JP3298406B2

JP3298406B2 - 電磁駆動式内燃機関

Info

Publication number: JP3298406B2
Application number: JP10166196A
Authority: JP
Inventors: 正司勝間田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-04-23
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH09287423A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁力により駆動
される複数の吸気弁を少なくとも具備する電磁駆動式内
燃機関に関し、より詳細には、かかる電磁駆動式内燃機
関における吸気充填効率の制御等に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関においては、火炎伝播の途中で
未燃焼部分の圧力が急激に高まると、火炎の伝播を待た
ずに一気に未燃焼部分が燃焼してしまい、その急激な燃
焼によって生ずる異常な圧力上昇によって衝撃波が生
じ、カリカリという異音が発生するという現象（ノッキ
ング）が発生する。かかるノッキングは、点火時期と密
接な関係があり、点火時期を進めると、燃焼最大圧力が
高まり、ノッキングが発生しやすくなる。そのため、シ
リンダブロックにノッキングを振動として感知するノッ
クセンサを取り付け、その出力に基づいてノッキングの
有無を判別し、点火時期をエンジンのノッキング限界に
入らせず、しかもそれに極めて近い位置に制御するノッ
キング制御が点火時期制御の一部として実施されること
がある。このノッキング制御により、エンジン効率の向
上、出力性能の向上等が図られる。

【０００３】ところが、このように点火時期を遅らせる
ことは、燃費を悪化させることにつながるため、好まし
いものではない。そこで、特開昭59-93939号公報は、点
火時期によらないでノック制御を行うことができる技術
を開示している。すなわち、同公報に開示された技術
は、吸気弁が閉じる吸気下死点後の位置を変化させると
有効圧縮比が変化することに着目したものであり、ノッ
クセンサによりノッキングを検出すると、カム軸のクラ
ンク軸に対する位相を変更して有効圧縮比を下げ、その
結果、充填効率を下げることにより、ノッキングを回避
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報のノッキング
制御は、動弁系の可変機構が実用化されたことにより可
能になったものである。すなわち、従来より、内燃機関
の吸排気弁としては、クランク軸の回転に基づいて駆動
されるカム軸により開閉操作されるものが一般的である
が、内燃機関の高性能化を図るという観点から、運転状
態に応じて最適な弁開閉時期を達成するために動弁系の
可変機構が種々実用化されつつあり、２段切り替え式
（ＯＮ／ＯＦＦ制御式）のものを始めとして連続可変式
のものも開発されている。これら可変機構には、カム軸
の回転位相をずらすものや、カム軸に複数のカムプロフ
ァイルを備えるもの等がある。このような可変バルブタ
イミング機構を利用することが、上記公報のノッキング
制御を実現する前提となっている。このように、クラン
ク軸に対してカム軸の位相を変更することは、機械的に
なされるものであるため、かかるノッキング制御では動
力を必要とするという問題点を有している。

【０００５】一方、近年においては、上述のようなカム
軸により駆動される吸排気弁では、弁リフト（弁揚
程）、開弁期間及び弁開閉時期の全てを独立かつ任意に
設定することは不可能であることから、内燃機関に対す
る更なる高性能化の要求に応えるべく、運転状態に応じ
てそれらのパラメータを理想的な値に設定可能な電磁駆
動式動弁系に関する研究が活発化してきている。そのた
め、このように制御の自由度が極めて大きな電磁駆動式
動弁系を利用することにより、動力を必要とするという
従来技術の問題点を克服したノッキング制御を実現する
ことが好ましい。

【０００６】かかる実情に鑑み、本発明の目的は、電磁
力により駆動される吸気弁を有する電磁駆動式内燃機関
において、ノッキングを検出した場合その他充填効率を
減じる必要が生じた場合に、吸気弁の開閉制御に基づき
本来の目的である充填効率の低減を達成すると同時に電
磁アクチュエータ駆動電力の低減をも達成可能とする制
御手法を確立することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく案
出された、本発明に係る電磁駆動式内燃機関は、コイル
によって発生せしめられる電磁力により開弁せしめられ
る複数の吸気弁と、内燃機関の運転中に充填効率を減じ
る必要が生じたことを検出する検出手段と、前記検出手
段により充填効率を減じる必要が生じたことが検出され
た場合、吸気弁開弁時に、前記複数の吸気弁のうちの一
部の吸気弁にのみ電磁力を印加する吸気弁制御手段と、
を具備することを特徴とする。

【０００８】また、本発明によれば、そのような電磁駆
動式内燃機関において、コイルによって発生せしめられ
る電磁力により開弁せしめられる複数の排気弁と、前記
複数の吸気弁及び前記複数の排気弁の中央に配置された
点火プラグと、吸気弁開弁時に前記複数の吸気弁のうち
の一部の吸気弁のみに電磁力が印加される場合、排気弁
開弁時に、前記点火プラグを中心として、前記一部の吸
気弁と対象位置にある排気弁以外の少なくとも一つの排
気弁に電磁力を印加しない排気弁制御手段と、を更に具
備することが好ましい。

【０００９】上述の如く構成された電磁駆動式内燃機関
においては、ノッキングの検出時、触媒床温過剰上昇の
検出時等、充填効率を減じる必要が生じたことが検出さ
れた場合に、複数の吸気弁のうちの一部の吸気弁のみ駆
動されることにより、充填効率が減じられるとともに、
消費電力の低減が図られる。また、点火プラグを中心と
して対象位置にある吸排気弁が駆動されるようにすれ
ば、常に点火プラグを中心とした混合気が形成され、偏
った燃焼が起こらなくなる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施形態について説明する。

【００１１】図１は、本発明の一実施形態に係る電磁駆
動式内燃機関の全体概要図である。エンジンの燃焼に必
要な空気は、エアクリーナ２でろ過され、スロットルボ
デー４を通ってサージタンク（インテークマニホルド）
６で各気筒の吸気管７に分配される。なお、その吸入空
気流量は、スロットルボデー４に設けられたスロットル
弁５により調節されるとともに、エアフローメータ４０
により計測される。また、吸入空気温度は、吸気温セン
サ４３により検出される。

【００１２】また、スロットル弁５の開度は、スロット
ル開度センサ４２により検出される。また、スロットル
弁５が全閉状態のときには、アイドルスイッチ５２がオ
ンとなり、その出力であるスロットル全閉信号がアクテ
ィブとなる。

【００１３】一方、燃料タンク１０に貯蔵された燃料
は、燃料ポンプ１１によりくみ上げられ、燃料配管１２
を経て燃料噴射弁６０により吸気管７に噴射される。

【００１４】吸気管７では、空気と燃料とが混合され、
その混合気は、吸気弁２４を介してエンジン本体すなわ
ち気筒（シリンダ）２０の燃焼室２１に吸入される。燃
焼室２１において、混合気は、ピストン２３により圧縮
された後、点火されて爆発・燃焼し、動力を発生する。
そのような点火は、図示されない点火制御装置によりス
パークプラグ６５に電圧が印加されることにより行われ
る。なお、点火タイミングは、図示されないクランク軸
に設けられたクランク角センサ（切り欠きを有する回転
ロータと切り欠きを検出するポジションセンサとにより
構成される）５１を用いてクランク位置を検出すること
により、適切な点火タイミングとされている。

【００１５】なお、実際の車速は、車速を表す出力パル
スを発生させる車速センサ５３によって検出される。ま
た、エンジン２０は、冷却水通路２２に導かれた冷却水
により冷却され、その冷却水温度は、水温センサ４４に
よって検出される。また、シリンダブロックには、ノッ
キングを振動として感知するノックセンサ５９が取り付
けられている。

【００１６】燃焼した混合気は、排気ガスとして排気弁
２６を介して排気マニホルド３０に放出され、次いで排
気管３４に導かれる。なお、排気管３４には、排気ガス
中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ４５が設けられてい
る。さらにそれより下流の排気系には、触媒コンバータ
３８が設けられており、その触媒コンバータ３８には、
排気ガス中の未燃成分（ＨＣ，ＣＯ）の酸化と窒素酸化
物（ＮＯ_x）の還元とを同時に促進する三元触媒が収容
されている。こうして触媒コンバータ３８において浄化
された排気ガスが大気中に排出される。

【００１７】エンジン電子制御ユニット（エンジンＥＣ
Ｕ）７０は、燃料噴射制御、点火時期制御、バルブタイ
ミング制御などを実行するマイクロコンピュータシステ
ムであり、そのハードウェア構成は、図２のブロック図
に示される。リードオンリメモリ（ＲＯＭ）７３に格納
されたプログラム及び各種のマップに従って、中央処理
装置（ＣＰＵ）７１は、各種センサ及びスイッチからの
信号をＡ／Ｄ変換回路７５又は入力インタフェース回路
７６を介して入力し、その入力信号に基づいて演算処理
を実行し、その演算結果に基づき駆動制御回路７７ａ，
７７ｄを介して各種アクチュエータ用制御信号を出力す
る。ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）７４は、その演
算・制御処理過程における一時的なデータ記憶場所とし
て使用される。また、バックアップＲＡＭ７９は、バッ
テリ（図示せず）に直接接続されることにより電力の供
給を受け、イグニションスイッチがオフの状態において
も保持されるべきデータ（例えば、各種の学習値）を格
納するために使用される。また、これらのＥＣＵ内各構
成要素は、アドレスバス、データバス、及びコントロー
ルバスからなるシステムバス７２によって接続されてい
る。

【００１８】図２におけるノック判別回路７８は、ノッ
クセンサ５９からの出力より７kHz付近の周波数帯域の
信号のみを通過させる帯域通過フィルタ、その帯域通過
フィルタの出力を半波整流する整流回路、その整流回路
の出力を積分して比較基準値信号を作成する積分回路、
及びその整流回路の出力と前記積分回路の出力とを比較
する比較器（以上いずれも図示せず）よりなり、一定の
振幅以上の振動を検知した場合にノッキング検知信号を
出力する。

【００１９】以上のようなハードウェア構成を有する内
燃機関（エンジン）において実行されるＥＣＵ７０のエ
ンジン制御処理について、以下、説明する。

【００２０】燃料噴射制御は、基本的には、エンジン１
回転当たりの吸入空気量に基づいて、所定の目標空燃比
を達成する燃料噴射量すなわち燃料噴射弁６０による噴
射時間を演算し、所定のクランク角に達した時点で燃料
を噴射すべく、駆動制御回路７７ａを介して燃料噴射弁
６０を制御するものである。なお、エンジン１回転当た
りの吸入空気量は、エアフローメータ４０により計測さ
れる吸入空気流量とクランク角センサ５１から得られる
エンジン回転速度とから算出される。そして、かかる燃
料噴射量演算の際には、スロットル開度センサ４２、吸
気温センサ４３、水温センサ４４等の各センサからの信
号に基づく基本的な補正、Ｏ₂センサ４５からの信号に
基づく空燃比フィードバック補正、そのフィードバック
補正値の中央値が理論空燃比となるようにする空燃比学
習補正、等が加えられる。

【００２１】また、点火時期制御は、クランク角センサ
５１から得られるエンジン回転速度、エアフローメータ
４０から得られる吸入空気流量、及びその他のセンサか
らの信号により、エンジンの状態を総合的に判定し、最
適な点火時期を決定する。

【００２２】以下、本発明に係るバルブタイミング制御
について詳細に説明する。図３は、吸気弁２４及び排気
弁２６として使用される電磁弁を示す縦断面図である。
同図に示される弁体８０は、弁頭（バルブヘッド：valv
e head、又は「弁がさ」ともいう）８１及び弁軸８２か
らなり、弁頭８１の弁フェース(valve face)８１ａが、
内燃機関の吸排気用ポート９６に設けられた弁座（バル
ブシート：valve seat）９７に着座し又は弁座９７から
離座することにより、吸排気用ポート９６を開閉する。
弁体８０の弁軸８２は、バルブガイド９８により軸方向
に摺動可能な状態で保持される。また、弁軸８２には、
プランジャ(plunger) ８３が固定されている。

【００２３】プランジャ８３は、軟磁性材料で構成され
た円板状の部材である。プランジャ８３の上方には、所
定距離だけ離隔してアッパコア(upper core)８４が、一
方、プランジャ８３の下方には、同様に所定距離だけ離
隔してロアコア(lower core)８６がそれぞれ配設されて
いる。アッパコア８４及びロアコア８６は、軟磁性材料
で構成されており、非磁性材料で構成されるケース９０
により所定の位置関係に保持されている。また、アッパ
コア８４にはアッパコイル(upper coil)８５が把持され
るとともに、ロアコア８６にはロアコイル(lower coil)
８７が把持されている。

【００２４】また、弁軸８２は、アッパスプリング(upp
er spring)８８及びロアスプリング(lower spring)８９
により、軸方向に弾性的に支持されている。そして、ア
ッパコイル８５及びロアコイル８７に通電がなされない
場合におけるプランジャ８３の位置（中立位置）が、ア
ッパコア８４とロアコア８６との中間位置となるよう
に、アッパスプリング８８とロアスプリング８９との釣
り合いが図られている。なお、プランジャ８３が中立位
置にあるときには、弁体８０は、全開側変位端と全閉側
変位端との中間位置をとるようになっている。

【００２５】かかる構成によれば、アッパコイル８５の
周囲には、アッパコア８４とプランジャ８３とそれらの
間に形成されるエアギャップとからなる磁気回路が形成
される。従って、アッパコイル８５に電流が流される
と、上記磁気回路中を磁束が還流し、エアギャップを小
さくする方向すなわちプランジャ８３を上方へ変位させ
る方向の電磁力が発生する。一方、ロアコイル８７の周
囲には、ロアコア８６とプランジャ８３とそれらの間に
形成されるエアギャップとからなる磁気回路が形成され
る。従って、ロアコイル８７に電流が流されると、同様
の原理から、プランジャ８３を下方へ変位させる方向の
電磁力が発生する。

【００２６】かくして、アッパコイル８５及びロアコイ
ル８７に交互に電流を流すことにより、プランジャ８３
を上下に往復運動せしめること、すなわち弁体８０を開
閉方向に交互に駆動することが可能となる。エンジンＥ
ＣＵ７０は、各種センサからの信号に基づいて電磁弁の
開閉タイミングを決定し、駆動制御回路７７ｄにより、
電源９５からアッパコイル８５及びロアコイル８７への
通電（電力供給）を制御することにより、電磁弁を駆動
する。

【００２７】図４において実線で示される複数の曲線
は、プランジャ８３の位置（アッパコア８４と接する位
置を零とする）とアッパコア８４に係る電磁石がプラン
ジャ８３に及ぼす電磁力（吸引力）との関係を、アッパ
コイル８５に流れる電流値をパラメータとして表したも
のである。これらの曲線に示されるように、プランジャ
に作用する電磁力（吸引力）は、弁体８０が全閉側変位
端に近接するにつれて急増する。一方、図４において破
線で示される直線は、同じくプランジャ８３の位置とア
ッパスプリング８８及びロアスプリング８９が弁体８０
に及ぼす付勢力（ロアコア８６側）との関係を表したも
のである。この直線からわかるように、付勢力は、弁体
８０が全閉側変位端に近接しても、直線的に増加するだ
けである。なお、ロアコア８６に係る電磁石による電磁
力も同様に図４に示されるものとなり、単に全閉位置が
全開位置に変わるだけである。従って、全開位置又は全
閉位置に近づくほど、中立位置に比較して小さな電流で
付勢力を上回る電磁力を得ることができる。このような
電磁力及び付勢力の特性を考慮した電磁弁駆動方法につ
いて、以下、説明する。

【００２８】図５は、弁リフト（Ａ）、アッパコイル電
流（Ｂ）、及びロアコイル電流（Ｃ）を示すタイムチャ
ートである。全閉状態においては、同図（Ｂ）に示され
るように、アッパコア８４にプランジャ８３を吸着保持
するために最低限必要な電流（以下、保持電流という）
がアッパコイル８５に流されている。そして、開弁しよ
うとするときには、まず、その保持電流の供給が停止さ
れる。すると、弁体８０は、バネ質量系の単振動（自由
振動）により全開方向へと移動していくが、弁軸８２と
バルブガイド９８との間の摩擦損失やスプリング自体の
内部摩擦損失等により、弁体８０の振幅は、理想状態に
対して減衰するため、あるタイミングでロアコイル８７
に電流が供給される。その電流は、同図（Ｃ）に示され
るように、吸引電流、遷移電流及び保持電流の３つに分
けることができる。

【００２９】すなわち、まず、プランジャ８３を移動さ
せるための吸引電流が流される。次いで、前述した図４
の特性を考慮し、電磁力（吸引力）が弱められた状態に
てプランジャ８３の吸着が行われるように、ある時間的
変化割合をもって減少する遷移電流が流される。そし
て、プランジャ８３の吸着後には、弁体８０の吸着保持
に最低限必要な電流すなわち保持電流が供給される。全
開状態から閉弁しようとする場合にも、同様に、まず、
ロアコイル８７への保持電流の供給が停止され、アッパ
コイル８５への吸引電流、遷移電流及び保持電流の供給
が順次行われていく。

【００３０】したがって、図５（Ａ）に示されるよう
に、弁リフトに基づき、開弁遷移領域ａ、全開領域ｂ、
閉弁遷移領域ｃ及び全閉領域ｄの各領域に電磁弁の作動
状態を分割した場合、各領域における平均消費電力は、
図６に示されるとおりとなる。すなわち、開弁遷移領域
ａ又は閉弁遷移領域ｃでは平均消費電力は高く、全開領
域ｂ又は全閉領域ｄでは平均消費電力は相対的に低くな
る。

【００３１】さて、本発明は、電磁駆動式内燃機関にお
いて、吸気弁の開閉制御に基づくノッキング制御等を行
う場合に、その本来の目的である充填効率の低減とかか
る制御時における電磁アクチュエータ駆動電力の低減と
の両立を図ろうというものである。すなわち、電磁駆動
弁においても、従来の可変バルブタイミング機構と同様
に、吸気弁の閉時期を早めることで充填効率を低減する
ことは可能であるが、その場合は、単に電磁弁の駆動時
期がずらされるだけであるため、図６に関して先に説明
したことからわかるように、消費電力の低減を達成する
ことはできない。そこで、本発明では、電磁駆動弁の制
御の自由度に着目して以下に示される制御を実施する。

【００３２】一般に、エンジンの各気筒に設けられる吸
気弁の数は、複数個となっている。そして、例えば、吸
気弁が２個のエンジンの場合、１弁だけ稼働させること
で運転可能な領域（１弁領域）と、２弁とも稼働させる
必要がある運転領域（２弁領域）とは、図７に示される
ように分割される。すなわち、高負荷かつ高回転速度の
運転領域では、２弁とも稼働させる必要がある。

【００３３】ところで、ノッキングの発生が予想される
領域は、高負荷かつ低中回転速度の運転領域であり、図
７に示されるように、２弁領域内に存在する。そして、
一方の吸気弁を通常の開閉時期で作動せしめるとともに
他方の吸気弁を閉じたままとしても、ノッキングの発生
を抑止すべく充填効率を下げるという目的の下では、２
個の吸気弁の閉時期を早めることと同一の効果を得るこ
とができる。そして、そのような吸気弁の片弁停止も、
電磁弁であれば容易に可能であるとともに、一方の電磁
弁を全閉状態に保つことで、図６に関して先に説明した
ように、消費電力の低減が図られることとなる。

【００３４】本発明は、ノッキング検出時に充填効率を
下げてノッキングを回避しようとする場合に、上述の知
見に基づき、吸気弁を早期に閉じるのではなく、２個の
吸気弁中の一方を全閉状態に保持することで充填効率を
下げ、消費電力の大幅な低減を達成する。そのような制
御例を、４気筒１６バルブのエンジンの場合について説
明する。

【００３５】図８は、弁開閉時期算出ルーチンの処理手
順を示すフローチャートである。また、図９は、そのよ
うな弁開閉時期制御による吸排気弁のリフト状態を各気
筒の各吸排気弁ごとに例示する図である。なお、各気筒
は、点火順序に従って、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒
及び＃２気筒の順に示されている。まず、ステップ１０
２では、クランク角センサ５１の出力に基づいて現在の
エンジン回転速度ＮＥを算出するとともに、そのＮＥと
エアフローメータ４０から得られる吸入空気流量とに基
づいてエンジン負荷（エンジン１回転当たりの吸入空気
量）ＧＮを算出する。次いで、ステップ１０４では、算
出されたＮＥ及びＧＮに基づいて所定のマップを参照す
ることにより、吸気弁及び排気弁の開時期及び閉時期を
算出する。

【００３６】次いで、ステップ１０６では、ノック判別
回路７８の出力に基づいてノッキングの有無を判定す
る。ノッキング無しの場合には本ルーチンを終了し、一
方、ノッキング有りの場合には、ステップ１０８に進
む。ステップ１０８では、この時点以降の、制御が間に
合う最初の２気筒分について一方の吸気弁を停止する。
すなわち、図９に示されるようなタイミングでノッキン
グ有りと判定された場合、同図に示されるように、＃１
気筒の＃１吸気弁及び＃３気筒の＃１吸気弁の開弁が抑
止される。

【００３７】ステップ１０８の次のステップ１１０で
は、さらにその後の２気筒分について、同様に一方の吸
気弁を停止するとともに、他方の吸気弁の閉時期を遅ら
せるよう設定する。すなわち、図９の例では、＃４気筒
及び＃２気筒について、＃１吸気弁の開弁が抑止される
とともに、＃２吸気弁の閉時期が遅延せしめられる。こ
のように吸気弁の片弁を遅閉じとするのは、充填効率の
過剰な低減を防止するためである。なお、遅延後の閉弁
時期としては、吸気が逆戻りしないような時期、例えば
圧縮上死点前９０°ＣＡ程度が適当であろう。

【００３８】ステップ１１０の次のステップ１１２で
は、ステップ１０６と同様に、ノッキングの有無を再度
判定する。ノッキング無しと判定された場合には、以上
の片弁停止動作の効果が充分であったとみなし、吸気弁
を２弁とも作動させる状態へと復帰させて、本ルーチン
を終了する。ノッキング有りと判定された場合には、ス
テップ１１６に進む。ステップ１１６では、以上の片弁
停止動作ではまだ不充分であるとみなし、そのあとの４
サイクルが終了するまで吸気弁の片弁停止を継続する。
なお、吸気弁閉時期は、ステップ１０４で算出された値
に固定する。ステップ１１６の終了後には、ステップ１
０６へループバックして以上の処理を繰り返す。

【００３９】ところで、上述のように２個の吸気弁のう
ちの一方を停止した場合、２個の排気弁のうちの一方も
対応して停止することができる。図１０は、図９に示さ
れる吸排気弁制御を改良したものを示しており、各気筒
の＃１吸気弁を停止した場合に、当該吸気行程に係る排
気行程において、＃１排気弁をさらに停止する様子を示
している。このように吸気弁の片弁停止に対応して排気
弁の片弁停止を実行すれば、さらに消費電力の低減が図
られることとなる。

【００４０】図１０に係る吸排気弁停止を実施する場
合、その停止方法としては、すなわち吸排気弁のグルー
プ構成方法としては、図１１に示される４通りの方法が
考えられる。同図（Ａ）に示されるように平行に並んだ
状態で、停止する吸排気弁のグループ（斜線が施された
もの）及び作動する吸排気弁のグループ（斜線が施され
ていないもの）を設定した場合に比較して、同図（Ｂ）
に示されるように対角線上に位置するように停止グルー
プ及び作動グループを設定した場合の方が、好ましい。
なぜならば、作動する吸排気弁が点火プラグを挟んで位
置することとなり、火炎の伝播が一様で、燃焼が安定化
するためである。

【００４１】一方、ノッキングがおさまらない場合にお
いて、どちらか一方の吸排気弁グループを継続して停止
させる必要があるときには、同図（Ｃ）又は（Ｄ）にお
いて点線で囲まれるようにグループ分けし、作動グルー
プと停止グループとを交互に転換することが好ましい。
なぜならば、図１２に示されるように、消費電力に比例
してコイルの温度が上昇してしまうため、このような交
互運転によれば、各コイルの温度が一定となり、同一の
電磁力特性が得られるからである。結局、同図（Ｄ）に
示されるように、対角線上にグループ分けし、停止する
グループを停止ごとに交替させることが最も好ましい停
止方法であるということができる。このように、駆動電
力の低減に伴いコイルの発熱量が低減せしめられ、ま
た、各コイルの発熱量の偏りも防止される。さらに、ノ
ッキングによるピストン損傷、プラグの損傷等、エンジ
ンの損傷が防止される。

【００４２】以上、本発明の実施形態について述べてき
たが、もちろん本発明はこれに限定されるものではな
く、様々な実施形態を案出することは当業者にとって容
易なことである。例えば、本実施形態においては、ノッ
キングの検出に基づいて充填効率を減じる必要がある場
合について説明したが、触媒床温の上昇時にも同様の対
策を施すことが可能である。その場合にも、触媒床温過
剰上昇による触媒劣化等、エンジンの損傷が防止され
る。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ノッキングを検出した場合その他充填効率を減じる必要
が生じた場合に、吸気弁の片弁停止制御に基づき、充填
効率を低減させると同時に電磁弁駆動電力をも低減させ
ることが可能な電磁駆動式内燃機関が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る電磁駆動式内燃機関
の全体概要図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るエンジンＥＣＵのハ
ードウェア構成を示すブロック図である。

【図３】吸気弁及び排気弁として使用される電磁弁の構
成を示す縦断面図である。

【図４】プランジャ位置とアッパ側電磁石がプランジャ
に及ぼす電磁力（吸引力）との関係を、アッパコイル電
流をパラメータとして表す特性図（実線）、及びプラン
ジャ位置とスプリングがプランジャに及ぼす付勢力との
関係を表す特性図（破線）である。

【図５】弁リフト（Ａ）、アッパコイル電流（Ｂ）及び
ロアコイル電流（Ｃ）のタイムチャートである。

【図６】開弁遷移領域ａ、全開領域ｂ、閉弁遷移領域ｃ
及び全閉領域ｄの各領域における平均消費電力を示す棒
グラフである。

【図７】１弁領域、２弁領域及びノッキング発生予想領
域を、エンジン回転速度及びエンジン負荷との関係で示
す図である。

【図８】弁開閉時期算出ルーチンの処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図９】第１の実施形態における、吸排気弁のリフトの
時間的変化を各気筒の各吸排気弁ごとに例示する図であ
る。

【図１０】第２の実施形態における、吸排気弁のリフト
の時間的変化を各気筒の各吸排気弁ごとに例示する図で
ある。

【図１１】吸排気弁の停止方法を説明するための図であ
る。

【図１２】消費電力とコイル温度との関係を示す特性図
である。

【符号の説明】

２…エアクリーナ４…スロットルボデー５…スロットル弁６…サージタンク（インテークマニホルド）７…吸気管１０…燃料タンク１１…燃料ポンプ１２…燃料配管２０…気筒（エンジン本体）２１…燃焼室２２…冷却水通路２３…ピストン２４…吸気弁２６…排気弁３０…排気マニホルド３４…排気管３８…触媒コンバータ４０…エアフローメータ４２…スロットル開度センサ４３…吸気温センサ４４…水温センサ４５…Ｏ₂センサ５１…クランク角センサ５２…アイドルスイッチ５３…車速センサ６０…燃料噴射弁６５…スパークプラグ７０…エンジンＥＣＵ７１…ＣＰＵ７２…システムバス７３…ＲＯＭ７４…ＲＡＭ７５…Ａ／Ｄ変換回路７６…入力インタフェース回路７７ａ，７７ｄ…駆動制御回路７８…ノック判別回路７９…バックアップＲＡＭ８０…弁体８１…弁頭８１ａ…弁フェース８２…弁軸８３…プランジャ８４…アッパコア８５…アッパコイル８６…ロアコア８７…ロアコイル８８…アッパスプリング８９…ロアスプリング９０…ケース９５…電源９６…内燃機関の吸排気用ポート９７…弁座９８…バルブガイド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01L 9/04 F01L 1/26 F01L 13/08 F02D 13/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コイルによって発生せしめられる電磁力
により駆動せしめられる二つの吸気弁と、コイルによって発生せしめられる電磁力により駆動せし
められる二つの排気弁と、前記二つの吸気弁及び前記二つの排気弁の中央に配置さ
れた点火プラグと、内燃機関の運転中に充填効率を減じる必要が生じたこと
を検出する検出手段と、前記検出手段により充填効率を減じる必要が生じたこと
が検出された場合、吸気弁開弁時に、前記二つの吸気弁
のうちの一つの吸気弁にのみ開弁動作のための電磁力を
印加する吸気弁制御手段と、吸気弁開弁時に前記二つの吸気弁のうちの一つの吸気弁
にのみ開弁動作のための電磁力が印加される場合、排気
弁開弁時に、前記点火プラグを中心として、前記一つの
吸気弁と対称位置にある排気弁にのみ開弁動作のための
電磁力を印加する排気弁制御手段と、充填効率を減じる必要がおさまらない場合、前記吸気弁
制御手段及び前記排気弁制御手段の制御により作動する
吸排気弁のグループと停止する吸排気弁のグループとを
交互に転換する手段と、を具備することを特徴とする電磁駆動式内燃機関。
【請求項２】コイルによって発生せしめられる電磁力
により駆動せしめられる二つの吸気弁と、コイルによって発生せしめられる電磁力により駆動せし
められる二つの排気弁と、前記二つの吸気弁及び前記二つの排気弁の中央に配置さ
れた点火プラグと、ノッキングが検出された場合、前記点火プラグを中心と
する対角線上に位置するように、作動する吸排気弁のグ
ループ及び停止する吸排気弁のグループを設定して、吸
気弁の片弁停止及び排気弁の片弁停止を実行する手段
と、ノッキングがおさまらない場合、前記作動する吸排気弁
のグループと前記停止する吸排気弁のグループとを交互
に転換する手段と、を具備することを特徴とする電磁駆動式内燃機関。