JP2001263011A - 電磁駆動弁を有する内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 休止状態にある電磁駆動弁の初期駆動をより
円滑にする。 【解決手段】非駆動時に弁体が全閉と全開の間の中立位
置で停止する電磁駆動弁において、駆動開始時の駆動電
流を印加するにあたり、油圧源からの油圧による補助的
な初期駆動力を弁体に付与する油圧付与手段、例えば、
オイル噴射ノズル６０１を設け、始動時にオイル噴射ノ
ズル６０１からアマーチャ３１１に作動油を噴出して押
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁駆動弁を備え
た内燃機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁駆動弁は、２つの電磁石を備え、一
方の電磁石で弁体を開方向に吸引し、他方の電磁石で弁
体を閉方向に吸引することで、弁を開閉駆動する。より
具体的な例として、特公平４−６７００５号公報に記載
された電磁駆動弁では、図に示したように、所定間隔で
配置された一対の電磁石と、この電磁石間に配置され、
電磁石によって吸引される吸引鉄片（アマーチャ）と、
この吸引鉄片に連結された弁体と、吸引鉄片を電磁石間
の中立位置に付勢保持する二つのバネとを備えている。

【０００３】そして、一方の電磁石が励磁されると、吸
引鉄片がその電磁石に吸引されて弁体を開方向に動か
し、他方の電磁石を励磁すると、吸引鉄片がその電磁石
に吸引されて弁体を開方向に動かし、これにより、弁を
開閉駆動する。

【０００４】各電磁石への励磁電流の印加が停止する
と、二つのバネにより吸引鉄片が電磁石間の中立位置に
付勢保持されて停止する。この停止位置から弁の開閉駆
動をスタートさせるときには、かなり大きなエネルギー
を必要とするため、弁体の初期駆動が容易ではない。

【０００５】そこで、前記特公平４−６７００５号記載
の発明では、二つのバネと吸引鉄片からなる、バネ−質
量系に、この系の固有振動数に近い振動数で周期的に変
化する力の作用により、振幅が次第に増大する振動運動
を励起し、ついには電磁石の一方が吸引鉄片を作動位置
の一方に保持できる程度まで振幅を増大させ、弁体の初
期駆動を容易にしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電磁
駆動弁では、振動運動を徐々に大きくしていく手法であ
るため、初期駆動に時間がかかる。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、電磁駆動弁の初期駆動をより容易に行うことを課
題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に本発明の内燃機関は、次の手段を採用した。すなわ
ち、本発明は、非駆動時に弁体が全閉と全開の間の中立
位置で停止する電磁駆動弁において、駆動開始時の駆動
電流を印加するにあたり、油圧源からの油圧による補助
的な初期駆動力を弁体に付与する油圧付与手段を設けた
ことを特徴とする。

【０００９】ここで、前記油圧付与手段は、油圧源から
供給される油圧を弁体もしくは弁体と一体的に動く部材
に印加する手段である。弁体と一体的に動く部材とは、
電磁石によって吸引されるアマーチャ（吸引鉄片）や、
このアマーチャとこのアマーチャの駆動力を弁体に伝達
するアマーチャシャフトなどであり、要は弁体に補助的
な初期駆動力を伝達できればよい。

【００１０】すなわち、オイル噴射ノズルをアマーチャ
あるいはアマーチャシャフトの基端に臨んで設け、油圧
源から供給される作動油をオイル噴射ノズルから噴射し
てアマーチャあるいはアマーチャシャフトの基端に向け
て噴射することで、油圧による補助的な初期駆動力をア
マーチャあるいはアマーチャシャフトに伝達する。

【００１１】油圧源とオイル噴射ノズルとの間には、制
御弁を設け、電磁石に初期駆動電流を印加するのに同期
して制御弁を開き、オイル噴射ノズルから作動油を噴射
する。

【００１２】なお、オイル噴射ノズルから噴射される作
動油で補助的な初期駆動力をアマーチャあるいはアマー
チャシャフトに加えるのに代えて、油圧で駆動されるア
クチュエータによりこれらアマーチャあるいはアマーチ
ャシャフトに油圧を印加してもよい。

【００１３】油圧源として、自動車に搭載させているブ
レーキ装置やステアリング装置用の既設の油圧ポンプに
よる油圧を利用できる。最後に、以上説明した各構成
は、可能な限り互いに組み合わせることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電磁駆動弁を
有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づ
いて説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る電磁駆動弁を有する
内燃機関の概略構成を示す図である。図１に示す内燃機
関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、各気筒２１
内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備した４サ
イクルのガソリンエンジンである。

【００１６】前記内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷
却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、この
シリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッ
ド１ａとを備えている。

【００１７】前記シリンダブロック１ｂには、機関出力
軸であるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、
このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在
に装填されたピストン２２と連結されている。

【００１８】前記ピストン２２の上方には、ピストン２
２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼
室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａに
は、燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、
この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加す
るためのイグナイタ２５ａが接続されている。

【００１９】前記シリンダヘッド１ａには、２つの吸気
ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端と
が燃焼室２４に臨むよう形成されるとともに、その噴孔
が燃焼室２４に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられ
ている。

【００２０】前記吸気ポート２６の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された吸気弁２８によっ
て開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、
シリンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動機構３０（以
下、吸気側電磁駆動機構３０と記す）によって開閉駆動
されるようになっている。

【００２１】前記排気ポート２７の各開口端は、シリン
ダヘッド１ａに進退自在に支持された排気弁２９により
開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シ
リンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動機構３１（以
下、排気側電磁駆動機構３１と記す）によって開閉駆動
されるようになっている。

【００２２】ここで、吸気側電磁駆動機構３０と排気側
電磁駆動機構３１の具体的な構成について述べる。尚、
吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１とは
同様の構成であるため、吸気側電磁駆動機構３０のみを
例に挙げて説明する。

【００２３】図２は吸気側電磁駆動弁３０の構成を示す
断面図である。図２において内燃機関１のシリンダヘッ
ド１ａは、シリンダブロック１ｂの上面に固定されるロ
アヘッド１０と、このロアヘッド１０の上部に設けたア
ッパヘッド１１とを備えている。

【００２４】前記ロアヘッド１０には、各気筒２１に対
応した吸気ポート２６が形成され、各吸気ポート２６の
燃焼室２４側の開口端には、吸気弁２８の弁体２８ａが
着座する弁座１２が設けられている。

【００２５】ロアヘッド１０には、各吸気ポート２６の
内壁面からこのロアヘッド１０の上面にかけて断面円形
の貫通孔が形成され、この貫通孔には、この貫通孔に挿
通される吸気弁２８の弁軸２８ｂを進退自在に保持する
筒状のバルブガイド１３が挿入されている。

【００２６】アッパヘッド１１には、第１コア３０１及
び第２コア３０２が嵌入される断面円形のコア取付孔１
４が設けられ、このコア取付孔１４は前記バルブガイド
１３と軸心が同一となる位置にある。コア取付孔１４は
下部が径大に形成され、その上部の径小部１４ａと下部
の径大部１４ｂを備えている。

【００２７】前記径小部１４ａには、軟磁性体からなる
環状の第１コア３０１と第２コア３０２とが所定の間隙
３０３をおいて軸方向に直列に嵌挿されている。これら
の第１コア３０１の上端と第２コア３０２の下端には、
それぞれフランジ３０１ａとフランジ３０２ａが形成さ
れており、第１コア３０１は上方から、また第２コア３
０２は下方からそれぞれコア取付孔１４に嵌挿され、フ
ランジ３０１ａとフランジ３０２ａがコア取付孔１４の
縁部に当接することにより第１コア３０１と第２コア３
０２の位置決めがされて、前記間隙３０３が所定の距離
に保持されるようになっている。

【００２８】第１コア３０１の上方には、筒状のアッパ
キャップ３０５が設けられている。このアッパキャップ
３０５は、その下端に形成されたフランジ部３０５ａに
ボルト３０４を貫通させてアッパヘッド１１上面に固定
されている。この場合、フランジ部３０５ａを含むアッ
パキャップ３０５の下端が第１コア３０１の上面周縁部
に当接した状態で固定されることになり、その結果、第
１コア３０１がアッパヘッド１１に固定されることにな
る。

【００２９】一方、第２コア３０２の下部には、コア取
付孔１４の径大部１４ｂと略同径の外径を有する環状体
からなるロアキャップ３０７が設けられている。このロ
アキャップ３０７にはボルト３０７が貫通し、そのボル
ト３０７により前記径小部１４ａと径大部１４ｂの段部
における下向きの段差面に固定されている。この場合、
ロアキャップ３０７が第１コア３０２の下面周縁部に当
接した状態で固定されることになり、その結果、第２コ
ア３０２がアッパヘッド１１に固定されることになる。

【００３０】前記第１コア３０１の前記間隙３０３側の
面に形成された溝部には、第１の電磁コイル３０８が把
持されており、前記第２コア３０２の間隙３０３側の面
に形成された溝部には第２の電磁コイル３０９が把持さ
れている。その際、第１の電磁コイル３０８と第２の電
磁コイル３０９とは、前記間隙３０３を介して向き合う
位置に配置されるものとする。

【００３１】前記間隙３０３には、該間隙３０３の内径
より径小な外径を有する環状の軟磁性体からなるアーマ
チャ３１１が配置されている。このアーマチャ３１１の
中空部には、該アーマチャ３１１の軸心に沿って上下方
向に延出した円柱状のアーマチャシャフト３１０が固定
されている。このアーマチャシャフト３１１は、その上
端が前記第１コア３０１の中空部を通ってその上方のア
ッパキャップ３０５内まで至るとともに、その下端が第
２コア３０２の中空部を通ってその下方の径大部１４ｂ
内に至るよう形成され、前記第１コア３０１及び前記第
２コア３０２によって軸方向へ進退自在に保持されてい
る。

【００３２】前記アッパキャップ３０５内に延出したア
ーマチャシャフト３１０の上端部には、円板状のアッパ
リテーナ３１２が接合されるとともに、前記アッパキャ
ップ３０５の上部開口部にはアジャストボルト３１３が
螺着され、これらアッパリテーナ３１２とアジャストボ
ルト３１３との間には、アッパスプリング３１４が介在
している。尚、前記アジャストボルト３１３と前記アッ
パスプリング３１４との当接面には、前記アッパキャッ
プ３０５の内径と略同径の外径を有するスプリングシー
ト３１５が介装されている。

【００３３】一方、前記大径部１２ｂ内に延出したアー
マチャシャフト３１０の下端部には、吸気弁２８の弁軸
２８ｂの上端部が当接している。前記弁軸２８ｂの上端
部の外周には、円盤状のロアリテーナ２８ｃが接合され
ており、そのロアリテーナ２８ｃの下面とロアヘッド１
０の上面との間には、ロアスプリング３１６が介在して
いる。

【００３４】このように構成された吸気側電磁駆動機構
３０では、第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイ
ル３０９に励磁電流が印加されていないときは、アッパ
スプリング３１４からアーマチャシャフト３１０に対し
て下方向（すなわち、吸気弁２８を開弁させる方向）へ
の付勢力が作用するとともに、ロアスプリング３１６か
ら吸気弁２８に対して上方向（すなわち、吸気弁２８を
閉弁させる方向）への付勢力が作用し、その結果、アー
マチャシャフト３１０及び吸気弁２８が互いに当接して
所定の位置に弾性支持された状態、いわゆる中立状態に
保持されることになる。

【００３５】尚、アッパスプリング３１４とロアスプリ
ング３１６の付勢力は、前記アーマチャ３１１の中立位
置が前記間隙３０３において前記第１コア３０１と前記
第２コア３０２との中間の位置に一致するよう設定され
ており、構成部品の初期公差や経年変化等によってアー
マチャ３１１の中立位置が前記した中間位置からずれた
場合には、アーマチャ３１１の中立位置が前記した中間
位置と一致するようアジャストボルト３１３によって調
整することが可能になっている。

【００３６】また、前記アーマチャシャフト３１０及び
前記弁軸２８ｂの軸方向の長さは、前記アーマチャ３１
１が前記間隙３０３の中間位置に位置するときに、前記
弁体２８ａが全開側変位端と全閉側変位端との中間の位
置（以下、中開位置と称する）となるように設定されて
いる。

【００３７】前記した吸気側電磁駆動機構３０では、第
１の電磁コイル３０８に励磁電流が印加されると、第１
コア３０１と第１の電磁コイル３０８とアーマチャ３１
１との間に、アーマチャ３１１を第１コア３０１側へ変
位させる方向の電磁力が発生し、第２の電磁コイル３０
９に励磁電流が印加されると、第２コア３０２と第２の
電磁コイル３０９とアーマチャ３１１との間にアーマチ
ャ３１１を前記第２コア３０２側へ変位させる方向の電
磁力が発生する。

【００３８】従って、上記した吸気側電磁駆動機構３０
では、第１の電磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０
９とに交互に励磁電流が印加されることにより、アーマ
チャ３１１が進退し、以て弁体２８ａが開閉駆動される
ことになる。その際、第１の電磁コイル３０８及び第２
の電磁コイル３０９に対する励磁電流の印加タイミング
と励磁電流の大きさを変更することにより、吸気弁２８
の開閉タイミングを制御することが可能となる。

【００３９】ここで、図１に戻り、前記内燃機関１の各
吸気ポート２６は、該内燃機関１のシリンダヘッド１ａ
に取り付けられた吸気枝管３３の各枝管と連通してい
る。前記吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制するための
サージタンク３４に接続されている。前記サージタンク
３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気
中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３
６と接続されている。

【００４０】前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流
れる空気の質量（吸入空気質量）に対応した電気信号を
出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。
前記吸気管３５において前記エアフローメータ４４より
下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を
調整するスロットル弁３９が設けられている。

【００４１】前記スロットル弁３９には、ステッパモー
タ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル
弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０
と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を
出力するスロットルポジションセンサ４１と、アクセル
ペダル４２に機械的に接続され該アクセルペダル４２の
操作量に対応した電気信号を出力するアクセルポジショ
ンセンサ４３とが取り付けられている。

【００４２】前記サージタンク３４には、該サージタン
ク３４の圧力に対応した電気信号を出力するバキューム
センサ５０が取り付けられている。一方、前記内燃機関
１の各排気ポート２７は、前記シリンダヘッド１ａに取
り付けられた排気枝管４５の各枝管と連通している。前
記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６を介して排気管４
７に接続され、排気管４７は、下流にて図示しないマフ
ラーと接続されている。

【００４３】前記排気枝管４５には、該排気枝管４５内
を流れる排気の空燃比、言い換えれば排気浄化触媒４６
に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する
空燃比センサ４８が取り付けられている。

【００４４】前記排気浄化触媒４６は、例えば、該排気
浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍
の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素
（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）
を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排
気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれ
る窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵し、流入排気の空燃比が
理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵して
いた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する
吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒４６に流入する
排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が
存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・
浄化する選択還元型ＮＯx触媒、もしくは上記した各種
の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。

【００４５】前記した排気浄化触媒４６には、該排気浄
化触媒４６の床温に対応した電気信号を出力する触媒温
度センサ４９が取り付けられている。また、内燃機関１
は、クランクシャフト２３の端部に取り付けられたタイ
ミングロータ５１ａとタイミングロータ５１ａ近傍のシ
リンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ
５１ｂとからなるクランクポジションセンサ５１と、内
燃機関１の内部に形成された冷却水路１ｃを流れる冷却
水の温度を検出すべくシリンダブロック１ｂに取り付け
られた水温センサ５２とを備えている。

【００４６】このように構成された内燃機関１には、該
内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニッ
ト（Electronic Control Unit：ＥＣＵ、以下ＥＣＵと
称する）２０が併設されている。

【００４７】前記ＥＣＵ２０には、スロットルポジショ
ンセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフ
ローメータ４４、空燃比センサ４８、触媒温度センサ４
９、バキュームセンサ５０、クランクポジションセンサ
５１、水温センサ５２等の各種センサが電気配線を介し
て接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力さ
れるようになっている。

【００４８】前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、
吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃
料噴射弁３２等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２
０が各種センサの出力信号値をパラメータとしてイグナ
イタ２５ａ、吸気側電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動
機構３１、燃料噴射弁３２を制御することが可能になっ
ている。

【００４９】ここで、ＥＣＵ２０は、図３に示すよう
に、双方向性バス４００によって相互に接続されたＣＰ
Ｕ４０１とＲＯＭ４０２とＲＡＭ４０３とバックアップ
ＲＡＭ４０４と入力ポート４０５と出力ポート４０６と
を備えるとともに、前記入力ポート４０５に接続された
Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）４０７を備えている。

【００５０】前記入力ポート４０５は、クランクポジシ
ョンセンサ５１のようにデジタル信号形式の信号を出力
するセンサの出力信号を入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ４０１あるいはＲＡＭ４０３へ送信する。

【００５１】前記入力ポート４０５は、スロットルポジ
ションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エ
アフローメータ４４、空燃比センサ４８、触媒温度セン
サ４９、バキュームセンサ５０、水温センサ５２のよう
にアナログ信号形式の信号を出力するセンサの出力信号
をＡ／Ｄ４０７を介して入力し、それらの出力信号をＣ
ＰＵ４０１やＲＡＭ４０３へ送信する。

【００５２】前記出力ポート４０６は、前記ＣＰＵ４０
１から出力される制御信号をイグナイタ２５ａ、吸気側
電磁駆動機構３０、排気側電磁駆動機構３１、燃料噴射
弁３２へ送信する。

【００５３】前記ＲＯＭ４０２は、燃料噴射量を決定す
るための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定
するための燃料噴射時期制御ルーチン、吸気弁２８の開
弁時期を決定するための吸気弁開弁時期制御ルーチン、
排気弁２９の開弁時期を決定するための排気弁開弁時期
制御ルーチン、各気筒２１の点火栓２５の点火時期を決
定するための点火時期制御ルーチン、スロットル弁３９
の開度を決定するためのスロットル開度制御ルーチン等
のアプリケーションプログラムに加え、吸気側電磁駆動
機構３０及び排気側電磁駆動機構３１に励磁電流を印加
する弁制御手段としての吸排気弁制御ルーチンプログラ
ムを記憶している。

【００５４】前記ＲＯＭ４０２は、前記したアプリケー
ションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶して
いる。前記した制御マップは、例えば、内燃機関１の運
転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マッ
プ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示
す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸
気弁２８の開閉時期との関係を示す吸気弁開閉時期制御
マップ、内燃機関１の運転状態と排気弁２９の開閉時期
との関係を示す排気弁開閉時期制御マップ、内燃機関１
の運転状態と吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆
動機構３１に印加すべき励磁電流量との関係を示す励磁
電流量制御マップ、内燃機関１の運転状態と各点火栓２
５の点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃
機関１の運転状態とスロットル弁３９の開度との関係を
示すスロットル開度制御マップ等である。

【００５５】前記ＲＡＭ４０３は、各センサの出力信号
やＣＰＵ４０１の演算結果等を記憶する。前記演算結果
は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号
に基づいて算出される機関回転数等である。前記ＲＡＭ
４０３に記憶される各種のデータは、クランクポジショ
ンセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに書き
換えられる。

【００５６】前記バックアップＲＡＭ４５は、内燃機関
１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリで
あり、各種制御に係る学習値等を記憶する。前記ＣＰＵ
４０１は、前記ＲＯＭ４０２に記憶されたアプリケーシ
ョンプログラムに従って動作して、燃料噴射制御、吸気
弁開閉制御、排気弁開閉制御、点火制御等を実行する。

【００５７】＜本発明の特徴部分に係る実施形態部分の
説明＞ （実施例１）図２に示したように、上記した電磁駆動弁
の構造において、前記アッパキャップ３０５内に延出し
たアーマチャシャフト３１０の上端部に対向して、油圧
アクチュエータ５０１が配置されている。

【００５８】油圧アクチュエータ５０１は、油圧源とし
ての油圧ポンプ５０２からの油圧を制御弁５０３を介し
て受ける受圧部５０４と、この受圧部５０４の中心部に
連結されたロッド５０５と、受圧部５０４で受ける油圧
に抗して受圧部５０４を付勢するスプリング５０７とを
有している。油圧ポンプ５０２は、内燃機関のクランク
シャフトの回転力を受けて駆動される。油圧ポンプ５０
２はリザーバタンク５０８から作動油を汲み上げ、逆止
弁５０９を介して油圧タンク６００に油圧を蓄圧する。
制御弁５０３を開くと油圧タンク６００の作動油が前記
受圧部５０４に供給される。なお、この油圧ポンプ５０
２は、油圧ブレーキやステアリング駆動用の油圧源とし
て既設されているもので、油圧アクチュエータ５０１へ
の油圧の供給は、既設の油圧配管から分岐した配管によ
る。

【００５９】そして、前記アッパキャップ３０５内に延
出したアーマチャシャフト３１０の上端部に前記ロッド
５０５が対向し、かつ、前記ロッド５０５は、アマーチ
ャシャフト３１０と同軸に配置されている。

【００６０】従って、受圧部５０４が油圧を受けると、
スプリング５０７に抗してロッド５０５が進出し、アマ
ーチャシャフト３１０を押すので、さらにこのアマーチ
ャシャフト３１０が弁軸２８ｂを押して、弁体２８ａを
開方向に付勢する補助的な初期駆動力を弁体２８ａに付
与する。弁体２８ａの駆動が開始された後は、その慣性
により円滑に開閉するので、制御弁５０３を閉じ油圧の
印加を停止する。なお、電磁駆動弁潤滑用油以外の油を
使用する場合は、受圧部５０４からの油が下へと漏れる
のを防止する必要がある。

【００６１】（実施例２）図４に示したように、ここで
は、上記した電磁駆動弁の構造において、電磁石を構成
する第１コア３０１の周囲に、アーマチャ３１１に対向
して、このアマーチャ３１１に向けて作動油を噴射する
オイル噴射ノズル６０１が設けられている。このオイル
噴射ノズルは、第１コア３０１の周囲に嵌合する筒状体
をなし、第１コア３０１と同様の磁性体で形成され、電
磁石のコアとして機能する。

【００６２】オイル噴射ノズル６０１は、油圧源として
の油圧ポンプ５０２から制御弁５０３を介して供給され
る作動油をアマーチャ３１１に向けて噴射する。このオ
イル噴射ノズル６０１から噴射された作動油は、弁体２
８ａを開く方向にアマーチャ３１１を押す。弁体２８ａ
の駆動が開始された後は、その慣性により円滑に開閉す
るので、制御弁５０３を閉じ油圧の印加を停止する。

【００６３】オイル噴射ノズル６０１から噴射された作
動油は、アマーチャ３１１に作用した後、第１コア３０
１と第２コア３０２とが所定の間隙３０３から各部材間
の隙間を通り電磁制御弁の外部へとしみ出すので、間隙
３０３内に貯留してアマーチャ３１１の動作に影響を与
えることはない。なお、油圧ポンプ５０２からの油圧経
路は実施例１と同様であるため、同一の符号を付して説
明を省略する。

【００６４】（実施例３）図５に示したように、ここで
は、上記した電磁駆動弁の構造において、電磁石を構成
する第２コア３０２の周囲に、アーマチャ３１１に対向
して、このアマーチャ３１１に向けて作動油を噴射する
オイル噴射ノズル６０１が設けられている。このオイル
噴射ノズルは、第２コア３０２の周囲に嵌合する筒状体
をなし、第２コア３０２と同様の磁性体で形成され、電
磁石のコアとして機能する。

【００６５】オイル噴射ノズル６０１は、油圧源として
の油圧ポンプ５０２から制御弁５０３を介して供給され
る作動油をアマーチャ３１１に向けて噴射する。このオ
イル噴射ノズル６０１から噴射された作動油は、弁体２
８ａを閉じる方向にアマーチャ３１１を押す。弁体２８
ａの駆動が開始された後は、その慣性により円滑に開閉
するので、制御弁５０３を閉じ油圧の印加を停止する。

【００６６】なお、油圧ポンプ５０２からの油圧経路は
実施例１と同様であるため、同一の符号を付して説明を
省略する。アマーチャ３１１に向けて噴射する作動油
は、アマーチャ潤滑油としての作用を兼ねることができ
る。

【００６７】（実施例４）実施例１において、油圧アク
チュエータ５０１に代えてオイル噴射ノズルを設け、ア
マーチャシャフト３１０の基端に作動油を噴射して初期
駆動力を付与してもよい。

【００６８】なお、以上の各実施例において、制御弁５
０３は、前記ＣＰＵ４０１上に実現される制御手段によ
り、燃料噴射制御、吸気弁開閉制御による始動制御に同
期して開閉制御される。

【００６９】また、オイル噴射ノズル４０１によるアマ
ーチャ３１１への作動油噴射形態は、アマーチャの全周
にわたって円形状に噴射する形態、アマーチャ３１１の
中心軸を中心として点対称の位置に噴射する形態、実施
例４のように中心軸上に噴射する形態を好的なものとし
て例示できる。

【００７０】＜制御例＞以下、本実施の形態に係る吸排
気弁の制御について図６を参照して説明する。本発明
は、内燃機関の始動時における電磁駆動弁の始動、ある
いは、内燃機関の駆動中に休止した電磁駆動弁を再駆動
する場合に有効な手段である。

【００７１】ここでは、吸排気弁の休止制御後の始動に
ついて説明する。そこでまず、吸排気弁の休止制御の例
を説明する。 ＜吸排気弁の休止制御例＞この吸排気弁の一部休止制御
は、内燃機関の始動時に、吸排気弁の一部を休止して、
スワール流を発生させることで、燃料の霧化を促進して
始動性を良好にするものである。休止後の電磁駆動弁の
始動に本発明を適用している。

【００７２】図６に示した吸排気弁制御ルーチンは、所
定の時間間隔で実行されており、このルーチンがが開始
されると、まず、ステップ１００で機関回転数ｎｅやス
ロットル開度ｔｈあるいはアクセル開度などが読み込ま
れ、次いで、ステップ１０１で、読みこんだ機関回転数
が４００ｒｐｍ以下であるか否かが判定される。

【００７３】４００ｒｐｍ以下である場合には、クラン
キング時であるとみなし、ステップ１０２で、吸排気弁
の開閉時期（バルブタイミングVT)の演算を行う。ここ
では、ステップ１００で読み込んだ機関回転数ｎｅ、ス
ロットル開度ｔｈあるいはアクセル開度からトルクを演
算し、その演算結果に対応するバルブタイミングを予め
定めたマップから算出する。次いで、ステップ１０３
で、演算した結果に基づいて吸気弁及び排気弁の一部休
止制御を行う。

【００７４】ここでは、図７及び表１に示したように、
並列した２つの吸気弁の内、一方の吸気弁を全開にする
とき、他方の吸気弁を休止して半開状態にし、また、２
つの排気弁の内、前記全開の吸気弁に対して線対称で対
向する排気弁を全開とし、他方の排気弁を休止して半開
状態する。

【００７５】この結果、内燃機関の吸気行程において、
一方の吸気弁が開いたとき、他方の吸気弁は半開状態で
あり、また、排気行程で一方の排気弁が開いたとき、他
方の排気弁は半開状態である。したがって、内燃機関が
排気行程から吸気行程に移行するにあたり、吸排気がス
ワール流を形成する。

【００７６】このようなスワール流が形成されると、吸
気中に噴射された燃料はスワール流によってまんべんな
く霧化される。その後は、点火制御に従って、所定の点
火タイミングで燃料に点火されるが、燃料がまんべんな
く霧化されているので、たとえ冷間であっても燃料点火
が容易となり、機関始動性が良好となる。また、燃料が
スワール流によりまんべんなく霧化されるので、燃焼が
良好となり、排気エミッションが減少する。

【００７７】表１において、●は全閉、○は全開、△は
半開（弁の休止によりアマーチャが中立位置にある場
合）を示す。なお、表１に示したように、並列した２つ
の吸気弁の内、一方の吸気弁を休止して半開にし、他方
の吸気弁を全閉状態にし、また、２つの排気弁の内、前
記一方の休止した吸気弁に対して線対称で対向する排気
弁を休止状態として半開状態とし、他方の排気弁を全閉
状態としてもよい。

【００７８】

【表１】

【００７９】＜休止した吸排気弁の始動制御＞次に、図
６のステップ１０１で、読みこんだ機関回転数が４００
ｒｐｍ以下ではない場合、ステップ１０４で電磁駆動弁
が休止中であるか否かを判定する。休止中であれば、ス
テップ１０５で、電磁駆動弁の電磁コイルに電流を印加
するに同期して、制御弁５０３を開いて補助的な初期駆
動力を弁体に付与する。これにより休止していた吸排気
弁もまたその開閉駆動を再開するが、駆動再開のための
油圧印加は、一瞬であれば足りるので、制御弁５０３は
直ちに閉ざされる。

【００８０】なお、ステップ１０４で、吸排気弁の一部
が休止中でないときは、吸排気弁の通常制御となる（ス
テップ１０６）。上記した実施例１では、第２の電磁コ
イル３０９に励磁電流が印加されるに同期して、制御弁
５０３を一瞬開く。すると、受圧部５０４が油圧を受
け、スプリング５０７に抗してロッド５０５が進出し、
アマーチャシャフト３１０を押すので、このアマーチャ
シャフト３１０が弁軸２８ｂを押して、弁体２８ａを開
方向に付勢する補助的な初期駆動力を弁体２８ａに付与
する。

【００８１】実施例２でも、始動のために、第２の電磁
コイル３０９に励磁電流が印加されるに同期して、制御
弁５０３を一瞬開く。すると、オイル噴射ノズル６０１
は、油圧源としての油圧ポンプ５０２から制御弁５０３
を介して供給される作動油をアマーチャ３１１に向けて
噴射する。このオイル噴射ノズル６０１から噴射された
作動油は、弁体２８ａを開く方向にアマーチャ３１１を
押す。よって、弁体２８ａを開方向に付勢する補助的な
初期駆動力を弁体２８ａに付与する。

【００８２】実施例３では、第１の電磁コイル３０８に
励磁電流が印加されるに同期して、制御弁５０３を一瞬
開く。すると、オイル噴射ノズル６０１は、油圧源とし
ての油圧ポンプ５０２から制御弁５０３を介して供給さ
れる作動油をアマーチャ３１１に向けて噴射する。この
オイル噴射ノズル６０１から噴射された作動油は、弁体
２８ａを開く方向にアマーチャ３１１を押す。よって、
弁体２８ａを閉方向に付勢する補助的な初期駆動力を弁
体２８ａに付与する。

【００８３】実施例１のように、前記油圧付与手段とし
て、油圧源から供給される油圧で駆動される油圧アクチ
ュエータを用い、この油圧アクチュエータでアマーチャ
シャフト３１０を押すようにした場合、電磁駆動弁の背
後に油圧アクチュエータを配置できるので、内部に油圧
付与手段を組み込む場合に比較して電磁駆動弁への設置
が容易である。

【００８４】実施例２，３のように、油圧付与手段とし
て、油圧源から供給される作動油を弁体もしくは弁体と
一体的に動く部材に噴射するオイル噴射ノズルを用いた
場合、機械的な結合なしに、弁体に初期駆動力を付与す
ることができるので、たとえ故障しても、弁体への影響
はない。

【００８５】また、作動油を供給するので、この作動油
が電磁駆動弁用の潤滑油としても機能し、電磁駆動弁の
より円滑な作動を確保できるという副次的な効果も奏す
る。油圧源として自動車の車両に既設した油圧ポンプを
利用しているので、安価に構成できる。

【００８６】

【発明の効果】本発明は、駆動開始時の駆動電流を印加
するにあたり、油圧源からの油圧による補助的な初期駆
動力を弁体に付与する油圧付与手段を設けので、弁体の
駆動開始を円滑に行うことができる。とりわけ、油圧を
利用したので、弁体の駆動をよりスムーズに行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の概要を示す図

【図２】吸気弁・排気弁としての電磁駆動弁（実施例
１）を示す図

【図３】ＥＣＵを示すブロック図

【図４】吸気弁・排気弁としての電磁駆動弁（実施例
２）を示す図

【図５】吸気弁・排気弁としての電磁駆動弁（実施例
３）を示す図

【図６】吸排気弁制御ルーチンを示すフローチャート図

【図７】吸排気弁の休止制御を示す図

【符号の説明】

１ …内燃機関 ２０…ＥＣＵ ２１…気筒 ２８…吸気弁 ２９…排気弁 ３０、３１…電磁駆動機構 ４０１…ＣＰＵ ５０１…油圧アクチュエータ（油圧付与手段） ５０２…油圧ポンプ ５０３…制御弁 ５０４…受圧部 ５０５…ロッド ５０７…スプリング ５０８…リザーバタンク ６００…油圧タンク ６０１…オイル噴射ノズル（油圧付与手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白谷 和彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 四重田 啓二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 西田 秀之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 山田 智海 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 岩下 義博 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 中西 清 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB16 BA38 CA12 DA34 DA75 DA83 EA11 EA21 FA01 FA07 FA16 GA38

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非駆動時に弁体が全閉と全開の間の中立
   位置で停止する電磁駆動弁において、 駆動開始時の駆動電流を印加するにあたり、油圧源から
   の油圧による補助的な初期駆動力を弁体に付与する油圧
   付与手段を設けたことを特徴とする電磁駆動弁を有する
   内燃機関。
2. 【請求項２】 前記油圧付与手段は、油圧源から供給さ
   れる油圧を弁体もしくは弁体と一体的に動く部材に印加
   する手段であることを特徴とする請求項１記載の内燃機
   関。
3. 【請求項３】 前記油圧付与手段は、油圧源から供給さ
   れる作動油を弁体もしくは弁体と一体的に動く部材に噴
   射するオイル噴射ノズルを含むことを特徴とする請求項
   ２記載の内燃機関。
4. 【請求項４】 前記油圧付与手段は、油圧源から供給さ
   れる油圧で駆動される油圧アクチュエータであり、この
   油圧アクチュエータで弁体もしくは弁体と一体的に動く
   部材に補助的な初期駆動力を印加することを特徴とする
   請求項２記載の内燃機関。