JP3551109B2 - 内燃機関の電磁バルブ駆動装置 - Google Patents

内燃機関の電磁バルブ駆動装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
内燃機関の電磁バルブ駆動装置に関し、特に、複数の気筒に設けられた吸気バルブあるいは排気バルブの一方または両方に、それぞれ開弁用電磁コイル、閉弁用電磁コイルおよび電磁力によらない閉弁保持機構を設けるとともに、電磁コイルに対する駆動回路を備えることでバルブの開閉駆動を行う内燃機関の電磁バルブ駆動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
内燃機関の吸気バルブまたは排気バルブとして用いられる電磁バルブが知られている。この種の電磁バルブとしては、例えば、弁体と一体に変位するアーマチャ、アーマチャの上下に配設される一対の電磁コイル、および弁体を中立位置に向けて付勢するスプリングを備えたものを挙げることができる(特開平8−284626号公報)。
【0003】
このような電磁バルブにおいては、一対の電磁コイルの何れにも励磁電流が供給されていない場合は、弁体およびアーマチャはスプリングの付勢力により中立位置に保持される。上側の電磁コイルに励磁電流が供給される場合には、弁体およびアーマチャは上側の電磁コイルに向けて磁気吸引される。一方、下側の電磁コイルに励磁電流が供給される場合には、弁体およびアーマチャは下側の電磁コイルに向けて磁気吸引される。したがって、この従来の電磁バルブによれば、各電磁コイルに交互に適当な励磁電流を供給することで、弁体を開閉動作させることができる。
【0004】
そして、この場合、電磁バルブにおける開閉動作の応答性や電磁バルブの耐久性等の観点から、電磁コイルに流れる電流量を高い応答性で制御することが必要となる。これを実現するため、従来の電磁バルブにおいては、各電磁コイルに供給する励磁電流をH型ブリッジ回路により制御することとしている。このH型ブリッジ回路は、電磁コイルの各端子と、この各端子を挟んで高電位側および低電位側との間にそれぞれ1つずつ設けられた計4つのスイッチング素子とにより構成されている。
【0005】
このHブリッジ回路によれば、電磁コイルを隔てて対角方向に位置するスイッチング素子の一方の対をオン状態とし、他方の対をオフ状態とすることで、電磁コイルに正方向に電圧印加して励磁電流を流すことができる。また、このオン・オフ状態を反転させることで、電磁コイルに励磁電流を流した場合とは逆方向に電圧を印加することができる。したがって、H型ブリッジ回路の各スイッチング素子のオン・オフ状態を切り替えて、電磁コイルに励磁電流を流す場合とは逆方向の電圧を印加することにより、電磁コイルが発する電磁力を速やかに消滅させたり、この消滅後に直ちに逆方向の電流を流すことができる。また、その逆に、電磁コイルに励磁電流とは逆方向に電流を流していた場合に、正方向の電圧を印加することにより、電磁コイルが発する逆方向の電磁力を速やかに消滅させたり、この消滅後に直ちに正方向の電流を流すことができる。
【0006】
このようにして、電磁コイルに流れる電流量を高い応答性にて制御することができる。
しかしながら、このような高応答性を得ようとすると上述のごとく各電磁コイルに対して4つのスイッチング素子を必要とする。1つの電磁バルブは、開弁用電磁コイルと閉弁用電磁コイルとの2つの電磁コイルを備える必要があるため、電磁バルブ1つについて8つのスイッチング素子が必要となる。このため、例えば、4気筒4バルブ型のエンジンの場合には、16バルブに対して128個のスイッチング素子が必要となり、電磁バルブ駆動装置の大型化および高コスト化を招くことになる。
【0007】
このような問題を解決するために、電磁バルブ駆動装置の機能を維持しつつ、スイッチング素子数を削減した電磁バルブ用駆動装置が提案されている(特開平11−166657号公報)。この電磁バルブ用駆動装置は、同一の動作を行う電磁バルブ群に対して一括して3つのスイッチング素子を直列接続したタイプの直列回路を並列に配置した駆動回路を設けている。この構成により、スイッチング素子を複数の電磁バルブに共用させたものである。このように個々の電磁バルブ毎に専用のスイッチング素子を設ける必要がないので、3スイッチング素子直列タイプの駆動回路を4気筒4バルブ型のエンジンに適用した場合には、16バルブに対して72個のスイッチング素子で済み、電磁バルブ駆動装置の小型化とコストダウンとを図ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このスイッチング素子の共用によっても依然としてスイッチング素子数が多く、電磁バルブ駆動装置の小型化・低コスト化のためには、更なるスイッチング素子の低減が望まれている。
【0009】
本発明は、スイッチング素子を更に低減できる内燃機関の電磁バルブ駆動装置の提供を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段およびその作用効果について記載する。請求項1記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、複数の気筒に設けられた吸気バルブあるいは排気バルブの一方または両方に、各別の開弁用電磁コイル及び閉弁用電磁コイル、並びに電磁力によらない閉弁保持機構をそれぞれ設けるとともに、前記電磁コイルに対する駆動回路を備えることで、前記バルブの開閉駆動を行う内燃機関の電磁バルブ駆動装置であって、前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブの間でスイッチング素子を共用するとともに、前記バルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとの間でスイッチング素子を共用すべく、これらバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、複数のスイッチング素子を直列接続してなる複数の直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、これらの直列回路間に前記バルブ群の各バルブに設けられた電磁コイルを接続してなることを特徴とする。
【0011】
このように駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブの間でスイッチング素子を共用するとともに、前記バルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとの間でスイッチング素子を共用すべく、これらバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものである。この駆動回路の構成は、複数のスイッチング素子を直列接続してなる複数の直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、これらの直列回路間に前記バルブ群の各バルブに設けられた電磁コイルを接続してなるものである。
【0012】
このような構成の駆動回路により駆動される複数の電磁コイルには、同一の動作を行う複数のバルブに用いられている電磁コイル以外に、これらのバルブとは開弁期間が重複しないバルブの電磁コイルが含まれている。このような開弁時期が重複していないバルブ間の関係においては、バルブを開弁動作させかつ開弁状態に維持するために電磁コイルに流す電流を制御するスイッチング素子は、動作期間を完全に分離させることができる。このことから、前記駆動回路においては、開弁時期が重複していないバルブ間にてスイッチング素子を共用化することが可能である。
【0013】
そして、このような開弁時期が重複しないバルブ同士に対して、この内の一方バルブと同一の動作を行うバルブは、その一方のバルブとの関係については、スイッチング素子は同じ動作をさせれば良いことから、前記駆動回路においては同一動作のバルブ間にてもスイッチング素子を共用化することが可能である。
【0014】
また、開弁時期が重複しないバルブ同士の内の他方のバルブに対する関係については、上述したごとく開弁時期が重複しないバルブ間の関係となり、前記駆動回路においてはバルブ間にてスイッチング素子を共用化することが可能である。
【0015】
したがって、バルブの開弁時期が重複していないバルブ間の関係に対して、一方バルブと同一の動作を行うバルブは、いずれのバルブとの間に対しても開弁のためのスイッチング素子の共用化が可能となる。
【0016】
このことから、駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブの間でスイッチング素子を共用するとともに、前記バルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとの間でスイッチング素子を共用すべく、これらバルブからなるバルブ群に一括して設けられることによるスイッチング素子の共通化により、バルブを開弁するためのスイッチング素子を低減することができる。
【0017】
なお、バルブの閉弁期間は重複することになるが、バルブを閉弁状態に維持するために電磁力によらない閉弁保持機構が設けられているので、閉弁期間に電磁コイルに通電する必要が無く、閉弁動作時のみ電磁コイルへの通電が必要となる。この閉弁動作時は開弁期間の終端に位置するため、開弁期間が重複しないバルブ同士の閉弁動作は重複することはない。したがって、開弁に関して上述した内容と同じ作用により、バルブを閉弁動作するためのスイッチング素子を共用化できる。
【0018】
このことから、駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブの間でスイッチング素子を共用するとともに、前記バルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとの間でスイッチング素子を共用すべく、これらバルブからなるバルブ群に一括して設けられることによるスイッチング素子の共通化により、バルブを開閉弁するためのスイッチング素子を低減することができる。
【0019】
こうして、駆動回路は多数のバルブの各電磁コイルを、これらの電磁コイル間で共用する少数のスイッチング素子のスイッチング動作により、適切なタイミングに電流を流したり、電磁力を速やかに消滅させたりすることができるようになる。
【0020】
したがって、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
請求項2記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1記載の構成において、前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続とにより一括して形成されていることを特徴とする。
【0021】
ここで、駆動回路を構成している直列回路間の接続は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、このバルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続との2種類から構成されているものとしても良い。この2種類の直列回路間接続による駆動回路がバルブ群に対して一括して設けられることにり、バルブ群でスイッチング素子を共用して、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0022】
請求項3記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項2記載の構成において、前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続とが、交互に配置されることにより一括して形成されていることを特徴とする。
【0023】
請求項2にて述べた2種類の直列回路間接続の配置としては、2種類を交互に配置したものとしても良い。このようにしても、バルブ群に対して一括して設けられた駆動回路により、バルブ群でスイッチング素子を共用して、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0024】
請求項4記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項2記載の構成において、前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続とが、1つの直列回路を境界にして分別されて配置されることにより一括して形成されていることを特徴とする。
【0025】
請求項2にて述べた2種類の直列回路間接続の配置としては、2種類を1つの直列回路を境界にして分別して配置したものとしても良い。すなわち、1つの直列回路の一方側に同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続をまとめて配置し、他方側に前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続をまとめて配置しても良い。
【0026】
このようにしても、バルブ群に対して一括して設けられた駆動回路により、バルブ群でスイッチング素子を共用して、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0027】
請求項5記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜4のいずれか記載の構成において、各直列回路間接続が、同一バルブにおける電磁コイルのみによりなされていることを特徴とする。
【0028】
このように各直列回路間接続が、同一バルブにおける電磁コイルのみによりなされ、異なるバルブの電磁コイルが配置されていないように構成することもできる。このように構成するとスイッチング素子の共用化が容易となり、スイッチング素子の低減には好適である。
【0029】
なお、例えば、同一バルブの開弁用電磁コイルおよび閉弁用電磁コイルの2つのみにより、各直列回路間接続をさせれば、開弁用電磁コイルと閉弁用電磁コイルとの間においてもスイッチング素子を共用化でき、スイッチング素子の低減には一層好適である。
【0030】
請求項6記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜5のいずれか記載の構成において、前記直列回路は3個のスイッチング素子が直列接続されたものであり、電磁コイルの各端部はスイッチング素子同士の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする。
【0031】
直列回路間接続としては、このように3個のスイッチング素子が直列接続された直列回路において、電磁コイルの各端部はスイッチング素子同士の直列接続部に接続されている構成としても良い。
【0032】
このようにしても、バルブ群に対して一括して設けられた駆動回路により、バルブ群でスイッチング素子を共用して、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0033】
このような構成では、特に、スイッチング素子に対するスイッチング制御において、電磁コイルに対して逆電流を流すモードを実現することができる。
請求項7記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜5のいずれか記載の構成において、一部の直列回路は3つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、他の直列回路は2つのスイッチング素子と低電位側から高電位側への電流の流通を許容する方向に配置したダイオードとをダイオードを中央にして直列接続されたものであるとともに、電磁コイルの各端部は直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部あるいはスイッチング素子とダイオードとの間の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする。
【0034】
直列回路間接続としては、このような2種類の直列回路を設けることにより、電磁コイルの各端部は直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部あるいはスイッチング素子とダイオードとの間の直列接続部に接続させることにより直列回路間接続を形成させる構成としても良い。
【0035】
このように、一部にスイッチング素子に替えて安価なダイオードを用いても、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を更に低減させて、電磁バルブの駆動装置の一層の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0036】
請求項8記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜6のいずれか記載の構成において、前記駆動回路は、同一気筒内において同一の動作を行う2つのバルブと、該2つのバルブとは開弁期間が重複しない他の気筒の2つのバルブとの4つのバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、3つのスイッチング素子を直列接続した5つの直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、該5つの直列回路間に前記4つの各バルブに設けられた電磁コイルを各々接続してなることを特徴とする。
【0037】
更に具体的には、同一気筒内において同一の動作を行う2つのバルブとこの2つのバルブとは開弁期間が重複しない他の気筒の2つのバルブとからなる4つのバルブの組み合わせのバルブ群において、駆動回路を一括して設けても良い。そして、駆動回路は、3つのスイッチング素子を直列接続した5つの直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続し、この5つの直列回路間に前記4つの各バルブに設けられた電磁コイルを各々接続して構成することにより、スイッチング素子をバルブ群内で共用化することができる。
【0038】
このようにしても、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0039】
請求項9記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜5のいずれか記載の構成において、各バルブにおいて、開弁用電磁コイルと閉弁用電磁コイルとが異なる直列回路間に接続されていることを特徴とする。
【0040】
このように同一のバルブにおける2つの電磁コイルが別々の直列回路間に接続されることにより、各電磁コイルに通電するための電流経路におけるスイッチング素子や電磁コイルなどを少なくすることができる。このため供給電流の損失を小さくすることが可能となる。
【0041】
請求項10記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項9記載の構成において、前記直列回路は2つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、電磁コイルの各端部はスイッチング素子同士の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする。
【0042】
このように電磁コイルの各端部を、2つのスイッチング素子を直列接続した直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部に接続することにより、特に、スイッチング素子に対するスイッチング制御において、電磁コイルに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0043】
請求項11記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項10記載の構成において、一部の直列回路は2つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、他の直列回路は1つのスイッチング素子と低電位側から高電位側への電流の流通を許容する方向に配置したダイオードとが直列接続されたものであるとともに、電磁コイルの各端部は直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部あるいはスイッチング素子とダイオードとの間の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする。
【0044】
直列回路間接続としては、このような2種類の直列回路を設けることにより、電磁コイルの各端部は直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部あるいはスイッチング素子とダイオードとの間の直列接続部に接続させることにより直列回路間接続を形成させる構成としても良い。
【0045】
このように、一部にスイッチング素子に替えて安価なダイオードを用いても、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を更に低減させて、電磁バルブの駆動装置の一層の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0046】
請求項12記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項9または10記載の構成において、前記駆動回路は、同一気筒内において同一の動作を行う2つのバルブと、該2つのバルブとは開弁期間が重複しない他の気筒の2つのバルブとの4つのバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、2つのスイッチング素子を直列接続した9つの直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、該9つの直列回路間に前記4つの各バルブに設けられた電磁コイルを各々接続してなることを特徴とする。
【0047】
更に具体的には、同一気筒内において同一の動作を行う2つのバルブとこの2つのバルブとは開弁期間が重複しない他の気筒の2つのバルブとからなる4つのバルブの組み合わせのバルブ群において、駆動回路を一括して設けても良い。そして、駆動回路は、2つのスイッチング素子を直列接続した9つの直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続し、この9つの直列回路間に前記4つの各バルブに設けられた電磁コイルを各々接続して構成することにより、スイッチング素子をバルブ群内で共用化することができる。
【0048】
このようにしても、電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。このことにより、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブの駆動装置の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0049】
請求項13記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜12のいずれか記載の構成において、前記スイッチング素子は、ダイオードを内蔵するとともに、該ダイオードにより低電位側から高電位側への電流の流通を許容する方向に配置されていることを特徴とする。
【0050】
このことにより、電磁コイルに対して更に複雑な電流制御を実行することが可能となる。
請求項14記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置は、請求項1〜13のいずれかの構成に対して、更に、電磁力によらない開弁保持機構を設けたことを特徴とする。
【0051】
このように、電磁力によらない閉弁保持機構以外に、更に電磁力によらない開弁保持機構を設けても良い。このようにしても上述した請求項1〜13のいずれかの作用効果を生じるとともに、開弁中においても電流を流さないので省エネルギーとなる。
【0052】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は、上述した発明が適用された内燃機関としてのガソリンエンジン(以下、「エンジン」と略す)2およびその制御系の概略構成を表すブロック図である。図2はエンジン2の縦断面図(図3におけるX−X断面)、図3は図2におけるY−Y断面図を示している。
【0053】
エンジン2は、自動車駆動用に自動車に搭載されているものである。このエンジン2は4つの気筒2a,2b,2c,2dを有している。各気筒2a〜2dには、シリンダブロック4、シリンダブロック4内で往復動するピストン6、シリンダブロック4上に取り付けられたシリンダヘッド8、およびシリンダヘッド8にて区画された燃焼室10がそれぞれ形成されている。
【0054】
そして各燃焼室10には、それぞれ第1吸気バルブ12a,12c,12e,12g、第2吸気バルブ12b,12d,12f,12h、第1排気バルブ16a,16c,16e,16gおよび第2排気バルブ16b,16d,16f,16hが設けられている。これらの各弁12a〜12h,16a〜16hは電磁バルブとして構成されている。この内、第1吸気バルブ12a,12c,12e,12gは第1吸気ポート14aを開閉し、第2吸気バルブ12b,12d,12f,12hは第2吸気ポート14bを開閉し、第1排気バルブ16a,16c,16e,16gは第1排気ポート18aを開閉し、第2排気バルブ16b,16d,16f,16hは第2排気ポート18bを開閉するように配置されている。
【0055】
図1に示したごとく、各気筒2a〜2dの第1吸気ポート14aおよび第2吸気ポート14bは吸気マニホールド30内に形成された吸気通路30aを介してサージタンク32に接続されている。各吸気通路30aにはそれぞれ燃料噴射バルブ34が配置されて、第1吸気ポート14aおよび第2吸気ポート14bに対して必要な量の燃料を噴射可能としている。
【0056】
また、サージタンク32は吸気ダクト40を介してエアクリーナ42に連結され、吸気ダクト40内にはモータ44(DCモータまたはステップモータ)によって駆動されるスロットル弁46が配置されている。このスロットル弁46の開度(スロットル開度TA)はスロットル開度センサ46aにより検出され、スロットル弁46はエンジン2の運転状態やアクセルペダル74の操作に応じて開度制御される。
【0057】
また、各気筒2a〜2dの第1排気ポート18aおよび第2排気ポート18bは排気マニホルド48に連結されている。このことにより排気を触媒コンバータ50を介して外部に排出している。
【0058】
電子制御ユニット(以下、ECUと称する)60は、デジタルコンピュータからなり、双方向性バス62を介して相互に接続されたRAM(ランダムアクセスメモリ)64、ROM(リードオンリメモリ)66、CPU(マイクロプロセッサ)68、入力ポート70および出力ポート72を備えている。
【0059】
スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ46aはスロットル弁46の開度に比例した出力電圧をAD変換器73を介して入力ポート70に入力している。アクセルペダル74にはアクセル開度センサ76が取り付けられ、アクセルペダル74の踏み込み量(以下、アクセル開度ACCPと称する)に比例した出力電圧をAD変換器73を介して入力ポート70に入力している。上死点センサ80は、例えば気筒2a〜2dの内の1番(以下「#1」で表す)気筒2aが吸気上死点に達したときに出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート70に入力される。クランク角センサ82は、クランクシャフトが30°回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート70に入力される。CPU68では上死点センサ80の出力パルスとクランク角センサ82の出力パルスから現在のクランク角が計算され、クランク角センサ82の出力パルスの頻度からエンジン回転数が計算される。
【0060】
吸気ダクト40には、吸入空気量センサ84が設けられ、吸気ダクト40を流れる吸入空気量GAに対応した出力電圧をAD変換器73を介して入力ポート70に入力している。また、エンジン2のシリンダブロック4には水温センサ86が設けられ、エンジン2の冷却水温度THWを検出し冷却水温度THWに応じた出力電圧をAD変換器73を介して入力ポート70に入力している。更に排気マニホルド48には空燃比センサ88が設けられ、空燃比に応じた出力電圧をAD変換器73を介して入力ポート70に入力している。
【0061】
なお、これ以外に入力ポート70には、各種の信号が入力されているが、本実施の形態1では説明上重要でないので図示省略している。
出力ポート72は、対応する駆動回路部90を介して各燃料噴射バルブ34に接続され、ECU60は運転状態に応じて各燃料噴射バルブ34の開弁制御を行い、燃料噴射時期制御や燃料噴射量制御を実行している。また、出力ポート72は、駆動回路部92を介して各吸気バルブ12a〜12hおよび各排気バルブ16a〜16hに接続され、ECU60は運転状態に応じて各吸排気バルブ12a〜12h,16a〜16hの駆動制御を行っている。また、出力ポート72は、駆動回路部93を介してモータ44に接続され、ECU60はエンジン2の運転状態やアクセル開度ACCPに応じてスロットル弁46の開度制御を実行している。
【0062】
ここで、電磁バルブとして構成されている吸気バルブ12a〜12hおよび排気バルブ16a〜16hの構造について説明する。これらの電磁バルブは基本的構成は同じなので、第1吸気バルブ12aを代表として説明する。図4に第1吸気バルブ12aの内部構成を示す。
【0063】
第1吸気バルブ12aは、弁体100、この弁体100とは一端にて一体化して形成されている弁軸100aおよび電磁駆動部102を備えている。弁軸100aは、弁体100とは反対側の端に固定されているロアリテーナ104を備えている。シリンダヘッド8に形成されたスプリング保持面8aとロアリテーナ104との間には、圧縮状態のロアスプリング106が配置され、弁体100および弁軸100aを燃焼室10から離す方向に、すなわち第1排気ポート18aを弁体100が閉じる方向に付勢している。
【0064】
電磁駆動部102は、中心部分に、弁軸100aとは同軸に配置されたアーマチャシャフト108を備えている。このアーマチャシャフト108は、ほぼ中央部分に固定されている高透磁率材料製のアーマチャ110および一端に固定されているアッパーリテーナ112を備えている。そしてアーマチャシャフト108は、アッパーリテーナ112とは反対側の端部にて、弁軸100aにおけるロアリテーナ104側の端部に当接している。
【0065】
また、リング状のアッパーコア116は、アッパーリテーナ112とアーマチャ110との間にてアーマチャシャフト108に貫通された状態で、電磁駆動部102のケーシング114(図2)内に固定されている。更に、同じくリング状のロアコア118は、アーマチャ110に対してアッパーコア116とは反対側においてアーマチャシャフト108に貫通された状態で電磁駆動部102のケーシング114内に固定されている。なお、ケーシング114はシリンダヘッド8に固定されている。またアッパーコア116とロアコア118とは中心部の貫通孔に設けられたブッシュ116a,118aにより、アーマチャシャフト108を摺動可能に保持している。
【0066】
アーマチャシャフト108の一端に固定されているアッパーリテーナ112とケーシング114に設けられたアッパーキャップ114aとの間には、圧縮状態のアッパースプリング120が配置され、アーマチャシャフト108を弁軸100a側へ付勢している。このことにより、弁軸100aおよび弁体100は、ロアスプリング106とアッパースプリング120とにより、逆方向の付勢力を受けている。
【0067】
アッパーコア116は、アーマチャシャフト108が摺動可能に貫通している中央部116b、外側の外周部116cおよびこれらを中間で接続しているリング状のアッパー磁石116d(閉弁保持機構に相当する)を備えている。中央部116bおよび外周部116cは高透磁率材料からなり、アッパー磁石116dは永久磁石である。そして、中央部116bと外周部116cとの間で、アッパー磁石116dにて接続されていない部分に形成されたリング状の溝116e内には励磁用のアッパーコイル122a(閉弁用電磁コイルに相当する)が配置されている。
【0068】
アッパー磁石116dは径方向に着磁され、このアッパー磁石116dの存在によりアッパーコア116が発する磁束はアーマチャ110を通るようにされている。
【0069】
励磁用のアッパーコイル122aに励磁電流が供給されていない場合、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した状態では、アッパー磁石116dが発生する磁束が、外周部116c、アーマチャ110および中央部116bにて形成された磁気回路を循環する。このことにより、アッパー磁石116dとアーマチャ110との間には、アッパースプリング120の付勢力に抗してアーマチャ110とアッパーコア116との当接状態を維持できる磁気吸引力が生じる。このようにアッパー磁石116dの磁気吸引力によりアーマチャ110とアッパーコア116とが当接している状態では、後述する図14に示すごとく弁体100は弁座126に当接して第1吸気ポート14aは全閉状態となる。
【0070】
また、ロアコア118は高透磁率材料からなり、摺動可能に貫通しているアーマチャシャフト108の周りに、アーマチャ110側に開口するリング状の溝118bを形成している。この溝118b内には励磁用のロアコイル124a(開弁用電磁コイルに相当する)が配置されている。なお、アッパーコア116とは異なりロアコア118内には永久磁石は配置されていない。このため、励磁用のロアコイル124aに励磁電流が供給されていない場合には、ロアコア118はアーマチャ110を当接した状態に維持することはできない。
【0071】
なお、図4は、アーマチャ110をアッパーコア116から離した状態で、アッパーコイル122aにもロアコイル124aにも励磁電流を供給していない状態を示している。この状態では、アーマチャ110はアッパーコア116側にもロアコア118側にも当接せず、アーマチャシャフト108および弁軸100aはアッパースプリング120とロアスプリング106との付勢力を主とする力が釣り合った中間位置に存在する。このため、弁体100は弁座126から少し離れて、第1吸気ポート14aは半開状態となっている。
【0072】
次にECU60に備えられた駆動回路部92に設けられている#1気筒2aおよび4番(以下、「#4」で表す)気筒2dの合計4つの吸気バルブ12a,12b,12g,12hを駆動するための駆動回路92aを図5に示す。この駆動回路92aは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0073】
駆動回路92aは、15個のFET(電界効果トランジスタ)がスイッチング素子200,202,204,206,208,210,212,214,216,218,220,222,224,226,228として設けられている。この内、3つのスイッチング素子200,202,204が直列に接続されて、高電位側端子230と低電位側端子232との間に直列回路234として接続されている。同様に3つのスイッチング素子206,208,210、3つのスイッチング素子212,214,216、3つのスイッチング素子218,220,222および3つのスイッチング素子224,226,228がそれぞれ直列に接続され、4つの直列回路236,238,240,242として高電位側端子230と低電位側端子232との間に接続されている。
【0074】
このことにより、5本の直列回路234〜242が高電位側端子230と低電位側端子232との間に並列に配置される。
直列回路234においては、2スイッチング素子200,202の直列接続部分には導電ワイヤ244の一端が接続されている。同様に2スイッチング素子202,204の直列接続部分には導電ワイヤ246の一端が接続されている。直列回路236においては、2スイッチング素子206,208の直列接続部分には導電ワイヤ248の一端が、2スイッチング素子208,210の直列接続部分には導電ワイヤ250の一端が接続されている。直列回路238においては、2スイッチング素子212,214の直列接続部分には導電ワイヤ252の一端が、2スイッチング素子214,216の直列接続部分には導電ワイヤ254の一端が接続されている。直列回路240においては、2スイッチング素子218,220の直列接続部分には導電ワイヤ256の一端が、2スイッチング素子220,222の直列接続部分には導電ワイヤ258の一端が接続されている。直列回路242においては、2スイッチング素子224,226の直列接続部分には導電ワイヤ260の一端が、2スイッチング素子226,228の直列接続部分には導電ワイヤ262の一端が接続されている。
【0075】
そして、この内、導電ワイヤ244は、#1気筒2aの第1吸気バルブ12aに組み込まれているアッパーコイル122aの一端に接続されている。導電ワイヤ248は、前記アッパーコイル122aの他端と#4気筒2dの第1吸気バルブ12gに組み込まれているアッパーコイル122gの一端とに接続されている。導電ワイヤ252は、前記アッパーコイル122gの他端と#1気筒2aの第2吸気バルブ12bに組み込まれているアッパーコイル122bの一端とに接続されている。導電ワイヤ256は、前記アッパーコイル122bの他端と#4気筒2dの第2吸気バルブ12hに組み込まれているアッパーコイル122hの一端とに接続されている。導電ワイヤ260は、前記アッパーコイル122hの他端に接続されている。
【0076】
また、導電ワイヤ246は、#1気筒2aの第1吸気バルブ12aに組み込まれているロアコイル124aの一端に接続されている。導電ワイヤ250は、前記ロアコイル124aの他端と#4気筒2dの第1吸気バルブ12gに組み込まれているロアコイル124gの一端とに接続されている。導電ワイヤ254は、前記ロアコイル124gの他端と#1気筒2aの第2吸気バルブ12bに組み込まれているロアコイル124bの一端とに接続されている。導電ワイヤ258は、前記ロアコイル124bの他端と#4気筒2dの第2吸気バルブ12hに組み込まれているロアコイル124hの一端とに接続されている。導電ワイヤ262は、前記ロアコイル124hの他端に接続されている。
【0077】
このことにより、#1気筒2aにて同一の動作を行う2吸気バルブ12a,12bに設けられた電磁コイル122a,122b,124a,124bのみにより、直列回路234と直列回路236との間の接続および直列回路238と直列回路240との間の接続がなされている。更に、#4気筒2dにて同一の動作を行う2吸気バルブ12g,12hに設けられた電磁コイル122g,122h,124g,124hのみにより、直列回路236と直列回路238との間の接続および直列回路240と直列回路242との間の接続がなされている。このことにより、駆動回路92aは、#1気筒2aにおける2吸気バルブ12a,12bの電磁コイル122a,122b,124a,124bのみによりなされている直列回路間接続と、#4気筒2dにおける2吸気バルブ12g,12hの電磁コイル122g,122h,124g,124hのみによりなされている直列回路間接続とが、交互に配置されている。そしてこのことによって、駆動回路92aは、4個のバルブ12a,12b,12g,12hからなるバルブ群に一括して設けられている。
【0078】
なお、各電磁コイル122a,122g,122b,122h,124a,124g,124b,124hに付されている実線の矢印の方向は、アーマチャ110を磁気吸引する場合に流す電流の方向を表している。この方向を「正方向」と称する。他の図においても電磁コイルに示されている実線の矢印は同じ意味を表している。
【0079】
各スイッチング素子200〜228のゲート端子Gは駆動回路部92内に設けられたバッファ回路290を介してON(ハイレベル)・OFF(ローレベル)信号を入力している。CPU68は出力ポート72およびバッファ回路290を介して各ゲート端子Gへの出力信号を制御している。
【0080】
これらスイッチング素子200〜228は、ゲート端子GにON信号が入力されるとON状態となり、ゲート端子GにOFF信号が入力されるとOFF状態となる。スイッチング素子200〜228は、ON状態ではドレイン端子Dとソース端子Sとの間の電流の流通は許容するが、OFF状態ではドレイン端子Dとソース端子Sとの間の電流の流通は阻止する。ただし、各スイッチング素子200〜228は、ソース端子Sからドレイン端子Dへ向かう電流の流れを許容するダイオードを内蔵している。この内蔵ダイオードが低電位側端子232から高電位側端子230への電流の流れを許容するように、各スイッチング素子200〜228は接続されている。このためスイッチング素子200〜228は、OFF状態であっても低電位側端子232から高電位側端子230へ向かう電流の流れは許容する。なお、他のスイッチング素子においても同様な機能のFETを用いている。
【0081】
このようなスイッチング素子200〜228を用いることにより、各電磁コイル122a,122g,122b,122h,124a,124g,124b,124hへの通電状態が制御されて、#1気筒2aの2吸気バルブ12a,12bと#4気筒2dの2吸気バルブ12g,12hとの開閉制御が実行される。
【0082】
ここで、図6のバルブタイミングチャートに示すごとく、#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bと、#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hとはその開弁時期は重複することはない。このように、図5に示した駆動回路92aは、互いに開弁期間が重複しない#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bと#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hとに対して一括して設けられているものである。
【0083】
次に、ECU60からの制御電流の供給により行われる#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bおよび#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hの開閉動作について説明する。図7に示すタイミングチャートは、これら吸気バルブ12a,12b,12g,12hの動作を示している。
【0084】
また図8〜図13は、図7に示した動作を実現するために図5に示した駆動回路92aに対して行う制御状態を示す回路図である。図8〜図13では解りやすくするために導電ワイヤ244〜262は省略して示してある。また、図8〜図13において「○」が除かれているスイッチング素子は、ゲート端子GにOFF信号が入力されている状態を示し、「○」が残されているスイッチング素子は、ゲート端子GにON信号が入力されている状態を示す。また、破線矢印は電流の経路および電流の方向(状況により逆方向になる場合もある)を示している。
【0085】
図7に示す時刻t0以前では、既に、一時的なアッパーコイル122a,122b,122g,122hの励磁によって、図14に示すごとくアッパーコア116にアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bおよび#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hは全閉状態にある。また、15個のスイッチング素子200〜228にはすべてOFF信号が出力されている。
【0086】
#1気筒2aの吸気行程時には、CPU68は、まず時刻t0〜t1まで図8(B)に示したスイッチングパターンb1となるようにスイッチング素子200,208,210,214,216,218へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子230から低電位側端子232へ電流が流れて、アッパーコイル122a,122bにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の電流(以下、「開放電流」と称する)が流される。
【0087】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は相殺される。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0088】
この後、時刻t1にて、一時的に図8(A)に示したスイッチングパターンa1となるようにスイッチング素子202,204,206,212,220,222へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、アッパーコイル122a,122bに流れていた開放電流は、図示破線矢印とは逆に流れる回生電流となるので迅速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子200〜228にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0089】
このアッパーコイル122a,122bの開放電流が消滅した時刻t1では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から次第に離れロアコア118に近づく。
【0090】
その後、時刻t2にて、図9(C)に示したスイッチングパターンc1となるようにスイッチング素子200,202,210,216,218,220へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子230から低電位側端子232へ電流が流れ、#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bのロアコイル124a,124bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t3まで、このスイッチングパターンc1と、図10(F)に示したスイッチングパターンf1との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための電流量(以下、「吸引電流」と称する)を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0091】
スイッチングパターンf1は、スイッチング素子210,216へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル124a、スイッチング素子210,204の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル124b、スイッチング素子216,222の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc1からスイッチングパターンf1へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図10(F)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc1とスイッチングパターンf1との割合を調整することにより、ロアコイル124a,124bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0092】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t3にて一時的に図9(D)に示すスイッチングパターンd1とする。スイッチングパターンd1では、スイッチング素子204,206,208,212,214,222へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図9(D)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル124a,124bにおける吸引電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンc1とスイッチングパターンf1とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t2〜t3の場合よりもスイッチングパターンc1の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル124a,124bに正方向に流れる電流量を、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を保持するに必要な励磁電流(以下、「保持電流」と称する)とする。
【0093】
このようにロアコイル124a,124bに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示すごとく、弁体100は弁座126から最も離れており、#1気筒2aの吸気ポート14a,14bは全開状態を維持する。
【0094】
そして、#1気筒2aの吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t4にて図9(D)に示したスイッチングパターンd1に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル124a,124bにおける保持電流は急速に消滅するとともに、更に破線矢印通りの方向へ開放電流が流れる。
【0095】
そして時刻t5において、一時的にスイッチングパターンc1とする。このことにより、図9(C)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル124a,124bの開放電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子200〜228にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0096】
前述したロアコイル124a,124bにおける開放電流とその後の電流停止により、ロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づき、バルブリフト量が減少し始める。
【0097】
次に、時刻t6にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図8(A)に示したスイッチングパターンa1に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとくアッパーコイル122a,122bには吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa1と図10(E)に示すスイッチングパターンe1とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0098】
スイッチングパターンe1は、スイッチング素子206,212へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル122a、スイッチング素子200,206の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル122b、スイッチング素子218,212の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa1からスイッチングパターンe1へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図10(E)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa1とスイッチングパターンe1との割合を調整することにより、アッパーコイル122a,122bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0099】
そして、図14に示したごとくアーマチャ110がアッパーコア116に当接し、#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bが閉じられた後に、時刻t7にて一時的に図8(B)に示したスイッチングパターンb1に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル122a,122bの吸引電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子200〜228にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0100】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bは全閉状態が維持される。
【0101】
次に、スイッチング素子200〜228にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒2aの吸気行程とは重複しない#4気筒2dの吸気行程のタイミングとなる。この場合、時刻t8から図11(B)に示したスイッチングパターンb2となるようにスイッチング素子206,214,216,220,222,224へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子230から低電位側端子232へ電流が流れて、#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hにおけるアッパーコイル122g,122hにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように開放電流が流される。
【0102】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は相殺される。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0103】
この後、時刻t9にて、一時的に図11(A)に示したスイッチングパターンa2となるようにスイッチング素子208,210,212,218,226,228へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、アッパーコイル122g,122hの開放電流は、図11(A)に示した破線矢印とは逆方向に流れる回生電流となり、アッパーコイル122g,122hに流れていた開放電流は迅速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子200〜228にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0104】
このアッパーコイル122g,122hの開放電流が消滅した時刻t9では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から次第に離れロアコア118に近づく。
【0105】
その後、時刻t10にて、図12(C)に示したスイッチングパターンc2となるようにスイッチング素子206,208,216,222,224,226へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子230から低電位側端子232へ電流が流れ、#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hのロアコイル124g,124hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t11まで、このスイッチングパターンc2と、図13(F)に示したスイッチングパターンf2との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0106】
スイッチングパターンf2は、スイッチング素子216,222へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル124g、スイッチング素子216,210の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル124h、スイッチング素子222,228の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc2からスイッチングパターンf2へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc2とスイッチングパターンf2との割合を調整することにより、ロアコイル124g,124hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0107】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t11にて一時的に図12(D)に示すスイッチングパターンd2とする。スイッチングパターンd2では、スイッチング素子210,212,214,218,220,228へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図12(D)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル124g,124hにおける吸引電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンc2とスイッチングパターンf2とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t10〜t11の場合よりもスイッチングパターンc2の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル124g,124hに正方向に流れる電流量を保持電流のレベルに低下させて、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにロアコイル124g,124hに保持電流を継続して流すことによ、#4気筒2dの吸気ポート14g,14hは全開状態を維持する。
【0108】
そして、#4気筒2dの吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t12にて図12(D)に示したスイッチングパターンd2に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル124g,124hの保持電流は急速に消滅するともに、更に図示破線矢印通りの方向へ開放電流が流れる。
【0109】
そして時刻t13において、一時的にスイッチングパターンc2とする。このことにより、図12(C)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル124g,124hの開放電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子200〜228にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0110】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力により弁座126に近づき、バルブリフト量が減少する。次に、時刻t14にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図11(A)に示したスイッチングパターンa2に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとくアッパーコイル122g,122hに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa2とスイッチングパターンe2とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0111】
スイッチングパターンe2は、スイッチング素子212,218へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル122g、スイッチング素子206,212の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル122h、スイッチング素子224,218の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa2からスイッチングパターンe2へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図13(E)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa2とスイッチングパターンe2との割合を調整することにより、アッパーコイル122g,122hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0112】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t15にて、一時的に図11(B)に示したスイッチングパターンb2に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル122g,122hの吸引電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子200〜228にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0113】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hは全閉状態が維持される。
【0114】
このような処理が繰り返されることにより、#1気筒2aおよび#4気筒2dの吸気バルブ12a,12b,12g,12hが開閉駆動される。
上述した駆動回路92aの処理において、#1気筒2aの吸気バルブ12a,12bについては、図8(A),(B)および図10(E)に示したアッパーコイル122a,122bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子200〜222は、図9(C),(D)および図10(F)に示したロアコイル124a,124bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子200〜222と同じであり共用されていることが判る。
【0115】
また、#4気筒2dの吸気バルブ12g,12hについては、図11(A),(B)および図13(E)に示したアッパーコイル122g,122hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子206〜228は、図12(C),(D)および図13(F)に示したロアコイル124g,124hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子206〜228と同じであり共用されていることが判る。
【0116】
更に、図8〜図10に示した#1気筒2aの2吸気バルブ12a,12bにおけるアッパーコイル122a,122bおよびロアコイル124a,124bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子200〜222と、図11〜図13に示した#4気筒2dの2吸気バルブ12g,12hにおけるアッパーコイル122g,122hおよびロアコイル124g,124hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子206〜228とを比較すると、スイッチング素子206〜222が共用されていることが判る。
【0117】
次に、図16に、駆動回路部92の内で、#1気筒2aおよび#4気筒2dの合計4つの排気バルブ16a,16b,16g,16hに対して一括して設けられた駆動回路92bを示す。
【0118】
駆動回路92bは、図5に示した駆動回路92aと同じ構成であり、15個のFETがスイッチング素子300,302,304,306,308,310,312,314,316,318,320,322,324,326,328として設けられている。そして、これらのスイッチング素子300〜328を3つずつ直列接続して構成される5つの直列回路334,336,338,340,342が、高電位側端子230と低電位側端子232との間で並列に接続されている。そして、これら直列回路334〜342間を、スイッチング素子300〜328の各直列接続部分にて、アッパーコイル123a,123g,123b,123hおよびロアコイル125a,125g,125b,125hが、導電ワイヤ344,346,348,350,352,354,356,358,560,562を介して接続されている。
【0119】
#1気筒2aの排気バルブ16a,16bの開弁時期と#4気筒2dの排気バルブ16g,16hの開弁時期とは重複しないので、前述した図8〜13に示したスイッチングパターンa1〜f2と同じパターンで、スイッチング素子300〜328がCPU68により制御される。このことにより、図17のタイミングチャートに示すごとく、#1気筒2aの排気バルブ16a,16bと#4気筒2dの排気バルブ16g,16hとを開閉駆動することができる。そして、駆動回路92aの場合と同様にスイッチング素子300〜328の共用がなされる。
【0120】
このように2つの駆動回路92a,92bにより、#1気筒2aの2吸気バルブ12a,12bと2排気バルブ16a,16b、および#4気筒2dの2吸気バルブ12g,12hと2排気バルブ16g,16hの合計8個の吸排気バルブの開閉駆動を行うことができる。
【0121】
そして、同様にして、2番(以下、「#2」で表す)気筒2bと3番(以下、「#3」で表す)気筒2cとは、吸気バルブ12c,12d,12e,12fの開弁期間が重複しないことから、図18に示すごとく、これらを一括した駆動回路92cを駆動回路部92内に設けている。
【0122】
駆動回路92cは、図5に示した駆動回路92aと同じ構成であり、15個のFETがスイッチング素子400,402,404,406,408,410,412,414,416,418,420,422,424,426,428として設けられている。そして、これらのスイッチング素子400〜428を3つずつ直列接続して構成される5つの直列回路434,436,438,440,442が、高電位側端子230と低電位側端子232との間で並列に接続されている。そしてこれら直列回路434〜442間を、スイッチング素子400〜428の各直列接続部分にて、アッパーコイル122c,122e,122d,122fおよびロアコイル124c,124e,124d,124fが、電導ワイヤ444,446,448,450,452,454,456,458,460,462を介して接続されている。
【0123】
この駆動回路92cにおいても、前述した図8〜13に示したスイッチングパターンa1〜f2と同じパターンで、スイッチング素子400〜428がCPU68により制御される。このことにより、図7のタイミングチャートと同様に、#2気筒2bの吸気バルブ12c,12dと#3気筒2cの吸気バルブ12e,12fとを開閉駆動することができる。そして、駆動回路92aの場合と同様にスイッチング素子400〜428の共用がなされる。
【0124】
更に、#2気筒2bと#3気筒2cとは、排気バルブ16c,16d,16e,16fの開弁時期とは重複しないことから、図19に示すごとく、これらを一括した駆動回路92dを駆動回路部92の一部として設けている。
【0125】
駆動回路92dは、図5に示した駆動回路92aと同じ構成であり、15個のFETがスイッチング素子500,502,504,506,508,510,512,514,516,518,520,522,524,526,528として設けられている。そして、これらのスイッチング素子500〜528を3つずつ直列接続して構成される5つの直列回路534,536,538,540,542が、高電位側端子230と低電位側端子232との間で並列に接続されている。そしてこれら直列回路534〜542間を、スイッチング素子500〜528の各直列接続部分にて、アッパーコイル123c,123e,123d,123fおよびロアコイル125c,125e,125d,125fが、電導ワイヤ544,546,548,550,552,554,556,558,560,562を介して接続されている。
【0126】
この駆動回路92dにおいても、前述した図8〜13に示したスイッチングパターンa1〜f2と同じパターンで、スイッチング素子500〜528がCPU68により制御される。このことにより、図17のタイミングチャートと同様に、#2気筒2bの排気バルブ16c,16dと#3気筒2cの排気バルブ16e,16fとを開閉駆動することができる。そして、駆動回路92aの場合と同様にスイッチング素子500〜528の共用がなされる。
【0127】
このように2つの駆動回路92c,92dにより、#2気筒2bの2吸気バルブ12c,12dと2排気バルブ16c,16d、および#3気筒2cの2吸気バルブ12e,12fと2排気バルブ16e,16fの合計8個の吸排気バルブの開閉駆動を行うことができる。
【0128】
したがって、駆動回路部92は4つの駆動回路92a〜92dを備えることにより、図20に示すごとくの組み合わせにより、4気筒2a〜2dの8個の吸気バルブ12a〜12hおよび8個の排気バルブ16a〜16hの合計16個のバルブを駆動することができる。
【0129】
以上説明した本実施の形態1によれば、以下の効果が得られる。
(イ).上述したごとく、ECU60内に設けられた駆動回路部92は、4気筒4バルブのエンジン2に設けられた16個の吸排気バルブ12a〜16hの32個の電磁コイルに対する電流制御を行うために、4つの駆動回路92a〜92dを備えている。各駆動回路92a〜92dは、同一気筒内において同一の動作を行う2バルブの他に、これら2バルブとは開弁期間が重複しない他の2バルブとの4バルブからなるバルブ群に一括して設けられるものである。すなわち、図20に示した各4バルブからなるバルブ群毎に一括して設けられている。
【0130】
各駆動回路92a〜92dの構成は、高電位側端子230と低電位側端子232との間に、スイッチング素子200〜228,300〜328,400〜428,500〜528が3つ直列接続された5つの直列回路234〜242,334〜342,434〜442,534〜542が、並列に接続されたものである。そして各バルブ12a〜12h,16a〜16h毎に設けられたアッパーコイル122a〜122h,123a〜123hおよびロアコイル124a〜124h,125a〜125hにより各直列回路234〜242,334〜342,434〜442,534〜542間を、スイッチング素子同士の直列接続部分にて接続している。この場合、同一気筒内において同一の動作を行うバルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルによる直列回路間接続と、これら2バルブとは開弁期間が重複しない他の2バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルによる直列回路間接続とは、交互に配置されている。
【0131】
このように駆動回路92a〜92dにより駆動される複数の電磁コイル(アッパーコイルおよびロアコイル)には、同一の動作を行う複数のバルブに用いられている電磁コイル以外に、これらのバルブとは開弁期間が重複しない他のバルブの電磁コイルが含まれている。このようにバルブの開弁時期が重複していないので、各バルブ群のロアコイルにおいて、バルブを開弁動作させかつ開弁状態に維持するためのスイッチング素子を共用できる。
【0132】
なお、バルブの閉弁期間は重複することになるが、バルブを閉弁状態に維持するために電磁力によらないアッパー磁石116dが設けられているので、閉弁期間にスイッチング素子の駆動は必要とされない。このため閉弁用電磁コイルは閉弁動作時のみ通電が必要となる。この閉弁動作時は、開弁期間が重複しない他のバルブの閉弁動作とは重複することはない。したがって各バルブ群のアッパーコイルにおいて、バルブを閉弁動作させるためのスイッチング素子を共用できる。
【0133】
更に、並列に配置された5つの直列回路234〜242,334〜342,434〜442,534〜542間を、それぞれ同一バルブのアッパーコイルおよびロアコイルの組み合わせにより、スイッチング素子同士の直列接続部分にて接続している構成を採用しているため、アッパーコイルとロアコイルとの間においてもスイッチング素子を共用できる。
【0134】
この結果、全駆動回路92a〜92dでは全部で60個のスイッチング素子200〜228,300〜328,400〜428,500〜528にて16個のバルブの開閉駆動を行うことができる。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では72個のスイッチング素子が必要となる。
【0135】
このように、駆動回路92a〜92dは多数のバルブのアッパーコイルおよびロアコイルを、これらの電磁コイル間で共用する少数のスイッチング素子のスイッチング動作により、必要な電磁コイルにのみ、適切なタイミングに電流を流したり、電流を速やかに減少・消滅させたりすることができる。このように電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。
【0136】
したがって、本実施の形態1では、スイッチング素子を更に低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブ12a〜12hおよび排気バルブ16a〜16hの駆動回路部92の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0137】
(ロ).電磁コイル122a〜125hの各端部を、3つのスイッチング素子を直列接続した各直列回路234〜242,334〜342,434〜442,534〜542におけるスイッチング素子同士の直列接続部に接続している。このことにより、スイッチング素子200〜228,300〜328,400〜428,500〜528に対するスイッチング制御において、図8(B)、図9(D)、図11(B)、図12(D)に示したごとく電磁コイル122a〜125hに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0138】
(ハ).図5,16,18,19に示したごとく、全駆動回路92a〜92dでは全部で16個のバルブのアッパーコイル122a〜122h,123a〜123hおよびロアコイル124a〜124h,125a〜125hを40本の導電ワイヤ244〜262,344〜362,444〜462,544〜562で接続して制御している。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では48本となることから、本実施の形態1によれば、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0139】
[実施の形態2]
本実施の形態2は前記実施の形態1とは、駆動回路92aの代わりに、図21に示す駆動回路692aを用いる点が異なる。この駆動回路692aは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0140】
なお、他の駆動回路692b,692c,692dについては、駆動回路692aに対して、前記実施の形態1の駆動回路92aと他の駆動回路92b〜92dとの関係に相当する。したがって、他の駆動回路692b,692c,692dは、基本的には駆動回路692aと同じであるので駆動回路692aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0141】
駆動回路692aは、14個のスイッチング素子600,602,604,606,608,610,612,614,616,618,620,622,624,626と1個のダイオード628とから構成されている。そして、高電位側端子630と低電位側端子632との間で並列に接続されている5つの直列回路634,636,638,640,642は、これらスイッチング素子600〜626とダイオード628とから選択された3つを直列接続して構成されている。5つの直列回路634〜642の内、図示中央の直列回路638のみ、スイッチング素子612、ダイオード628およびスイッチング素子614の順でこれらが直列接続されて形成されている。このダイオード628は低電位側端子632から高電位側端子630への電流の流通を許容する方向に配置されている。他の4つの直列回路634,636,640,642は、前記実施の形態1の場合と同じように、それぞれスイッチング素子600〜610,616〜626が3つ直列に接続されて形成されている。
【0142】
このように、駆動回路692aは、前記実施の形態1の駆動回路92aに比較して、図示中央のスイッチング素子の代わりにダイオード628が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル722aと第2吸気バルブのアッパーコイル722b、#4気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル722gと第2吸気バルブのアッパーコイル722h、#1気筒における第1吸気バルブのロアコイル724aと第2吸気バルブのロアコイル724b、#4気筒における第1吸気バルブのロアコイル724gと第2吸気バルブのロアコイル724hは、それぞれ前記実施の形態1と同じ位置に、10本の導電ワイヤ644,646,648,650,652,654,656,658,660,662にて接続されている。
【0143】
また、上述した14個のスイッチング素子600〜626については、CPUから出力ポート672とバッファ回路690を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記実施の形態1と同じである。
【0144】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図22に示すタイミングチャートは#1気筒の2つの吸気バルブおよび#4気筒の2つの吸気バルブの動作を示している。
【0145】
そして図23〜図28は、図22に示した動作を実現するために図21に示した駆動回路692aに対して行う制御状態を示す回路図である。図23〜図28では解りやすくするために導電ワイヤ644〜662は省略して示してある。また、図23〜図28において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0146】
図22に示す時刻t20以前では、既に、一時的にアッパーコイル722a,722b,722g,722hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の吸気バルブおよび#4気筒の吸気バルブは全閉状態にある。また、14個のスイッチング素子600〜626にはすべてOFF信号が出力されている。
【0147】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t20にて、図24(C)に示したスイッチングパターンc11となるようにスイッチング素子600,602,610,614,616,618へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子630から低電位側端子632へ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブのロアコイル724a,724bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t21まで、このスイッチングパターンc11と、図25(F)に示したスイッチングパターンf11との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0148】
スイッチングパターンf11は、スイッチング素子610,614へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル724a、スイッチング素子610,604の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル724b、スイッチング素子614,620の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc11からスイッチングパターンf11へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図25(F)の破線矢印で示したごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc11の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル724a,724bにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0149】
このことにより、アッパー磁石116dによる発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための十分な電流(以下、「引き離し電流」と称する)をロアコイル724a,724bに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0150】
次に、時刻t21にて、一時的に図24(D)に示すスイッチングパターンd11にする。スイッチングパターンd11では、すべてのスイッチング素子600〜626にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印にて示すごとく、低電位側端子632から高電位側端子630に逆流する回生電流が発生して、ロアコイル724a,724bに流れる引き離し電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンc11とスイッチングパターンf11との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t20〜t21の場合よりも、スイッチングパターンc11の割合を下げる。このことにより、ロアコイル724a,724bに流す電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0151】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアーマチャ110はアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。したがって、以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0152】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t22にて、一時的に図24(D)に示すスイッチングパターンd11にする。このことにより回生電流が発生して、ロアコイル724a,724bに流れる電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンc11とスイッチングパターンf11との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t21〜t22の場合よりも、スイッチングパターンc11の割合を下げる。このことにより、ロアコイル724a,724bに流す電流量を低下させて保持電流とする。このことにより、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0153】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t23にて、スイッチングパターンd11に切り替える。このことにより回生電流が発生して、ロアコイル724a,724bに流れる電流は急速に消滅する。
【0154】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0155】
次に、時刻t24にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図23(A)のスイッチングパターンa11とする。このことによりアッパーコイル722a,722bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa11と図25(E)のスイッチングパターンe11とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0156】
スイッチングパターンa11は、スイッチング素子602,604,606,612,618,620へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図23(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子630から低電位側端子632へ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブに設けられたアッパーコイル722a,722bに正方向に電流が流れる。
【0157】
スイッチングパターンe11は、スイッチング素子606,612へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル722a、スイッチング素子600,606の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル722b、スイッチング素子616,612の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa11からスイッチングパターンe11へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa11とスイッチングパターンe11との割合を調整することにより、アッパーコイル722a,722bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0158】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t25にて、図23(B)に示すスイッチングパターンb11に切り替える。スイッチングパターンb11では、すべてのスイッチング素子600〜626にOFF信号を出力している。このため、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、アッパーコイル722a,722bに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0159】
吸引電流が消滅した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0160】
次に、スイッチング素子600〜626にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングになる。この場合、時刻t26から図27(C)に示したスイッチングパターンc12となるようにスイッチング素子606,608,614,620,622,624へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子630から低電位側端子632へ電流が流れ、#4気筒の吸気バルブのロアコイル724g,724hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t27まで、このスイッチングパターンc12と、図28(F)に示したスイッチングパターンf12との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0161】
スイッチングパターンf12は、スイッチング素子614,620へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル724g、スイッチング素子614,610の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル724h、スイッチング素子620,626の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc12からスイッチングパターンf12へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図28(F)の破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc12の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル724g,724hにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0162】
このことにより、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110をアッパーコア116から離す引き離し電流がロアコイル724g,724hに流される。このため、ロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0163】
次に、時刻t27にて、一時的に、図27(D)に示すスイッチングパターンd12とする。スイッチングパターンd12では、すべてのスイッチング素子600〜626にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく、回生電流が生じて、ロアコイル724g,724hの引き離し電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンc12とスイッチングパターンf12との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t26〜t27の場合よりは、スイッチングパターンc12の割合を下げる。このことにより、ロアコイル724g,724hに流す電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0164】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0165】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t28から一時的にスイッチングパターンd12として回生電流を生じさせて、ロアコイル724g,724hの吸引電流を急速に低下させる。そして、直ちに、スイッチングパターンc12とスイッチングパターンf12との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t27〜t28の場合よりは、スイッチングパターンc12の割合を下げる。このことにより、ロアコイル724g,724hに流す電流量を保持電流に維持する。こうして、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このことにより#4気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0166】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t29にて図27(D)に示すスイッチングパターンd12に切り替える。このことにより、回生電流が発生して、ロアコイル724g,724hに流れる保持電流は急速に消滅する。
【0167】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0168】
次に、時刻t30にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図26(A)のスイッチングパターンa12とする。このことによりアッパーコイル722g,722hに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa12と図28(E)のスイッチングパターンe12とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0169】
スイッチングパターンa12は、スイッチング素子608,610,612,616,624,626へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図26(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子630から低電位側端子632へ電流が流れ、#4気筒の吸気バルブのアッパーコイル722g,722hに正方向に電流が流れる。
【0170】
スイッチングパターンe12は、スイッチング素子612,616へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル722g、スイッチング素子606,612の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル722h、スイッチング素子622,616の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa12からスイッチングパターンe12へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図28(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa12とスイッチングパターンe12との割合を調整することにより、アッパーコイル722g,722hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0171】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t31にて、図26(B)に示すスイッチングパターンb12に切り替える。スイッチングパターンb12は、スイッチング素子600〜626にすべてOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル722g,722hに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0172】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#4気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0173】
このようにして、#1気筒および#4気筒の4つの吸気バルブは、14個のスイッチング素子600〜626と1個のダイオード628とを有する駆動回路692aにより開閉駆動される。
【0174】
上述した図23(A),(B)および図25(E)に示したアッパーコイル722a,722bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子600〜620およびダイオード628は、図24(C),(D)および図25(F)に示したロアコイル724a,724bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子600〜620およびダイオード628と同じであり共用されていることが判る。
【0175】
また、上述した図26(A),(B)および図28(E)に示したアッパーコイル722g,722hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子606〜626およびダイオード628は、図27(C),(D)および図28(F)に示したロアコイル724g,724hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子606〜626およびダイオード628と同じであり共用されていることが判る。
【0176】
更に、図23〜図25に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル722a,722bおよびロアコイル724a,724bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子600〜620およびダイオード628と、図26〜図28に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル722g,722hおよびロアコイル724g,724hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子606〜626およびダイオード628とでは、スイッチング素子606〜620およびダイオード628が共用されていることが判る。
【0177】
そして、駆動回路692aと同様な構成にて、#1気筒および#4気筒の合計4排気バルブを駆動するための駆動回路692b、#2気筒および#3気筒の合計4吸気バルブを駆動するための駆動回路692c、および#2気筒および#3気筒の合計4排気バルブを駆動するための駆動回路692dが形成される。これら3つの駆動回路692b,692c,692dにおいても、駆動回路692aにて述べたごとくスイッチング素子とダイオードとが共用されて、図22に示すパターンと同様の制御がなされ、吸排気バルブの開閉駆動がなされる。
【0178】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路692a〜692dを備えることにより、前記実施の形態1の図20に示した組み合わせと同様の組み合わせにより、4気筒の8個の吸気バルブおよび8個の排気バルブの合計16個のバルブを駆動することができる。
【0179】
以上説明した本実施の形態2によれば、以下の効果が得られる。
(イ).14個のスイッチング素子600〜626と1個のダイオード628を用いても、前記実施の形態1と同一構成の吸気バルブおよび排気バルブを駆動することが可能である。したがって、前記実施の形態1よりもスイッチング素子を1つ減らして、より低コストなダイオード628を用いることができる。
【0180】
したがって、前記実施の形態1の(イ)の効果に加えて、更にスイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0181】
(ロ).前記実施の形態1の(ハ)と同じく、導電ワイヤが少なくなるので、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0182】
[実施の形態3]
本実施の形態3は、前記実施の形態1とは、図29の概略図に示すごとく、4気筒802a,802b,802c,802dのそれぞれにおいて、2つの吸気バルブ812a,812b,812c,812d,812e,812f,812g,812hと1つの排気バルブ816a,816b,816c,816dとからなる4気筒3バルブのエンジン802である点が異なる。
【0183】
更に、このようなバルブ数の違いに対応して、図30に示すごとく出力ポート972とバッファ回路990を介してCPUから駆動制御される駆動回路992a,992b,992c,992dの構成および駆動対象のバルブの組み合わせが、以下述べるごとく前記実施の形態1とは異なる。この駆動回路992a,992b,992c,992dは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0184】
なお、駆動回路992b,992c,992dは、駆動回路992aとは基本的に同じ構成であるので駆動回路992aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0185】
駆動回路992aは、12個のスイッチング素子900,902,904,906,908,910,912,914,916,918,920,922から構成されている。これらスイッチング素子900〜922は3個ずつ直列に接続されて4つの直列回路934,936,938,940を構成している。これら直列回路934〜940は高電位側端子930と低電位側端子932との間で並列に接続されている。
【0186】
3スイッチング素子900,902,904からなる直列回路934においては、スイッチング素子900,902の直列接続部分には導電ワイヤ944の一端が接続されている。同様にスイッチング素子902,904の直列接続部分には導電ワイヤ946の一端が接続されている。3スイッチング素子906,908,910からなる直列回路936においては、スイッチング素子906,908の直列接続部分には導電ワイヤ948の一端が、スイッチング素子908,910の直列接続部分には導電ワイヤ950の一端が接続されている。3スイッチング素子912,914,916からなる直列回路938においては、スイッチング素子912,914の直列接続部分には導電ワイヤ952の一端が、スイッチング素子914,916の直列接続部分には導電ワイヤ954の一端が接続されている。3スイッチング素子918,920,922からなる直列回路940においては、スイッチング素子918,920の直列接続部分には導電ワイヤ956の一端が、スイッチング素子920,922の直列接続部分には導電ワイヤ958の一端が接続されている。
【0187】
そして、この内、導電ワイヤ944は、#1気筒802aの第1吸気バルブ812aに組み込まれているアッパーコイル1022aの一端に接続されている。導電ワイヤ948は、前記アッパーコイル1022aの他端と#2気筒802bの排気バルブ816bに組み込まれているアッパーコイル1122bの一端とに接続されている。導電ワイヤ952は、前記アッパーコイル1122bの他端と#1気筒802aの第2吸気バルブ812bに組み込まれているアッパーコイル1022bの一端とに接続されている。導電ワイヤ956は、前記アッパーコイル1022bの他端に接続されている。
【0188】
また、導電ワイヤ946は、#1気筒802aの第1吸気バルブ812aに組み込まれているロアコイル1024aの一端に接続されている。導電ワイヤ950は、前記ロアコイル1024aの他端と#2気筒802bの排気バルブ816bに組み込まれているロアコイル1124bの一端とに接続されている。導電ワイヤ954は、前記ロアコイル1124bの他端と#1気筒802aの第2吸気バルブ812bに組み込まれているロアコイル1024bの一端とに接続されている。導電ワイヤ958は、前記ロアコイル1024bの他端に接続されている。
【0189】
このことにより、#1気筒802aにて同一の動作を行う2吸気バルブ812a,812bに設けられた電磁コイル1022a,1022b,1024a,1024bのみにより、直列回路934と直列回路936との間の接続および直列回路938と直列回路940との間の接続がなされている。更に、#2気筒802bの排気バルブ816bに設けられた電磁コイル1122b,1124bのみにより、直列回路936と直列回路938との間の接続がなされている。このことにより、駆動回路992aは、#1気筒802aにおける2吸気バルブ812a,812bの電磁コイル1022a,1022b,1024a,1024bのみによりなされている直列回路間接続と、#2気筒802bにおける1排気バルブ816bの電磁コイル1122b,1124bのみによりなされている直列回路間接続とが、交互に配置されている。そしてこのことにより、駆動回路992aは、3バルブ812a,812b,816bからなるバルブ群に一括して設けられている。
【0190】
各スイッチング素子900〜922のゲート端子Gは、駆動回路部内に設けられたバッファ回路990を介してON・OFF信号を入力している。CPUは出力ポート972およびバッファ回路990を介してスイッチング素子900〜922のゲート端子Gに対する出力信号を制御している。このことにより、各電磁コイル1022a,1122b,1022b,1024a,1124b,1024bへの通電状態が制御されて、#1気筒802aの2吸気バルブ812a,812bと#2気筒802bの1排気バルブ816bとの開閉制御が実行される。
【0191】
ここで、前記実施の形態1にて用いた図6のバルブタイミングチャートにも表しているごとく、#1気筒802aの吸気バルブ812a,812bと、#2気筒802bの排気バルブ816bとはその開弁時期は重複することはない。このように、図30に示した駆動回路992aは、互いに開弁期間が重複しない#1気筒802aの吸気バルブ812a,812bと#2気筒802bの排気バルブ816bとに対して一括して設けられているものである。
【0192】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒802aの2吸気バルブ812a,812bおよび#2気筒802bの1排気バルブ816bの開閉動作について説明する。図31に示すタイミングチャートはこれら吸排気バルブ812a,812b,816bの動作を示している。
【0193】
そして図32〜図37は、図31に示した動作を実現するために図30に示した駆動回路992aに対して行う制御状態を示す回路図である。図32〜図37では解りやすくするために導電ワイヤ944〜958は省略して示してある。また、図32〜図37において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0194】
図31に示す時刻t40以前では、既に、一時的にアッパーコイル1022a,1022b,1122bの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒802aの2吸気バルブ812a,812bおよび#2気筒802bの1排気バルブ816bは全閉状態にある。また、12個のスイッチング素子900〜922にはすべてOFF信号が出力されている。
【0195】
#1気筒802aの吸気行程時には、CPUは、まず時刻t40〜t41の期間は、図32(B)に示したスイッチングパターンb21とする。このスイッチングパターンb21では、スイッチング素子900,908,910,914,916,918へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子930から低電位側端子932へ電流が流れて、アッパーコイル1022a,1022bにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消す開放電流が流される。
【0196】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0197】
この後、時刻t41にて、図32(A)に示したスイッチングパターンa21となるようにスイッチング素子902,904,906,912,920,922へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図32(A)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れる。このことにより、アッパーコイル1022a,1022bに逆方向に流れていた開放電流は迅速に消滅する。そして直ちにすべてのスイッチング素子900〜922にOFF信号を出力して、アッパーコイル1022a,1022bに電流が流れない状態に維持する。
【0198】
このアッパーコイル1022a,1022bの開放電流が消滅した時刻t41では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0199】
その後、時刻t42にて、図33(C)に示すスイッチングパターンc21に切り替える。このスイッチングパターンc21では、スイッチング素子900,902,910,916,918,920へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子930から低電位側端子932へ電流が流れ、#1気筒802aの吸気バルブ812a,812bのロアコイル1024a,1024bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t43まで、このスイッチングパターンc21と、図34(F)に示すスイッチングパターンf21との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0200】
スイッチングパターンf21は、スイッチング素子910,916へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1024a、スイッチング素子910,904の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1024b、スイッチング素子916,922の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc21からスイッチングパターンf21へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図34(F)に示す破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc21とスイッチングパターンf21との割合を調整することにより、ロアコイル1024a,1024bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0201】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t43にて、一時的に図33(D)に示すスイッチングパターンd21にする。スイッチングパターンd21では、スイッチング素子904,906,908,912,914,922へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、回生電流が生じて、ロアコイル1024a,1024bに正方向に流れる吸引電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc21とスイッチングパターンf21との間でスイッチングパターンを交互に切り替える処理に戻す。ただし、時刻t42〜t43の場合よりも、スイッチングパターンc21の割合を小さくすることにより、ロアコイル1024a,1024bに正方向に流れる電流量を保持電流に維持する。
【0202】
こうしてロアコイル1024a,1024bに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#1気筒802aの吸気ポートは全開状態となる。
【0203】
そして、#1気筒802aの吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t44にて図33(D)に示すスイッチングパターンd21に切り替える。このことにより回生電流が流れて、ロアコイル1024a,1024bに流れていた保持電流が急速に消滅する。そして更に逆方向へ開放電流が流れる。そして時刻t45にて、一時的にスイッチングパターンc21にする。このことにより回生電流が図33(C)に示した破線矢印とは逆方向に流れて、開放電流が急速に消滅する。そして直ちにスイッチング素子900〜922にすべてOFF信号を出力して、ロアコイル1024a,1024bを電流停止状態に維持する。
【0204】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0205】
次に、時刻t46にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図32(A)のスイッチングパターンa21とする。このことによりアッパーコイル1022a,1022bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa21と図34(E)に示すスイッチングパターンe21とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0206】
スイッチングパターンe21は、スイッチング素子906,912へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1022a、スイッチング素子900,906の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1022b、スイッチング素子918,912の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa21からスイッチングパターンe21へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図34(E)に示す破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa21とスイッチングパターンe21との割合を調整することにより、アッパーコイル1022a,1022bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0207】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t47にて、一時的にスイッチングパターンb21とする。このことにより回生電流が生じて、アッパーコイル1022a,1022bに流れる吸引電流は急速に消滅する。そして直ちにスイッチング素子900〜922にすべてOFF信号を出力して、アッパーコイル1022a,1022bに電流が流れないように維持する。
【0208】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒802aの吸気ポートは全閉状態となる。
【0209】
次に、スイッチング素子900〜922にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒802aの吸気行程とは重複しない#2気筒802bの排気行程のタイミングとなる。この場合、時刻t48から図35(B)に示したスイッチングパターンb22となるようにスイッチング素子906,914,916へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子930から低電位側端子932へ電流が流れて、#2気筒802bの排気バルブ816bにおけるアッパーコイル1122bにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消す開放電流が流される。
【0210】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0211】
この後、時刻t49にて、図35(A)に示したスイッチングパターンa22となるようにスイッチング素子908,910,912へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより回生電流が流れて、アッパーコイル1122bの開放電流は急速に消滅する。そして直ちにすべてのスイッチング素子900〜922にOFF信号を出力して、アッパーコイル1122bに電流が流れない状態に維持する。
【0212】
このアッパーコイル1122bの開放電流が消滅した時刻t49では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0213】
その後、時刻t50にて、図36(C)に示したスイッチングパターンc22となるようにスイッチング素子906,908,916へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子930から低電位側端子932へ電流が流れ、#2気筒802bの排気バルブ816bのロアコイル1124bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t51まで、このスイッチングパターンc22と、図37(F)に示したスイッチングパターンf22との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0214】
スイッチングパターンf22は、スイッチング素子916へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1124b、スイッチング素子916,910の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc22からスイッチングパターンf22へ切り替えた直後には、この還流経路には、図37(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc22とスイッチングパターンf22との割合を調整することにより、ロアコイル1124bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0215】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t51にて、一時的に図36(D)に示すスイッチングパターンd22とする。このスイッチングパターンd22では、スイッチング素子910,912,914へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより回生電流が生じて、吸引電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc22とスイッチングパターンf22との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t50〜t51の場合よりもスイッチングパターンc22の割合を小さくすることにより、ロアコイル1124bに正方向に流れる電流量を保持電流のレベルに維持する。こうしてアーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。
【0216】
このようにロアコイル1124bに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#2気筒802bの排気ポートは全開状態となる。
【0217】
そして、#2気筒802bの排気行程が終了するタイミングとなると、時刻t52にて図36(D)に示したスイッチングパターンd22に切り替える。このことにより回生電流が流れて、ロアコイル1124bの保持電流が急速に消滅するとともに、更に逆方向への開放電流が流れる。そして時刻t53にて、一時的にスイッチングパターンc22とする。このことにより回生電流が生じて、開放電流が急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子900〜922にOFF信号を出力して、ロアコイル1124bの電流を停止状態に維持する。
【0218】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0219】
次に、時刻t54にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図35(A)のスイッチングパターンa22とする。このことによりアッパーコイル1122bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa22と図37(E)に示すスイッチングパターンe22とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0220】
スイッチングパターンe22は、スイッチング素子912へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1122b、スイッチング素子906,912の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa22からスイッチングパターンe22へ切り替えた直後には、この還流経路には、図37(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa22とスイッチングパターンe22との割合を調整することにより、アッパーコイル1122bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0221】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t55にて、一時的にスイッチングパターンb22とする。このことにより回生電流が生じてアッパーコイル1122bの吸引電流は急速に消滅する。そして直ちにすべてのスイッチング素子900〜922にOFF信号を出力して、アッパーコイル1122bの電流を停止状態に維持する。
【0222】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#2気筒802bの排気バルブ816bは全閉状態を継続する。
【0223】
このような処理が繰り返されることにより、#1気筒802aの2吸気バルブ812a,812bおよび#2気筒802bの1排気バルブ816bが開閉駆動される。
【0224】
上述した図32(A),(B)および図34(E)に示したアッパーコイル1022a,1022bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子900〜922は、図33(C),(D)および図34(F)に示したロアコイル1024a,1024bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子900〜922と同じであり共用されていることが判る。
【0225】
また、上述した図35(A),(B)および図37(E)に示した排気バルブ816bのアッパーコイル1122bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子906〜916は、図36(C),(D)および図37(F)に示した排気バルブ816bのロアコイル1124bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子906〜916と同じであり共用されていることが判る。
【0226】
更に、図32〜図34に示した#1気筒802aの2吸気バルブ812a,812bにおけるアッパーコイル1022a,1022bおよびロアコイル1024a,1024bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子900〜922と、図35〜図37に示した#2気筒802bの1排気バルブ816bにおけるアッパーコイル1122bおよびロアコイル1124bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子906〜916とは、スイッチング素子906〜916が共用されていることが判る。
【0227】
なお、他の駆動回路992b,992c,992dについては、図38に示すごとくのバルブの組み合わせとなっている。すなわち、駆動回路992bは#2気筒802bの2吸気バルブ812c,812dと#4気筒802dの1排気バルブ816dとの組み合わせであり、各バルブ812c,812d,816dの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路992aの場合と同じである。
【0228】
この#2気筒802bの吸気行程と#4気筒802dの排気行程とは重複しないので、前述した図32〜37に示したスイッチングパターンa21〜f22と同じパターンで、12個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図31のタイミングチャートと同様に、#2気筒802bの2吸気バルブ812c,812dと#4気筒802dの1排気バルブ816dとを開閉駆動することができる。そして、駆動回路992aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0229】
駆動回路992cについては、#3気筒802cの2吸気バルブ812e,812fと#1気筒802aの1排気バルブ816aとの組み合わせであり、各バルブ812e,812f,816aの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路992aの場合と同じである。
【0230】
この#3気筒802cの吸気行程と#1気筒802aの排気行程とは重複しないので、前述した図32〜37に示したスイッチングパターンa21〜f22と同じパターンで、12個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図31のタイミングチャートと同様に、#3気筒802cの2吸気バルブ812e,812fと#1気筒802aの1排気バルブ816aとを開閉駆動することができる。そして、駆動回路992aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0231】
駆動回路992dについては、#4気筒802dの2吸気バルブ812g,812hと#3気筒802cの1排気バルブ816cとの組み合わせであり、各バルブ812g,812h,816cの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路992aの場合と同じである。
【0232】
この#4気筒802dの吸気行程と#3気筒802cの排気行程とは重複しないので、前述した図32〜37に示したスイッチングパターンa21〜f22と同じパターンで、12個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図31のタイミングチャートと同様に、#4気筒802dの2吸気バルブ812g,812hと#3気筒802cの1排気バルブ816cとを開閉駆動することができる。そして、駆動回路992aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0233】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路992a〜992dを備えることにより、図38に示すごとくの組み合わせにより、4気筒802a〜802dの8吸気バルブ812a〜812hおよび4排気バルブ816a〜816dの合計12バルブを駆動することができる。
【0234】
以上説明した本実施の形態3によれば、以下の効果が得られる。
(イ).各駆動回路992a〜992dは12個のスイッチング素子900〜922を用いて、2吸気バルブおよび1排気バルブを駆動することが可能であり、4気筒802a〜802dすべてで12バルブを48個(4個/1バルブ)のスイッチング素子で駆動している。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では72個/16バルブ(4.5個/1バルブ)のスイッチング素子が必要となる。
【0235】
したがって、前記実施の形態1の(イ)と同様な効果により、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0236】
(ロ).電磁コイル1022a〜1124bの各端部を、3つのスイッチング素子を直列接続した各直列回路934〜940におけるスイッチング素子同士の直列接続部に接続している。このことにより、スイッチング素子900〜922に対するスイッチング制御において、図32(B)、図33(D)、図35(B)、図36(D)に示したごとく電磁コイル1022a〜1124bに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0237】
(ハ).各駆動回路992a〜992dは6つの電磁コイルに対して導電ワイヤ944〜958が8本となり(1.3本/1電磁コイル)、導電ワイヤが少なくなる。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では48本/32電磁コイル(1.5本/1電磁コイル)の電導ワイヤが必要となる。このため、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0238】
[実施の形態4]
本実施の形態4は前記実施の形態3とは、駆動回路992aの代わりに、図39に示す駆動回路1292aを用いる点が異なる。この駆動回路1292aは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。なお、他の駆動回路1292b,1292c,1292dについては、駆動回路1292aと同じであるので駆動回路1292aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態3と同じである。
【0239】
駆動回路1292aは、11個のスイッチング素子1200,1202,1204,1206,1208,1210,1212,1214,1216,1218,1220と1個のダイオード1222とから構成されている。これらスイッチング素子1200〜1220とダイオード1222とは3つずつ直列に接続されて4つの直列回路1234,1236,1238,1240が形成され、高電位側端子1230と低電位側端子1232との間で並列に接続されている。
【0240】
これら4つの直列回路1234〜1240の内、図示右から2番目の直列回路1238のみ、スイッチング素子1212、ダイオード1222およびスイッチング素子1214の順で直列接続されて形成されている。このダイオード1222は低電位側端子1232から高電位側端子1230への電流の流通を許容する方向に配置されている。他の3つの直列回路1234,1236,1240は、それぞれスイッチング素子1200〜1210,1216〜1220が3つ直列に接続されて形成されている。
【0241】
このように、前記実施の形態3の駆動回路992aとは、図示右から2番目の直列回路1238の中央に、スイッチング素子の代わりにダイオード1222が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル1322aと第2吸気バルブのアッパーコイル1322b、#2気筒における排気バルブのアッパーコイル1372b、#1気筒における第1吸気バルブのロアコイル1324aと第2吸気バルブのロアコイル1324b、#2気筒における排気バルブのロアコイル1374bは、それぞれ前記実施の形態3と同じ位置に、8本の導電ワイヤ1244,1246,1248,1250,1252,1254,1256,1258にて接続されている。
【0242】
また、上述した11個のスイッチング素子1200〜1220については、CPUから出力ポート1272とバッファ回路1290を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記実施の形態3と同じである。
【0243】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#2気筒の1排気バルブの開閉動作について説明する。図40に示すタイミングチャートは#1気筒の2吸気バルブおよび#2気筒の1排気バルブの動作を示している。
【0244】
そして図41〜図46は、図40に示した動作を実現するために図39に示した駆動回路1292aに対して行う制御状態を示す回路図である。図41〜図46では解りやすくするために導電ワイヤ1244〜1258は省略して示してある。また、図41〜図46において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0245】
図40に示す時刻t60以前では、既に、一時的にアッパーコイル1322a,1322b,1372bの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の2吸気バルブおよび#2気筒の1排気バルブは全閉状態にある。また、11個のスイッチング素子1200〜1220にはすべてOFF信号が出力されている。
【0246】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t60にて、図42(C)に示したスイッチングパターンc31となるようにスイッチング素子1200,1202,1210,1214,1216,1218へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1230から低電位側端子1232へ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブのロアコイル1324a,1324bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t61まで、このスイッチングパターンc31と、図43(F)に示したスイッチングパターンf31との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0247】
スイッチングパターンf31は、スイッチング素子1210,1214へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1324a、スイッチング素子1210,1204の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1324b、スイッチング素子1214,1220の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc31からスイッチングパターンf31へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図43(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc31の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル1324a,1324bにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0248】
このことにより、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための引き離し電流をロアコイル1324a,1324bに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から引き離されロアコア118側に移動する。
【0249】
次に、時刻t61にて、一時的に図42(D)に示すスイッチングパターンd31とする。スイッチングパターンd31ではすべてのスイッチング素子1200〜1220にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル1324a,1324bに流れる引き離し電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc31とスイッチングパターンf31とを交互に切り替える状態とする。ただし、時刻t60〜t61の場合よりもスイッチングパターンc31の割合を下げる。このことにより、ロアコイル1324a,1324bに流れる電流量を通常の吸引電流のレベルに維持する。この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0250】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t62にて、一時的に図42(D)に示すスイッチングパターンd31とする。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル1324a,1324bに流れる吸引電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc31とスイッチングパターンf31とを交互に切り替える状態とする。ただし、時刻t61〜t62の場合よりもスイッチングパターンc31の割合を下げる。このことにより、ロアコイル1324a,1324bに正方向に流れる電流量を保持電流のレベルに維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0251】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t63にて図42(D)に示したスイッチングパターンd31に切り替える。このことにより回生電流が発生して、ロアコイル1324a,1324bに流れる電流は急速に消滅する。
【0252】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0253】
次に、時刻t64にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図41(A)のスイッチングパターンa31とする。このことによりアッパーコイル1322a,1322bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa31と図43(E)のスイッチングパターンe31とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0254】
スイッチングパターンa31は、スイッチング素子1202,1204,1206,1212,1218,1220へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図41(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子1230から低電位側端子1232へ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブのアッパーコイル1322a,1322bに正方向に電流が流れる。
【0255】
スイッチングパターンe31は、スイッチング素子1206,1212へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1322a、スイッチング素子1200,1206の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1322b、スイッチング素子1216,1212の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa31からスイッチングパターンe31へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図43(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa31とスイッチングパターンe31との割合を調整することにより、アッパーコイル1322a,1322bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0256】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t65にて、図41(B)に示すスイッチングパターンb31に切り替える。スイッチングパターンb31では、スイッチング素子1200〜1220にすべてOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が生じる。このことにより、アッパーコイル1322a,1322bに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0257】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0258】
次に、スイッチング素子1200〜1220にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#2気筒の排気行程のタイミングになる。この場合、時刻t66から図45(C)に示したスイッチングパターンc32となるようにスイッチング素子1206,1208,1214へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1230から低電位側端子1232へ電流が流れ、#2気筒の1排気バルブのロアコイル1374bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t67まで、このスイッチングパターンc32と、図46(F)に示したスイッチングパターンf32との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0259】
スイッチングパターンf32は、スイッチング素子1214へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1374b、スイッチング素子1214,1210の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc32からスイッチングパターンf32へ切り替えた直後には、この還流経路には、図46(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc32の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル1374bにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0260】
このようにして、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離す引き離し電流をロアコイル1374bに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0261】
次に、時刻t67にて、一時的に図45(D)に示すスイッチングパターンd32に切り替える。スイッチングパターンd32ではすべてのスイッチング素子1200〜1220にOFF信号を出力する。このことにより回生電流が図示破線矢印のごとく生じて、ロアコイル1374bの引き離し電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc32とスイッチングパターンf32との間でスイッチングパターンを交互に切り替える処理に戻る。ただし、時刻t66〜t67の場合よりも、スイッチングパターンc32の割合を下げることにより、ロアコイル1374bに流す電流量を通常の吸引電流のレベルに維持する。
【0262】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0263】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t68にて、一時的に図45(D)に示したスイッチングパターンd32に切り替える。このことにより回生電流が生じて、ロアコイル1374bの吸引電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc32とスイッチングパターンf32との間でスイッチングパターンを交互に切り替える処理に戻る。ただし、時刻t67〜t68の場合よりも、スイッチングパターンc32の割合を下げることにより、ロアコイル1374bに流す電流量を保持電流のレベルに維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#2気筒の排気ポートは全開状態となる。
【0264】
そして、#2気筒の排気行程が終了するタイミングとなると、時刻t69にて図45(D)に示すスイッチングパターンd32に切り替える。このことにより回生電流が生じてロアコイル1374bの保持電流が急速に消滅する。
【0265】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0266】
次に、時刻t70にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図44(A)のスイッチングパターンa32とする。このことによりアッパーコイル1372bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa32と図46(E)のスイッチングパターンe32とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0267】
スイッチングパターンa32は、スイッチング素子1208,1210,1212へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図44(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子1230から低電位側端子1232へ電流が流れ、#2気筒の排気バルブにおけるアッパーコイル1372bに正方向に電流が流れる。
【0268】
スイッチングパターンe32は、スイッチング素子1212へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1372b、スイッチング素子1206,1212の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa32からスイッチングパターンe32へ切り替えた直後には、この還流経路には、図46(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa32とスイッチングパターンe32との割合を調整することにより、アッパーコイル1372bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0269】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t71にて、図44(B)に示すスイッチングパターンb32に切り替える。このスイッチングパターンb32では、スイッチング素子1200〜1220にすべてOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル1372bに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0270】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#2気筒の排気ポートは全閉状態となる。
【0271】
このようにして、#1気筒の2吸気バルブおよび#2気筒の1排気バルブは、11個のスイッチング素子1200〜1220と1個のダイオード1222とを有する駆動回路1292aにより開閉駆動される。
【0272】
上述した図41(A),(B)および図43(E)に示したアッパーコイル1322a,1322bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1200〜1220およびダイオード1222は、図42(C),(D)および図43(F)に示したロアコイル1324a,1324bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1200〜1220およびダイオード1222と同じであり共用されていることが判る。
【0273】
また、上述した図44(A),(B)および図46(E)に示したアッパーコイル1372bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1206〜1214およびダイオード1222は、図45(C),(D)および図46(F)に示したロアコイル1374bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1206〜1214およびダイオード1222と同じであり共用されていることが判る。
【0274】
更に、図41〜図43に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル1322a,1322bおよびロアコイル1324a,1324bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1200〜1220およびダイオード1222と、図44〜図46に示した#2気筒の1排気バルブにおけるアッパーコイル1372bおよびロアコイル1374bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1206〜1214およびダイオード1222とは、スイッチング素子1206〜1214およびダイオード1222が共用されていることが判る。
【0275】
そして、駆動回路1292aと同様な構成にて、#2気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の1排気バルブを駆動するための駆動回路1292b、#3気筒の2吸気バルブおよび#1気筒の1排気バルブを駆動するための駆動回路1292c、および#4気筒の2吸気バルブおよび#3気筒の1排気バルブを駆動するための駆動回路1292dが形成される。これら3つの駆動回路1292b,1292c,1292dにおいても、駆動回路1292aにて述べたごとくスイッチング素子とダイオードとが共用されて、図40に示すパターンと同様の制御がなされ、吸排気バルブの開閉駆動がなされる。
【0276】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路1292a〜1292dを備えることにより、前記実施の形態3の図38に示した組み合わせと同様な組み合わせにより、4気筒の8吸気バルブおよび4排気バルブの合計12バルブを駆動することができる。
【0277】
以上説明した本実施の形態4によれば、以下の効果が得られる。
(イ).11個のスイッチング素子1200〜1220と1個のダイオード1222を用いても、前記実施の形態3と同一構成の吸気バルブおよび排気バルブを駆動することが可能である。このため、前記実施の形態3よりもスイッチング素子を1つ減らして、より低コストなダイオード1222を用いることができる。
【0278】
したがって、更にスイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0279】
(ロ).前記実施の形態3の(ロ)と同じく、導電ワイヤが少なくなるので、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0280】
[実施の形態5]
本実施の形態5は、前記実施の形態1とは、図47の概略図に示すごとく、各気筒1402a,1402b,1402c,1402dにおいて3つの吸気バルブ1412a,1412b,1412c,1412d,1412e,1412f,1412g,1412h,1412i,1412j,1412k,1412lと2つの排気バルブ1416a,1416b,1416c,1416d,1416e,1416f,1416g,1416hとからなる4気筒5バルブのエンジン1402である点が異なる。
【0281】
更に、バルブ数の違いに対応して、図48に示すごとく出力ポート1572とバッファ回路1590を介してCPUから駆動制御される駆動回路1592a,1592b,1592c,1592dの構成および駆動対象のバルブの組み合わせが、以下述べるごとく前記実施の形態1とは異なる。この駆動回路1592a,1592b,1592c,1592dは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0282】
なお、駆動回路1592b,1592c,1592dは、駆動回路1592aとは基本的に同じ構成であるので駆動回路1592aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0283】
駆動回路1592aは、18個のスイッチング素子1500,1502,1504,1506,1508,1510,1512,1514,1516,1518,1520,1522,1524,1526,1528,1530,1532,1534から構成されている。これらスイッチング素子1500〜1534は3個ずつ直列に接続されて6つの直列回路1536,1537,1538,1539,1540,1541を構成している。これら直列回路1536〜1541は高電位側端子1535aと低電位側端子1535bとの間で並列に接続されている。
【0284】
3スイッチング素子1500,1502,1504からなる直列回路1536においては、スイッチング素子1500,1502の直列接続部分には導電ワイヤ1544の一端が接続されている。同様にスイッチング素子1502,1504の直列接続部分には導電ワイヤ1546の一端が接続されている。3スイッチング素子1506,1508,1510からなる直列回路1537においては、スイッチング素子1506,1508の直列接続部分には導電ワイヤ1548の一端が、スイッチング素子1508,1510の直列接続部分には導電ワイヤ1550の一端が接続されている。3スイッチング素子1512,1514,1516からなる直列回路1538においては、スイッチング素子1512,1514の直列接続部分には導電ワイヤ1552の一端が、スイッチング素子1514,1516の直列接続部分には導電ワイヤ1554の一端が接続されている。3スイッチング素子1518,1520,1522からなる直列回路1539においては、スイッチング素子1518,1520の直列接続部分には導電ワイヤ1556の一端が、スイッチング素子1520,1522の直列接続部分には導電ワイヤ1558の一端が接続されている。3スイッチング素子1524,1526,1528からなる直列回路1540においては、スイッチング素子1524,1526の直列接続部分には導電ワイヤ1560の一端が、スイッチング素子1526,1528の直列接続部分には導電ワイヤ1562の一端が接続されている。3スイッチング素子1530,1532,1534からなる直列回路1541においては、スイッチング素子1530,1532の直列接続部分には導電ワイヤ1564の一端が、スイッチング素子1532,1534の直列接続部分には導電ワイヤ1566の一端が接続されている。
【0285】
そして、この内、導電ワイヤ1544は、#1気筒1402aの第1吸気バルブ1412aに組み込まれているアッパーコイル1622aの一端に接続されている。導電ワイヤ1548は、前記アッパーコイル1622aの他端と#2気筒1402bの第1排気バルブ1416cに組み込まれているアッパーコイル1722cの一端とに接続されている。導電ワイヤ1552は、前記アッパーコイル1722cの他端と#1気筒1402aの第2吸気バルブ1412bに組み込まれているアッパーコイル1622bの一端とに接続されている。導電ワイヤ1556は、前記アッパーコイル1622bの他端と#2気筒1402bの第2排気バルブ1416dに組み込まれているアッパーコイル1722dの一端とに接続されている。導電ワイヤ1560は、前記アッパーコイル1722dの他端と#1気筒1402aの第3吸気バルブ1412cに組み込まれているアッパーコイル1622cの一端とに接続されている。導電ワイヤ1564は、前記アッパーコイル1622cの他端に接続されている。
【0286】
また、導電ワイヤ1546は、#1気筒1402aの第1吸気バルブ1412aに組み込まれているロアコイル1624aの一端に接続されている。導電ワイヤ1550は、前記ロアコイル1624aの他端と#2気筒1402bの第1排気バルブ1416cに組み込まれているロアコイル1724cの一端とに接続されている。導電ワイヤ1554は、前記ロアコイル1724cの他端と#1気筒1402aの第2吸気バルブ1412bに組み込まれているロアコイル1624bの一端とに接続されている。導電ワイヤ1558は、前記ロアコイル1624bの他端と#2気筒1402bの第2排気バルブ1416dに組み込まれているロアコイル1724dの一端とに接続されている。導電ワイヤ1562は、前記ロアコイル1724dの他端と#1気筒1402aの第3吸気バルブ1412cに組み込まれているロアコイル1624cの一端とに接続されている。導電ワイヤ1566は、前記ロアコイル1624cの他端に接続されている。
【0287】
このことにより、#1気筒1402aにて同一の動作を行う3吸気バルブ1412a,1412b,1412cに設けられた電磁コイル1622a,1622b,1622c,1624a,1624b,1624cのみにより、直列回路1536と直列回路1537との間の接続、直列回路1538と直列回路1539との間の接続および直列回路1540と直列回路1541との間の接続がなされている。更に、#2気筒1402bにて同一の動作を行う2排気バルブ1416c,1416dに設けられた電磁コイル1722c,1722d,1724c,1724dのみにより、直列回路1537と直列回路1538との間の接続および直列回路1539と直列回路1540との間の接続がなされている。このことにより、駆動回路1592aは、#1気筒1402aにおける3吸気バルブ1412a,1412b,1412cの電磁コイル1622a,1622b,1622c,1624a,1624b,1624cのみによりなされている直列回路間接続と、#2気筒1402bにおける2排気バルブ1416c,1416dの電磁コイル1722c,1722d,1724c,1724dのみによりなされている直列回路間接続とが交互に配置されている。そしてこのことによって、駆動回路1592aは、5バルブ1412a,1412b,1412c,1416c,1416dからなるバルブ群に一括して設けられている。
【0288】
CPUは出力ポート1572およびバッファ回路1590を介してスイッチング素子1500〜1534のゲート端子Gへの出力信号を制御している。このことにより、各電磁コイル1622a,1722c,1622b,1722d,1622c,1624a,1724c,1624b,1724d,1624cへの通電状態が制御されて、#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cと#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dとの開閉制御が実行される。
【0289】
ここで、前記実施の形態1にて用いた図6のバルブタイミングチャートにも表されているごとく、#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cと、#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dとはその開弁時期が重複することはない。このように、図48に示した駆動回路1592aは、互いに開弁期間が重複しない#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cと#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dとに対して一括して設けられているものである。
【0290】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cおよび#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dの開閉動作について説明する。図49に示すタイミングチャートはこれら5バルブ1412a〜1412c,1416c,1416dの動作を示している。
【0291】
そして図50〜図55は、図49に示した動作を実現するために図48に示した駆動回路1592aに対して行う制御状態を示す回路図である。図50〜図55では解りやすくするために導電ワイヤ1544〜1566は省略して示してある。また、図50〜図55において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0292】
図49に示す時刻t80以前では、既に、一時的にアッパーコイル1622a,1722c,1622b,1722d,1622cの励磁によって、図14に示すごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cおよび#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dは全閉状態にある。また、18個のスイッチング素子1500〜1534にはすべてOFF信号が出力されている。
【0293】
#1気筒1402aの吸気行程時には、CPUは、まず時刻t80〜t81まで図50(B)に示したスイッチングパターンb41となるようにスイッチング素子1500,1508,1510,1514,1516,1518,1524,1532,1534へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1535aから低電位側端子1535bへ電流が流れて、アッパーコイル1622a〜1622cにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0294】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0295】
この後、時刻t81にて、図50(A)に示したスイッチングパターンa41となるようにスイッチング素子1502,1504,1506,1512,1520,1522,1526,1528,1530へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図50(A)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル1622a〜1622cの開放電流は急速に消滅する。そして直ちにすべてのスイッチング素子1500〜1534にOFF信号を出力して、アッパーコイル1622a〜1622cを電流停止状態に維持する。
【0296】
このアッパーコイル1622a〜1622cの電流が停止した時刻t81では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0297】
その後、時刻t82にて、図51(C)に示したスイッチングパターンc41となるようにスイッチング素子1500,1502,1510,1516,1518,1520,1524,1526,1534へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1535aから低電位側端子1535bへ電流が流れ、#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cのロアコイル1624a〜1624cに正方向に電流が流れる。そして、時刻t83まで、このスイッチングパターンc41と、図52(F)に示したスイッチングパターンf41との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0298】
スイッチングパターンf41は、スイッチング素子1510,1516,1534へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1624a、スイッチング素子1510,1504の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1624b、スイッチング素子1516,1522の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1624c、スイッチング素子1534,1528の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc41からスイッチングパターンf41へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図52(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc41とスイッチングパターンf41との割合を調整することにより、ロアコイル1624a〜1624cにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0299】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t83にて、一時的に図51(D)に示すスイッチングパターンd41に切り替える。スイッチングパターンd41では、スイッチング素子1504,1506,1508,1512,1514,1522,1528,1530,1532へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図51(D)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル1624a〜1624cの吸引電流を急速に低下させる。そして直ちに、スイッチングパターンc41とスイッチングパターンf41との間でスイッチングパターンを交互に切り替える処理に戻す。ただし、時刻t82〜t83の場合よりもスイッチングパターンc41の割合を下げる。このことにより、ロアコイル1624a〜1624cに流す電流量を保持電流のレベルに維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにロアコイル1624a〜1624cに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示すごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#1気筒1402aの各吸気ポートは全開状態となる。
【0300】
そして、#1気筒1402aの吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t84にて図51(D)に示すスイッチングパターンd41に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cのロアコイル1624a〜1624cの保持電流は消滅する。そして更にロアコイル1624a〜1624cには逆方向への開放電流が流れる。そして時刻t85にて、一時的に図51(C)に示したスイッチングパターンc41とする。このことにより図51(C)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル1624a〜1624cの開放電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子1500〜1534にOFF信号を出力して、ロアコイル1624a〜1624cを電流停止状態に維持する。
【0301】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0302】
次に、時刻t86にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図50(A)のスイッチングパターンa41とする。このことによりアッパーコイル1622a〜1622cに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa41と図52(E)に示すスイッチングパターンe41とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0303】
スイッチングパターンe41は、スイッチング素子1506,1512,1530へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1622a、スイッチング素子1500,1506の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1622b、スイッチング素子1518,1512の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1622c、スイッチング素子1524,1530の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa41からスイッチングパターンe41へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図52(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa41とスイッチングパターンe41との割合を調整することにより、アッパーコイル1622a〜1622cにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0304】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t87にて、一時的に図50(B)に示したスイッチングパターンb41とする。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、アッパーコイル1622a〜1622cの吸引電流は急速に消滅する。そして直ちにすべてのスイッチング素子1500〜1534にOFF信号を出力して、アッパーコイル1622a〜1622cの電流停止状態を維持する。
【0305】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒1402aの吸気ポートは全閉状態となる。
【0306】
次に、スイッチング素子1500〜1534にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒1402aの吸気行程とは重複しない#2気筒1402bの排気行程のタイミングとなる。この場合、時刻t88から図53(B)に示したスイッチングパターンb42となるようにスイッチング素子1506,1514,1516,1520,1522,1524へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1535aから低電位側端子1535bへ電流が流れて、#2気筒1402bの排気バルブ1416c,1416dにおけるアッパーコイル1722c,1722dにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように開放電流が流される。
【0307】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0308】
この後、時刻t89にて、一時的に図53(A)に示したスイッチングパターンa42となるようにスイッチング素子1508,1510,1512,1518,1526,1528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図53(A)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、アッパーコイル1722c,1722dの開放電流は急速に消滅する。そして直ちにすべてのスイッチング素子1500〜1534にOFF信号を出力して、アッパーコイル1722c,1722dを電流停止状態に維持する。
【0309】
このアッパーコイル1722c,1722dの開放電流が停止した時刻t89では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0310】
その後、時刻t90にて、図54(C)に示したスイッチングパターンc42となるようにスイッチング素子1506,1508,1516,1522,1524,1526へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1535aから低電位側端子1535bへ電流が流れ、#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dのロアコイル1724c,1724dに正方向に電流が流れる。そして、時刻t91まで、このスイッチングパターンc42と、図55(F)に示したスイッチングパターンf42との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0311】
スイッチングパターンf42は、スイッチング素子1516,1522へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1724c、スイッチング素子1516,1510の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1724d、スイッチング素子1522,1528の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc42からスイッチングパターンf42へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図55(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc42とスイッチングパターンf42との割合を調整することにより、ロアコイル1724c,1724dにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0312】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t91にて、一時的に図54(D)に示すスイッチングパターンd42とする。スイッチングパターンd42では、スイッチング素子1510,1512,1514,1518,1520,1528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより図54(D)に示した破線矢印とは逆方向へ回生電流が生じ、ロアコイル1724c,1724dの吸引電流は急速に低下する。そして直ちに、スイッチングパターンc42とスイッチングパターンf42との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻る。ただし、時刻t90〜t91の場合よりもスイッチングパターンc42の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル1724c,1724dに正方向に流れる電流量を保持電流のレベルに維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。
【0313】
このようにロアコイル1724c,1724dに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示すごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#2気筒1402bの排気ポートは全開状態となる。
【0314】
そして、#2気筒1402bの排気行程が終了するタイミングとなると、時刻t92にて図54(D)に示すスイッチングパターンd42に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル1724c,1724dの保持電流が急速に消滅し、更に図示破線矢印のごとく開放電流が流れる。
【0315】
そして時刻t93にて、一時的に図54(C)に示したスイッチングパターンc42とする。このことにより図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル1724c,1724dの開放電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子1500〜1534にOFF信号を出力して、ロアコイル1724c,1724dの電流停止状態を維持する。
【0316】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0317】
次に、時刻t94にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図53(A)のスイッチングパターンa42とする。このことによりアッパーコイル1722c,1722dに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa42と図55(E)に示すスイッチングパターンe42とを交互に切り替えることにより必要な吸引電流を維持する。
【0318】
スイッチングパターンe42は、スイッチング素子1512,1518へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1722c、スイッチング素子1506,1512の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1722d、スイッチング素子1524,1518の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa42からスイッチングパターンe42へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図55(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa42とスイッチングパターンe42との割合を調整することにより、アッパーコイル1722c,1722dにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0319】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t95にて、一時的に図53(B)に示したスイッチングパターンb42とする。このことにより図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、アッパーコイル1722c,1722dの吸引電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子1500〜1534にOFF信号を出力して、アッパーコイル1722c,1722dの電流停止状態を維持する。
【0320】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dは全閉状態を継続する。
【0321】
このような処理が繰り返されることにより、#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cおよび#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dが開閉駆動される。
【0322】
上述した図50(A),(B)および図52(E)に示した3吸気バルブ1412a〜1412cのアッパーコイル1622a〜1622cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1500〜1534は、図51(C),(D)および図52(F)に示した同じ吸気バルブ1412a〜1412cのロアコイル1624a〜1624cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1500〜1534と同じであり共用されていることが判る。
【0323】
また、上述した図53(A),(B)および図55(E)に示した2排気バルブ1416c,1416dのアッパーコイル1722c,1722dの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1506〜1528は、図54(C),(D)および図55(F)に示した同じ排気バルブ1416c,1416dのロアコイル1724c,1724dの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1506〜1528とは同じであり共用されていることが判る。
【0324】
更に、図50〜図52に示した#1気筒1402aの3吸気バルブ1412a〜1412cにおけるアッパーコイル1622a〜1622cおよびロアコイル1624a〜1624cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1500〜1534と、図53〜図55に示した#2気筒1402bの2排気バルブ1416c,1416dにおけるアッパーコイル1722c,1722dおよびロアコイル1724c,1724dの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1506〜1528とでは、スイッチング素子1506〜1528が共用されていることが判る。
【0325】
なお、他の駆動回路1592b,1592c,1592dについては、図56に示すごとくのバルブの組み合わせとなっている。すなわち、駆動回路1592bは#2気筒1402bの3吸気バルブ1412d,1412e,1412fと#4気筒1402dの2排気バルブ1416g,1416hとの組み合わせであり、各バルブ1412d,1412e,1412f,1416g,1416hの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路1592aの場合と同じである。
【0326】
この#2気筒1402bの吸気行程と#4気筒1402dの排気行程とは重複しないので、前述した図50〜図55に示したスイッチングパターンa41〜f42と同じパターンで、18個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図49のタイミングチャートに示すごとく、#2気筒1402bの3吸気バルブ1412d〜1412fと#4気筒1402dの2排気バルブ1416g,1416hとについて開閉駆動することができる。そして、駆動回路1592aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0327】
駆動回路1592cについては、#3気筒1402cの3吸気バルブ1412g,1412h,1412iと#1気筒1402aの2排気バルブ1416a,1416bとの組み合わせであり、各バルブ1412g,1412h,1412i,1416a,1416bの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路1592aの場合と同じである。
【0328】
この#3気筒1402cの吸気行程と#1気筒1402aの排気行程とは重複しないので、前述した図50〜図55に示したスイッチングパターンa41〜f42と同じパターンで、18個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図49のタイミングチャートに示すごとく、#3気筒1402cの3吸気バルブ1412g,1412h,1412iと#1気筒1402aの2排気バルブ1416a,1416bとについて開閉駆動することができる。そして、駆動回路1592aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0329】
駆動回路1592dについては、#4気筒1402dの3吸気バルブ1412j,1412k,1412lと#3気筒1402cの2排気バルブ1416e,1416fとの組み合わせであり、各バルブ1412j,1412k,1412l,1416e,1416fの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路1592aの場合と同じである。
【0330】
この#4気筒1402dの吸気行程と#3気筒1402cの排気行程とは重複しないので、前述した図50〜図55に示したスイッチングパターンa41〜f42と同じパターンで、18個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図49のタイミングチャートに示すごとく、#4気筒1402dの3吸気バルブ1412j〜1412lと#3気筒1402cの2排気バルブ1416e,1416fとについて開閉駆動することができる。そして、駆動回路1592aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0331】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路1592a〜1592dを備えることにより、図56に示すごとくの組み合わせにより、4気筒1402a〜1402dの12個の吸気バルブ1412a〜1412lおよび8個の排気バルブ1416a〜1416hの合計20バルブを駆動することができる。
【0332】
以上説明した本実施の形態5によれば、以下の効果が得られる。
(イ).各駆動回路1592a〜1592dは18個のスイッチング素子1500〜1534を用いて、3吸気バルブおよび2排気バルブを駆動することが可能であり、4気筒1402a〜1402dすべてで20バルブを72個(3.6個/1バルブ)のスイッチング素子で駆動している。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では72個/16バルブ(4.5個/1バルブ)のスイッチング素子が必要となる。
【0333】
したがって、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0334】
(ロ).電磁コイル1622a〜1724dの各端部を、3つのスイッチング素子を直列接続した各直列回路1536〜1541におけるスイッチング素子同士の直列接続部に接続している。このことにより、スイッチング素子1500〜1534に対するスイッチング制御において、図50(B)、図51(D)、図53(B)、図54(D)に示したごとく電磁コイル1622a〜1724dに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0335】
(ハ).各駆動回路1592a〜1592dは、10個の電磁コイルに対して導電ワイヤが12本となり(1.2本/1電磁コイル)、導電ワイヤが少なくなる。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では48本/32電磁コイル(1.5本/1電磁コイル)の電導ワイヤが必要となる。このため、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0336】
[実施の形態6]
本実施の形態6は前記実施の形態5とは、駆動回路1592aの代わりに、図57に示す駆動回路1892aを用いる点が異なる。この駆動回路1892aは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。なお、他の駆動回路1892b,1892c,1892dについては、基本的に駆動回路1892aと同じであるので駆動回路1892aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態5と同じである。
【0337】
駆動回路1892aは、16個のスイッチング素子1800,1802,1804,1806,1808,1810,1812,1814,1816,1818,1820,1822,1824,1826,1828,1830と2個のダイオード1832,1834から構成されている。これらスイッチング素子1800〜1830およびダイオード1832,1834の内の3つを直列に接続することにより、6つの直列回路1836,1837,1838,1839,1840,1841が形成されている。そして、これら直列回路1836〜1841が高電位側端子1835aと低電位側端子1835bとの間で並列に接続されることにより駆動回路1892aが形成されている。
【0338】
これらの直列回路1836〜1841の内、図示右から4番目と1番目の直列回路1838,1841が、それぞれスイッチング素子1812,1828、ダイオード1832,1834およびスイッチング素子1814,1830の順でこれらが直列接続されて形成されている。これらのダイオード1832,1834は低電位側端子1835bから高電位側端子1835aへの電流の流通を許容する方向に配置されている。他の4つの直列回路1836,1837,1839,1840は、それぞれスイッチング素子1800〜1810,1816〜1826が3つ直列に接続されて形成されている。
【0339】
このように、駆動回路1892aは、前記実施の形態5の駆動回路1592aに比較して、2つの直列回路1838,1841の各中央に、スイッチング素子の代わりにダイオード1832,1834が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル1922a、第2吸気バルブのアッパーコイル1922b、第3吸気バルブのアッパーコイル1922c、#2気筒における第1排気バルブのアッパーコイル2022c、第2排気バルブのアッパーコイル2022d、#1気筒における第1吸気バルブのロアコイル1924a、第2吸気バルブのロアコイル1924b、第3吸気バルブのロアコイル1924c、#2気筒における第1排気バルブのロアコイル2024c、第2排気バルブのロアコイル2024dは、それぞれ前記実施の形態5と同じ位置に、12本の導電ワイヤ1844,1846,1848,1850,1852,1854,1856,1858,1860,1862,1864,1866にて接続されている。
【0340】
また、上述した16個のスイッチング素子1800〜1830については、CPUから出力ポート1872とバッファ回路1890を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記実施の形態5と同じである。
【0341】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の3吸気バルブおよび#2気筒の2排気バルブの開閉動作について説明する。図58に示すタイミングチャートはこれらの5バルブの動作を示している。
【0342】
そして図59〜図64は、図58に示した動作を実現するために図57に示した駆動回路1892aに対して行う制御状態を示す回路図である。図59〜図64では解りやすくするために導電ワイヤ1844〜1866は省略して示してある。また、図59〜図64において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0343】
図58に示す時刻t100以前では、既に、一時的にアッパーコイル1922a〜1922c,2022c,2022dの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の3吸気バルブおよび#2気筒の2排気バルブは全閉状態にある。また、16個のスイッチング素子1800〜1830にはすべてOFF信号が出力されている。
【0344】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t100にて、図60(C)に示したスイッチングパターンc51となるようにスイッチング素子1800,1802,1810,1814,1816,1818,1822,1824,1830へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1835aから低電位側端子1835bへ電流が流れ、#1気筒の3吸気バルブの各ロアコイル1924a,1924b,1924cに正方向に電流が流れる。そして、時刻t101まで、このスイッチングパターンc51と、図61(F)に示したスイッチングパターンf51との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0345】
スイッチングパターンf51は、スイッチング素子1810,1814,1830へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル1924a、スイッチング素子1810,1804の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1924b、スイッチング素子1814,1820の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル1924c、スイッチング素子1830,1826の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc51からスイッチングパターンf51へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図61(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc51の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル1924a〜1924cにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0346】
こうして、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための引き離し電流をロアコイル1924a〜1924cに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から引き離されロアコア118側に移動する。
【0347】
次に、時刻t101にて、一時的に図60(D)に示すスイッチングパターンd51とする。スイッチングパターンd51では、すべてのスイッチング素子1800〜1830にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、ロアコイル1924a〜1924cの引き離し電流が急速に低下する。そして直ちに、スイッチングパターンc51とスイッチングパターンf51との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t100〜t101の場合よりもスイッチングパターンc51の割合を下げる。このことにより、ロアコイル1924a〜1924cに流す電流量を通常の吸引電流のレベルに維持する。
【0348】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0349】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t102にて、一時的に図60(D)に示すスイッチングパターンd51とする。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、ロアコイル1924a〜1924cの吸引電流は急速に低下する。そして直ちに、スイッチングパターンc51とスイッチングパターンf51との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t101〜t102の場合よりもスイッチングパターンc51の割合を下げる。このことにより、ロアコイル1924a〜1924cに流す電流量を保持電流のレベルに維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0350】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t103にて、図60(D)に示すスイッチングパターンd51に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル1924a〜1924cの保持電流は急速に消滅する。
【0351】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0352】
次に、時刻t104にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図59(A)のスイッチングパターンa51とする。このことによりアッパーコイル1922a,1922b,1922cに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa51と図61(E)のスイッチングパターンe51とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0353】
スイッチングパターンa51は、スイッチング素子1802,1804,1806,1812,1818,1820,1824,1826,1828へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図59(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子1835aから低電位側端子1835bへ電流が流れ、#1気筒の3吸気バルブにおけるアッパーコイル1922a〜1922cに正方向に電流が流れる。
【0354】
スイッチングパターンe51は、スイッチング素子1806,1812,1828へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル1922a、スイッチング素子1800,1806の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1922b、スイッチング素子1816,1812の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル1922c、スイッチング素子1822,1828の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa51からスイッチングパターンe51へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図61(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa51とスイッチングパターンe51との割合を調整することにより、アッパーコイル1922a〜1922cにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0355】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t105にて、図59(B)に示すスイッチングパターンb51とする。スイッチングパターンb51では、すべてのスイッチング素子1800〜1830にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル1922a〜1922cの吸引電流は急速に消滅する。
【0356】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0357】
次に、スイッチング素子1800〜1830にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#2気筒の排気行程のタイミングになる。この場合、時刻t106から図63(C)に示したスイッチングパターンc52となるようにスイッチング素子1806,1808,1814,1820,1822,1824へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子1835aから低電位側端子1835bへ電流が流れ、#2気筒の2排気バルブにおけるロアコイル2024c,2024dに正方向に電流が流れる。そして、時刻t107まで、このスイッチングパターンc52と、図64(F)に示したスイッチングパターンf52との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0358】
スイッチングパターンf52は、スイッチング素子1814,1820へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2024c、スイッチング素子1814,1810の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2024d、スイッチング素子1820,1826の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc52からスイッチングパターンf52へ切り替えた直後には、この還流経路には、図64(F)に示す破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc52の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル2024c,2024dにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0359】
こうして、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離す引き離し電流をロアコイル2024c,2024dに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0360】
次に、時刻t107にて、一時的に図63(D)に示すスイッチングパターンd52とする。スイッチングパターンd52では、すべてのスイッチング素子1800〜1830にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、ロアコイル2024c,2024dの引き離し電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc52とスイッチングパターンf52との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし時刻t106〜t107の場合よりも、スイッチングパターンc52の割合を下げることにより、ロアコイル2024c,2024dに流す電流量を通常の吸引電流のレベルに維持する。
【0361】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0362】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t108にて、一時的に図63(D)に示したスイッチングパターンd52とする。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、ロアコイル2024c,2024dの吸引電流は急速に低下する。そして直ちにスイッチングパターンc52とスイッチングパターンf52との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし時刻t107〜t108の場合よりも、スイッチングパターンc52の割合を小さくすることにより、ロアコイル2024c,2024dに正方向に流れる電流量を保持電流のレベルに維持する。このことにより、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#2気筒の排気ポートは全開状態となる。
【0363】
そして、#2気筒の排気行程が終了するタイミングとなると、時刻t109にて図63(D)に示したスイッチングパターンd52に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル2024c,2024dの保持電流は急速に消滅する。
【0364】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0365】
次に、時刻t110にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図62(A)に示すスイッチングパターンa52とする。このことによりアッパーコイル2022c,2022dに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa52と図64(E)のスイッチングパターンe52とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0366】
スイッチングパターンa52は、スイッチング素子1808,1810,1812,1816,1824,1826へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図62(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子1835aから低電位側端子1835bへ電流が流れ、#2気筒の2排気バルブにおける各アッパーコイル2022c,2022dに正方向に電流が流れる。
【0367】
スイッチングパターンe52は、スイッチング素子1812,1816へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2022c、スイッチング素子1806,1812の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2022d、スイッチング素子1822,1816の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa52からスイッチングパターンe52へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図64(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa52とスイッチングパターンe52との割合を調整することにより、アッパーコイル2022c,2022dにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0368】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t111にて、図62(B)に示すスイッチングパターンb52に切り替える。スイッチングパターンb52ではスイッチング素子1800〜1830にすべてOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル2022c,2022dに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0369】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#2気筒の排気ポートは全閉状態となる。
【0370】
このようにして、#1気筒の3吸気バルブおよび#2気筒の2排気バルブは、16個のスイッチング素子1800〜1830と2個のダイオード1832,1834とを有する駆動回路1892aにより開閉駆動される。
【0371】
上述した図59(A),(B)および図61(E)に示したアッパーコイル1922a〜1922cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1800〜1830およびダイオード1832,1834は、図60(C),(D)および図61(F)に示したロアコイル1924a〜1924cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1800〜1830およびダイオード1832,1834とは同じであり共用されていることが判る。
【0372】
また、上述した図62(A),(B)および図64(E)に示したアッパーコイル2022c,2022dの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1806〜1826およびダイオード1832は、図63(C),(D)および図64(F)に示したロアコイル2024c,2024dの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1806〜1826およびダイオード1832とは同じであり共用されていることが判る。
【0373】
更に、図59〜図61に示した#1気筒の3吸気バルブにおけるアッパーコイル1922a〜1922cおよびロアコイル1924a〜1924cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1800〜1830およびダイオード1832,1834と、図62〜図64に示した#2気筒の2排気バルブにおけるアッパーコイル2022c,2022dおよびロアコイル2024c,2024dの駆動時に電流が流されるスイッチング素子1806〜1826およびダイオード1832とは、スイッチング素子1806〜1826およびダイオード1832が共用されていることが判る。
【0374】
そして、駆動回路1892aと同様な構成にて、#2気筒の3吸気バルブおよび#4気筒の2排気バルブを駆動するための駆動回路1892b、#3気筒の3吸気バルブおよび#1気筒の2排気バルブを駆動するための駆動回路1892c、および#4気筒の3吸気バルブおよび#3気筒の2排気バルブを駆動するための駆動回路1892dが形成される。これら3つの駆動回路1892b,1892c,1892dにおいても、駆動回路1892aにて述べたごとくスイッチング素子とダイオードとが共用されて、図58に示すパターンと同様の制御がなされ、吸排気バルブの開閉駆動がなされる。
【0375】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路1892a〜1892dを備えることにより、図56に示した組み合わせと同様な組み合わせにより、4気筒の12吸気バルブおよび8排気バルブの合計20バルブを駆動することができる。
【0376】
以上説明した本実施の形態6によれば、以下の効果が得られる。
(イ).16個のスイッチング素子1800〜1830と2個のダイオード1832,1834を用いても、前記実施の形態5と同一構成の吸気バルブおよび排気バルブを駆動することが可能である。このため、前記実施の形態5よりもスイッチング素子を2つ減らして、より低コストなダイオード1832,1834を用いることができる。
【0377】
したがって、更にスイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0378】
(ロ).前記実施の形態5の(ロ)と同じく、導電ワイヤが少なくなるので、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0379】
[実施の形態7]
本実施の形態7は、前記実施の形態1とは、図65の概略図に示すごとく、各気筒2102a,2102b,2102c,2102dにおいて3つの吸気バルブ2112a,2112b,2112c,2112d,2112e,2112f,2112g,2112h,2112i,2112j,2112k,2112lと3つの排気バルブ2116a,2116b,2116c,2116d,2116e,2116f,2116g,2116h,2116i,2116j,2116k,2116lとからなる4気筒6バルブのエンジン2102である点が異なる。
【0380】
更に、バルブ数の違いに対応して、図66に示すごとく出力ポート2272とバッファ回路2290を介してCPUから駆動制御される駆動回路2292a,2292b,2292c,2292dの構成および駆動対象のバルブの組み合わせが、以下述べるごとく前記実施の形態1とは異なる。この駆動回路2292a,2292b,2292c,2292dは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0381】
なお、駆動回路2292b,2292c,2292dは、駆動回路2292aとは基本的に同じ構成であるので駆動回路2292aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0382】
駆動回路2292aは、21個のスイッチング素子2200,2202,2204,2206,2208,2210,2212,2214,2216,2218,2220,2222,2224,2226,2228,2230,2232,2234,2236,2238,2240から構成されている。これらスイッチング素子2200〜2240は3個ずつ直列に接続されて7つの直列回路2242,2243,2244,2245,2246,2247,2248を構成している。これら直列回路2242〜2248は高電位側端子2241aと低電位側端子2241bとの間で並列に接続されている。
【0383】
3スイッチング素子2200,2202,2204からなる直列回路2242において、スイッチング素子2200,2202の直列接続部分には導電ワイヤ2250の一端が接続されている。同様にスイッチング素子2202,2204の直列接続部分には導電ワイヤ2251の一端が接続されている。3スイッチング素子2206,2208,2210からなる直列回路2243において、スイッチング素子2206,2208の直列接続部分には導電ワイヤ2252の一端が、スイッチング素子2208,2210の直列接続部分には導電ワイヤ2253の一端が接続されている。3スイッチング素子2212,2214,2216からなる直列回路2244において、スイッチング素子2212,2214の直列接続部分には導電ワイヤ2254の一端が、スイッチング素子2214,2216の直列接続部分には導電ワイヤ2255の一端が接続されている。3スイッチング素子2218,2220,2222からなる直列回路2245において、スイッチング素子2218,2220の直列接続部分には導電ワイヤ2256の一端が、スイッチング素子2220,2222の直列接続部分には導電ワイヤ2257の一端が接続されている。3スイッチング素子2224,2226,2228からなる直列回路2246においては、スイッチング素子2224,2226の直列接続部分には導電ワイヤ2258の一端が、スイッチング素子2226,2228の直列接続部分には導電ワイヤ2259の一端が接続されている。3スイッチング素子2230,2232,2234からなる直列回路2247において、スイッチング素子2230,2232の直列接続部分には導電ワイヤ2260の一端が、スイッチング素子2232,2234の直列接続部分には導電ワイヤ2261の一端が接続されている。3スイッチング素子2236,2238,2240からなる直列回路2248において、スイッチング素子2236,2238の直列接続部分には導電ワイヤ2262の一端が、スイッチング素子2238,2240の直列接続部分には導電ワイヤ2263の一端が接続されている。
【0384】
そして、この内、導電ワイヤ2250は、#1気筒2102aの第1吸気バルブ2112aに組み込まれているアッパーコイル2322aの一端に接続されている。導電ワイヤ2252は、前記アッパーコイル2322aの他端と#4気筒2102dの第1吸気バルブ2112jに組み込まれているアッパーコイル2322jの一端とに接続されている。導電ワイヤ2254は、前記アッパーコイル2322jの他端と#1気筒2102aの第2吸気バルブ2112bに組み込まれているアッパーコイル2322bの一端とに接続されている。導電ワイヤ2256は、前記アッパーコイル2322bの他端と#4気筒2102dの第2吸気バルブ2112kに組み込まれているアッパーコイル2322kの一端とに接続されている。導電ワイヤ2258は、前記アッパーコイル2322kの他端と#1気筒2102aの第3吸気バルブ2112cに組み込まれているアッパーコイル2322cの一端とに接続されている。導電ワイヤ2260は、前記アッパーコイル2322cの他端と#4気筒2102dの第3吸気バルブ2112lに組み込まれているアッパーコイル2322lの一端とに接続されている。導電ワイヤ2262は、前記アッパーコイル2322lの他端に接続されている。
【0385】
また、導電ワイヤ2251は、#1気筒2102aの第1吸気バルブ2112aに組み込まれているロアコイル2324aの一端に接続されている。導電ワイヤ2253は、前記ロアコイル2324aの他端と#4気筒2102dの第1吸気バルブ2112jに組み込まれているロアコイル2324jの一端とに接続されている。導電ワイヤ2255は、前記ロアコイル2324jの他端と#1気筒2102aの第2吸気バルブ2112bに組み込まれているロアコイル2324bの一端とに接続されている。導電ワイヤ2257は、前記ロアコイル2324bの他端と#4気筒2102dの第2吸気バルブ2112kに組み込まれているロアコイル2324kの一端とに接続されている。導電ワイヤ2259は、前記ロアコイル2324kの他端と#1気筒2102aの第3吸気バルブ2112cに組み込まれているロアコイル2324cの一端とに接続されている。導電ワイヤ2261は、前記ロアコイル2324cの他端と#4気筒2102dの第3吸気バルブ2112lに組み込まれているロアコイル2324lの一端とに接続されている。導電ワイヤ2263は、前記ロアコイル2324lの他端に接続されている。
【0386】
このことにより、#1気筒2102aにて同一の動作を行う3吸気バルブ2112a〜2112cに設けられた電磁コイル2322a〜2322c,2324a〜2324cのみにより、直列回路2242と直列回路2243との間の接続、直列回路2244と直列回路2245との間の接続および直列回路2246と直列回路2247との間の接続がなされている。更に、#4気筒2102dにて同一の動作を行う3吸気バルブ2112j〜2112lに設けられた電磁コイル2322j〜2322l,2324j〜2324lのみにより、直列回路2243と直列回路2244との間の接続、直列回路2245と直列回路2246との間の接続および直列回路2247と直列回路2248との間の接続がなされている。このことにより、駆動回路2292aは、#1気筒2102aにおける3吸気バルブ2112a〜2112cの電磁コイル2322a〜2322c,2324a〜2324cのみによりなされている直列回路間接続と、#4気筒2102dにおける3吸気バルブ2112j〜2112lの電磁コイル2322j〜2322l,2324j〜2324lのみによりなされている直列回路間接続とが交互に配置されている。そしてこのことによって、駆動回路2292aは、6バルブ2112a〜2112c,2112j〜2112lからなるバルブ群に一括して設けられている。
【0387】
CPUは出力ポート2272およびバッファ回路2290を介してスイッチング素子2200〜2240のゲート端子Gへの出力信号を制御している。このことにより、各電磁コイル2322a,2322j,2322b,2322k,2322c,2322l,2324a,2324j,2324b,2324k,2324c,2324lへの通電状態が制御されて、#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a,2112b,2112cと#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j,2112k,2112lとの開閉制御が実行される。
【0388】
ここで、前記実施の形態1にて用いた図6のバルブタイミングチャートにも表されていたごとく、#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cと、#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lとはその開弁時期は重複することはない。このように、図66に示した駆動回路2292aは、互いに開弁期間が重複しない#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cと#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lとに対して一括して設けられているものである。
【0389】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cおよび#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lの開閉動作について説明する。図67に示すタイミングチャートはこれらの吸気バルブ2112a〜2112c,2112j〜2112lの動作を示している。
【0390】
そして図68〜図73は、図67に示した動作を実現するために図66に示した駆動回路2292aに対して行う制御状態を示す回路図である。図68〜図73では解りやすくするために導電ワイヤ2250〜2263は省略して示してある。また、図68〜図73において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0391】
図67に示す時刻t120以前では、既に、一時的にアッパーコイル2322a〜2322c,2322j〜2322lの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cおよび#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lは全閉状態にある。また、21個のスイッチング素子2200〜2240にはすべてOFF信号が出力されている。
【0392】
#1気筒1402aの吸気行程時には、CPUは、まず時刻t120〜t121まで図68(B)に示したスイッチングパターンb61となるようにスイッチング素子2200,2208,2210,2214,2216,2218,2224,2232,2234へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2241aから低電位側端子2241bへ電流が流れて、アッパーコイル2322a〜2322cにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0393】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0394】
この後、時刻t121にて、一時的に図68(A)に示したスイッチングパターンa61とする。スイッチングパターンa61では、スイッチング素子2202,2204,2206,2212,2220,2222,2226,2228,2230へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図68(A)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じ、アッパーコイル2322a〜2322cの開放電流は急速に消滅する。そして直ちに全てのスイッチング素子2200〜2240にOFF信号を出力し、アッパーコイル2322a〜2322cの電流停止状態を維持する。
【0395】
このアッパーコイル2322a〜2322cの開放電流が消滅した時刻t121では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0396】
その後、時刻t122にて、図69(C)に示したスイッチングパターンc61となるようにスイッチング素子2200,2202,2210,2216,2218,2220,2224,2226,2234へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2241aから低電位側端子2241bへ電流が流れ、#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cの各ロアコイル2324a〜2324cに正方向に電流が流れる。そして、時刻t123まで、このスイッチングパターンc61と、図70(F)に示したスイッチングパターンf61との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0397】
スイッチングパターンf61は、スイッチング素子2210,2216,2234へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2324a、スイッチング素子2210,2204の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2324b、スイッチング素子2216,2222の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2324c、スイッチング素子2234,2228の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc61からスイッチングパターンf61へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図70(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc61とスイッチングパターンf61との割合を調整することにより、ロアコイル2324a〜2324cにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0398】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t123にて、一時的に図69(D)に示すスイッチングパターンd61とする。スイッチングパターンd61では、スイッチング素子2204,2206,2208,2212,2214,2222,2228,2230,2232へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図69(D)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル2324a〜2324cの吸引電流は急速に低下する。そして直ちに、スイッチングパターンc61とスイッチングパターンf61とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t122〜t123の場合よりもスイッチングパターンc61の割合を少なくすることにより保持電流のレベルを維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。
【0399】
このようにロアコイル2324a〜2324cに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#1気筒2102aの吸気ポートは全開状態となる。
【0400】
そして、#1気筒2102aの吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t124にて図69(D)に示すスイッチングパターンd61に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が発生し、ロアコイル2324a〜2324cの保持電流は急速に消滅する。そしてロアコイル2324a〜2324cには更に開放電流が流れる。
【0401】
そして時刻t125において、一時的にスイッチングパターンc61とする。このことにより、図69(C)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル2324a〜2324cの開放電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子2200〜2240にOFF信号を出力して、ロアコイル2324a〜2324cを電流停止状態に維持する。
【0402】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0403】
次に、時刻t126にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図68(A)のスイッチングパターンa61とする。このことによりアッパーコイル2322a〜2322cに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa61と図70(E)に示すスイッチングパターンe61とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0404】
スイッチングパターンe61は、スイッチング素子2206,2212,2230へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2322a、スイッチング素子2200,2206の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2322b、スイッチング素子2218,2212の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2322c、スイッチング素子2224,2230の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa61からスイッチングパターンe61へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図70(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa61とスイッチングパターンe61との割合を調整することにより、アッパーコイル2322a〜2322cにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0405】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t127にて、一時的にスイッチングパターンb61とする。このことにより図68(B)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、アッパーコイル2322a〜2322cの吸引電流は急速に消滅する。そして直ちに、スイッチング素子2200〜2240にすべてOFF信号を出力して、アッパーコイル2322a〜2322cの電流停止状態を維持する。
【0406】
なお、吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒2102aの吸気ポートは全閉状態となる。
【0407】
次に、スイッチング素子2200〜2240にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒2102aの吸気行程とは重複しない#4気筒2102dの吸気行程のタイミングとなる。この場合、時刻t128から図71(B)に示したスイッチングパターンb62とする。スイッチングパターンb62では、スイッチング素子2206,2214,2216,2220,2222,2224,2230,2238,2240へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2241aから低電位側端子2241bへ電流が流れて、#4気筒2102dの吸気バルブ2112j〜2112lにおけるアッパーコイル2322j,2322k,2322lにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように開放電流が流れる。
【0408】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0409】
この後、時刻t129にて、一時的に図71(A)に示したスイッチングパターンa62とする。スイッチングパターンa62では、スイッチング素子2208,2210,2212,2218,2226,2228,2232,2234,2236へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図71(A)に示した破線矢印とは逆方向へ回生電流が生じて、アッパーコイル2322j〜2322lに流れていた開放電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子2200〜2240にOFF信号を出力して、アッパーコイル2322j〜2322lの電流停止状態を維持する。
【0410】
このアッパーコイル2322j〜2322lの開放電流が消滅した時刻t129では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0411】
その後、時刻t130にて、図72(C)に示したスイッチングパターンc62とする。スイッチングパターンc62では、スイッチング素子2206,2208,2216,2222,2224,2226,2230,2232,2240へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2241aから低電位側端子2241bへ電流が流れ、#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lにおけるロアコイル2324j,2324k,2324lに正方向に吸引電流が流れる。そして、時刻t131まで、このスイッチングパターンc62と、図73(F)に示したスイッチングパターンf62との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。このことにより、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持し、ロアスプリング106の付勢力に抗してアーマチャ110をロアコア118に当接する。
【0412】
スイッチングパターンf62は、スイッチング素子2216,2222,2240へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2324j、スイッチング素子2216,2210の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2324k、スイッチング素子2222,2228の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2324l、スイッチング素子2240,2234の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc62からスイッチングパターンf62へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図73(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc62とスイッチングパターンf62との割合を調整することにより、ロアコイル2324j〜2324lにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0413】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t131にて、図72(D)に示すスイッチングパターンd62に切り替える。スイッチングパターンd62では、スイッチング素子2210,2212,2214,2218,2220,2228,2234,2236,2238へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル2324j〜2324lの吸引電流を急速に低下する。そして直ちに、スイッチングパターンc62とスイッチングパターンf62とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t130〜t131の場合よりもスイッチングパターンc62の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル2324j〜2324lに正方向に流れる電流量を保持電流のレベルに維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。
【0414】
このようにロアコイル2324j〜2324lに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#4気筒2102dの吸気ポートは全開状態となる。
【0415】
そして、#4気筒2102dの吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t132にて図72(D)に示すスイッチングパターンd62に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル2324j〜2324lの保持電流は急速に消滅する。更に、ロアコイル2324j〜2324lには逆方向へ開放電流が流れる。
【0416】
そして時刻t133において、一時的に図72(C)に示したスイッチングパターンc62に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、ロアコイル2324j〜2324lの開放電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子2200〜2240にOFF信号を出力して、ロアコイル2324j〜2324lの電流停止状態を維持する。
【0417】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0418】
次に、時刻t134にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図71(A)に示したスイッチングパターンa62とする。このことによりアッパーコイル2322j〜2322lに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa62と図73(E)に示すスイッチングパターンe62とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0419】
スイッチングパターンe62は、スイッチング素子2212,2218,2236へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2322j、スイッチング素子2206,2212の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2322k、スイッチング素子2224,2218の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2322l、スイッチング素子2230,2236の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa62からスイッチングパターンe62へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図73(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa62とスイッチングパターンe62との割合を調整することにより、アッパーコイル2322j〜2322lにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0420】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t135にて、一時的にスイッチングパターンb62とする。このことにより、図71(B)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が生じて、アッパーコイル2322j〜2322lの吸引電流は急速に消滅する。そして直ちに、すべてのスイッチング素子2200〜2240にOFF信号を出力して、アッパーコイル2322j〜2322lの電流停止状態を維持する。
【0421】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#4気筒2102dの吸気ポートは全閉状態となる。
【0422】
このような処理が繰り返されることにより、#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cおよび#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lが開閉駆動される。
【0423】
上述した図68(A),(B)および図70(E)に示したアッパーコイル2322a〜2322cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2200〜2234は、図69(C),(D)および図70(F)に示したロアコイル2324a〜2324cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2200〜2234とは同じであり共用されていることが判る。
【0424】
また、上述した図71(A),(B)および図73(E)に示したアッパーコイル2322j〜2322lの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2206〜2240は、図72(C),(D)および図73(F)に示したロアコイル2324j〜2324lの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2206〜2240とは同じであり共用されていることが判る。
【0425】
更に、図68〜図70に示した#1気筒2102aの3吸気バルブ2112a〜2112cにおけるアッパーコイル2322a〜2322cおよびロアコイル2324a〜2324cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2200〜2234と、図71〜図73に示した#4気筒2102dの3吸気バルブ2112j〜2112lにおけるアッパーコイル2322j〜2322lおよびロアコイル2324j〜2324lの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2206〜2240とでは、スイッチング素子2206〜2234が共用されていることが判る。
【0426】
なお、他の駆動回路2292b,2292c,2292dについては、図74に示すごとくのバルブの組み合わせとなっている。すなわち、駆動回路2292bは#1気筒2102aの3排気バルブ2116a,2116b,2116cと#4気筒2102dの3排気バルブ2116j,2116k,2116lとの組み合わせであり、各バルブ2116a〜2116c,2116j〜2116lの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路2292aの場合と同じである。
【0427】
この#1気筒2102aの排気行程と#4気筒2102dの排気行程とは重複しないので、前述した図68〜73に示したスイッチングパターンa61〜f62と同じパターンで、21個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図67のタイミングチャートに示したごとく、#1気筒2102aの3排気バルブ2116a〜2116cと#4気筒2102dの3排気バルブ2116j〜2116lとについて開閉駆動することができる。そして、駆動回路2292aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0428】
駆動回路2292cについては、#2気筒2102bの3吸気バルブ2112d,2112e,2112fと#3気筒2102cの3吸気バルブ2112g,2112h,2112iとの組み合わせであり、各バルブ2112d〜2112iの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路2292aの場合と同じである。
【0429】
この#2気筒2102bの吸気行程と#3気筒2102cの吸気行程とは重複しないので、前述した図68〜73に示したスイッチングパターンa61〜f62と同じパターンで、21個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図67のタイミングチャートに示したごとく、#2気筒2102bの3吸気バルブ2112d〜2112fと#3気筒2102cの3吸気バルブ2112g〜2112iとについて開閉駆動することができる。そして駆動回路2292aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0430】
駆動回路2292dについては、#2気筒2102bの3排気バルブ2116d,2116e,2116fと#3気筒2102cの3排気バルブ2116g,2116h,2116iとの組み合わせであり、各バルブ2116d〜2116iの電磁コイルとの関係については前述した駆動回路2292aの場合と同じである。
【0431】
この#2気筒2102bの排気行程と#3気筒2102cの排気行程とは重複しないので、前述した図68〜73に示したスイッチングパターンa61〜f62と同じパターンで、21個のスイッチング素子がCPUにより制御される。このことにより、図67のタイミングチャートに示したごとく、#2気筒2102bの3排気バルブ2116d〜2116fと#3気筒2102cの3排気バルブ2116g〜2116iとについて開閉駆動することができる。そして、駆動回路2292aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0432】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路2292a〜2292dを備えることにより、図74に示すごとくの組み合わせにより、4気筒2102a〜2102dの12吸気バルブ2112a〜2112lおよび12排気バルブ2116a〜2116lの合計24バルブを駆動することができる。
【0433】
以上説明した本実施の形態7によれば、以下の効果が得られる。
(イ).各駆動回路2292a〜2292dは21個のスイッチング素子2200〜2240を用いて、6吸気バルブまたは6排気バルブを駆動することが可能であり、4気筒2102a〜2102dすべてで24バルブを84個(3.5個/1バルブ)のスイッチング素子で駆動している。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では72個/16バルブ(4.5個/1バルブ)のスイッチング素子が必要となる。
【0434】
したがって、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0435】
(ロ).電磁コイル2322a〜2324lの各端部を、3つのスイッチング素子を直列接続した各直列回路2242〜2248におけるスイッチング素子同士の直列接続部に接続している。このことにより、スイッチング素子2200〜2240に対するスイッチング制御において、図68(B)、図69(D)、図71(B)、図72(D)に示したごとく電磁コイル2322a〜2324lに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0436】
(ハ).各駆動回路2292a〜2292dは、12個の電磁コイルに対して導電ワイヤが14本となり(1.17本/1電磁コイル)、導電ワイヤが少なくなる。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では48本/32電磁コイル(1.5本/1電磁コイル)の電導ワイヤが必要となる。このため、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0437】
[実施の形態8]
本実施の形態8は前記実施の形態7とは、駆動回路2292aの代わりに、図75に示す駆動回路2592aを用いる点が異なる。この駆動回路2592aは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。なお、他の駆動回路2592b,2592c,2592dについては、基本的に駆動回路2592aと同じであるので駆動回路2592aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態7と同じである。
【0438】
駆動回路2592aは、19個のスイッチング素子2500,2502,2504,2506,2508,2510,2512,2514,2516,2518,2520,2522,2524,2526,2528,2530,2532,2534,2536と2個のダイオード2538,2540から構成されている。そして、これらのスイッチング素子2500〜2536およびダイオード2538,2540の内の3つを直列に接続することにより、7つの直列回路2542,2543,2544,2545,2546,2547,2548が形成されている。
【0439】
これらの直列回路2542〜2548は、高電位側端子2541aと低電位側端子2541bとの間で並列に接続されている。そして、直列回路2542〜2548の内、図示左から3番目の直列回路2544と図示右端の直列回路2548のみ、スイッチング素子2512,2534、ダイオード2538,2540およびスイッチング素子2514,2536の順でこれらが直列接続されて形成されている。これらダイオード2538,2540は、低電位側端子2541bから高電位側端子2541aへの電流の流通を許容する方向に配置されている。他の5つの直列回路2542,2543,2545,2546,2547は、それぞれスイッチング素子2500〜2510,2516〜2532が3つ直列に接続されて形成されている。
【0440】
このように、駆動回路2592aは、前記実施の形態7の駆動回路2292aとは、2つの直列回路2544,2548において、各中央のスイッチング素子の代わりにダイオード2538,2540が用いられている点が異なり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル2622a、第2吸気バルブのアッパーコイル2622b、第3吸気バルブのアッパーコイル2622c、#4気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル2622j、第2吸気バルブのアッパーコイル2622k、第3吸気バルブのアッパーコイル2622l、#1気筒における第1吸気バルブのロアコイル2624a、第2吸気バルブのロアコイル2624b、第3吸気バルブのロアコイル2624c、#4気筒における第1吸気バルブのロアコイル2624j、第2吸気バルブのロアコイル2624k、第3吸気バルブのロアコイル2624lは、それぞれ前記実施の形態7と同じ位置に、14本の導電ワイヤ2550,2551,2552,2553,2554,2555,2556,2557,2558,2559,2560,2561,2562,2563にて接続されている。
【0441】
また、上述した19個のスイッチング素子2500〜2536については、CPUから出力ポート2572とバッファ回路2590を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記実施の形態7と同じである。
【0442】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の3吸気バルブおよび#4気筒の3吸気バルブの開閉動作について説明する。図76に示すタイミングチャートはこれらのバルブの動作を示している。
【0443】
そして図77〜図82は、図76に示した動作を実現するために図75に示した駆動回路2592aに対して行う制御状態を示す回路図である。図77〜図82では解りやすくするために導電ワイヤ2550〜2563は省略して示してある。また、図77〜図82において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0444】
図76に示す時刻t140以前では、既に、一時的にアッパーコイル2622a,2622b,2622c,2622j,2622k,2622lの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の3吸気バルブおよび#4気筒の3吸気バルブは全閉状態にある。また、19個のスイッチング素子2500〜2536にはすべてOFF信号が出力されている。
【0445】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t140にて、図78(C)に示したスイッチングパターンc71となるようにスイッチング素子2500,2502,2510,2514,2516,2518,2522,2524,2532へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2541aから低電位側端子2541bへ電流が流れ、#1気筒の3吸気バルブの各ロアコイル2624a,2624b,2624cに正方向に電流が流れる。そして、時刻t141まで、このスイッチングパターンc71と、図79(F)に示したスイッチングパターンf71との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0446】
スイッチングパターンf71は、スイッチング素子2510,2514,2532へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2624a、スイッチング素子2510,2504の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2624b、スイッチング素子2514,2520の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2624c、スイッチング素子2532,2526の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc71からスイッチングパターンf71へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図79(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc71の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル2624a〜2624cにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0447】
このことにより、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための引き離し電流をロアコイル2624a〜2624cに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0448】
次に、時刻t141にて、一時的に図78(D)に示すスイッチングパターンd71に切り替える。スイッチングパターンd71では、すべてのスイッチング素子2500〜2536にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく低電位側端子2541bから高電位側端子2541aに逆流する回生電流が発生して、ロアコイル2624a〜2624cに流れる電流は急速に低下する。そして直ちに、時刻t140〜t141の期間よりも、スイッチングパターンc71の割合を下げた状態で、スイッチングパターンc71とスイッチングパターンf71との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。
【0449】
このことにより、ロアコイル2624a〜2624cに流す電流量を、引き離し電流の場合よりも低い通常の吸引電流に維持する。この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。そして、更にロアスプリング106の付勢力に抗してアーマチャ110はロアコア118に当接する。
【0450】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t142にて、一時的にスイッチングパターンd71に切り替える。このことにより、図78(D)に示した破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル2624a〜2624cに流れる電流は急速に低下する。そして直ちに、時刻t141〜t142の期間よりも、スイッチングパターンc71の割合を下げた状態でのスイッチングパターンc71とスイッチングパターンf71との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻る。
【0451】
このことにより、ロアコイル2624a〜2624cの電流量を、吸引電流の場合よりも低下させた保持電流に維持して、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態に維持される。
【0452】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t143にて、図78(D)に示したスイッチングパターンd71に切り替える。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル2624a〜2624cの保持電流は急速に消滅する。
【0453】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0454】
次に、時刻t144にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図77(A)のスイッチングパターンa71とする。このことによりアッパーコイル2622a,2622b,2622cに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa71と図79(E)のスイッチングパターンe71とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0455】
スイッチングパターンa71は、スイッチング素子2502,2504,2506,2512,2518,2520,2524,2526,2528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図77(A)に示す破線矢印のごとく高電位側端子2541aから低電位側端子2541bへ電流が流れ、アッパーコイル2622a〜2622cに正方向に電流が流れる。
【0456】
スイッチングパターンe71は、スイッチング素子2506,2512,2528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2622a、スイッチング素子2500,2506の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2622b、スイッチング素子2516,2512の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2622c、スイッチング素子2522,2528の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa71からスイッチングパターンe71へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図79(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa71とスイッチングパターンe71との割合を調整することにより、アッパーコイル2622a〜2622cにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0457】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t145にて、図77(B)に示すスイッチングパターンb71に切り替える。スイッチングパターンb71では、すべてのスイッチング素子2500〜2536にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、アッパーコイル2622a〜2622cに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0458】
このように吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉となる。
【0459】
次に、スイッチング素子2500〜2536にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングになる。この場合、時刻t146から図81(C)に示したスイッチングパターンc72とする。このスイッチングパターンc72では、スイッチング素子2506,2508,2514,2520,2522,2524,2528,2530,2536へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2541aから低電位側端子2541bへ電流が流れ、#4気筒の3吸気バルブの各ロアコイル2624j,2624k,2624lに正方向に電流が流れる。そして、時刻t147まで、このスイッチングパターンc72と、図82(F)に示したスイッチングパターンf72との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0460】
スイッチングパターンf72は、スイッチング素子2514,2520,2536へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2624j、スイッチング素子2514,2510の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2624k、スイッチング素子2520,2526の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2624l、スイッチング素子2536,2532の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc72からスイッチングパターンf72へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図82(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc72の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル2624j〜2624lにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0461】
このことにより、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離す引き離し電流をロアコイル2624j〜2624lに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0462】
次に、時刻t147にて、一時的に図81(D)に示すスイッチングパターンd72に切り替える。スイッチングパターンd72では、すべてのスイッチング素子2500〜2536にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル2624j〜2624lに流れる引き離し電流は急速に低下する。
【0463】
そして直ちに、スイッチングパターンc72とスイッチングパターンf72との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t146〜t147の期間よりもスイッチングパターンc72の割合を下げることにより、ロアコイル2624j〜2624lの電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0464】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、更にロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0465】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t148にて、一時的にスイッチングパターンd72に切り替える。このことにより、図81(D)に示した破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル2624j〜2624lに流れる吸引電流は急速に低下する。そして直ちに、スイッチングパターンc72とスイッチングパターンf72との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t147〜t148の期間よりもスイッチングパターンc72の割合を下げることにより、ロアコイル2624j〜2624lの電流量を保持電流に維持し、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#4気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0466】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t149にてスイッチングパターンd72に切り替える。このことにより、図81(D)に示した破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル2624j〜2624lの保持電流は急速に消滅する。
【0467】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0468】
次に、時刻t150にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図80(A)のスイッチングパターンa72とする。このことによりアッパーコイル2622j,2622k,2622lに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa72と図82(E)のスイッチングパターンe72とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0469】
スイッチングパターンa72は、スイッチング素子2508,2510,2512,2516,2524,2526,2530,2532,2534へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図80(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子2541aから低電位側端子2541bへ電流が流れ、アッパーコイル2622j〜2622lに正方向に電流が流れる。
【0470】
スイッチングパターンe72は、スイッチング素子2512,2516,2534へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2622j、スイッチング素子2506,2512の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2622k、スイッチング素子2522,2516の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2622l、スイッチング素子2528,2534の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa72からスイッチングパターンe72へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図82(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa72とスイッチングパターンe72との割合を調整することにより、アッパーコイル2622j〜2622lにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0471】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t151にて図80(B)に示すスイッチングパターンb72に切り替える。スイッチングパターンb72では、スイッチング素子2500〜2536にすべてOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、アッパーコイル2622j〜2622lに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0472】
こうして吸引電流が停止した後は、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#4気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0473】
このようにして、#1気筒および#4気筒の6吸気バルブは、19個のスイッチング素子2500〜2536と2個のダイオード2538,2540とを有する駆動回路2592aにより開閉駆動される。
【0474】
上述した図77(A),(B)および図79(E)に示したアッパーコイル2622a〜2622cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2500〜2532およびダイオード2538は、図78(C),(D)および図79(F)に示したロアコイル2624a〜2624cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2500〜2532およびダイオード2538とは同じであり共用されていることが判る。
【0475】
また、上述した図80(A),(B)および図82(E)に示したアッパーコイル2622j〜2622lの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2506〜2536およびダイオード2538,2540は、図81(C),(D)および図82(F)に示したロアコイル2624j〜2624lの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2506〜2536およびダイオード2538,2540とは同じであり共用されていることが判る。
【0476】
更に、図77〜図79に示した#1気筒の3吸気バルブにおけるアッパーコイル2622a〜2622cおよびロアコイル2624a〜2624cの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2500〜2532およびダイオード2538と、図80〜図82に示した#4気筒の3吸気バルブにおけるアッパーコイル2622j〜2622lおよびロアコイル2624j〜2624lの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2506〜2536およびダイオード2538,2540は、スイッチング素子2506〜2532およびダイオード2538が共用されていることが判る。
【0477】
そして、駆動回路2592aと同様な構成にて、#1気筒および#4気筒の合計6排気バルブを駆動するための駆動回路2592b、#2気筒および#3気筒の合計6吸気バルブを駆動するための駆動回路2592c、および#2気筒および#3気筒の合計6排気バルブを駆動するための駆動回路2592dが形成される。これら3つの駆動回路2592b,2592c,2592dにおいても、駆動回路2592aにて述べたごとくスイッチング素子とダイオードとが共用されて、図76に示すパターンと同様の制御がなされ、吸排気バルブの開閉駆動がなされる。
【0478】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路2592a〜2592dを備えることにより、図74に示した組み合わせと同様な組み合わせにより、4気筒の12吸気バルブおよび12排気バルブの合計24バルブを駆動することができる。
【0479】
以上説明した本実施の形態8によれば、以下の効果が得られる。
(イ).19個のスイッチング素子2500〜2536と2個のダイオード2538,2540を用いて、前記実施の形態7と同一構成の吸気バルブおよび排気バルブを駆動することが可能である。したがって、前記実施の形態7よりもスイッチング素子を2つ減らして、より低コストなダイオード2538,2540を用いることができる。
【0480】
したがって、更にスイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0481】
(ロ).前記実施の形態7の(ロ)と同じく、導電ワイヤが少なくなるので、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0482】
[実施の形態9]
本実施の形態9は、前記実施の形態1とは、図83に示す駆動回路2792a,2792b,2792c,2792dが異なる。この駆動回路2792a,2792b,2792c,2792dは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0483】
更に、この駆動回路2792a〜2792dの差異に対応して、後述するごとくスイッチングパターンが異なる。なお、駆動回路2792b,2792c,2792dは、駆動回路2792aとは基本的に同じ構成であるので駆動回路2792aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0484】
駆動回路2792aは、15個のスイッチング素子2700,2702,2704,2706,2708,2710,2712,2714,2716,2718,2720,2722,2724,2726,2728から構成されている。これらスイッチング素子2700〜2728は3個ずつ直列に接続されて5つの直列回路2742,2743,2744,2745,2746を構成している。これら直列回路2742〜2746は高電位側端子2741aと低電位側端子2741bとの間で並列に接続されている。
【0485】
3スイッチング素子2700,2702,2704からなる直列回路2742においては、スイッチング素子2700,2702の直列接続部分には導電ワイヤ2750の一端が接続されている。同様にスイッチング素子2702,2704の直列接続部分には導電ワイヤ2751の一端が接続されている。3スイッチング素子2706,2708,2710からなる直列回路2743においては、スイッチング素子2706,2708の直列接続部分には導電ワイヤ2752の一端が、スイッチング素子2708,2710の直列接続部分には導電ワイヤ2753の一端が接続されている。3スイッチング素子2712,2714,2716からなる直列回路2744においては、スイッチング素子2712,2714の直列接続部分には導電ワイヤ2754の一端が、スイッチング素子2714,2716の直列接続部分には導電ワイヤ2755の一端が接続されている。3スイッチング素子2718,2720,2722からなる直列回路2745においては、スイッチング素子2718,2720の直列接続部分には導電ワイヤ2756の一端が、スイッチング素子2720,2722の直列接続部分には導電ワイヤ2757の一端が接続されている。3スイッチング素子2724,2726,2728からなる直列回路2746においては、スイッチング素子2724,2726の直列接続部分には導電ワイヤ2758の一端が、スイッチング素子2726,2728の直列接続部分には導電ワイヤ2759の一端が接続されている。
【0486】
そして、この内、導電ワイヤ2750は、#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル2824aの一端に接続されている。導電ワイヤ2752は、前記ロアコイル2824aの他端と#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル2822bの一端とに接続されている。導電ワイヤ2754は、前記アッパーコイル2822bの他端と#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル2824gの一端とに接続されている。導電ワイヤ2756は、前記ロアコイル2824gの他端と#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル2822hの一端とに接続されている。導電ワイヤ2758は、前記アッパーコイル2822hの他端に接続されている。
【0487】
また、導電ワイヤ2751は、#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル2822aの一端に接続されている。導電ワイヤ2753は、前記アッパーコイル2822aの他端と#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル2824bの一端とに接続されている。導電ワイヤ2755は、前記ロアコイル2824bの他端と#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル2822gの一端とに接続されている。導電ワイヤ2757は、前記アッパーコイル2822gの他端と#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル2824hの一端とに接続されている。導電ワイヤ2759は、前記ロアコイル2824hの他端に接続されている。
【0488】
このことにより、#1気筒にて同一の動作を行う2吸気バルブに設けられた電磁コイル2822a,2822b,2824a,2824bのみにより、直列回路2742と直列回路2743との間の接続および直列回路2743と直列回路2744との間の接続がなされている。更に、#4気筒にて同一の動作を行う2吸気バルブに設けられた電磁コイル2822g,2822h,2824g,2824hのみにより、直列回路2744と直列回路2745との間の接続および直列回路2745と直列回路2746との間の接続がなされている。このことにより、駆動回路2792aは、#1気筒における2吸気バルブの電磁コイル2822a,2822b,2824a,2824bのみによりなされている直列回路間接続と、#4気筒における2吸気バルブの電磁コイル2822g,2822h,2824g,2824hのみによりなされている直列回路間接続とが、1つの直列回路2744を境界にして分別されて配置されている。そしてこのことによって、駆動回路2792aは、互いに開弁期間が重複しない#1気筒の2吸気バルブと#4気筒の2吸気バルブとに対して一括して設けられている。
【0489】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図84に示すタイミングチャートはこれら吸気バルブの動作を示している。
【0490】
そして図85〜図96は、図84に示した動作を実現するために図83に示した駆動回路2792aに対して行う制御状態を示す回路図である。図85〜図96では解りやすくするために導電ワイヤ2750〜2759は省略して示してある。また、図85〜図96において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0491】
図84に示す時刻t160以前では、既に、一時的にアッパーコイル2822a,2822b,2822g,2822hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブは全閉状態にある。また、15個のスイッチング素子2700〜2728にはすべてOFF信号が出力されている。
【0492】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t160〜t161まで図85(B)に示したスイッチングパターンb81となるようにスイッチング素子2704,2708,2712へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2741aから低電位側端子2741bへ電流が流れて、アッパーコイル2822a,2822bにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0493】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0494】
この後、時刻t161にて、図89(I)に示したスイッチングパターンi81となるように、すべてのスイッチング素子2700〜2728にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル2822a,2822bの開放電流は急速に消滅する。
【0495】
このアッパーコイル2822a,2822bの開放電流が消滅した時刻t161では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0496】
その後、時刻t162にて、図86(C)に示したスイッチングパターンc81となるようにスイッチング素子2702,2704,2706,2710,2712,2714へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2741aから低電位側端子2741bへ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブのロアコイル2824a,2824bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t163まで、このスイッチングパターンc81と、図88(G)に示したスイッチングパターンg81または図88(H)に示したスイッチングパターンh81との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。このことによりアーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。こうしてロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0497】
スイッチングパターンg81は、スイッチング素子2706,2710へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2824a、スイッチング素子2700,2706の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2824b、スイッチング素子2710,2716の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc81からスイッチングパターンg81へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図88(G)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0498】
スイッチングパターンh81は、スイッチング素子2712,2714へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2824a、スイッチング素子2700,2712,2714、ロアコイル2824b、スイッチング素子2708の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc81からスイッチングパターンh81へ切り替えた直後には、この還流経路には、図88(H)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0499】
したがって、スイッチングパターンc81と、スイッチングパターンg81またはスイッチングパターンh81との割合を調整することにより、ロアコイル2824a,2824bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0500】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t163〜時刻t164において、スイッチングパターンc81と、スイッチングパターンg81またはスイッチングパターンh81との内、スイッチングパターンc81の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル2824a,2824bに正方向に流れる電流量を保持電流まで低下させて、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにロアコイル2824a,2824bに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0501】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t165にて図86(D)に示すスイッチングパターンd81に切り替える。スイッチングパターンd81では、スイッチング素子2700,2708,2716へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、#1気筒の吸気バルブのロアコイル2824a,2824bの保持電流が急速に消滅する。そして更に図示破線矢印のごとく、ロアコイル2824a,2824bに逆方向へ開放電流が流れる。
【0502】
そして時刻t166において、図89(J)に示したスイッチングパターンj81となるように、すべてのスイッチング素子2700〜2728にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、ロアコイル2824a,2824bに逆方向に流れていた開放電流は急速に消滅する。
【0503】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0504】
次に、時刻t167にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図85(A)のスイッチングパターンa81とする。スイッチングパターンa81は、スイッチング素子2700,2702,2706,2710,2714,2716へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2741aから低電位側端子2741bへ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブにおけるアッパーコイル2822a,2822bに正方向に吸引電流が流れる。
【0505】
以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa81と、図87(E)に示すスイッチングパターンe81または図87(F)に示すスイッチングパターンf81とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0506】
スイッチングパターンe81は、スイッチング素子2706,2710へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2822a、スイッチング素子2710,2704の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2822b、スイッチング素子2712,2706の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa81からスイッチングパターンe81へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図87(E)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0507】
スイッチングパターンf81は、スイッチング素子2700,2702へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2822a、スイッチング素子2708、アッパーコイル2822b、スイッチング素子2712,2700,2702の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa81からスイッチングパターンf81へ切り替えた直後には、この還流経路には、図87(F)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0508】
したがって、スイッチングパターンa81と、スイッチングパターンe81またはスイッチングパターンf81との割合を調整することにより、アッパーコイル2822a,2822bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0509】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t168にて、図90(K)に示したスイッチングパターンk81となるように、すべてのスイッチング素子2700〜2728にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル2822a,2822bに正方向に流れていた吸引電流は急速に消滅する。
【0510】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0511】
次に、スイッチング素子2700〜2728にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングとなる。
【0512】
CPUは、まず時刻t169〜t170まで図91(B)に示したスイッチングパターンb82となるようにスイッチング素子2716,2720,2724へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2741aから低電位側端子2741bへ電流が流れて、アッパーコイル2822g,2822hにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0513】
このため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は消失する。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。こうして、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0514】
この後、時刻t170にて、図95(I)に示したスイッチングパターンi82となるように、すべてのスイッチング素子2700〜2728にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル2822g,2822hの開放電流は急速に消滅する。
【0515】
このアッパーコイル2822g,2822hの開放電流が消滅した時刻t170では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から離れロアコア118に近づく。
【0516】
その後、時刻t171にて、図92(C)に示したスイッチングパターンc82となるようにスイッチング素子2714,2716,2718,2722,2724,2726へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2741aから低電位側端子2741bへ電流が流れ、#4気筒の吸気バルブのロアコイル2824g,2824hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t172まで、このスイッチングパターンc82と、図94(G)に示したスイッチングパターンg82または図94(H)に示したスイッチングパターンh82との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。このことによりアーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。こうしてロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0517】
スイッチングパターンg82は、スイッチング素子2718,2722へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2824g、スイッチング素子2712,2718の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル2824h、スイッチング素子2722,2728の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc82からスイッチングパターンg82へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図94(G)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0518】
スイッチングパターンh82は、スイッチング素子2724,2726へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル2824g、スイッチング素子2712,2724,2726、ロアコイル2824h、スイッチング素子2720の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc82からスイッチングパターンh82へ切り替えた直後には、この還流経路には、図94(H)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0519】
したがって、スイッチングパターンc82と、スイッチングパターンg82またはスイッチングパターンh82との割合を調整することにより、ロアコイル2824g,2824hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0520】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t172〜時刻t173において、スイッチングパターンc82と、スイッチングパターンg82またはスイッチングパターンh82との内、スイッチングパターンc82の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル2824g,2824hに正方向に流れる電流量を保持電流まで低下させて、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにロアコイル2824g,2824hに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れ、#4気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0521】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t174にて図92(D)に示すスイッチングパターンd82に切り替える。スイッチングパターンd82では、スイッチング素子2712,2720,2728へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル2824g,2824hの保持電流が急速に消滅する。そして更に図示破線矢印のごとく、ロアコイル2824g,2824hに逆方向へ開放電流が流れる。
【0522】
そして時刻t175において、図95(J)に示したスイッチングパターンj82となるように、すべてのスイッチング素子2700〜2728にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、ロアコイル2824g,2824hに逆方向に流れていた開放電流は急速に消滅する。
【0523】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0524】
次に、時刻t176にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図91(A)のスイッチングパターンa82とする。スイッチングパターンa82は、スイッチング素子2712,2714,2718,2722,2726,2728へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2741aから低電位側端子2741bへ電流が流れ、#4気筒の吸気バルブにおけるアッパーコイル2822g,2822hに正方向に吸引電流が流れる。
【0525】
以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa82と、図93(E)に示すスイッチングパターンe82または図93(F)に示すスイッチングパターンf82とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0526】
スイッチングパターンe82は、スイッチング素子2718,2722へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2822g、スイッチング素子2722,2716の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル2822h、スイッチング素子2724,2718の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa82からスイッチングパターンe82へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図93(E)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0527】
スイッチングパターンf82は、スイッチング素子2712,2714へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル2822g、スイッチング素子2720、アッパーコイル2822h、スイッチング素子2724,2712,2714の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa82からスイッチングパターンf82へ切り替えた直後には、この還流経路には、図93(F)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。
【0528】
したがって、スイッチングパターンa82と、スイッチングパターンe82またはスイッチングパターンf82との割合を調整することにより、アッパーコイル2822g,2822hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0529】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t177にて、図96(K)に示したスイッチングパターンk82となるように、すべてのスイッチング素子2700〜2728にOFF信号を出力する。このことにより図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル2822g,2822hに正方向に流れていた吸引電流は急速に消滅する。
【0530】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#4気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0531】
こうして#1気筒および#4気筒の4吸気バルブが駆動回路2792aにより開閉駆動される。
上述した図85(A),(B)、図87(E),(F)、図89(I)および図90(K)に示したアッパーコイル2822a,2822bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2700〜2716は、図86(C),(D)、図88(G),(H)および図89(J)に示したロアコイル2824a,2824bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2700〜2716とは同じであり共用されていることが判る。
【0532】
また、上述した図91(A),(B)、図93(E),(F)、図95(I)および図96(K)に示したアッパーコイル2822g,2822hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2712〜2728は、図92(C),(D)、図94(G),(H)および図95(J)に示したロアコイル2824g,2824hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2712〜2728とは同じであり共用されていることが判る。
【0533】
更に、図85〜図90に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル2822a,2822bおよびロアコイル2824a,2824bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2700〜2716は、図91〜図96に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル2822g,2822hおよびロアコイル2824g,2824hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2712〜2728に対しては、スイッチング素子2712〜2716が共用されていることが判る。
【0534】
なお、他の駆動回路2792b,2792c,2792dについては、図20に示したごとくのバルブの組み合わせとなっている。このことにより各バルブを開閉駆動することができる。そして各駆動回路2792b,2792c,2792dにおいては、駆動回路2792aの場合と同様にスイッチング素子の共用がなされる。
【0535】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路2792a〜2792dを備えることにより、図20に示したごとくの組み合わせにより、4気筒の8吸気バルブおよび8排気バルブの合計16バルブを駆動することができる。
【0536】
以上説明した本実施の形態9によれば、以下の効果が得られる。
(イ).各駆動回路2792a〜2792dは15個のスイッチング素子2700〜2728を用いて、それぞれ4バルブを駆動することが可能であり、4気筒すべてで16バルブを60個(3.75個/1バルブ)のスイッチング素子で駆動している。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では72個/16バルブ(4.5個/1バルブ)のスイッチング素子が必要となる。
【0537】
したがって、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0538】
(ロ).電磁コイル2822a〜2824hの各端部を、3つのスイッチング素子を直列接続した各直列回路2742〜2746におけるスイッチング素子同士の直列接続部に接続している。このことにより、スイッチング素子2700〜2728に対するスイッチング制御において、図85(B)、図86(D)、図91(B)、図92(D)に示したごとく電磁コイル2822a〜2824hに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0539】
(ハ).各駆動回路2792a〜2792dは8つの電磁コイルに対して導電ワイヤが10本となり(1.25本/1電磁コイル)、導電ワイヤが少なくなる。前述した3スイッチング素子直列タイプの従来例では48本/32電磁コイル(1.5本/1電磁コイル)の電導ワイヤが必要となる。このため、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0540】
[実施の形態10]
本実施の形態10は前記実施の形態9とは、駆動回路2792aの代わりに、図97に示す駆動回路2992aを用いる点が異なる。この駆動回路2992aは3スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。なお、他の駆動回路2992b,2992c,2992dについては、基本的に駆動回路2992aと同じであるので駆動回路2992aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態9と同じである。
【0541】
駆動回路2992aは、13個のスイッチング素子2900,2902,2904,2906,2908,2910,2912,2914,2916,2918,2920,2922,2924と2個のダイオード2926,2928とから構成されている。これらスイッチング素子2900〜2924およびダイオード2926,2928内の3つが直列接続されることにより、5つの直列回路2942,2943,2944,2945,2946が形成されている。これら直列回路2942〜2946は、高電位側端子2941aと低電位側端子2941bとの間で並列に接続されている。
【0542】
直列回路2942〜2946の内、図示左から2番目と4番目の直列回路2943,2945が、それぞれスイッチング素子2906,2916、ダイオード2926,2928およびスイッチング素子2908,2918の順で直列接続されて形成されている。これらダイオード2926,2928は、低電位側端子2941bから高電位側端子2941aへの電流の流通を許容する方向に配置されている。他の3つの直列回路2942,2944,2946は、それぞれ3個のスイッチング素子2900〜2904,2910〜2914,2920〜2924が直列に接続されて形成されている。
【0543】
このように、前記実施の形態9の駆動回路2792aとは、2つのスイッチング素子の代わりにダイオード2926,2928が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル3022aと第2吸気バルブのアッパーコイル3022b、#4気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル3022gと第2吸気バルブのアッパーコイル3022h、#1気筒における第1吸気バルブのロアコイル3024aと第2吸気バルブのロアコイル3024b、#4気筒における第1吸気バルブのロアコイル3024gと第2吸気バルブのロアコイル3024hは、それぞれ前記実施の形態9と同じ位置に、10本の導電ワイヤ2950,2951,2952,2953,2954,2955,2956,2957,2958,2959にて接続されている。
【0544】
また、上述した13個のスイッチング素子2900〜2924については、CPUから出力ポート2972とバッファ回路2990を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記実施の形態1と同じである。
【0545】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図98に示すタイミングチャートはこれら4吸気バルブの動作を示している。
【0546】
そして図99〜図106は、図98に示した動作を実現するために図97に示した駆動回路2992aに対して行う制御状態を示す回路図である。図99〜図106では解りやすくするために導電ワイヤ2950〜2959は省略して示してある。また、図99〜図106において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0547】
図98に示す時刻t180以前では、既に、一時的にアッパーコイル3022a,3022b,3022g,3022hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の吸気バルブおよび#4気筒の吸気バルブは全閉状態にある。また、13個のスイッチング素子2900〜2924にはすべてOFF信号が出力されている。
【0548】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t180にて、図99(C)に示したスイッチングパターンc91となるようにスイッチング素子2902,2904,2906,2908,2910,2912へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2941aから低電位側端子2941bへ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブにおけるロアコイル3024a,3024bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t181まで、このスイッチングパターンc91と、図101(G)に示すスイッチングパターンg91または図101(H)に示すスイッチングパターンh91との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0549】
スイッチングパターンg91は、スイッチング素子2906,2908へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3024a、スイッチング素子2900,2906の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3024b、スイッチング素子2908,2914の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc91からスイッチングパターンg91へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図101(G)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0550】
スイッチングパターンh91は、スイッチング素子2910,2912へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3024b、ダイオード2926、ロアコイル3024a、スイッチング素子2900,2910,2912の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc91からスイッチングパターンh91へ切り替えた直後には、この還流経路には、図101(H)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0551】
したがって、スイッチングパターンc91の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル3024a,3024bにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0552】
このようにして、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離す引き離し電流をロアコイル3024a,3024bに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0553】
次に、時刻t181から、スイッチングパターンc91の割合を下げることにより、ロアコイル3024a,3024bに流す電流量を低下させて、時刻t182において通常の吸引電流とする。この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れ、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0554】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t183から更にスイッチングパターンc91の割合を小さくすることにより、ロアコイル3024a,3024bに正方向に流れる電流量を低下させる。そして、時刻t184において保持電流のレベルとして、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0555】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t185にて図102(L)に示すスイッチングパターンl91に切り替える。スイッチングパターンl91では、すべてのスイッチング素子2900〜2924にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル3024a,3024bに流れる保持電流は急速に消滅する。
【0556】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0557】
次に、時刻t186にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図99(A)のスイッチングパターンa91とする。このことによりアッパーコイル3022a,3022bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa91と図100(E)に示すスイッチングパターンe91または図100(F)に示すスイッチングパターンf91とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0558】
スイッチングパターンa91は、スイッチング素子2900,2902,2906,2908,2912,2914へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図99(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子2941aから低電位側端子2941bへ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブにおけるアッパーコイル3022a,3022bに正方向に電流が流れる。
【0559】
スイッチングパターンe91は、スイッチング素子2906,2908へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3022a、スイッチング素子2908,2904の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3022b、スイッチング素子2910,2906の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa91からスイッチングパターンe91へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図100(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0560】
スイッチングパターンf91は、スイッチング素子2900,2902へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3022a、ダイオード2926、アッパーコイル3022b、およびスイッチング素子2910,2900,2902の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa91からスイッチングパターンf91へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図100(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0561】
したがって、スイッチングパターンa91と、スイッチングパターンe91またはスイッチングパターンf91との割合を調整することにより、アッパーコイル3022a,3022bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0562】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t187にて、図102(K)に示すスイッチングパターンk91に切り替える。スイッチングパターンk91ではすべてのスイッチング素子2900〜2924にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印に示すごとく回生電流が生じて、アッパーコイル3022a,3022bに流れる吸引電流は急速に消滅する。なお吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0563】
次に、スイッチング素子2900〜2924にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングとなる。
【0564】
CPUは、まず時刻t188にて、図103(C)に示したスイッチングパターンc92となるようにスイッチング素子2912,2914,2916,2918,2920,2922へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子2941aから低電位側端子2941bへ電流が流れ、#4気筒の吸気バルブにおけるロアコイル3024g,3024hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t189まで、このスイッチングパターンc92と、図105(G)に示すスイッチングパターンg92または図105(H)に示すスイッチングパターンh92との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0565】
スイッチングパターンg92は、スイッチング素子2916,2918へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3024g、スイッチング素子2910,2916の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3024h、スイッチング素子2918,2924の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc92からスイッチングパターンg92へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図105(G)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0566】
スイッチングパターンh92は、スイッチング素子2920,2922へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3024h、ダイオード2928、ロアコイル3024g、スイッチング素子2910,2920,2922の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc92からスイッチングパターンh92へ切り替えた直後には、この還流経路には、図105(H)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0567】
したがって、スイッチングパターンc92の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル3024g,3024hにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0568】
このようにして、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離す引き離し電流をロアコイル3024g,3024hに流す。このことによりロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0569】
次に、時刻t189から、スイッチングパターンc92の割合を下げることにより、ロアコイル3024g,3024hに流す電流量を低下させて、時刻t190において通常の吸引電流とする。この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れ、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0570】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t191から更にスイッチングパターンc92の割合を小さくすることにより、ロアコイル3024g,3024hに正方向に流れる電流量を低下させる。そして、時刻t192において保持電流のレベルとして、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#4気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0571】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t193にて図106(L)に示すスイッチングパターンl92に切り替える。スイッチングパターンl92では、すべてのスイッチング素子2900〜2924にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、ロアコイル3024g,3024hに流れる保持電流は急速に消滅する。
【0572】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0573】
次に、時刻t194にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図103(A)のスイッチングパターンa92とする。このことによりアッパーコイル3022g,3022hに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa92と図104(E)に示すスイッチングパターンe92または図104(F)に示すスイッチングパターンf92とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0574】
スイッチングパターンa92は、スイッチング素子2910,2912,2916,2918,2922,2924へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図103(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子2941aから低電位側端子2941bへ電流が流れ、#4気筒の吸気バルブにおけるアッパーコイル3022g,3022hに正方向に電流が流れる。
【0575】
スイッチングパターンe92は、スイッチング素子2916,2918へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3022g、スイッチング素子2918,2914の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3022h、スイッチング素子2920,2916の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa92からスイッチングパターンe92へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図104(E)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0576】
スイッチングパターンf92は、スイッチング素子2910,2912へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3022g、ダイオード2928、アッパーコイル3022h、およびスイッチング素子2920,2910,2912の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa92からスイッチングパターンf92へ切り替えた直後には、この還流経路には、図104(F)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。
【0577】
したがって、スイッチングパターンa92と、スイッチングパターンe92またはスイッチングパターンf92との割合を調整することにより、アッパーコイル3022g,3022hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0578】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t195にて、図106(K)に示すスイッチングパターンk92に切り替える。スイッチングパターンk92ではすべてのスイッチング素子2900〜2924にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印に示すごとく回生電流が生じて、アッパーコイル3022g,3022hに流れる吸引電流は急速に消滅する。なお吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#4気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0579】
こうして#1気筒および#4気筒の4吸気バルブが開閉駆動される。
上述した図99(A)、図100(E),(F)および図102(K)に示したアッパーコイル3022a,3022bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2900〜2914およびダイオード2926は、図99(C)、図101(G),(H)および図102(L)に示したロアコイル3024a,3024bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2900〜2914およびダイオード2926とは同じであり共用されていることが判る。
【0580】
また上述した図103(A)、図104(E),(F)および図106(K)に示したアッパーコイル3022g,3022hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2910〜2924およびダイオード2928は、図103(C)、図105(G),(H)および図106(L)に示したロアコイル3024g,3024hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2910〜2924およびダイオード2928とは同じであり共用されていることが判る。
【0581】
更に、図99〜図102に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3022a,3022bおよびロアコイル3024a,3024bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2900〜2914およびダイオード2926と、図103〜図106に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3022g,3022hおよびロアコイル3024g,3024hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子2910〜2924およびダイオード2928とは、スイッチング素子2910〜2914が共用されていることが判る。
【0582】
なお、他の駆動回路2992b,2992c,2992dについては、図20に示したごとくのバルブの組み合わせとなっている。このことにより各バルブは開閉駆動することができる。そして各駆動回路2992b,2992c,2992dにおいては、駆動回路2992aの場合と同様にスイッチング素子およびダイオードの共用がなされる。
【0583】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路2992a〜2992dを備えることにより、図20に示したごとくの組み合わせにて、4気筒の8吸気バルブおよび8排気バルブの合計16バルブを駆動することができる。
【0584】
以上説明した本実施の形態10によれば、以下の効果が得られる。
(イ).13個のスイッチング素子2900〜2924と2個のダイオード2926,2928を用いても、前記実施の形態9と同一構成の吸気バルブおよび排気バルブを駆動することが可能である。したがって、前記実施の形態9よりもスイッチング素子を2つ減らして、より低コストなダイオード2926,2928を用いることができる。
【0585】
したがって、更にスイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0586】
(ロ).前記実施の形態9の(ロ)と同じく、導電ワイヤが少なくなるので、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0587】
[実施の形態11]
本実施の形態11は前記実施の形態1とは、駆動回路92a〜92dの代わりに、図107に示す駆動回路3192a〜3192dを用いる点が異なる。特に、この駆動回路3192a〜3192dは2スイッチング素子直列タイプの駆動回路として構成されているものである。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態1と同じである。
【0588】
駆動回路3192aは、18個のFETがスイッチング素子3100,3102,3104,3106,3108,3110,3112,3114,3116,3118,3120,3122,3124,3126,3128,3130,3132,3134として設けられている。この内、2つのスイッチング素子3100,3102が直列接続されて、高電位側端子3141aと低電位側端子3141bとの間に直列回路3142として配置されている。同様にスイッチング素子3104〜3134を2つずつ直列接続することにより、高電位側端子3141aと低電位側端子3141bとの間に直列回路3143,3144,3145,3146,3147,3148,3149,3150として配置されている。このようにして、9つの直列回路3142〜3150が高電位側端子3141aと低電位側端子3141bとの間に並列に接続されている。
【0589】
直列回路3142においては、スイッチング素子3100とスイッチング素子3102との直列接続部分には導電ワイヤ3152の一端が接続されている。同様に各直列回路3143〜3150における2つのスイッチング素子3104〜3134の直列接続部分には、それぞれ導電ワイヤ3153,3154,3155,3156,3157,3158,3159,3160の一端が接続されている。
【0590】
そして、この内、導電ワイヤ3152は、#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3222aの一端に接続されている。導電ワイヤ3153は、前記アッパーコイル3222aの他端と#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3222gの一端とに接続されている。導電ワイヤ3154は、前記アッパーコイル3222gの他端と#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル3224aの一端とに接続されている。導電ワイヤ3155は、前記ロアコイル3224aの他端と#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル3224gの一端とに接続されている。導電ワイヤ3156は、前記ロアコイル3224gの他端と#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル3224bの一端とに接続されている。導電ワイヤ3157は、前記ロアコイル3224bの他端と#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル3224hの一端とに接続されている。導電ワイヤ3158は、前記ロアコイル3224hの他端と#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3222bの一端とに接続されている。導電ワイヤ3159は、前記アッパーコイル3222bの他端と#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3222hの一端とに接続されている。導電ワイヤ3160は、前記アッパーコイル3222hの他端に接続されている。
【0591】
このことにより、#1気筒にて同一の動作を行う2吸気バルブに設けられた電磁コイル3222a,3224a,3222b,3224bの内で、アッパーコイル3222aのみにより、直列回路3142と直列回路3143との間の直列回路間接続がなされている。同様にしてロアコイル3224aのみにより、直列回路3144と直列回路3145との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にしてロアコイル3224bのみにより、直列回路3146と直列回路3147との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にしてアッパーコイル3222bのみにより、直列回路3148と直列回路3149との間の直列回路間接続がなされている。
【0592】
更に、#1気筒とは開弁期間が重複しない#4気筒において同一の動作を行う2吸気バルブに設けられた電磁コイル3222g,3224g,3222h,3224hの内で、アッパーコイル3222gのみにより、直列回路3143と直列回路3144との間の直列回路間接続がなされている。同様にしてロアコイル3224gのみにより、直列回路3145と直列回路3146との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にしてロアコイル3224hのみにより、直列回路3147と直列回路3148との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にしてアッパーコイル3222hのみにより、直列回路3149と直列回路3150との間の直列回路間接続がなされている。
【0593】
このことにより、駆動回路3192aは、#1気筒における2吸気バルブの電磁コイル3222a,3224a,3222b,3224bのみによりなされている直列回路間接続と、#4気筒における2吸気バルブの電磁コイル3222g,3224g,3222h,3224hのみによりなされている直列回路間接続とが、交互に配置されている。そしてこのことによって、駆動回路3192aは、4個のバルブからなるバルブ群に一括して設けられている。
【0594】
なお、各電磁コイル3222a,3224a,3222g,3224g,3222b,3224b,3222h,3224hに付されている実線の矢印の方向は、前記実施の形態1にて説明したごとく「正方向」を表している。
【0595】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図108に示すタイミングチャートは、これら4吸気バルブの動作を示している。
【0596】
また図109〜図116は、図108に示した動作を実現するために図107に示した駆動回路3192aに対して行う制御状態を示す回路図である。図109〜図116では解りやすくするために導電ワイヤ3152〜3160は省略して示してある。また、図109〜図116において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0597】
図108に示す時刻t200以前では、既に、一時的なアッパーコイル3222a,3222b,3222g,3222hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブは全閉状態にある。また、18個のスイッチング素子3100〜3134にはすべてOFF信号が出力されている。
【0598】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t200〜t201まで図110(C)に示したスイッチングパターンc101となるようにスイッチング素子3100,3106,3126,3128へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3141aから低電位側端子3141bへ電流が流れて、アッパーコイル3222a,3222bにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0599】
なお時刻t200〜t201の間において、アッパーコイル3222a,3222bの電流量を調整するために、図110(D)に示したスイッチングパターンd101と上記スイッチングパターンc101の間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。スイッチングパターンd101では、スイッチング素子3100,3128へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3222a、スイッチング素子3104,3100の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3222b、スイッチング素子3124,3128の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc101からスイッチングパターンd101へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図110(D)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc101とスイッチングパターンd101との割合を調整することにより、アッパーコイル3222a,3222bにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0600】
このように開放電流がアッパーコイル3222a,3222bに流されるため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は相殺される。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0601】
この後、時刻t201にて、一時的に図109(A)に示したスイッチングパターンa101となるようにスイッチング素子3102,3104,3124,3130へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、アッパーコイル3222a,3222bに流れていた開放電流は、図示破線矢印とは逆に流れる回生電流となるので迅速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0602】
このアッパーコイル3222a,3222bの開放電流が消滅した時刻t201では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から次第に離れロアコア118に近づく。
【0603】
その後、時刻t202にて、図111(E)に示したスイッチングパターンe101となるようにスイッチング素子3110,3112,3116,3122へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3141aから低電位側端子3141bへ電流が流れ、#1気筒の2吸気バルブのロアコイル3224a,3224bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t203まで、このスイッチングパターンe101と、図111(F)に示したスイッチングパターンf101との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0604】
スイッチングパターンf101は、スイッチング素子3112,3116へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3224a、スイッチング素子3108,3112の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3224b、スイッチング素子3120,3116の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンe101からスイッチングパターンf101へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図111(F)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンe101とスイッチングパターンf101との割合を調整することにより、ロアコイル3224a,3224bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0605】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t203にて一時的に図112(G)に示したスイッチングパターンg101とする。スイッチングパターンg101では、スイッチング素子3108,3114,3118,3120へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図112(G)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3224a,3224bにおける吸引電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンe101とスイッチングパターンf101とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t202〜t203の場合よりもスイッチングパターンe101の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル3224a,3224bに正方向に流れる電流量を、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持するための保持電流とする。
【0606】
このようにロアコイル3224a,3224bに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れており、#1気筒の吸気ポートは全開状態を維持する。
【0607】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t204にて図112(G)に示したスイッチングパターンg101に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3224a,3224bにおける保持電流は急速に消滅するとともに、更に破線矢印通りの方向へ開放電流が流れる。
【0608】
なお、ロアコイル3224a,3224bにおける開放電流の電流量を調整するために、図112(H)に示したスイッチングパターンh101と上記スイッチングパターンg101の間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。スイッチングパターンh101では、スイッチング素子3108,3120へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3224a、スイッチング素子3112,3108の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3224b、スイッチング素子3116,3120の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンg101からスイッチングパターンh101へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図112(H)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンg101とスイッチングパターンh101との割合を調整することにより、ロアコイル3224a,3224bにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0609】
そして時刻t205において、一時的にスイッチングパターンe101とする。このことにより、図111(E)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3224a,3224bの開放電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0610】
前述したロアコイル3224a,3224bにおける開放電流とその後の電流停止により、ロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づき、バルブリフト量が減少し始める。
【0611】
次に、時刻t206にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図109(A)に示したスイッチングパターンa101に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとくアッパーコイル3222a,3222bには吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa101と図109(B)に示すスイッチングパターンb101とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0612】
スイッチングパターンb101は、スイッチング素子3104,3124へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3222a、スイッチング素子3100,3104の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3222b、スイッチング素子3128,3124の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa101からスイッチングパターンb101へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図109(B)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa101とスイッチングパターンb101との割合を調整することにより、アッパーコイル3222a,3222bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0613】
そして、図14に示したごとくアーマチャ110がアッパーコア116に当接し、#1気筒の2吸気バルブが閉じられた後に、時刻t207にて一時的に図110(C)に示したスイッチングパターンc101に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル3222a,3222bの吸引電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0614】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒の2吸気バルブは全閉状態が維持される。
【0615】
次に、スイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングとなる。この場合、時刻t208〜t209まで図114(C)に示したスイッチングパターンc102となるようにスイッチング素子3104,3110,3130,3132へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3141aから低電位側端子3141bへ電流が流れて、#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3222g,3222hにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0616】
なお時刻t208〜t209の間において、アッパーコイル3222g,3222hの電流量を調整するために、図114(D)に示したスイッチングパターンd102と上記スイッチングパターンc102の間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。スイッチングパターンd102では、スイッチング素子3104,3132へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3222g、スイッチング素子3108,3104の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3222h、スイッチング素子3128,3132の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc102からスイッチングパターンd102へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図114(D)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc102とスイッチングパターンd102との割合を調整することにより、アッパーコイル3222g,3222hにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0617】
このように開放電流がアッパーコイル3222g,3222hに流されるため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は相殺される。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0618】
この後、時刻t209にて、一時的に図113(A)に示したスイッチングパターンa102となるようにスイッチング素子3106,3108,3128,3134へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、アッパーコイル3222g,3222hに流れていた開放電流は、図示破線矢印とは逆に流れる回生電流となるので迅速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0619】
このアッパーコイル3222g,3222hの開放電流が消滅した時刻t209では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から次第に離れロアコア118に近づく。
【0620】
その後、時刻t210にて、図115(E)に示したスイッチングパターンe102となるようにスイッチング素子3114,3116,3120,3126へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3141aから低電位側端子3141bへ電流が流れ、#4気筒の2吸気バルブのロアコイル3224g,3224hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t211まで、このスイッチングパターンe102と、図115(F)に示したスイッチングパターンf102との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0621】
スイッチングパターンf102は、スイッチング素子3116,3120へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3224g、スイッチング素子3112,3116の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3224h、スイッチング素子3124,3120の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンe102からスイッチングパターンf102へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図115(F)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンe102とスイッチングパターンf102との割合を調整することにより、ロアコイル3224g,3224hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0622】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t211にて一時的に図116(G)に示したスイッチングパターンg102とする。スイッチングパターンg102では、スイッチング素子3112,3118,3122,3124へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図116(G)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3224g,3224hにおける吸引電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンe102とスイッチングパターンf102とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t210〜t211の場合よりもスイッチングパターンe102の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル3224g,3224hに正方向に流れる電流量を、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持するための保持電流とする。
【0623】
このようにロアコイル3224g,3224hに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れており、#4気筒の吸気ポートは全開状態を維持する。
【0624】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t212にて図116(G)に示したスイッチングパターンg102に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3224g,3224hにおける保持電流は急速に消滅するとともに、更に破線矢印通りの方向へ開放電流が流れる。
【0625】
なお、ロアコイル3224g,3224hにおける開放電流の電流量を調整するために、図116(H)に示したスイッチングパターンh102と上記スイッチングパターンg102の間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。スイッチングパターンh102では、スイッチング素子3112,3124へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3224g、スイッチング素子3116,3112の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3224h、スイッチング素子3120,3124の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンg102からスイッチングパターンh102へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図116(H)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンg102とスイッチングパターンh102との割合を調整することにより、ロアコイル3224g,3224hにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0626】
そして時刻t213において、一時的にスイッチングパターンe102とする。このことにより、図115(E)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3224g,3224hの開放電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0627】
前述したロアコイル3224g,3224hにおける開放電流とその後の電流停止により、ロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づき、バルブリフト量が減少し始める。
【0628】
次に、時刻t214にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図113(A)に示したスイッチングパターンa102に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとくアッパーコイル3222g,3222hには吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa102と図113(B)に示すスイッチングパターンb102とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0629】
スイッチングパターンb102は、スイッチング素子3108,3128へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3222g、スイッチング素子3104,3108の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3222h、スイッチング素子3132,3128の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa102からスイッチングパターンb102へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図113(B)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa102とスイッチングパターンb102との割合を調整することにより、アッパーコイル3222g,3222hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0630】
そして、図14に示したごとくアーマチャ110がアッパーコア116に当接し、#4気筒の2吸気バルブが閉じられた後に、時刻t215にて一時的に図114(C)に示したスイッチングパターンc102に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル3222g,3222hの吸引電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3100〜3134にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0631】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#4気筒の2吸気バルブは全閉状態が維持される。
【0632】
このような処理が繰り返されることにより、#1気筒および#4気筒の4吸気バルブが開閉駆動される。
ここで、図109〜図112に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3222a,3222bおよびロアコイル3224a,3224bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子3100〜3130と、図113〜図116に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3222g,3222hおよびロアコイル3224g,3224hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子3104〜3134とを比較すると、スイッチング素子3104〜3130が共用されていることが判る。
【0633】
駆動回路部内の駆動回路3192bは、#1気筒および#4気筒の合計4排気バルブに対して一括して設けられている。そして、これらの排気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、駆動回路3192aの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#1気筒および#4気筒の4排気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0634】
駆動回路部内の駆動回路3192cは、#2気筒および#3気筒の合計4吸気バルブに対して一括して設けられている。そして、これらの吸気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、駆動回路3192aの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#2気筒および#3気筒の4吸気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0635】
駆動回路部内の駆動回路3192dは、#2気筒および#3気筒の合計4排気バルブに対して一括して設けられている。そして、これらの排気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、駆動回路3192aの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#2気筒および#3気筒の4排気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0636】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路3192a〜3192dを備えることにより、前記実施の形態1の図20に示したごとくの組み合わせにより、4気筒の8吸気バルブおよび8排気バルブの合計16バルブを駆動することができる。
【0637】
以上説明した本実施の形態11によれば、以下の効果が得られる。
(イ).上述したごとく、ECU内に設けられた駆動回路部は、4気筒4バルブのエンジンに設けられた16個の吸排気バルブにおける32個の電磁コイルに対する電流制御を行うために、2スイッチング素子直列タイプの4つの駆動回路3192a〜3192dを備えている。各駆動回路3192a〜3192dは、同一気筒内において同一の動作を行う2バルブの他に、これら2バルブとは開弁期間が重複しない他の2バルブとの4つのバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものである。すなわち、図20に示した各4バルブからなるバルブ群毎に一括して設けられている。
【0638】
各駆動回路3192a〜3192dの構成は、上述したごとく高電位側端子3141aと低電位側端子3141bとの間に、9つの直列回路3142〜3150を並列に配置したものである。この場合、同一気筒内において同一の動作を行うバルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルによる直列回路間接続と、これら2バルブとは開弁期間が重複しない他の2バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルによる直列回路間接続とは、交互に配置されている。
【0639】
このように駆動回路3192a〜3192dにより駆動される複数の電磁コイル(アッパーコイルおよびロアコイル)には、同一の動作を行う複数のバルブに用いられている電磁コイル以外に、これらのバルブとは開弁期間が重複しない他のバルブの電磁コイルが含まれている。このようにバルブの開弁時期が重複していないので、各バルブ群の電磁コイルにおいて、バルブを開弁動作させかつ開弁状態に維持する際に、スイッチング素子3104〜3130を共用できる。
【0640】
なお、バルブの閉弁期間は重複することになるが、バルブを閉弁状態に維持するために電磁力によらないアッパー磁石116dが設けられているので、閉弁期間にスイッチング素子の駆動は必要とされない。このため閉弁用電磁コイルは閉弁動作時のみ通電が必要となる。この閉弁動作時は、開弁期間が重複しない他のバルブの閉弁動作とは重複することはない。したがって各バルブ群の電磁コイルにおいて、バルブを閉弁動作させる際に、スイッチング素子3104〜3130を共用できる。
【0641】
この結果、全駆動回路3192a〜3192dでは全部で72個のスイッチング素子にて16個のバルブの開閉駆動を行うことができる。
例えば後述する参考例1にて説明するごとく、同じ2スイッチング素子直列タイプであるが、本実施の形態11の構成とは異なる例では80個のスイッチング素子が必要となる。
【0642】
このように、駆動回路3192a〜3192dは多数のバルブのアッパーコイルおよびロアコイルを、これらの電磁コイル間で共用する少数のスイッチング素子のスイッチング動作により、必要な電磁コイルにのみ、適切なタイミングに電流を流したり、電流を速やかに減少・消滅させたりすることができる。このように電磁コイルに流れる電流量を制御することができる。
【0643】
したがって、2スイッチング素子直列タイプの本実施の形態11は、スイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0644】
(ロ).また、同一のバルブにおける2つの電磁コイルが別々の直列回路間に接続されている。このことにより、前記実施の形態1〜10に比較して各電磁コイル3222a〜3224hに通電するための各電流経路におけるスイッチング素子数を少なくすることができる。すなわち、前記実施の形態1〜10では電磁コイル通電時の各電流経路におけるスイッチング素子数は3であるが、本実施の形態11では2である。このため供給電流の損失を小さくすることが可能となる。
【0645】
(ハ).電磁コイル3222a〜3224hの各端部を、2つのスイッチング素子を直列接続した各直列回路3142〜3150におけるスイッチング素子同士の直列接続部に接続している。このことにより、スイッチング素子3100〜3134に対するスイッチング制御において、図110(C)、図112(G)、図114(C)、図116(G)に示したごとく電磁コイル3222a〜3224hに逆電流を流すモードを実現することができる。
【0646】
(ニ).図107に示したごとく、全駆動回路3192a〜3192dでは全部で16個のバルブのアッパーコイルおよびロアコイルを36本の導電ワイヤで接続して制御している。後述する2スイッチング素子直列タイプの参考例1では40本となることから、本実施の形態11によれば、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。
【0647】
[実施の形態12]
本実施の形態12は前記実施の形態11とは、駆動回路3192aの代わりに、図117に示す駆動回路3392aを用いる点が異なる。この駆動回路3392aは2スイッチング素子直列タイプの駆動回路である。
【0648】
なお、他の駆動回路3392b,3392c,3392dについては、駆動回路3392aに対して、前記実施の形態11の駆動回路3192aと他の駆動回路3192b〜3192dとの関係に相当する。したがって、他の駆動回路3392b〜3392dは、基本的には駆動回路3392aと同じであるので駆動回路3392aを代表として説明する。これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態11と同じである。
【0649】
駆動回路3392aは、15個のスイッチング素子3300,3302,3304,3306,3308,3310,3312,3314,3316,3318,3320,3322,3324,3326,3328と3個のダイオード3330,3332,3334とから構成されている。そして、高電位側端子3341aと低電位側端子3341bとの間で並列に接続されている9つの直列回路3342,3343,3344,3345,3346,3347,3348,3349,3350は、これらスイッチング素子3300〜3328とダイオード3330〜3334とから選択された2つを直列接続して構成されている。
【0650】
9つの直列回路3342〜3350の内、図示両端と中央との3つの直列回路3342,3346,3350のみ、スイッチング素子3300,3314,3328とダイオード3330,3332,3334との1つずつの組み合わせの直列接続にて形成されている。この内、図示両端の2直列回路3342,3350は、高電位側端子3341a側から、ダイオード3330,3334およびスイッチング素子3300,3328の順に接続されている。また、図示中央の1直列回路3346は、高電位側端子3341a側から、スイッチング素子3314およびダイオード3332の順に接続されている。なお、これらの3ダイオード3330〜3334は低電位側端子3341bから高電位側端子3341aへの電流の流通を許容する方向に配置されている。
【0651】
他の6つの直列回路3343〜3345,3347〜3349は前記実施の形態11と同様にスイッチング素子3302〜3312,3316〜3326の2つを直接接続することにより形成されている。
【0652】
このように、駆動回路3392aは、前記実施の形態11の駆動回路3192aに比較して、図示両端と中央とに存在する3つのスイッチング素子の代わりにダイオード3330〜3334が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル3422aおよびロアコイル3424a、第2吸気バルブのアッパーコイル3422bおよびロアコイル3424b、#4気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル3422gおよびロアコイル3424g、第2吸気バルブのアッパーコイル3422hおよびロアコイル3424hは、それぞれ前記実施の形態11と同じ位置に、9本の導電ワイヤ3352,3353,3354,3355,3356,3357,3358,3359,3360にて接続されている。
【0653】
また、上述した15個のスイッチング素子3300〜3328については、CPUから出力ポート3372とバッファ回路3390を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記実施の形態11と同じである。
【0654】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図118に示すタイミングチャートは#1気筒の2つの吸気バルブおよび#4気筒の2つの吸気バルブの動作を示している。
【0655】
そして図119〜図124は、図118に示した動作を実現するために図117に示した駆動回路3392aに対して行う制御状態を示す回路図である。図119〜図124では解りやすくするために導電ワイヤ3352〜3360は省略して示してある。また、図119〜図124において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0656】
図118に示す時刻t220以前では、既に、一時的にアッパーコイル3422a,3422b,3422g,3422hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の吸気バルブおよび#4気筒の吸気バルブは全閉状態にある。また、15個のスイッチング素子3300〜3328にはすべてOFF信号が出力されている。
【0657】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t220にて、図120(E)に示したスイッチングパターンe111となるようにスイッチング素子3308,3310,3314,3318へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3341aから低電位側端子3341bへ電流が流れ、#1気筒の吸気バルブのロアコイル3424a,3424bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t221まで、このスイッチングパターンe111と、図121(F)に示したスイッチングパターンf111との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0658】
スイッチングパターンf111は、スイッチング素子3310,3314へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3424a、スイッチング素子3306,3310の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3424b、スイッチング素子3316,3314の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンe111からスイッチングパターンf111へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図121(F)の破線矢印で示したごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンe111の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル3424a,3424bにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0659】
このことにより、アッパー磁石116dによる発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための引き離し電流をロアコイル3424a,3424bに流す。こうしてロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0660】
次に、時刻t221にて、一時的に図121(G)に示すスイッチングパターンg111にする。スイッチングパターンg111では、すべてのスイッチング素子3300〜3328にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印にて示すごとく、低電位側端子3341bから高電位側端子3341aに逆流する回生電流が発生して、ロアコイル3424a,3424bに流れる引き離し電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンe111とスイッチングパターンf111との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t220〜t221の場合よりも、スイッチングパターンe111の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3424a,3424bに流す電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0661】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアーマチャ110はアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。したがって、以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0662】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t222にて、一時的に図121(G)に示すスイッチングパターンg111にする。このことにより前述したごとく回生電流が発生して、ロアコイル3424a,3424bに流れる電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンe111とスイッチングパターンf111との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t221〜t222の場合よりも、スイッチングパターンe111の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3424a,3424bに流す電流量を低下させて保持電流とし、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0663】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t223にて、スイッチングパターンG111に切り替える。このことにより前述したごとく回生電流が発生して、ロアコイル3424a,3424bに流れる電流は急速に消滅する。
【0664】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0665】
次に、時刻t224にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図119(A)のスイッチングパターンa111とする。このことによりアッパーコイル3422a,3422bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa111と図119(B)のスイッチングパターンb111とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0666】
スイッチングパターンa111は、スイッチング素子3300,3302,3320,3326へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図119(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子3341aから低電位側端子3341bへ電流が流れ、#1気筒の2吸気バルブに設けられたアッパーコイル3422a,3422bに正方向に電流が流れる。
【0667】
スイッチングパターンb111は、スイッチング素子3302,3320へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3422a、ダイオード3330、スイッチング素子3302の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3422b、スイッチング素子3324,3320の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa111からスイッチングパターンb111へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa111とスイッチングパターンb111との割合を調整することにより、アッパーコイル3422a,3422bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0668】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t225にて、図120(C)に示すスイッチングパターンc111に切り替える。スイッチングパターンc111では、すべてのスイッチング素子3300〜3328にOFF信号を出力している。このため、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、アッパーコイル3422a,3422bに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0669】
吸引電流が消滅した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0670】
次に、スイッチング素子3300〜3328にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングになる。この場合、時刻t226から図123(E)に示したスイッチングパターンe112となるようにスイッチング素子3312,3314,3316,3322へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3341aから低電位側端子3341bへ電流が流れ、#4気筒の2吸気バルブのロアコイル3424g,3424hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t227まで、このスイッチングパターンe112と、図124(F)に示したスイッチングパターンf112との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0671】
スイッチングパターンf112は、スイッチング素子3314,3316へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3424g、スイッチング素子3310,3314の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3424h、スイッチング素子3320,3316の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンe112からスイッチングパターンf112へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図124(F)の破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンe112の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル3424g,3424hにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0672】
このことにより、アッパー磁石116dの発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110をアッパーコア116から離す引き離し電流がロアコイル3424g,3424hに流される。このため、ロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0673】
次に、時刻t227にて、一時的に、図124(G)に示すスイッチングパターンg112とする。スイッチングパターンg112では、すべてのスイッチング素子3300〜3328にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく、回生電流が生じて、ロアコイル3424g,3424hの引き離し電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンe112とスイッチングパターンf112との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t226〜t227の場合よりは、スイッチングパターンe112の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3424g,3424hに流す電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0674】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0675】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t228から一時的にスイッチングパターンg112として前述のごとく回生電流を生じさせて、ロアコイル3424g,3424hの吸引電流を急速に低下させる。そして、直ちに、スイッチングパターンe112とスイッチングパターンf112との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t227〜t228の場合よりは、スイッチングパターンe112の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3424g,3424hに流す電流量を保持電流に維持する。こうして、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このことにより#4気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0676】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t229にてスイッチングパターンg112に切り替える。このことにより、前述したごとく回生電流が発生して、ロアコイル3424g,3424hに流れる保持電流は急速に消滅する。
【0677】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0678】
次に、時刻t230にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図122(A)のスイッチングパターンa112とする。このことによりアッパーコイル3422g,3422hに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa112と図122(B)のスイッチングパターンb112とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0679】
スイッチングパターンa112は、スイッチング素子3304,3306,3324,3328へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図122(A)に示した破線矢印のごとく高電位側端子3341aから低電位側端子3341bへ電流が流れ、#4気筒の2吸気バルブのアッパーコイル3422g,3422hに正方向に電流が流れる。
【0680】
スイッチングパターンb112は、スイッチング素子3306,3324へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3422g、スイッチング素子3302,3306の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3422h、ダイオード3334、スイッチング素子3324の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa112からスイッチングパターンb112へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図122(B)に示した破線矢印のごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa112とスイッチングパターンb112との割合を調整することにより、アッパーコイル3422g,3422hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0681】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t231にて、図123(C)に示すスイッチングパターンc112に切り替える。スイッチングパターンc112は、スイッチング素子3300〜3328にすべてOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく回生電流が生じて、アッパーコイル3422g,3422hに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0682】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#4気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0683】
このようにして、#1気筒および#4気筒の4吸気バルブは、15個のスイッチング素子3300〜3328と3個のダイオード3330〜3334とを有する駆動回路3392aにより開閉駆動される。
【0684】
ここで、図119〜図121に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3422a,3422bおよびロアコイル3424a,3424bの駆動時に電流が流される14スイッチング素子3300〜3326および2ダイオード3330,3332と、図122〜図124に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3222g,3222hおよびロアコイル3224g,3224hの駆動時に電流が流される14スイッチング素子3302〜3328および2ダイオード3332,3334とを比較すると、13スイッチング素子3302〜3326および1ダイオード3332が共用されていることが判る。
【0685】
駆動回路部内の駆動回路3392bは、#1気筒および#4気筒の合計4排気バルブに対して一括して設けられている。そして、これらの排気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、駆動回路3392aの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#1気筒および#4気筒の4排気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0686】
駆動回路部内の駆動回路3392cは、#2気筒および#3気筒の合計4吸気バルブに対して一括して設けられている。そして、これらの吸気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、駆動回路3392aの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#2気筒および#3気筒の4吸気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0687】
駆動回路部内の駆動回路3392dは、#2気筒および#3気筒の合計4排気バルブに対して一括して設けられている。そして、これらの排気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、駆動回路3392aの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#2気筒および#3気筒の4排気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0688】
したがって、駆動回路部は4つの駆動回路3392a〜3392dを備えることにより、前記実施の形態1の図20に示したごとくの組み合わせにより、4気筒の8吸気バルブおよび8排気バルブの合計16バルブを駆動することができる。
【0689】
以上説明した本実施の形態12によれば、以下の効果が得られる。
(イ).15個のスイッチング素子3300〜3328と3個のダイオード3330〜3334を用いても、前記実施の形態11と同一構成の吸気バルブおよび排気バルブを駆動することが可能である。したがって、エンジン全体として60個のスイッチング素子および12個のダイオードで済むので、前記実施の形態11よりもスイッチング素子を12個減らして、より低コストなダイオードを用いることができる。
【0690】
したがって、前記実施の形態11の(イ)の効果に加えて、更にスイッチング素子を低減させて、電磁バルブとして構成されている吸気バルブおよび排気バルブの駆動回路部の小型化・低コスト化を図ることができる。
【0691】
例えば後述する参考例2にて説明するごとく、同じ2スイッチング素子直列タイプであるが、本実施の形態12の構成とは異なる例では64個のスイッチング素子および16個のダイオードが必要となる。このことから、参考例2に比較しても本実施の形態12の方が有利である。
【0692】
(ロ).前記実施の形態11の(ロ)と同じく、供給電流の損失を小さくすることが可能となる。
(ハ).前記実施の形態11の(ニ)と同じく、導電ワイヤが36本と少なくなるので、車両に配置するワイヤーハーネスも細くでき、車両の小型化・軽量化に貢献できる。後述する2スイッチング素子直列タイプの参考例2では40本となることから、ワイヤーハーネスの点からも参考例2よりも本実施の形態12の方が有利である。
【0693】
[参考例1]
本参考例1は前記実施の形態11とは、駆動回路3192aの代わりに、図125および図126に示す2つの駆動回路3592a,3592bを用いる点が異なる。なお前記実施の形態11の他の駆動回路3192b〜3192dについても、駆動回路3592a,3592bとは基本的に同じ構成の駆動回路3592c,3592d,3592e,3592f,3592g,3592hの内の2つの組み合わせに代えられている。したがって、駆動回路3592a,3592bを代表として説明する。なお、これ以外の構成は、特に説明しない限り前記実施の形態11と同じである。
【0694】
図125に示す駆動回路3592aは、10個のFETがスイッチング素子3500,3502,3504,3506,3508,3510,3512,3514,3516,3518として設けられている。この内、2つのスイッチング素子3500,3502が直列接続されて、高電位側端子3541aと低電位側端子3541bとの間に直列回路3542として接続されている。同様にスイッチング素子3504,3506,3508,3510,3512,3514,3516,3518を2つずつ直列接続することにより、高電位側端子3541aと低電位側端子3541bとの間に直列回路3543,3544,3545,3546として接続されている。このようにして、5つの直列回路3542〜3546が高電位側端子3541aと低電位側端子3541bとの間に並列に接続されている。
【0695】
直列回路3542においては、スイッチング素子3500とスイッチング素子3502との直列接続部分には導電ワイヤ3552の一端が接続されている。同様に各直列回路3543〜3546におけるスイッチング素子3504〜3518の直列接続部分には、それぞれ導電ワイヤ3553,3554,3555,3556の一端が接続されている。
【0696】
そして、この内、導電ワイヤ3552は、#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622aの一端に接続されている。導電ワイヤ3553は、前記アッパーコイル3622aの他端と#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622gの一端とに接続されている。導電ワイヤ3554は、前記アッパーコイル3622gの他端と#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624bの一端とに接続されている。導電ワイヤ3555は、前記ロアコイル3624bの他端と#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624hの一端とに接続されている。導電ワイヤ3556は、前記ロアコイル3624hの他端に接続されている。
【0697】
このことにより、#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622aのみにより、直列回路3542と直列回路3543との間の直列回路間接続がなされている。同様にして#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622gのみにより、直列回路3543と直列回路3544との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にして#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624bのみにより、直列回路3544と直列回路3545との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にして#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624hのみにより、直列回路3545と直列回路3546との間の直列回路間接続がなされている。
【0698】
このことによって、駆動回路3592aは、4個のバルブの各1つの電磁コイル3622a,3622g,3624b,3624hに対して一括して設けられている。なお、各電磁コイル3622a,3622g,3624b,3624hに付されている実線の矢印の方向は、前記実施の形態1にて説明したごとく「正方向」を表している。
【0699】
図126に示す駆動回路3592bは、10個のFETがスイッチング素子3520,3522,3524,3526,3528,3530,3532,3534,3536,3538として設けられている。この内、2つのスイッチング素子3520,3522が直列接続されて、高電位側端子3541aと低電位側端子3541bとの間に直列回路3547として接続されている。同様にスイッチング素子3524〜3538を2つずつ直列接続することにより、高電位側端子3541aと低電位側端子3541bとの間に直列回路3548,3549,3550,3551として接続されている。このようにして、5つの直列回路3547〜3551が高電位側端子3541aと低電位側端子3541bとの間に並列に接続されている。
【0700】
直列回路3547においては、スイッチング素子3520とスイッチング素子3522との直列接続部分には導電ワイヤ3557の一端が接続されている。同様に各直列回路3548〜3551におけるスイッチング素子3524〜3538の直列接続部分には、それぞれ導電ワイヤ3558,3559,3560,3561の一端が接続されている。
【0701】
そして、この内、導電ワイヤ3557は、#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622bの一端に接続されている。導電ワイヤ3558は、前記アッパーコイル3622bの他端と#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622hの一端とに接続されている。導電ワイヤ3559は、前記アッパーコイル3622hの他端と#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624aの一端とに接続されている。導電ワイヤ3560は、前記ロアコイル3624aの他端と#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624gの一端とに接続されている。導電ワイヤ3561は、前記ロアコイル3624gの他端に接続されている。
【0702】
このことにより、#1気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622bのみにより、直列回路3547と直列回路3548との間の直列回路間接続がなされている。同様にして#4気筒の第2吸気バルブに組み込まれているアッパーコイル3622hのみにより、直列回路3548と直列回路3549との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にして#1気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624aのみにより、直列回路3549と直列回路3550との間の直列回路間接続がなされている。更に同様にして#4気筒の第1吸気バルブに組み込まれているロアコイル3624gのみにより、直列回路3550と直列回路3551との間の直列回路間接続がなされている。
【0703】
このことによって、駆動回路3592bは、4個のバルブの各1つの電磁コイル3622b,3622h,3624a,3624gに対して一括して設けられている。
【0704】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図127に示すタイミングチャートは、これら4吸気バルブの動作を示している。
【0705】
また図128〜図135は、図127に示した動作を実現するために図125,126に示した駆動回路3592a,3592bに対して行う制御状態を示す回路図である。図128〜図135では解りやすくするために導電ワイヤ3552〜3561は省略して示してある。また、図128〜図135において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0706】
図127に示す時刻t240以前では、既に、一時的なアッパーコイル3622a,3622b,3622g,3622hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブは全閉状態にある。また、駆動回路3592a,3592bの20個のスイッチング素子3500〜3538にはすべてOFF信号が出力されている。
【0707】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t240〜t241まで、駆動回路3592aについては図129(C1)に示したスイッチングパターンc121となるようにスイッチング素子3502,3504へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。駆動回路3592bについては図129(C2)に示したスイッチングパターンC122となるようにスイッチング素子3522,3524へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3541aから低電位側端子3541bへ電流が流れて、#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3622a,3622bにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0708】
なお時刻t240〜t241の間において、アッパーコイル3622a,3622bの電流量を調整するために、図129(D1),(D2)に示したスイッチングパターンd121,d122と上記スイッチングパターンc121,c122との間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。
【0709】
スイッチングパターンd121では、スイッチング素子3504へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。スイッチングパターンd122では、スイッチング素子3524へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3622a、スイッチング素子3500,3504の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3622b、スイッチング素子3520,3524の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンc121,c122からスイッチングパターンd121,d122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図129(D1),(D2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンc121,c122とスイッチングパターンd121,d122との割合を調整することにより、アッパーコイル3622a,3622bにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0710】
このように開放電流がアッパーコイル3622a,3622bに流されるため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は相殺される。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0711】
この後、時刻t241にて、一時的に図128(A1),(A2)に示したスイッチングパターンa121,a122となるようにスイッチング素子3500,3506,3520,3526へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、アッパーコイル3622a,3622bに流れていた開放電流は、図示破線矢印とは逆に流れる回生電流となるので迅速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0712】
このアッパーコイル3622a,3622bの開放電流が消滅した時刻t241では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から次第に離れロアコア118に近づく。
【0713】
その後、時刻t242にて、図132(I1),(I2)に示したスイッチングパターンi121,i122となるようにスイッチング素子3508,3514,3528,3534へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3541aから低電位側端子3541bへ電流が流れ、#1気筒の2吸気バルブのロアコイル3624a,3624bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t243まで、このスイッチングパターンi121,i122と、図132(J1),(J2)に示したスイッチングパターンj121,j122との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0714】
スイッチングパターンj121,j122は、スイッチング素子3508,3528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3624b、スイッチング素子3512,3508の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3624a、スイッチング素子3532,3528の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンi121,i122からスイッチングパターンj121,j122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図132(J1),(J2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンi121,i122とスイッチングパターンj121,j122との割合を調整することにより、ロアコイル3624a,3624bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0715】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t243にて一時的に図133(K1),(K2)に示したスイッチングパターンk121,k122とする。スイッチングパターンk121,k122では、スイッチング素子3510,3512,3530,3532へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図133(K1),(K2)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3624a,3624bにおける吸引電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンi121,i122とスイッチングパターンj121,j122とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t242〜t243の場合よりもスイッチングパターンi121,i122の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル3624a,3624bに正方向に流れる電流量を、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持するための保持電流とする。
【0716】
このようにロアコイル3624a,3624bに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れており、#1気筒の吸気ポートは全開状態を維持する。
【0717】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t244にて図133(K1),(K2)に示したスイッチングパターンk121,k122に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3624a,3624bにおける保持電流は急速に消滅するとともに、更に破線矢印通りの方向へ開放電流が流れる。
【0718】
なお、ロアコイル3624a,3624bにおける開放電流の電流量を調整するために、図133(L1),(L2)に示したスイッチングパターンl121,l122と上記スイッチングパターンk121,k122の間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。スイッチングパターンl121,l122では、スイッチング素子3512,3532へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3624b、スイッチング素子3508,3512の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3624a、スイッチング素子3528,3532の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンk121,k122からスイッチングパターンl121,l122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図133(L1),(L2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンk121,k122とスイッチングパターンl121,l122との割合を調整することにより、ロアコイル3624a,3624bにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0719】
そして時刻t245において、一時的にスイッチングパターンi121,i122とする。このことにより、図132(I1),(I2)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3624a,3624bの開放電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0720】
前述したロアコイル3624a,3624bにおける開放電流とその後の電流停止により、ロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づき、バルブリフト量が減少し始める。
【0721】
次に、時刻t246にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図128(A1),(A2)に示したスイッチングパターンa121,a122に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとくアッパーコイル3622a,3622bには吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa121,a122と図128(B1),(B2)に示すスイッチングパターンb121,b122とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0722】
スイッチングパターンb121,b122は、スイッチング素子3500,3520へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3622a、スイッチング素子3504,3500の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3622b、スイッチング素子3524,3520の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa121,a122からスイッチングパターンb121,b122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図128(B1),(B2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa121,a122とスイッチングパターンb121,b122との割合を調整することにより、アッパーコイル3622a,3622bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0723】
そして、図14に示したごとくアーマチャ110がアッパーコア116に当接し、#1気筒の2吸気バルブが閉じられた後に、時刻t247にて一時的に図129(C1),(C2)に示したスイッチングパターンc121,c122に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル3622a,3622bの吸引電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0724】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#1気筒の2吸気バルブは全閉状態が維持される。
【0725】
次に、スイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングとなる。この時、CPUは、まず時刻t248〜t249まで、図131(G1),(G2)に示したスイッチングパターンg121,g122となるようにスイッチング素子3506,3508,3526,3528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3541aから低電位側端子3541bへ電流が流れて、#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3622g,3622hにはアッパー磁石116dの磁束を打ち消すように逆方向の開放電流が流される。
【0726】
なお時刻t248〜t249の間において、アッパーコイル3622g,3622hの電流量を調整するために、図131(H1),(H2)に示したスイッチングパターンh121,h122と上記スイッチングパターンg121,g122との間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。
【0727】
スイッチングパターンh121,h122では、スイッチング素子3508,3528へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3622g、スイッチング素子3504,3508の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3622h、スイッチング素子3524,3528の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンg121,g122からスイッチングパターンh121,h122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図131(H1),(H2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンg121,g122とスイッチングパターンh121,h122との割合を調整することにより、アッパーコイル3622g,3622hにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0728】
このように開放電流がアッパーコイル3622g,3622hに流されるため、アッパーコア116によるアーマチャ110の磁気吸引力は相殺される。このことによりアーマチャ110は、アッパースプリング120の付勢力によりロアコア118に向けて、すなわち全開状態に向けて移動を開始する。このため、弁体100は弁座126から離れ始め、バルブリフト量が増大し始める。
【0729】
この後、時刻t249にて、一時的に図130(E1),(E2)に示したスイッチングパターンe121,e122となるようにスイッチング素子3504,3510,3524,3530へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、アッパーコイル3622g,3622hに流れていた開放電流は、図示破線矢印とは逆に流れる回生電流となるので迅速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0730】
このアッパーコイル3622g,3622hの開放電流が消滅した時刻t249では、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、アッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。以後、アーマチャ110はアッパースプリング120の付勢力によりアッパーコア116から次第に離れロアコア118に近づく。
【0731】
その後、時刻t250にて、図134(M1),(M2)に示したスイッチングパターンm121,m122となるようにスイッチング素子3512,3518,3532,3538へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3541aから低電位側端子3541bへ電流が流れ、#4気筒の2吸気バルブのロアコイル3624g,3624hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t251まで、このスイッチングパターンm121,m122と、図134(N1),(N2)に示したスイッチングパターンn121,n122との間でスイッチングパターンを交互に切り替えて、アーマチャ110をロアコア118に磁気吸着するための吸引電流を維持する。このことにより、ロアコア118に近づいたアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0732】
スイッチングパターンn121,n122は、スイッチング素子3512,3532へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3624h、スイッチング素子3516,3512の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3624g、スイッチング素子3536,3532の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンm121,m122からスイッチングパターンn121,n122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図134(N1),(N2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンm121,m122とスイッチングパターンn121,n122との割合を調整することにより、ロアコイル3624g,3624hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0733】
そして、アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t251にて一時的に図135(O1),(O2)に示したスイッチングパターンo121,o122とする。スイッチングパターンo121,o122では、スイッチング素子3514,3516,3534,3536へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図135(O1),(O2)に示す破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3624g,3624hにおける吸引電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンm121,m122とスイッチングパターンn121,n122とを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t250〜t251の場合よりもスイッチングパターンm121,m122の割合を小さくする。このことにより、ロアコイル3624g,3624hに正方向に流れる電流量を、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持するための保持電流とする。
【0734】
このようにロアコイル3624g,3624hに保持電流を継続して流すことによる励磁力によりアーマチャ110とロアコア118とが当接している状態では、図15に示したごとく、弁体100は弁座126から最も離れており、#4気筒の吸気ポートは全開状態を維持する。
【0735】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t252にて図135(O1),(O2)に示したスイッチングパターンo121,o122に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3624g,3624hにおける保持電流は急速に消滅するとともに、更に破線矢印通りの方向へ開放電流が流れる。
【0736】
なお、ロアコイル3624g,3624hにおける開放電流の電流量を調整するために、図135(P1),(P2)に示したスイッチングパターンp121,p122と上記スイッチングパターンo121,o122の間で、適切な割合で交互に切り替える処理を行っても良い。スイッチングパターンp121,p122では、スイッチング素子3516,3536へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3624h、スイッチング素子3512,3516の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3624g、スイッチング素子3532,3536の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンo121,o122からスイッチングパターンp121,p122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図135(P1),(P2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンo121,o122とスイッチングパターンp121,p122との割合を調整することにより、ロアコイル3624g,3624hにおいて逆方向に流れる電流量を調整することができる。
【0737】
そして時刻t253において、一時的にスイッチングパターンm121,m122とする。このことにより、図134(M1),(M2)に示した破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、ロアコイル3624g,3624hの開放電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0738】
前述したロアコイル3624g,3624hにおける開放電流とその後の電流停止により、ロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づき、バルブリフト量が減少し始める。
【0739】
次に、時刻t254にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図130(E1),(E2)に示したスイッチングパターンe121,e122に切り替える。このことにより図示破線矢印のごとくアッパーコイル3622g,3622hには吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンe121,e122と図130(F1),(F2)に示すスイッチングパターンf121,f122とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0740】
スイッチングパターンf121,f122は、スイッチング素子3504,3524へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3622g、スイッチング素子3508,3504の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3622h、スイッチング素子3528,3524の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンe121,e122からスイッチングパターンf121,f122へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図130(F1),(F2)に破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンe121,e122とスイッチングパターンf121,f122との割合を調整することにより、アッパーコイル3622g,3622hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0741】
そして、図14に示したごとくアーマチャ110がアッパーコア116に当接し、#4気筒の2吸気バルブが閉じられた後に、時刻t255にて一時的に図131(G1),(G2)に示したスイッチングパターンg121,g122に切り替える。このことにより、図示破線矢印とは逆方向に回生電流が流れて、アッパーコイル3622g,3622hの吸引電流は急速に消滅する。そして、直ちにスイッチング素子3500〜3538にすべてOFF信号を出力して電流停止状態を維持する。
【0742】
吸引電流が停止した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、弁体100は弁座126に当接した状態が維持され、#4気筒の2吸気バルブは全閉状態が維持される。
【0743】
このような処理が繰り返されることにより、#1気筒および#4気筒の4吸気バルブが開閉駆動される。
ここで、図128,129,132,133に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3622a,3622bおよびロアコイル3624a,3624bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子3500〜3514,3520〜3534と、図130,131,134,135に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3622g,3622hおよびロアコイル3624g,3624hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子3504〜3518,3524〜3538とを比較すると、スイッチング素子3504〜3514,3524〜3534が共用されていることが判る。
【0744】
同様にして、駆動回路部内の駆動回路3592c,3592dは、#1気筒および#4気筒の合計4排気バルブのアッパーコイルおよびロアコイルに対して、前記駆動回路3592a,3592bと同様な関係にある。そして、これらの排気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、前記駆動回路3592a,3592bの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#1気筒および#4気筒の4排気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0745】
駆動回路部内の駆動回路3592e,3592fは、#2気筒および#3気筒の合計4吸気バルブのアッパーコイルおよびロアコイルに対して、前記駆動回路3592a,3592bと同様な関係にある。そして、これらの吸気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、前記駆動回路3592a,3592bの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#2気筒および#3気筒の4吸気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0746】
駆動回路部内の駆動回路3592g,3592hは、#2気筒および#3気筒の合計4排気バルブのアッパーコイルおよびロアコイルに対して、前記駆動回路3592a,3592bと同様な関係にある。そして、これらの排気バルブに設けられたアッパーコイルおよびロアコイルを、前記駆動回路3592a,3592bの場合と同様の回路構成にて、上述したごとくの電流制御を行う。このことにより#2気筒および#3気筒の4排気バルブを必要なタイミングにて開閉制御している。
【0747】
したがって、駆動回路部は8つの駆動回路3592a〜3592hを備えることにより、前記実施の形態1の図20に示したごとくの組み合わせにより、4気筒の8吸気バルブおよび8排気バルブの合計16バルブを駆動することができる。
【0748】
この結果、全駆動回路3592a〜3592hでは全部で80個のスイッチング素子にて16バルブの開閉駆動を行うことができる。また、これら16バルブのアッパーコイルおよびロアコイルを40本の導電ワイヤで接続して制御することができる。
【0749】
[参考例2]
本参考例2は前記参考例1とは、駆動回路3592aの代わりに図136に示す駆動回路3792aを、駆動回路3592bの代わりに図137に示す駆動回路3792bを用いる点が異なる。
【0750】
なお、他の駆動回路3792c〜3792hについては、前記駆動回路3792a,3792bに対して、前記参考例1の駆動回路3592a,3592bと他の駆動回路3592c〜3592hとの関係に相当する。したがって、他の駆動回路3792c〜3792hは、基本的には駆動回路3792a,3792bと同じであるので駆動回路3792a,3792bを代表として説明する。これ以外の構成は特に説明しない限り前記参考例1と同じである。
【0751】
図136に示した駆動回路3792aは、8つのスイッチング素子3700,3702,3704,3706,3708,3710,3712,3714と2つのダイオード3716,3718とから構成されている。そして、高電位側端子3741aと低電位側端子3741bとの間で並列に接続されている5つの直列回路3742,3743,3744,3745,3746は、これら8スイッチング素子3700〜3714と2ダイオード3716,3718とから選択された2つを直列接続して構成されている。
【0752】
5つの直列回路3742〜3746の内、図示両端の2直列回路3742,3746のみ、スイッチング素子3700,3714と、ダイオード3716,3718とが直列接続されて形成されている。直列回路3742は、高電位側端子3741a側からスイッチング素子3700およびダイオード3716の順に直列接続されて形成されている。また、直列回路3746は、高電位側端子3741a側からダイオード3718およびスイッチング素子3714の順に直列接続されて形成されている。また、これら各ダイオード3716,3718は低電位側端子3741bから高電位側端子3741aへの電流の流通を許容する方向に配置されている。他の3つの直列回路3743,3744,3745は、前記参考例1の場合と同じように、それぞれスイッチング素子3702〜3712が2つずつ直列接続されて形成されている。
【0753】
このように、駆動回路3792aは、前記参考例1の駆動回路3592aに比較して、図示両端の2直列回路3742,3746における1つのスイッチング素子の代わりにダイオード3716,3718が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル3822a、#1気筒における第2吸気バルブのロアコイル3824b、#4気筒における第1吸気バルブのアッパーコイル3822gおよび#4気筒における第2吸気バルブのロアコイル3824hは、それぞれ前記参考例1と同じ位置に、5本の導電ワイヤ3752,3753,3754,3755,3756にて接続されている。
【0754】
図137に示した駆動回路3792bは、8つのスイッチング素子3720,3722,3724,3726,3728,3730,3732,3734と2つのダイオード3736,3738とから構成されている。そして、高電位側端子3741aと低電位側端子3741bとの間で並列に接続されている5つの直列回路3747,3748,3749,3750,3751は、これら8スイッチング素子3720〜3734と2ダイオード3736,3738とから選択された2つを直列接続して構成されている。
【0755】
5つの直列回路3747〜3751の内、図示両端の2直列回路3747,3751のみ、スイッチング素子3720,3734と、ダイオード3736,3738とが1つずつ直列接続されて形成されている。直列回路3747は、高電位側端子3741a側からスイッチング素子3720およびダイオード3736の順に直列接続されて形成されている。また、直列回路3751は、高電位側端子3741a側からダイオード3738およびスイッチング素子3734の順に直列接続されて形成されている。また、これら2ダイオード3736,3738は低電位側端子3741bから高電位側端子3741aへの電流の流通を許容する方向に配置されている。他の3つの直列回路3748,3749,3750は、前記参考例1の場合と同じように、それぞれスイッチング素子3722〜3732が2つずつ直列接続されて形成されている。
【0756】
このように、駆動回路3792bは、前記参考例1の駆動回路3592bに比較して、図示両端の2直列回路3747,3751における1つのスイッチング素子の代わりにダイオード3736,3738が用いられているのみであり、他の構成は同じである。したがって、#1気筒における第2吸気バルブのアッパーコイル3822b、#1気筒における第1吸気バルブのロアコイル3824a、#4気筒における第2吸気バルブのアッパーコイル3822hおよび#4気筒における第1吸気バルブのロアコイル3824gは、それぞれ前記参考例1と同じ位置に、5本の導電ワイヤ3757,3758,3759,3760,3761にて接続されている。
【0757】
上述した16個のスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734については、CPUから出力ポート3772とバッファ回路3790を介してON信号およびOFF信号をゲート端子Gに入力する点については前記参考例1と同じである。
【0758】
次に、ECUからの制御電流の供給により行われる#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブの開閉動作について説明する。図138に示すタイミングチャートは#1気筒の2つの吸気バルブおよび#4気筒の2つの吸気バルブの動作を示している。
【0759】
そして図139〜図144は、図138に示した動作を実現するために図136,137に示した駆動回路3792a,3792bに対して行う制御状態を示す回路図である。図139〜図144では解りやすくするために導電ワイヤ3752〜3761は省略して示してある。また、図139〜図144において「○」および破線矢印の意味は前記実施の形態1で述べたごとくである。
【0760】
図138に示す時刻t260以前では、既に一時的にアッパーコイル3822a,3822b,3822g,3822hの励磁によって、図14に示したごとくアッパーコア116にはアーマチャ110が当接されて、この当接状態がアッパー磁石116dの磁気吸引力により維持されているものとする。したがって、弁体100は弁座126に当接し#1気筒の2吸気バルブおよび#4気筒の2吸気バルブは全閉状態にある。また、16個のスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734にはすべてOFF信号が出力されている。
【0761】
#1気筒の吸気行程時には、CPUは、まず時刻t260にて、図142(I1),(I2)に示したスイッチングパターンi131,i132となるようにスイッチング素子3706,3712,3726,3732へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3741aから低電位側端子3741bへ電流が流れ、#1気筒の2吸気バルブおけるロアコイル3824a,3824bに正方向に電流が流れる。そして、時刻t261まで、このスイッチングパターンi131,i132と、図142(J1),(J2)に示したスイッチングパターンj131,j132との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0762】
スイッチングパターンj131,j132は、スイッチング素子3706,3726へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3824b、スイッチング素子3710,3706の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3824a、スイッチング素子3730,3726の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンi131,i132からスイッチングパターンj131,j132へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図142(J1),(J2)に破線矢印で示したごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンi131,i132の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル3824a,3824bにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0763】
このことにより、アッパー磁石116dによる発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための引き離し電流をロアコイル3824a,3824bに流す。こうしてロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0764】
次に、時刻t261にて、一時的に図143(K1),(K2)に示すスイッチングパターンk131,k132にする。スイッチングパターンk131,k132では、すべてのスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印にて示すごとく、低電位側端子3741bから高電位側端子3741aに逆流する回生電流が発生して、ロアコイル3824a,3824bに流れる引き離し電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンi131,i132とスイッチングパターンj131,j132との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t260〜t261の場合よりも、スイッチングパターンi131,i132の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3824a,3824bに流す電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0765】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアーマチャ110はアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。したがって、以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0766】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t262にて、一時的に図143(K1),(K2)に示すスイッチングパターンk131,k132にする。このことにより回生電流が発生して、ロアコイル3824a,3824bに流れる電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンi131,i132とスイッチングパターンj131,j132との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t261〜t262の場合よりも、スイッチングパターンi131,i132の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3824a,3824bに流す電流量を低下させて保持電流とする。このことにより、アーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#1気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0767】
そして、#1気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t263にて、スイッチングパターンk131,k132に切り替える。このことにより前述したごとく回生電流が発生して、ロアコイル3824a,3824bに流れる電流は急速に消滅する。
【0768】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0769】
次に、時刻t264にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図139(A1),(A2)のスイッチングパターンa131,a132とする。このことによりアッパーコイル3822a,3822bに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンa131,a132と図139(B1),(B2)のスイッチングパターンb131,b132とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0770】
スイッチングパターンa131,a132は、スイッチング素子3700,3704,3720,3724へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図139(A1),(A2)に示した破線矢印のごとく高電位側端子3741aから低電位側端子3741bへ電流が流れ、#1気筒の2吸気バルブに設けられたアッパーコイル3822a,3822bに正方向に電流が流れる。
【0771】
スイッチングパターンb131,b132は、スイッチング素子3700,3720へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3822a、スイッチング素子3702,3700の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3822b、スイッチング素子3722,3720の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンa131,a132からスイッチングパターンb131,b132へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンa131,a132とスイッチングパターンb131,b132との割合を調整することにより、アッパーコイル3822a,3822bにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0772】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t265にて、図140(C1),(C2)に示すスイッチングパターンc131,c132に切り替える。スイッチングパターンc131,c132では、すべてのスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734にOFF信号を出力している。このため、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、アッパーコイル3822a,3822bに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0773】
吸引電流が消滅した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#1気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0774】
次に、スイッチング素子3700〜3714,3720〜3734にすべてOFF信号が出力されている状態から、#1気筒の吸気行程とは重複しない#4気筒の吸気行程のタイミングになる。
【0775】
CPUは、まず時刻t266にて、図143(M1),(M2)に示したスイッチングパターンm131,m132となるようにスイッチング素子3710,3714,3730,3734へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印のごとく高電位側端子3741aから低電位側端子3741bへ電流が流れ、#4気筒の2吸気バルブおけるロアコイル3824g,3824hに正方向に電流が流れる。そして、時刻t267まで、このスイッチングパターンm131,m132と、図144(N1),(N2)に示したスイッチングパターンn131,n132との間でスイッチングパターンを交互に切り替える。
【0776】
スイッチングパターンn131,n132は、スイッチング素子3710,3730へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、ロアコイル3824h、ダイオード3718、スイッチング素子3710の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、ロアコイル3824g、ダイオード3738、スイッチング素子3730の順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンm131,m132からスイッチングパターンn131,n132へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、図144(N1),(N2)の破線矢印で示したごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンm131,m132の割合を十分に大きく調整することにより、ロアコイル3824g,3824hにおいて正方向に大きな電流が流れるように調整することができる。
【0777】
このことにより、アッパー磁石116dによる発生磁気によりアッパーコア116に磁着しているアーマチャ110を、アッパーコア116から離すための引き離し電流をロアコイル3824g,3824hに流す。こうしてロアコア118に強力な磁力が発生して、アーマチャ110はアッパーコア116から離されロアコア118側に移動する。
【0778】
次に、時刻t267にて、一時的に図144(O1),(O2)に示すスイッチングパターンo131,o132にする。スイッチングパターンo131,o132では、すべてのスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734にOFF信号を出力する。このことにより、図示破線矢印にて示すごとく、低電位側端子3741bから高電位側端子3741aに逆流する回生電流が発生して、ロアコイル3824g,3824hに流れる引き離し電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンm131,m132とスイッチングパターンn131,n132との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t266〜t267の場合よりも、スイッチングパターンm131,m132の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3824g,3824hに流す電流量を通常の吸引電流に維持する。
【0779】
この時には、アーマチャ110はアッパーコア116から十分に離れているので、通常の吸引電流としてもアーマチャ110はアッパー磁石116dの磁力によりアッパーコア116に戻ることはない。したがって、以後、吸引電流とアッパースプリング120の付勢力とにより、急速にアーマチャ110はアッパーコア116から離れロアコア118に近づき、そしてロアスプリング106の付勢力に抗してロアコア118に当接する。
【0780】
アーマチャ110がロアコア118に当接した後に、時刻t268にて、一時的に図144(O1),(O2)に示すスイッチングパターンo131,o132にする。このことにより回生電流が発生して、ロアコイル3824g,3824hに流れる電流は急速に低下する。そして、直ちに、スイッチングパターンm131,m132とスイッチングパターンn131,n132との間でスイッチングパターンを交互に切り替える状態に戻す。ただし、時刻t267〜t268の場合よりも、スイッチングパターンm131,m132の割合を下げる。このことにより、ロアコイル3824g,3824hに流す電流量を低下させて保持電流とする。このことによりアーマチャ110とロアコア118との当接状態を維持する。このようにして#4気筒の吸気ポートは全開状態となる。
【0781】
そして、#4気筒の吸気行程が終了するタイミングとなると、時刻t269にて、スイッチングパターンo131,o132に切り替える。このことにより回生電流が発生して、ロアコイル3824g,3824hに流れる電流は急速に消滅する。
【0782】
こうしてロアコア118側への吸引力を失ったアーマチャ110は、ロアスプリング106の付勢力によりアッパーコア116に向けて、すなわち全閉状態に向けて移動を開始する。このため弁体100は弁座126に近づいて行き、バルブリフト量が減少し始める。
【0783】
次に、時刻t270にて、アーマチャ110をアッパーコア116に吸引して当接させるために、図140(E1),(E2)のスイッチングパターンe131,e132とする。このことによりアッパーコイル3822g,3822hに吸引電流が流れる。以後、アーマチャ110がアッパーコア116に当接するまで、スイッチングパターンe131,e132と図141(F1),(F2)のスイッチングパターンf131,f132とを交互に切り替えることにより、必要な吸引電流を維持する。
【0784】
スイッチングパターンe131,e132は、スイッチング素子3702,3708,3722,3728へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力する。このことにより、図140(E1),(E2)に示した破線矢印のごとく高電位側端子3741aから低電位側端子3741bへ電流が流れ、#4気筒の2吸気バルブに設けられたアッパーコイル3822g,3822hに正方向に電流が流れる。
【0785】
スイッチングパターンf131,f132は、スイッチング素子3702,3722へのみON信号を出力し、他のスイッチング素子についてはOFF信号を出力している。このことにより、アッパーコイル3822g、スイッチング素子3706,3702の順に電流が流れる電流の還流経路が形成され、アッパーコイル3822h、スイッチング素子3726,3722順に電流が流れる電流の還流経路が形成される。スイッチングパターンe131,e132からスイッチングパターンf131,f132へ切り替えた直後には、これらの還流経路には、破線矢印で示すごとくフライホイール電流が流れる。したがって、スイッチングパターンe131,e132とスイッチングパターンf131,f132との割合を調整することにより、アッパーコイル3822g,3822hにおいて正方向に流れる電流量を調整することができる。
【0786】
そして、アーマチャ110がアッパーコア116に当接した後に、時刻t271にて、図141(G1),(G2)に示すスイッチングパターンg131,g132に切り替える。スイッチングパターンg131,g132では、すべてのスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734にOFF信号を出力している。このため、図示破線矢印のごとく回生電流が発生して、アッパーコイル3822g,3822hに流れる吸引電流は急速に消滅する。
【0787】
吸引電流が消滅した後も、アーマチャ110とアッパーコア116との当接状態は、アッパー磁石116dの磁気吸引力にて維持される。このようにして、#4気筒の吸気ポートは全閉状態となる。
【0788】
このようにして、#1気筒および#4気筒の4つの吸気バルブは、16個のスイッチング素子3700〜3714,3720〜3734と4個のダイオード3716,3718,3736,3738とを有する2つの駆動回路3792a,3792bにより開閉駆動される。
【0789】
図139(A1),(A2),(B1),(B2)、図140(C1),(C2)、図142(I1),(I2),(J1),(J2)、図143(K1),(K2)に示した#1気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3822a,3822bおよびロアコイル3824a,3824bの駆動時に電流が流されるスイッチング素子3700〜3712,3720〜3732およびダイオード3716,3736と、図140(E1),(E2)、図141(F1),(F2),(G1),(G2)、図143(M1),(M2)、図144(N1),(N2),(O1),(O2)に示した#4気筒の2吸気バルブにおけるアッパーコイル3822g,3822hおよびロアコイル3824g,3824hの駆動時に電流が流されるスイッチング素子3702〜3714,3722〜3734およびダイオード3718,3738とでは、スイッチング素子3702〜3712,3722〜3732が共用されていることが判る。
【0790】
そして、駆動回路3792a,3792bと同様な構成にて、#1気筒および#4気筒の合計4排気バルブを駆動するための駆動回路3792c,3792d、#2気筒および#3気筒の合計4吸気バルブを駆動するための駆動回路3792e,3792f、および#2気筒および#3気筒の合計4排気バルブを駆動するための駆動回路3792g,3792hが形成される。これら6つの駆動回路3792c〜3792hにおいても、駆動回路3792a,3792bにて述べたごとくスイッチング素子が共用されて、図138に示すパターンと同様の制御がなされ、吸排気バルブの開閉駆動がなされる。
【0791】
したがって、駆動回路部は8つの駆動回路3792a〜3792hを備えることにより、前記実施の形態1の図20に示した組み合わせと同様の組み合わせにより、4気筒の8吸気バルブおよび8排気バルブの合計16バルブを駆動することができる。
【0792】
この結果、全駆動回路3792a〜3792hでは全部で64個のスイッチング素子と16個のダイオードにて16バルブの開閉駆動を行うことができる。また、これら16バルブのアッパーコイルおよびロアコイルを40本の導電ワイヤで接続して制御することができる。
【0793】
[その他の実施の形態]
・前記各実施の形態および前記各参考例において、アッパーコア116側のみに永久磁石からなるアッパー磁石116dを設けた例を示したが、アッパーコア116側とともにロアコア118側にも永久磁石を設けても良い。このことにより、開弁期間においても保持電流は不要となる。
【0794】
・スイッチング素子はFETに限らず、その他のトランジスタ、例えばIGBT等を用いても良い。
・前記実施の形態1〜8,11,12および前記各参考例においては、引き離し電流から吸引電流へ、あるいは吸引電流から保持電流へ切り替える場合に、回生電流の発生により急峻に電流量を変化させていたが、前記実施の形態9,10と同様に、回生電流を発生させずに滑らかに変化させても良い。逆に、前記実施の形態9,10において、前記実施の形態1〜8,11,12および前記各参考例と同様に回生電流を発生させて電流量を急峻に変化させても良い。
【0795】
・前記各実施の形態および前記各参考例では4気筒の内燃機関の例を示したが、これ以外の気筒数の内燃機関、例えば6気筒あるいは8気筒の内燃機関でも良く、この場合も同一の動作を行う複数のバルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとからなるバルブ群に一括して駆動回路を設ける。
【0796】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の実施の形態には、次のような形態を含むものであることを付記しておく。
(1).複数の気筒に設けられた吸気バルブあるいは排気バルブの一方または両方に、それぞれ開弁用電磁コイル、閉弁用電磁コイルおよび電磁力によらない閉弁保持機構を設けるとともに、前記電磁コイルに対する駆動回路を備えることで、前記バルブの開閉駆動を行う内燃機関の電磁バルブ駆動装置であって、
前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとのN個のバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、複数のスイッチング素子を直列接続したN+1個の直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、該N+1個の直列回路間に前記N個のバルブに設けられた電磁コイルを各々接続してなることにより、前記スイッチング素子を前記バルブ群内で共用したことを特徴とする内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1におけるエンジンおよびその制御系の概略構成を表すブロック図。
【図2】実施の形態1におけるエンジンの縦断面図。
【図3】図2におけるY−Y断面図。
【図4】実施の形態1における吸気バルブの構成説明図。
【図5】実施の形態1における駆動回路の構成説明図。
【図6】実施の形態1におけるバルブタイミングチャート。
【図7】実施の形態1における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図8】実施の形態1における電流制御を説明するための回路図。
【図9】実施の形態1における電流制御を説明するための回路図。
【図10】実施の形態1における電流制御を説明するための回路図。
【図11】実施の形態1における電流制御を説明するための回路図。
【図12】実施の形態1における電流制御を説明するための回路図。
【図13】実施の形態1における電流制御を説明するための回路図。
【図14】実施の形態1における吸気バルブの動作説明図。
【図15】実施の形態1における吸気バルブの動作説明図。
【図16】実施の形態1における駆動回路の構成説明図。
【図17】実施の形態1における排気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図18】実施の形態1における駆動回路の構成説明図。
【図19】実施の形態1における駆動回路の構成説明図。
【図20】実施の形態1における駆動回路と駆動対象吸排気バルブとの組み合わせ説明図。
【図21】実施の形態2における駆動回路の構成説明図。
【図22】実施の形態2における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図23】実施の形態2における電流制御を説明するための回路図。
【図24】実施の形態2における電流制御を説明するための回路図。
【図25】実施の形態2における電流制御を説明するための回路図。
【図26】実施の形態2における電流制御を説明するための回路図。
【図27】実施の形態2における電流制御を説明するための回路図。
【図28】実施の形態2における電流制御を説明するための回路図。
【図29】実施の形態3におけるバルブ構成説明図。
【図30】実施の形態3における駆動回路の構成説明図。
【図31】実施の形態3における吸排気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図32】実施の形態3における電流制御を説明するための回路図。
【図33】実施の形態3における電流制御を説明するための回路図。
【図34】実施の形態3における電流制御を説明するための回路図。
【図35】実施の形態3における電流制御を説明するための回路図。
【図36】実施の形態3における電流制御を説明するための回路図。
【図37】実施の形態3における電流制御を説明するための回路図。
【図38】実施の形態3における駆動回路と駆動対象吸排気バルブとの組み合わせ説明図。
【図39】実施の形態4における駆動回路の構成説明図。
【図40】実施の形態4における吸排気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図41】実施の形態4における電流制御を説明するための回路図。
【図42】実施の形態4における電流制御を説明するための回路図。
【図43】実施の形態4における電流制御を説明するための回路図。
【図44】実施の形態4における電流制御を説明するための回路図。
【図45】実施の形態4における電流制御を説明するための回路図。
【図46】実施の形態4における電流制御を説明するための回路図。
【図47】実施の形態5におけるバルブ構成説明図。
【図48】実施の形態5における駆動回路の構成説明図。
【図49】実施の形態5における吸排気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図50】実施の形態5における電流制御を説明するための回路図。
【図51】実施の形態5における電流制御を説明するための回路図。
【図52】実施の形態5における電流制御を説明するための回路図。
【図53】実施の形態5における電流制御を説明するための回路図。
【図54】実施の形態5における電流制御を説明するための回路図。
【図55】実施の形態5における電流制御を説明するための回路図。
【図56】実施の形態5における駆動回路と駆動対象吸排気バルブとの組み合わせ説明図。
【図57】実施の形態6における駆動回路の構成説明図。
【図58】実施の形態6における吸排気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図59】実施の形態6における電流制御を説明するための回路図。
【図60】実施の形態6における電流制御を説明するための回路図。
【図61】実施の形態6における電流制御を説明するための回路図。
【図62】実施の形態6における電流制御を説明するための回路図。
【図63】実施の形態6における電流制御を説明するための回路図。
【図64】実施の形態6における電流制御を説明するための回路図。
【図65】実施の形態7におけるバルブ構成説明図。
【図66】実施の形態7における駆動回路の構成説明図。
【図67】実施の形態7における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図68】実施の形態7における電流制御を説明するための回路図。
【図69】実施の形態7における電流制御を説明するための回路図。
【図70】実施の形態7における電流制御を説明するための回路図。
【図71】実施の形態7における電流制御を説明するための回路図。
【図72】実施の形態7における電流制御を説明するための回路図。
【図73】実施の形態7における電流制御を説明するための回路図。
【図74】実施の形態7における駆動回路と駆動対象吸排気バルブとの組み合わせ説明図。
【図75】実施の形態8における駆動回路の構成説明図。
【図76】実施の形態8における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図77】実施の形態8における電流制御を説明するための回路図。
【図78】実施の形態8における電流制御を説明するための回路図。
【図79】実施の形態8における電流制御を説明するための回路図。
【図80】実施の形態8における電流制御を説明するための回路図。
【図81】実施の形態8における電流制御を説明するための回路図。
【図82】実施の形態8における電流制御を説明するための回路図。
【図83】実施の形態9における駆動回路の構成説明図。
【図84】実施の形態9における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図85】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図86】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図87】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図88】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図89】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図90】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図91】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図92】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図93】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図94】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図95】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図96】実施の形態9における電流制御を説明するための回路図。
【図97】実施の形態10における駆動回路の構成説明図。
【図98】実施の形態10における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図99】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図100】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図101】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図102】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図103】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図104】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図105】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図106】実施の形態10における電流制御を説明するための回路図。
【図107】実施の形態11における駆動回路の構成説明図。
【図108】実施の形態11における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図109】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図110】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図111】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図112】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図113】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図114】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図115】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図116】実施の形態11における電流制御を説明するための回路図。
【図117】実施の形態12における駆動回路の構成説明図。
【図118】実施の形態12における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図119】実施の形態12における電流制御を説明するための回路図。
【図120】実施の形態12における電流制御を説明するための回路図。
【図121】実施の形態12における電流制御を説明するための回路図。
【図122】実施の形態12における電流制御を説明するための回路図。
【図123】実施の形態12における電流制御を説明するための回路図。
【図124】実施の形態12における電流制御を説明するための回路図。
【図125】参考例1における駆動回路の構成説明図。
【図126】参考例1における駆動回路の構成説明図。
【図127】参考例1における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図128】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図129】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図130】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図131】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図132】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図133】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図134】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図135】参考例1における電流制御を説明するための回路図。
【図136】参考例2における駆動回路の構成説明図。
【図137】参考例2における駆動回路の構成説明図。
【図138】参考例2における吸気バルブの動作と電流制御を説明するタイミングチャート。
【図139】参考例2における電流制御を説明するための回路図。
【図140】参考例2における電流制御を説明するための回路図。
【図141】参考例2における電流制御を説明するための回路図。
【図142】参考例2における電流制御を説明するための回路図。
【図143】参考例2における電流制御を説明するための回路図。
【図144】参考例2における電流制御を説明するための回路図。
【符号の説明】
2…エンジン、2a,2b,2c,2d…気筒、4…シリンダブロック、6…ピストン、8…シリンダヘッド、8a…スプリング保持面、10…燃焼室、12a〜12h…吸気バルブ、16a〜16h…排気バルブ、14a,14b…吸気ポート、18a,18b…排気ポート、30…吸気マニホールド、30a…吸気通路、32… サージタンク、34…燃料噴射バルブ、40…吸気ダクト、42…エアクリーナ、44…モータ、46…スロットル弁、46a…スロットル開度センサ、48…排気マニホルド、50… 触媒コンバータ、60…ECU、62…双方向性バス、64…RAM、66…ROM、68…CPU、70…入力ポート、72…出力ポート、73…AD変換器、74…アクセルペダル、76…アクセル開度センサ、80…上死点センサ、82…クランク角センサ、84…吸入空気量センサ、86…水温センサ、88…空燃比センサ、90…駆動回路部、92…駆動回路部、92a〜92d…駆動回路、93…駆動回路部、100…弁体、100a…弁軸、102…電磁駆動部、104…ロアリテーナ、106…ロアスプリング、108…アーマチャシャフト、110…アーマチャ、112…アッパーリテーナ、114…ケーシング、114a…アッパーキャップ、116…アッパーコア、116a,118a…ブッシュ、116b…中央部、116c…外周部、116d…アッパー磁石、116e…溝、118…ロアコア、118b…溝、120…アッパースプリング、122a〜122h,123a〜123h…アッパーコイル、124a〜124h,125a〜125h…ロアコイル、126…弁座、200〜228,300〜328,400〜428,500〜528…スイッチング素子、230…高電位側端子、232…低電位側端子、234〜242,334〜342,434〜442,534〜542…直列回路、244〜262,344〜362,444〜462,544〜562…導電ワイヤ、290…バッファ回路、600〜626…スイッチング素子、628…ダイオード、630…高電位側端子、632…低電位側端子、634〜642…直列回路、644〜662…導電ワイヤ、672…出力ポート、690…バッファ回路、692a〜692d…駆動回路、722a,722b,722g,722h…アッパーコイル、724a,724b,724g,724h…ロアコイル、802…エンジン、802a〜802d…気筒、812a〜812h…吸気バルブ、816a〜816d…排気バルブ、900〜922…スイッチング素子、930…高電位側端子、932…低電位側端子、934〜940…直列回路、944〜958…導電ワイヤ、972…出力ポート、990… バッファ回路、992a〜992d…駆動回路、1022a,1022b,1122b…アッパーコイル、1024a,1024b,1124b…ロアコイル、1200〜1220…スイッチング素子、1222…ダイオード、1230…高電位側端子、1232…低電位側端子、1234〜1240…直列回路、1244〜1258…導電ワイヤ、1272…出力ポート、1290…バッファ回路、1292a〜1292d…駆動回路、1322a,1322b,1372b…アッパーコイル、1324a,1324b,1374b…ロアコイル、1402…エンジン、1402a〜1402d…気筒、1412a〜1412l…吸気バルブ、1416a〜1416h…排気バルブ、1500〜1534…スイッチング素子、1535a…高電位側端子、1535b…低電位側端子、1536〜1541…直列回路、1544〜1566…導電ワイヤ、1572…出力ポート、1590…バッファ回路、1592a〜1592d…駆動回路、1622a〜1622c,1722c,1722d…アッパーコイル、1624a〜1624c,1724c,1724d…ロアコイル、1800〜1830…スイッチング素子、1832,1834…ダイオード、1835a… 高電位側端子、1835b…低電位側端子、1836〜1841…直列回路、1844〜1866…導電ワイヤ、1872…出力ポート、1890…バッファ回路、1892a〜1892d…駆動回路、1922a〜1922c,2022c,2022d…アッパーコイル、1924a〜1924c,2024c,2024d…ロアコイル、2102…エンジン、2102a〜2102d…気筒、2112a〜2112l…吸気バルブ、2116a〜2116l…排気バルブ、2200〜2240…スイッチング素子、2241a…高電位側端子、2241b…低電位側端子、2242〜2248…直列回路、2250〜2263…導電ワイヤ、2272…出力ポート、2290…バッファ回路、2292a〜2292d…駆動回路、2322a〜2322c,2322j〜2322l…アッパーコイル、2324a〜2324c,2324j〜2324l…ロアコイル、2500〜2536…スイッチング素子、2538,2540…ダイオード、2541a…高電位側端子、2541b…低電位側端子、2542〜2548…直列回路、2550〜2563…導電ワイヤ、2572…出力ポート、2590…バッファ回路、2592a〜2592d…駆動回路、2622a〜2622c,2622j〜2622l…アッパーコイル、2624a〜2624c,2624j〜2624l…ロアコイル、2700〜2728…スイッチング素子、2741a…高電位側端子、2741b…低電位側端子、2742〜2746…直列回路、2750〜2759…導電ワイヤ、2792a〜2792d…駆動回路、2822a,2822b,2822g,2822h…アッパーコイル、2824a,2824b,2824g,2824h…ロアコイル、2900〜2924…スイッチング素子、2926,2928…ダイオード、2941a…高電位側端子、2941b…低電位側端子、2942〜2946…直列回路、2950〜2959…導電ワイヤ、2972…出力ポート、2990…バッファ回路、2992a〜2992d…駆動回路、3022a,3022b,3022g,3022h…アッパーコイル、3024a,3024b,3024g,3024h…ロアコイル、3100〜3134…スイッチング素子、3141a…高電位側端子、3141b…低電位側端子、3142〜3150…直列回路、3152〜3160…導電ワイヤ、3192a〜3192d…駆動回路、3222a〜3222h…アッパーコイル、3224a〜3224h…ロアコイル、3300〜3328…スイッチング素子、3330〜3334…ダイオード、3341a…高電位側端子、3341b…低電位側端子、3342〜3350…直列回路、3352〜3360…導電ワイヤ、3372…出力ポート、3390…バッファ回路、3392a〜3392d…駆動回路、3422a〜3422h…アッパーコイル、3424a〜3424h…ロアコイル、3500〜3538…スイッチング素子、3541a…高電位側端子、3541b…低電位側端子、3542〜3551…直列回路、3552〜3561…導電ワイヤ、3592a〜3592h…駆動回路、3622a〜3622h…アッパーコイル、3624a〜3624h…ロアコイル、3700〜3714…スイッチング素子、3716,3718…ダイオード、3720〜3734…スイッチング素子、3736,3738…ダイオード、3741a…高電位側端子、3741b…低電位側端子、3742〜3751…直列回路、3752〜3761…導電ワイヤ、3772…出力ポート、3790…バッファ回路、3792a〜3792h…駆動回路、3822a〜3822h…アッパーコイル、3824a〜3824h…ロアコイル。

Claims (14)

  1. 複数の気筒に設けられた吸気バルブあるいは排気バルブの一方または両方に、各別の開弁用電磁コイル及び閉弁用電磁コイル、並びに電磁力によらない閉弁保持機構をそれぞれ設けるとともに、前記電磁コイルに対する駆動回路を備えることで、前記バルブの開閉駆動を行う内燃機関の電磁バルブ駆動装置であって、
    前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブの間でスイッチング素子を共用するとともに、前記バルブと該バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブとの間でスイッチング素子を共用すべく、これらバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、複数のスイッチング素子を直列接続してなる複数の直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、これらの直列回路間に前記バルブ群の各バルブに設けられた電磁コイルを接続してなることを特徴とする内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  2. 前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続とにより一括して形成されていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  3. 前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続とが、交互に配置されることにより一括して形成されていることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  4. 前記駆動回路は、同一の動作を行う複数のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続と、前記バルブとは開弁期間が重複しない他のバルブに設けられた電磁コイルのみによりなされている直列回路間接続とが、1つの直列回路を境界にして分別されて配置されることにより一括して形成されていることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  5. 各直列回路間接続が、同一バルブにおける電磁コイルのみによりなされていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  6. 前記直列回路は3つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、電磁コイルの各端部はスイッチング素子同士の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  7. 一部の直列回路は3つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、他の直列回路は2つのスイッチング素子と低電位側から高電位側への電流の流通を許容する方向に配置したダイオードとがダイオードを中央にして直列接続されたものであるとともに、電磁コイルの各端部は直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部あるいはスイッチング素子とダイオードとの間の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  8. 前記駆動回路は、同一気筒内において同一の動作を行う2つのバルブと、該2つのバルブとは開弁期間が重複しない他の気筒の2つのバルブとの4つのバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、3つのスイッチング素子を直列接続した5つの直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、該5つの直列回路間に前記4つの各バルブに設けられた電磁コイルを各々接続してなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  9. 各バルブにおいて、開弁用電磁コイルと閉弁用電磁コイルとが異なる直列回路間に接続されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  10. 前記直列回路は2つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、電磁コイルの各端部はスイッチング素子同士の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする請求項9記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  11. 一部の直列回路は2つのスイッチング素子が直列接続されたものであり、他の直列回路は1つのスイッチング素子と低電位側から高電位側への電流の流通を許容する方向に配置したダイオードとが直列接続されたものであるとともに、電磁コイルの各端部は直列回路のスイッチング素子同士の直列接続部あるいはスイッチング素子とダイオードとの間の直列接続部に接続されることにより直列回路間接続を形成していることを特徴とする請求項10記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  12. 前記駆動回路は、同一気筒内において同一の動作を行う2つのバルブと、該2つのバルブとは開弁期間が重複しない他の気筒の2つのバルブとの4つのバルブからなるバルブ群に一括して設けられるものであり、2つのスイッチング素子を直列接続した9つの直列回路を高電位側と低電位側との間に並列接続して構成されるとともに、該9つの直列回路間に前記4つの各バルブに設けられた電磁コイルを各々接続してなることを特徴とする請求項9または10記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  13. 前記スイッチング素子は、ダイオードを内蔵するとともに、該ダイオードにより低電位側から高電位側への電流の流通を許容する方向に配置されていることを特徴とする請求項1〜12のいずれか記載の内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
  14. 請求項1〜13のいずれかの構成に対して、更に、電磁力によらない開弁保持機構を設けたことを特徴とする内燃機関の電磁バルブ駆動装置。
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