JP3551072B2

JP3551072B2 - 電磁駆動弁

Info

Publication number: JP3551072B2
Application number: JP7664299A
Authority: JP
Inventors: 正司勝間田; 義博岩下; 功松本; 正明田中; 啓二四重田; 秀之西田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2004-08-04
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000274219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁駆動弁に係り、特に、弁体とアーマチャとの間に介装された油圧式ゼロラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば特開平１０−２５２４２６号に開示される電磁駆動弁が公知である。この電磁駆動弁は、内燃機関の吸気弁又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、アーマチャに弁体の開弁方向及び閉弁方向の電磁力をそれぞれ付与する開弁用及び閉弁用の電磁石とを備えている。従って、前記従来の電磁駆動弁によれば、各電磁石を交互に励磁することにより弁体を全開位置と全閉位置との間で開閉駆動することができる。
【０００３】
また、上記従来の電磁駆動弁は、アーマチャが閉弁用電磁石に吸引され、かつ弁体が弁座に着座した状態で、アーマチャと弁体との間に隙間が形成されるように構成されている。かかる構成によれば、弁体の膨張や、弁体と弁座との着座面の摩耗により弁体とアーマチャとの相対変位が生じた場合にも、上記隙間によりその相対変位を吸収することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電磁駆動弁の如く弁体とアーマチャとの間に隙間が形成されると、弁体を開弁させる際にアーマチャが弁体に衝突する際に衝突音が発生し、電磁駆動弁の作動音が増大してしまう。かかる作動音の増大を防止するため、弁体とアーマチャとの間に油圧式のゼロラッシュアジャスタを設けることが考えられている。ゼロラッシュアジャスタは、弁体とアーマチャとの相対変位に応じて伸縮する機構である。かかるゼロラッシュアジャスタを設けることで、弁体とアーマチャとの間に隙間が生じるのを防止して作動音を低減することができる。
【０００５】
しかし、内燃機関が駆動されていない時、すなわち弁体の休止時には、上記ゼロラッシュアジャスタへの給油は停止されており、駆動時よりも収縮した状態となっている。この影響はアーマチャにまで及び、アーマチャの停止位置が本来の中立位置から変位している。そのために内燃機関の始動時、初期駆動制御を行った後に、弁体の開閉駆動を開始して通常駆動時と同じように電磁石に励磁電流を供給してもアーマチャと電磁石との位置関係が変位しているため、アーマチャへの電磁力が過大となるか又は不足した状態になり、アーマチャを効率良く駆動することができない。また、閉弁用電磁石と開弁用電磁石に通常時とは異なる励磁電流を印加することにより、アーマチャの位置ずれの影響を解消することも考えられるが、この場合は電磁駆動弁の駆動制御が複雑となり、更には消費電力が増大するといった新たな問題が生じてしまう。
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、起動時に、ゼロラッシュアジャスタに十分な油圧を供給することにより弁体の開閉駆動を効果的に行うことが可能な電磁駆動弁を提供することを目的とする
【０００７】
【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、弁体と、電磁石に吸引されることにより前記弁体を駆動するアーマチャと、前記弁体と前記アーマチャとの間に介装されると共に、油圧供給停止時に収縮し、油圧が供給されることにより弁体とアーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁であって、前記ゼロラッシュアジャスタが所定値以上の油圧の供給により前記弁体が通報の開閉駆動に入ることができる程度に伸長してから、前記弁体の開閉駆動を開始することを特徴とする電磁駆動弁により達成される。
【０００８】
請求項１記載の発明において、弁体とアーマチャとの間にゼロラッシュアジャスタが介装される。弁体の開閉駆動は、ゼロラッシュアジャスタに必要な油圧が供給可能とされてから開始される。そのため、当初からゼロラッシュアジャスタが適正に機能して弁体を効率的に駆動することができる。
また、請求項２に記載する如く、請求項１記載の発明において、前記ゼロラッシュアジャスタへの油圧供給を行う油圧発生源の作動開始後、所定時間が経過してから前記弁体の開閉駆動を開始することとしてもよい。この場合、油圧発生源の発する油圧がゼロラッシュアジャスタへ伝導された後に弁体の開閉駆動が開始されるので、弁体の開閉駆動は当初から効率的に行われる。
【０００９】
また、請求項３に記載する如く、請求項１記載の発明において、前記弁体は内燃機関の吸気弁又は排気弁であり、前記所定時間は該内燃機関の温度から定められる構成とすることができる。この場合、上記内燃機関の温度が上昇すると油の粘度が低下して流通抵抗が低下することを考慮して所定時間が定められる。この所定時間経過後にゼロラッシュアジャスタへ十分な油圧供給がされ、弁体は当初から効率的に開閉駆動を行う。
【００１０】
さらに、請求項４に記載する如く、請求項１記載の電磁駆動弁において、前記ゼロラッシュアジャスタへ油圧が供給される位置で、前記弁体及びアーマチャを所定時間保持した後、前記弁体の開閉駆動を開始することとしてもよい。
【００１１】
請求項４記載の発明において、油圧がゼロラッシュアジャスタに供給される状態が所定時間保持される。そのため、ゼロラッシュアジャスタに十分な油圧が供給され、弁体の開閉駆動が当初から効率的に行われる。
また、請求項５に記載する如く、請求項１記載の電磁駆動弁において、前記ゼロラッシュアジャスタに油圧を供給する油圧留槽は、該ゼロラッシュアジャスタよりも高い位置に設置されていることとしてもよい。
【００１２】
請求項５記載の発明において、ゼロラッシュアジャスタよりも高い位置に油貯留槽を設けるという容易な構成で弁体の駆動開始時よりゼロラッシュアジャスタに必要な油圧が供給され電磁駆動弁の確実な立ちあがりが可能となる。なお、この油貯留槽による油供給路を本来の油供給路と併設し補助的に採用することも可能である。
【００１３】
【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の全体構成を示す。図１に示す如く、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又は排気弁として構成されている。弁体１２は、内燃機関の燃焼室１４内に露出するようにロアヘッド１６に配設されている。ロアヘッド１６にはポート１８が形成されている。ポート１８の燃焼室１４への開口部には、弁体１２に対する弁座２０が形成されている。ポート１８は、弁体１２が弁座２０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２０に着座することにより遮断状態となる。
【００１４】
ロアヘッド１６の上部には、断熱プレート２２を介してシリンダヘッドスペーサ２４が配設されている。断熱プレート２２は、例えばベークライト等の断熱材料から構成されたシート状の部材であり、燃焼室１４で発生した高熱がロアヘッド１６からシリンダヘッドスペーサ２４へ伝達されるのを抑制する機能を有している。シリンダヘッドスペーサ２４の更に上部には、アッパヘッド２５が固定されている。
【００１５】
弁体１２は上方に伸びる弁軸２６を備えている。弁軸２６はバルブガイド２８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２８はロアヘッド１６に保持されている。ロアヘッド１６の弁軸２６の略上半分を囲む部位には、円筒状に形成されたスプリング保持空間３０が設けられている。バルブガイド２８の上端部はスプリング保持空間３０の内部に露出している。スプリング保持空間３０内のバルブガイド２８の上端部近傍の周囲には、バルブステムシール３１が装着されている。
【００１６】
弁軸２６の上端部近傍には、コッタ３２が装着されている。コッタ３２は図１中上方ほど大径となるくさび状の外周面を有し、内周面には内向きの突起が設けられた略円筒状の部材である。コッタ３２内周面の突起は、弁軸２６の外周面に設けられた凹部に嵌合されている。また、コッタ３２の外周にはロアリテーナ３４が嵌着されている。
【００１７】
スプリング保持空間３０の底面にはスプリングシート３６が配設されている。スプリングシート３６とロアリテーナ３４との間には、両者を離間させる向きの付勢力を発生するロアスプリング３８が配設されている。ロアスプリング３８はロアリテーナ３４を介して弁体１２を上向き、即ち、弁座２０に向かう方向に付勢している。以下、弁体１２が弁座２０に向かう方向を閉弁方向と称し、また、弁体１２が弁座２０から離れる方向を開弁方向と称する。
【００１８】
弁軸２６の上方には、ゼロラッシュアジャスタ４０を隔てて、アーマチャシャフト４２が弁軸２６と同軸に配設されている。すなわち、アーマチャシャフト４２と弁軸２６とは所定距離を持って離間され、この離間部分にゼロラッシュアジャスタ４０が同軸的に介装されている。このゼロラッシュアジャスタ４０の構成については後に詳細に説明する。アーマチャシャフト４２の上端部には、上記コッタ３２と上下対称の構成を有するコッタ４４が装着されている。コッタ４４の周囲には、アッパリテーナ４６が嵌着されている。アッパリテーナ４６の上面には、アッパスプリング４８の下端部が当接している。アッパスプリング４８の周囲には、円筒状のアッパケース５０が配設されている。アッパケース５０の上部にはアジャスタボルト５２が螺着されている。アッパスプリング４８の上端部はスプリングガイド５４を介してアジャスタボルト５２に当接している。アッパスプリング４８はアッパリテーナ４６を介してアーマチャシャフト４２を下向きに付勢している。
【００１９】
アーマチャシャフト４２の軸方向中央部の外周にはアーマチャ５６が接合されている。アーマチャ５６は軟磁性材料により構成された円盤状の部材である。アーマチャ５６の上方にはアッパコイル５８及びアッパコア６０が配設されている。また、アーマチャ５６の下方にはロアコイル６２及びロアコア６４が配設されている。アッパコイル５８及びロアコイル６２はそれぞれ、アッパコア６０及びロアコア６４に形成された環状溝６０ａ及び６４ａに収容されている。
【００２０】
アッパコア６０及びロアコア６４はそれぞれ、その中央部を貫通する貫通穴６０ｂ及び６４ｂを備えている。アッパコア６０の貫通穴６０ｂの上端にはアッパブッシュ６６が配設されている。また、ロアコア６４の貫通穴６４ｂの下端にはロアブッシュ６８が配設されている。アーマチャシャフト４２はアッパブッシュ６６及びロアブッシュ６８により軸方向に摺動可能に保持されている。また、アッパコア６０の上端部及びロアコア６４の下端部には、それぞれ、フランジ部６０ｃ及び６４ｃが設けられている。
【００２１】
シリンダヘッドスペーサ２４には、その上下を貫通する円筒状のラッシュアジャスタ保持空間２４ａが、上記スプリング保持空間３０と同軸に形成されている。ラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内部には、上記したゼロラッシュアジャスタ４０が保持されている。シリンダヘッドスペーサ２４の上面のラッシュアジャスタ保持空間２４ａの開口部近傍には、上向きに隆起した隆起部２４ｂが設けられており、更に、隆起部２４ｂの頂部には円筒部２４ｃが形成されている。
【００２２】
アッパヘッド２５には、その上下を貫通する円筒状のコア保持空間２５ａが、上記スプリング保持空間３０及びラッシュアジャスタ保持空間２４ａと同軸に形成されている。アッパコア６０はそのフランジ部６０ｃがシム７０を介してアッパヘッド２５に当接し、また、ロアコア６４はそのフランジ部６４ｃがアッパヘッド２５に当接するように、それぞれコア保持空間２５ａに挿入されている。アッパコア６０のフランジ部６０ｃは、アッパヘッド２５と、アッパケース５０の下端部に形成されたフランジ部５０ａとの間に挟持されている。また、ロアコア６４のフランジ部６４ｃは、アッパヘッド２５とロアブラケット７２との間に挟持されている。そして、アッパケース５０及びロアブラケット７２が固定ボルト７４、７６によりアッパヘッド２５に固定されることで、アッパコア６０とロアコア６４とは所定の間隔を隔てて固定されている。なお、アッパコア６０及びロアコア６４が上記の如く固定された状態で、シリンダヘッドスペーサ２４の隆起部２４ｂとロアコア６４の下面との間には所定の隙間が形成されている。また、上記したアジャスタボルト５２によって、アッパコア６０とロアコア６４との間のアーマチャ５６の位置が調整可能にされている。
【００２３】
シリンダヘッドスペーサ２４には、互いに連通する油供給路８０及び８２が設けられている。油供給路８０には、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２６０により制御される調圧弁９３を介して油圧ポンプ９４によってオイルタンク９５からの油が供給される。また、油供給路８２はラッシュアジャスタ保持空間２４ａの所定位置に開口している。シリンダヘッドスペーサ２４には、更に、油回収穴８４が設けられている。油回収穴８４は、その上端がシリンダヘッド２４の隆起部２４ｂの周囲近傍に開口し、下端がスプリング保持空間３０内へ開口するように、シリンダヘッドスペーサ２４を上下に貫通している。なお、油回収穴８４の上部は、加工穴８４ａ、８４ｂにより構成されることで、シリンダヘッドスペーサ２４上面への開口面積が大きく確保されている。
【００２４】
次に、電磁駆動弁１０の通常の駆動における動作について説明する。アッパコイル５８に励磁電流が供給されると、アッパコイル５８が発生する磁束によってアーマチャ５６にはアッパコア６０に向かう方向の電磁力が作用する。このため、図１に示されている如く、アーマチャ５６はアッパスプリング４８による付勢力に抗してアッパコア６０に当接するまで変位する。アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した状態では、以下、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接する位置を、アーマチャ５６、アーマチャシャフト４２、又は弁体１２の閉弁側変位端と称する。この状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体１２は閉弁状態となる。
【００２５】
このように弁体１２が閉弁された状態で、アッパコイル５８への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ５６を閉弁側変位端に保持するのに必要な電磁力は消滅する。このため、アッパコイル５８への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャシャフト４２は弁体１２と共に、アッパスプリング４８に付勢されることにより下方へ向けて変位を開始する。このため、弁体１２が弁座２０から離座することで弁体１２は開弁される。アーマチャシャフト４２の変位量が所定値に達した時点でロアコイル６２に励磁電流が供給されると、アーマチャ５６をロアコア６４に向けて付勢する電磁力が発生する。
【００２６】
アーマチャ５６に対して上記電磁力が作用すると、アーマチャ５６はロアスプリング３８の発する付勢力に抗してロアコア６４に当接するまで変位し、弁体１２の開弁方向への変位量は最大となる。以下、アーマチャ５６がロアコア６４に当接した位置を、アーマチャ５６、アーマチャシャフト４２、又は弁体１２の開弁側変位端と称す。かかる状態で、ロアコイル６２への励磁電流の供給が停止されると、アーマチャ５６を開弁側変位端に保持するのに必要な電磁力が消滅する。このため、弁体１２及びアーマチャシャフト４２はロアスプリング３８の発する付勢力により上方へ変位を開始する。これらの変位量が所定値に達した時点でアッパコイル５８に励磁電流が供給されると、アッパコイル５８が発する電磁力によりアーマチャ５６はアッパコア６０へ向けて、アッパコア６０に当接するまで変位する。アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した状態では、弁体１２が弁座２０に着座することで、弁体１２は再び閉弁状態となる。
【００２７】
このように、本実施例の電磁駆動弁によれば、アッパコイル５８とロアコイル６２とに、交互に適当なタイミングで励磁電流を供給することにより、弁体１２を閉弁側変位端と開弁側変位端との間で繰り返し往復駆動させることができる。この時、ゼロラッシュアジャスタ４０は油供給路８０，８２から油圧を受けて、アーマチャシャフト４２と弁軸２６の間隔変化に追従して伸長し、隙間が発生した場合にはこれを解消するようにしている。
【００２８】
図２は、ゼロラッシュアジャスタ４０及びその周辺部分を示す拡大断面図である。なお、図２は、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した（すなわち、弁体１２が閉弁した）状況下で実現される状態を示す。
図２に示す如く、ゼロラッシュアジャスタ４０は、プランジャボディ１００を備えている。プランジャボデイ１００は、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａ内に軸方向に摺動可能に配設されている。プランジャボディ１００は一端（図２においては下端）が閉じた略円筒状の部材である。プランジャボディ１００は、その内部に、下端部に設けられたスプリング保持部１００ａと、スプリング保持部１００ａに比して大径に形成されたプランジャ保持部１００ｂとを備えている。
【００２９】
プランジャボディ１００のプランジャ保持部１００ｂには、プランジャ１０２が軸方向に摺動可能に配設されている。プランジャ１０２の図２における下底面と、スプリング保持部１００ａの下底面との間には、油圧室１０４が画成されている。
プランジャ１０２は、その外周面に、プランジャ保持部１００ｂの内周面に対して摺動する大径部１０２ａと、図２における上端部に設けられた小径部１０２ｂとを備えている。一方、プランジャ収容部１００ｂの内周面の上端には、ストッパリング１０６が圧入されている。ストッパリング１０６は、プランジャ１０２の大径部１０２ａの外径に比して小さな内径を有している。従って、プランジャ１０２のプランジャ保持部１００ｂ内部における上向きの変位は、大径部１０２ａと小径部１０２ｂとの間の段差と、ストッパリング１０６とが当接することにより規制される。プランジャ１０２は、また、上方に向けて開口するリザーバ室１０８、及び、リザーバ室１０８と油圧室１０４とを連通する連通路１１０を備えている。
【００３０】
油圧室１０４には、リテーナ１１２及びプランジャスプリング１１４が配設されている。プランジャスプリング１１４は、リテーナ１１２を介してプランジャ１０２を上向きに付勢している。リテーナ１１２の内側にはチェックボール１１６及びチェックボールスプリング１１８が配設されている。チェックボールスプリング１１８は、チェックボール１１６を連通路１１０の開口部に向けて付勢している。チェックボール１１６及びチェックボールスプリング１１８は、油圧室１０４側がリザーバ室１０８側に比して低圧になった場合にのみ開弁するチェックバルブとして機能する。
【００３１】
ゼロラッシュアジャスタ４０は、また、リザーバキャップ１２０を備えている。リザーバキャップ１２０は一端（図１における下端）が閉じた円筒状の部材である。リザーバキャップ１２０は、その底面がプランジャ１０２の上端面に当接するように、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａ内に摺動可能に配設されている。リザーバキャップ１２０の下底面には、その一部が切り欠かれてなるオーバフローリセス１２２が設けられている。オーバーフローリセス１２２は、リザーバ室１０８と常時連通している。
【００３２】
アーマチャシャフト４２の下端面は、リザーバキャップ１２０の内側底面に当接している。一方、弁軸２６の上端面は、プランジャボディ１００の外側底面に当接している。また、油供給路８２は、図２に示す状態（すなわち、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接し、弁体１２が閉弁した状態）で、オーバフローリセス１２２と最適状態で連通するように、ラッシュアジャスタ保持空間２４ａの内周面に開口している。油供給路から取り出された通路８７には油圧センサ８６が配設されている。油圧センサ８６については後述する。
【００３３】
次に、図２に示す状態から通常の電磁駆動弁１０の動作を説明する。図２に示す状態において、アッパコイル５８への通電が遮断されると、上記の如く、アーマチャシャフト４２には開弁方向の付勢力が作用する。この開弁方向の力はリザーバキャップ１２０からプランジャ１０２に伝達される。プランジャ１０２に伝達される力がプランジャスプリング１１４の付勢力を越えると、プランジャ１０２が下向きに押圧されることで、油圧室１０４内の油が加圧される。このため、油圧室１０４の油圧がリザーバ室１０８の油圧に比して高圧となり、連通路１１０はチェックボール１１６により閉塞される。連通路１１０が閉塞されると、油圧室１０４とリザーバ室１０８との間の油の授受は禁止される。このため、プランジャ１０２に伝達された駆動力は油圧室１０４を介してプランジャボディ１００に伝達され、ゼロラッシュアジャスタ４０は実質的に剛体となって、アーマチャシャフト４２及び弁体１２と共に開弁方向に変位する。ゼロラッシュアジャスタ４０が開弁方向に変位する過程では、油圧室１０４の油が加圧されることで、プランジャ１０２とプランジャボディ１００との摺動面を介して油圧室１０４から油が徐々に漏出し、ラッシュアジャスタ４０は油の漏出分に相当する僅かな量だけ収縮する。
【００３４】
アーマチャ５６がロアコア６４に当接するまで変位し、ロアコイル６２への通電が停止されると、アーマチャ５６は閉弁方向に変位を開始する。そして、弁体１２が弁座２０に着座すると、プランジャボディ１００にロアスプリング３８の付勢力は作用しなくなる。一方、弁体１２が弁座２０に着座した後も、アーマチャ５６は、弁体１２が開弁方向に変位する過程でのラッシュアジャスタ４０の収縮分に相当する微小量だけ更に閉弁方向に変位するのでここに僅かな隙間が発生する。この場合、プランジャ１０２はプランジャスプリング１１４の付勢力によりリザーバキャップ１２０に追従して、プランジャボディ１００に対して上向きに摺動しようとし、油圧室１０４内の油圧は低下する。そして、油圧室１０４がリザーバ室１０８よりも低圧になると、チェックボール１１６が連通路１１０の開口部から離座することで、油圧室１０４とリザーバ室１０８とが連通する。上述の如く、弁体１２が弁座２０に着座した状態では、油供給路８２とオーバーフローリセス１２２とが連通する。このため、油圧室１０４とリザーバ室１０８とが連通すると、油供給路８２からリザーバ室１０８を経て油圧室１０４に油が供給されることで、プランジャ１０２はリザーバキャップ１２０に当接した状態を維持しながら上向きに摺動するため発生した隙間は本来的に解消されるようになっている。
【００３５】
ところで、電磁駆動弁１０が内燃機関に搭載され、イグニッションスイッチがオフの時ではアッパコイル５８及びロアコイル６２の何れにも通電されていない。従って、イグニッションスイッチがオンされた時点では弁体１２はアッパスプリング４８及びロアスプリング３８により、全閉位置と全開位置との間の中立位置に保持されている。この中立位置では、アーマチャ５６とアッパコイル５８及びロアコイル６２とが離間しており、かつプランジャに作用するアッパスプリング４８及びロアスプリング３８の付勢力は釣り合っている。このため、弁体１２が中立位置にある場合には、何れのスプリングの付勢力も利用できない状態で、アッパコイル５８及びロアコイル６２から離間した弁体を吸引しなければならず、弁体１２の所定のタイミングで駆動することは困難である。従って、内燃機関の円滑な始動を確保するためには、イグニッションスイッチがオンされた後、弁体１２を全閉位置又は全開位置まで変位させ、その位置に保持しておくことが必要である。そのために弁体１２の開閉駆動開始時には、アッパコイル５８及びロアコイル６２に、アーマチャ５６及び弁体１２の固有振動周期に等しい周期で交互に励磁電流を供給し、固有振動を励起させることにより、弁体１２及びアーマチャ５６を全閉位置又は全開位置まで変位させる制御が行なわれる。以下、これを初期駆動制御と称す。
【００３６】
さて、上述したようにアーマチャシャフト４２と弁軸２６とは所定距離を持って離間され、この離間部分にゼロラッシュアジャスタ４０が介装されている。また、アーマチャシャフト４２はアッパスプリング４８により開弁方向に付勢され、弁軸２６はロアスプリング３８により閉弁方向に付勢されている。通常の駆動時には、アーマチャシャフト４２と弁軸２６及びその間で油圧を受けて伸長するゼロラッシュアジャスタ４０が協動することで、弁体１２の開閉駆動が円滑に行われている。ここで、ゼロラッシュアジャスタ４０は閉弁位置で油圧が供給されることによりこの伸長機能を発揮する。
【００３７】
しかし、内燃機関のイグニッションスイッチがオフされて電磁駆動弁１０の駆動が停止した時は、電磁石からの磁束が消滅してアーマチャ５６及び弁体１２は中立位置となり、ゼロラッシュアジャスタ４０は油圧供給を受ける油圧供給路８２から変位した位置にある。さらに、油圧ポンプ９４は停止しており、油供給路８０，８２への油圧の供給も停止されている。そのため、ゼロラッシュアジャスタ４０は、本来の適正な長さを保持できずに収縮してしまう。
【００３８】
この様な停止状態から、内燃機関のイグニッションスイッチがオンされた時直ちに弁体の開閉駆動に入ってもゼロラッシュアジャスタ４０への供給油圧が不足する。そのため、ゼロラッシュアジャスタ４０の伸長量が不充分となり、アーマチャ５６は本来の位置が変位して通常の駆動動作を行うことができないことになる。すなわち、弁体１２の初期駆動直後に、通常の駆動時と同じようにアッパコイル５８及びロアコイル６２に励磁電流を供給してもアーマチャ５６とアッパコイル５８及びロアコイル６２との位置関係が変位しているため、アーマチャ５６への電磁力が過大となるか又は不足した状態になり、アーマチャ５６を効率良く駆動できない。その結果、弁体１２の開閉動作が不充分となるばかりか、作動音の発生、周辺部材の磨耗といった問題を生じる原因ともなる。
【００３９】
そこで、本実施例の電磁駆動弁１０は、ゼロラッシュアジャスタ４０へ供給される油圧が所定値以上となってから、弁の開閉駆動を開始することにより、かかる問題を解消している。すなわち、本電磁駆動弁１０は起動時からゼロラッシュアジャスタ４０への油圧供給が十分に確保され、弁体の開閉駆動が当初から円滑になされ得る点に特徴を有している。
【００４０】
なお、上述の如く、本実施例の電磁駆動弁１０はエンジン等の内燃機関の一部として採用されることになる。そこで、本電磁駆動弁１０をエンジンの一部として説明を加える。
図３でエンジン２００は電子制御ユニット（ＥＣＵ）２６０により制御される。ＥＣＵ２６０は駆動制御回路２７０を介して、本電磁駆動弁１０からなる吸気弁２１０及び排気弁２２０の駆動を適正に制御する。
【００４１】
エンジン２００の各気筒には電磁駆動弁１０で構成される吸気弁２１０と排気弁２２０とが設けられている。また、エンジン２００の各気筒には吸気マニホールド２３５及び排気マニホールド２４１が連通している。吸気マニホールド２３５はそれらの上流側でサージタンク２２４に合流している。サージタンク２２４の上流側には吸気管２３０が連通している。吸気管２３０にはスロットル弁２３２が配設されている。スロットル弁２３２の近傍にはスロットル開度センサ２３３が配設され、このスロットル開度センサ２３３の出力信号はＥＣＵ２６０に供給されている。スロットル弁２３２の上流側には空気計量計２３１が配設されている。また、排気マニホールド２４１は排気管２４０に合流され、触媒コンバータ２４２を介して排気口（図示せず）に導かれている。
【００４２】
エンジン２００には回転センサ２５０が設けれている。回転センサ２５０の出力信号はＥＣＵ２６０へ供給されている。また、エンジン２００には冷却水の温度を検出する水温センサ２８０が設けられている。水温センサ２８０の出力信号はＥＣＵ２６０へ供給されている。
先ず、図４に示される第１実施例では、起動時にゼロラッシュアジャスタ４０を油圧供給に最適な位置に維持してから通常駆動に入る例が示される。図４はエンジン２００の始動時に電磁駆動弁１０の駆動を開始すべくＥＣＵ２６０が実行するルーチンのフローチャートである。図４に示すルーチンはエンジンの始動操作が検出された時に実行される。
【００４３】
本ルーチンが起動されると、まずステップ３００が実行される。ステップ３００では前述した初期駆動制御が行なわれ、油圧ポンプ９４が起動される。図１及び図２に示されるようにアーマチャ５６がアッパコア６０に当接した閉弁側に変位される。かかる処理により、ゼロラッシュアジャスタ４０と油供給路８２とは連通状態となる。
【００４４】
ステップ３１０ではアーマチャ５６がアッパコア６０に当接した閉弁状態が保持される。かかる処理によれば、ゼロラッシュアジャスタ４０への油供給が継続して行なわれる。
ステップ３２０では、アーマチャ５６がアッパコア６０に保持された時間が所定時間を越えたか否かが判定される。その結果、所定時間を越えた時には次のステップ３３０において電磁駆動弁１０の通常の駆動を開始する処理を行われた後、今回のルーチンは終了される。一方、ステップ３２０において所定時間を越えない場合はステップ３１０の処理が繰返される。
【００４５】
なお、ここで言う所定時間とは、アーマチャ５６がアッパコア６０に当接した状態で、油圧ポンプ９４が立上げられてからアーマチャ５６が通常駆動に入ることができる程度までゼロラッシュアジャスタ４０が伸長するのに要する油圧供給の時間であり、予め実験的に決定されている。
上記実施例では、まず初期駆動制御が行われ、ゼロラッシュアジャスタ４０への油圧供給が行われる状態が保持された後、電磁駆動弁１０の通常に駆動に入るので、弁体の開閉駆動が円滑に開始され、作動音等の問題は生じない。
【００４６】
次に図５及び図６に基づき第２実施例を説明する。本実施例ではゼロラッシュアジャスタ４０への十分な油圧供給が可能になってから、電磁駆動弁１０の起動を開始する。
図５は、エンジンの冷却水温度と、ゼロラッシュアジャスタ４０が通常駆動できる油圧まで上昇するのに要する時間（ｔｉｍｅｐ）を示している。エンジンの冷却水温度で油の粘度は変化する。エンジンの冷却水温度が上昇すると油の粘度が下がり、流通抵抗が低下するためゼロラッシュアジャスタ４０への油圧供給時間を短く設定できる。この点を考慮したのが本第２実施例である。図５で示されるマップは予め実験的に求められており、ＥＣＵ２６０の制御に利用される。
【００４７】
図６は本実施例において、ＥＣＵ２６０が実行するルーチンのフローチャートである。
先ず、ステップ４００でエンジンのイグニッションスイッチがオンされたか否かが判断される。その結果、オンされていなければ元に戻って、同じステップが繰返される。一方、ステップ４００でイグニッションスイッチがオンされたと判断されるとステップ４１０で電磁駆動弁１０の油圧値カウンタをリセットし（ｃｐｕｐｍ＝０）、ステップ４２０で油圧ポンプを起動する。
【００４８】
続いてステップ４３０で水温センサ２８０からの出力信号に基づいてエンジンの冷却水温度を検出し、合わせて時間の計測を開始する。
次のステップ４４０では、図５のマップを参照して、油圧上昇までに要する所定時間が経過したか判定が行われる。その結果、所定時間が経過していなければステップ４４１でエンジン停止状態を維持し最初に戻って処理を繰り返す。一方、ステップ４４０において所定時間が経過したと判断したときはステップ４５０において前述した電磁駆動弁１０の初期駆動制御が行われた後、ステップ４６０でエンジンが始動される。ここでは、先ずアーマチャ５６は図１に示された状態に位置されるが、この時には十分に油圧が上昇しているので、ゼロラッシュアジャスタ４０に速やかに油が供給され、アーマチャ５６は直ちに通常駆動に入ることができる。
【００４９】
その後、ステップ４７０においてイグニッションスイッチがオフされたか否か判断される。オフされていなければ通常駆動が継続される。オフされたと判断とされると、ステップ４８０でＥＣＵ２６０はエンジンを停止する。続いてステップ４９０で油圧ポンプ９４の駆動も停止し、今回のルーチンを終了し、待機状態に入る。
【００５０】
上記例では電磁駆動弁１０の初期駆動制御前に、油圧が所定値まで上昇しているので、初期駆動制御が終了して、アーマチャ５６と弁体１２が全閉位置に達すると油がゼロラッシュアジャスタ４０に直ちに流れるので、前述した問題を招くことなく、通常の駆動に入ることができる。
さらに、図７に基づき第３実施例を説明する。本実施例ではゼロラッシュアジャスタ４０に供給される油圧を検出する。そして、この検出油圧と所定の基準油圧を比較し、検出油圧が基準油圧を越えたときに、弁体１２の駆動を開始する。ここで、ゼロラッシュアジャスタ４０に供給される油圧は図３に示された油圧センサ８６で検出され、ＥＣＵ２６０に送られている。
【００５１】
図７は、本第３実施例でＥＣＵ２６０が実行するルーチンを示すフローチャートである。まず、ステップ５００においてエンジンのイグニッションスイッチがオンされたか否かが判断される。オンされていなければ元に戻って、同じ処理が繰返される。オンされたと判断されるとステップ５１０で油圧ポンプを起動する。
【００５２】
続いて、ステップ５２０で油圧センサ８６からの検出油圧（ｐｐｕｍ）を確認する。次のステップ５３０では、検出油圧が基準油圧（ｐｒｅｆ）を越えたか否か判定が行われる。検出油圧が基準油圧を越えていなければステップ５９０でエンジン停止状態を維持し最初に戻って処理を繰り返す。
一方、検出油圧が基準油圧を越えたと判断したときはステップ５４０で前述した電磁駆動弁１０の初期駆動制御が行われ、続いて、ステップ５５０でエンジンが始動される。ここでは、先ずアーマチャ５６は図１に示された状態に位置されるが、この時には十分に油圧が上昇しているので、ゼロラッシュアジャスタ４０に速やかに油が供給され、アーマチャ５６は直ちに通常駆動に入ることができる。その後、ステップ５６０においてイグニッションスイッチがオフされたか否か判断される。オフされていなければ通常駆動が継続される。オフされたと判断されると、ステップ５７０でＥＣＵ２６０はエンジンが停止される。続いてステップ５８０で油圧ポンプ９４の駆動も停止され、今回のルーチンを終了し、待機状態に入る。
【００５３】
上記例でも電磁駆動弁の初期駆動制御前に、油圧が所定値まで上昇しているので、初期駆動制御が終了して、アーマチャ５６と弁体１２が全閉位置に達すると油がゼロラッシュアジャスタ４０に直ちに流れ、前述した問題を招くことなく、通常の駆動に入ることができる。
なお、上記第２及び第３実施例ではゼロラッシュアジャスタ４０に充分な油圧が供給された時点で初期駆動制御が実行される。したがって、初期駆動制御の時からアーマチャの中立ずれの影響を受けることなく弁体の駆動を円滑に行うことができる。
【００５４】
最後に、図８に基づいて第４実施例を説明する。ここでは、図１に示されたゼロラッシュアジャスタ４０とオイルタンク９５との間に、他のオイルタンクを追加するという簡易な構成で、弁起動時からゼロラッシュアジャスタ４０への油供給を行う例を示す。なお、図８では図１と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５５】
図８に示す如く、アッパヘッド２５の上部には油を貯留する油貯留槽６００が配設されている。油貯留槽６００には第１の油供給路６１０が接続され、オイルタンク９５から所定量の油が調圧弁１９３を介してオイルポンプ１９４により汲み上げられるようになっている。油貯留槽６００の下部は第２の油供給路６３０によりゼロラッシュアジャスタ４０の油供給口に接続されている。この第２の油供給路６３０には遮断弁６４０が設けられる。この遮断弁６４０の開閉はＥＣＵ２６０により制御される。ＥＣＵ２６０はイグニッションスイッチがオンされた状態で遮断弁６４０を開とし、イグニッションスイッチがオフされた状態では遮断弁６４０を閉とする。このため、イグニッション・オフの状態で油が不必要に消費されることが防止される。
【００５６】
なお、スプリング保持空間３０の下部には油回収通路６５０が接続されている。過剰な油は油回収通路６５０を経てオイルタンク９５に戻される。オイルタンク９５と油貯留槽６００との間にはエア回収通路６６０が延在している。エア回収通路６６０は油に混入しているエアを油貯留槽６００に導く。油貯留槽６００の上部には開口６２０が設けられており、油貯留槽６００内の油及びエア回収通路６６０からのエアを外部に逃がし、ゼロラッシュアジャスタ４０へのエアの混入を防止している。
【００５７】
ここで、本実施例では特に電磁駆動弁１０の起動時に、ＥＣＵ２６０が遮断弁６４０を開とするために油貯留槽６００内に貯留されていた油の自重によりゼロラッシュアジャスタ４０へ流れ込む。そのため、弁起動時に油圧ポンプ９５の立上がりを待つことなく速やかにゼロラッシュアジャスタ４０に油を供給でき、アーマチャ５６は速やかに通常駆動に入ることができる。
【００５８】
なお、上記油貯留槽６００の容量とその設置位置は、使用するゼロラッシュアジャスタ４０が起動時に効率良く機能するように適宜定めればよい。また、本実施例の油貯留槽６００を設ける構成は、前述した実施例の油供給路に並列的に配し補助的に使用することができる。この採用により、ゼロラッシュアジャスタ４０に直ちに油の供給がなされるので、前述例の電磁駆動弁の弁体の開閉駆動をより円滑に行うことができるようになる。
【００５９】
なお、前述実施例においては、アーマチャ５６及びアーマチャシャフト４２が特許請求の範囲に記載したアーマチャに、油圧ポンプが特許請求の範囲に記載した油圧発生源にそれぞれ相当している。
【００６０】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１から３に記載の発明によれば、ゼロラッシュアジャスタへ供給する油圧が上昇してから弁体の開閉駆動が開始される。従って、本発明によれば、ゼロラッシュアジャスタが所期の機能を発揮した状態で、弁体を当初から効率的に開閉駆動することができる。
【００６１】
また、請求項４記載の発明によれば、。ゼロラッシュアジャスタが油圧供給される位置に所定時間保持され油圧が上昇してから弁体の開閉駆動が開始される。従って、本発明によれば、ゼロラッシュアジャスタが所期の機能を発揮した状態で、弁体を当初から効率的に開閉駆動することができる。
さらに、請求項５記載の発明によれば、弁体が開閉駆動を開始した時からゼロラッシュアジャスタヘの充分な給油油圧が確保されている。従って、本発明によれば、ゼロラッシュアジャスタが所期の機能を発揮した状態で、弁体を当初から効率的に開閉駆動することができる。
【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１０の全体構成を示す図である。
【図２】本実施例の電磁駆動弁が備えるゼロラッシュアジャスタ及びその周辺部分の拡大図である。
【図３】本実施例の電磁駆動弁がエンジンに適用されたときの構成を示した図である。
【図４】第１実施例のルーチンを説明するフローチャートである。
【図５】第２実施例のエンジンの冷却水温度とゼロラッシュアジャスタ４０への油圧上昇するのに要する時間との関係を示す図である。
【図６】第２実施例のルーチンを説明するフローチャートである。
【図７】第３実施例のルーチンを説明するフローチャートである。
【図８】第４実施例の油貯留槽を採用した例を示す図である。
【符号の説明】
１０電磁駆動弁
１２弁体
２６弁軸
４０ゼロラッシュアジャスタ
４２アーマチャシャフト
５６アーマチャ
９３調圧弁
９４油圧ポンプ
２６０ＥＣＵ（電子制御ユニット）
６００油貯留槽

Claims

弁体と、
電磁石に吸引されることにより前記弁体を駆動するアーマチャと、
前記弁体と前記アーマチャとの間に介装されると共に、油圧供給停止時に収縮し、油圧が供給されることにより弁体とアーマチャとの間隔変化に追従して伸長するゼロラッシュアジャスタを備える電磁駆動弁であって、
前記ゼロラッシュアジャスタが所定値以上の油圧の供給により前記弁体が通常開閉駆動に入ることができる程度に伸長してから、前記弁体の開閉駆動を開始することを特徴とする電磁駆動弁。
前記ゼロラッシュアジャスタへの油圧供給を行う油圧発生源の作動開始後、所定時間が経過してから前記弁体の開閉駆動を開始することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁。
前記弁体は内燃機関の吸気弁又は排気弁であり、前記所定時間は該内燃機関の温度から定められることを特徴とする請求項２に記載の電磁駆動弁。
前記ゼロラッシュアジャスタへ油圧が供給される位置で、前記弁体及びアーマチャを所定時間保持した後、前記弁体の開閉駆動を開始することを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁。
前記ゼロラッシュアジャスタに油圧を供給する油圧留槽は、該ゼロラッシュアジャスタよりも高い位置に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁。