JP3548667B2 - Electromagnetic drive valve for internal combustion engine - Google Patents

Electromagnetic drive valve for internal combustion engine Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の電磁駆動弁に係り、特に、内燃機関の吸気弁または排気弁として機能する内燃機関の電磁駆動弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えば、特開昭59−213913号に開示される如く、内燃機関の電磁駆動弁が知られている。上記従来の電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁または排気弁として機能する弁体と、弁体に連結されたアーマチャとを備えている。弁体およびアーマチャは、弁体の軸方向に変位することができる。以下、弁体およびアーマチャを可動部と称す。
【0003】
アーマチャの上方には第1電磁石およびアッパスプリングが配設されている。また、アーマチャの下方には第2電磁石およびロアスプリングが配設されている。アーマチャは、アッパスプリングおよびロアスプリングにより中立位置に保持されている。第1電磁石および第2電磁石は、それぞれ、励磁電流が供給されることによりアーマチャを引き寄せるための電磁力を発生する。
【0004】
上記従来の電磁駆動弁によれば、第1電磁石に励磁電流を供給することで、アッパスプリングおよびロアスプリングに保持された可動部を第1電磁石側に変位させることができる。アーマチャが第1電磁石側に変位した後に第1電磁石への励磁電流の供給が停止されると、可動部は、アッパスプリングおよびロアスプリングのバネ力により単振動を開始する。
【0005】
単振動の周期Tは、可動部の質量Mと、アッパスプリングおよびロアスプリングのバネ定数Kとで定まる固有振動周期T=2π√(M/K)に一致する。従って、上記従来の装置においては、第1電磁石への励磁電流の供給が停止された後、所定時間“T/2”が経過した時点で、可動部が第2電磁石の近傍に到達すると判断できる。
【0006】
可動部が第2電磁石の近傍に到達した時点で、第2電磁石に励磁電流を供給すると、アーマチャを第2電磁石側に引き寄せる電磁力を発生させることができる。上記の電磁力が発生すると、単振動時に生ずる摺動損失分を補って、アーマチャを第2電磁石に到達するまで変位させることができる。以後、繰り返し第1電磁石および第2電磁石に、適当なタイミングで励磁電流を供給することで、弁体を開閉させることができる。このように、上記従来の電磁駆動弁によれば、中立位置に保持されているアーマチャを一旦第1電磁石側に引き寄せた後は、可動部の単振動を利用して、少ない消費電力で弁体を開閉動作させることができる。
【0007】
上記従来の電磁駆動弁において、中立位置に保持されているアーマチャは、第1電磁石に連続的に大きな励磁電流を供給することによっても、第1電磁石側に引き寄せることができる。しかし、かかる手法によれば、アーマチャを第1電磁石側へ引き寄せる際に大電力が消費される。このため、上記従来の電磁駆動弁は、中立位置に保持されているアーマチャを第1電磁石に引き寄せる際に、第1電磁石と第2電磁石とに、上述した固有振動周期Tを一周期として、交互に励磁電流を供給する始動制御を実行する。
【0008】
上述した始動制御によれば、第1電磁石および第2電磁石に対して、著しく大きな励磁電流を供給させることなく、可動部の振幅を徐々に増大させることにより、可動部を第1電磁石側に変位させることができる。このため、上記従来の電磁駆動弁によれば、中立位置に保持されている可動部を、少ない消費電力で第1電磁石側へ引き寄せることができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した固有振動周期Tは、可動部が、アッパスプリングおよびロアスプリングのバネ力のみを外力として単振動する場合に実現される周期である。これに対して、上記従来の電磁駆動弁では、始動制御中および定常動作中の双方において、可動部の駆動に電磁力が用いられている。
【0010】
定常動作中における電磁力は、可動部の摺動に伴って発生する摺動損失分を補うために補助的に用いられるに過ぎない。この場合、可動部の振動周期Tは、ほぼ、固有振動周期Tに一致する。従って、定常動作中は、可動部の振動周期Tを実質的に固有振動周期Tと見做しても、何ら不都合は生じない。
一方、上述した始動制御の過程では、電磁力が、単振動によって可動部に生ずる振幅を強制的に増大させるために用いられる。この場合、可動部の振動周期Tは、固有振動周期Tに比して長期化する傾向を示す。
【0011】
可動部の振動周期Tに現れる長期化の傾向は、第1電磁石または第2電磁石とアーマチャとの間に作用する電磁力が強力であるほど小さくなる。第1電磁石または第2電磁石とアーマチャとの間に作用する電磁力は、両者間の距離が短くなるに連れて大きくなる。このため、始動制御の過程で振動周期Tに生ずる長期化の傾向は、第1電磁石とアーマチャとの距離、および、第2電磁石とアーマチャとの距離が大きいほど、すなわち、可動部の振幅が小さいほど顕著となる。
【0012】
このように、電磁駆動弁においては、始動制御の実行中、特に可動部の振幅が小さい段階において、可動部が、固有振動周期Tに比して長い周期Tで振動する現象が生ずる。中立位置に保持されているアーマチャを、効率良く第1電磁石側に変位させるためには、可動部の振動周期Tと、第1電磁石および第2電磁石が電磁力を発生する周期とが一致していることが望ましい。この点、上記従来の装置は、電磁駆動弁の省電力化を図るうえで、必ずしも最適なものではなかった。
【0013】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、中立位置に保持されているアーマチャを初期駆動する際に、優れた省電力特性を発揮する内燃機関の電磁駆動弁を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項1に記載する如く、内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する弁体と、前記弁体と共に作動するアーマチャと、前記弁体および前記アーマチャを中立位置に向けて付勢するバネ部材と、前記アーマチャを引き寄せる電磁力を発生する電磁石と、を備える内燃機関の電磁駆動弁において、
前記中立位置に保持されている前記アーマチャを前記電磁石側へ引き寄せる際に、前記電磁石に所定の周期で電磁力を発生させる始動制御を実行する始動制御手段と、
前記始動制御の過程で、前記アーマチャを前記電磁石側へ変位させる際に前記電磁石に供給される励磁電流を、前記アーマチャの振幅が充分に大きな値に到達した段階で、第1の電流から第1の電流に比して小さな第2の電流に変化させる励磁電流変更手段と、
を備える内燃機関の電磁駆動弁により達成される。
【0017】
本発明において、中立位置に保持されているアーマチャは、始動制御が実行されることにより電磁石側に変位する。始動制御の過程で、アーマチャの振幅が小さい間は電磁石に対して第1の電流が供給される。この場合、アーマチャと電磁石との距離が長距離であるにも関わらず、両者間に大きな電磁力が作用する。この場合、アーマチャの振動周期に現れる長期化の傾向が抑制される。一方、アーマチャの振幅が増大した後は、電磁石に対して第2の電流(<第1の電流)が供給される。アーマチャの振幅が増大した後は、電磁石に供給される励磁電流が第2の電流に低下されても、アーマチャの振動周期に顕著な長期化傾向が生ずることがない。このため、始動制御中におけるアーマチャの振動周期は、ほぼ一定の周期に維持される。始動制御の実行中は、電磁石が、その一定の周期と一致する所定の周期で電磁力を発生する。このため、本発明によれば、少ない消費電力で、効率良くアーマチャを電磁石の近傍まで変位させることができる。
【0018】
また、上記の目的は、請求項2に記載する如く、内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する弁体と、前記弁体と共に作動するアーマチャと、前記弁体および前記アーマチャを中立位置に向けて付勢するバネ部材と、前記アーマチャを引き寄せる電磁力を発生する電磁石と、を備える内燃機関の電磁駆動弁において、
前記中立位置に保持されている前記アーマチャを前記電磁石側へ引き寄せる際に、前記電磁石に所定の周期で電磁力を発生させる始動制御を実行する始動制御手段と、
前記始動制御の過程で、前記所定の周期を、前記アーマチャの固有振動周期に比して大きな周期から前記固有振動周期に近づける周期変更手段と、
前記始動制御の過程で、前記アーマチャを前記電磁石側へ変位させる際に前記電磁石に供給される励磁電流を、前記アーマチャの振幅が充分に大きな値に到達した段階で、第1の電流から第1の電流に比して小さな第2の電流に変化させる励磁電流変更手段と、
を備える内燃機関の電磁駆動弁によっても達成される。
【0019】
本発明において、始動制御の実行中は、▲1▼電磁石に供給する励磁電流を変化させることによりアーマチャの振動周期の変動を抑制する制御、および、▲2▼電磁石に励磁電流を供給する周期を変化させることにより、電磁石が電磁力を発生する周期とアーマチャの振幅周期とを一致させる制御の双方が実行される。この場合、電力消費を必要最小限に抑制しつつ、始動制御によってアーマチャを効率良く電磁石の近傍まで変位させることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施例である電磁駆動弁10の全体構成図を示す。電磁駆動弁10は、弁体12を備えている。弁体12は、内燃機関の吸気弁を構成する部材である。弁体12は、内燃機関の燃焼室内に露出するようにシリンダヘッド13に配設されている。内燃機関のシリンダヘッド13には、吸気吸気ポート14が表されている。吸気ポート14には、弁体12に対する弁座11が形成されている。吸気ポート14は、弁体12が弁座11から離座することにより導通状態となり、また、弁体12が弁座11に着座することにより遮断状態となる。
【0021】
弁体12には、弁軸15が固定されている。弁軸15は、バルブガイド16により軸方向に摺動可能に保持されている。バルブガイド16は、シリンダヘッド13に支持されている。また、バルブガイド16には、電磁駆動弁10のロアキャップ18が固定されている。弁軸15の上部には、非磁性材料で構成されたプランジャ20が固定されている。
【0022】
弁軸15の上端部には、ロアリテーナ21が固定されている。ロアリテーナ21とロアキャップ18との間には、両者を離間させる方向の付勢力を発生するロアスプリング22が配設されている。ロアスプリング22は、ロアリテーナ21を、すなわちプランジャ20および弁体12を、図1における上方へ向けて付勢している。
【0023】
一方、プランジャ20の上端部には、アッパーリテーナ24が固定されている。アッパーリテーナ24の上部には、アッパースプリング26の下端部が当接している。アッパースプリング26は、アッパーリテーナ24を、すなわち、プランジャ20および弁体12を、図1における下方へ向けて付勢している。
アッパースプリング26の周囲には、その外周を取り巻くように円筒状のアッパーキャップ27が配設されている。更に、アッパーキャップ27の上端部には、アジャストボルト28が配設されている。アッパスプリング26の上端は、アジャスタボルト28に当接している。
【0024】
プランジャ20には、アーマチャ30が接合されている。アーマチャ30は、磁性材料で構成された環状の部材である。アーマチャ30の上方には、第1電磁石32が配設されている。第1電磁石32は、アッパコイル34およびアッパコア36を備えている。また、アーマチャ30の下方には、第2電磁石38が配設されている。第2電磁石38は、ロアコイル40およびロアコア42を備えている。アッパコア36およびロアコア42は磁性材料で構成された部材であり、その中央部にプランジャ20を摺動可能に保持している。
【0025】
第1電磁石32および第2電磁石38の外周には、外筒44が配設されている。外筒44は、第1電磁石32と第2電磁石38との間に所定の間隔が確保されるように、それら両者を保持している。上述したアッパーキャップ27は、第1電磁石32の上端面に当接するように、取り付けブラケット46および取り付けボルト48によってシリンダヘッド13に固定されている。一方、上述したロアキャップ18は、第2電磁石38の下端部近傍に当接するように、シリンダヘッド13内部に固定されている。そして、上述したアジャスタボルト28は、アーマチャ30の中立位置が、第1電磁石32と第2電磁石38との中間点となるように調整されている。
【0026】
以下、電磁駆動弁10の動作について説明する。アッパコイル34およびロアコイル40に励磁電流が供給されていない場合は、アーマチャ30がその中立位置、すなわち、第1電磁石32と第2電磁石38との中間に維持される。アーマチャ30が中立位置に維持された状態で、アッパコイル34への励磁電流の供給が開始されると、アーマチャ30と第1電磁石32との間に、アーマチャ30を第1電磁石32側へ引き寄せる電磁力が発生する。
【0027】
このため、電磁駆動弁10によれば、アッパコイル34に適当な励磁電流を供給することで、アーマチャ30、プランジャ20、および、弁体12等を第1電磁石32側へ変位させることができる。以下、アーマチャ30と共に変位する部分を可動部50と称す。
電磁駆動弁10において、可動部50の変位は、アーマチャ30がアッパコア36と当接するまで継続させることができる。電磁駆動弁10は、アーマチャ30がアッパコア36と当接するまで変位した際に、弁体12が弁座11に着座するように設計されている。従って、電磁駆動弁10によれば、アッパコイル34に適当な励磁電流を供給することで、弁体12を閉弁位置まで変位させることができる。
【0028】
弁体12が閉弁位置に維持されている場合、アッパスプリング26およびロアスプリング22は、可動部50を中立位置に向けて付勢する付勢力を発生する。かかる状況下で、アッパコイル34への励磁電流の供給が停止されると、可動部50は、以後、アッパスプリング26およびロアスプリング22のバネ力により単振動を開始する。
【0029】
単振動の周期Tは、可動部50の質量Mと、アッパスプリング26およびロアスプリング22のバネ定数Kとで定まる固有振動周期T=2π√(M/K)に一致する。従って、電磁駆動弁10においては、アッパコイル34への励磁電流の供給が停止された後、所定時間“T/2”が経過した時点で、アーマチャ30がロアコア42の近傍に到達すると判断できる。
【0030】
アーマチャ30がロアコア42の近傍に到達した時点で、ロアコイル40に励磁電流を供給すると、アーマチャ30を第2電磁石38側に引き寄せる電磁力を発生させることができる。上記の電磁力が発生すると、単振動時に生ずる摺動損失分を補って、アーマチャ30がロアコア42に当接するまで可動部50の変位を継続させることができる。
【0031】
電磁駆動弁10は、アーマチャ30がロアコア42に当接する際に、弁体12が全開位置に到達するように設計されている。従って、アッパコイル34への励磁電流の供給が停止された後、上記の如く所定のタイミングでロアコイル40へ励磁電流を供給すれば、少ない消費電力で弁体12を閉弁位置から全開位置まで変位させることができる。
【0032】
アーマチャ30がロアコア42に当接した後、ロアコア42への励磁電流の供給が停止されると、可動部50は、以後、固有振動周期Tの単振動期で単振動を開始する。その結果、アーマチャ30は、図1における上方へ向かって変位する。以後、適当なタイミングで、繰り返しアッパコイル34およびロアコイル40に励磁電流を供給すると、少ない消費電力で適切に弁体12を開閉動作させることができる。
【0033】
上述の如く、停止中の電磁駆動弁10を作動させるためには、中立位置に保持されているアーマチャ30を、一旦はアッパコア36(またはロアコア42)に当接するまで変位させる必要がある。上記の変位は、例えば、アッパコイル34に対して、充分に大きな励磁電流を連続的に供給することによっても発生させることができる。しかしながら、上記の変位をかかる手法で発生させようとすると、電磁駆動弁10の始動時に大電流が消費される。
【0034】
電磁駆動弁10の可動部50は、中立位置から変位した位置でその拘束が解かれると、以後、上述した固有振動周期Tを伴う単振動を開始する。また、可動部50の単振動に伴う振幅は、可動部50が第1電磁石32に向かって変位している際に第1電磁石に電磁力を発生させ、かつ、可動部50が第2電磁石38に向かって変位している過程で第2電磁石38に電磁力を発生させることにより成長させることができる。
【0035】
従って、電磁駆動弁10の始動を図る際に、上記の条件が満たされるように、第1電磁石32および第2電磁石38に電磁力を発生させれば、アッパコイル34およびロアコイル40に大きな励磁電流を供給することなく、可動部50に対して大きな振幅を与えることができる。そして、アーマチャ30がアッパコア36(またはロアコア42)と当接するまで、可動部50の振幅を成長させれば、少ない消費電力で、電磁駆動弁10の始動を図ることができる。
【0036】
本実施例の電磁駆動弁10は、その始動が要求される場合に、アッパコイル34とロアコイル40とに、所定の振動周期Tを一周期として、交互に励磁電流を供給することにより、中立位置に保持されているアーマチャ30をアッパコア36(またはロアコア42)側へ引き寄せる。以下、この制御を始動制御と称す。電磁駆動弁10は、始動制御の過程でアッパコイル34およびロアコイル40に励磁電流を供給する周期Tを、可動部50の振幅に応じて変化させる点に特徴を有している。以下、図2乃至図5を参照して、電磁駆動弁10の特徴部について説明する。
【0037】
図2(A)は、電磁駆動弁10において上記の始動制御が実行された場合に弁体12に生ずる変位を示す。図2(B)および図2(C)は、励磁電流の供給周期Tを可動部50の固有振動周期Tに一致させた場合に、それぞれ、アッパコイル34またはロアコイル40に供給される励磁電流の波形を示す。また、図2(C)および図2(D)は、本実施例において、始動制御が実行される際にアッパコイル34およびロアコイル40に供給される励磁電流の波形を示す。
【0038】
上述した始動制御を実行するにあたっては、比較例の始動制御のように、励磁電流の供給周期Tを可動部50の固有振動周期Tに一致させることが考えられる。しかし、可動部50の固有振動周期Tは、可動部50が、アッパスプリング26およびロアスプリング22のバネ力のみを外力として単振動する場合に実現される振動周期である。これに対して、始動制御の実行中は、可動部50が、アッパスプリング26およびロアスプリング22のバネ力に加えて、第1電磁石32および第2電磁石38の電磁力を受けて動作する。このため、始動制御の実行中は、可動部50が固有振動周期Tと異なる周期で振動する。
【0039】
始動制御の実行に伴って可動部50の振幅が増幅される過程で、第1電磁石32および第2電磁石38が発する電磁力は、アッパスプリング26およびロアスプリング22のバネ力が可動部50の変位速度を下げようとする際に、そのバネ力に抗って変位速度の低下を妨げるように作用する。第1電磁石32および第2電磁石38の発する電磁力がこのように作用すると、可動部50が単振動している場合に比して、可動部50が上死点または下死点に到達するタイミングが遅延する。このため、始動制御が実行されている場合、可動部50の振動周期Tは、具体的には、図2(A)に示す如く固有振動周期Tに比して長期化する。
【0040】
また、可動部50の振動周期Tに現れる長期化の傾向は、第1電磁石32または第2電磁石38とアーマチャ30との間に作用する電磁力が強力であるほど小さく、その電磁力が小さいほど顕著となる。第1電磁石32または第2電磁石38とアーマチャ30との間に作用する電磁力は、両者間の距離が短くなるに連れて大きくなる。このため、始動制御の過程で振動周期Tに生ずる長期化の傾向は、可動部50の振幅が小さい領域で顕著であり、可動部50の振幅が増大するに連れて消滅する。
【0041】
図3は、始動制御が開始された後、可動部50に生じた振動の回数kと、可動部50の振動周期Tとの関係を表す図を示す。可動部50の振幅は、始動制御が開始された後、可動部50の振動回数kが増すに連れて大きくなる。このため、可動部50の振動周期Tは、始動制御が開始された後、振動回数kが増すに連れて、固有振動周期Tに比して大きな値から固有振動周期Tに近づく傾向を示す。
【0042】
図2(D)および図2(E)に示す如く、本実施例の電磁駆動弁10においては、始動制御の過程で可動部50の振動周期Tが上記の如く変化することを考慮して、固有振動周期Tに補正値δを加算した周期“T+δ”を一周期として、アッパコイル34およびロアコイル40に対して励磁電流を供給することとしている。
【0043】
図4は、励磁電流の供給周期の補正に用いられる補正項δを求める際に参照されるマップの一例を示す。図4に示す如く、補正項δは、始動制御が開始された後、可動部50に生じた振動の回数kが増すに連れて小さな値に変化する。図4に示すマップによれば、励磁電流の供給周期T+δを、始動制御が開始された後、可動部50の振動回数kが増すに連れて、可動部50の振動周期Tと同様に固有振動周期Tに近づけることができる。
【0044】
また、始動制御の実行中に可動部50の振動周期Tに現れる長期化の傾向は、上述の如く、第1電磁石32および第2電磁石38が発生する電磁力が大きいほど抑制される。従って、始動制御の実行中に、可動部50の振動周期Tに生ずる変化幅を抑制するためには、可動部50の振幅が小さい段階ではアッパコイル34およびロアコイル40に大きな励磁電流を供給し、かつ、可動部50の振幅が増大した後はアッパコイル34およびロアコイル40に小さな励磁電流を供給することが適切である。更に、励磁電流を上記の如く変化させることは、始動制御の実行に伴う消費電力を削減するうえでも有効である。
【0045】
図2(D)に示す如く、電磁駆動弁10において、アッパコイル34およびロアコイル40に供給される励磁電流は、振動回数kが少なく、可動部50の振幅が小さい段階では第1の電流Iに設定される。また、可動部50の振幅が充分に大きな値に到達する段階では、その励磁電流が第1の電流Iに比して小さな第2の電流Iに設定される。このため、電磁駆動弁10によれば、始動制御の実行中に可動部50の振動周期Tが大幅に変化するのを防止することができると共に、少ない消費電力で始動制御を完了させることができる。
【0046】
図5は、上記の機能を実現すべく、電磁駆動弁10において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図5に示すルーチンは、車両のイグニッションスイッチがオン状態とされた後、繰り返し起動されるルーチンである。本ルーチンが起動されると、先ずステップ100の処理が実行される。
ステップ100では、フラグXCLOSEがオン状態であるか否かが判別される。フラグXCLOSEは、イグニッションスイッチがオン状態とされた後、始動制御が実行されることにより弁体12が閉弁位置まで変位したか否かを表すフラグである。本ステップ100で、既にXCLOSE=ONが成立すると判別される場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンが終了される。一方、未だXCLOSE=ONが成立しないと判別される場合は、次にステップ102の処理が実行される。
【0047】
ステップ102では、カウンタkがインクリメントされる。カウンタkは、アッパコイル34およびロアコイル40に励磁電流を供給した繰り返し回数を係数するためのカウンタである。カウンタkは、イグニッションスイッチがオンとされる毎に初期化処理により“0”とされる。本実施例において、カウンタkの計数値は、始動制御が開始された後、可動部50に生じた振動の回数と一致する。本ステップ102の処理が終了すると、次にステップ104の処理が実行される。
【0048】
ステップ104では、カウンタkの計数値に基づいて、励磁電流の供給周期Tを設定する処理が実行される。本ステップ104では、具体的には、上記図4に示すマップを参照してカウンタkの計数値に対応する補正項δを求めると共に、固有振動周期tにその補正項δを加算した値を供給周期Tとして記憶する処理が実行される。本ステップ104の処理が終了すると、次にステップ106の処理が実行される。
【0049】
ステップ106では、アッパコイル34に対して励磁電流Iを供給する処理が実行される。励磁電流Iは、イニシャル処理により、第1の電流Iに設定されている。本ステップ106の処理が終了すると、次にステップ108の処理が実行される。
ステップ108では、アッパコイル34に励磁電流が供給され始めた後、供給周期Tの半分の時間“T/2”が経過したか否かが判別される。本ステップ108の処理は、T/2が経過したと判別されるまで繰り返し実行される。その結果、所定時間T/2が経過したと判別されると、次にステップ110の処理が実行される。
【0050】
ステップ110では、アッパコイル34への励磁電流の供給を停止する処理が実行される。本ステップ110の処理が実行されると、次にステップ112の処理が実行される。
ステップ112では、ロアコイル40に対して励磁電流Iを供給する処理が実行される。本ステップ112の処理が終了すると、次にステップ114の処理が実行される。
【0051】
ステップ114では、ロアコイル40に励磁電流が供給され始めた後、供給周期Tの半分の時間“T/2”が経過したか否かが判別される。本ステップ114の処理は、T/2が経過したと判別されるまで繰り返し実行される。その結果、所定時間T/2が経過したと判別されると、次にステップ116の処理が実行される。
【0052】
ステップ116では、ロアコイル40への励磁電流の供給を停止する処理が実行される。本ステップ116の処理が実行されると、次にステップ118の処理が実行される。
ステップ118では、カウンタkの計数値kが所定値k以上であるか否かが判別される。上記の判別の結果、k≧kが成立しない場合は、始動制御が開始された後、可動部50の振動回数が、未だ励磁電流Iを第1の電流Iから第2の電流Iに変更すべき回数に達していないと判断される。この場合、次にステップ120の処理が実行される。一方、既にk≧kが成立すると判別される場合は、励磁電流Iを第2の電流Iとすべき時期が到来していると判断される。この場合、次にステップ122の処理が実行される。
【0053】
ステップ120では、励磁電流Iを第1の電流Iとする処理が実行される。本ステップ120の処理が終了すると、次にステップ124の処理が実行される。
ステップ122では、励磁電流Iを第2の電流Iとする処理が実行される。本ステップ122の処理が終了すると、次にステップ124の処理が実行される。
【0054】
ステップ124では、カウンタkの計数値が所定回数N以上であるか否かが判別される。所定回数Nは、始動制御によって可動部50を振動させるべき回数である。上記の判別の結果、k≧Nが成立しない場合は、可動部50の振動回数が未だ不十分であると判断することができる。この場合、以後、再び上記ステップ102以降の処理が実行される。一方、K≧Nが成立する場合は、既に可動部50の振幅が充分に成長していると判断することができる。この場合、次にステップ126の処理が実行される。
【0055】
ステップ126では、フラグXCLOSEがオン状態とされる。本ステップ126の処理が終了すると、今回のルーチンが終了される。
上記の処理によれば、始動制御が開始された後、可動部50に所定回数kの振動が生ずるまでは励磁電流Iを第1の電流Iとし、可動部50の振動回数が所定回数k以上となると、励磁電流Iを第2の電流I(<I)とすることができる。このため、本実施例の電磁駆動弁10によれば、始動制御の実行中に可動部50の振動周期に生ずる変動の幅を小さく抑制することができる。
【0056】
また、上記の処理によれば、始動制御の実行中、常に、励磁電流Iの供給周期Tを、可動部50の振動周期と精度良く一致させることができる。このため、本実施例の電磁駆動弁10によれば、その始動が要求された後、少ない消費電力で、極めて効率的に電磁駆動弁10を定常作動状態に移行させることができる。
ところで、上記の実施例においては、励磁電流の供給周期Tを、固有振動周期Tに比して大きな周期から固有振動周期Tに向けて低下させる制御と、励磁電流Iを第1の電流Iから第2の電流Iに低下させる制御とを、共に実行することとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの制御を、互いに独立に実行することとしてもよい。
【0057】
また、上記の実施例においては、始動制御の実行中に、励磁電流を2段階に変化させることとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、励磁電流を、第1の電流Iから第2の電流Iまで、段階的または連続的に変化させることとしてもよい。
尚、上記の実施例においては、アッパスプリング26およびロアスプリング22が前記請求項1および前記請求項2記載の「バネ部材」に、第1電磁石32および第2電磁石38が前記請求項1および前記請求項2記載の「電磁石」に、それぞれ相当していると共に、電磁駆動弁10が、上記ステップ106〜116の処理を実行することにより前記請求項1および前記請求項2記載の「始動制御手段」が、上記ステップ102,104の処理を実行することにより前記請求項記載の「周期変更手段」が、それぞれ実現されている。また、上記の実施例においては、電磁駆動弁10が、上記ステップ118〜122の処理を実行することにより、前記請求項および前記請求項記載の「励磁電流変更手段」が、それぞれ実現されている。
【0058】
【発明の効果】
上述の如く、請求項1記載の発明によれば、始動制御中にアーマチャを電磁石側へ変位させる際に電磁石に供給される励磁電流を必要最小限に抑制しつつ、始動制御中に生ずるアーマチャの振動周期を、ほぼ一定に維持することができる。このため、本発明に係る内燃機関の電磁駆動弁によれば、優れた省電力特性を実現することができる。
【0059】
請求項2記載の発明によれば、始動制御の過程でアーマチャの振動周期を一定に維持する制御と、電磁石が電磁力を発生する周期とアーマチャの振動周期とを一致させる制御との双方を実行することができる。このため、本発明に係る内燃機関の電磁駆動弁によれば、優れた省電力特性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である電磁駆動弁の全体構成図である。
【図2】図2(A)は、本実施例の電磁駆動弁において始動制御が実行される場合に弁体に生ずる変位を表す図である。
図2(B)は、励磁電流の供給周期を可動部の固有振動周期Tに一致させた場合にアッパコイルに供給される励磁電流の波形を表す図である。
図2(C)は、励磁電流の供給周期を可動部の固有振動周期Tに一致させた場合にロアコイルに供給される励磁電流の波形を表す図である。
図2(D)は、本実施例の電磁駆動弁において始動制御が実行される際にアッパコイルに供給される励磁電流の波形を表す図である。
図2(E)は、本実施例の電磁駆動弁において始動制御が実行される際にロアコイルに供給される励磁電流の波形を表す図である。
【図3】本実施例の電磁駆動弁において始動制御が開始された後に可動部に発生する振動回数kと、可動部の振動周期Tとの関係を表す図である。
【図4】本実施例の電磁駆動弁において始動制御が実行される際に補正項δを求めるために参照されるマップの一例である。
【図5】本実施例の電磁駆動弁において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【符号の説明】
10 電磁駆動弁
12 弁体
20 プランジャ
30 アーマチャ
32 第1電磁石
34 アッパコイル
36 アッパコア
38 第2電磁石
40 ロアコイル
42 ロアコア
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine, and more particularly to an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine that functions as an intake valve or an exhaust valve of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art An electromagnetically driven valve for an internal combustion engine has been conventionally known, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-213913. The conventional electromagnetically driven valve includes a valve body functioning as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, and an armature connected to the valve body. The valve body and the armature can be displaced in the axial direction of the valve body. Hereinafter, the valve body and the armature will be referred to as movable parts.
[0003]
A first electromagnet and an upper spring are disposed above the armature. A second electromagnet and a lower spring are provided below the armature. The armature is held at a neutral position by an upper spring and a lower spring. Each of the first electromagnet and the second electromagnet generates an electromagnetic force for attracting the armature when an exciting current is supplied.
[0004]
According to the above-mentioned conventional electromagnetically driven valve, by supplying an exciting current to the first electromagnet, the movable portion held by the upper spring and the lower spring can be displaced toward the first electromagnet. When the supply of the exciting current to the first electromagnet is stopped after the armature is displaced to the first electromagnet side, the movable portion starts simple oscillation by the spring force of the upper spring and the lower spring.
[0005]
The period T of the simple vibration is a natural vibration period T determined by the mass M of the movable portion and the spring constant K of the upper spring and the lower spring.0= 2π√ (M / K). Therefore, in the above-described conventional apparatus, after the supply of the exciting current to the first electromagnet is stopped, the predetermined time “T0It can be determined that the movable portion has reached the vicinity of the second electromagnet at the point of time when "/ 2" has elapsed.
[0006]
When an exciting current is supplied to the second electromagnet when the movable section reaches the vicinity of the second electromagnet, an electromagnetic force that draws the armature toward the second electromagnet can be generated. When the above-described electromagnetic force is generated, the armature can be displaced until the armature reaches the second electromagnet, compensating for the sliding loss generated during the simple vibration. Thereafter, the valve element can be opened and closed by repeatedly supplying an exciting current to the first electromagnet and the second electromagnet at an appropriate timing. As described above, according to the above-described conventional electromagnetically driven valve, after the armature held at the neutral position is once drawn to the first electromagnet side, the valve body is operated with low power consumption by utilizing the simple vibration of the movable portion. Can be opened and closed.
[0007]
In the above-mentioned conventional electromagnetically driven valve, the armature held at the neutral position can be drawn to the first electromagnet side by continuously supplying a large exciting current to the first electromagnet. However, according to such a method, large power is consumed when the armature is drawn to the first electromagnet side. Therefore, when the conventional electromagnetically driven valve draws the armature held at the neutral position to the first electromagnet, the first electromagnet and the second electromagnet apply the above-described natural oscillation period T to the first electromagnet.0Is set as one cycle, the start control for supplying the exciting current alternately is executed.
[0008]
According to the above-described start control, the movable portion is displaced toward the first electromagnet by gradually increasing the amplitude of the movable portion without supplying an extremely large exciting current to the first electromagnet and the second electromagnet. Can be done. Therefore, according to the conventional electromagnetically driven valve, the movable portion held at the neutral position can be drawn toward the first electromagnet with low power consumption.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described natural oscillation period T0Is a cycle realized when the movable portion makes a simple vibration using only the spring force of the upper spring and the lower spring as an external force. On the other hand, in the above-described conventional electromagnetically driven valve, the electromagnetic force is used to drive the movable portion during both the start control and the steady operation.
[0010]
The electromagnetic force during the steady operation is merely used as a supplement to compensate for the sliding loss caused by the sliding of the movable part. In this case, the vibration period T of the movable part is substantially equal to the natural vibration period T0Matches. Therefore, during the steady operation, the vibration period T of the movable part is substantially changed to the natural vibration period T.0However, no inconvenience arises.
On the other hand, in the above-described start control process, the electromagnetic force is used to forcibly increase the amplitude generated in the movable portion due to the simple vibration. In this case, the vibration period T of the movable part is equal to the natural vibration period T0Shows a tendency to lengthen as compared to.
[0011]
The tendency of prolongation appearing in the vibration period T of the movable part becomes smaller as the electromagnetic force acting between the first electromagnet or the second electromagnet and the armature is stronger. The electromagnetic force acting between the first electromagnet or the second electromagnet and the armature increases as the distance between the two decreases. For this reason, the tendency of the vibration cycle T to be prolonged in the process of the starting control is such that the longer the distance between the first electromagnet and the armature and the longer the distance between the second electromagnet and the armature, that is, the smaller the amplitude of the movable portion. It becomes more noticeable.
[0012]
As described above, in the electromagnetically driven valve, during the execution of the start control, particularly at the stage where the amplitude of the movable portion is small, the movable portion has the natural oscillation period T.0A phenomenon occurs in which the vibration occurs with a longer period T than that of FIG. In order to efficiently displace the armature held at the neutral position toward the first electromagnet, the oscillation period T of the movable portion coincides with the period at which the first electromagnet and the second electromagnet generate electromagnetic force. Is desirable. In this regard, the above-described conventional apparatus is not always optimal for saving power of the electromagnetically driven valve.
[0013]
The present invention has been made in view of the above points, and provides an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine that exhibits excellent power saving characteristics when initially driving an armature held at a neutral position. Aim.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to provide a valve element constituting an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, an armature that operates together with the valve element, and the valve element and the armature facing a neutral position. An electromagnetically driven valve of an internal combustion engine, comprising: a biasing spring member; and an electromagnet that generates an electromagnetic force that draws the armature.
When pulling the armature held at the neutral position toward the electromagnet, a start control unit that executes start control for generating an electromagnetic force in a predetermined cycle on the electromagnet,
In the process of the starting control, an exciting current supplied to the electromagnet when displacing the armature to the electromagnet side,When the amplitude of the armature reaches a sufficiently large value,From the first currentTheExciting current changing means for changing to a second current smaller than the first current;
This is achieved by an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine comprising:
[0017]
In the present invention, the armature held at the neutral position is displaced toward the electromagnet when the start control is executed. In the process of the starting control, the first current is supplied to the electromagnet while the amplitude of the armature is small. In this case, although the distance between the armature and the electromagnet is long, a large electromagnetic force acts between them. In this case, the tendency of prolongation appearing in the vibration period of the armature is suppressed. On the other hand, after the armature amplitude has increased, the second current (<first current) is supplied to the electromagnet. After the amplitude of the armature has increased, even if the exciting current supplied to the electromagnet is reduced to the second current, the oscillation cycle of the armature does not tend to be significantly prolonged. For this reason, the oscillation cycle of the armature during the start control is maintained at a substantially constant cycle. During the execution of the start control, the electromagnet generates an electromagnetic force at a predetermined cycle corresponding to the predetermined cycle. Therefore, according to the present invention, the armature can be efficiently displaced to the vicinity of the electromagnet with low power consumption.
[0018]
Further, the above object is achieved by providing a valve element constituting an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, an armature operating with the valve element, and directing the valve element and the armature to a neutral position. An electromagnetically driven valve of an internal combustion engine, comprising: a spring member that biases and biases, and an electromagnet that generates an electromagnetic force that draws the armature.
When pulling the armature held at the neutral position toward the electromagnet, a start control unit that executes start control for generating an electromagnetic force in a predetermined cycle on the electromagnet,
In the process of the start control, the predetermined cycle, a cycle changing means for approaching the natural oscillation cycle from a cycle larger than the natural oscillation cycle of the armature,
In the process of the starting control, an exciting current supplied to the electromagnet when displacing the armature to the electromagnet side,When the amplitude of the armature reaches a sufficiently large value,From the first currentTheExciting current changing means for changing to a second current smaller than the first current;
This is also achieved by an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine having:
[0019]
In the present invention, during the execution of the start control, (1) the control for suppressing the fluctuation of the oscillation cycle of the armature by changing the exciting current supplied to the electromagnet, and (2) the cycle for supplying the exciting current to the electromagnet. By making the change, both the period in which the electromagnet generates the electromagnetic force and the control to match the amplitude period of the armature are executed. In this case, the armature can be efficiently displaced to the vicinity of the electromagnet by the start control while suppressing power consumption to a necessary minimum.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electromagnetically driven valve 10 according to one embodiment of the present invention. The electromagnetically driven valve 10 includes a valve element 12. The valve body 12 is a member that constitutes an intake valve of the internal combustion engine. The valve body 12 is disposed on the cylinder head 13 so as to be exposed in the combustion chamber of the internal combustion engine. An intake port 14 is shown in the cylinder head 13 of the internal combustion engine. A valve seat 11 for the valve body 12 is formed in the intake port 14. The intake port 14 is turned on when the valve body 12 is separated from the valve seat 11, and is shut off when the valve body 12 is seated on the valve seat 11.
[0021]
A valve shaft 15 is fixed to the valve body 12. The valve shaft 15 is held by a valve guide 16 so as to be slidable in the axial direction. The valve guide 16 is supported by the cylinder head 13. The lower cap 18 of the electromagnetically driven valve 10 is fixed to the valve guide 16. A plunger 20 made of a nonmagnetic material is fixed to an upper portion of the valve shaft 15.
[0022]
A lower retainer 21 is fixed to the upper end of the valve shaft 15. Between the lower retainer 21 and the lower cap 18, a lower spring 22 that generates a biasing force in a direction to separate the lower retainer 21 and the lower cap 18 is provided. The lower spring 22 urges the lower retainer 21, that is, the plunger 20 and the valve body 12, upward in FIG.
[0023]
On the other hand, an upper retainer 24 is fixed to the upper end of the plunger 20. The lower end of the upper spring 26 is in contact with the upper part of the upper retainer 24. The upper spring 26 urges the upper retainer 24, that is, the plunger 20 and the valve body 12 downward in FIG.
A cylindrical upper cap 27 is arranged around the upper spring 26 so as to surround the outer periphery thereof. Further, an adjusting bolt 28 is provided at an upper end of the upper cap 27. The upper end of the upper spring 26 is in contact with the adjuster bolt 28.
[0024]
An armature 30 is joined to the plunger 20. The armature 30 is an annular member made of a magnetic material. Above the armature 30, a first electromagnet 32 is provided. The first electromagnet 32 includes an upper coil 34 and an upper core 36. A second electromagnet 38 is provided below the armature 30. The second electromagnet 38 includes a lower coil 40 and a lower core 42. The upper core 36 and the lower core 42 are members made of a magnetic material, and hold the plunger 20 slidably at the center thereof.
[0025]
An outer cylinder 44 is provided on the outer periphery of the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38. The outer cylinder 44 holds both the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 so that a predetermined interval is ensured. The above-described upper cap 27 is fixed to the cylinder head 13 by a mounting bracket 46 and a mounting bolt 48 so as to contact the upper end surface of the first electromagnet 32. On the other hand, the above-described lower cap 18 is fixed inside the cylinder head 13 so as to abut on the vicinity of the lower end of the second electromagnet 38. The adjuster bolt 28 described above is adjusted so that the neutral position of the armature 30 is at an intermediate point between the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38.
[0026]
Hereinafter, the operation of the electromagnetically driven valve 10 will be described. When the exciting current is not supplied to the upper coil 34 and the lower coil 40, the armature 30 is maintained at its neutral position, that is, between the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38. When the supply of the exciting current to the upper coil 34 is started in a state where the armature 30 is maintained at the neutral position, an electromagnetic force that draws the armature 30 toward the first electromagnet 32 between the armature 30 and the first electromagnet 32. Occurs.
[0027]
Therefore, according to the electromagnetically driven valve 10, by supplying an appropriate excitation current to the upper coil 34, the armature 30, the plunger 20, the valve element 12, and the like can be displaced toward the first electromagnet 32. Hereinafter, a portion displaced together with the armature 30 is referred to as a movable portion 50.
In the electromagnetically driven valve 10, the displacement of the movable portion 50 can be continued until the armature 30 comes into contact with the upper core 36. The electromagnetically driven valve 10 is designed such that the valve element 12 is seated on the valve seat 11 when the armature 30 is displaced until it contacts the upper core 36. Therefore, according to the electromagnetically driven valve 10, by supplying an appropriate exciting current to the upper coil 34, the valve body 12 can be displaced to the valve closing position.
[0028]
When the valve element 12 is maintained at the valve closing position, the upper spring 26 and the lower spring 22 generate an urging force for urging the movable portion 50 toward the neutral position. In such a situation, when the supply of the exciting current to the upper coil 34 is stopped, the movable portion 50 thereafter starts a simple oscillation by the spring force of the upper spring 26 and the lower spring 22.
[0029]
The period T of the simple vibration is a natural vibration period T determined by the mass M of the movable portion 50 and the spring constants K of the upper spring 26 and the lower spring 22.0= 2π√ (M / K). Therefore, in the electromagnetically driven valve 10, after the supply of the exciting current to the upper coil 34 is stopped, the predetermined time “T0It can be determined that the armature 30 has reached the vicinity of the lower core 42 at the point of time when "/ 2" has elapsed.
[0030]
When an exciting current is supplied to the lower coil 40 when the armature 30 reaches the vicinity of the lower core 42, an electromagnetic force that draws the armature 30 toward the second electromagnet 38 can be generated. When the above electromagnetic force is generated, the displacement of the movable portion 50 can be continued until the armature 30 contacts the lower core 42 by compensating for the sliding loss generated during the simple vibration.
[0031]
The electromagnetically driven valve 10 is designed such that when the armature 30 contacts the lower core 42, the valve body 12 reaches the fully open position. Therefore, if the excitation current is supplied to the lower coil 40 at the predetermined timing as described above after the supply of the excitation current to the upper coil 34 is stopped, the valve body 12 is displaced from the closed position to the fully opened position with low power consumption. be able to.
[0032]
When the supply of the exciting current to the lower core 42 is stopped after the armature 30 contacts the lower core 42, the movable portion 500The simple oscillation starts in the simple oscillation period. As a result, the armature 30 is displaced upward in FIG. Thereafter, when the exciting current is repeatedly supplied to the upper coil 34 and the lower coil 40 at an appropriate timing, the valve element 12 can be appropriately opened and closed with small power consumption.
[0033]
As described above, in order to operate the stopped electromagnetically driven valve 10, it is necessary to displace the armature 30 held at the neutral position until the armature 30 once comes into contact with the upper core 36 (or the lower core 42). The above displacement can also be generated by continuously supplying a sufficiently large exciting current to the upper coil 34, for example. However, if the above-described displacement is to be generated by such a method, a large current is consumed when the electromagnetically driven valve 10 is started.
[0034]
When the movable portion 50 of the electromagnetically driven valve 10 is released from the neutral position and the constraint is released, the above-described natural vibration period T0Starts a simple vibration with. Further, the amplitude accompanying the simple vibration of the movable part 50 is such that when the movable part 50 is displaced toward the first electromagnet 32, the first electromagnet generates an electromagnetic force, and the movable part 50 The second electromagnet 38 can be grown by generating an electromagnetic force in the process of being displaced toward.
[0035]
Therefore, when the electromagnetic drive valve 10 is started, if an electromagnetic force is generated in the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 so that the above condition is satisfied, a large exciting current is applied to the upper coil 34 and the lower coil 40. Without supplying, a large amplitude can be given to the movable section 50. If the amplitude of the movable section 50 is increased until the armature 30 contacts the upper core 36 (or the lower core 42), the electromagnetically driven valve 10 can be started with less power consumption.
[0036]
When the start is required, the electromagnetically driven valve 10 of this embodiment alternately supplies an exciting current to the upper coil 34 and the lower coil 40 with a predetermined oscillation cycle T as one cycle, so that the solenoid drive valve 10 is set to the neutral position. The held armature 30 is drawn toward the upper core 36 (or the lower core 42). Hereinafter, this control is referred to as start control. The electromagnetically driven valve 10 is characterized in that a cycle T for supplying an exciting current to the upper coil 34 and the lower coil 40 in the process of starting control is changed according to the amplitude of the movable section 50. Hereinafter, the characteristic portion of the electromagnetically driven valve 10 will be described with reference to FIGS.
[0037]
FIG. 2A shows a displacement generated in the valve body 12 when the above-described start control is performed in the electromagnetically driven valve 10. 2 (B) and 2 (C) show that the supply period T of the exciting current is different from the natural oscillation period T of the movable section 50.0The waveforms of the exciting current supplied to the upper coil 34 or the lower coil 40 are shown in the case where. FIGS. 2C and 2D show the waveforms of the exciting current supplied to the upper coil 34 and the lower coil 40 when the starting control is executed in the present embodiment.
[0038]
When the above-described start control is performed, the supply cycle T of the exciting current is set to the natural oscillation cycle T0It is conceivable to make it match. However, the natural vibration period T of the movable part 500Is a vibration cycle realized when the movable portion 50 makes a simple vibration using only the spring force of the upper spring 26 and the lower spring 22 as an external force. On the other hand, during the execution of the start control, the movable portion 50 operates by receiving the electromagnetic force of the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 in addition to the spring force of the upper spring 26 and the lower spring 22. For this reason, during execution of the start control, the movable section 500It vibrates at a different cycle.
[0039]
In the process of amplifying the amplitude of the movable portion 50 along with the execution of the start control, the electromagnetic force generated by the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 causes the spring force of the upper spring 26 and the lower spring 22 to change the displacement of the movable portion 50 When the speed is to be reduced, it acts to prevent the displacement speed from lowering against the spring force. When the electromagnetic force generated by the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 acts in this manner, the timing at which the movable unit 50 reaches the top dead center or the bottom dead center as compared with the case where the movable unit 50 oscillates simply. Is delayed. For this reason, when the start control is being executed, the vibration period T of the movable portion 50 is, specifically, as shown in FIG.0Is longer than that of
[0040]
Further, the tendency of the prolongation appearing in the vibration period T of the movable portion 50 is smaller as the electromagnetic force acting between the first electromagnet 32 or the second electromagnet 38 and the armature 30 is stronger, and the smaller the electromagnetic force is, It becomes remarkable. The electromagnetic force acting between the first electromagnet 32 or the second electromagnet 38 and the armature 30 increases as the distance between them decreases. Therefore, the tendency of the vibration period T to be prolonged in the process of the start control is remarkable in a region where the amplitude of the movable section 50 is small, and disappears as the amplitude of the movable section 50 increases.
[0041]
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the number of vibrations k generated in the movable unit 50 and the vibration period T of the movable unit 50 after the start control is started. After the start control is started, the amplitude of the movable section 50 increases as the number of vibrations k of the movable section 50 increases. For this reason, the vibration period T of the movable section 50 becomes longer as the number of vibrations k increases after the start control is started.0The natural oscillation period T0Shows a tendency to approach.
[0042]
As shown in FIGS. 2 (D) and 2 (E), in the electromagnetically driven valve 10 of the present embodiment, in consideration of the fact that the oscillation period T of the movable portion 50 changes as described above in the process of starting control, Natural vibration period T0Correction value δkIs added to the cycle “T0+ Δk"Is one cycle, and an exciting current is supplied to the upper coil 34 and the lower coil 40.
[0043]
FIG. 4 shows a correction term δ used for correcting the supply cycle of the exciting current.k1 shows an example of a map that is referred to when obtaining a. As shown in FIG.kChanges to a smaller value as the number k of vibrations generated in the movable unit 50 increases after the start control is started. According to the map shown in FIG. 4, the excitation current supply period T0+ ΔkAfter the start control is started, as the number of vibrations k of the movable unit 50 increases, the natural vibration period T0Can be approached.
[0044]
Further, as described above, the tendency of the prolongation appearing in the vibration period T of the movable portion 50 during the execution of the start control is suppressed as the electromagnetic force generated by the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 increases. Therefore, in order to suppress the variation width generated in the oscillation period T of the movable section 50 during the execution of the start control, a large excitation current is supplied to the upper coil 34 and the lower coil 40 when the amplitude of the movable section 50 is small, and After the amplitude of the movable section 50 increases, it is appropriate to supply a small exciting current to the upper coil 34 and the lower coil 40. Further, changing the exciting current as described above is also effective in reducing the power consumption accompanying the execution of the start control.
[0045]
As shown in FIG. 2D, in the electromagnetically driven valve 10, the exciting current supplied to the upper coil 34 and the lower coil 40 has a small number of vibrations k and a first current I at a stage where the amplitude of the movable portion 50 is small.LIs set to At the stage where the amplitude of the movable section 50 reaches a sufficiently large value, the exciting current becomes the first current ILSecond current I smaller than2Is set to For this reason, according to the electromagnetically driven valve 10, it is possible to prevent the vibration period T of the movable portion 50 from changing significantly during the execution of the start control, and to complete the start control with low power consumption. .
[0046]
FIG. 5 shows a flowchart of an example of a control routine executed in the electromagnetically driven valve 10 in order to realize the above functions. The routine shown in FIG. 5 is a routine that is repeatedly started after the ignition switch of the vehicle is turned on. When this routine is started, first, the process of step 100 is executed.
In step 100, it is determined whether or not the flag XCLOSE is on. The flag XCLOSE is a flag indicating whether or not the valve body 12 has been displaced to the valve closing position by performing the start control after the ignition switch is turned on. If it is determined in step 100 that XCLOSE = ON has already been established, the current routine is terminated without any further processing. On the other hand, if it is determined that XCLOSE = ON is not established, the process of step 102 is executed next.
[0047]
In step 102, the counter k is incremented. The counter k is a counter for counting the number of repetitions of supplying the exciting current to the upper coil 34 and the lower coil 40. The counter k is set to “0” by the initialization process every time the ignition switch is turned on. In the present embodiment, the count value of the counter k matches the number of vibrations generated in the movable unit 50 after the start control is started. When the process of step 102 is completed, the process of step 104 is executed.
[0048]
In step 104, a process of setting the supply period T of the exciting current based on the count value of the counter k is executed. In step 104, specifically, the correction term δ corresponding to the count value of the counter k with reference to the map shown in FIG.kAnd the natural oscillation period t0The correction term δkIs stored as the supply cycle T. When the process of step 104 is completed, the process of step 106 is executed.
[0049]
In step 106, a process of supplying the exciting current I to the upper coil 34 is executed. The exciting current I is converted into a first current ILIs set to When the process of step 106 is completed, the process of step 108 is executed next.
In step 108, it is determined whether or not half the period “T / 2” of the supply period T has elapsed after the excitation current was started to be supplied to the upper coil 34. The process of step 108 is repeatedly executed until it is determined that T / 2 has elapsed. As a result, when it is determined that the predetermined time T / 2 has elapsed, the process of step 110 is performed next.
[0050]
In step 110, a process of stopping the supply of the exciting current to the upper coil 34 is executed. When the process of step 110 is performed, the process of step 112 is performed next.
In step 112, a process of supplying the exciting current I to the lower coil 40 is executed. When the process of step 112 is completed, the process of step 114 is performed next.
[0051]
In step 114, it is determined whether or not half the period "T / 2" of the supply period T has elapsed after the excitation current was started to be supplied to the lower coil 40. The process of step 114 is repeatedly executed until it is determined that T / 2 has elapsed. As a result, when it is determined that the predetermined time T / 2 has elapsed, the process of step 116 is executed next.
[0052]
In step 116, a process of stopping the supply of the exciting current to the lower coil 40 is executed. After the process of step 116 is performed, the process of step 118 is performed next.
In step 118, the count value k of the counter k0Is a predetermined value k0It is determined whether or not this is the case. As a result of the above determination, k ≧ k0Does not hold, after the start-up control is started, the number of vibrations of the movable portion 50 causes the exciting current I to still be the first current ILFrom the second current ISIt is determined that the number of times to change to has not been reached. In this case, the process of step 120 is executed next. On the other hand, already k ≧ k0Is satisfied, the exciting current I is changed to the second current I.SIt is determined that the time has come. In this case, the process of step 122 is executed next.
[0053]
In step 120, the exciting current I is changed to the first current ILIs performed. When the process of step 120 is completed, the process of step 124 is executed.
In step 122, the exciting current I is changed to the second current ISIs performed. When the process of step 122 is completed, the process of step 124 is executed next.
[0054]
In step 124, it is determined whether or not the count value of the counter k is equal to or greater than a predetermined number N. The predetermined number N is the number of times the movable section 50 should be vibrated by the start control. If k ≧ N is not satisfied as a result of the above determination, it can be determined that the number of vibrations of the movable unit 50 is still insufficient. In this case, the processing after step 102 is executed again. On the other hand, when K ≧ N holds, it can be determined that the amplitude of the movable section 50 has already sufficiently grown. In this case, the process of step 126 is performed next.
[0055]
At step 126, the flag XCLOSE is turned on. When the process of step 126 ends, the current routine ends.
According to the above-described processing, after the start control is started, the predetermined number k0The excitation current I is changed to the first current ILAnd the number of vibrations of the movable part 50 is a predetermined number k0As described above, the exciting current I is changed to the second current IS(<IL). For this reason, according to the electromagnetically driven valve 10 of the present embodiment, it is possible to reduce the width of the fluctuation occurring in the vibration cycle of the movable section 50 during the execution of the start control.
[0056]
Further, according to the above-described processing, the supply cycle T of the exciting current I can always be accurately matched with the oscillation cycle of the movable section 50 during the execution of the start control. Therefore, according to the electromagnetically driven valve 10 of the present embodiment, after the start of the electromagnetically driven valve 10 is requested, the electromagnetically driven valve 10 can be extremely efficiently shifted to the steady operation state with little power consumption.
By the way, in the above embodiment, the supply period T of the exciting current is set to the natural oscillation period T.0The natural oscillation period T0And the exciting current I is reduced to the first current I.LFrom the second current ISAlthough the control for reducing the number of times is executed together, the present invention is not limited to this, and these controls may be executed independently of each other.
[0057]
Further, in the above embodiment, the excitation current is changed in two stages during the execution of the start control, but the present invention is not limited to this, and the excitation current is changed to the first current I.LFrom the second current ISUp to this step may be changed stepwise or continuously.
In the above embodiment, the upper spring 26 and the lower spring 22 correspond to the "spring member" of the first and second aspects, and the first electromagnet 32 and the second electromagnet 38 correspond to the first and the second aspects. The “start control means” according to claim 1 and claim 2 corresponds to the “electromagnet” according to claim 2, and the electromagnetically driven valve 10 executes the processing in steps 106 to 116 described above. By executing the processing of steps 102 and 104 described above.2The described “period changing means” is realized. Further, in the above embodiment, the electromagnetically driven valve 10 performs the processing of steps 118 to 122, thereby making the claims.1And the claims2The described "exciting current changing means" is realized respectively.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention,The oscillation period of the armature generated during the start control can be maintained substantially constant while the exciting current supplied to the electromagnet is suppressed to a necessary minimum when the armature is displaced to the electromagnet side during the start control. Therefore, according to the electromagnetically driven valve of the internal combustion engine according to the present invention, excellent power saving characteristics can be realized.
[0059]
According to the invention described in claim 2,The beginningIn the process of the dynamic control, it is possible to execute both the control for keeping the vibration period of the armature constant and the control for making the period in which the electromagnet generates the electromagnetic force coincide with the vibration period of the armature. Therefore, according to the electromagnetically driven valve of the internal combustion engine according to the present invention, excellent power saving characteristics can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electromagnetically driven valve according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a diagram illustrating a displacement generated in a valve body when start control is performed in the electromagnetically driven valve of the present embodiment.
FIG. 2B shows that the supply cycle of the exciting current is set to the natural oscillation cycle T of the movable part.0FIG. 7 is a diagram illustrating a waveform of an exciting current supplied to an upper coil when the values are matched.
FIG. 2C shows that the supply cycle of the exciting current is set to the natural oscillation cycle T of the movable part.0FIG. 9 is a diagram illustrating a waveform of an exciting current supplied to a lower coil when the values are made to coincide with each other.
FIG. 2D is a diagram illustrating a waveform of an exciting current supplied to the upper coil when the start control is performed in the electromagnetically driven valve of the present embodiment.
FIG. 2E is a diagram illustrating a waveform of an exciting current supplied to the lower coil when starting control is performed in the electromagnetically driven valve of the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the number of vibrations k generated in a movable portion after starting control is started in the electromagnetically driven valve of the present embodiment and a vibration period T of the movable portion.
FIG. 4 shows a correction term δ when starting control is performed in the electromagnetically driven valve of the present embodiment.kIs an example of a map that is referred to in order to obtain a map.
FIG. 5 is a flowchart of an example of a control routine executed in the electromagnetically driven valve of the embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Electromagnetic drive valve
12 valve body
20 plunger
30 Armature
32 1st electromagnet
34 upper coil
36 Upper core
38 2nd electromagnet
40 lower coil
42 Lower Core

Claims (2)

内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する弁体と、前記弁体と共に作動するアーマチャと、前記弁体および前記アーマチャを中立位置に向けて付勢するバネ部材と、前記アーマチャを引き寄せる電磁力を発生する電磁石と、を備える内燃機関の電磁駆動弁において、
前記中立位置に保持されている前記アーマチャを前記電磁石側へ引き寄せる際に、前記電磁石に所定の周期で電磁力を発生させる始動制御を実行する始動制御手段と、
前記始動制御の過程で、前記アーマチャを前記電磁石側へ変位させる際に前記電磁石に供給される励磁電流を、前記アーマチャの振幅が充分に大きな値に到達した段階で、第1の電流から第1の電流に比して小さな第2の電流に変化させる励磁電流変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の電磁駆動弁。
A valve body that constitutes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, an armature that operates together with the valve body, a spring member that urges the valve body and the armature toward a neutral position, and an electromagnetic force that draws the armature. An electromagnet to be generated, and an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine comprising:
When pulling the armature held at the neutral position toward the electromagnet, start control means for executing start control for generating an electromagnetic force at a predetermined cycle on the electromagnet,
In the course of the starting control, the excitation current supplied to the electromagnet when displacing the armature to the electromagnet side, at a stage when the amplitude reaches a sufficiently large value of the armature, the first from the first current Exciting current changing means for changing to a second current smaller than the first current;
An electromagnetically driven valve for an internal combustion engine, comprising:
内燃機関の吸気弁または排気弁を構成する弁体と、前記弁体と共に作動するアーマチャと、前記弁体および前記アーマチャを中立位置に向けて付勢するバネ部材と、前記アーマチャを引き寄せる電磁力を発生する電磁石と、を備える内燃機関の電磁駆動弁において、
前記中立位置に保持されている前記アーマチャを前記電磁石側へ引き寄せる際に、前記電磁石に所定の周期で電磁力を発生させる始動制御を実行する始動制御手段と、
前記始動制御の過程で、前記所定の周期を、前記アーマチャの固有振動周期に比して大きな周期から前記固有振動周期に近づける周期変更手段と、
前記始動制御の過程で、前記アーマチャを前記電磁石側へ変位させる際に前記電磁石に供給される励磁電流を、前記アーマチャの振幅が充分に大きな値に到達した段階で、第1の電流から第1の電流に比して小さな第2の電流に変化させる励磁電流変更手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の電磁駆動弁。
A valve body that constitutes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine, an armature that operates together with the valve body, a spring member that urges the valve body and the armature toward a neutral position, and an electromagnetic force that draws the armature. An electromagnet to be generated, and an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine comprising:
When pulling the armature held at the neutral position toward the electromagnet, start control means for executing start control for generating an electromagnetic force at a predetermined cycle on the electromagnet,
In the process of the starting control, the predetermined cycle, a cycle changing means for approaching the natural oscillation cycle from a cycle larger than the natural oscillation cycle of the armature,
In the course of the starting control, the excitation current supplied to the electromagnet when displacing the armature to the electromagnet side, at a stage when the amplitude reaches a sufficiently large value of the armature, the first from the first current Exciting current changing means for changing to a second current smaller than the first current;
An electromagnetically driven valve for an internal combustion engine, comprising:
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