また、ＥＣＵ８０に接続されているクランク角度位置検出センサ３１や駆動回路３３は、入出力部８９に接続されており、入出力部８９は、これらのセンサ等との間で信号の入出力を行なう。また、記憶部８８には、本発明に係る電磁駆動弁４０の制御装置３を制御するコンピュータプログラム、即ち、本発明に係る電磁駆動弁４０の制御装置３の制御方法を実現するコンピュータプログラムが格納されている。この記憶部８８は、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、またはフラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ等のような読み出しのみが可能な記憶媒体）や、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性のメモリ、或いはこれらの組み合わせにより構成することができる。
【００３０】
また、処理部８１は、メモリ（図示省略）及びＣＰＵ（Central Processing Unit）（図示省略）により構成されており、少なくとも、内燃機関１の始動時における電磁駆動弁４０の駆動である初期駆動が完了しているかを判断する電磁駆動弁初期駆動判断部８２と、内燃機関１が始動中であるかを判断する始動判断部８３と、電磁駆動弁４０の開閉状態を判断する開閉状態判断部８４と、ピストン８の移動方向が電磁駆動弁４０に向かう方向であるかを判断する移動方向判断手段である移動方向判断部８５と、電磁駆動弁４０の弁体４５を作動させ、開弁と閉弁とを切り替える制御手段である電磁駆動弁制御部８６と、複数の気筒５のうち、どの気筒５の電磁駆動弁４０の閉弁処理を行なうかを制御する処理気筒制御部８７と、を有している。なお、電磁駆動弁初期駆動判断部８２で行なう電磁駆動弁４０の初期駆動が完了しているかの判断は、初期駆動が完了しているかを示すフラグ（図示省略）により行ない、このフラグは、記憶部８８に記憶されている。
【００３１】
当該電磁駆動弁４０の制御装置３が有する電磁駆動弁４０の制御は、クランク角度位置検出センサ３１など車両の各部に設けられたセンサ（図示省略）による検出結果に基づいて、処理部８１が前記コンピュータプログラムを当該処理部８１に組み込まれたメモリに読み込んで演算し、演算の結果に応じて駆動回路３３に制御信号を送ることにより、電磁駆動弁４０を制御する。その際に処理部８１は、適宜記憶部８８へ演算途中の数値を格納し、また格納した数値を取り出して演算を実行する。なお、このように電磁駆動弁４０の制御装置３を制御する場合には、前記コンピュータプログラムの代わりに、ＥＣＵ８０とは異なる専用のハードウェアによって制御してもよい。
【００３２】
図２は、図１に示す電磁駆動弁の詳細図である。電磁駆動弁４０が有する弁体４５は、略円柱形に形成された軸であるバルブステム５０に連結されており、バルブステム５０は、シリンダヘッドの内部に固定されたバルブガイド５１により軸方向に変位可能に保持されている。このバルブステム５０には、当該バルブステム５０の両端部のうち、弁体４５側の端部の反対側に位置する端部付近にロアリテーナ５５が保持されている。さらに、このロアリテーナ５５が保持されている側のバルブステム５０の端部には、非磁性材料によって略円筒形の形状で形成された軸であるアーマチャシャフト５２が接続されている。
【００３３】
また、ロアリテーナ５５における弁体４５側には、螺旋状に形成されたバネ部材であるロアスプリング５６が配設されており、ロアリテーナ５５に当接している。このロアスプリング５６のロアリテーナ５５側に位置する端部の反対側の端部、即ち、弁体４５側の端部は、シリンダヘッド６に当接している。このロアスプリング５６は、ロアリテーナ５５に対して、アーマチャシャフト５２方向の付勢力を与えており、ロアリテーナ５５を介してバルブステム５０及びアーマチャシャフト５２もロアスプリング５６によって同方向の付勢力が与えられている。
【００３４】
また、アーマチャシャフト５２の両端部のうち、バルブステム５０側に位置する端部の反対側の端部には、アッパリテーナ６０が固定されている。さらに、アッパリテーナ６０における前記弁体４５側の反対側には、螺旋状に形成されたバネ部材であるアッパスプリング６１が配設されており、アッパリテーナ６０に当接している。
【００３５】
また、このアッパスプリング６１の周囲には、その外周を取り巻くように略円筒形の形状で形成されたアッパキャップ６５が配設されている。このように円筒形の形状で形成されるアッパキャップ６５の両端部のうち、前記弁体４５側に位置する端部の反対側の端部には、当該アッパキャップ６５に螺合したアジャストボルト６６が設けられており、アッパスプリング６１は、アッパリテーナ６０に当接している側の反対側の端部が、このアジャストボルト６６に当接している。このアッパスプリング６１は、アッパリテーナ６０に対して、ロアリテーナ５５方向の付勢力を与えており、アッパリテーナ６０を介してアーマチャシャフト５２及びバルブステム５０もアッパスプリング６１によって同方向の付勢力が与えられている。
【００３６】
また、アーマチャシャフト５２の外周には、アーマチャ５３が接合されている。このアーマチャ５３は、軟磁性材料で構成された環状の部材となっている。このアーマチャ５３におけるアッパリテーナ６０側には、アッパコイル６２及びアッパコア６３が配設されており、アーマチャ５３におけるロアリテーナ５５側には、ロアコイル５７及びロアコア５８が配設されている。これらのアッパコア６３及びロアコア５８は、共に磁性材料で構成された部材となっている。
【００３７】
また、アッパコア６３及びロアコア５８は、中央部に貫通孔が形成された略円筒形の形状で形成されており、アーマチャシャフト５２は、アッパコア６３及びロアコア５８に形成された貫通孔を通り、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５７は、前記駆動回路３３（図１参照）に接続されている。この駆動回路３３は、ＥＣＵ８０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５７に駆動電流である励磁電流を供給する。
【００３８】
アッパコア６３及びロアコア５８の外周には、略円筒形の形状で形成された外筒６８が配設されている。アッパコア６３とロアコア５８とは、双方の間に所定の間隔が確保されるように、外筒６８により保持されている。また、アッパキャップ６５は、アッパコア６３におけるロアコア５８側の端部の反対側に位置する端部の端面に固定されている。また、アジャストボルト６６は、アッパキャップ６５に螺合しているので、螺合している部分をねじ込むことによりアッパキャップ６５に対する位置を調整することができ、アジャストボルト６６に当接しているアッパスプリング６１のアッパキャップ６５に対する相対的な位置を調整することができる。これにより、アッパスプリング６１に当接しているアッパリテーナ６０及びアッパリテーナ６０が固定されているアーマチャシャフト５２を介してアーマチャ５３の位置を調整することができ、この調整により、アーマチャ５３の中立位置は、アッパコア６３とロアコア５８との中央に調整される。即ち、アッパコイル６２及びロアコイル５７に励磁電流を供給していない状態のアーマチャ５３の位置が、アッパコア６３とロアコア５８との中央になるようにアジャストボルト６６により調整される。
【００３９】
この実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。前記内燃機関１の運転は、ピストン８がシリンダブロック７内で往復運動を繰り返すことにより、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を１つのサイクルとしてこのサイクルを繰り返して運転し、クランクシャフト１０が回転する。また、このように内燃機関１を運転する際には、ＥＣＵ８０から制御信号を受けた駆動回路３３が電磁駆動弁４０に対して励磁電流を供給することにより、電磁駆動弁４０を作動させる。この作動は、詳しくは、内燃機関１の運転時には、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する電磁駆動弁制御部８６から制御信号を駆動回路３３に対して送信し、制御信号を受けた駆動回路３３が電磁駆動弁４０のアッパコイル６２やロアコイル５７に対して励磁電流を供給することにより、電磁駆動弁４０を作動させる。
【００４０】
図３は、図１のＡ部詳細図である。電磁駆動弁４０のアッパコア６３やロアコア５８に励磁電流を与えない状態では、アーマチャシャフト５２やバルブステム５０は、アッパスプリング６１やロアスプリング５６の付勢力がつり合う位置に保持され、アーマチャ５３は、アッパコア６３とロアコア５８との中央に位置し、中立位置となる（図２参照）。このように、アーマチャ５３等が中立位置となっている場合には、弁体４５は吸気通路２１や排気通路２２を閉じておらず、若干開いた状態となる。即ち、中立状態７０の弁体４５は、吸気通路２１または排気通路２２から離れ、ピストン８の方向に若干突出している。
【００４１】
図４は、図２に示す電磁駆動弁の閉弁状態を示す説明図である。また、電磁駆動弁４０を閉弁させる際には、ＥＣＵ８０の電磁駆動弁制御部８６から駆動回路３３に制御信号を送り、駆動回路３３からアッパコイル６２に対して励磁電流を供給する。アッパコイル６２に駆動電流が供給されると、アッパコイル６２に電磁力が発生し、アッパコイル６２の電磁力に伴いアッパコア６３にも電磁力が発生する。このようにアッパコア６３に電磁力が発生すると、この電磁力はアーマチャ５３をアッパコア６３の方向に吸引する吸引力となってアーマチャ５３に作用する。アッパコア６３からアーマチャ５３に作用するこの吸引力は、アッパスプリング６１からアッパリテーナ６０に作用する付勢力に対向する力となるが、アッパコア６３の吸引力はアッパスプリング６１の付勢力よりも大きくなっている。このため、アーマチャ５３はアッパコア６３の吸引力が作用する方向に移動し、アッパコア６３の方向に移動してアッパコア６３に当接して停止する。
【００４２】
また、このように、アーマチャ５３が移動すると、アーマチャ５３と一体に形成されたアーマチャシャフト５２やバルブステム５０も一体となって移動し、弁体４５も移動する。アーマチャ５３がアッパコア６３の方向移動し、弁体４５が同方向に移動すると、弁体４５は吸気通路２１または排気通路２２に近付く方向に移動する。これにより、吸気通路２１側に設けられる弁体４５である吸気バルブ４６は吸気通路２１を閉弁し、排気通路２２側に設けられる弁体４５である排気バルブ４７は排気通路２２を閉弁する（図３参照）。即ち、閉弁状態７１の弁体４５は、吸気通路２１または排気通路２２と燃焼室１５内とを遮断する。
【００４３】
図５は、図２に示す電磁駆動弁の開弁状態を示す説明図である。また、電磁駆動弁４０を開弁させる際には、ＥＣＵ８０の電磁駆動弁制御部８６から駆動回路３３に制御信号を送り、駆動回路３３からロアコイル５７に対して励磁電流を供給する。ロアコイル５７に駆動電流が供給されると、ロアコイル５７に電磁力が発生し、ロアコイル５７の電磁力に伴いロアコア５８にも電磁力が発生する。このようにロアコア５８に電磁力が発生すると、この電磁力はアーマチャ５３をロアコア５８の方向に吸引する吸引力となってアーマチャ５３に作用する。ロアコア５８からアーマチャ５３に作用するこの吸引力は、ロアスプリング５６からロアリテーナ５５に作用する付勢力に対向する力となるが、ロアコア５８の吸引力はロアスプリング５６の付勢力よりも大きくなっている。このため、アーマチャ５３はロアコア５８の吸引力が作用する方向に移動し、ロアコア５８の方向に移動してロアコア５８に当接して停止する。
【００４４】
また、このように、アーマチャ５３が移動すると、アーマチャ５３と一体に形成されたアーマチャシャフト５２やバルブステム５０も一体となって移動し、弁体４５も移動する。アーマチャ５３がロアコア５８の方向移動し、弁体４５が同方向に移動すると、弁体４５は吸気通路２１または排気通路２２から離れる方向に移動する。これにより、吸気通路２１に設けられる弁体４５である吸気バルブ４６は吸気通路２１を開弁し、排気通路２２に設けられる弁体４５である排気バルブ４７は排気通路２２を開弁する（図３参照）。即ち、開弁状態７２の弁体４５は、吸気通路２１または排気通路２２と燃焼室１５内とを連通させる。
【００４５】
内燃機関１の運転時には、このようにロアコア５８とアッパコア６３とに必要に応じて交互に励磁電流を流すことにより、弁体４５を開弁状態７２と閉弁状態７１とを繰り替えして作動させる、即ち往復運動させることができ、吸気通路２１や排気通路２２と燃焼室１５との連通と遮断とを繰り返すことができる。
【００４６】
内燃機関１の運転時には、このように電磁駆動弁４０が作動することより弁体４５が往復運動して吸気通路２１や排気通路２２と燃焼室１５との連通と遮断とを繰り返すことにより、吸排気を行ない、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程を繰り返す。各行程の概略は、吸気行程ではインジェクタ３０から燃料を噴射することにより吸気通路２１内に燃料を供給し、吸気通路２１内を流れる空気と燃料との混合気を生成する。さらに、排気側電磁駆動弁４２が有する排気バルブ４７は閉弁し、吸気側電磁駆動弁４１が有する吸気バルブ４６は開弁した状態で気筒内のピストン８が弁体４５方向からクランクシャフト１０方向、即ち上死点方向から下死点方向に移動することにより、吸気通路２１から燃焼室１５内に混合気が吸入される。
【００４７】
また、圧縮行程では、吸気バルブ４６も排気バルブ４７も閉弁し、この状態でピストン８がクランクシャフト１０方向から弁体４５方向に移動することにより、吸気行程で燃焼室１５内に取り入れた混合気を圧縮する。
【００４８】
また、燃焼行程では、吸気バルブ４６と排気バルブ４７とを閉弁した状態で点火プラグ２５に高電圧の電流を印加し、点火プラグ２５の点火部２６にアーク放電を発生させることにより、圧縮した混合気が点火する。これにより、圧縮した混合気中の燃料が燃焼するので、燃焼時の圧力によりピストン８は弁体４５方向からクランクシャフト１０の方向に移動する。さらに、コネクティングロッド９によってピストン８に接続されているクランクシャフト１０は、ピストン８のこの移動によって回動する。
【００４９】
また、排気行程では、吸気バルブ４６は閉弁し、排気バルブ４７は開弁した状態でピストン８がクランクシャフト１０方向から弁体４５方向に移動することにより、燃料の燃焼後の排気ガスが燃焼室１５から排気通路２２の方向に流れ、排気される。なお、内燃機関１の運転時には、複数設けられる各気筒５でこれらの行程が行なわれているが、複数の気筒５で行なわれるこれらの行程は、少なくとも一部の複数の気筒５では異なるタイミングで行なわれている。即ち、複数の気筒５に内設されるピストン８は、少なくとも一部の複数の気筒５では同じ動きをせず、異なるタイミングで往復運動をしている。
【００５０】
このように運転する内燃機関１の始動時には、スタータモータ３４を作動させることによりスタータモータ３４からクランクシャフト１０に対して回転が伝えられ、この回転によってクランクシャフト１０が回転し、ピストン８が往復運動をして上記各行程が繰り替えされることにより内燃機関１は始動する。
【００５１】
その際に、クランク角度位置検出センサ３１は、クランクシャフト１０の角度位置を検出する。コネクティングロッド９を介してクランクシャフト１０に接続されるピストン８は、クランクシャフト１０の角度位置に対する位置が定まっているため、クランクシャフト１０の角度位置を検出することにより、シリンダブロック７内で往復運動をするピストン８の位置を検出することができる。このため、クランク角度位置検出センサ３１で、クランクシャフト１０の角度位置を検出することにより、ピストン８の移動方向を検出することができる。クランク角度位置検出センサ３１が検出したピストン８の移動方向は、ＥＣＵ８０に伝えられる。
【００５２】
内燃機関１の停止時には電磁駆動弁４０も停止しており、内燃機関１の始動に伴い電磁駆動弁４０も始動するが、停止状態の電磁駆動弁４０は、所定の期間を経て通常作動をするように設けられている。詳しくは、電磁駆動弁４０は、複数設けられる気筒５のそれぞれの気筒５に設けられているが、停止状態の全ての電磁駆動弁４０が、内燃機関１の始動時において通常作動するまでの期間は、通常作動移行期間となっており、停止状態の複数の電磁駆動弁４０は、通常作動移行期間経過後に、全て通常作動をする。また、このように電磁駆動弁４０が通常作動するまでの期間である通常作動移行期間に電磁駆動弁４０に対して行なう駆動は、電磁駆動弁初期駆動となっている。さらに、通常作動移行期間は、停止状態のクランクシャフト１０が内燃機関１の始動時に回転を開始して１回転するまでの期間となっている。
【００５３】
クランク角度位置検出センサ３１は、内燃機関１の始動時に回転中のクランクシャフト１０のクランク角度位置を検出し、検出したクランク角度位置をＥＣＵ８０に伝えることにより、ピストン８の移動方向をＥＣＵ８０に伝達する。ＥＣＵ８０では、伝達されたピストン８の移動方向が弁体４５に向かう方向である場合に、電磁駆動弁４０の弁体４５を閉弁する。これにより電磁駆動弁４０は作動を開始する。
【００５４】
内燃機関１の始動時には、クランクシャフト１０が１回転するまでの間に複数の気筒５が有するピストン８は、全て一旦弁体４５方向に向かう方向に移動するので、それぞれの気筒５に設けられる電磁駆動弁４０は、クランクシャフト１０が１回転するまでの間に一旦閉弁し、作動を開始する。これにより、複数の気筒５に設けられる複数の電磁駆動弁４０は、クランクシャフト１０が１回転するまでの期間である通常作動移行期間経過後には全て作動を開始することになり、通常作動をする。このように、内燃機関１の始動時において電磁駆動弁４０の作動を開始する際に、通常作動するまでの間に一旦弁体４５を閉弁させる、電磁駆動弁４０に対する駆動が初期駆動となっている。
【００５５】
図６は、本発明の実施例１に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３の制御方法、即ち、当該電磁駆動弁４０の制御装置３の処理手順について説明する。なお、以下の説明では、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数としてｉを用いており、当該内燃機関１が有する気筒数を示す変数としてＮを用いている。これらの変数ｉや変数Ｎは、ＥＣＵ８０の記憶部８８に記憶されている。また、複数設けられる気筒５には、当該処理手順では、それぞれの気筒５を示す異なる数字が割り当てられており、詳しくは、１〜Ｎまでの数字が各気筒５に割り当てられている。
【００５６】
当該内燃機関１の始動時には、所的時間の経過ごとに、以下に説明する処理手順を行なう。この処理手順では、まず、電磁駆動弁初期駆動完了フラグがＯＮになっているかを判断する（ステップＳＴ１０１）。この判断は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する電磁駆動弁初期駆動判断部８２で行ない、記憶部８８に記憶された、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグを参照することにより行なう。このフラグは、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了している場合にはＯＮになっており、初期駆動が完了していない場合にはＯＦＦになっている。このため、電磁駆動弁初期駆動判断部８２では、このフラグがＯＮになっているかをＯＮになっているかを判断し、ＯＮになっている場合には初期駆動が完了していると判断され、この処理手順から抜け出る。
【００５７】
電磁駆動弁初期駆動判断部８２での判断により、初期駆動が完了していないと判断された場合には、次に、内燃機関１がクランキング中であるかを、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する始動判断部８３で判断する（ステップＳＴ１０２）。このクランキングとは、スタータモータ３４を作動させ、スタータモータ３４によってクランクシャフト１０を回転させている状態である。このように、スタータモータ３４によってクランキングをする場合には、ＥＣＵ８０からスタータモータ３４に、作動の指示をする。始動判断部８３では、このスタータモータ３４への作動の指示を検出し、スタータモータ３４を作動させる指示がある場合には、クランキング中であると判断する。このように始動判断部８３でクランキング中であるかを判断し、クランキング中ではないと判断した場合には、この処理手順から抜け出る。
【００５８】
始動判断部８３での判断により、内燃機関１がクランキング中であると判断された場合には、次に、全気筒５が閉弁状態７１であるかを判断する（ステップＳＴ１０３）。この判断は、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する開閉状態判断部８４で行なわれる。即ち、開閉状態判断部８４は、電磁駆動弁４０の弁体４５の開閉状態を判断できるように設けられており、この開閉状態判断部８４で、複数の気筒５に設けられる複数の電磁駆動弁４０のうち、全ての電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であるかを判断する。開閉状態判断部８４でのこの判断により、全ての気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１ではないと判断された場合には、当該処理手順において、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数であるｉに１を代入する（ステップＳＴ１０４）。
【００５９】
次に、ＥＣＵ８０の処理部８１が有する移動方向判断部８５で、ｉ気筒のピストン８が上昇中であるかを判断する（ステップＳＴ１０５）。この判断は、クランク角度位置検出センサ３１で検出したクランクシャフト１０の角度位置より行なう。つまり、ピストン８は、クランク角度位置に対する位置が定まっているため、クランクシャフト１０の角度位置を検出することにより、ピストン８の位置を検出することができ、ピストン８の移動方向を検出することができる。このため、クランク角度位置検出センサ３１が検出したクランク角度位置は、ピストン８の移動方向として移動方向判断部８５に伝達される。移動方向判断部８５では、クランク角度位置検出センサ３１から伝達された情報より、ｉ気筒のピストン８の移動方向が弁体４５に向かう方向であるかを判断する。即ち、移動方向判断部８５は、ｉ気筒のピストン８が上昇中であるかを判断する。
【００６０】
移動方向判断部８５での判断により、ｉ気筒のピストン８が上昇中であると判断された場合には、ｉ気筒を閉弁処理する（ステップＳＴ１０６）。つまり、移動方向判断部８５でｉ気筒のピストン８が上昇中であると判断された場合には、ＥＣＵ８０の処理部が有する電磁駆動弁制御部８６から、ｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁する制御信号を駆動回路３３に送信し、駆動回路３３からｉ気筒の電磁駆動弁４０に励磁電流を供給する。これにより、ｉ気筒に設けられる電磁駆動弁４０は、弁体４５が作動して閉弁する。また、この閉弁は、吸気側電磁駆動弁４１及び排気側電磁駆動弁４２の双方に対して行なわれ、これにより、ｉ気筒は、吸気バルブ４６と排気バルブ４７との双方が閉弁する。
【００６１】
ピストン８が上昇中のｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁処理した場合、または、ｉ気筒のピストン８が上昇中ではなかった場合には、共に変数ｉが気筒数Ｎであるかを判断する（ステップＳＴ１０７）。この判断は、ＥＣＵ８０が有する処理気筒制御部８７で行なわれ、記憶部８８に記憶されている変数ｉと気筒数の変数Ｎとを比較することによって判断する。
【００６２】
この判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断された場合には、変数ｉに１を足す（ステップＳＴ１０８）。つまり、変数ｉが気筒数Ｎではないと判断された場合には、処理気筒制御部８７で、記憶部８８に記憶された変数ｉに１を足す。即ち、ｉ＝ｉ＋１を実行する。このように、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断され、ｉ＝ｉ＋１を実行した後は、ステップＳＴ１０５に戻り、新たなｉ気筒のピストン８が上昇中であるかを判断して、上述した処理手順を行なう。これに対し、処理気筒制御部８７による、変数ｉが気筒数Ｎであるかの判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎであると判断された場合には、この処理手順から抜け出る。
【００６３】
また、このように気筒５内のピストン８が上昇中であるかを判断し、ピストン８が上昇中である場合にはその気筒５に設けられる電磁駆動弁４０を閉弁させる処理は、変数ｉが気筒数Ｎになるまで繰り返されるため、内燃機関１が有する全ての気筒５に対して行なわれる。
【００６４】
また、開閉状態判断部８４での、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であるかの判断により（ステップＳＴ１０３）、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であると判断された場合には、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにし（ステップＳＴ１０９）、この処理手順を抜け出る。即ち、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であるということは、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したことを示しており、内燃機関１の始動時から初期駆動が完了するまでの期間は通常作動移行期間となっている。
【００６５】
このように、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１になった場合に、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにすることにより、内燃機関１の制御において再びこの処理手順に訪れた場合に、ステップＳＴ１０１でこのフラグがＯＮになっているかを判断することにより、すぐにこの処理手順から抜け出る。
【００６６】
また、このように電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにした場合にした後は、電磁駆動弁４０は通常作動に移行する。即ち、吸気側電磁駆動弁４１の吸気バルブ４６、及び排気側電磁駆動弁４２の排気バルブ４７は、内燃機関１運転中の各行程に応じた開弁や閉弁を行なう。
【００６７】
また、これらのように、全ての気筒５に設けられる全ての電磁駆動弁４０は、通常作動移行期間に閉弁してから通常作動に移行するが、この通常作動移行期間は、停止状態のクランクシャフト１０が内燃機関１の始動時に回転を開始して１回転するまでの期間となっている。つまり、ピストン８は、クランクシャフト１０が１回転した場合に１往復するため、クランクシャフト１０が１回転した場合には、全気筒５のピストン８が１往復する。また、電磁駆動弁４０は、当該電磁駆動弁４０が設けられる気筒５のピストン８が上昇中に閉弁するため、通常作動移行期間には、全ての気筒５のピストン８が一旦上昇する。従って、全ての電磁駆動弁４０が閉弁したということは、全ての気筒５のピストン８が一旦上昇したということになり、クランクシャフト１０が１回転したことになる。換言すると、クランクシャフト１０が１回転した際には、全ての気筒５に設けられる電磁駆動弁４０は一旦閉弁し、通常作動が可能な状態になる。このため、このように停止状態のクランクシャフト１０が内燃機関１の始動時に回転を開始して１回転するまでの期間が通常作動移行期間となる。
【００６８】
以上の電磁駆動弁４０の制御装置３は、電磁駆動弁４０は、通常作動移行期間に電磁駆動弁４０が設けられた気筒５に内設されたピストン８が、電磁駆動弁４０の弁体４５の方向に移動していると移動方向判断部８５で判断された場合に、閉弁して作動を開始するように設けられているので、作動開始時における作動時間が短くなる。つまり、弁体４５は一度の作動で中立状態７０から閉弁状態７１になるため、弁体４５が中立状態７０の電磁駆動弁４０が、通常作動可能な状態になるまでの作動時間が短くなる。このため、内燃機関１に気筒５が複数設けられ、これに併せて電磁駆動弁４０も複数設けられている場合でも、作動開始時における電磁駆動弁４０は作動時間が短いので、多くの電磁駆動弁４０が同時に作動することを低減できる。
【００６９】
つまり、複数の気筒５に内設されるピストン８は同じ動きをせず、異なるタイミングで往復運動をしている。このため、電磁駆動弁４０が設けられている気筒５に内設されたピストン８が弁体４５方向に移動する際に閉弁して作動を開始させることにより、異なるタイミングで往復運動をするピストン８が内設された気筒５に設けられた電磁駆動弁４０同士を、異なるタイミングで作動開始させることができる。これにより、多くの電磁駆動弁４０が同時に作動することを低減でき、電磁駆動弁４０の作動開始時に必要とされる電力量を低減することができる。従って、内燃機関１を始動させる場合において、電磁駆動弁４０の作動を開始させる際に、より確実に作動させることができる。
【００７０】
また、このように電磁駆動弁４０の作動を確保することにより、ピストン８が上死点付近に位置している場合におけるピストン８と弁体４５との干渉を抑制できるので、ピストン８に形成する弁体４５の逃げであるバルブリセス（図示省略）を小さくすることができる、または、バルブリセスを設ける必要がなくなる。このため、このバルブリセスを設けることに起因して圧縮比が低下したり、燃焼室１５の形状が制限されたりすることを抑制でき、内燃機関１の性能の向上を図ることができる。これらの結果、内燃機関１の始動時に電磁駆動弁４０をより確実に作動させることができると共に、内燃機関１の運転性能の向上を図ることができる。
【００７１】
また、通常作動移行期間は、内燃機関１始動時におけるクランクシャフト１０の１回転の期間となっており、この間に電磁駆動弁４０の弁体４５は閉弁して通常作動が可能な状態になるので、ピストン８に弁体４５との干渉を抑制するバルブリセスを設ける必要がなくなる。つまり、内燃機関１始動時においてクランクシャフト１０が１回転する間に、電磁駆動弁４０は閉弁せず、弁体４５が中立状態７０の場合には、ピストン８が上死点付近に位置した場合に弁体４５とピストン８とが干渉する虞があるので、ピストン８にバルブリセスを設ける必要がある。しかし、上述した電磁駆動弁４０は、クランクシャフト１０が１回転する間に閉弁して通常作動が可能な状態になっており、ピストン８が上死点付近に位置した場合には閉弁状態７１となっているので、弁体４５とピストン８とが干渉する虞がなく、バルブリセスを設ける必要がなくなる。このため、より確実に、このバルブリセスを設けることに起因する圧縮比の低下や、燃焼室１５の形状が制限されることを抑制でき、内燃機関１の性能の向上を図ることができる。また、通常作動移行期間が、内燃機関１始動時におけるクランクシャフト１０の１回転の期間となっているので、始動時における早い時期に、内燃機関１は正常運転し易くなる。これにより、スタータモータ３４の使用時間を短くすることができる。これらの結果、より確実に内燃機関１の運転性能の向上を図ることができると共に、消費電力の低減を図ることができる。
【実施例２】
【００７２】
本実施例２に係る電磁駆動弁の制御装置は、実施例１に係る電磁駆動弁の制御装置と略同様の構成であるが、ピストンが非接触限界位置に達した場合に電磁駆動弁の弁体を閉弁している点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図７は、本発明の実施例２に係る電磁駆動弁の制御装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す電磁駆動弁４０の制御装置１００は、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に内燃機関１に設けられており、ＥＣＵ１１０を有している。このＥＣＵ１１０には、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に処理部８１が設けられており、処理部８１は、少なくとも電磁駆動弁初期駆動判断部８２と、始動判断部８３と、開閉状態判断部８４と、移動方向判断部８５と、電磁駆動弁制御部８６と、処理気筒制御部８７とを有している。さらに、この処理部８１は、内燃機関１の始動時に、ピストン８が電磁駆動弁４０の弁体４５方向に移動している場合において閉弁動作中の弁体４５に接触しない限界位置である非接触限界位置１０５を算出する非接触限界位置算出部１１１と、弁体４５方向に移動中のピストン８が非接触限界位置１０５に達しているかを判断する非接触限界判断手段である非接触限界判断部１１２と、を有している。
【００７３】
この実施例２に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。内燃機関１を始動させる場合には、スタータモータ３４を作動させることにより、クランクシャフト１０が回転して内燃機関１は始動する。その際に、クランク角度位置検出センサ３１はクランクシャフト１０の角度位置を検出し、検出結果をＥＣＵ１１０に伝達する。
【００７４】
ＥＣＵ１１０では、クランク角度位置検出センサ３１からの検出結果より、弁体４５方向に移動中のピストン８の非接触限界位置１０５を算出し、さらに、弁体４５方向に移動中のピストン８が非接触限界位置１０５に達しているかを判断する。停止中の電磁駆動弁４０は、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に一旦閉弁してから通常作動をするように設けられているが、この電磁駆動弁４０の閉弁は、弁体４５方向に移動中のピストン８を内設する気筒５のうち、ピストン８が非接触限界位置１０５に達したピストン８を内設する気筒５に設けられた電磁駆動弁４０を閉弁する。電磁駆動弁４０は、このように閉弁してから、通常作動を行なう。
【００７５】
図８は、本発明の実施例２に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例２に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００の制御方法、即ち、当該電磁駆動弁４０の制御装置１００の処理手順について説明する。なお、以下の説明では、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３の処理手順と同様に、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数をｉ、当該内燃機関１が有する気筒数を示す変数をＮとしており、これらの変数ｉや変数Ｎは、記憶部８８に記憶されている。また、複数の気筒５には、１〜Ｎまでの数字がそれぞれ割り当てられている。
【００７６】
内燃機関１の始動時における電磁駆動弁４０の制御装置１００の処理手順では、まず、電磁駆動弁初期駆動完了フラグがＯＮになっているかを、電磁駆動弁初期駆動判断部８２で判断する（ステップＳＴ２０１）。この判断により、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグがＯＮになっている場合には初期駆動が完了していると判断され、この処理手順から抜け出る。電磁駆動弁初期駆動判断部８２での判断により、初期駆動が完了していないと判断された場合には、次に、内燃機関１がクランキング中であるかを、始動判断部８３で判断する（ステップＳＴ２０２）。この判断により、内燃機関１がクランキング中ではないと判断した場合には、この処理手順から抜け出る。
【００７７】
始動判断部８３での判断により、内燃機関１がクランキング中であると判断された場合には、次に、全気筒５が閉弁状態７１（図３参照）であるかを開閉状態判断部８４で判断する（ステップＳＴ２０３）。即ち、複数の気筒５に設けられる複数の電磁駆動弁４０のうち、全ての電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であるかを、ＥＣＵ１１０の処理部８１が有する開閉状態判断部８４で判断する。開閉状態判断部８４でのこの判断により、全ての気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１ではないと判断された場合には、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数であるｉに１を代入する（ステップＳＴ２０４）。
【００７８】
次に、クランク角度位置検出センサ３１で検出した検出結果より、ｉ気筒のピストン８が弁体４５に向かう方向、即ち上昇中であるかを、移動方向判断部８５で判断する（ステップＳＴ２０５）。移動方向判断部８５での判断により、ｉ気筒のピストン８が上昇中であると判断された場合には、次に、ｉ気筒のピストン８が弁体４５方向に移動している場合におけるｉ気筒の非接触限界位置１０５を算出する（ステップＳＴ２０６）。この非接触限界位置１０５は、クランク角度位置検出センサ３１で検出した検出結果より算出する。詳しくは、非接触限界位置１０５は、クランク角度位置検出センサ３１でクランク角度位置の検出を続け、時間あたりの変位量より回転中のクランクシャフト１０の角速度を非接触限界位置算出部１１１で算出する。さらに、非接触限界位置算出部１１１では、この角速度より上昇中のピストン８の移動速度を算出する。非接触限界位置算出部１１１では、この算出したピストン８の移動速度と、弁体４５が中立状態７０（図３参照）の電磁駆動弁４０を閉弁するまでの所要時間とにより、上昇中のピストン８と弁体４５とが干渉しないで閉弁動作をすることのできる、閉弁動作の作動開始のタイミングにおけるピストン８の位置として非接触限界位置１０５を算出する。
【００７９】
次に、ＥＣＵ１１０の処理部８１が有する非接触限界判断部１１２で、ｉ気筒のピストン８が非接触限界位置１０５に達したか判断する（ステップＳＴ２０７）。つまり、クランク角度位置検出センサ３１で検出された検出結果より上昇中のピストン８の位置を求め、このピストン８が非接触限界位置１０５に達したかを非接触限界判断部１１２で判断する。
【００８０】
非接触限界判断部１１２での判断により、ｉ気筒のピストン８が非接触限界位置１０５に達したと判断された場合には、ｉ気筒を閉弁処理する（ステップＳＴ２０８）。つまり、非接触限界判断部１１２でｉ気筒のピストン８が非接触限界位置１０５に達したと判断された場合には、ＥＣＵ１１０の処理部８１が有する電磁駆動弁制御部８６から、ｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁する制御信号を駆動回路３３に送信し、駆動回路３３からｉ気筒の電磁駆動弁４０に励磁電流を供給する。これにより、ｉ気筒に設けられる電磁駆動弁４０は、弁体４５が作動して閉弁する。また、この閉弁は、吸気側電磁駆動弁４１及び排気側電磁駆動弁４２の双方に対して行なわれ、これにより、ｉ気筒は、吸気バルブ４６と排気バルブ４７の双方が閉弁する。
【００８１】
ピストン８が非接触限界位置１０５に達したｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁処理した場合、または、ｉ気筒のピストン８が上昇中ではなかった場合や、ｉ気筒のピストン８が非接触限界位置１０５に達していない場合には、変数ｉが気筒数Ｎであるかを判断する（ステップＳＴ２０９）。この判断は、処理気筒制御部８７で行なわれ、記憶部８８に記憶されている変数ｉと気筒数の変数Ｎとを比較することによって判断する。この判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断された場合には、変数ｉに１を足す（ステップＳＴ２１０）。つまり、変数ｉが気筒数Ｎではないと判断された場合には、処理気筒制御部８７で、ｉ＝ｉ＋１を実行する。このように、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断され、ｉ＝ｉ＋１を実行した後は、ステップＳＴ１０５に戻り、新たなｉ気筒のピストン８が上昇中であるかを判断して、上述した処理手順を行なう。これに対し、処理気筒制御部８７による、変数ｉが気筒数Ｎであるかの判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎであると判断された場合には、この処理手順から抜け出る。
【００８２】
また、このように気筒５内のピストン８が非接触限界位置１０５に達したかを判断し、ピストン８が非接触限界位置１０５に達した場合にはその気筒５に設けられる電磁駆動弁４０を閉弁させる処理は、変数ｉが気筒数Ｎになるまで繰り返されるため、内燃機関１が有する全ての気筒５に対して行なわれる。
【００８３】
また、開閉状態判断部８４での、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態であるかの判断により（ステップＳＴ２０３）、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であると判断された場合には、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにし（ステップＳＴ２１１）、この処理手順を抜け出る。即ち、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であるということは、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したことを示しており、内燃機関１の始動時から初期駆動が完了するまでの期間は通常作動移行期間となっている。
【００８４】
このように、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１になった場合に、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにすることにより、内燃機関１の制御において再びこの処理手順に訪れた場合に、ステップＳＴ２０１でこのフラグがＯＮになっているかを判断することにより、すぐにこの処理手順から抜け出る。また、このように電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにした場合にした後は、電磁駆動弁４０は通常作動に移行する。即ち、吸気側電磁駆動弁４１の吸気バルブ４６、及び排気側電磁駆動弁４２の排気バルブ４７は、内燃機関１運転中の各行程に応じた開弁や閉弁を行なう。
【００８５】
以上の電磁駆動弁４０の制御装置１００は、弁体４５方向に移動しているピストン８が非接触限界位置１０５に達したと非接触限界判断部１１２で判断された場合に、電磁駆動弁４０の弁体４５の閉弁動作を開始しているので、ピストン８が弁体４５方向に移動する気筒５に設けられる電磁駆動弁４０のうち、一部の気筒５に設けられる電磁駆動弁４０のみを作動させることができる。つまり、複数のピストン８が弁体４５方向に移動している場合でも、移動方向における位置が異なっている場合が多く、特に、内燃機関１の気筒数が多くなるに従って、移動方向における位置が異なるピストン８を有する場合が多くなる。例えば、６気筒の内燃機関１の場合、ピストン８が同時に上昇する気筒５は最大４気筒となるが、このうち２気筒はピストン８が先に非接触限界位置１０５に達するので先に電磁駆動弁４０の弁体４５の閉弁動作をし、その後、残りの２気筒のピストン８が非接触限界位置１０５に達するので、後から電磁駆動弁４０の弁体４５の閉弁動作をする。
【００８６】
このように、弁体４５方向に移動中のピストン８を内設する全ての気筒５に設けられる電磁駆動弁４０を作動させるのではなく、弁体４５方向に移動中のピストン８のうち、非接触限界位置１０５に達したピストン８を内設する気筒５に設けられる電磁駆動弁４０のみ作動させることにより、同時に作動する電磁駆動弁４０を、より確実に減少させることができる。これにより、電磁駆動弁４０の作動開始時に必要とされる電力量を、より確実に低減することができる。
【００８７】
また、弁体４５の閉弁動作を開始する際に、ピストン８が非接触限界位置１０５に達した際に閉弁動作を開始しているので、内燃機関１始動時における圧縮圧力を低減することができる。つまり、ピストン８が弁体４５方向に移動中でも非接触限界位置１０５に達していない場合には、当該ピストン８を内設する気筒５に設けられる電磁駆動弁４０を閉弁しないので、ピストン８が弁体４５方向に移動することにより、気筒５内の混合気は吸気通路２１や排気通路２２の方向に流出する。このため、気筒５内の混合気はあまり圧縮されないので、内燃機関１始動時における圧縮圧力を低減することができる。これにより、クランクシャフト１０を回転させる場合の抵抗が低減するので、内燃機関１の始動に用いられるスタータモータ３４で使用される電力量を低減することができる。従って、より確実に電磁駆動弁４０に対して駆動電流を供給することができ、電磁駆動弁４０の作動を開始させる際に、より確実に作動させることができる。これらの結果、内燃機関１の始動時に電磁駆動弁４０をより確実に作動させることができる。
【実施例３】
【００８８】
本実施例３に係る電磁駆動弁の制御装置は、実施例１に係る電磁駆動弁の制御装置と略同様の構成であるが、電磁駆動弁が内燃機関の吸気側にのみ設けられている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図９は、本発明の実施例３に係る電磁駆動弁の制御装置が設けられた内燃機関の概略図である。同図に示す電磁駆動弁４０の制御装置１２５は、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に内燃機関１２０に設けられており、電磁駆動弁４０を有している。この電磁駆動弁４０は、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と異なり、内燃機関１２０の吸気通路２１側に設けられる吸気側電磁駆動弁４１のみが設けられている。即ち、当該内燃機関１２０は、吸気通路２１側に設けられる吸気バルブ４６と、排気通路２２側に設けられる排気バルブ１４０とのうち、吸気バルブ４６のみが電磁駆動弁４０によって作動するように設けられている。
【００８９】
このように電磁駆動弁４０によって作動する吸気バルブ４６に対して、排気通路２２側に設けられる排気バルブ１４０は、クランクシャフト１０の回転に合わせて作動するように設けられている。詳しくは、排気バルブ１４０における燃焼室１５側の反対側にはリテーナ１４１が設けられており、リテーナ１４１はバルブリフタ１４２に覆われている。さらに、リテーナ１４１とシリンダヘッド６との間にバルブスプリング１４３が設けられており、排気バルブ１４０は、このバルブスプリング１４３によって排気通路２２を閉じる方向に付勢力が与えられている。また、バルブリフタ１４２における燃焼室１５側の反対側には、カム１５１が設けられている。このカム１５１は、クランクシャフト１０の回転に連動して回転するカムシャフト１５０に設けられており、カムシャフト１５０の回転に伴い、カム１５１も回動する。また、このカム１５１は、カムシャフト１５０の回転中心から当該カム１５１の外周面１５２までの距離が一定ではなく、カムシャフト１５０の回転中心から離れた部分を有している。このように形成されるカム１５１は、バルブリフタ１４２に接触しており、バルブスプリング１４３は、リテーナ１４１を介してバルブリフタ１４２に対して付勢力を与えており、バルブリフタ１４２は、バルブスプリング１４３によってカム１５１に押し付けられている。
【００９０】
また、カムシャフト１５０の近傍には、カムシャフト１５０の回転角度位置を検出するカム角度位置検出センサ１５５が設けられている。このように、カム角度位置検出センサ１５５は、カムシャフト１５０の回転角度位置を検出できるように設けられているが、カムシャフト１５０の回転位置角度を検出することにより、カム１５１の回転位置角度を検出することができる。
【００９１】
また、気筒５内に設けられるピストン１３０には、吸気バルブ４６とピストン１３０との干渉を抑制する逃げであるバルブリセス１３１が設けられている。このバルブリセス１３１は、吸気バルブ４６とピストン１３０との干渉を抑制できるように設けられており、少なくとも、ピストン１３０が上死点に位置した場合において、中立状態７０（図３参照）の吸気バルブ４６とピストン１３０との干渉を抑制できるように、ピストン１３０の燃焼室１５側の面に、凹みの形状で形成されている。
【００９２】
また、この電磁駆動弁４０の制御装置１２５は、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様にＥＣＵ１６０を有している。このＥＣＵ１６０には、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に処理部８１が設けられており、処理部８１は、少なくとも電磁駆動弁初期駆動判断部８２と、始動判断部８３と、開閉状態判断部８４と、移動方向判断部８５と、電磁駆動弁制御部８６と、処理気筒制御部８７とを有している。さらに、この処理部８１は、気筒５に内設されたピストン１３０が移動している際における気筒５の行程を検出する行程検出手段である行程検出部１６１と、行程検出部１６１で検出した気筒５の行程が排気行程であるかを判断する行程判断手段である行程判断部１６２と、を有している。また、カム角度位置検出センサ１５５は、このＥＣＵ１６０に接続されている。
【００９３】
この実施例３に係る電磁駆動弁４０の制御装置１２５は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。この内燃機関１２０の運転時には、吸気バルブ４６は実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に電磁駆動弁４０によって作動し、吸気通路２１と燃焼室１５との連通または遮断を行なう。
【００９４】
これに対し排気バルブ１４０は、カムシャフト１５０が回転し、バルブリフタ１４２がカム１５１に押されることにより排気バルブ１４０は往復運動をし、開弁や閉弁を繰り返す。詳しくは、内燃機関１２０の運転時にクランクシャフト１０が回転をすると、その回転がカムシャフト１５０に伝達され、カムシャフト１５０が回転する。このように、クランクシャフト１０の回転に連動してカムシャフト１５０が回転をすると、カムシャフト１５０に設けられたカム１５１も回転をする。
【００９５】
このカム１５１には、バルブスプリング１４３の付勢力によってバルブリフタ１４２が押し付けられているが、カム１５１の外周面１５２はカムシャフト１５０の回転中心から離れた部分を有している。このため、カムシャフト１５０の回転に伴いカム１５１が回転すると、バルブリフタ１４２はカム１５１の外周面１５２に沿ってカムシャフト１５０の回転中心に近付いたり離れたりする。バルブリフタ１４２のこの動きは排気バルブ１４０に伝えられ、排気バルブ１４０もバルブリフタ１４２の動きに伴って動く。即ち、排気バルブ１４０は、バルブスプリング１４３の付勢力と、回転するカム１５１の外周面１５２の形状とによって、往復運動をする。これにより、排気バルブ１４０は排気通路２２と燃焼室１５との連通または遮断を行なう。
【００９６】
このように、電磁駆動弁４０によって作動する吸気バルブ４６と、バルブスプリング１４３とカム１５１との作用により作動する排気バルブ１４０とを有する内燃機関１２０を始動させる場合には、スタータモータ３４を作動させることにより、クランクシャフト１０が回転して内燃機関１２０は始動する。その際に、クランク角度位置検出センサ３１はクランクシャフト１０の角度位置を検出し、検出結果をＥＣＵ１６０に伝達する。
【００９７】
ＥＣＵ１６０では、クランク角度位置検出センサ３１からの検出結果より、ピストン１３０の移動方向が弁体４５に向かう方向であるかを検出する。さらに、ピストン１３０の移動方向が弁体４５に向かう方向である場合に、その気筒５の行程を検出し、その行程が排気行程であるかを判断する。停止中の電磁駆動弁４０は、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３と同様に一旦閉弁してから通常作動をするように設けられているが、この電磁駆動弁４０の閉弁は、弁体４５方向に移動中のピストン１３０を内設する気筒５のうち、排気行程の気筒５に設けられた電磁駆動弁４０を閉弁する。電磁駆動弁４０は、このように閉弁してから、通常作動を行なう。
【００９８】
このように電磁駆動弁４０の作動は、当該電磁駆動弁４０が設けられる気筒５が排気行程中の場合に閉弁させているが、内燃機関１２０の始動時において、閉弁する前の電磁駆動弁４０は、弁体４５が中立状態７０になっている。このため、閉弁する前の電磁駆動弁４０の弁体４５、即ち吸気バルブ４６は、ピストンの方向に突出している。また、ピストン１３０は、圧縮行程と排気行程の場合に弁体４５の方向に移動するが、ピストン１３０の方向に突出している吸気バルブ４６は、圧縮行程においてピストン１３０が上死点に位置した場合でも、ピストン１３０に設けられたバルブリセス１３１の部分に吸気バルブ４６が位置するので、吸気バルブ４６とピストン１３０とは干渉しない。また、排気行程では吸気バルブ４６は閉弁するので、排気行程においてピストン１３０が上死点に位置した場合でも、吸気バルブ４６とピストン１３０とは干渉しない。
【００９９】
また、吸気バルブ４６は、排気行程中に閉弁した後、通常作動に移行するが、内燃機関１２０は、ピストン１３０が２往復することにより吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の４行程を行ない、その際にクランクシャフト１０は２回転する。また、複数の気筒５は、これらの行程が異なるタイミングで行なわれる。このため、全ての気筒５が排気行程を行なうにはクランクシャフト１０は２回転する必要があり、内燃機関１２０の始動時に全ての気筒５に設けられる電磁駆動弁４０が排気行程中に一旦閉弁して通常作動が可能な状態になるには、クランクシャフト１０は２回転する必要がある。従って、内燃機関１２０の始動時において電磁駆動弁４０が通常作動するまでの期間である通常作動移行期間は、停止状態のクランクシャフト１０が内燃機関１２０の始動時に回転を開始して２回転するまでの期間となっている。
【０１００】
図１０は、本発明の実施例３に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。次に、実施例３に係る電磁駆動弁４０の制御装置１２５の制御方法、即ち、当該電磁駆動弁４０の制御装置１２５の処理手順について説明する。なお、以下の説明では、実施例１に係る電磁駆動弁４０の制御装置３の処理手順と同様に、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数をｉ、当該内燃機関１２０が有する気筒数を示す変数をＮとしており、これらの変数ｉや変数Ｎは、記憶部８８に記憶されている。また、複数の気筒５には、１〜Ｎまでの数字がそれぞれ割り当てられている。
【０１０１】
内燃機関１２０の始動時における電磁駆動弁４０の制御装置１２５の処理手順では、まず、電磁駆動弁初期駆動完了フラグがＯＮになっているかを、電磁駆動弁初期駆動判断部８２で判断する（ステップＳＴ３０１）。この判断により、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグがＯＮになっている場合には初期駆動が完了していると判断され、この処理手順から抜け出る。電磁駆動弁初期駆動判断部８２での判断により、初期駆動が完了していないと判断された場合には、次に、内燃機関１２０がクランキング中であるかを、始動判断部８３で判断する（ステップＳＴ３０２）。この判断により、内燃機関１２０がクランキング中ではないと判断した場合には、この処理手順から抜け出る。
【０１０２】
始動判断部８３での判断により、内燃機関１２０がクランキング中であると判断された場合には、次に、全気筒５が閉弁状態であるかを開閉状態判断部８４で判断する（ステップＳＴ３０３）。即ち、複数の気筒５に設けられる複数の電磁駆動弁４０のうち、全ての電磁駆動弁４０が閉弁状態であるかを、開閉状態判断部８４で判断する。開閉状態判断部８４でのこの判断により、全ての気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態ではないと判断された場合には、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数であるｉに１を代入する（ステップＳＴ３０４）。
【０１０３】
次に、クランク角度位置検出センサ３１で検出した検出結果より、ｉ気筒のピストン１３０が弁体４５に向かう方向、即ち上昇中であるかを、移動方向判断部８５で判断する（ステップＳＴ３０５）。移動方向判断部８５での判断により、ｉ気筒のピストン１３０が上昇中であると判断された場合には、次に、ｉ気筒の行程を検出する（ステップＳＴ３０６）。この検出は、カム角度位置検出センサ１５５で検出した検出結果がＥＣＵ１６０の処理部８１が有する行程検出部１６１に伝達され、この行程検出部１６１で検出する。つまり、カムシャフト１５０は、４行程からなる１つのサイクルで１回転をするので、カムシャフト１５０の回転角度位置を検出することにより、現在の行程を検出することができる。このため、行程検出部１６１では、カム角度位置検出センサ１５５による検出結果より、ｉ気筒の行程を検出する。
【０１０４】
次に、行程検出部１６１による検出結果より、ｉ気筒が排気行程中であるかを判断する（ステップＳＴ３０７）。この判断は、ＥＣＵ１６０の処理部８１が有する行程判断部１６２で行なわれ、行程検出部１６１による検出結果より、ｉ気筒が排気行程中であるかを判断する。行程判断部１６２での判断により、ｉ気筒のピストン１３０が排気行程中であると判断された場合には、ｉ気筒を閉弁処理する（ステップＳＴ３０８）。つまり、行程判断部１６２でｉ気筒は排気行程中であると判断された場合には、ＥＣＵ１６０の電磁駆動弁制御部８６から、ｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁する制御信号を駆動回路３３に送信し、駆動回路３３からｉ気筒の電磁駆動弁４０に励磁電流を供給する。これにより、ｉ気筒に設けられる電磁駆動弁４０、即ち、ｉ気筒の吸気側電磁駆動弁４１は、弁体４５が作動して閉弁し、ｉ気筒の吸気バルブ４６は閉弁する。
【０１０５】
排気行程中であるｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁処理した場合、または、ｉ気筒のピストン１３０が上昇中ではなかった場合や、ｉ気筒が排気行程中ではない場合には、変数ｉが気筒数Ｎであるかを判断する（ステップＳＴ３０９）。この判断は、処理気筒制御部８７で行なわれ、記憶部８８に記憶されている変数ｉと気筒数の変数Ｎとを比較することによって判断する。この判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断された場合には、変数ｉに１を足す（ステップＳＴ３１０）。つまり、変数ｉが気筒数Ｎではないと判断された場合には、処理気筒制御部８７で、ｉ＝ｉ＋１を実行する。このように、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断され、ｉ＝ｉ＋１を実行した後は、ステップＳＴ３０５に戻り、新たなｉ気筒のピストン１３０が上昇中であるかを判断して、上述した処理手順を行なう。これに対し、処理気筒制御部８７による、変数ｉが気筒数Ｎであるかの判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎであると判断された場合には、この処理手順から抜け出る。
【０１０６】
また、このようにｉ気筒が排気行程中であるかを判断し、ｉ気筒が排気行程中である場合にｉ気筒に設けられる電磁駆動弁４０を閉弁させる処理は、変数ｉが気筒数Ｎになるまで繰り返されるため、内燃機関１２０が有する全ての気筒５に対して行なわれる。
【０１０７】
また、開閉状態判断部８４での、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態であるかの判断により（ステップＳＴ３０３）、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態であると判断された場合には、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにし（ステップＳＴ３１１）、この処理手順を抜け出る。通常作動移行期間は、内燃機関１２０の始動時から、このような処理手順で電磁駆動弁４０の初期駆動が完了するまでの期間となっている。
【０１０８】
このように、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態になった場合に、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにすることにより、内燃機関１２０の制御において再びこの処理手順に訪れた場合に、ステップＳＴ３０１でこのフラグがＯＮになっているかを判断することにより、すぐにこの処理手順から抜け出る。また、このように電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにした場合にした後は、電磁駆動弁４０は通常作動に移行し、吸気バルブ４６は、内燃機関１２０運転中の各行程に応じた開弁や閉弁を行なう。
【０１０９】
以上の電磁駆動弁４０の制御装置１２５は、吸気バルブ４６のみ電磁駆動弁４０の弁体４５を使用し、排気バルブ１４０側にはカムシャフト１５０を設け、排気バルブ１４０はカムシャフト１５０に設けられたカム１５１によって作動させることにより、クランクシャフト１０の回転に連動して作動可能になっている。内燃機関１２０は、気筒５内に吸入した混合気に含まれる燃料が燃焼することにより運転されるが、このように吸気バルブ４６として電磁駆動弁４０の弁体４５を用いることにより、吸入する混合気の量を容易に調整することができ、また、その吸気のタイミングも、任意のタイミングにすることができる。これにより、内燃機関１２０運転時の性能の向上を図ることができる。
【０１１０】
また、通常作動移行期間を、内燃機関１２０始動時にクランクシャフト１０が２回転するまでの期間とし、電磁駆動弁４０は、行程判断部１６２で排気行程であると判断された気筒５に設けられる電磁駆動弁４０の弁体４５を閉弁して作動を開始している。これにより、内燃機関１２０始動直後の圧縮圧力を極力生じさせずにクランクシャフト１０を回転させることができるので、スタータモータ３４で使用する電力を低減することができる。従って、より確実に電磁駆動弁４０に駆動電力を供給することができるので、より確実に電磁駆動弁４０を作動させることができる。また、内燃機関１２０始動直後の圧縮圧力を極力生じさせずにクランクシャフト１０を回転させることができるので、内燃機関１２０始動直後のクランクシャフト１０の回転数を速くすることができ、始動性の向上を図ることができる。これらの結果、内燃機関１２０の始動時に電磁駆動弁４０をより確実に作動させることができると共に、内燃機関１２０の運転性能の向上を図ることができ、さらに、内燃機関１２０の始動性の向上を図ることができる。
【０１１１】
なお、実施例２に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００は、非接触限界位置はクランクシャフト１０の角速度によって算出しているが、非接触限界位置を算出する際に、クランクシャフト１０の角速度以外を用いてもよい。非接触限界位置は、例えば内燃機関１の運転時に使用される電気を供給する電源であるバッテリー（図示省略）の電圧や、内燃機関１運転時におけるクランクシャフト１０の回転数や、内燃機関１運転時において当該内燃機関１の冷却に用いられる冷却媒体である冷却水の温度などに基づいて決めてもよい。
【０１１２】
図１１は、クランキング回転数、バッテリー電圧と非接触限界位置の上死点からの距離との関係を示す特性図である。例えば、電磁駆動弁４０の弁体４５の作動時においてバッテリーの電圧が低い場合には、作動速度が遅くなる傾向にあり、バッテリーの電圧が高い場合には、作動速度が早くなる傾向にある。このため、バッテリー電圧が低くなるに従って、ピストン８の上死点から非接触限界位置までの距離を遠くするとよい。また、電磁駆動弁４０の弁体４５の作動時において、内燃機関１始動時のクランクシャフト１０の回転数、即ちクランキング回転数が低い場合には、弁体４５の作動速度に対してピストン８の移動速度が遅くなる傾向にあり、クランキング回転数が高い場合には、弁体４５の作動速度に対してピストン８の移動速度が早くなる傾向にある。このため、クランキング回転数が高くなるに従って、ピストン８の上死点から非接触限界位置までの距離を遠くするとよい。
【０１１３】
これらにより、非接触限界位置とクランキング回転数やバッテリー電圧との関係を図示した場合、非接触限界位置の上死点からの距離を示す非接触限界位置距離線１７１は、バッテリー電圧が低くなるに従って上死点からの距離が遠くなる方向に位置し、バッテリー電圧が高くなるに従って上死点に近くなる方向に位置する。さらに、この非接触限界位置距離線１７１は、クランキング回転数が高くなるに従って、上死点からの距離が遠くなる方向に傾斜する。
【０１１４】
図１２は、冷却水温度と水温補正係数との関係を示す特性図である。また、電磁駆動弁４０の弁体４５の作動時において冷却水の温度が低い場合には、内燃機関１の始動時の抵抗が大きくなり易いため、スタータモータ３４で使用される電力が大きくなり易くなる傾向にある。この場合、電磁駆動弁４０に供給される駆動電力が減少する虞があり、弁体４５の作動速度が遅くなる虞がある。このため、非接触限界位置を算出する際に、冷却水温度に応じた補正係数である水温補正係数を用いて算出し、冷却水温度が低い場合には、非接触限界位置が上死点から離れた位置になるようにしてもよい。
【０１１５】
つまり、冷却水温度と水温補正係数との関係を図示した場合、冷却水温度に対する水温補正係数を示す水温補正係数線１７２は、冷却水温度が所定以下の場合、温度が低くなるに従って水温補正係数が大きく。このように、冷却水温度が低くなるに従って数値が大きくなる水温補正係数を用いて非接触限界位置を算出することにより、冷却水温度が低い場合には、非接触限界位置が上死点から離れた位置になるように設定することができる。これらを用いて非接触限界位置を算出し、電磁駆動弁４０を制御する場合の処理手順を、以下に説明する。
【０１１６】
図１３は、本発明の実施例２の変形例に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。この実施例２の変形例に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００の処理手順では、実施例２に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００と同様に電磁駆動弁初期駆動完了フラグがＯＮになり、初期駆動が完了しているかを、電磁駆動弁初期駆動判断部８２で判断する（ステップＳＴ４０１）。この判断により、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグがＯＮになっている場合には初期駆動が完了していると判断され、この処理手順から抜け出る。また、この判断により、初期駆動が完了していないと判断された場合には、次に、内燃機関１がクランキング中であるかを、始動判断部８３で判断する（ステップＳＴ４０２）。この判断により、内燃機関１がクランキング中ではないと判断した場合には、この処理手順から抜け出る。始動判断部８３での判断により、内燃機関１がクランキング中であると判断された場合には、次に、全気筒５が閉弁状態７１（図３参照）であるかを開閉状態判断部８４で判断する（ステップＳＴ４０３）。開閉状態判断部８４でのこの判断により、全ての気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１ではないと判断された場合には、電磁駆動弁４０に初期駆動を行なわせる気筒５を示す変数であるｉに１を代入し（ステップＳＴ４０４）、次に、ｉ気筒のピストン８が上昇中であるかを、移動方向判断部８５で判断する（ステップＳＴ４０５）。
【０１１７】
移動方向判断部８５での判断により、ｉ気筒のピストン８が上昇中であると判断された場合には、次に、ｉ気筒のピストン８が弁体４５方向に移動している場合におけるｉ気筒の非接触限界位置Ｌを関数Ｆに基づき算出する（ステップＳＴ４０６）。この非接触限界位置Ｌは、実施例２に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００の処理手順と同様に、クランク角度位置検出センサ３１で検出した検出結果より、非接触限界位置算出部１１１で算出する。さらに、この実施例２の変形例に係る電磁駆動弁４０の制御装置１００の処理手順では、関数Ｆに基づき、非接触限界位置Ｌを算出する。この関数Ｆは、バッテリーの電圧と、内燃機関１運転時におけるクランクシャフト１０の回転数と、冷却水の温度とのうち、少なくともいずれか１つを用いる関数となっている。従って、非接触限界位置Ｌは、バッテリーの電圧と、内燃機関１運転時におけるクランクシャフト１０の回転数と、冷却水の温度とのうち、少なくともいずれか１つに基づいて決められる。
【０１１８】
次に、非接触限界判断部１１２で、ｉ気筒のピストン８が非接触限界位置Ｌに達したか判断し（ステップＳＴ４０７）、ｉ気筒のピストン８が非接触限界位置Ｌに達したと判断された場合には、ｉ気筒を閉弁処理する（ステップＳＴ４０８）。次に、ピストン８が非接触限界位置Ｌに達したｉ気筒の電磁駆動弁４０を閉弁処理した場合、または、ｉ気筒のピストン８が上昇中ではなかった場合や、ｉ気筒のピストン８が非接触限界位置Ｌに達していない場合には、処理気筒制御部８７で、変数ｉが気筒数Ｎであるかを判断する（ステップＳＴ４０９）。この判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎではないと判断された場合には、ｉ＝ｉ＋１を実行する（ステップＳＴ４１０）。
【０１１９】
これに対し、処理気筒制御部８７による、変数ｉが気筒数Ｎであるかの判断により、変数ｉ＝気筒数Ｎであると判断された場合には、この処理手順から抜け出る。また、このように気筒５内のピストン８が非接触限界位置Ｌに達したかを判断し、ピストン８が非接触限界位置Ｌに達した場合にはその気筒５に設けられる電磁駆動弁４０を閉弁させる処理は、変数ｉが気筒数Ｎになるまで繰り返される。
【０１２０】
また、開閉状態判断部８４での、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であるかの判断により（ステップＳＴ４０３）、全気筒５の電磁駆動弁４０が閉弁状態７１であると判断された場合には、電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにし（ステップＳＴ４１１）、この処理手順を抜け出る。また、このように電磁駆動弁４０の初期駆動が完了したかを示すフラグをＯＮにした場合にした後は、電磁駆動弁４０は通常作動に移行し、吸気側電磁駆動弁４１の吸気バルブ４６、及び排気側電磁駆動弁４２の排気バルブ４７は、内燃機関１運転中の各行程に応じた開弁や閉弁を行なう。
【０１２１】
このように、非接触限界位置Ｌを、バッテリーの電圧、クランクシャフト１０の回転数、冷却水の温度のうち、少なくともいずれか１つに基づいて決めることにより、より適切な非接触限界位置Ｌを設定することができる。つまり、例えばバッテリーの電圧が低い場合には、電磁駆動弁４０の弁体４５の作動速度が遅くなる虞があるので、非接触限界位置Ｌは弁体４５から離れた位置に設定する。また、クランクシャフト１０の回転数が早い場合には、弁体４５の作動速度に対してピストン８の移動速度が速くなるので、この場合も非接触限界位置Ｌは弁体４５から離れた位置に設定する。また、冷却水の温度が低い場合には、内燃機関１の始動時の抵抗が大きくなり易いため、スタータモータ３４で使用される電力が大きくなり易くなる。このため、電磁駆動弁４０に供給される駆動電力が減少する虞があり、弁体４５の作動速度が遅くなる虞があるので、この場合も非接触限界位置Ｌは弁体４５から離れた位置に設定する。従って、これらのように、非接触限界位置Ｌを、バッテリーの電圧、クランクシャフト１０の回転数、冷却水の温度のうち、少なくともいずれか１つに基づいて設定することにより、内燃機関１の運転状態に応じた、より適切な位置にすることができる。この結果、より確実に内燃機関１の始動時における電磁駆動弁４０の弁体４５とピストン８との干渉を抑制することができる。
【０１２２】
なお、このように、バッテリーの電圧と、内燃機関１運転時におけるクランクシャフト１０の回転数と、冷却水の温度とのうち、少なくともいずれか１つを用いて非接触限界位置Ｌを算出する場合には、関数Ｆによって算出するのではなく、予めこれらの要素と非接触限界位置Ｌとの関係を示すマップを作成してもよい。つまり、このようなマップを予め作成してＥＣＵ１１０の記憶部８８に記憶させておき、非接触限界位置Ｌを算出する際には、検出したクランクシャフト１０の回転数等を記憶部８８に記憶されたマップに照らし合わせて非接触限界位置Ｌを算出してもよい。非接触限界位置Ｌを算出する際に関数Ｆを用いない場合でも、予めこのようなマップを作成して記憶部８８に記憶させておき、記憶されたマップを参照して非接触限界位置Ｌを算出することにより、内燃機関１の運転状態に応じた、より適切な位置にすることができる。この結果、より確実に内燃機関１の始動時における電磁駆動弁４０の弁体４５とピストン８との干渉を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
以上のように、本発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、電磁駆動弁を有する内燃機関に有用であり、特に、内燃機関の始動時における作動の確実性を向上させる場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施例１に係る電磁駆動弁の制御装置が設けられた内燃機関の概略図である。
【図２】図１に示す電磁駆動弁の詳細図である。
【図３】図１のＡ部詳細図である。
【図４】図２に示す電磁駆動弁の閉弁状態を示す説明図である。
【図５】図２に示す電磁駆動弁の開弁状態を示す説明図である。
【図６】本発明の実施例１に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。
【図７】本発明の実施例２に係る電磁駆動弁の制御装置が設けられた内燃機関の概略図である。
【図８】本発明の実施例２に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。
【図９】本発明の実施例３に係る電磁駆動弁の制御装置が設けられた内燃機関の概略図である。
【図１０】本発明の実施例３に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。
【図１１】クランキング回転数、バッテリー電圧と非接触限界位置の上死点からの距離との関係を示す特性図である。
【図１２】冷却水温度と水温補正係数との関係を示す特性図である。
【図１３】本発明の実施例２の変形例に係る電磁駆動弁の制御装置の処理手順を示すフロー図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１２０  内燃機関
３、１００、１２５  制御装置
５  気筒
６  シリンダヘッド
７  シリンダブロック
８、１３０  ピストン
９  コネクティングロッド
１０  クランクシャフト
１５  燃焼室
１８  冷却水路
２１  吸気通路
２２  排気通路
２５  点火プラグ
３０  インジェクタ
３１  クランク角度位置検出センサ
３３  駆動回路
３４  スタータモータ
４０  電磁駆動弁
４１  吸気側電磁駆動弁
４２  排気側電磁駆動弁
４５  弁体
４６  吸気バルブ
４７、１４０  排気バルブ
５０  バルブステム
５１  バルブガイド
５２  アーマチャシャフト
５３  アーマチャ
５５  ロアリテーナ
５６  ロアスプリング
５７  ロアコイル
５８  ロアコア
６０  アッパリテーナ
６１  アッパスプリング
６２  アッパコイル
６３  アッパコア
６５  アッパキャップ
６６  アジャストボルト
６８  外筒
７０  中立状態
７１  閉弁状態
７２  開弁状態
８０、１１０、１６０  ＥＣＵ
８１  処理部
８２  電磁駆動弁初期駆動判断部
８３  始動判断部
８４  開閉状態判断部
８５  移動方向判断部
８６  電磁駆動弁制御部
８７  処理気筒制御部
８８  記憶部
８９  入出力部
１０５  非接触限界位置
１１１  非接触限界位置算出部
１１２  非接触限界判断部
１３１  バルブリセス
１４１  リテーナ
１４２  バルブリフタ
１４３  バルブスプリング
１５０  カムシャフト
１５１  カム
１５２  外周面
１５５  カム角度位置検出センサ
１６１  行程検出部
１６２  行程判断部
１７１  非接触限界位置距離線
１７２  水温補正係数線
【図１】
2007247507.tif 000003
【図２】
2007247507.tif 000004
【図３】
2007247507.tif 000005
【図４】
2007247507.tif 000006
【図５】
2007247507.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007247507.tif 000009
【図８】
2007247507.tif 000010
【図９】
2007247507.tif 000011
【図１０】
2007247507.tif 000012
【図１１】
2007247507.tif 000013
【図１２】
2007247507.tif 000014
【図１３】
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