JP2001303997A - Internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine

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JP2001303997A
JP2001303997A JP2000121590A JP2000121590A JP2001303997A JP 2001303997 A JP2001303997 A JP 2001303997A JP 2000121590 A JP2000121590 A JP 2000121590A JP 2000121590 A JP2000121590 A JP 2000121590A JP 2001303997 A JP2001303997 A JP 2001303997A
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JP
Japan
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valve
exhaust
operating angle
internal combustion
combustion engine
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Pending
Application number
JP2000121590A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Yotsueda
啓二 四重田
Kiyoshi Nakanishi
清 中西
Yoshihiro Iwashita
義博 岩下
Kazuhiko Shiratani
和彦 白谷
Masaji Katsumata
正司 勝間田
Masato Ogiso
誠人 小木曽
Hideyuki Nishida
秀之 西田
Tomoumi Yamada
智海 山田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Priority to US09/791,573 priority patent/US6405693B2/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the degree of freedom of the working angle for a practical use of a suction valve or an exhaust valve. SOLUTION: Provided an opening time corresponding to a working angle (i.e., a minimum working angle) is T1 when a full opening holding time of the exhaust valve is '0', and when an opening time (an opening period) corresponding to the target operation angle of an exhaust valve is Tθ, the opening timing of a second exhaust valve is worked and controlled by delay by (Tθ-T1) from the opening timing of a first exhaust valve, and the two exhaust valves are worked at a minimum working angle in a way that a full opening holding time is set to '0'.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気弁または排気
弁の目標作用角の設定の自由度を拡大可能にした内燃機
関に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine capable of increasing a degree of freedom in setting a target operating angle of an intake valve or an exhaust valve.

【0002】[0002]

【従来の技術】内燃機関には、吸・排気弁の作用角を変
化させることができるようになっていて、作用角を変え
ることによって吸気特性あるいは排気特性を変えことが
できるようになっているものがある。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine, the operating angle of an intake / exhaust valve can be changed, and by changing the operating angle, intake characteristics or exhaust characteristics can be changed. There is something.

【0003】例えば、特開平8−200025号公報に
は、1気筒に複数の排気弁を有する内燃機関において、
内燃機関の運転状態に応じていずれか一方の排気弁だけ
を開弁したり、両方の排気弁を開弁時期を相対的に変え
て開弁したりすることにより、排気弁の作用角を可変す
るものが開示されている。
[0003] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-2000025 discloses an internal combustion engine having a plurality of exhaust valves in one cylinder.
The operating angle of the exhaust valve can be varied by opening only one of the exhaust valves according to the operation state of the internal combustion engine, or by opening both exhaust valves by changing the opening timing relatively. Are disclosed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に開示された内燃機関では、それぞれの排気弁の作用
角は不変であり、また、両方の排気弁を開弁時期を相対
的に変えて開弁する場合であっても開弁時期の相対的ず
れは一通りに決まっているため、排気弁の作用角を任意
の大きさに設定することはできなかった。
However, in the internal combustion engine disclosed in the above publication, the operating angle of each exhaust valve is not changed, and both exhaust valves are opened by changing the opening timing relatively. Even when the valve is opened, the relative shift of the valve opening timing is determined in one way, so that the operating angle of the exhaust valve cannot be set to an arbitrary value.

【0005】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、吸気弁あるいは排気弁の作用角を任意の大きさ
に設定することができる内燃機関を提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and an object of the present invention is to set the operating angle of an intake valve or an exhaust valve to an arbitrary value. It is an object of the present invention to provide an internal combustion engine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、
吸気弁と排気弁の少なくともいずれか一方の動弁が一の
気筒に複数設けられている内燃機関において、一の気筒
に複数設けられた前記動弁の目標作用角を運転状態に応
じて求める作用角決定手段と、一の気筒に複数設けられ
た前記動弁の開弁時期を互いに相対的に変える開弁時期
変更手段と、前記開弁時期変更手段で前記動弁の開弁時
期を互いに相対的に変えることによって該動弁の作用角
を前記作用角決定手段で求めた目標作用角に制御する作
用角制御手段と、を備えることを特徴とする。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. That is, the present invention
In an internal combustion engine in which at least one of an intake valve and an exhaust valve is provided in a plurality of cylinders in one cylinder, an operation of obtaining a target operating angle of the plurality of valves in one cylinder in accordance with an operation state. Angle determining means, valve opening timing changing means for changing the valve opening timings of the plurality of valves provided in one cylinder relative to each other, and opening and closing the valve timings by the valve opening timing changing means relative to each other. Operating angle control means for controlling the operating angle of the valve to the target operating angle determined by the operating angle determining means.

【0007】この内燃機関では、前記二つの動弁の開弁
時期を互いに相対的に変えて開閉される。この場合に
は、最初に開弁した動弁が開弁開始してから後に開弁し
た動弁が閉弁終了するまでの間が、該動弁の実質的な開
弁期間となり、動弁の作用角を自由に設定することがで
きる。
In this internal combustion engine, the two valves are opened and closed by changing the valve opening timing relative to each other. In this case, the period from the start of opening of the first valve to the opening of the valve which has been opened later is the substantial valve opening period of the valve, and the valve opening of the valve is substantially completed. The operating angle can be freely set.

【0008】本発明の内燃機関においては、前記作用角
決定手段により求められた目標作用角に基づいて前記動
弁の開弁時期の相対的な遅延量を求める遅延量決定手段
を有することができる。
The internal combustion engine according to the present invention may include a delay amount determining means for calculating a relative delay amount of the valve opening timing based on the target operating angle determined by the operating angle determining means. .

【0009】本発明の内燃機関においては、一の気筒に
複数設けられた前記動弁は電磁力を利用して開閉せしめ
る電磁駆動弁で構成することができる。
In the internal combustion engine of the present invention, the plurality of valves provided in one cylinder may be constituted by electromagnetically driven valves which are opened and closed by using electromagnetic force.

【0010】本発明の内燃機関においては、前記目標作
用角が所定値未満のときのみ前記開弁時期変更手段によ
り前記動弁の開弁時期を相対的に変えるようにすること
ができる。
[0010] In the internal combustion engine of the present invention, the valve opening timing changing means can relatively change the valve opening timing of the valve only when the target operating angle is less than a predetermined value.

【0011】本発明の内燃機関においては、前記開弁時
期変更手段により開弁時期を相対的に変える前記複数の
動弁は、開弁動作で全開位置に達する直前に閉弁動作に
移行せしめるべく作動制御することができる。このよう
にすると、実用的作用角として従来設定し得なかった小
作用角をも実用的作用角として設定することができる。
In the internal combustion engine of the present invention, the plurality of valves, which relatively change the valve opening timing by the valve opening timing changing means, are shifted to the valve closing operation immediately before reaching the fully open position by the valve opening operation. Operation can be controlled. In this way, a small operating angle, which could not be set as a practical operating angle, can be set as a practical operating angle.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る可変動弁機構
を備えた内燃機関の一実施の形態を図1から図8の図面
を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態
は、本発明を内燃機関としての車両駆動用ガソリンエン
ジンに適用した態様である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described below with reference to FIGS. The embodiments described below are embodiments in which the present invention is applied to a gasoline engine for driving a vehicle as an internal combustion engine.

【0013】図1は、本実施の形態に係る内燃機関とそ
の吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃
機関は、希薄燃焼可能な水冷式4気筒4サイクルガソリ
ンエンジン1である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine and an intake / exhaust system thereof according to the present embodiment. The internal combustion engine shown in FIG. 1 is a lean-burnable water-cooled 4-cylinder 4-cycle gasoline engine 1.

【0014】エンジン1は、4つの気筒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1
aとを備えている。
The engine 1 includes a cylinder block 1b in which four cylinders 21 and a cooling water passage 1c are formed, and a cylinder head 1 fixed on an upper portion of the cylinder block 1b.
a.

【0015】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、コネクティングロッド1
9を介して、各気筒21内に摺動自在に取り付けられた
ピストン22に連結されている。
A crankshaft 23 as an engine output shaft is rotatably supported on the cylinder block 1b.
This crankshaft 23 is connected to the connecting rod 1
9 is connected to a piston 22 slidably mounted in each cylinder 21.

【0016】各気筒21のピストン22の上方には、ピ
ストン22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、各気筒21の燃焼室24に臨ませて点火栓2
5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が電気的
に接続されている。
Above the piston 22 of each cylinder 21, a combustion chamber 24 surrounded by the top surface of the piston 22 and the wall surface of the cylinder head 1a is formed. The cylinder head 1a has an ignition plug 2 facing the combustion chamber 24 of each cylinder 21.
5 is attached, and the spark plug 25 is
An igniter 25a for applying a drive current to the power supply is electrically connected.

【0017】前記シリンダヘッド1aにおいて各気筒2
1の燃焼室24に臨む部位には、吸気ポート26の開口
端が2つ形成されるとともに、排気ポート27の開口端
が2つ形成されている。そして、前記シリンダヘッド1
aには、前記吸気ポート26の各開口端を開閉する吸気
弁28と、前記排気ポート27の各開口端を開閉する排
気弁29とが進退動自在に取り付けられている。
In the cylinder head 1a, each cylinder 2
Two open ends of the intake port 26 and two open ends of the exhaust port 27 are formed at a portion facing one combustion chamber 24. And the cylinder head 1
At a, an intake valve 28 that opens and closes each open end of the intake port 26 and an exhaust valve 29 that opens and closes each open end of the exhaust port 27 are movably mounted.

【0018】前記シリンダヘッド1aには、励磁電流が
印加されたときに発生する電磁力を利用して前記吸気弁
28を進退駆動する電磁駆動機構30(以下、吸気側電
磁駆動機構30という)が吸気弁28と同数設けられて
いる。各吸気側電磁駆動機構30には、該吸気側電磁駆
動30に励磁電流を印加するための駆動回路30a(以
下、吸気側駆動回路30aという)が電気的に接続され
ている。
The cylinder head 1a is provided with an electromagnetic drive mechanism 30 (hereinafter referred to as an intake-side electromagnetic drive mechanism 30) for driving the intake valve 28 forward and backward by using an electromagnetic force generated when an exciting current is applied. The same number of intake valves 28 are provided. Each intake-side electromagnetic drive mechanism 30 is electrically connected to a drive circuit 30a (hereinafter, referred to as an intake-side drive circuit 30a) for applying an exciting current to the intake-side electromagnetic drive 30.

【0019】また、前記シリンダヘッド1aには、励磁
電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記
排気弁29を進退駆動する電磁駆動機構31(以下、排
気側電磁駆動機構31という)が排気弁29と同数設け
られている。各排気側電磁駆動機構31には、該排気側
電磁駆動機構31に励磁電流を印加するための駆動回路
31a(以下、排気側電磁駆動機構31という)が電気
的に接続されている。
An electromagnetic drive mechanism 31 (hereinafter referred to as an exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31) for driving the exhaust valve 29 forward and backward using an electromagnetic force generated when an exciting current is applied to the cylinder head 1a. ) Are provided in the same number as the exhaust valves 29. Each exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 is electrically connected to a drive circuit 31a (hereinafter, referred to as an exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31) for applying an exciting current to the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31.

【0020】即ち、吸気弁28および排気弁29は電磁
駆動弁からなっている。吸気側電磁駆動機構30および
排気側電磁駆動機構31の構成については後で詳細に説
明する。
That is, the intake valve 28 and the exhaust valve 29 are electromagnetically driven valves. The configurations of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 will be described later in detail.

【0021】エンジン1のシリンダヘッド1aには、4
つの枝管を有する吸気マニホールド33が接続され、各
気筒21の吸気ポート26が吸気マニホールド33の前
記各枝管に接続されている。シリンダヘッド1aにおい
て吸気マニホールド33との接続部位の近傍には、燃料
噴射弁32がその噴孔を吸気ポート26内に臨ませて取
り付けられている。
The cylinder head 1a of the engine 1 has 4
An intake manifold 33 having two branch pipes is connected, and the intake port 26 of each cylinder 21 is connected to each branch pipe of the intake manifold 33. In the cylinder head 1a, a fuel injection valve 32 is mounted near a connection portion with the intake manifold 33 with its injection hole facing the intake port 26.

【0022】吸気マニホールド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は、吸気管35を介して、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36に接
続されている。
The intake manifold 33 is connected to a surge tank 34 for suppressing pulsation of intake air. The surge tank 34 is connected via an intake pipe 35 to an air cleaner box 36 for removing dust and dirt from the intake air.

【0023】吸気管35には、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。吸気管
35において前記エアフローメータ44より下流には、
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。
An air flow meter 44 for outputting an electric signal corresponding to the mass of air flowing through the intake pipe 35 (mass of intake air) is attached to the intake pipe 35. Downstream of the air flow meter 44 in the intake pipe 35,
A throttle valve 39 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 35 is provided.

【0024】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、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が
取り付けられている。
The throttle valve 39 includes a stepper motor or the like, and a throttle actuator 40 for opening and closing the throttle valve 39 in accordance with the magnitude of the applied power, and a throttle for outputting an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 39. A position sensor 41 and an accelerator position sensor 43 that is mechanically connected to the accelerator pedal 42 and that outputs an electric signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 42 are attached.

【0025】一方、エンジン1のシリンダヘッド1aに
は、4本の枝管を有する排気マニホールド45が接続さ
れており、その排気マニホールド45の各枝管は各気筒
21の排気ポート27に接続されている。
On the other hand, an exhaust manifold 45 having four branch pipes is connected to the cylinder head 1a of the engine 1, and each branch pipe of the exhaust manifold 45 is connected to the exhaust port 27 of each cylinder 21. I have.

【0026】排気マニホールド45は、排気浄化触媒4
6aを収容したケーシング46に接続されており、ケー
シング46は、排気管47を介して図示しないマフラー
に接続されている。
The exhaust manifold 45 is provided with the exhaust purification catalyst 4
The casing 46 is connected to a casing 46 that houses the casing 6a. The casing 46 is connected to a muffler (not shown) via an exhaust pipe 47.

【0027】ここで、排気浄化触媒46aとしては、例
えば、三元触媒、吸蔵還元型NOx触媒、選択還元型N
Ox触媒、あるいはこれら各種の触媒を適宜に組み合わ
せてなる触媒を用いることができる。三元触媒とは、該
触媒に流入する排気ガス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ガス中に含まれるHC、C
O、NOxを浄化する触媒であり、吸蔵還元型NOx触媒
とは、該触媒に流入する排気ガスの空燃比が理論空燃比
よりもリーンであるときに排気ガス中に含まれるNOx
を吸蔵し、流入排気ガスの空燃比が理論空燃比もしくは
それよりもリッチであるときに吸蔵していたNOxを放
出し、N2に還元する触媒であり、選択還元型NOx触媒
とは、酸素過剰の雰囲気で炭化水素の存在下でNOxを
還元または分解する触媒である。
Here, as the exhaust purification catalyst 46a, for example, a three-way catalyst, a storage reduction type NOx catalyst, a selective reduction type N
An Ox catalyst or a catalyst obtained by appropriately combining these various catalysts can be used. The three-way catalyst refers to HC, C contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the catalyst is a predetermined air-fuel ratio near the stoichiometric air-fuel ratio.
Oxidation-reduction type NOx catalyst is a catalyst that purifies O and NOx. NOx contained in exhaust gas when the air-fuel ratio of exhaust gas flowing into the catalyst is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio
The occluded, the air-fuel ratio of the inflowing exhaust gas was absorbed in the time equal to the stoichiometric air-fuel ratio or richer than that NOx released, a catalyst for reducing the N 2, is a selective reduction type NOx catalyst, the oxygen A catalyst that reduces or decomposes NOx in the presence of hydrocarbons in an excess atmosphere.

【0028】尚、排気ガスの空燃比とは、ここでは排気
浄化触媒46aの上流側の排気通路やエンジン燃焼室、
吸気通路等にそれぞれ供給された空気量の合計と燃料
(炭化水素)量の合計の比を意味するものとする。した
がって、排気浄化触媒46aよりも上流の排気通路内に
燃料、還元剤あるいは空気が供給されない場合には、排
気ガスの空燃比はエンジン燃焼室内に供給される混合気
の空燃比に一致する。
Here, the air-fuel ratio of the exhaust gas refers to the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 46a, the engine combustion chamber,
It means the ratio of the total amount of air supplied to the intake passage or the like to the total amount of fuel (hydrocarbon). Therefore, when no fuel, reducing agent or air is supplied into the exhaust passage upstream of the exhaust purification catalyst 46a, the air-fuel ratio of the exhaust gas matches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture supplied into the engine combustion chamber.

【0029】排気マニホールド45の前記集合管には、
排気マニホールド45内を流れる排気ガスの空燃比、言
い換えれば、排気浄化触媒46aに流入する排気ガスの
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。
In the collecting pipe of the exhaust manifold 45,
An air-fuel ratio sensor 48 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing in the exhaust manifold 45, in other words, the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46a.
Is attached.

【0030】排気管47において排気浄化触媒46aの
直ぐ下流に位置する部位には、排気浄化触媒46aから
流出した排気ガスの温度に対応した電気信号を出力する
排気温センサ49が取り付けられている。尚、この実施
の形態では、排気温センサ49で検出された排気ガス温
度は排気浄化触媒46aの触媒床温として代用される。
An exhaust temperature sensor 49 for outputting an electric signal corresponding to the temperature of the exhaust gas flowing out of the exhaust purification catalyst 46a is attached to a portion of the exhaust pipe 47 located immediately downstream of the exhaust purification catalyst 46a. In this embodiment, the exhaust gas temperature detected by the exhaust temperature sensor 49 is used as the catalyst bed temperature of the exhaust purification catalyst 46a.

【0031】また、エンジン1は、クランクシャフト2
3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、エンジン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。
The engine 1 includes a crankshaft 2
3, a crank position sensor 51 including a timing rotor 51a attached to an end of the engine 3 and an electromagnetic pickup 51b attached to a cylinder block 1b near the timing rotor 51a, and cooling flowing through a cooling water passage 1c formed inside the engine 1. A water temperature sensor 52 attached to the cylinder block 1b to detect the temperature of water is provided.

【0032】ここで、前述した吸気側電磁駆動機構30
および排気側電磁駆動機構31について説明する。尚、
吸気側電磁駆動機構30と排気側電磁駆動機構31は同
じ構成であるので、排気側電磁駆動機構31を例に挙げ
て説明し、吸気側電磁駆動機構30についての説明は省
略する。
Here, the aforementioned intake side electromagnetic drive mechanism 30
The exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 will be described. still,
Since the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 have the same configuration, the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 will be described as an example, and the description of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 will be omitted.

【0033】図2は、排気側電磁駆動機構31の構成を
示す断面図である。図2においてエンジン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
られたアッパヘッド11とを備えている。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31. In FIG. 2, a cylinder head 1a of the engine 1 includes a lower head 10 fixed to an upper surface of a cylinder block 1b, and an upper head 11 provided on an upper portion of the lower head 10.

【0034】前記ロアヘッド10には、各気筒21毎に
前述した2つの排気ポート27が形成され、各排気ポー
ト27の燃焼室24側の開口端には、前述した排気弁2
9の弁体29aが着座するための弁座12が設けられて
いる。
The lower head 10 is provided with the two exhaust ports 27 described above for each cylinder 21, and the exhaust valve 2 described above is provided at the open end of each exhaust port 27 on the combustion chamber 24 side.
The valve seat 12 for the seating of the nine valve bodies 29a is provided.

【0035】ロアヘッド10には、各排気ポート27の
内壁面から該ロアヘッド10の上面に貫通する断面円形
の貫通孔が形成され、その貫通孔には筒状のバルブガイ
ド13が挿入固定されている。バルブガイド13には、
排気弁29の弁軸29bが軸方向に進退動自在に貫通し
ている。
The lower head 10 has a through hole having a circular cross section penetrating from the inner wall surface of each exhaust port 27 to the upper surface of the lower head 10, and a cylindrical valve guide 13 is inserted and fixed in the through hole. . In the valve guide 13,
A valve shaft 29b of the exhaust valve 29 penetrates so as to be able to advance and retreat in the axial direction.

【0036】アッパヘッド11には断面円形のコア取付
孔14がバルブガイド13と同心上に設けられている。
コア取付孔14は、ロアヘッド10に対向する部分が孔
径の大きい大径部14bになっていて、この大径部14
bの上部に孔径が大径部14bよりも小径の小径部14
aが連なって構成されている。
A core mounting hole 14 having a circular cross section is provided in the upper head 11 concentrically with the valve guide 13.
The core mounting hole 14 has a large-diameter portion 14 b having a large hole diameter at a portion facing the lower head 10.
a small-diameter portion 14 having a smaller hole diameter than the large-diameter portion 14b above b
a are connected.

【0037】前記小径部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を介し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、
フランジ301aあるいはフランジ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30
2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が小径部14aの上縁
部あるいは下縁部に当接することにより第1コア301
と第2コア302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。
An annular first core 301 and a second core 302 made of a soft magnetic material are fitted in the small diameter portion 14a in series in the axial direction with a predetermined gap 303 therebetween. At the upper end of the first core 301 and the lower end of the second core 302,
A flange 301a or a flange 302a is formed.
2 are inserted into the core mounting holes 14 from below, and the first core 301 is formed by the flange 301a and the flange 302a contacting the upper edge or the lower edge of the small diameter portion 14a.
And the second core 302 is positioned, and the gap 303
Is maintained at a predetermined distance.

【0038】第1コア301の上方には、筒状のアッパ
キャップ305が取り付けられている。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305
aにボルト304を貫通させてアッパヘッド11の上面
に固定されている。ここで、フランジ部305aを含む
アッパキャップ305の下端は第1コア301の上面周
縁部に当接した状態で固定されており、これにより、第
1コア301はアッパヘッド11に固定されている。
Above the first core 301, a cylindrical upper cap 305 is attached. The upper cap 305 has a flange 305 formed at the lower end thereof.
a is fixed to the upper surface of the upper head 11 by passing a bolt 304 through it. Here, the lower end of the upper cap 305 including the flange portion 305a is fixed in a state of being in contact with the peripheral edge of the upper surface of the first core 301, whereby the first core 301 is fixed to the upper head 11.

【0039】一方、第2コア302の下部には、コア取
付孔14の大径部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が取り付けられている。こ
のロアキャップ307は小径部14aと大径部14bと
の境に形成された段差面にボルト306によって固定さ
れている。ここで、ロアキャップ307は第2コア30
2の下面周縁部に当接した状態で固定されており、これ
により、第2コア302はアッパヘッド11に固定され
ている。
On the other hand, a lower cap 307 made of an annular body having an outer diameter substantially the same as that of the large diameter portion 14b of the core mounting hole 14 is attached to a lower portion of the second core 302. The lower cap 307 is fixed by a bolt 306 to a step surface formed at a boundary between the small diameter portion 14a and the large diameter portion 14b. Here, the lower cap 307 is connected to the second core 30.
The second core 302 is fixed to the upper head 11 in a state in which it abuts on the lower peripheral edge of the second core 302.

【0040】第1コア301において間隙303側の端
面に形成された溝部には、第1の電磁コイル308が装
着されており、第2コア302において間隙303側の
端面に形成された溝部には第2の電磁コイル309が装
着されている。第1の電磁コイル308と第2の電磁コ
イル309は間隙303を挟んで互いに対向して配置さ
れており、第1及び第2の電磁コイル308、309は
それぞれ前述した排気側駆動回路31aに電気的に接続
されている。
A first electromagnetic coil 308 is mounted on a groove formed on the end face of the first core 301 on the gap 303 side, and a groove formed on an end face of the second core 302 on the gap 303 side is provided. The second electromagnetic coil 309 is mounted. The first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 are arranged to face each other with a gap 303 interposed therebetween, and the first and second electromagnetic coils 308 and 309 are electrically connected to the exhaust-side drive circuit 31a, respectively. Connected.

【0041】間隙303には、該間隙303の内径より
小径な外径を有する円盤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
央にはアーマチャシャフト310が貫通固定されてい
る。このアーマチャシャフト310は、その上半が第1
コア301の中空部を貫通してその上端部をアッパキャ
ップ305内に突出させ、下半が第2コア302の中空
部を貫通してその下端部を大径部14b内に突出させて
おり、第1コア301及び第2コア302によって軸方
向へ進退動自在に保持されている。
In the gap 303, an armature 311 made of a disk-shaped soft magnetic material having an outer diameter smaller than the inner diameter of the gap 303 is arranged. An armature shaft 310 is fixed through the center of the armature 311. The upper half of this armature shaft 310 is the first
The upper portion of the core 301 penetrates through the hollow portion of the core 301 so as to project into the upper cap 305, and the lower half of the core 301 penetrates through the hollow portion of the second core 302 so that the lower end projects into the large-diameter portion 14b. The first core 301 and the second core 302 are held movably in the axial direction.

【0042】アッパキャップ305内に突き出たアーマ
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が固定されており、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が螺着されてい
る。これらアッパリテーナ312とアジャストボルト3
13との間には、アジャストボルト313側にスプリン
グシート315を介在させてアッパスプリング314が
挟装されており、このアッパスプリング314によりア
ーマチャシャフト310及びアーマチャ311はコア取
付孔14の大径部14bに接近する方向(即ち、図2に
おいて下方)へ付勢されている。
A disc-shaped upper retainer 312 is fixed to the upper end of the armature shaft 310 protruding into the upper cap 305, and an adjust bolt 313 is screwed into the upper opening of the upper cap 305. . These applique retainer 312 and adjust bolt 3
An upper spring 314 is interposed between the adjusting bolt 313 and a spring seat 315 between the adjusting bolt 313 and the armature shaft 310 and the armature 311 by the upper spring 314. (Ie, downward in FIG. 2).

【0043】一方、前記大径部14b内に突き出たアー
マチャシャフト310の下端部には、排気弁29の弁軸
29bの上端部が突き当たっている。前記弁軸29bの
上端部には、円盤状のロアリテーナ29cが固定され、
このロアリテーナ29cとロアヘッド10との間にロア
スプリング316が挟装されていて、このロアスプリン
グ316により排気弁29は閉弁方向(即ち、図2にお
いて上方)へ付勢されている。この結果、排気弁29の
弁軸29bの上端がアーマチャシャフト310の下端に
突き当たり、アーマチャシャフト310およびアーマチ
ャ311をコア取付孔14の大径部14bから離反する
方向(即ち、図2において上方)へ付勢する。
On the other hand, the upper end of the valve shaft 29b of the exhaust valve 29 abuts against the lower end of the armature shaft 310 projecting into the large diameter portion 14b. A disc-shaped lower retainer 29c is fixed to the upper end of the valve shaft 29b,
A lower spring 316 is sandwiched between the lower retainer 29c and the lower head 10, and the lower spring 316 urges the exhaust valve 29 in a valve closing direction (that is, upward in FIG. 2). As a result, the upper end of the valve shaft 29b of the exhaust valve 29 abuts on the lower end of the armature shaft 310, and moves the armature shaft 310 and the armature 311 away from the large diameter portion 14b of the core mounting hole 14 (ie, upward in FIG. 2). Energize.

【0044】このように構成された排気側電磁駆動機構
31では、排気側駆動回路31aから第1の電磁コイル
308及び第2の電磁コイル309に対して励磁電流が
印加されていないときは、アーマチャ311には、アッ
パスプリング314がアーマチャ311を下方(すなわ
ち、排気弁29を開弁させる方向)へ付勢する力と、ロ
アスプリング316がアーマチャ311を上方(すなわ
ち、排気弁29を閉弁させる方向)へ付勢する力が作用
し、これら付勢力が平衡する位置でアーマチャ311は
弾性支持されて、中立状態に保持されることになる。
In the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 configured as described above, when no exciting current is applied to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 from the exhaust-side drive circuit 31a, the armature 311, the upper spring 314 biases the armature 311 downward (that is, the direction in which the exhaust valve 29 is opened), and the lower spring 316 raises the armature 311 upward (that is, the direction in which the exhaust valve 29 is closed). The armature 311 is elastically supported at a position where these urging forces are balanced, and is maintained in a neutral state.

【0045】尚、アッパスプリング314とロアスプリ
ング316の付勢力は、アーマチャ311の中立位置が
間隙303において第1コア301と第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に一致するよ
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。
The biasing force of the upper spring 314 and the lower spring 316 is set so that the neutral position of the armature 311 coincides with the intermediate position between the first core 301 and the second core 302 in the gap 303. When the neutral position of the armature 311 is deviated from the above-described intermediate position due to an initial tolerance of components, aging, etc., it is possible to adjust the neutral position of the armature 311 with the adjust bolt 313 so as to match the above-described intermediate position. Has become.

【0046】また、アーマチャシャフト310及び弁軸
29bの軸方向の長さは、アーマチャ311が間隙30
3の中間位置に位置するときに、弁体29a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。
The length of the armature shaft 310 and the valve shaft 29b in the axial direction is determined by the distance between the armature 311 and the gap 30.
3, the valve body 29a is set to an intermediate position between the fully open side displacement end and the fully closed side displacement end (hereinafter, referred to as a middle open position).

【0047】このように構成された排気側電磁駆動機構
31では、排気側駆動回路31aから第1の電磁コイル
308に対して励磁電流が印加されると、第1コア30
1と第1の電磁コイル308とアーマチャ311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、排気側駆動回路31aから第2
の電磁コイル309に対して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。
In the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 configured as described above, when an excitation current is applied to the first electromagnetic coil 308 from the exhaust-side drive circuit 31a, the first core 30
Between the first electromagnetic coil 308 and the armature 311, an electromagnetic force is generated in a direction for displacing the armature 311 toward the first core 301, and the second electromagnetic force is generated from the exhaust-side drive circuit 31 a.
When an exciting current is applied to the electromagnetic coil 309 of
An armature 311 is provided between the second core 302, the second electromagnetic coil 309, and the armature 311.
An electromagnetic force is generated in the direction of displacing to the side.

【0048】したがって、この排気側電磁駆動機構31
では、排気側駆動回路31aからの励磁電流を第1の電
磁コイル308と第2の電磁コイル309とに交互に印
加することにより、アーマチャ311及びアーマチャシ
ャフト310が進退動作し、それに同期して弁軸29b
が進退駆動されて、その結果、弁体29aが開閉駆動さ
れることになる。
Therefore, the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31
Then, the armature 311 and the armature shaft 310 move forward and backward by alternately applying the exciting current from the exhaust-side drive circuit 31a to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309, and the valve is synchronized with the operation. Shaft 29b
Is driven forward and backward, and as a result, the valve body 29a is driven to open and close.

【0049】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、排気弁29
の開閉タイミングを制御することが可能となる。
At this time, the first electromagnetic coil 308 and the second
By changing the timing of applying the exciting current to the electromagnetic coil 309 and the magnitude of the exciting current, the exhaust valve 29
Opening / closing timing can be controlled.

【0050】また、この排気側電磁駆動機構31には、
排気弁29の変位を検出するバルブリフトセンサ317
が取り付けられている。このバルブリフトセンサ317
は、アッパリテーナ312の上面に取り付けられた円盤
状のターゲット317aと、アジャストボルト313に
おける前記アッパリテーナ312と対向する部位に取り
付けられたギャップセンサ317bとから構成されてい
る。
The exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 includes:
Valve lift sensor 317 for detecting displacement of exhaust valve 29
Is attached. This valve lift sensor 317
Is composed of a disk-shaped target 317a attached to the upper surface of the applicator 312, and a gap sensor 317b attached to a part of the adjustment bolt 313 facing the above-mentioned retainer 312.

【0051】このように構成されたバルブリフトセンサ
317では、ターゲット317aがアーマチャ311と
一体的に変位し、ギャップセンサ317bが該ギャップ
センサ317bとターゲット317aとの距離に対応し
た電気信号を出力する。
In the valve lift sensor 317 thus configured, the target 317a is displaced integrally with the armature 311 and the gap sensor 317b outputs an electric signal corresponding to the distance between the gap sensor 317b and the target 317a.

【0052】その際、アーマチャ311が中立状態にあ
るときのギャップセンサ317bの出力信号値を予め記
憶しておき、その出力信号値と現時点におけるギャップ
センサ317bの出力信号値との偏差を算出することに
より、アーマチャ311及び排気弁29の変位を特定す
ることが可能になる。
At this time, the output signal value of the gap sensor 317b when the armature 311 is in the neutral state is stored in advance, and the deviation between the output signal value and the current output signal value of the gap sensor 317b is calculated. Thus, the displacement of the armature 311 and the exhaust valve 29 can be specified.

【0053】このエンジン1には、エンジン1の運転状
態を制御するための電子制御ユニット(Electronic Con
trol Unit:ECU)20が併設されている。ECU2
0はデジタルコンピュータからなり、図3に示すよう
に、双方向バス400によって相互に接続されたCPU
(セントラルプロセッサユニット)401、ROM(リ
ードオンリメモリ)402、RAM(ランダムアクセス
メモリ)403、入力ポート405、出力ポート406
を備えるとともに、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。
The engine 1 has an electronic control unit (Electronic Control Unit) for controlling the operation state of the engine 1.
A control unit (ECU) 20 is also provided. ECU2
Numeral 0 denotes a digital computer, and CPUs interconnected by a bidirectional bus 400 as shown in FIG.
(Central processor unit) 401, ROM (read only memory) 402, RAM (random access memory) 403, input port 405, output port 406
A / A connected to the input port 405
A D converter (A / D) 407 is provided.

【0054】ECU20の入力ポート405には、スロ
ットルポジションセンサ41、アックセルポジションセ
ンサ43、エアフロメータ44、空燃比センサ48、排
気温センサ49、水温センサ52、バルブリフトセンサ
317等から出力されるアナログ信号がA/D変換器4
07によってデジタル信号に変換されて入力されるよう
になっている。また、ECU20の入力ポート405に
は、クランクポジションセンサ51から出力されるデジ
タル信号が直接入力される。
An analog port output from the throttle position sensor 41, the accelerator cell sensor 43, the air flow meter 44, the air-fuel ratio sensor 48, the exhaust temperature sensor 49, the water temperature sensor 52, the valve lift sensor 317, etc. is provided to the input port 405 of the ECU 20. Signal is A / D converter 4
07 is converted into a digital signal and input. The digital signal output from the crank position sensor 51 is directly input to the input port 405 of the ECU 20.

【0055】ECU20の出力ポート406は、イグナ
イタ25a、吸気側駆動回路30a、排気側駆動回路3
1a、燃料噴射弁32、スロットル用アクチュエータ4
0等に電気的に接続されている。
The output port 406 of the ECU 20 includes the igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, and the exhaust side drive circuit 3
1a, fuel injection valve 32, throttle actuator 4
0 and the like.

【0056】ECU20の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、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、吸気弁28の開閉タイ
ミングを決定するための吸気弁開閉タイミング制御ルー
チン、排気弁29の開閉タイミングを決定するための排
気弁開閉タイミング制御ルーチン、吸気側電磁駆動機構
30に印加すべき励磁電流量を決定するための吸気側励
磁電流制御ルーチン、排気側電磁駆動機構31に印加す
べき励磁電流量を決定するための排気側励磁電流量制御
ルーチン等のアプリケーションプログラムのほか、この
実施の形態では、後述する小作用角制御ルーチンを記憶
している。
The ROM 402 of the ECU 20 stores a fuel injection amount control routine for determining a fuel injection amount, a fuel injection timing control routine for determining a fuel injection timing, and an ignition timing of the ignition plug 25 of each cylinder 21. , The throttle opening control routine for determining the opening of the throttle valve 39, the intake valve opening / closing timing control for determining the opening / closing timing of the intake valve 28, and the opening / closing timing of the exhaust valve 29. Valve opening / closing timing control routine for determining the amount of excitation current to be applied to the intake-side electromagnetic drive mechanism 30, and determining the amount of excitation current to be applied to the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 In this embodiment, in addition to application programs such as an exhaust-side excitation current amount control routine for Stores small operating angle control routine that predicate.

【0057】また、ECU20の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。例えば、エンジン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、エン
ジン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、エンジン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、エン
ジン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、エンジン1の運転状態
と吸気弁28の開弁時期との関係を示す吸気弁開弁時期
制御マップ、エンジン1の運転状態と吸気弁28の開弁
期間(作用角)との関係を示す吸気弁作用角制御マッ
プ、エンジン1の運転状態と排気弁29の開弁時期との
関係を示す排気弁開弁時期制御マップ、エンジン1の運
転状態と排気弁29の開弁期間との関係を示す排気弁作
用角制御マップ、エンジン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等であ
る。
The ROM 402 of the ECU 20 stores various control maps in addition to the above-described application programs. For example, a fuel injection amount control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the fuel injection amount, a fuel injection timing control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the fuel injection timing, the operating state of the engine 1 and each ignition Stopper 2
5, an ignition timing control map showing the relationship between the ignition timing of the engine 5, the throttle opening control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the opening of the throttle valve 39, the operating state of the engine 1 and the opening timing of the intake valve 28 , An intake valve opening angle control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the opening period (duration) of the intake valve 28, the operating state of the engine 1 and the exhaust valve An exhaust valve opening timing control map showing the relationship between the opening timing of the exhaust valve 29, the exhaust valve working angle control map showing the relationship between the operating state of the engine 1 and the opening period of the exhaust valve 29, the operating state of the engine 1, and the intake air An excitation current amount control map or the like showing a relationship with an excitation current amount to be applied to the side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31.

【0058】RAM403は、各センサの出力信号やC
PU401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。RAM403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。
The RAM 403 stores output signals of each sensor and C
The calculation result of the PU 401 is stored. The calculation result is:
For example, it is an engine speed calculated based on an output signal of the crank position sensor 51 or the like. Various data stored in the RAM 403 is rewritten to the latest data every time the crank position sensor 51 outputs a signal.

【0059】バックアップRAM45は、エンジン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。CPU401
は、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、燃料噴射制御、点火制御、スロッ
トル制御、小作用角制御等を実行する。
The backup RAM 45 is a non-volatile memory that retains data even after the operation of the engine 1 is stopped, and stores learning values related to various controls. CPU 401
Operates according to an application program stored in the ROM 402, and executes fuel injection control, ignition control, throttle control, small operating angle control, and the like.

【0060】その際、CPU401は、クランクポジシ
ョンセンサ51、アクセルポジションセンサ43、ある
いはエアフローメータ44等の出力信号値をパラメータ
としてエンジン1の運転状態を判別し、判別された運転
状態に応じて各種の制御を実行する。
At this time, the CPU 401 determines the operating state of the engine 1 using output signal values of the crank position sensor 51, the accelerator position sensor 43, the air flow meter 44, and the like as parameters, and various types of operation are performed in accordance with the determined operating state. Execute control.

【0061】例えば、CPU401は、エンジン1の運
転状態が低中負荷運転領域にあると判定した場合は、酸
素過剰状態の混合気(リーン空燃比の混合気)による希
薄燃焼運転を実現すべく、スロットル開度、燃料噴射
量、吸気弁28の開閉タイミング、排気弁29の開閉タ
イミング、点火時期を制御する。
For example, when the CPU 401 determines that the operating state of the engine 1 is in the low-to-medium load operation range, the CPU 401 performs lean combustion operation using an air-fuel mixture in an excess oxygen state (air-fuel mixture with a lean air-fuel ratio). The throttle opening, fuel injection amount, opening / closing timing of the intake valve 28, opening / closing timing of the exhaust valve 29, and ignition timing are controlled.

【0062】また、エンジン1の運転状態が高負荷運転
領域にあると判定した場合は、CPU401は、理論空
燃比の混合気(ストイキ混合気)によるストイキ運転を
実現すべく、スロットル開度、燃料噴射量、吸気弁28
の開閉タイミング、排気弁29の開閉タイミング、点火
時期を制御する。
If it is determined that the operating state of the engine 1 is in the high load operation range, the CPU 401 determines the throttle opening, fuel, and the like to realize stoichiometric operation with a stoichiometric mixture (stoichiometric mixture). Injection amount, intake valve 28
, The opening / closing timing of the exhaust valve 29, and the ignition timing.

【0063】次に、この内燃機関における吸気弁28及
び排気弁29の作用角制御について説明する。尚、吸気
弁28も排気弁29も作用角制御方法は同じであるの
で、排気弁29の作用角制御を例に挙げて説明し、吸気
弁28の作用角制御についての説明は省略する。
Next, the operation angle control of the intake valve 28 and the exhaust valve 29 in this internal combustion engine will be described. Since the operating angle control method for the intake valve 28 and the exhaust valve 29 is the same, the operation angle control of the exhaust valve 29 will be described as an example, and the description of the operation angle control of the intake valve 28 will be omitted.

【0064】排気弁29が全閉状態のときには排気側電
磁駆動機構31のアーマチャ311は第1の電磁コイル
308による電磁力により第1コア301側に引き付け
られて磁着され、排気弁29が全開状態のときにはアー
マチャ311は第2の電磁コイル309による電磁力に
より第2コア302側に引き付けられ、全開状態保持期
間中、アーマチャ311は第2コア302に磁着される
ことになる。
When the exhaust valve 29 is fully closed, the armature 311 of the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 is attracted to the first core 301 by the electromagnetic force of the first electromagnetic coil 308 and magnetically attached, and the exhaust valve 29 is fully opened. In the state, the armature 311 is attracted to the second core 302 side by the electromagnetic force of the second electromagnetic coil 309, and the armature 311 is magnetically attached to the second core 302 during the fully open state holding period.

【0065】一の気筒21に設けられた二つの排気弁2
9の開弁期間(作用角)はエンジン1の運転状態に応じ
て予め設定されており、これは前述した排気弁作用角制
御マップとしてECU20のROM402に記憶されて
いる。
Two exhaust valves 2 provided in one cylinder 21
The valve opening period (operating angle) of the engine 9 is set in advance according to the operating state of the engine 1, and is stored in the ROM 402 of the ECU 20 as the exhaust valve operating angle control map described above.

【0066】通常、前記二つの排気弁29は開弁時期を
同期して作動せしめられる。図4は、両排気弁29を同
期して作動せしめたときのバルブリフト曲線を示してい
る。この場合、排気弁29の作用角θは、排気弁29が
全閉状態から全開状態に至るまでの閉開移動時間t
1と、全開状態を保持する全開保持時間t2と、全開状態
から全閉状態に至るまでの開閉移動時間t3の和で決定
される。そして、閉開移動時間t1と開閉移動時間t3
エンジン回転数によらず一定であるので、排気弁29の
作用角θを変えるときには全開保持時間t2を変えるこ
とになる。
Normally, the two exhaust valves 29 are operated in synchronization with the valve opening timing. FIG. 4 shows a valve lift curve when both exhaust valves 29 are operated in synchronization. In this case, the operating angle θ of the exhaust valve 29 is equal to the closing / opening movement time t from when the exhaust valve 29 changes from the fully closed state to the fully opened state.
1, fully opened holding time t 2 for holding the fully open state is determined by the sum of the opening and closing movement time t 3 until reaching the fully closed state from the fully open state. Since the closing and opening movement time t 1 and the opening and closing movement time t 3 are constant irrespective of the engine speed, when the operating angle θ of the exhaust valve 29 is changed, the fully open holding time t 2 is changed.

【0067】ところで、排気弁29が全閉状態から全開
状態に移動する開動作においては、図5および図6に示
すように、全開状態(最大リフト)に達した直後はバル
ブリフトが不安定であり、最大リフトで安定するまでに
安定待ち時間T2が必要である。尚、図5は安定待ち時
間T2におけるバルブリフト曲線の拡大図である。この
ように安定待ち時間T2においてバルブリフトが不安定
になるのは、排気弁29が全開状態になるときにアーマ
チャ311が第2コア302に着座する際に生じる跳ね
返りなどがあるからである。このように排気弁29が安
定待ち時間T2にあるときに閉弁動作を開始すると、閉
弁動作が不安定になり、排気弁29の作用角θの制御が
難しくなる。
In the opening operation in which the exhaust valve 29 moves from the fully closed state to the fully opened state, as shown in FIGS. 5 and 6, the valve lift is unstable immediately after reaching the fully opened state (maximum lift). There, it is necessary stabilization time T 2 to stabilize at maximum lift. Incidentally, FIG. 5 is an enlarged view of the valve lift curve in the stabilization wait T 2. Thus the valve lift in a stable wait time T 2 becomes unstable, because the armature 311 when the exhaust valve 29 becomes fully open, etc. bounce generated when seated on the second core 302. Thus the exhaust valve 29 starts the closing operation when in the stabilization time T 2, valve closing operation becomes unstable, the control of the working angle θ of the exhaust valve 29 becomes difficult.

【0068】一方、この全開保持時間t2を「0」にし
た場合、即ち、排気弁29が全開位置に到達する直前に
閉弁動作に移行させた場合には、排気弁29を開動作か
ら閉動作に亙って安定して制御することができることが
実験的に確認されている。この場合の開弁期間T1は、
閉開移動時間t1と開閉移動時間t3の和になる(T1
1+t3)。ここで、この開弁期間T1は、最小作用角
の時間換算値ということができる。
On the other hand, when the fully open holding time t 2 is set to “0”, that is, when the exhaust valve 29 is shifted to the valve closing operation immediately before reaching the fully open position, the exhaust valve 29 is changed from the open operation to the open operation. It has been experimentally confirmed that the control can be stably performed over the closing operation. The valve opening period T 1 in this case is
The sum of the closing and opening movement time t 1 and the opening and closing movement time t 3 (T 1 =
t 1 + t 3 ). Here, the valve opening period T 1 may be that the time-converted value of the minimum working angle.

【0069】したがって、両排気弁29の開弁時期を同
期して作動せしめる場合には、排気弁29の開弁期間を
Tθとすると、(i)Tθ=T1、または、(ii)Tθ≧T1
+T2の範囲で排気弁29を安定して制御することがで
きるが、T1<Tθ<T1+T2の領域では排気弁29の
安定制御が困難であるため、排気弁29の開弁期間をT
1<Tθ<T1+T2の範囲に設定することができない。
Therefore, the opening timings of both exhaust valves 29 are the same.
If the exhaust valve 29 is to be operated in
Assuming Tθ, (i) Tθ = T1Or (ii) Tθ ≧ T1
+ TTwoThe exhaust valve 29 can be controlled stably in the range of
K, but T1<Tθ <T1+ TTwoIn the region of the exhaust valve 29
Since stable control is difficult, the opening period of the exhaust valve 29 is set to T
1<Tθ <T1+ TTwoCannot be set in the range.

【0070】そこで、この内燃機関では、排気弁29の
開弁期間Tθを、T1<Tθ<T1+T2の範囲で設定す
る場合には、図7に示すように、第2の排気弁29の開
弁時期を第1の排気弁29の開弁時期よりも(Tθ−T
1)だけ相対的に遅らせるとともに、これら両排気弁2
9の全開保持時間t2を「0」にし、各排気弁29を全
開位置に到達する直前に閉弁動作に移行させるように制
御する。
Therefore, in this internal combustion engine, when the valve opening period Tθ of the exhaust valve 29 is set in the range of T 1 <Tθ <T 1 + T 2 , as shown in FIG. 29 is set to be shorter than the opening timing of the first exhaust valve 29 by (Tθ−T
1 ) and the two exhaust valves 2
9 fully open holding time t 2 of the "0", performs control so as to shift to closed operation just prior to reaching the respective exhaust valves 29 to the full open position.

【0071】このようにすると、排気弁29の開弁期間
Tθを実質的にT1<Tθ<T1+T 2の範囲で設定する
ことができ、且つ、当該範囲に設定した場合にも二つの
排気弁29を両方とも開動作から閉動作に亙って安定し
て制御することができる。その結果、T1よりも大きな
開弁期間であれば、排気弁29を自由に、且つ、安定し
て制御することができる。
In this manner, the opening period of the exhaust valve 29
Tθ is substantially T1<Tθ <T1+ T TwoSet within the range
And when set in the range, two
Both the exhaust valves 29 are stable from the opening operation to the closing operation.
Can be controlled. As a result, T1Greater than
During the valve opening period, the exhaust valve 29 is freely and stably
Can be controlled.

【0072】次に、二つの排気弁29の開弁時期を変え
て行う作用角制御(以下、小作用角制御という)につい
て、図8のフローチャートに従って説明する。CPU4
01は、小作用角制御を実行するにあたり、図8に示す
小作用角制御ルーチンを実行する。この小作用角制御ル
ーチンは、予めECU20のROM402に記憶されて
おり、一定時間毎にCPU401によって繰り返し実行
される。
Next, the operating angle control (hereinafter referred to as small operating angle control) performed by changing the valve opening timing of the two exhaust valves 29 will be described with reference to the flowchart of FIG. CPU4
In executing the small operating angle control, 01 executes a small operating angle control routine shown in FIG. This small operating angle control routine is stored in the ROM 402 of the ECU 20 in advance, and is repeatedly executed by the CPU 401 at regular intervals.

【0073】<ステップ101>まず、CPU401
は、ステップ101において、エンジン運転状態に応じ
た排気弁29の目標作用角をROM402の前記排気弁
作用角制御マップを参照して求め、その目標作用角を時
間換算した時間換算値Tθを求める。
<Step 101> First, the CPU 401
In step 101, the target operating angle of the exhaust valve 29 according to the engine operating state is determined by referring to the exhaust valve operating angle control map in the ROM 402, and a time conversion value Tθ obtained by converting the target operating angle into time is determined.

【0074】<ステップ102>次に、CPU401
は、ステップ102に進み、ステップ101で算出した
Tθが所定時間T0よりも小さいか否か判定する。ここ
で、所定時間T0は、最小作用角の時間換算値T1と安定
待ち時間T2の和とする(T0=T1+T2)。
<Step 102> Next, the CPU 401
Proceeds to step 102, T.theta calculated in step 101 it is determined whether or not smaller than the predetermined time T 0. Here, the predetermined time T 0 is the sum of the time conversion value T 1 of the minimum operating angle and the stabilization waiting time T 2 (T 0 = T 1 + T 2 ).

【0075】ステップ102で否定判定した場合には、
CPU401は、本ルーチンの実行を一旦終了する。即
ち、この場合には、二つの排気弁29を開弁時期を同期
して作動させる通常制御が行われることになる。
If a negative determination is made in step 102,
The CPU 401 ends the execution of this routine once. That is, in this case, normal control for operating the two exhaust valves 29 in synchronization with the valve opening timing is performed.

【0076】<ステップ103>一方、ステップ102
で肯定判定した場合には、CPU401は、ステップ1
03に進み、次式から開弁遅延時間T3を求める。 T3=Tθ−T1
<Step 103> On the other hand, step 102
If an affirmative determination is made in step 1, the CPU 401 proceeds to step 1
Proceed to 03, seek the valve opening delay time T 3 from the following equation. T 3 = Tθ−T 1

【0077】<ステップ104>次に、CPU401
は、ステップ104に進み、両排気弁29に対して開弁
時期変更作動制御を実行する。即ち、第2の排気弁29
の開弁時期を第1の排気弁29の開弁時期よりも開弁遅
延時間T3だけ遅らせるように開弁時期を制御するとと
もに、両排気弁29をいずれも最小作用角で作動させ
る。この開弁時期変更作動制御の実行後、CPU401
は、本ルーチンの実行を一旦終了する。
<Step 104> Next, the CPU 401
Proceeds to step 104, and executes the valve opening timing changing operation control for both exhaust valves 29. That is, the second exhaust valve 29
With the opening timing than the opening timing of the first exhaust valve 29 for controlling the opening timing to delay only the valve opening delay time T 3, both the two exhaust valves 29 is operated at the minimum working angle. After executing the valve opening timing change operation control, the CPU 401
Terminates the execution of this routine once.

【0078】この実施の形態においては、CPU401
による一連の信号処理のうちステップ101を実行する
部分により作用角決定手段が実現され、ステップ103
を実行する部分により遅延量決定手段が実現され、ステ
ップ104を実行する部分により開弁時期変更手段およ
び作用角制御手段が実現される。
In this embodiment, the CPU 401
Of the series of signal processing according to the present invention realizes the operating angle determining means by the portion for executing step 101, and
Is executed by the part that executes the step (a), and the valve opening timing changing part and the operating angle control part are realized by the part that executes the step 104.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明にかかる内燃機関によれば、吸気
弁と排気弁の少なくともいずれか一方の動弁が一の気筒
に複数設けられている内燃機関において、一の気筒に複
数設けられた前記動弁の目標作用角を運転状態に応じて
求める作用角決定手段と、一の気筒に複数設けられた前
記動弁の開弁時期を互いに相対的に変える開弁時期変更
手段と、前記開弁時期変更手段で前記動弁の開弁時期を
互いに相対的に変えることによって該動弁の作用角を前
記作用角決定手段で求めた目標作用角に制御する作用角
制御手段と、を備えることにより、動弁の実用的作用角
の設定自由度を拡大することができるという優れた効果
が奏される。
According to the internal combustion engine of the present invention, in an internal combustion engine in which at least one of an intake valve and an exhaust valve is provided in a plurality of cylinders, a plurality of valves are provided in one cylinder. Operating angle determining means for obtaining a target operating angle of the valve according to an operating state; valve opening timing changing means for relatively changing valve opening timings of the plurality of valve operating valves provided in one cylinder; Operating angle control means for controlling the valve operating angle to the target operating angle determined by the operating angle determining means by changing the valve opening timing of the valve relative to each other by the valve timing changing means. Accordingly, an excellent effect that the degree of freedom in setting the practical operating angle of the valve train can be increased.

【0080】また、本発明において、前記開弁時期変更
手段により開弁時期を相対的に変える前記複数の動弁
を、開弁動作で全開位置に達する直前に閉弁動作に移行
せしめるべく作動制御するようにした場合には、実用的
作用角として従来設定し得なかった小作用角をも実用的
作用角として設定することができるという優れた効果が
奏される。
Further, in the present invention, the operation control is performed so that the plurality of valves, which relatively change the valve opening timing by the valve opening timing changing means, shift to the valve closing operation immediately before reaching the fully open position by the valve opening operation. In this case, an excellent effect is obtained in that a small operating angle, which could not be set as a practical operating angle, can be set as a practical operating angle.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明に係る内燃機関の概略構成を示す図で
ある。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present invention.

【図2】 排気弁およびその電磁駆動機構の構成を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an exhaust valve and its electromagnetic drive mechanism.

【図3】 ECUの内部構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of an ECU.

【図4】 排気弁のバルブリフト曲線(1)である。FIG. 4 is a valve lift curve (1) of an exhaust valve.

【図5】 排気弁のバルブリフト曲線(2)である。FIG. 5 is a valve lift curve (2) of an exhaust valve.

【図6】 安定待ち時間部分を拡大して示すバルブリフ
ト曲線である。
FIG. 6 is a valve lift curve showing the stability waiting time portion in an enlarged manner.

【図7】 開弁時期変更作動制御実行時の吸・排気弁の
バルブリフト曲線である。
FIG. 7 is a valve lift curve of an intake / exhaust valve during execution of a valve opening timing change operation control.

【図8】 開弁時期変更作動制御ルーチンを示すフロー
チャートである。
FIG. 8 is a flowchart illustrating a valve opening timing change operation control routine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン(内燃機関) 20 ECU 22 ピストン 28 吸気弁(動弁,電磁駆動弁) 29 排気弁(動弁,電磁駆動弁) 30 吸気側電磁駆動機構 31 排気側電磁駆動機構 30a 吸気側駆動回路 31a 排気側駆動回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine (internal combustion engine) 20 ECU 22 Piston 28 Intake valve (valve drive, electromagnetic drive valve) 29 Exhaust valve (valve drive, electromagnetic drive valve) 30 Intake side electromagnetic drive mechanism 31 Exhaust side electromagnetic drive mechanism 30a Intake side drive circuit 31a Exhaust side drive circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 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 勝間田 正司 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 小木曽 誠人 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 Fターム(参考) 3G018 AB09 BA38 DA24 DA36 DA41 DA66 DA83 EA02 EA11 EA13 EA14 EA16 EA17 EA32 EA33 EA35 FA01 FA07 FA08 GA02 3G092 AA01 AA09 AA11 BB01 BB06 DA01 DA02 DA03 DC03 DG08 EA06 EA07 EA16 EA17 EC01 EC05 EC09 GA05 GA06 HA01Z HA06X HA06Z HA13X HA13Z HD01Z HD02Z HD05X HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA09 HA15 HA19 KA08 KA09 LA03 LA07 LC01 LC04 LC10 MA11 MA18 NC02 ND02 ND21 NE14 NE15 NE22 NE23 PA01Z PA11Z PD03A PD11Z PD12Z PE01Z PE03Z PE08Z PE10A PE10Z PF03Z  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yoshihiro Iwashita 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Kazuhiko 1 Toyota Motor Town Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation ( 72) Inventor Masashi Katsumada 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Masato Ogiso 1 Toyota Town Toyota City, Toyota City Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hideyuki Nishida Aichi Prefecture 1 Toyota Town, Toyota City Toyota Motor Corporation (72) Inventor Tomomi Yamada 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 3G018 AB09 BA38 DA24 DA36 DA41 DA66 DA83 EA02 EA11 EA13 EA14 EA16 EA17 EA32 EA33 EA35 FA01 FA07 FA08 GA02 3G092 AA01 AA09 AA11 BB01 BB06 DA01 DA02 DA03 DC03 DG08 EA06 EA07 EA16 EA17 EC01 EC05 EC09 GA05 GA06 HA01Z HA06X HA06Z HA13X HA13Z HD01Z HD02Z HD05X HE01Z HE03Z HE08Z HF08Z 3G301 HA01 HA09 HA15 HA19 KA08 KA09 LA03 LA07 LC01 LC04 LC10 MA11 MA18 PE02 NE11 PD12 NE11 PD11 PE10A PE10Z PF03Z

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 吸気弁と排気弁の少なくともいずれか一
方の動弁が一の気筒に複数設けられている内燃機関にお
いて、 一の気筒に複数設けられた前記動弁の目標作用角を運転
状態に応じて求める作用角決定手段と、 一の気筒に複数設けられた前記動弁の開弁時期を互いに
相対的に変える開弁時期変更手段と、 前記開弁時期変更手段で前記動弁の開弁時期を互いに相
対的に変えることによって該動弁の作用角を前記作用角
決定手段で求めた目標作用角に制御する作用角制御手段
と、 を備えることを特徴とする内燃機関。
In an internal combustion engine in which at least one of an intake valve and an exhaust valve is provided in a plurality of cylinders in one cylinder, a target operating angle of the plurality of valves in one cylinder is set to an operating state. Operating angle determining means determined in accordance with the following: valve opening timing changing means for relatively changing the valve opening timings of the plurality of valve operating valves provided in one cylinder; and opening of the valve operating means by the valve opening timing changing means. An internal combustion engine comprising: operating angle control means for controlling the operating angle of the valve to the target operating angle determined by the operating angle determining means by changing the valve timings relative to each other.
【請求項2】 前記作用角決定手段により求められた目
標作用角に基づいて前記動弁の開弁時期の相対的な遅延
量を求める遅延量決定手段を有することを特徴とする請
求項1に記載の内燃機関。
2. The apparatus according to claim 1, further comprising delay amount determining means for calculating a relative delay amount of the valve opening timing based on the target operating angle obtained by the operating angle determining means. An internal combustion engine as described.
【請求項3】 一の気筒に複数設けられた前記動弁は電
磁力を利用して開閉せしめる電磁駆動弁で構成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関。
3. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the plurality of valves provided in one cylinder are constituted by electromagnetically driven valves that are opened and closed using electromagnetic force.
【請求項4】 前記目標作用角が所定値未満のときのみ
前記開弁時期変更手段により前記動弁の開弁時期を相対
的に変えることを特徴とする請求項3に記載の内燃機
関。
4. The internal combustion engine according to claim 3, wherein the valve opening timing changing means relatively changes the valve opening timing of the valve only when the target operating angle is less than a predetermined value.
【請求項5】 前記開弁時期変更手段により開弁時期を
相対的に変える前記複数の動弁は、開弁動作で全開位置
に達する直前に閉弁動作に移行せしめるべく作動制御さ
れることを特徴とする請求項4に記載の内燃機関。
5. The operation of the plurality of valves, which relatively change the valve opening timing by the valve opening timing changing means, is performed so as to shift to a valve closing operation immediately before the valve opening operation reaches a fully open position. The internal combustion engine according to claim 4, characterized in that:
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