(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として機能する弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記弁体を閉弁方向に変位させる電磁力を発生する電磁コイルと、を備える電磁駆動バルブを制御する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置であって、
前記弁体の弁座への着座速度が所定時期において通常時に比して増大するように前記電磁コイルへの通電波形を制御する通電制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置において、
前記通電制御手段は、前記内燃機関の運転音が大きい場合に前記弁体の着座速度を増大させることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置において、
前記通電制御手段は、所定期間が経過する毎に前記弁体の着座速度を増大させることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置において、
前記内燃機関は、複数の前記電磁駆動バルブを有すると共に、
前記通電制御手段は、各電磁駆動バルブごと、又は、電磁駆動バルブの所定の群ごとに時間的に分割して該弁体の着座速度を増大させることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置に係り、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バネ力と電磁力とを用いて開閉駆動する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平９−２５０３１８号に開示される如く、電磁駆動バルブを制御する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置が知られている。かかる制御装置において、電磁駆動バルブは、内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、弁体を開弁方向および閉弁方向に付勢する一対のスプリングと、弁体を開弁方向および閉弁方向に変位させる電磁力を発生する一対の電磁コイルと、を備えている。従って、上記従来の電磁駆動バルブによれば、各電磁石に適当なタイミングで交互に励磁することにより弁体を開閉駆動することができる。
【０００３】
ところで、内燃機関の運転が長時間行われると、内燃機関の吸気弁または排気弁と、それらのバルブシートとの間には、エンジンオイルや燃料の酸化劣化等により生成されるカーボンディポジットが堆積する場合がある。このようにカーボンディポジットが堆積すると、弁体の閉弁時に弁体がバルブシートに適正に着座せず、閉弁時において弁体とバルブシートとの間のシール性が低下するおそれがある。
【０００４】
上記従来の装置においては、弁体の閉弁保持期間中に、アッパコイルへの励磁電流を通常時に比して増大させる。かかる手法によれば、弁体の閉弁保持期間中における閉弁方向への電磁力が増大することで、上記のカーボンディポジットを弁体とバルブシートとの間で押し潰すことができる。このため、上記従来の装置によれば、カーボンディポジットの存在に起因して閉弁時に弁体とバルブシートとの間のシール性が低下するのを防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の装置においては、上述の如く、弁体の閉弁保持期間中に、アッパコイルへの励磁電流を通常時に比して増大させる。この場合、閉弁方向への電磁力は、弁体が閉弁位置に到達した後に増大することとなる。このため、上記従来の装置では、弁体とバルブシートとの間にカーボンディポジットが堆積すると、弁体がカーボンディポジットを常に同一の部位で押し潰すことになり、その結果、弁体の、バルブシートへの当接面に偏摩耗が生じるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、弁体に偏摩耗を生じさせることなく、弁体とバルブシートとの間に堆積したカーボンディポジットを除去することが可能な内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置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として機能する弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢するスプリングと、前記弁体を閉弁方向に変位させる電磁力を発生する電磁コイルと、を備える電磁駆動バルブを制御する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置であって、
前記弁体の弁座への着座速度が所定時期において通常時に比して増大するように前記電磁コイルへの通電波形を制御する通電制御手段を備えることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置により達成される。
【０００８】
本発明において、電磁コイルへの通電波形は、弁体の弁座への着座速度が所定時期において通常時に比して増大するように制御される。弁体の着座速度が増大すると、弁体と弁座との間に堆積したカーボンディポジットは確実にその間で押し潰される。また、弁体は、弁座に向けて変位する過程でスプリングの作用により軸周りに回転する。このため、弁体は、軸周りに回転しながらカーボンディポジットを押し潰すことになり、カーボンディポジットを常に同一の部位で押し潰すことが回避される。従って、本発明によれば、弁体に偏摩耗を生じさせることなく、弁体と弁座との間に堆積したカーボンディポジットを除去することができる。
【０００９】
上記の目的は、請求項２に記載する如く、請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置において、
前記通電制御手段は、前記内燃機関の運転音が大きい場合に前記弁体の着座速度を増大させることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置により達成される。
【００１０】
本発明において、弁体の弁座への着座速度が増大すると、弁体と弁座との間の衝突に伴う作動音が増大する。これに対して、通電制御手段は、内燃機関の運転音が大きい場合に弁体の着座速度が増大するように電磁コイルへの通電波形を制御する。従って、本発明によれば、弁体の着座速度の増大に伴って増大する作動音が騒音として耳障りになることを防止しつつ、弁体と弁座との間に堆積したカーボンディポジットを除去することができる。
【００１１】
上記の目的は、請求項３に記載する如く、請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置において、
前記通電制御手段は、所定期間が経過する毎に前記弁体の着座速度を増大させることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置により達成される。
本発明において、通電制御手段は、所定期間が経過する毎に弁体の着座速度が増大するように電磁コイルへの通電波形を制御する。所定期間が経過する毎に弁体の着座速度を増大させる場合は、弁体が弁座に着座するごとに弁体の着座速度を増大させる場合に比して、着座速度の増大に伴って増大する作動音が発生する頻度が抑制される。従って、本発明によれば、弁体の着座速度の増大に伴う作動音の増大を抑制しつつ、弁体と弁座との間に堆積したカーボンディポジットを除去することができる。
【００１２】
また、上記の目的は、請求項４に記載する如く、請求項２又は３記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置において、
前記内燃機関は、複数の前記電磁駆動バルブを有すると共に、
前記通電制御手段は、各電磁駆動バルブごと、又は、電磁駆動バルブの所定の群ごとに時間的に分割して該弁体の着座速度を増大させることを特徴とする内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置により達成される。
【００１３】
本発明において、内燃機関は、複数の電磁駆動バルブを有している。通電制御手段は、各電磁駆動バルブごと、又は、電磁駆動弁の所定の群ごとに時間的に分割して着座速度が増大するように電磁コイルへの通電波形を制御する。従って、本発明によれば、着座速度の増大を分割して行うことで、弁体の着座速度の増大に伴う作動音の増大を抑制しつつ、カーボンディポジットを除去することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置（以下、単にバルブ制御装置と称す）のシステム構成図を示す。バルブ制御装置は、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１０を備えており、ＥＣＵ１０により制御される。本実施例において、内燃機関は、複数（例えば４つ）の気筒を備えている。各気筒には、吸気弁および排気弁がそれぞれ２つずつ配設されている。
【００１５】
図１に示す如く、バルブ制御装置は、吸気弁および排気弁にそれぞれ対応して設けられた電磁駆動バルブ１２を備えている。尚、図１においては、複数の電磁駆動バルブのうち一の電磁駆動バルブ１２が示されている。電磁駆動バルブ１２は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体１４を備えている。弁体１４は、図１中下端部が内燃機関の燃焼室内に露出するようにシリンダヘッド１６に配設されている。シリンダヘッド１６には、吸気ポートおよび排気ポートとしてのポート１８が形成されている。各ポート１８の、燃焼室への開口部には、バルブシート２０が設けられている。ポート１８は、弁体１４がバルブシート２０に着座することにより遮断状態となり、また、弁体１４がバルブシート２０から離座することにより導通状態となる。
【００１６】
弁体１４には、上方に延在する弁軸２２が一体に設けられている。シリンダヘッド１６の内部には、バルブガイド２４が配設されている。バルブガイド２４は、弁軸２２を軸方向に摺動可能に、かつ、軸周りに回転可能に保持している。シリンダヘッド１６の、弁軸２２の略上半分を囲む部位には、円筒状に形成されたロアスプリング保持空間２６が形成されている。バルブガイド２４の上部は、ロアスプリング保持空間２６の内部に露出している。
【００１７】
弁軸２２の上端部には、ロアリテーナ２８が固定されている。ロアリテーナ２８とロアスプリング保持空間２６の底面との間には、両者を離間させる向きの付勢力を発生するロアスプリング３０が配設されている。ロアスプリング３０は、ロアリテーナ２８を介して弁軸２２および弁体１４を、図１において上方、すなわち、弁体１４がバルブシート２０に向かう方向に付勢している。以下、弁体１４がバルブシート２０に向かう方向を閉弁方向と、弁体１４がバルブシート２０から離間する方向を開弁方向と、それぞれ称す。
【００１８】
弁軸２２の上方には、ゼロラッシュアジャスタ３２を介して、アーマチャ軸３４が弁軸２２と同軸に配設されている。ゼロラッシュアジャスタ３２は、内部にバネを備え、弁体１４とアーマチャ３６との相対変位に応じて伸縮する機構である。すなわち、ゼロラッシュアジャスタ３２は、弁体１４が開弁した状態ではロアスプリング３０および後述のアッパスプリングの付勢力により僅かに収縮し、弁体１４がバルブシート２０に着座した後は、上記バネの作用によりアーマチャ３６が後述のアッパコアに当接するまで伸長する。かかるゼロラッシュアジャスタ３２の動作により、弁体１４とバルブシート２０との間の熱膨張差や弁体１４とバルブシート２０との着座面の摩耗によって生じる弁体１４とアーマチャ３６との相対変位を吸収しつつ、両部材間に隙間が生ずることが防止される。従って、ゼロラッシュアジャスタ３２によれば、弁軸２２の上端部がアーマチャ軸３４の下端部に衝突することにより生じる作動音が低減される。
【００１９】
アーマチャ軸３４の軸方向中央部の外周には、アーマチャ３６が接合されている。アーマチャ３６は、軟磁性材料により構成された環状の部材である。アーマチャ３６の上方には、アッパコア４０およびアッパコイル４２が配設されている。また、アーマチャ３６の下方には、ロアコア４４およびロアコイル４６が配設されている。アッパコア４０およびロアコア４４は、それぞれ、アーマチャ３６と対向する面に形成された環状溝４０ａ，４４ａと、それらの中央部を軸方向に貫通する貫通穴４０ｂおよび４４ｂとを備えている。
【００２０】
アッパコイル４２およびロアコイル４６は、それぞれ、アッパコア４０に形成された環状溝４０ａ、および、ロアコア４４に形成された環状溝４４ａに収納されている。また、アッパコア４０の貫通穴４０ｂの上端部には軸受け４８が、ロアコア４４の貫通穴４４ｂの下端部には軸受け５０が、それぞれ配設されている。アーマチャ軸３４は、貫通穴４０ｂ，４４ｂを貫通すると共に、軸受け４８，５０により軸方向に摺動可能に保持されている。
【００２１】
アーマチャ軸３４の上端部には、アッパリテーナ５２が固定されている。アッパリテーナ５２の上面には、アッパスプリング５４の下端面が当接している。アッパスプリング５４の上端は、アッパスプリング保持面５６により保持されている。アッパスプリング５４は、アッパリテーナ５２を介してアーマチャ軸３４を図１において下方、すなわち、開弁方向に付勢している。
【００２２】
電磁駆動バルブ１２において、アッパコア４０とロアコア４４とは、両者が所定間隔を隔てて配置されるように調整されている。また、アッパスプリング保持面５６の位置は、アーマチャ３６の中立位置がアッパコア４０とロアコア４４との中間点となるように調整されている。
電磁駆動バルブ１２が備えるアッパコイル４２およびロアコイル４６は、ＥＣＵ１０に接続された駆動回路（以下、ＥＤＣと称す）７０に電気的に接続されている。ＥＣＵ１０は、弁体１４が適正に開閉駆動されるようにＥＤＣ７０に対して指令信号を供給する。ＥＤＣ７０は、ＥＣＵ１０から供給された指令信号に基づいてアッパコイル４２およびロアコイル４６に対して指令電流を供給する。
【００２３】
ＥＣＵ１０には、内燃機関の機関回転数ＮＥに応じた周期でパルス信号を発生するＮＥセンサ６０が接続されている。ＥＣＵ１０は、ＮＥセンサ６０の出力信号に基づいて機関回転数ＮＥを検出する。また、ＥＣＵ１０には、スロットル弁の開度に応じた信号を出力するスロットルポジションセンサ６２が接続されている。ＥＣＵ１０は、スロットルポジションセンサ６２の出力信号に基づいてスロットル開度θを検出する。
【００２４】
次に、電磁駆動バルブ１２の動作について説明する。アッパコイル４２およびロアコイル４６に励磁電流が供給されていない場合は、アーマチャ３６がその中立位置、すなわち、アッパコア４０とロアコア４４との中央部に維持される。
かかる状態でアッパコイル４２に励磁電流が供給されると、アッパコイル４２が発する磁束によってアーマチャ３６には閉弁方向への電磁力が作用する。このため、アーマチャ３６は、アッパスプリング５４の付勢力に抗してアッパコア４０に当接するまで変位する。アーマチャ３６がアッパコア４０に当接した状態では、弁体１４はバルブシート２０に着座することにより全閉状態となる。以下、アーマチャ３６がアッパコア４０に当接する位置を、アーマチャ３６および弁体１４の全閉位置と称す。
【００２５】
弁体１４が全閉位置に保持された状態でアッパコイル４２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ３６に作用していた閉弁方向への電磁力が消滅する。このため、上記の状態でアッパコイル４２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ３６は、弁体１４と共に、アッパスプリング５４の発する付勢力により開弁方向に向けて単振動の運動を開始する。
【００２６】
アーマチャ３６が単振動の動作に従って変位する過程では、弁軸２２とバルブガイド２４との間、および、アーマチャ軸３４と軸受け４８，５０との間に摺動摩擦が生ずる。アーマチャ３６の開弁方向への変位量が所定値に達した時点でロアコイル４６に励磁電流が供給されると、アーマチャ３６をロアコア４４に向けて付勢する電磁力が発生する。アーマチャ３６にかかる電磁力が作用すると、上記の摺動摩擦により失われたエネルギを補って、アーマチャ３６は、ロアスプリング３０の発する付勢力に抗してロアコア４４に当接するまで変位する。アーマチャ３６がロアコア４４に当接した状態では、弁体１４は全開状態となる。以下、アーマチャ３６がロアコア４４に当接する位置を、アーマチャ３６および弁体１４の全開位置と称す。
【００２７】
弁体１４が開弁された状態でロアコイル４６への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ３６に作用していた開弁方向への電磁力が消滅する。この場合、アーマチャ３６および弁体１４は、ロアスプリング３０の発する付勢力により閉弁方向に向けて単振動の運動を開始する。これらの変位量が所定値に達した時点でアッパコイル４２に励磁電流が供給されると、アッパコイル４２の発する電磁力により、摺動摩擦により失われたエネルギを補って、アーマチャ３６は、アッパコア４０に当接するまで変位する。アーマチャ３６がアッパコア４０に当接した状態では、弁体１４は、再び全閉状態となる。
【００２８】
このように、電磁駆動バルブ１２によれば、アッパコイル４２に励磁電流を供給することにより弁体１４を全閉位置まで変位させることができると共に、ロアコイル４６に励磁電流を供給することにより弁体１４を全開位置まで変位させることができる。従って、本実施例の電磁駆動バルブ１２によれば、アッパコイル４２とロアコイル４６とに交互に適当なタイミングで励磁電流を供給することにより、弁体１４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。
【００２９】
図２（Ａ）は、弁体１４が全開位置から全閉位置まで変位する際の弁体１４のバルブリフトの変位波形を示す。また、図２（Ｂ）および（Ｃ）は、弁体１４を全開位置から全閉位置まで変位させるべく、アッパコイル４２およびロアコイル４６にそれぞれ供給される指令電流の波形を示す。
図２（Ｃ）に示す如く、時刻ｔ0 以前は、ロアコイル４６に供給される指令電流は、所定の保持電流ＩH に維持されている。この場合、図２（Ａ）に示す如く、弁体１４は、全開位置に保持されている。そして、時刻ｔ0 において、弁体１４の閉弁要求が生ずると、ロアコイル４６には、保持電流ＩH と逆向きに離間電流ＩR が所定期間ＴR だけ供給される。尚、各コイルへの励磁電流の供給が停止された後は、ある程度の時間、各コイルの周囲に残留磁気が残存する。電磁駆動バルブ１２において優れた応答性を確保するためには、かかる残留磁気が速やかに消滅することが望ましい。各コイルに保持電流ＩH と逆向きに離間電流ＩR が供給されると、上記の残留磁気が速やかに消滅する。従って、本実施例によれば、弁体１４の閉弁要求が生じた後にロアコイル４６に離間電流ＩR を供給することで、弁体１４を応答性よく閉弁方向に変位させることができる。
【００３０】
ロアコイル４６への指令電流の供給が停止された後、所定時間が経過すると、弁体１４は、ロアスプリング３０の発する付勢力により、全開位置から全閉位置に向けて所定の変位量だけ変位する。そして、図２（Ｂ）に示す如く、時刻ｔ1 において、アッパコイル４２への指令電流が、所定の吸引電流ＩA に制御される。吸引電流ＩA は、所定期間ＴA だけ継続して供給される。アッパコイル４２への指令電流が上記の如く制御されると、アーマチャ３６をアッパコア４０側に付勢する大きな電磁力が発生する。
【００３１】
弁体１４が全閉位置近傍に到達する時刻ｔ2 になると、アッパコイル４２への指令電流は、所定の遷移電流ＩM が所定期間ＴM だけ継続するように制御される。遷移電流ＩM は、弁体１４が全閉位置に近接するにつれて所定の勾配で減少される。尚、アーマチャ３６と各コアとの間に作用する電磁力は、各コイルへの励磁電流が一定である場合、アーマチャ３６が各コアに近接するに伴って急激に増大する。このため、弁体１４を静粛性よく全閉位置または全開位置に吸引保持するためには、弁体１４が全閉位置および全開位置に近接した際に各コイルに供給する指令電流を小さく抑制することが望ましい。このように各コイルへの指令電流が制御されると、アーマチャ３６の、全閉位置および全開位置への到達時の変位速度が減速される。従って、本実施例によれば、弁体１４が全閉位置近傍に到達した後にアッパコイル４２に吸引電流に比して小さい遷移電流を供給することで、優れた静粛性と優れた省電力特性とを実現することができる。
【００３２】
そして、弁体１４がアッパコア４０に当接する時刻ｔ3 になると、アッパコイル４２への指令電流は、弁体１４を全閉位置に維持するのに必要最小限の保持電流ＩH に制御される。従って、本実施例によれば、弁体１４を全閉位置に維持すべき期間中に、消費電力を最小限に抑えることができる。
このように本実施例によれば、ロアコイル４６に保持電流ＩH が供給された後、ロアコイル４６およびアッパコイル４２に所定のタイミングで所定の指令電流が供給されることで、全開位置に保持されていた弁体１４を、速やかにかつ静粛性よく全閉位置まで変位させることができると共に、少ない消費電力で弁体１４を全閉位置に保持することができる。
【００３３】
ところで、内燃機関の運転が長時間行われると、弁体１４とバルブシート２０との間に、エンジンオイルや燃料の酸化劣化等により生成されるカーボンディポジットが堆積する場合がある。特に、本実施例においては、弁軸２２とアーマチャ軸３４との間にゼロラッシュアジャスタ３２が介装されているため、弁体１４の閉弁時に弁体１４とバルブシート２０との間に作用する力が小さくなり、その間にカーボンディポジットが堆積し易くなる。このようにカーボンディポジットが堆積すると、弁体１４の閉弁時に弁体１４とバルブシート２０との間のシール性が低下することになる。従って、内燃機関において弁体１４とバルブシート２０との間のシール性を確保するためには、上記のカーボンディポジットを確実に除去する必要がある。
【００３４】
カーボンディポジットを除去する手法としては、弁体１４の全閉位置での保持期間中において閉弁方向への電磁力を増大させることにより、カーボンディポジットを弁体１４とバルブシート２０との間で押し潰すことが考えられる。しかし、かかる手法では、弁体１４が全閉位置に到達した後に電磁力が増大することになるため、弁体１４がカーボンディポジットを常に同一の部位で押し潰すことになり、弁体１４の、バルブシート２０への当接面に偏摩耗が生じるおそれがあることは、上記従来の技術に関して述べた通りである。
【００３５】
また、本実施例においては、上述の如く、弁軸２２とアーマチャ軸３４との間にゼロラッシュアジャスタ３２が介装されているため、弁体１４の全閉位置での保持期間中において閉弁方向への電磁力を増大させることとしても、弁体１４に作用する閉弁方向への力が増大せず、カーボンディポジットを押し潰すことはできない。
【００３６】
そこで、本実施例では、カーボンディポジットを除去する手法として、弁体１４のバルブシート２０への着座速度を増大させることとしている。弁体１４が開閉動作する過程では、ロアスプリング３０の作用により弁体１４に軸周りの回転が生ずることが経験的に認められる。従って、上記の手法によれば、弁体１４は軸周りに回転しながらカーボンディポジットを押し潰すことになり、これにより、弁体１４の偏摩耗を防止しつつ、カーボンディポジットを確実に押し潰すことが可能となる。
【００３７】
弁体１４の、バルブシート２０への着座速度を増大させるためには、▲１▼アッパコイル４２への吸引電流ＩA を増大させること、▲２▼吸引電流ＩA の供給時間ＴA を長くすること、▲３▼アッパコイル４２への遷移電流ＩM の供給時間ＴM を長くすること、▲４▼ロアコイル４６への離間電流ＩR を増大させること、および、▲５▼離間電流ＩR の供給時間ＴR を長くすることが有効である。本実施例の内燃機関のバルブ制御装置は、上記▲１▼〜▲５▼を実現することにより、弁体１４の、バルブシート２０への着座速度を増大させることとしている。以下、弁体１４のバルブシート２０への着座速度を増大させる制御を速度増大制御と称す。
【００３８】
ところで、速度増大制御が実行されると、弁体１４とバルブシート２０との間、および、アーマチャ３６とアッパコア４０との間の衝突音が増大してしまう。このため、このように増大する作動音を耳障りに感じさせないためには、速度増大制御の実行を、内燃機関が高負荷・高回転運転状態である等のその運転音が大きい状況下で行うことが適切である。
【００３９】
また、速度増大制御の実行に伴う作動音の増大を抑制するためには、弁体１４が閉弁される毎には速度増大制御を実行しないこと、すなわち、速度増大制御の実行の頻度を抑制することが望ましい。弁体１４とバルブシート２０との間のカーボンディポジットは、内燃機関の運転に伴って徐々に堆積するものであり、その堆積量が微量である場合は、閉弁時において上記の間のシール性が低下するおそれはない。従って、カーボンディポジットを押し潰すべく行われる速度増大制御は、弁体１４が閉弁される毎に常に行う必要はない。
【００４０】
そこで、本実施例のシステムは、上記の点に鑑みて、カーボンディポジットがある程度成長していると推定される場合に速度増大制御を実行すると共に、内燃機関が高負荷・高回転運転状態である場合に、低負荷・低回転運転状態の場合に比して頻繁に速度増大制御を実行することとしている。
図３は、速度増大制御を実行すべく、本実施例のバルブ制御装置においてＥＣＵ１０が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図３に示すルーチンは、所定時間が経過するごとに繰り返し起動される定時割り込みルーチンである。図３に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４１】
ステップ１００では、ＮＥセンサ６０およびスロットルポジションセンサ６２の出力信号に基づいて、内燃機関の機関回転数ＮＥおよびスロットル開度θが検出される。
ステップ１０２では、上記ステップ１００で検出された機関回転数ＮＥが所定値ＮＥ0 以上であるか否か、或いは、スロットル開度θが所定値θ0 以上であるか否かが判別される。尚、所定値ＮＥ0 およびθ0 は、内燃機関が、速度増大制御が実行されてもその制御に伴う作動音が耳障りにならない程度に大きな運転音を発していると判断される機関回転数ＮＥおよびスロットル開度θの最小値である。ＮＥ≧ＮＥ0 またはθ≧θ0 が成立する場合は、内燃機関が高負荷・高回転運転状態であると判断することができ、内燃機関において大きな作動音が生じていると判断できる。従って、ＮＥ≧ＮＥ0 またはθ≧θ0 が成立すると判別された場合は、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４２】
ステップ１０４では、所定の電磁駆動バルブ１２について、前回の速度増大制御の実行が終了した時点からの時間ＴＣＮＴが所定時間ＴＣＮＴ0 に達しているか否かが判別される。上記の処理の結果、ＴＣＮＴ≧ＴＣＮＴ0 が成立しない場合は、今回のルーチンは終了される。一方、ＴＣＮＴ≧ＴＣＮＴ0 が成立する場合は、次にステップ１０８の処理が実行される。
【００４３】
ステップ１０８では、内燃機関の１サイクル中に、内燃機関が備えるすべての電磁駆動バルブ１２において速度増大制御を実行する処理が行われる。具体的には、すべての電磁駆動バルブ１２において、弁体１４の閉弁要求が生じた後、▲１▼アッパコイル４２への吸引電流ＩA が増大し、▲２▼吸引電流ＩA の供給時間ＴA が長くなり、▲３▼アッパコイル４２への遷移電流ＩM の供給時間ＴM が長くなり、▲４▼ロアコイル４６への離間電流ＩR が増大し、かつ、▲５▼離間電流ＩR の供給時間ＴR が長くなるように、アッパコイル４２およびロアコイル４６への通電波形が変更される。本ステップ１０８の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。
【００４４】
上記ステップ１０２においてＮＥ≧ＮＥ0 またはθ≧θ0 が成立しない場合は、内燃機関において大きな作動音が生じていないと判断できる。従って、ステップ１０２でかかる判別がなされた場合は、次にステップ１１２の処理が実行される。
ステップ１１２では、前回の速度増大制御の実行が終了した時点からの時間ＴＣＮＴが所定時間ＴＣＮＴ1 に達しているか否かが判別される。尚、所定時間ＴＣＮＴ1 は、電磁駆動バルブ１２において、前回の速度増大制御の実行が終了した後、弁体１４とバルブシート２０との間でカーボンディポジットがある程度成長するのに要すると判断される時間である。尚、上記ステップ１０４における所定時間ＴＣＮＴ0 は、本ステップ１１２における所定時間ＴＣＮＴ1 に比して短時間に設定されている。上記の処理の結果、ＴＣＮＴ≧ＴＣＮＴ1 が成立しない場合は、今回のルーチンは終了される。一方、ＴＣＮＴ≧ＴＣＮＴ1 が成立する場合は、次にステップ１１４の処理が実行される。
【００４５】
ステップ１１４では、すべての電磁駆動バルブ１２において、気筒ごとに時間的に分割しつつ速度増大制御を実行する処理が行われる。具体的には、内燃機関の１サイクル中に一の気筒内のすべての電磁駆動バルブ１２において上記▲１▼〜▲５▼の処理が実現するようにアッパコイル４２およびロアコイル４６への通電波形が変更されると共に、内燃機関の１サイクルごとに、上記の如く通電波形が変更される気筒が順次変更される。本ステップ１１４の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。
【００４６】
上記の処理によれば、所定時期において通常時に比して、▲１▼アッパコイル４２への吸引電流を増大させ、▲２▼その吸引電流の供給時間を長くし、▲３▼アッパコイル４２への遷移電流の供給時間を長くし、▲４▼ロアコイル４６への離間電流を増大させ、かつ、▲５▼その離間電流の供給時間を長くすることができる。このような通電波形の指令電流がアッパコイル４２およびロアコイル４６に供給されると、弁体１４の閉弁方向への電磁力が増大する。このため、本実施例によれば、速度増大制御を実行することにより、弁体１４のバルブシート２０への着座速度を増大させることができる。このように弁体１４の着座速度が増大すると、弁体１４とバルブシート２０との間のカーボンディポジットは確実に押し潰されることになる。
【００４７】
ところで、弁体１４は、バルブシート２０に向けて変位する過程でロアスプリング３０の作用により軸周りに回転する。このため、弁体１４は、軸周りに回転しながらバルブシート２０との間でカーボンディポジットを押し潰すことになり、カーボンディポジットを常に同一の部位で押し潰すことは回避される。従って、本実施例によれば、弁体１４とバルブシート２０との間でカーボンディポジットを押し潰すことによる弁体１４の偏摩耗を防止することができる。このように、本実施例のバルブ制御装置によれば、弁体１４に偏摩耗を生じさせることなく、カーボンディポジットを除去することが可能となる。
【００４８】
本実施例において、カーボンディポジットの除去は、閉弁方向への電磁力が、弁体１４が全閉位置に向けて変位する過程で増大されることにより実現される。このため、電磁駆動バルブ１２において弁軸２２とアーマチャ軸３４との間にゼロラッシュアジャスタ３２が介装されている場合でも、閉弁時に弁体１４がバルブシート２０に対して通常時に比して高速で着座することで、カーボンディポジットを押し潰すことが可能となる。従って、本実施例のバルブ制御装置によれば、ゼロラッシュアジャスタ３２が設けられている場合でも、カーボンディポジットを確実に除去することが可能となっている。
【００４９】
上述した図３に示すルーチンによれば、速度増大制御によるカーボンディポジットの除去を、所定時間が経過する毎に行うことができる。かかるタイミングで速度増大制御が実行された場合は、弁体１４が閉弁される毎に弁体１４の着座速度が増大することはなく、速度増大制御の実行に伴って大きな作動音が発生する頻度が抑制される。このため、本実施例によれば、速度増大制御の実行に伴う作動音の増大が抑制される。従って、本実施例によれば、弁体１４の着座速度の増大に伴う作動音の増大を抑制しつつ、速度増大制御によりカーボンディポジットを除去することができる。
【００５０】
また、上記図３に示すルーチンによれば、速度増大制御によるカーボンディポジットの除去を、内燃機関が高負荷・高回転運転状態である場合は頻繁に行い、内燃機関が低負荷・低回転運転状態である場合は比較的少ない頻度で行うことができる。このため、本実施例においては、内燃機関の高負荷・高回転運転領域で頻繁に大きな作動音が発生する一方、低負荷・低回転運転領域では比較的長期間が経過した後に作動音が発生することになる。内燃機関は、高負荷・高回転運転状態になるほど大きな運転音を発する。従って、本実施例によれば、速度増大制御の実行に伴って増大する作動音が耳障りになるのを防止することができる。このように、本実施例によれば、弁体１４の着座速度の増大に伴って増大する作動音が耳障りになるのを防止しつつ、速度増大制御によりカーボンディポジットを除去することができる。
【００５１】
更に、上記図３に示すルーチンによれば、内燃機関が高負荷・高回転運転状態である場合は内燃機関の１サイクル中にすべての電磁駆動バルブ１２について速度増大制御を実行する一方、内燃機関が低負荷・低回転運転状態である場合は内燃機関が１サイクルする毎に気筒を変化させつつ速度増大制御を実行することができる。このため、本実施例においては、速度増大制御が実行される電磁駆動バルブ１２が時間的に分散されることで、速度増大制御の実行に伴う作動音の増大が抑制される。従って、本実施例によれば、弁体１４の着座速度の増大に伴う作動音の増大を抑制しつつ、速度増大制御によりカーボンディポジットを除去することができる。
【００５２】
また、本実施例においては、弁体１４が閉弁される毎に速度増大制御が行われることがない。このため、本実施例のバルブ制御装置によれば、速度増大制御の実行に伴う消費電力の増大を必要最小限に抑制することが可能となっている。
尚、上記の実施例においては、ロアスプリング３０が特許請求の範囲に記載した「スプリング」に、アッパコイル４２およびロアコイル４６が特許請求の範囲に記載した「電磁コイル」に、それぞれ相当していると共に、ＥＣＵ１０が所定時期において上記▲１▼〜▲５▼の処理を実行することにより特許請求の範囲に記載した「通電制御手段」が実現されている。
【００５３】
ところで、上記の実施例においては、所定時間が経過する毎に弁体１４のバルブシート２０への着座速度を増大させる速度増大制御を実行することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、弁体１４の駆動積算回数が所定の回数に達する毎に弁体１４の着座速度を増大させることとしてもい。
また、上記の実施例においては、弁体１４の、バルブシート２０への着座速度を増大させるべく、ロアコイル４６への離間電流ＩR を増大させ、その離間電流ＩR の供給時間ＴR を長くし、アッパコイル４２への吸引電流ＩA を増大させ、その吸引電流ＩA の供給時間ＴA を長くし、かつ、アッパコイル４２への遷移電流ＩM の供給時間ＴM を長くすることとしているが、それらのうちの少なくとも１つの機能を実現することとすればよい。
【００５４】
更に、上記の実施例においては、内燃機関が低負荷・低回転運転状態である場合に、気筒ごとに時間的に分割しつつすべての電磁駆動バルブ１２について速度増大制御を実行することとしているが、各気筒の特定の電磁駆動バルブ１２ごとに速度増大制御を行うこととしてもよいし、また、内燃機関が備える各電磁駆動バルブ１２ごとに所定の順序で速度増大制御を行うこととしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１記載の発明によれば、弁体に偏摩耗を生じさせることなく、弁体とバルブシートとの間に堆積したカーボンディポジットを除去することができる。
請求項２記載の発明によれば、弁体の着座速度の増大に伴って増大する作動音が耳障りになるのを防止しつつ、弁体と弁座との間に堆積したカーボンディポジットを除去することができる。
【００５６】
請求項３記載の発明によれば、弁体が弁座に高速で着座する頻度が抑制されることで、着座速度の増大に伴う作動音の増大を抑制しつつ、弁体と弁座との間に堆積したカーボンディポジットを除去することができる。
また、請求項４記載の発明によれば、弁体の着座速度の増大を分割して行うことで、着座速度の増大に伴う作動音の増大を抑制しつつ、カーボンディポジットを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置のシステム構成図である。
【図２】図２（Ａ）は、弁体が全開位置から全閉位置まで変位する際の弁体のバルブリフトの変位波形を示す図である。
図２（Ｂ）は、弁体を全開位置から全閉位置まで変位させるべく、アッパコイルに供給される指令電流の波形を示す図である。
図２（Ｃ）は、弁体を全開位置から全閉位置まで変位させるべく、ロアコイルに供給される指令電流の波形を示す図である。
【図３】速度増大制御を実行すべく、本実施例において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１２  電磁駆動バルブ
１４  弁体
２０  バルブシート
３０  ロアスプリング
４０  アッパコア
４２  アッパコイル
４４  ロアコア
４６  ロアコイル
６０  ＮＥセンサ
６２  スロットルポジションセンサ
【図１】
0004066559.tif 000002
【図２】
0004066559.tif 000003
【図３】
0004066559.tif 000004