(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁及び排気弁をそれぞれ駆動する電磁駆動弁を有し、少なくとも前記吸気弁側の電磁駆動弁は非通電時に開弁状態となる電磁駆動弁の制御装置であって、
イグニッションスイッチのオフ操作が行われたか否かを判別する判別手段と、
イグニッションスイッチのオフ操作が行われた場合に、前記電磁駆動弁を駆動することにより排気ガスの吸気管内への流入を防止する排気ガス流入防止手段と、を備え、
前記排気ガス流入防止手段は、イグニッションスイッチのオフ操作が行われてから所定時間が経過するまで、ピストンが上死点に向けて変位する過程では、前記吸気弁側の電磁駆動弁を閉弁状態とし、かつ、前記排気弁側の電磁駆動弁を開弁状態として、ピストンが下死点に向けて変位する過程では、前記吸気弁側の電磁駆動弁を開弁状態とし、かつ、前記排気弁側の電磁駆動弁を閉弁状態とすることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁の制御装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁および排気弁として使用される電磁駆動弁の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開平１０−２５２４２６号に開示される如く、電磁駆動弁が知られている。上記従来の電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又は排気弁として機能する弁体と、弁体に固定されたアーマチャとを備えている。弁体及びアーマチャは、弁体の軸方向に変位することができる。
【０００３】
アーマチャの上方には第１電磁コイル及びアッパスプリングが配設されている。また、アーマチャの下方には第２電磁コイル及びロアスプリングが配設されている。内燃機関の停止時には、アーマチャはアッパスプリング及びロアスプリングの付勢力により、第１電磁コイルと第２電磁コイルとの中間の中立位置に保持される。第１電磁コイル及び第２電磁コイルは、それぞれ、励磁電流が供給されることによりアーマチャを吸引する電磁力を発生する。
【０００４】
上記従来例の電磁駆動弁によれば、第１電磁コイルに励磁電流を供給することで、アーマチャ及び弁体を閉弁方向に変位させることができる。また、第２電磁コイルに励磁電流を供給することで、アーマチャ及び弁体を開弁方向に変位させることができる。従って、上記従来例の電磁駆動弁によれば、第１電磁コイル及び第２電磁コイルに適当なタイミングで励磁電流を供給することで、排気弁又は吸気弁を任意のタイミングで繰り返し開閉させることができる。
【０００５】
上記のような電磁駆動弁を備える内燃機関では、運転停止のためにイグニッションスイッチのオフ操作が行われると、直ちに電磁駆動弁の第１及び第２電磁コイルへの励磁電流の供給が停止される。この結果、アーマチャに作用する吸引力は消滅するので、アーマチャはアッパスプリング及びロアスプリングの付勢力によって、第１電磁コイルと第２電磁コイルとの中間の中立位置に保持される。アーマチャが中立位置にある時は、排気弁及び吸気弁は共に半開状態とされる。このように、上記従来の電磁駆動弁では、イグニッションスイッチのオフ操作が行われた後、排気弁及び吸気弁が共に半開状態とされる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、内燃機関の運転中、および、停止直後は、吸気管内の圧力は負圧となり、排気管内の圧力に比して低圧とされる。従って、上記従来例では、イグニッションスイッチのオフ操作が行われると排気弁及び吸気弁が共に半開状態とされるので、内燃機関の停止直後に酸素濃度の低い排気ガスが排気弁及び吸気弁を介して吸気管内に流入してしまう。吸気管内に酸素濃度の低い排気ガスが存在していると、内燃機関の再始動時に酸素不足による始動性の悪化を招く可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであり、内燃機関の停止時に排気ガスが吸気管内への流入するのを防止することが可能な電磁駆動弁の制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、内燃機関の吸気弁及び排気弁をそれぞれ駆動する電磁駆動弁を有し、少なくとも前記吸気弁側の電磁駆動弁は非通電時に開弁状態となる電磁駆動弁の制御装置であって、
イグニッションスイッチのオフ操作が行われたか否かを判別する判別手段と、
イグニッションスイッチのオフ操作が行われた場合に、前記電磁駆動弁を駆動することにより排気ガスの吸気管内への流入を防止する排気ガス流入防止手段と、を備え、
前記排気ガス流入防止手段は、イグニッションスイッチのオフ操作が行われてから所定時間が経過するまで、ピストンが上死点に向けて変位する過程では、前記吸気弁側の電磁駆動弁を閉弁状態とし、かつ、前記排気弁側の電磁駆動弁を開弁状態として、ピストンが下死点に向けて変位する過程では、前記吸気弁側の電磁駆動弁を開弁状態とし、かつ、前記排気弁側の電磁駆動弁を閉弁状態とすることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置により達成される。
【０００９】
このような電磁駆動弁の制御装置では、内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチのオフ操作が行われると、電磁駆動弁の駆動により酸素濃度の低い排気ガスの吸気管内への流入が防止される。このため、本発明によれば、内燃機関の再始動時に、吸気管側から酸素を十分に含む新気が燃焼室に供給されることとなり、内燃機関の始動性の悪化が防止される。
【００１３】
また、前記排気ガス流入防止手段は、イグニッションスイッチのオフ操作が行われてから所定時間が経過するまで、ピストンが上死点に向けて変位する過程では、前記吸気弁側の電磁駆動弁を閉弁状態とし、かつ、前記排気弁側の電磁駆動弁を開弁状態として、ピストンが下死点に向けて変位する過程では、前記吸気弁側の電磁駆動弁を開弁状態とし、かつ、前記排気弁側の電磁駆動弁を閉弁状態とする。
【００１４】
このような電磁駆動弁の制御装置では、イグニッションスイッチのオフ操作が行われてから所定時間が経過するまで、ピストンが上死点に向けて変位する過程において、吸気弁側の電磁駆動弁が閉弁状態とされ、かつ、排気弁側の電磁駆動弁が開弁状態とされることで排気が行われる。また、ピストンが下死点に向けて変位する過程において、吸気弁側の電磁駆動弁が開弁状態とされ、かつ、排気弁側の電磁駆動弁が閉弁状態とされることで吸気が行われる。このように、本発明では、イグニッションスイッチのオフ操作後に排気及び吸気がポンプのように２サイクルで行われるので、効率良く排気ガスが内燃機関外に排出されると共に、外部から新気が内燃機関内に取り込まれる。ここで、電磁駆動弁の閉弁状態とは、対応する吸気弁又は排気弁がバルブシートに着座した全閉状態を意味し、電磁駆動弁の開弁状態とは、対応する吸気弁又は排気弁がバルブシートから離座した状態を意味する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である電磁駆動弁の制御装置が適用される車載用内燃機関の構成図を示す。本実施例のシステムはＥＣＵ１０により制御される。
図１に示す内燃機関は、シリンダブロック１２を備えている。シリンダブロック１２の内部には、シリンダ１４及びウォータジャケット１６が形成されている。本実施例の内燃機関は、＃１〜＃４の４つのシリンダを備える４気筒型内燃機関である。図１には、４つのシリンダのうち一のシリンダ１４を表す。
【００２２】
シリンダ１４の内部には、ピストン１８が配設されている。ピストン１８は、シリンダ１４の内部を、図１における上下方向に摺動することができる。シリンダブロック１２の上部には、シリンダヘッド２０が固定されている。シリンダヘッド２０には、各シリンダ毎に吸気ポート２２及び排気ポート２４が形成されている。
【００２３】
シリンダヘッド２０の底面、ピストン１８の上面、及び、シリンダ１４の側壁は、燃焼室２６を画成している。上述した吸気ポート２２および排気ポート２４は、共に燃焼室２６に開口している。また、燃焼室２６には、点火プラグ２８の先端が露出している。点火プラグ２８は、ＥＣＵ１０から点火信号を供給されることにより、燃焼室２６内の燃料に点火する。
【００２４】
吸気ポート２２には、吸気マニホールド３０が連通している。また、吸気マニホールド３０には、燃料噴射弁３２が配設されている。燃料噴射弁３２は、ＥＣＵ１０から与えられる制御信号に基づいて燃料を噴射する。
吸気マニホールド３０の上流側には、サージタンク３４が連通している。サージタンク３４の更に上流側には、吸気管３６が連通している。吸気管３６には、スロットルバルブ３８が配設されている。スロットルバルブ３８は、図示しないアクセルペダルに連動して作動するように構成されている。スロットルバルブ３８の近傍には、スロットル開度センサ４０が配設されている。
【００２５】
内燃機関は、スロットルバルブ３８をバイパスするバイパス通路４２を備えている。バイパス通路４２には、アイドルスピードコントロールバルブ（以下、ＩＳＣＶと称す）４４が配設されている。ＩＳＣＶ４４は、ＥＣＵ１０から供給される駆動信号に応じてその開度を変化させる。ＥＣＵ１０は、内燃機関がアイドル運転中である場合に、すなわち、スロットルバルブ３８が全閉状態とされている場合に、バイパス通路４２内を適量の空気が流通するようにＩＳＣＶ４４の開度を制御する。ＩＳＣＶ４４は、ＥＣＵ１０から駆動信号が供給されない非通電時には半開状態とされる。
【００２６】
吸気管３６内のスロットルバルブ３８より下流側には、吸気圧センサ４６が配設されている。吸気圧センサ４６は、吸気管３６内の吸気圧に応じた信号をＥＣＵ１０に向けて出力する。ＥＣＵ１０は、吸気圧センサ４６の出力信号に基づいて、吸気管３６内の吸気圧を検出する。
また、吸気管３６の上流側端部には、エアクリーナ４８が連通している。このため、吸気管３６には、エアクリーナ４８により濾過された外気が流入する。
【００２７】
一方、図１に示す内燃機関の排気ポート２４には、排気管５０が連通している。排気管５０には、触媒コンバータ５２を介してマフラー５４が連通している。内燃機関の運転時に生成された排気ガスは、触媒コンバータ５２によって浄化され、更に、マフラー５４により消音された後に大気中に排出される。
内燃機関は、また、クランク角センサ５６を備えている。クランク角センサ５６は、電磁ピックアップ式のセンサである。クランク角センサ５６は、内燃機関のクランクシャフトが所定角回転する毎にパルス信号を発生すると共に、クランク角が所定の基準角に一致する毎に基準パルスを発生する。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ５６の出力信号に基づいてクランク角及び内燃機関の回転数を検出する。
【００２８】
ＥＣＵ１０には、また、イグニッションスイッチ５７が接続されている。ＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチ５７の出力信号に基づき、イグニッションスイッチ５７のオン／オフ状態を検出する。内燃機関は、イグニッションスイッチ５７がオフ状態からオン状態とされた時に始動する。
吸気ポート２２の燃焼室２６側の開口端部、及び、排気ポート２４の燃焼室２６側の開口端部には、それぞれバルブシート５８、６０が形成されている。
【００２９】
シリンダヘッド２０には、電磁駆動弁６２及び６４が組み込まれている。電磁駆動弁６２は、弁体６６を備えている。弁体６６は内燃機関の吸気弁として機能する。すなわち、弁体６６は、バルブシート５８に着座することにより吸気ポート２２と燃焼室２６との間を遮断し、バルブシート５８から離座することにより吸気ポート２２と燃焼室２６との間を導通させる。以下、弁体６６を吸気弁６６とも称す。
【００３０】
一方、電磁駆動弁６４は、弁体６８を備えている。弁体６８は、内燃機関の排気弁として機能する。すなわち、弁体６８は、バルブシート６０に着座することにより排気ポート２４と燃焼室２６との間を遮断し、バルブシート６０から離座することにより排気ポート２４と燃焼室２６との間を導通させる。以下、弁体６８を排気弁６８とも称す。
【００３１】
本実施例において、吸気弁６６および排気弁６８は、各シリンダに２個ずつ設けられている。従って、電磁駆動弁６２、６４は、各シリンダについて２つずつ設けられている。
電磁駆動弁６２及び６４は、同様の構成を有している。以下、図２を参照して、それらの代表例として、電磁駆動弁６２の構成および動作について説明する。
【００３２】
図２は、電磁駆動弁６２の全体構成を表す断面図である。
図２に示す如く、吸気弁６６は、弁軸７０に連結されている。弁軸７０は、図１に示すシリンダヘッド２０の内部に固定されたバルブガイド７２により軸方向に変位可能に保持されている。電磁駆動弁６２は、また、弁軸７０の上端部に当接するアーマチャシャフト７４を備えている。アーマチャシャフト７４は、非磁性材料で構成されたロッド状の部材である。弁軸７０の上端部には、ロアリテーナ７６が固定されている。ロアリテーナ７６の下部には、ロアスプリング７８が配設されている。ロアスプリング７８の下端は、図１に示すシリンダヘッド２０に当接している。ロアスプリング７８は、ロアリテーナ７６を介して弁軸７０及びアーマチャシャフト７４を、図２における上方へ向けて付勢している。
【００３３】
アーマチャシャフト７４の上端部には、アッパーリテーナ８０が固定されている。アッパーリテーナ８０の上部には、アッパースプリング８２の下端部が当接している。アッパースプリング８２の周囲には、その外周を取り巻くように円筒状のアッパーキャップ８４が配設されている。アッパースプリング８２の上端部は、アッパーキャップ８４に螺着されるアジャストボルト８６に当接している。アッパースプリング８２は、アッパーリテーナ８０を介して弁軸７０及びアーマチャシャフト７４を、図２における下方へ向けて付勢している。
【００３４】
アーマチャシャフト７４の外周には、アーマチャ８８が接合されている。アーマチャ８８は、軟磁性材料で構成された環状の部材である。アーマチャ８８の上方には、第１電磁コイル９０および第１コア９２が配設されている。また、アーマチャ８８の下方には、第２電磁コイル９４および第２コア９６が配設されている。第１コア９２および第２コア９６は、共に磁性材料で構成された部材である。アーマチャシャフト７４は、第１コア９２および第２コア９６の中央部に、図２における上下方向に摺動可能に保持されている。なお、第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への通電は、ＥＣＵ１０により制御されている。
【００３５】
第１コア９２および第２コア９６の外周には、外筒９８が配設されている。第１コア９２および第２コア９６は、両者間に所定の間隔が確保されるように、外筒９８により保持されている。また、上述したアッパーキャップ８４は、第１コア９２の上端面に固定されている。上述したアジャストボルト８６は、第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４の何れにも励磁電流が供給されていない状態で、アーマチャ８８がアッパースプリング８２及びロアスプリング７８により第１コア９２と第２コア９６の中央の中立位置に保持されるように調整されている。アーマチャ８８が中立位置にある時には、アーマチャ８８に作用するアッパースプリング８２及びロアスプリング７８の付勢力は釣り合っている。
【００３６】
電磁駆動弁６２において、アーマチャ８８が第１コア９２に当接した状態では、吸気弁６６は、図１に示すバルブシート５８に着座する。この状態は、第１電磁コイル９０に所定の励磁電流が供給されることにより維持される。以下、吸気弁６６がバルブシート５８に着座した状態を全閉（閉弁）状態とし、その際の吸気弁６６の位置を全閉位置と称す。
【００３７】
吸気弁６６が全閉位置に維持されている状態で、第１電磁コイル９０に供給されていた励磁電流が遮断されると、アーマチャ８８に作用していた電磁力が消滅する。アーマチャ８８に作用していた電磁力が消滅すると、アッパ−スプリング８２に付勢されることにより、アーマチャ８８が図２における下方へ向けて変位する。そして、アーマチャ８８の変位量が所定値に達した時点で、第２電磁コイル９４に適当な励磁電流が供給されると、今度はアーマチャ８８を第２コア９６側へ吸引する吸引力、すなわち、吸気弁６６を図２において下方へ変位させる吸引力が発生する。
【００３８】
アーマチャ８８に対して上記の吸引力が作用すると、アーマチャ８８は、吸気弁６６と共に、ロアスプリング７８の付勢力に抗して図２における下方へ向けて変位する。吸気弁６６の下方への変位は、アーマチャ８８が第２コア９６と当接するまで継続する。アーマチャ８８が第２コア９６に当接した状態にある時は、吸気弁６６は、図１に示すバルブシート５８から最も離れた位置にある。以下、アーマチャ８８が第２コア９６に当接した状態を全開状態とし、その際の吸気弁６６の位置を全開位置と称す。この全開状態は、第２電磁コイル９４に所定の励磁電流が供給されることにより維持される。
【００３９】
吸気弁６６が全開位置に維持されている状態で、第２電磁コイル９４に供給されていた励磁電流が遮断されると、アーマチャ８８に作用していた電磁力が消滅する。アーマチャ８８に作用していた電磁力が消滅すると、ロアスプリング７８の付勢力により、アーマチャ８８が図２における上方へ向けて変位する。そして、アーマチャ８８の変位量が所定値に達した時点で、第１電磁コイル９０に適当な励磁電流が供給されると、今度はアーマチャ８８を第１電磁コイル９０側へ吸引する吸引力、すなわち、吸気弁６６を図２において上方へ変位させる吸引力が発生する。
【００４０】
アーマチャ８８に対して上記の吸引力が作用すると、アーマチャ８８は、吸気弁６６と共に、アッパスプリング８２の付勢力に抗して図２における上方へ向けて変位する。吸気弁６６の上方への変位は、アーマチャ８８が第１コア９２と当接するまで、すなわち、全閉状態となるまで継続する。
上述の如く、電磁駆動弁６２によれば、第１電磁コイル９０に所定の励磁電流を供給することにより吸気弁６６を全閉位置に向けて変位させることができると共に、第２電磁コイル９４に所定の励磁電流を供給することにより吸気弁６６を全開状態に向けて変位させることができる。従って、電磁駆動弁６２によれば、第１電磁コイル９０と第２電磁コイル９４に対して交互に励磁電流を供給することにより、吸気弁６６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。
【００４１】
本実施例において、排気弁６８を備える電磁駆動弁６４は、上述した電磁駆動弁６２と同様に作動する。従って、本実施例によれば、内燃機関の運転時に電磁駆動弁６２、６４がそれぞれ備える第１電磁コイル９０および第２電磁コイル９４に対して、適当なタイミングで交互に励磁電流が供給されるように、ＥＣＵ１０が電磁制御弁６２、６４の駆動回路に指令信号を付与することにより、吸気弁６６および排気弁６８を任意のタイミングで繰り返し開閉駆動することができる。
【００４２】
一方、内燃機関の停止のために車両のイグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされると、電磁駆動弁６２、６４の第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止される。この結果、アーマチャ８８に作用していた電磁力が消滅するので、アーマチャ８８は、アッパースプリング８２及びロアスプリング７８の付勢力によって減衰振動をした後に、全閉位置と全開位置との間の中立位置で静止する。この時、吸気弁６６及び排気弁６８は、共に半開状態となる。
【００４３】
ところで、内燃機関の運転中、および、停止直後は、吸気管３６内の圧力は、排気管５０内の圧力に比して低圧とされる。このため、イグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われた直後に第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止されて、排気弁６８及び吸気弁６６が共に半開状態とされると、内燃機関の停止直後に酸素濃度の低い排気ガスが排気弁６８及び吸気弁６６を介して吸気マニホールド３０及び吸気管３６内に流入してしまう。吸気マニホールド３０及び吸気管３６内に酸素濃度の低い排気ガスが存在していると、内燃機関の再始動時に、酸素不足による始動性の悪化を招く可能性がある。
【００４４】
そこで、本発明の第１実施例では、内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われると、排気ガスが吸気管３６内へ流入するのを防止すべく、所定時間、吸気弁６６を全閉位置に維持することとしている。以下、図３を用いて第１実施例について説明する。
図３は、本実施例において、ＥＣＵ１０が実行するルーチンを説明するためのフローチャートである。図３に示すルーチンは、例えば、所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンであり、内燃機関が備える＃１〜＃４シリンダについてそれぞれ実行される。図３に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ１００の処理が実行される。
【００４５】
ステップ１００では、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされたか否かが判別される。この結果、上記の条件が成立していないと判断される場合、すなわち、イグニッションスイッチ５７がオフ状態のまま、或いはオン状態のままであると判断される場合は、以後、何ら処理が実行されることなく今回のルーチンは終了される。一方、ステップ１００において、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされたと判断される場合、次に、ステップ１０２の処理が実行される。
【００４６】
なお、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされると、燃料噴射弁３２による燃料噴射、及び、点火プラグ２８による燃料への点火が停止され、内燃機関の運転も停止される。イグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われた後も一定時間は慣性によりピストン１８の運動は継続する。本実施例では、イグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われた後も、電磁駆動弁６２、６４への通電を停止するまでは、クランク角センサ５６への通電を維持することとしている。このため、本実施例では、イグニッションスイッチ５７のオフ操作後もクランク角の検出が可能となっている。
【００４７】
ステップ１０２では、吸気弁６６が有する第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給状況に基づいて、イグニッションスイッチ５７のオフ操作時の吸気弁６６の位置が検出される。ステップ１０２の処理が終了すると、次に、ステップ１０４の処理が実行される。
ステップ１０４では、吸気弁６６が全閉状態であるか否かが判別される。この結果、吸気弁６６が全閉状態であると判断される場合、第１電磁コイル９０への励磁電流の供給が継続されて吸気弁６６の全閉状態が維持されたまま、次に、ステップ１０６の処理が実行される。一方、ステップ１０４において、吸気弁６６が全閉状態でないと判断される場合、次に、ステップ１０８の処理が実行される。
【００４８】
ステップ１０８では、クランク角に基づいて吸気弁６６の閉弁タイミングであるか否かが判別される。この結果、吸気弁６６の閉弁タイミングであると判断される場合、次に、ステップ１１０の処理が実行される。一方、ステップ１０８において、吸気弁６６の閉弁タイミングでないと判断される場合、次に、再びステップ１０８の処理が実行される。すなわち、ステップ１０８の処理は、吸気弁６６の閉弁タイミングになるまで繰り返し実行される。
【００４９】
ステップ１１０では、第２電磁コイル９４に供給されていた励磁電流が遮断され、かつ、アーマチャ６０の変位量が所定値に達した時点で、第１電磁コイル９０に適当な励磁電流が供給されることにより、吸気弁６６が全閉状態とされる。そして、次に、ステップ１０６の処理が実行される。
ステップ１０６では、吸気弁６６が全閉状態に維持されたまま、排気弁６８に対応する第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止される。この結果、排気弁６８は、アッパースプリング８２及びロアスプリング７８の付勢力によって減衰振動をした後、半開状態となって静止する。ステップ１０６の処理が終了すると、次に、ステップ１１２の処理が実行される。
【００５０】
ステップ１１２では、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから、予め設定された所定時間Ｔ１が経過したか否かが判別される。この結果、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ１が経過したと判断される場合、次に、ステップ１１４の処理が実行される。一方、ステップ１１２において、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ１が経過していないと判断される場合、次に、再びステップ１１２の処理が実行される。すなわち、ステップ１１２の処理は、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ１が経過するまで繰り返し実行される。
【００５１】
上述の如く、内燃機関の運転中は、図１に示す吸気管３６内の圧力は排気管５０内の圧力に比して低圧になっている。そして、内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチ５７がオフ状態とされると、半開状態とされたＩＳＣＶ４４を介して外部から新気が徐々に流入することにより吸気管３６内の圧力は、排気管５０内の圧力、すなわち、大気圧と等しくなるまで上昇する。上記ステップ１１２における判別基準となる所定時間Ｔ１は、例えば、イグニッションスイッチ５７のオフ操作後、吸気管３６内の圧力が排気管５０内の圧力と等しくなるのに要する時間に設定される。
【００５２】
ステップ１１４では、吸気弁６６を全閉状態に維持していた第１電磁コイル９０への励磁電流の供給が停止される。そして、今回のルーチンは終了される。第１電磁コイル９０への励磁電流の供給が停止されることによって、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６は、それぞれアッパースプリング８２及びロアスプリング７８の付勢力によって減衰振動をした後に半開状態となって静止する。
【００５３】
図４は、ＥＣＵ１０により図３に示すルーチンが実行された場合の吸気弁６６及び排気弁６８の変位例を示すタイミング図である。なお、図４において、内燃機関の運転が継続された場合の排気弁６８及び吸気弁６６の変位を破線で示している。
図４に示す如く、本実施例では、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされた時刻ｔ０において、＃２〜＃４シリンダのように吸気弁６６が全閉状態にある場合、吸気弁６６の全閉状態が維持されたまま、排気弁６８に対応する第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止され、その後排気弁６８は半開状態とされる。一方、時刻ｔ０において、＃１シリンダのように吸気弁６６が全閉状態にない場合、吸気弁６６が次の閉弁タイミングで全閉状態とされた後に排気弁６８に対応する第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止される。そして、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６の全閉状態は、イグニッションスイッチ５７のオフ操作後、所定時間Ｔ１が経過して吸気管３６内の圧力が排気管５０内の圧力と等しくなるまで維持される。
【００５４】
上述の如く、本実施例では、内燃機関の停止過程において吸気弁６６が全閉状態に保持されて、酸素濃度の低い排気ガスが吸気マニホールド３０及び吸気管３６内に流入することが防止される。また、イグニッションスイッチ５７のオフ操作時に全閉状態でない吸気弁６６が全閉状態とされるまでは、吸気管３６側から酸素を十分に含んだ新気が燃焼室２６内に送り込まれるので、排気ガスの内燃機関外への排出が促進される。従って、本実施例によれば、内燃機関の再始動時に、吸気マニホールド３０から酸素を十分に含んだ新気が燃焼室２６に供給されることとなり、内燃機関の始動性の悪化が防止される。
【００５５】
なお、イグニッションスイッチ５７のオフ操作時に全閉状態となっていない吸気弁６６があった場合、その吸気弁６６を本来のバルブタイミングにかかわらず、直ちに全閉状態とすることとしてもよい。
次に、本発明の第２実施例について説明する。本実施例では、上記図１に示すシステム構成において、内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされた場合、吸気管３６、燃焼室２６及び排気管５０内に酸素を十分に含んだ新気が充満するように＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８が駆動される。
【００５６】
図５は、本実施例において、ＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートである。図５に示すルーチンは、例えば、所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンである。図５に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ２００の処理が実行される。
ステップ２００では、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされたか否かが判別される。この結果、上記の条件が成立していないと判断される場合、すなわち、イグニッションスイッチ５７がオフ状態のまま、或いはオン状態のままであると判断される場合は、以後、何ら処理が実行されることなく今回のルーチンは終了される。一方、ステップ２００において、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされたと判断される場合、次に、ステップ２０２の処理が実行される。
【００５７】
内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われた後も一定時間は慣性によりピストン１８の運動は継続する。本実施例では、上記第１実施例と同様に、イグニッションスイッチ５７のオフ操作後も電磁駆動弁６２、６４への通電が停止されるまでは、クランク角センサ５６への通電を維持することとしている。このため、本実施例では、イグニッションスイッチ５７のオフ操作後もクランク角の検出が可能とされている。
【００５８】
ステップ２０２では、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８の開閉タイミングが内燃機関の停止時用のタイミングに切り換えられる。すなわち、図１に示すピストン１８が上死点に向けて変位する過程では、吸気弁６６に対応する第１電磁コイル９０に励磁電流が供給されることによって吸気弁６６は全閉状態とされ、排気弁６８に対応する第２電磁コイル９４に励磁電流が供給されることにより排気弁６８は全開状態とされる。この結果、燃焼室２６内の排気ガスが排気管５０を介して大気中に排出される。また、ピストン１８が下死点に向けて変位する過程では、吸気弁６６に対応する第２電磁コイル９４に励磁電流が供給されることにより吸気弁６６は全開状態とされ、排気弁６８に対応する第１電磁コイル９０に励磁電流が供給されることにより排気弁６８は全閉状態とされる。この結果、吸気管３６及び吸気マニホールド３０側から新気が燃焼室２６内に送り込まれる。このようにステップ２０２では、内燃機関が２サイクルでポンプのように動作することにより、排気ガスは効率良く内燃機関外に排出され、吸気管３６、燃焼室２６及び排気管５０内には酸素を十分に含んだ新気が充満していく。ステップ２０２の処理が終了すると、次に、ステップ２０４の処理が実行される。
【００５９】
ステップ２０４では、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから、予め設定された所定時間Ｔ２が経過したか否かが判別される。この結果、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ２が経過したと判断される場合、次に、ステップ２０６の処理が実行される。一方、ステップ２０４において、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ２が経過していないと判断される場合、次に、再びステップ２０４の処理が実行される。すなわち、ステップ２０４の処理は、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ２が経過するまで繰り返し実行される。上記ステップ２０４における判別基準となる所定時間Ｔ２は、吸気管３６、燃焼室２６及び排気管５０内に新気が充満するのに要する時間に設定される。
【００６０】
ステップ２０６では、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８にそれぞれ対応する第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止される。そして、今回のルーチンは終了される。第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止されることによって、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８は、それぞれアッパースプリング８２及びロアスプリング７８の付勢力によって減衰振動をした後に半開状態となって静止する。
【００６１】
図６は、ＥＣＵ１０により図５に示すルーチンが実行された場合の吸気弁６６及び排気弁６８の変位例を示すタイミング図である。なお、図６において、内燃機関の運転が継続された場合の排気弁６８及び吸気弁６６の変位を破線で示している。
図６に示す如く、本実施例では、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされた時刻ｔ０から所定時間Ｔ２が経過するまで、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８の開閉タイミングが内燃機関の停止時用のタイミングに切り換えられる。すなわち、図１に示すピストン１８が上死点に向けて変位する過程では、吸気弁６６は全閉状態とされ、排気弁６８は全開状態とされる。また、ピストン１８が下死点に向けて変位する過程では、吸気弁６６は全開状態とされ、排気弁６８は全閉状態とされる。この結果、燃焼室２６及び排気管５０内の排気ガスが効率よく排出され、吸気管３６、燃焼室２６及び排気管５０内は酸素を十分に含んだ新気で満たされる。
【００６２】
従って、本実施例によれば、内燃機関の再始動時に、吸気マニホールド３０から酸素を十分に含んだ新気が燃焼室２６に供給されることとなり、内燃機関の始動性の悪化が防止される。
なお、上記ステップ２０２では、内燃機関の通常運転時と同じタイミングで吸気弁６６及び排気弁６８が開閉駆動される構成としてもよい。この場合、排気ガスの排出効率は低下するが、制御ソフトウェアの変更が不要となり、構成を簡素化することができる。
【００６３】
次に、本発明の第３実施例について説明する。本実施例では、上記図１に示すシステム構成において、内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされた場合、図１に示すＩＳＣＶ４４が開き側に制御される。
図７は、本実施例において、ＥＣＵ１０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンは、例えば、所定時間間隔で起動される定時割り込みルーチンである。図７に示すルーチンが起動されると、先ず、ステップ３００の処理が実行される。
【００６４】
ステップ３００では、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされたか否かが判別される。この結果、上記の条件が成立していないと判断される場合、すなわち、イグニッションスイッチ５７がオフ状態のまま、或いはオン状態のままであると判断される場合は、以後、何ら処理が実行されることなく今回のルーチンは終了される。一方、ステップ３００において、イグニッションスイッチ５７がオン状態からオフ状態とされたと判断される場合、次に、ステップ３０２の処理が実行される。
【００６５】
内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われた後も一定時間は慣性によりピストン１８の運動は継続する。本実施例では、イグニッションスイッチ５７のオフ操作が行われた後も電磁駆動弁６２、６４への通電を停止するまでは、クランク角センサ５６及びＩＳＣＶ４４への通電を維持することとしている。このため、本実施例では、イグニッションスイッチ５７のオフ操作後もクランク角の検出、及び、ＩＳＣＶ４４の駆動が可能とされている。
【００６６】
ステップ３０２では、ＩＳＣＶ４４に駆動電流が供給され、ＩＳＣＶ４４が開き側に保持される。この結果、外部からＩＳＣＶ４４を介して吸気管３６内に流入する新気量が増加し、吸気管３６内の圧力は大気圧になるまで速やかに上昇する。ステップ３０２の処理が終了すると、次に、ステップ３０４の処理が実行される。
【００６７】
ステップ３０４では、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから、予め設定された所定時間Ｔ３が経過したか否かが判別される。この結果、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ３が経過したと判断される場合、次に、ステップ３０６の処理が実行される。一方、ステップ３０４において、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ３が経過していないと判断される場合、次に、再びステップ３０４の処理が実行される。すなわち、ステップ３０４の処理は、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ３が経過するまで繰り返し実行される。上記ステップ３０４における判別基準となる所定時間Ｔ３は、開き側に保持されたＩＳＣＶ４４を介して新気が流入することにより、吸気管３６内の圧力が排気管５０内の圧力と等しい大気圧まで上昇するのに要する時間に設定される。
【００６８】
ステップ３０６では、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８にそれぞれ対応する第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止される。この結果、＃１〜＃４シリンダの吸気弁６６及び排気弁６８は、アッパースプリング８２及びロアスプリング７８の付勢力によって減衰振動をした後に半開状態となって静止する。ステップ３０６の処理が終了すると、次に、ステップ３０８の処理が実行される。第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止されるまでは、吸気弁６６及び排気弁６８は、内燃機関の通常運転時と同じタイミングで開閉駆動される。このため、内燃機関外への排気ガスの排出が促進される。
【００６９】
ステップ３０８では、ＩＳＣＶ４４への通電が停止される。この結果、ＩＳＣＶ４４は、閉じ側に動作して半開状態となる。ステップ３０８の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
上述の如く、本実施例では、イグニッションスイッチ５７がオフ状態とされてから所定時間Ｔ３が経過するまでの間、ＩＳＣＶ４４が開き側に保持されることにより、ＩＳＣＶ４４を介して流入する新気量が増加される。この結果、吸気管３６内と排気管５０内の圧力差は速やかに緩和され、吸気マニホールド３０及び吸気管３６内への酸素濃度の低い排気ガスの流入が防止される。また、ステップ３０６において第１電磁コイル９０及び第２電磁コイル９４への励磁電流の供給が停止されるまでは、吸気弁６６及び排気弁６８が内燃機関の通常運転時と同じタイミングで開閉駆動され、内燃機関外への排気ガスの排出が促進される。
【００７０】
従って、本実施例によれば、内燃機関の再始動時に、吸気マニホールド３０から酸素を十分に含んだ新気が燃焼室２６へ供給されることとなり、内燃機関の始動性の悪化が防止される。
なお、上記第３実施例におけるステップ３０２では、ＩＳＣＶ４４の代りにスロットルバルブ３８が開き側に制御される構成としてもよい。
【００７１】
また、上記第１〜第３実施例のステップ１１２、２０４、３０４では、それぞれ所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３に基づいて判別するのではなく、吸気圧センサ４６の出力信号から検出される吸気管３６内の圧力が大気圧と等しくなった時に吸気弁６６及び排気弁６８が共に半開状態とされる構成としてもよい。また、排気管５０内に設けられた図示しないＯ2 センサの出力信号から検出される排気管５０内の酸素濃度に基づいて排気管５０内に新気が満たされたと判断される場合に吸気弁６６及び排気弁６８が共に半開状態とされる構成としてもよい。
【００７２】
なお、上記第１〜第３実施例において、ＥＣＵ１０が図３のステップ１００、図５のステップ２００、及び、図７のステップ３００の処理を実行することより、特許請求の範囲に記載の「判別手段」が、図３のステップ１０２〜１１４及び図５のステップ２０２〜２０６の処理を実行することにより、特許請求の範囲に記載の「排気ガス流入防止手段」が、それぞれ実現されている。
【００７３】
【発明の効果】
上述の如く、本発明では、内燃機関の停止のためにイグニッションスイッチのオフ操作が行われると、電磁駆動弁が駆動されて吸気管内への酸素濃度の低い排気ガスの流入が防止される。従って、本発明によれば、内燃機関の再始動時に、吸気管側から酸素を十分に含む新気が燃焼室に供給されることとなり、内燃機関の始動性の悪化を防止することができる。
【００７４】
また、イグニッションスイッチのオフ操作後に排気及び吸気がポンプのように２サイクルで行われるので、効率良く排気ガスを内燃機関外に排出することができる共に外部から新気を内燃機関内に取り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電磁駆動弁の制御装置が適用される車載用内燃機関の構成図である。
【図２】電磁駆動弁の全体構成を表す断面図である。
【図３】イグニッションスイッチのオフ操作が行われた際に、吸気マニホールド及び吸気管内への排気ガスの流入を防止すべくＥＣＵが実行するルーチンを説明するためのフローチャートである。
【図４】図３に示すルーチンが実行された場合の吸気弁及び排気弁の変位例を示すタイミング図である。
【図５】イグニッションスイッチのオフ操作が行われた際に、吸気管、燃焼室及び排気管内を酸素を十分に含んだ新気で満たすべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【図６】図５に示すルーチンが実行された場合の吸気弁及び排気弁の変位例を示すタイミング図である。
【図７】イグニッションスイッチのオフ操作が行われた際に、吸気管内の圧力を排気管内の圧力と等しい大気圧に速やかに昇圧すべくＥＣＵが実行するルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０  ＥＣＵ
２６  燃焼室
３０  吸気マニホールド
３６  吸気管
４４  アイドルスピードコントロールバルブ
５０  排気管
５６  クランク角センサ
５７  イグニッションスイッチ
６２、６４  電磁駆動弁
６６  吸気弁
６８  排気弁
７８  ロアスプリング
８２  アッパースプリング
８８  アーマチャ
９０  第１電磁コイル
９４  第２電磁コイル
【図１】
0003733782.tif 000002
【図２】
0003733782.tif 000003
【図３】
0003733782.tif 000004
【図４】
0003733782.tif 000005
【図５】
0003733782.tif 000006
【図６】
0003733782.tif 000007
【図７】
0003733782.tif 000008