JP2001164952A - エンジンの電磁動弁制御装置 - Google Patents

エンジンの電磁動弁制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジンの電磁動弁装置における消費電力を節
減する。 【解決手段】スプリングで半開位置に付勢された弁体
（吸・排気弁）を、開弁用及び閉弁用の電磁石を通電し
て開閉制御する電磁動弁装置において、エンジン運転停
止時に、クランキング失敗の判定（Ｓ１）、イグニッシ
ョンスイッチのＯＮ、ＯＦＦ判定（Ｓ２）を行ない、イ
グニッションスイッチのＯＮ時及びクランキング失敗時
にイグニッションスイッチをＯＦＦ操作した場合は、水
温とクランキング失敗回数に基づいて設定された所定期
間、運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁に維持する
構成とした（Ｓ３〜Ｓ８）。これにより、エンスト時や
アイドルストップ時のエンジン再始動時に吸・排気弁を
開弁又は閉弁に初期化する必要が無く、消費電力を節減
しつつ速やかに再始動できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン始動前
に、スプリングによって半開位置に付勢される吸・排気
弁を、閉弁又は開弁状態に保持させておくエンジンの電
磁動弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の電磁動弁装置としては、一対の
スプリングによる付勢力により、半開位置に支持される
弁体（吸・排気弁) を、該弁体に連係したアーマチャに
電磁力を作用させて、前記半開位置から全開又は全閉方
向に移動させる構造であり、始動前に閉弁又は開弁状態
に保持する初期化を行う。その後、開弁時は閉弁用電磁
石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を開弁方
向に移動させ、開弁用電磁コイルに十分接近したところ
から該開弁用電磁石を通電して全開位置に吸着保持し、
閉弁時は、開弁用電磁石の通電を停止してスプリングの
付勢力で弁体を閉弁方向へ移動させ、閉弁用電磁石に十
分接近したところから該閉弁用電磁石を通電して全閉位
置に吸着保持する開閉制御を行なっている（特開平１０
−１８８２０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、駐車時など
エンジンを長時間停止する場合には、運転者の意志で運
転停止すると同時に前記開弁用及び閉弁用電磁コイルへ
の通電を遮断して電力消費を節減するのがよいのは当然
のことであるが、運転者の意志によらずイグニッション
スイッチのＯＮ状態でエンジンの運転が停止してしまっ
たような場合（いわゆるエンスト）などは、開弁用及び
閉弁用電磁コイルへの通電を遮断してしまうと、再始動
の際に、新たに吸・排気弁を閉弁又は開弁状態に保持す
る初期化を行う必要があり、電力を消費してしまう。ま
た、近年の環境対策用のアイドルストップ車両において
も、信号待ちなどでアイドル運転停止後の再発進毎に吸
・排気弁を閉弁又は開弁状態に保持する初期化を行うこ
とは、電力を消費させるのみならず、発進に遅れを生じ
て渋滞の助長にもつながりかねない。
【０００４】本発明は、このような従来の課題に着目し
てなされたもので、電力消費を節減しつつエンジンを速
やかに再始動することを可能にしたエンジンの電磁動弁
制御装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリング
と、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる開
弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁保
持させる閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸
・排気弁を開弁若しくは閉弁状態に保持させるエンジン
の電磁動弁制御装置において、イグニッションスイッチ
のＯＮ状態でエンジン運転が停止したときは、該エンジ
ン運転停止後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に
保持することを特徴とする。
【０００６】請求項１に係る発明によると、イグニッシ
ョンスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停止したとき
は、所謂エンスト時など短時間で再発進することが予想
されるときであり、この場合、エンジン運転停止後に開
弁用電磁石及び閉弁用電磁石への通電を継続して吸・排
気弁を所定期間開弁又は閉弁保持させる。
【０００７】このようにすれば、エンジンの再始動時
に、新たな吸・排気弁の初期化を行なうことなく、電力
消費を節減しつつ速やかな再始動を行なうことができ
る。また、請求項２に係る発明は、イグニッションスイ
ッチをＯＦＦ操作してエンジン運転を停止したときは、
該イグニッションスイッチのＯＦＦ操作がクランキング
の失敗により行なわれたときのみ、該エンジン運転停止
後に吸・排気弁を所定期間、開弁又は閉弁に保持するこ
とを特徴とする。
【０００８】請求項２に係る発明によると、通常のイグ
ニッションスイッチのＯＦＦ操作により、自らの意志で
エンジン運転を停止するときは、長時間停車するときと
考えられるので、運転停止と略同時に開弁又は閉弁保持
を解除して無駄な通電を節約する一方、クランキング
（エンスト後及び通常始動時）の失敗により、一旦イグ
ニッションスイッチをＯＦＦ操作したときは、引き続き
再始動することが予想されるので、吸・排気弁を所定期
間開弁又は閉弁保持する。
【０００９】このようにすれば、イグニッションスイッ
チのＯＦＦ操作時にも、初期化を行なうことなく、電力
消費を必要最小限に節減しつつ緊急時には速やかな再始
動を行なえる。
【００１０】また、請求項３に係る発明は、前記所定期
間が、エンジン運転停止時の温度状態に応じて設定され
ることを特徴とする。
【００１１】例えば、低温時は、潤滑油の粘性増大によ
る摩擦の増大などにより、吸・排気弁を半開状態から開
弁又は閉弁に保持させる初期化を行なうのに必要な電磁
石への通電電流が大きいため、できるだけ運転停止後に
開弁又は閉弁に保持した状態で再始動を行なうべきであ
る。
【００１２】そこで、例えば、低温時は運転停止後に開
弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することによ
り、消費電力を確実に節減することができる。また、請
求項４に係る発明は、前記クランキングの失敗の回数に
応じて、エンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉
弁する所定期間を補正することを特徴とする。
【００１３】請求項４に係る発明によると、始動時にク
ランキングの失敗回数が多い時は、それだけ始動しにく
い状態であるから、なおさら吸・排気弁を半開状態から
開弁又は閉弁に保持した状態で始動すべきである。
【００１４】したがって、例えば、クランキング失敗回
数が多い時は、運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁
に保持する期間を大きく設定することにより、消費電力
を確実に節減することができる。
【００１５】また、請求項５に係る発明は、停車中にイ
グニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止
させる機能を備えた車両に適用されることを特徴とす
る。
【００１６】請求項５に係る発明によると、停車中にイ
グニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を停止
させる機能を備えた車両（所謂アイドルストップ車両）
では、信号待ちなどでアイドル状態でエンジン運転が停
止された場合は、短時間で再始動する必要があるため、
運転停止後に所定期間吸・排気弁を開弁または閉弁に保
持した状態で再始動することによる消費電力節減効果が
大きく、かつ、車両の再発進を短時間で行なえる効果が
大きい。
【００１７】また、請求項６に係る発明は、前記停車中
にイグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転を
停止させる機能によってエンジン運転が停止したとき
は、渋滞情報や運転パターンに応じてエンジン運転停止
後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所定期間を補正する
ことを特徴とする。
【００１８】請求項６に係る発明によると、上記アイド
ルストップ車両において、渋滞情報や運転パターンに応
じて渋滞が長いときなどは、運転停止後に吸・排気弁を
開弁又は閉弁に保持する期間を大きく設定することによ
り、消費電力をより確実に節減できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。本発明の一実施形態のシステム構成を
示す図１において、エンジン１には、弁駆動装置２によ
り開閉を電子制御される吸気弁３及び排気弁４が装着さ
れている。各気筒の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が
装着され、燃焼室７には点火栓８及び点火コイル９が装
着されている。また、エンジン本体には、各気筒の基準
クランク角で基準信号を出力すると共に微小クランク角
毎に単位角信号を出力するクランク角センサ１０、エン
ジン冷却水温度を検出する水温センサ１１が装着され、
吸気通路１２の上流部には、吸入空気流量を検出するエ
アフロメータ１３、排気通路１４には、排気中の酸素濃
度等の検出を介して空燃比を検出する空燃比センサ１５
が装着されている。
【００２０】前記各種センサ類及びイグニッションスイ
ッチ２１、スタータスイッチ２２などからの検出信号
は、コントロールユニット１６に出力され、コントロー
ルユニット１６は、これらの検出信号に基づいて前記燃
料噴射弁６に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行
い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火制御を
行い、更に、前記弁駆動装置に弁駆動信号を出力して吸
気弁３及び排気弁４の開閉を制御する。
【００２１】ここで、前記吸気弁３及び排気弁４と、こ
れらを駆動するための弁駆動装置２からなる電磁動弁装
置のハードウエアについて、図２に基づいて説明する。
図２において、シリンダヘッド１８に従来と同様の方法
で、排気弁４は取り付けられている。即ち、シリンダヘ
ッド１８に設けられるバルブガイド１９に、吸気弁３の
ステム３１が摺動自由に挿通されており、ステム３１上
端部には、バルブコッター等を介してアッパーシート３
２が取り付けられ、該アッパーシート３２と、シリンダ
ヘッド側のロアシートとの間に、排気弁４を閉弁方向に
付勢する（自由長から所定量圧縮された) 閉弁用スプリ
ング３３が配設されている。
【００２２】そして、排気弁４が全閉状態で、後述する
閉弁用電磁石４３でアーマチャを吸着している状態にお
いて、前記ステム３１の上端部から、所定量離間して、
言い換えれば所定のバルブクリアランスを持って、弁駆
動装置２の可動軸４０が、前記ステム３１と同軸上に配
設されるようになっている。
【００２３】前記弁駆動装置２は、非磁性体製のハウジ
ング４１と、前記可動軸４０に一体に設けられてハウジ
ング４１内に摺動自由に収納されるアーマチャ４２と、
該アーマチャ４２を磁気吸引可能にアーマチャ４２の上
面に対向する位置でハウジング４２内に固定配置される
閉弁用電磁石４３と、該アーマチャ４２を磁気吸引して
排気弁４を開弁保持可能にアーマチャ４２の下面に対向
する位置でハウジング４１内に固定配置される開弁用電
磁石４４と、排気弁４の開弁方向に向けてアーマチャ４
２を付勢する開弁用スプリング４５と、を含んで構成さ
れている。
【００２４】そして、図３に示すように、閉弁用電磁石
４３と開弁用電磁石４４とを共に消磁したときに、排気
弁４は、半開位置となるように構成されており、この半
開位置から前記閉弁用電磁石４３のみを通電励磁する
と、アーマチャ４２は開弁用スプリング４５を押し縮め
る方向に閉弁用電磁石４３によって磁気吸引され、一方
前記半開位置から開弁用電磁石４４のみを通電励磁する
と、アーマチャ４２は閉弁用スプリング３３を押し縮め
て排気弁４を開弁する方向に開弁用電磁石４４によって
磁気吸引される。
【００２５】以上、排気弁４の開閉動作について示した
が、吸気弁３についても全く同様の構成によって同様に
動作する。但し、本発明は吸気弁、排気弁が共に電磁駆
動されるものに限定されるものではなく、少なくとも一
方の電磁駆動される弁に適用できるものである。
【００２６】そして、始動前には、前記吸気弁３及び排
気弁４を前記半開位置から、開弁（全開）位置または閉
弁位置に保持する初期化を行ってからクランキングする
が、エンジンの運転停止後、短時間で再始動させる必要
のある所定の条件では、吸・排気弁を所定期間開弁また
は閉弁に保持することにより、前記初期化を新たに行な
うことなく再始動させて、初期化による電力消費節減を
図る。
【００２７】上記本発明に係るエンジン運転停止時制御
の第1の実施の形態を、図４のフローチャートに従って
説明する。このフローは、エンジンの運転が停止された
とき(例えばエンジン回転速度Ｎｅや吸入空気流量Ｑが
所定値未満になったとき）に起動される。
【００２８】ステップ１では、運転停止の直前(所定時
間以内）にクランキングに失敗したか否かを判別する。
例えば、スタータスイッチＯＦＦ後の最大エンジン回転
速度が所定値（例えば５００ｒｐｍ）以下であるときは
クランキングを失敗したと判定する。
【００２９】ステップ２では、運転停止されたときのイ
グニッションスイッチ２１のＯＮ、ＯＦＦ状態を判別す
る。ステップ３では、上記ステップ１，２の判別情報に
基づいて吸・排気弁を所定期間開弁または閉弁に保持す
る（以下開閉保持という）か否かを判定する。具体的に
は、イグニッションスイッチ２１がＯＮ状態で運転停止
されているときは、一般的な車両では所謂エンストが発
生したときであり、また、前記アイドルストップ車両で
は、その外に信号待ちなどでアイドル状態でエンジン運
転が停止されたときも該当するが、いずれの場合も、短
時間で再始動する必要があるため、吸・排気弁を開閉保
持すると判断し、実行判別値ａ１を１にセットする（図
５参照）。
【００３０】また、イグニッションスイッチ２１がＯＦ
Ｆ状態で停止されているときは、通常に運転を終了させ
る目的でＯＦＦ操作した場合には、長時間停止状態が維
持されると判断され、吸・排気弁を開閉保持してもその
間に再始動される可能性が低いので該保持のための無駄
な電力消費を節減するように開閉保持しないと判断す
る。しかし、前記クランキングを失敗したときは、イグ
ニッションスイッチ２１がＯＮ状態であるときは勿論で
あるが、一旦イグニッションスイッチ２１をＯＦＦ操作
した後、再度クランキングを試みる場合があるので、イ
グニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されていても、
吸・排気弁を開閉保持すると判断する。したがって、ク
ランキングを失敗してイグニッションスイッチ２１がＯ
ＦＦ操作されているときは、吸・排気弁を開閉保持する
ため前記実行判別値ａ１を１にセットし、それ以外でイ
グニッションスイッチ２１がＯＦＦ操作されているとき
は、開閉保持しないため前記実行判別値ａ１を０にリセ
ットする（図５参照）。
【００３１】次いで、ステップ４では、前記水温センサ
１４によって検出されたエンジン冷却水温度に基づい
て、図６に示すようなマップからの検索等によって、基
本開閉保持時間（閉弁用電磁石４３又は開弁用電磁石４
４の通電保持時間）ａ２を算出する。なお、より高精度
には、図１に一点鎖線で示すように、弁駆動装置２近傍
に油温センサ１７を設けて検出される潤滑油温度を用い
るとよい。
【００３２】ステップ５では、今回クランキングを失敗
していると判断されたときに、失敗回数をカウントアッ
プする。ステップ６では、前記クランキングの失敗回数
に基づいて、図７に示すようなマップからの検索等によ
って、時間加算分Ｂを算出する。具体的には、クランキ
ングを３回以上失敗したときには、少し待ってからクラ
ンキングを行なうことを考慮して例えば１０秒の時間加
算分Ｂを設定する。
【００３３】ステップ７では、次式により算出される最
終的な開閉保持時間Ｔだけ閉弁用電磁石４３又は開弁用
電磁石４４に、吸・排気弁を開弁又は閉弁保持するのに
必要なホールド電流の通電を継続する。
【００３４】Ｔ＝ａ１×ａ２＋Ｂ ステップ８では、前記開閉保持時間Ｔが経過したかを判
定し、経過前にステップ１に戻り、経過後にこのフロー
を終了する。
【００３５】したがって、通常のエンジン運転停止時
は、実行判別値ａ１，時間加算分Ｂが共に０となり開閉
保持時間Ｔが０となって、吸・排気弁は開閉保持されな
いが、それ以外では、少なくとも算出された開閉保持時
間Ｔ（≠０）は吸・排気弁が開閉保持される。そして、
該開閉保持時間Ｔの経過前にクランキングを行なってク
ランキングに失敗したときは、その時点からクランキン
グの失敗回数（合計値）に応じて再度算出された開閉保
持時間Ｔ、吸・排気弁が開閉保持される。
【００３６】このようにすれば、エンスト時、アイドル
ストップ時、クランキング失敗時など短時間でエンジン
を再始動する必要があるときは、吸・排気弁が開閉保持
されるので、再始動時に吸・排気弁の初期化を行なうこ
となく始動させることができ、また、通常の運転停止操
作による停止時は無駄な開閉保持を行わないことによ
り、電力消費を最小限とすることができる。また、アイ
ドルストップ車両におけるアイドルストップ時は、吸・
排気弁の初期化を行なって再始動する場合に比較して再
始動に要する時間を短縮でき、渋滞防止にも寄与する。
【００３７】次に、アイドルストップ車両に適用したエ
ンジン運転停止時制御の第２の実施の形態を、図８に示
したフローチャートに従って説明する。第１の実施の形
態を示す図４と相違するのは、基本開閉保持時間ａ２算
出後、ステップ１１で、車両に搭載されたナビゲータか
らの渋滞情報又はメモリに記憶された運転パターン（ア
イドル継続時間や渋滞頻度等）に基づいて、渋滞のレベ
ルに応じた補正係数ｋを算出し、ステップ７'、ステッ
プ８'では、最終的な開閉保持時間Ｔ'を次式により算出
して開閉保持制御を行なう。ここで、補正係数ｋ（≧
１）は、例えば、図９に示すように、渋滞レベルが大き
いときほど大きくなるように設定してある。
【００３８】Ｔ'＝ａ１×ａ２×ｋ＋Ｂ 即ち、渋滞のレベルが大きいほど、アイドルストップ機
能により運転停止されてから再始動するまでの時間が長
引くので、開閉保持時間Ｔ'を大きくするように補正す
る。
【００３９】このようにすれば、渋滞の程度に応じて十
分な開閉保持時間Ｔ'が確保されて、開閉保持状態での
再始動を確実に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。
【図２】実施の形態における電磁動弁装置の吸・排気弁
閉弁状態時の構成を示す断面図。
【図３】同上電磁動弁装置の吸気弁半開状態時の構成を
示す断面図。
【図４】第１の実施の形態におけるエンジン運転停止時
の制御を示すフローチャート。
【図５】第1の実施の形態における開閉保持の実行判別
値ａ１の特性を示す図。
【図６】第1の実施の形態における基本開閉保持時間の
特性を示す図。
【図７】第1の実施の形態におけるクランキング失敗時
の時間加算分の特性を示す図。
【図８】第２の実施の形態におけるエンジン運転停止時
の制御を示すフローチャート。
【図９】第２の実施の形態における補正係数の特性を示
す図。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 弁駆動装置 ３ 吸気弁 ４ 排気弁 10 クランク角センサ 11 水温センサ 16 コントロールユニット 21 イグニッションスイッチ 22 スタータスイッチ 33 閉弁用スプリング 42 アーマチャ 43 閉弁用電磁石 44 開弁用電磁石 45 開弁用スプリング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G092 AA11 AC03 DA01 DA02 DA07 DG02 DG09 EA08 EA13 EA15 EA17 EB04 EB08 FA00 FA32 FA42 GA10 HA01Z HA13X HE03Z HE08Z HF19Z HF20Z HG04Z

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリン
    グと、吸・排気弁を開弁方向に吸着して開弁保持させる
    開弁用電磁石及び吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉弁
    保持させる閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に
    吸・排気弁を開弁若しくは閉弁状態に保持させるエンジ
    ンの電磁動弁制御装置において、 イグニッションスイッチのＯＮ状態でエンジン運転が停
    止したときは、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所
    定期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とするエン
    ジンの電磁動弁制御装置。
  2. 【請求項２】イグニッションスイッチをＯＦＦ操作して
    エンジン運転を停止したときは、該イグニッションスイ
    ッチのＯＦＦ操作がクランキングの失敗により行なわれ
    たときのみ、該エンジン運転停止後に吸・排気弁を所定
    期間、開弁又は閉弁に保持することを特徴とする請求項
    １に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
  3. 【請求項３】前記所定期間が、エンジン運転停止時の温
    度状態に応じて設定されることを特徴とする請求項１又
    は請求項２に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
  4. 【請求項４】前記クランキングの失敗の回数に応じて、
    エンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁する所
    定期間を補正することを特徴とする請求項２又は請求項
    ３に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
  5. 【請求項５】停車中にイグニッションスイッチのＯＮ状
    態でエンジン運転を停止させる機能を備えた車両に適用
    されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか
    １つに記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
  6. 【請求項６】前記停車中にイグニッションスイッチのＯ
    Ｎ状態でエンジン運転を停止させる機能によってエンジ
    ン運転が停止したときは、渋滞情報や運転パターンに応
    じてエンジン運転停止後に吸・排気弁を開弁又は閉弁す
    る所定期間を補正することを特徴とする請求項５に記載
    のエンジンの電磁動弁制御装置。
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