(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体、前記弁体を開弁位置へ向けて選択的に付勢する第一の電磁駆動手段、前記弁体を閉弁位置へ向けて選択的に付勢する第二の電磁駆動手段、前記弁体を開弁位置より離れる方向に付勢する第一のばね、および前記弁体を閉弁位置より離れる方向に付勢する第二のばねを有する電磁駆動弁と、前記電磁駆動弁の前記第一および第二の電磁駆動手段に対する通電を制御することにより前記電磁駆動弁の開閉を制御する弁開閉制御手段とを有し、前記弁開閉制御手段が前記弁体と前記第一および第二のばねとが構成する振動系の固有振動に同期して前記第一および第二の電磁駆動手段を電流にて付勢する初期駆動により前記弁体が全開位置または全閉位置の何れか一方に初期設定されるようになっている内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は前記初期駆動の際前記振動系の固有振動の初期の少なくとも１周期に於ける振幅の増加に基づいて該初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを制御するようになっていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記弁開閉制御手段は、前記振幅増加が所定のしきい値より大きいか否かに応じて前記初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを所定の比較的小さい電流値と所定の比較的大きい電流値の少なくとも２種類に分けて制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項３】
前記弁開閉制御手段は、前記振幅増加に基づく前記初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを、その前の周期における実際の変位量と標準変位量の差に基づいて制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
【請求項４】
前記弁開閉制御手段は、前記振幅増加に基づく前記初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを、各周期に於ける前記弁体の最大振幅を連ねた包絡線が前記弁体の最大可能変位に漸近するよう制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項５】
前記弁開閉制御手段は、前記初期駆動中の最初の周期を除く初期の周期における振幅増加に基づいて該初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを制御するようになっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項６】
前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の各々について他方の電磁駆動手段への通電が行われている間に振幅の増加に基づく前記初期駆動中の次の周期における付勢電流の大きさを計算するようになっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項７】
前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、前記弁体が該一方の電磁駆動手段へ向かう次回のストロークのための該一方の電磁駆動手段への電流の強さを前記の少なくとも２種類に分けて制御された電流値より更に低減方向に修正することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関。
【請求項８】
前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、前記弁体が該一方の電磁駆動手段へ向かう次回のストロークにて前記弁体を該一方の電磁駆動手段に吸着保持させるようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項９】
前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、前記弁体が他方の電磁駆動手段へ向かう次のストロークにて前記弁体を該他方の電磁駆動手段に吸着保持させるようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の内燃機関。
【請求項１０】
前記弁開閉制御手段は、前記弁体の加速度に急変が生じたとき該弁体を１周期以内に前記第一および第二の電磁駆動手段のいずれかに保持するよう前記第一および第二の電磁駆動手段への電流を制御するようになっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気ポートあるいは排気ポートの開閉を制御する電磁駆動弁を有する内燃機関に係り、特に電磁駆動弁の作動開始時に行われる初期駆動に関する改良に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の吸気ポートあるいは排気ポートの開閉を電磁駆動弁により制御することは古くから考えられている。内燃機関の吸気弁や排気弁には、弁を開く時期、開いた弁を開状態に維持する期間、弁を閉じる時期、閉じた弁を閉状態に維持する期間のそれぞれについて個別の要請がある。弁体と、弁体を開弁位置へ向けて選択的に付勢する第一の電磁駆動手段と、弁体を閉弁位置へ向けて選択的に付勢する第二の電磁駆動手段と、弁体を開弁位置より離れる方向に付勢する第一のばねと、弁体を閉弁位置より離れる方向に付勢する第二のばねとを有する構造の電磁駆動弁は、開弁時期、開弁期間、閉弁時期、閉弁期間を個別に制御できることから、この構造のものが内燃機関の吸気弁および排気弁として多く使用されている。
【０００３】
上記の如き基本構造を有する電磁駆動弁に於いては、非作動時には弁体と連結されてこれを駆動する電磁駆動手段のアーマチュアがこれら第一および第二の電磁駆動手段の電磁コイルのいずれからも隔たった中立位置にあって、電磁コイルが発生する磁力に感応しにくい状態にあるので、電磁駆動弁の作動開始に当たっては、第一および第二の電磁コイルに、弁体とアーマチュアよりなる運動体の質量と第一および第二のばねとが構成する振動系の固有振動に同期したパルス電流を供給し、かかる振動系の共振を利用してアーマチュアの変位を増大させ、アーマチュアを第一または第二の電磁コイルに吸着された状態にもたらす初期駆動が行われる。かかる初期駆動については、例えばアーマチュアと弁体よりなる運動体の固有振動数が弁軸の支持部に於ける摩擦抵抗によって変化する等の種々の問題があり、これらの問題に対処することが、特開2000-304154、特開2001-329815、特開平10-288014等に於いて提案されている。
【０００４】
このうち、特に上記の特開2001-329815には、電磁駆動手段とアーマチュアとの間の距離が小さくなるほどアーマチュアに対する電磁駆動手段による吸引力が強くなることに鑑み、電磁駆動手段に対する電流制御の一つの態様として、アーマチュアの最大変位が増加するのに伴い、電磁駆動手段の電磁コイルに供給する励磁電流を徐々に減少させ、最終的に保持電流に収束させることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く第一および第二の電磁駆動手段の電磁コイルに、弁体とアーマチュアよりなる運動体の質量と第一および第二のばねとが構成する振動系の固有振動に同期したパルス電流を供給し、該振動系の共振を利用してアーマチュアの変位を増大させ、これを第一または第二の電磁駆動手段に吸着された状態にもたらす初期駆動については、それを如何にして、より少ない電力消費の下に、より高い確実性をもって、しかも最終段階にてアーマチュアをよりソフトに電磁コイルまたは電磁コアに着座せしめるよう達成するかが絶えざる課題である。
【０００６】
本発明は、内燃機関の吸気弁または排気弁として電磁駆動弁を用いる場合の上記の課題に対処し、これをより一層高度に達成することができるよう電磁駆動弁の作動制御に関し改良された内燃機関を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するものとして、本発明は、弁体、前記弁体を開弁位置へ向けて選択的に付勢する第一の電磁駆動手段、前記弁体を閉弁位置へ向けて選択的に付勢する第二の電磁駆動手段、前記弁体を開弁位置より離れる方向に付勢する第一のばね、および前記弁体を閉弁位置より離れる方向に付勢する第二のばねを有する電磁駆動弁と、前記電磁駆動弁の前記第一および第二の電磁駆動手段に対する通電を制御することにより前記電磁駆動弁の開閉を制御する弁開閉制御手段とを有し、前記弁開閉制御手段が前記弁体と前記第一および第二のばねとが構成する振動系の固有振動に同期して前記第一および第二の電磁駆動手段を電流にて付勢する初期駆動により前記弁体が全開位置または全閉位置の何れか一方に初期設定されるようになっている内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は前記初期駆動の際前記振動系の固有振動の初期の少なくとも１周期に於ける振幅の増加に基づいて該初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを制御するようになっていることを特徴とする内燃機関を提案するものである。
【０００８】
上記の内燃機関に於いて、前記弁開閉制御手段は、前記振幅増加が所定のしきい値より大きいか否かに応じて前記初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを所定の比較的小さい電流値と所定の比較的大きい電流値の少なくとも２種類に分けて制御してよく、或はまた、前記弁開閉制御手段は、前記振幅増加に基づく前記初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを、その前の周期における実際に変位量と標準変位量の差に基づいて制御してよい。
【０００９】
更にまた、前記弁開閉制御手段は、前記振幅増加に基づく前記初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを、各周期に於ける前記弁体の最大振幅を連ねた包絡線が前記弁体の最大可能変位に漸近するよう制御してよい。また前記弁開閉制御手段は、前記初期駆動中の最初の周期を除く初期の周期における振幅増加に基づいて該初期駆動中のその後の周期に於ける前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを制御するようになっていてよい。
【００１０】
更にまた、前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の各々について他方の電磁駆動手段への通電が行われている間に振幅の増加に基づく前記初期駆動中の次の周期における付勢電流の大きさを計算するようになっていてよい。
【００１１】
更にまた、上記の課題を解決するものとして、本発明は、上記の基本構成を有する内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、前記弁体が該一方の電磁駆動手段へ向かう次回のストロークのための該一方の電磁駆動手段への電流の強さを前記の少なくとも２種類に分けて制御された電流値より更に低減方向に修正することを特徴とする内燃機関を提案するものである。
【００１２】
更にまた、上記の課題を解決するものとして、本発明は、上記の基本構成を有する内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、前記弁体が該一方の電磁駆動手段へ向かう次回のストロークにて前記弁体を該一方の電磁駆動手段に吸着保持するようになっていることを特徴とする内燃機関を提案するものである。
【００１３】
更にまた、上記の課題を解決するものとして、本発明は、上記の基本構成を有する内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は、前記第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう前記弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、前記弁体が他方の電磁駆動手段へ向かう次のストロークにて前記弁体を該他方の電磁駆動手段に吸着保持するようになっていることを特徴とする内燃機関を提案するものである。
【００１４】
更にまた、上記の課題を解決するものとして、本発明は、上記の基本構成を有する内燃機関にして、前記弁開閉制御手段は、前記弁体の加速度に急変が生じたとき該弁体を１周期以内に前記第一および第二の電磁駆動手段のいずれかに保持するよう前記第一および第二の電磁駆動手段への電流を制御するようになっていることを特徴とする内燃機関を提案するものである。
【００１５】
【発明の作用及び効果】
上記の如く電磁駆動弁の弁体と第一および第二のばねが構成する振動系をその固有振動に同期して第一および第二の電磁駆動手段にて付勢して共振させて振幅を増大させる初期駆動に於いて、振動系の固有振動の初期の少なくとも１周期に於ける振幅の増加に基づいて該初期駆動中のその後の周期に於ける第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを制御するようにすれば、電磁駆動弁の初期駆動に於ける付加電流の大きさとそれによって生ずる弁体の振幅との間の関係が、その時の電磁駆動弁の温度や潤滑状態に応じて摩擦抵抗が異なることからかなり大幅に変化しても、常にその変化に適切に対処して電磁駆動弁の初期駆動を常に安定した状態に達成することができる。
【００１６】
電磁駆動弁の初期駆動に於ける付加電流の大きさとそれによって生ずる弁体の振幅との間の関係が、その時の電磁駆動弁の温度や潤滑状態に応じた摩擦抵抗の差により異なることに対処するのに、まず振動系の固有振動の初期の少なくとも１周期に於ける振幅の振幅増加傾向が所定のしきい値より大きいか否かに応じて初期駆動中のその後の周期に於ける第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを所定の比較的小さい電流値と所定の比較的大きい電流値の少なくとも２種類に分けて制御すれば、二者択一という簡単な制御によっても、電磁駆動弁の初期駆動をその時々の電磁駆動弁の初期駆動特性によりよく適合させることができる。
【００１７】
更に進んで、前記第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを、初期駆動中のその前の周期における実際の変位量と標準変位量の差に基づいて制御するようにすれば、電磁駆動弁の初期駆動をその時々の電磁駆動弁の初期駆動特性によりより一層細く適合させることができ、初期駆動をより安定して達成することができると同時に、初期駆動に要する電力消費の有効度を高め、電力消費を削減することができる。
【００１８】
更に、この場合、振幅増加に基づくその後の周期に於ける第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさを、初期駆動中の各周期に於ける弁体の最大振幅を連ねた包絡線が弁体の最大可能変位に漸近するよう制御すれば、アーマチュアを電磁コイルまたは電磁コアに衝突させたり或いは弁ディスクを弁座に衝撃的に着座させたりすることなく速やかに初期駆動を達成することができる。
【００１９】
弁体が静止状態より動き始める際に弁体とアーマチュアよりなる運動体の摺動支持部に作用する摩擦は静摩擦であり、最初のストロークに於いては、その大きさは同一の装置であってもその都度変化しがちである。そこで、弁体の変位量に基づいて電流の強さと変位の関係を予測して第一および第二の電磁駆動手段への電流の供給を制御する場合、それを実行するのは少なくとも前記弁体が静止状態より運動し始める最初の周期を除くようにすれば、不安定な静摩擦による誤差を避け、制御精度を高めることができる。
【００２０】
更に、振幅の増加に基づく初期駆動中の次の周期における付勢電流の大きさの計算が第一および第二の電磁駆動手段の各々について他方の電磁駆動手段への通電が行われている間に行われるようにすれば、第一および第二の電磁駆動手段への通電が交互に行われ、その間に時間的ずれがあることを有効に利用して、いずれの電磁駆動手段にとっても遅れのない予測制御を行うことができる。
【００２１】
また、上記の如き基本構成を有する内燃機関に於いて、前記弁開閉制御手段が、第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、弁体が該一方の電磁駆動手段へ向かう初期駆動中の次回のストロークのための該一方の電磁駆動手段への電流の強さを低減方向に修正するようになっていれば、初期駆動の最後にアーマチュアが電磁コイル或いはコアに、或いは弁体が弁座に、勢いよく衝突することを回避することができる。
【００２２】
更にまた、第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、弁体が該一方の電磁駆動手段へ向かう初期駆動中の次回のストロークにて弁体を該一方の電磁駆動手段に吸着保持させるようにすれば、上記の所定距離を適当に設定しておくことにより、弁体を該一方の電磁駆動手段により吸着保持して初期駆動を終了すべきか否かの判断にほぼ１周期の時間を費やすことができ、初期駆動の終期を正確に制御することができる。
【００２３】
また、第一および第二の電磁駆動手段の一方が励磁されることにより該一方の電磁駆動手段へ向かう弁体の振幅が該一方の電磁駆動手段へ向かう弁体の最大可能変位に所定の距離以内で近づいたとき、弁体が他方の電磁駆動手段へ向かう初期駆動中の次のストロークにて弁体を該他方の電磁駆動手段に吸着保持させるようにすれば、上記の所定距離を適当に設定しておくことにより、弁体を該一方の電磁駆動手段により吸着保持して初期駆動を終了すべきか否かの判断にほぼ１／２周期の時間を費やすことができ、初期駆動の終期を正確に且つより速やかに制御することができる。
【００２４】
アーマチュアが電磁コイル或いはコアに、或いは弁体が弁座に衝突すると、弁体の加速度に急変が生じるので、かかる弁体の加速度の急変を察知したときには、弁体を１周期以内に第一および第二の電磁駆動手段のいずれかに保持するよう第一および第二の電磁駆動手段への通電を制御すれば、かかる衝突によりアーマチュアおよび弁体よりなる運動体の運動周期に大きなずれが生じ、初期駆動の共振制御が乱れて初期駆動が不調に終わるようなことを回避することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
添付の図１は本発明による作動制御の対象となる電磁駆動弁の一例を幾分解図的に示す縦断面図である。電磁駆動弁は、図示の要領にて内燃機関の吸気ポート或いは排気ポートを開閉する吸気弁或いは排気弁を構成する。
【００２６】
図１に於いて、電磁駆動弁は周知の構造の内燃機関Ｅの吸気または排気用のポート部に装着された状態にて示されている。図に於いて、１０にて全体的に示された弁ハウジングは、弁軸ガイド部１２、下部ばねハウジング部１４、下部電磁コア１６、上部電磁コア１８、コア組立てハウジング部２０、上部ばねハウジング部２２よりなっており、その内部を通って弁軸２４を摺動可能に案内している。弁軸の先端部には、内燃機関Ｅの吸気ポートまたは排気ポート２６を開閉する弁ディスク２８が設けられている。弁ディスク２８が弁軸２４により支持された弁要素をここでは弁体と称する。弁軸２４には、下部電磁コア１６と上部電磁コア１８の間に位置するアーマチュア３０、下部ばね座３２、上部ばね座３４が固定されている。
【００２７】
下部電磁コア１６および上部電磁コア１８には、それぞれの円環状溝部に下部電磁コイル３６および上部電磁コイル３８が設けられている。上部ばねハウジング部２２の上端には環状の蓋板４０が装着されている。下部ばねハウジング部１４と下部ばね座３２の間には下部コイルばね４２が、また上部ばね座３４と蓋板４０の間には上部コイルばね４４が装着されている。下部電磁コイル３６および上部電磁コイル３８の励磁（通電）はマイクロコンピュータによる制御演算機能を備えた弁開閉制御手段４６により以下に説明される要領にて制御される。弁軸２４と弁ディスク２８を主要部とする弁体とアーマチュア３０よりなる弁の運動体の動きは、半導体レーザを用いた距離センサ４８により上部ばね座３４上に装着された反射板５０の変位を検出することにより検出され、その情報が弁開閉制御手段４６に送られるようになっている。
【００２８】
下部コイルばね４２および上部コイルばね４４のばね力は、内燃機関が停止しているとき、アーマチュア３０が弁ディスク２８その他の弁運動体に作用する重力と下部コイルばね４２および上部コイルばね４４のばね力の釣合の下に、図示の如く下部電磁コア１６と上部電磁コア１８より等距離隔たった中間位置にあるよう設定されており、このとき弁ディスク２８は吸気ポートまたは排気ポート２６を全閉状態と全開状態の間の中間の状態にしている。
【００２９】
図２は、図１に例示した電磁駆動弁を用いて本発明による内燃機関が吸気弁または排気弁の初期駆動のために制御される要領を、本発明のいくつかの局面を組み込んだ総合的実施例として示すフローチャートである。尚、この場合、図１に示された構造の電磁駆動弁は、初期駆動により、弁体が図１に示されている中立位置より上方へ向けてポートは２６を全閉とする位置へ移動されよう初期設定されるものとする。
【００３０】
初期駆動制御が開始されると、ステップ１０にてカウント値ｎが１だけ増分される。カウント値ｎは弁体を初期駆動に於いて振動させる周期の回を示す値であり、弁開閉制御手段４６を構成するマイクロコンピュータの一部により構成されたカウンタによりカウントされ、各回の制御開始に当って０にリセットされた状態から出発する。次いで制御はステップ２０へ進み、上側電磁コイル３８の通電が所定の開始時基本電流ＩuoよりΔＩuo・αだけ小さい値Ｉunの大きさの電流にて開始される。ここでΔＩuoは後程上側電磁コイルへの励磁電流を低減する際の単位量であり、αは後程ステップを１９０、２１０または２２０にて採用される掛け率である。掛け率αもまた制御の始動時に０リセットされているので、この段階ではＩunはＩuoに等しい。
【００３１】
次いで制御はステップ３０へ進み、同じく弁開閉制御手段４６のマイクロコンピュータの一部により構成された他の一つのカウンタのカウント値Ｃuが０にリセットされた初期状態から始まって１だけ増分される。カウント値Ｃuは時間を計測するためのカウント値である。次いで制御はステップ４０へ進み、距離センサ４８にて計測された弁体の中立位置からの上向きの変位Ｌunの時間的変化率dＬun/dtが負の値−ΔＲより小さいか否か、即ちdＬun/dtの絶対値がΔＲより大きいか否かが判断される。これはアーマチュア３０が上部電磁コア１８に衝突したか或いは弁ディスク２８が弁ポート２６の開口端に衝突したか否かを判断するものである。答がノーのときには制御はステップ５０へ進み、答がイエスのときには制御はステップ６０へ進む。しかしステップ４０の答がイエスとなる可能性は制御が終りに近づいてからである。
【００３２】
ステップ５０に於いてはカウント値Ｃuが所定のしきい値Ｃusを越えたか否かが判断される。しきい値Ｃusは、ステップ３０からステップ５０へ進む周期時間に基づいて、弁体と第一および第二のばねとが構成する振動系の固有振動の１／２周期の時間を計測するための値である。答がノーである間制御はステップ３０の前に戻り、その間上側電磁コイルへの通電を続けさせるが、同時間が経過すると、制御はステップ７０へ進む。制御がステップ６０へ進むと、フラグＨが１にセットされ、制御は直ちにステップ７０へ進む。ステップ７０に於いては上側電磁コイルへの通電が停止される。
【００３３】
次いで制御はステップ８０へ進み、フラグＨが１にセットされているか否かが判断される。フラグＨは上記のステップ６０または後述のステップ１４０、２５０、３４０のいずれかに於いて１にセットされるものであり、それまでは０にリセットされている。答がノーであるときには、制御はステップ９０へ進み、カウント値ｎが所定のしきい値nｓに達したか否かが判断される。このnｓ値は、弁体の初期駆動に於いて、振動の何番目の周期から始まってその後の周期に於ける第一および第二の電磁駆動手段に対する付勢電流の大きさをそれ迄の周期に於ける振幅の増加に基づいて定めるかを指定するものであり、２またはそれ以上であればよく、３〜４程度の値に定められていてよいものである。答がノーであるときには制御はステップ１００へ進むのみであるが、答がイエスのときには制御はステップ１００へ進むと同時に、制御は後述のステップ１７０へも進む。
【００３４】
ステップ１００に於いては、下側電磁コイル３６への通電が所定の開始時基本電流ＩdoよりΔＩdo・βだけ小さい値Ｉdnの大きさの電流にて開始される。ここでΔＩdoは後程下側電磁コイルへの励磁電流を低減する際の単位量であり、βは後程ステップを２８０，３００または３１０にて採用される掛け率である。掛け率βもまた制御の始動時に０リセットされているので、この段階ではＩdnはＩdoに等しい。
【００３５】
次いで制御はステップ１１０へ進み、同じく弁開閉制御手段４６のマイクロコンピュータの一部により構成された更に他の一つのカウンタのカウント値Ｃdが０にリセットされた初期状態から始まって１だけ増分される。カウント値Ｃdも時間を計測するためのカウント値である。次いで制御はステップ１２０へ進み、距離センサ４８にて計測された弁体の中立位置からの下向きの変位Ｌdnの時間的変化率dＬdn/dtが負の値−ΔＲより小さいか否か、即ちdＬdn/dtの絶対値がΔＲより大きいか否かが判断される。尚、簡単のためＬdn等はＬun等と同じく正の値とする。これはアーマチュア３０が下部電磁コア１６に衝突したか否かを判断するものである。答がノーのときには制御はステップ１３０へ進み、答がイエスのときには制御はステップ１４０へ進む。
【００３６】
ステップ１３０に於いてはカウント値Ｃdが所定のしきい値Ｃdsを越えたか否かが判断される。しきい値Ｃdsは、ステップ１１０からステップ１３０へ進む周期時間に基づいて、弁体と第一および第二のばねとが構成する振動系の固有振動の１／２周期の時間を計測するための値である。答がノーである間制御はステップ１１０の前に戻り、その間下側電磁コイルへの通電を続けさせるが、同時間が経過すると、制御はステップ１５０へ進む。制御がステップ１４０へ進んだときには、フラグＨが１にセットされ、制御は直ちにステップ１５０へ進む。ステップ１５０に於いては下側電磁コイルへの通電が停止される。
【００３７】
次いで制御はステップ１６０へ進み、カウント値ｎがステップ９０にて使用されたと同じしきい値ｎsに達したか否かが判断される。答がノーであるときには制御はステップ１０の前にい戻るが、答がイエスのときには制御はステップ１０の前に戻ると同時に、制御は後述のステップ２６０へも進む。
【００３８】
ステップ１７０に於いてはフラグＦ1が１であるか否かが判断される。フラグＦ1は後述のステップ２３０にて１にセットされるものであり、今の段階にては制御開始時に０にリセットされたままであるので、答はノーであり、制御はステップ１８０へ進み、ｎs回目の現周期に於ける弁体の上側変位の振幅Ｌunがｎs回目周期の振幅としてあるべき標準振幅Ｌunoより或る所定の偏差ΔLunを越えて大きいか否かが判断される。そして答がイエスのときには制御はステップ１９０へ進み、αの値がα1の値に設定される。答がノーのときには制御はステップ２００へ進み、ＬunがＬunoより差ΔLｕｎを越えて小さいか否かが判断される。答がイエスのときには制御はステップ２１０へ進み、αの値がα2の値に設定される。ステップ２００の答がノーのときには、制御はステップ２２０へ進み、αの値がα0の値に設定される。α1、α2およびα0の値は、これ以降の振動周期に於いてステップ２０にて上側電磁コイルに通電がされる際電流値Ｉunを初期駆動開始時の上側電磁コイルに対する基本電流ＩuoよりΔＩuo・αだけ減ずる作用をなす係数である。
【００３９】
係数α1、α2およびα0は、所謂フィードバックの定石に従えば、α1が正の値、α2が負の値、α0が０である如く定められることになるが、電磁駆動弁の初期駆動に於いては、駆動の初期であってアーマチュアが第一および第二の電磁コイルより大きく離れているときには、電磁コイルよりアーマチュアに及ぼされる磁気的吸引力は距離の２乗に反比例して弱く、初期駆動が進行するにつれてアーマチュアに作用する電磁コイルからの磁気的吸引力は急速に増大するので、初期駆動の終端に於いてアーマチュアが電磁コイルや電磁コアに激しく衝突したり或いは弁ディスクが弁座に激しく衝突するのを避けるためには、電磁コイルへ供給する電流の大きさは、初期駆動の後半に於いてはその前半に比して低減されるのが好ましい。従って、α1、α2およびα0は、いずれも正の値とされ、その大きさの順序がα1、α0、α2の順であることとされてよいものである。
【００４０】
従ってまた、図２の実施例に於いては、ステップ１８０と２００とを用い、２度の大小判断を行ってステップ１９０、２１０、２２０なる３つの判断結果を得ているが、これに代えてステップ１８０による大小判断のみとし、基準値Ｌunoを適当に設定し、Ｌunがこれより大きい（等しいを含む）か否かに応じてα1またはα2のいずれかを選択し、ｎ回目以後の周期に対し、ＬunがＬunoより大きいときにはそうでないときより励磁電流をより大きく減ずるような制御を行ってもよい。
【００４１】
いずれにしても電流値Ｉunは、開始からｎs番目の周期以後、それまでの振幅増加に基づいて、励磁電流を制御される。ステップ１９０、２１０または２２０のいずれかが行われたときには、制御はステップ２３０へ進み、フラグＦ1が１にセットされる。従ってその後の振動周期（ｎs＋1回目およびそれ以降）に於いては、制御はステップ１７０よりステップ２４０へ進み、α1、α2またはα0はそのままの値に維持される。
【００４２】
nｓ＋1回目以降の振動周期に於いて制御がステップ２４０に至ったときには、弁体の上方の変位の振幅Ｌunが所定のしきい値Ｌusmを越えたか否かが判断される。このしきい値Ｌusmは、弁体の上方への変位がその最大可能値に或る所定の小さな距離以内にて近づいたことを示す値である。そこで答がイエスのときには制御はステップ２５０へ進み、フラグＨが１にセットされる。これは以後制御がステップ８０に達したときには、制御を後述のステップ３５０へ進め、弁体を全閉位置に保持して初期駆動制御を終了させることを意味する。
【００４３】
弁体の中立位置より上方への変位について行われたステップ１７０〜２５０の制御と同様の制御が、ステップ２６０〜３４０に於いて、弁体の中立位置より下方への変位について行われる。即ち、ｎs周期に於いて制御がステップ２６０に至ると、ここでフラグＦ2が１であるか否かが判断される。答がノーときには制御はステップ２７０へ進み、ｎs回目の現周期に於ける弁体の下側変位の振幅Ｌdnがｎs回目周期の振幅としてあるべき標準振幅Ｌdnoより或る所定の偏差ΔLdｎを越えて大きいか否かが判断される。そして答がイエスのときには制御はステップ２８０へ進み、βの値がβ1の値に設定される。答がノーのときには制御はステップ２９０へ進み、ＬdnがＬdnoより差ΔLdｎを越えて小さいか否かが判断される。答がイエスのときには制御はステップ３００へ進み、βの値がβ2の値に設定される。ステップ２９０の答がノーのときには、制御はステップ３１０へ進み、βの値がβ0の値に設定される。β1、β2およびβ0の値は、これ以降の振動周期に於いてステップ１００にて下側電磁コイルに通電がされる際電流値Ｉdnを初期駆動開始時の下側電磁コイルに対する基本電流ＩdoよりΔＩdo・βだけ減ずる作用をなす係数である。
【００４４】
上側電磁コイルへの通電と同様に、この制御によれば、初期駆動開始後、ｎs周期までは下側電磁コイルへの励磁電流はＩdoとされるが、ｎs＋１周期からは、下側電磁コイルへの励磁電流はＩdoよりΔＩdo・βだけ低減され、その低減の度合は、それ迄の弁体の下側変位の振幅の増大に基づいて制御される。
【００４５】
そしてステップ２８０、３００または３１０のいずれかが行われたときには、制御はステップ３２０へ進み、フラグＦ2が１にセットされので、その後の振動周期（ｎs＋1回目およびそれ以降）に於いては、制御はステップ２６０よりステップ３３０へ進み、β1、β2またはβ0はそのまま値に維持される。
【００４６】
また、ｎs＋1回以降の振動周期に於いて制御がステップ３３０に至ったときには、弁体の下方変位の振幅Ｌdnが所定のしきい値Ｌdsmを越えたか否かが判断される。このしきい値Ｌdsmは、弁体の下方への変位がその最大可能値に或る所定の小さな距離以内にて近づいたことを示す値である。そこで答がイエスのときには制御はステップ３４０へ進み、フラグＨが１にセットされる。これは以後制御がステップ８０に達したときには、制御を後述のステップ３５０へ進め、弁体を全閉位置に保持して初期駆動制御を終了させる作用をなす。
【００４７】
かくして制御がステップ６０、１４０、２５０または３４０の何れかを通ることによりフラグＨが１にセットされた後、制御がステップ８０に至ると、制御はこれよりステップ３５０へ進み、上側電磁コイル３８に保持電流が供給され、上側電磁コイルの近傍に所在するアーマチュアに対しこれをいっぱいに上昇した変位位置に保持し、弁を全閉状態に保持する制御行われる。これにて弁体を中立状態より全閉位置に変位させるこの実施例の初期駆動制御は終了する。
【００４８】
図３は、以上の如き制御により上側電磁コイル３８および下側電磁コイル３６のそれぞれが付勢される励磁状態とそれによって生ずる弁体の変位の例を示している。図に於いて、１u〜７uは上側電磁コイルに対する各周期ごとの電流値であり、１d〜６dは下側電磁コイルに対する各周期ごとの電流値である。この例に於いては、上記のｎsの値は４とされている。そしてΔＩuoおよびαは、ΔIｕo・α0の値が約0.5Ｉuoであり、第５周期からＩunの値はIｕｏより約５０％低減されて、Iｕｏの約半分の値となるように設定されている。同様にΔＩdoおよびβは、ΔIdo・β0の値が0.5Ｉdoであり、第５周期からＩdnの値はIdｏより約５０％低減されて、Idｏの約半分の値となるように設定されている。αおよびβがそれぞれα1およびβ1であるときには、Iｕｎ、Iｄｎの低減率は５０％より大きい適当な値とされ、またαおよびβがそれぞれα2およびβ2であるときには、Iｕｎ、Ｉdnの低減率は５０％より小さい適当な値とされる。
【００４９】
この場合、電磁駆動弁の初期駆動における作動状態が標準状態にあるときには、図２のフローチャートによる制御により、上側電磁コイルおよび下側電磁コイルのいずれついても、第４番周期の終了時に制御がステップ１８０或いはステップ２７０に進んだとき、上側振幅Lｕ4および下側振幅Ｌd4はそれぞれ丁度しきい値ＬunoおよびLdnoに達しており、ステップ１８０−２００或いはステップ２７０−２９０における判断結果はステップ２２０および３１０へ進み、上側電磁コイルおよび下側電磁コイルに対する電流がそれぞれα0およびβ0に従って約５０％に低減されることにより、その後弁変位は実線にて示す如く増大し、時点ｔsにて丁度全閉状態となり、そこに保持電流により保持されるようになる。
【００５０】
これに対し標準の気温状態より寒冷な気温の下で電磁駆動弁が冷えた状態から初期駆動される場合如く、弁体の運動に対する摩擦抵抗が増大している場合には、第４番周期の各半周期の振動が終了した時点で、上側弁変位はＬu4cの値であり、下側弁変位はＬd4cの値である。この場合、制御はステップ２１０および３００を実行することにより、第５番周期以降の励磁電流を低減するに当って、その低減量が小される。これによって標準を下回っていた弁変位の振幅は、破線ＵcおよびＤcにて示されている如くその後回復し、初期駆動の終了時には標準状態となることが期待される。
【００５１】
一方、機関が運転停止の直後に再始動される場合の如く、電磁駆動弁が十分に暖機していて潤滑状態も良好な場合には、標準条件にて初期駆動されると第4番周期の各半周期終了時には、上側および下側への弁変位はそれぞれＬu4hおよびＬd4hの如く標準変位を上回っている。この場合には、制御はステップ１９０および２８０を実行することにより、第５番周期以降の励磁電流を低減するに当ってその低減量が大きくされる。これによって標準を上回っていた弁変位は、破線ＵhおよびＤhにて示されている如くその後低減方向に修正され、初期駆動の終了時には標準状態となることが期待される。
【００５２】
尚、いずれにしても上記の如く励磁電流が初期駆動の後半に於いて低減制御されることにより、さもないときは点ＢやＣにて示されている如く初期駆動の終端に於いてアーマチュアが電磁コイルまたは電磁コアに衝撃的に当接したり或いは弁ディスクが弁座に衝撃的に当接するようなことが回避される。
【００５３】
図４は、図２に示す実施例の一部を変更した本発明の他の一つの実施例を示す図２と同様のフローチャートである。尚、この場合にも、図１に示された構造の電磁駆動弁は、初期駆動により、弁体が図１に示されている中立位置より上方へ向けてポート２６を全閉とする位置へ移動されよう初期設定されるものとする。図４に於いては、図２におけると同じ制御が行われるステップには図２におけると同じステップ番号を付し、自明である限り説明の重複は避けることとする。
【００５４】
この実施例に於いては、図２のステップ２０に代わるステップ２５に於いて、上側電磁コイルの電流値Ｉunは基準電流値ＩuoよりΔＩuを差し引いた値とされる。ΔＩuは以下に説明されるステップ２４２にて計算された値であり、制御開始時には０にリセットされる値である。同様に図２のステップ１００に代わるステップ１０５に於いては、下側電磁コイルの電流値Ｉdnは基準電流値ＩdoよりΔＩdを差し引いた値とさる。ΔＩdは以下に説明されるステップ３３２にて計算された値であり、これもまた制御開始には０にリセットされる値である。
【００５５】
制御が周期がｎsに達すると、それ以後ステップ９０の答がイエスとなり、制御はステップ９０よりステップ１０５へ進むと同時にステップ２４０へ進み、弁体の上方の変位の振幅Ｌunがしきい値Ｌusm（弁体の上方への変位がその最大可能値に或る所定の小さな距離以内にて近づいたことを示す値）を越えたか否かが判断される。答がイエスのときには制御はステップ２５０へ進み、フラグＨが１にセットされるが、答がノーである間、制御はステップ２４１へ進み、Ｌunと周期ｎにおけるＬunに対する標準値Ｌunoの差ΔＬunが求められ、次いでステップ２４２に於いてΔＬunに基づき予め定められた関数ｆ1 (ΔＬun)により次の周期に於ける上側電磁コイルの励磁電流の低減量ΔＩuが求められる。ｆ1 (ΔＬun)は図５のＡに示されている如きマップにより代替されてもよい。
【００５６】
同様に、制御周期がｎsに達すると、それ以後ステップ１６０の答がイエスとなり、制御はステップ１６０よりステップ１０の前に戻ると同時にステップ３３０へ進み、弁体の下方の変位の振幅Ｌdnがしきい値Ｌdsm（弁体の下方への変位がその最大可能値に或る所定の小さな距離以内にて近づいたことを示す値）を越えたか否かが判断される。答がイエスのときには制御はステップ３４０へ進み、フラグＨが１にセットされるが、答がノーである間、制御はステップ３３１へ進み、Ｌdnと周期ｎにおけるＬdnに対する標準値Ｌdnoの差ΔＬdnが求められ、次いでステップ３３２に於いてΔＬdnに基づき予め定められた関数ｆ2 (ΔＬdn)により次の周期に於ける上側電磁コイルの励磁電流の低減量ΔＩdが求められる。関数ｆ2 (ΔＬdn)は図５のＢに示されている如きマップにより代替されてもよい。
【００５７】
図６は、図４に示す実施例により電磁駆動弁の初期駆動が行われる場合の上側電磁コイル３８および下側電磁コイル３６の励磁状態と、それによって生ずる弁体の変位の例を示す図３と同様の図である。この場合、ｎsは３とされている。この実施例によれば、関数ｆ1 (ΔＬun)およびｆ2 (ΔＬdn)を適当に設定することにより、弁変位の振動の振幅増大経過を図２の実施例の場合よりも標準によりよく近づけることができる。
【００５８】
図７は、図２に示す実施例より一部修正された更に他の一つの実施例を示す同様のフローチャートである。図７に於いては、図２に於けるステップと同じ制御を行うステップには、図２に於けるステップ番号と同じステップ番号を付し、自明である限り重複した説明は省略する。
【００５９】
この実施例に於いては、図２に於けるステップ１８０および２７０に代えてそれぞれステップ１８１および２７１が行われ、図２に於けるステップ２００、２２０，２９０、３１０が省略されている。これは図２の実施例に於いて振動の振幅の増大が標準的推移に比して大きいか小さいか整合しているかに応じてαおよびβの値を３者の間に選択しているのに比して、二者択一的に制御するものである。
【００６０】
更にこの実施例に於いては、制御はステップ２４０または３３０へ進むに先立ってステップ１７１または２６１に通され、変位量ＬunまたはＬdnがそれぞれしきい値ＬuswまたはＬdswよりΔＬua或いはΔＬdaだけ小さい値に達したか否かが判断される。そしてその答えがイエスのときには、αまたはβの値がそれぞれΔαまたはΔβだけ大きくされ、ここで一先ず次の周期に於ける励磁電流がΔαまたはΔβに対応する分だけ余計に低減されるようになっている。これは、弁体が初期駆動の終端近くに於いて最終変位に所定の距離以内まで近づいたときには、次回の励磁電流の値をそれ迄以上に大きく減らし、弁体を最終変位位置へ漸近させることを狙ったものである。
【００６１】
以上の２点に関する差異を除き、図７の実施例は図２の実施例と同じである。
【００６２】
以上に於いては本発明をいくつかの実施例について詳細に説明したが、これらの実施例について本発明の範囲内にて種々の修正が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関に於いて作動制御の対象となる電磁駆動弁の一例を幾分解図的に示す縦断面図。
【図２】本発明により電磁駆動弁が初期駆動される制御の一つの実施例を示すフローチャート。
【図３】図２のフローチャートに従った初期駆動により電磁駆動弁が開閉の中間にある停止状態より完全に閉じた状態にもたらされる要領の一例を示す線図。
【図４】本発明により電磁駆動弁が初期駆動される制御の他の一つの実施例を示すフローチャート。
【図５】図４に示す制御の一部に於いて使用されるすマップの一例を示す図。
【図６】図４のフローチャートに従った初期駆動により電磁駆動弁が開閉の中間にある停止状態より完全に閉じた状態にもたらされる要領の一例を示す線図。
【図７】本発明により電磁駆動弁が初期駆動される制御の更に他の一つの実施例を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０…弁ハウジング
１２…弁軸ガイド部
１４…下部ばねハウジング部
１６…下部電磁コア
１８…上部電磁コア
２０…コア組立てハウジング部
２２…上部ばねハウジング部
２４…弁軸
２６…吸気ポートまたは排気ポート
２８…弁ディスク
３０…アーマチュア
３２…下部ばね座
３４…上部ばね座
３６…下部電磁コイル
３８…上部電磁コイル
４０…蓋板
４２…下部コイルばね
４４…上部コイルばね
４６…弁開閉制御手段
４８…距離センサ
５０…反射板
【図１】
0004147818.tif 000002
【図２】
0004147818.tif 000003
【図３】
0004147818.tif 000004
【図４】
0004147818.tif 000005
【図５】
0004147818.tif 000006
【図６】
0004147818.tif 000007
【図７】
0004147818.tif 000008