JP3838040B2 - Electromagnetically driven valve control device and electromagnetically driven valve control method - Google Patents

Electromagnetically driven valve control device and electromagnetically driven valve control method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁力を利用して弁体を駆動する電磁駆動式動弁機構、特に車両用内燃機関の吸気弁若しくは排気弁を電磁力によって開閉駆動する電磁駆動式動弁機構の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などに搭載される内燃機関に関し、従来より、電磁力を利用して吸気弁およびまたは排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構が提案されている。この種の電磁駆動式動弁機構は、例えば、弁体と連動して変位する軸体と、この軸体を開弁側と閉弁側の双方から付勢することにより弁体を中立位置に保持する付勢部材と、軸体に周設された弁駆動体（アーマチャ）を開弁側から吸引する開弁側電磁石と、弁駆動体を閉弁側から吸引する閉弁側電磁石とを備え、開弁側電磁石と閉弁側電磁石とへ交互に励磁電流を印加することにより弁駆動体を開弁方向と閉弁方向とへ交互に変位させ、以て弁体を開閉駆動するものである。
【０００３】
このような、電磁駆動式動弁機構を搭載した内燃機関は、各弁の開閉タイミング及び作用角の変更にかかる制御の自由度や、所望のリフト位置に弁を移動させる際の弁動作の応答性等、優れた側面を多々有する。
【０００４】
ただし、かかる電磁駆動式動弁機構では、付勢部材のバネ定数、弁体や軸体などの可動部の重量、或いは、可動部の摺動抵抗等が個体毎に異なることが想定され、それにより個々の弁体毎に動作特性が異なる場合がある。
【０００５】
そこで、従来では、例えば特開２０００−８８９５号公報に記載されたような電磁駆動バルブの制御装置が提案されている。この公報に記載された電磁駆動バルブの制御装置は、個々の吸排気バルブにバルブリフトセンサを併設し、エンジン停止時又はエンジン始動時において、吸排気バルブを最初に全開又は全閉動作させたときのバルブリフトセンサの出力値に基づいてバルブリフトセンサの基準値を学習し、その学習値に基づいて電磁コイルの通電制御タイミングを補正するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の電磁駆動バルブの制御装置では、電磁駆動バルブを搭載したエンジンの停止時又は始動時に電磁駆動バルブの学習制御が行われるため、電磁駆動バルブを搭載した内燃機関が初めて運転されるとき、言い換えれば、電磁駆動バルブが内燃機関に組み付けられた後に初めて使用されるときの学習制御に時間がかかる虞があり、その際の電磁駆動バルブの制御性が低下する場合がある。
【０００７】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、電磁駆動式動弁機構が初めて使用される際の制御性を向上させることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために以下のような手段を採用した。すなわち、本発明に係る電磁駆動弁の制御方法は、電磁力を利用して弁を駆動する電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられる前に、該電磁駆動機構用アッセンブリを動作させるとともに、その動作特性を電子制御ユニットに学習させるようにしたことを特徴としている。
【０００９】
このように構成された電磁駆動弁の制御方法では、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられる前に、該電磁駆動機構用アッセンブリの学習制御が行われることになる。このため、電磁駆動機構機構用アッセンブリが初めて使用される際には、組み付け前に行われた学習制御に従って電磁駆動機構用アッセンブリが制御されることになる。その結果、電磁駆動機構用アッセンブリが初めて使用されるときに、該電磁駆動機構用アッセンブリの学習制御に時間がかからなくなる。
【００１０】
ここで、本発明に係る電磁駆動機構用アッセンブリとしては、相互に対向して配置された一対の電磁石と、前記電磁石が発生する電磁力を受けて往復移動することにより内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉動作させるアーマチャと、前記電磁石へ励磁電流を印加する駆動回路と、前記アーマチャが変位端に着座した時の振動を検出する加速度センサとを具備する電磁駆動機構用アッセンブリを例示することができる。この場合、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられる前に該電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性を電子制御ユニットに学習させるとよい。すなわち、電磁駆動機構用アッセンブリが製造される場所と内燃機関が製造される場所とが異なる場合には、電磁駆動機構用アッセンブリが出荷される前に該電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性を電子制御ユニットに学習させることが好ましいが、電磁駆動機構用アッセンブリの製造と内燃機関の製造とが同一の場所で行われる場合には、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられる前に該電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性を電子制御ユニットに学習させることが好ましい。
【００１１】
このように電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられる前に該電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性が電子制御ユニットにより学習されると、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられた後に初めて内燃機関が運転されるときには、電磁駆動機構用アッセンブリの学習制御に時間がかからなくなる。尚、電磁駆動機構用アッセンブリは、内燃機関に組み付けられる前に、該内燃機関に搭載される吸気弁又は排気弁と同形状の疑似吸気弁又は疑似排気弁を搭載した治具に組み付けられて動作させられるようにしてもよい。その際、疑似吸気弁又は疑似排気弁は、前記内燃機関に搭載される吸気弁又は排気弁の初期公差の平均値を満たすように形成されるようにしてもよい。
【００１２】
尚、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられた後であって、内燃機関が車両に搭載される前に、内燃機関を運転させて電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性を再度電子制御ユニットに学習させるようにしてもよい。この場合、内燃機関が車両に搭載された後に初めて運転されるときには、電磁駆動機構用アッセンブリを所望の態様で動作させることが容易となる。
【００１３】
更に、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられた後であって、内燃機関が車両に搭載される前に、内燃機関を運転させて電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性を再度電子制御ユニットに学習させる場合には、内燃機関の負荷を変更させるようにしてもよい。この場合には、内燃機関が車両に搭載される前に種々の負荷に対応した学習制御が行われることになるため、内燃機関が車両に搭載された後に初めて運転されるときには、電子制御ユニットは内燃機関の負荷が如何様に変化しても電磁駆動機構用アッセンブリを所望の態様で動作させることが容易となる。
【００１４】
また、本発明に係る電磁駆動機構用アッセンブリとして、相互に対向して配置された一対の電磁石と、前記電磁石が発生する電磁力を受けて往復移動することにより内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉動作させるアーマチャと、前記電磁石へ励磁電流を印加する駆動回路と、前記アーマチャが変位端に着座した時の振動を検出する加速度センサとを具備する電磁駆動機構用アッセンブリが使用される場合には、電子制御ユニットは電磁駆動機構用アッセンブリに適応した励磁電流の印加態様を学習するようにしてもよい。ここでいう励磁電流の印加態様とは、励磁電流の印加量、励磁電流の印加タイミング、又は励磁電流の印加量を変更するタイミングなどを含む。
【００１５】
尚、励磁電流の印加態様を学習する方法としては、アーマチャの所定位置での変位速度を検出し、検出された変位速度が所望の目標変位速度となるように励磁電流の印加態様を学習する方法、弁体の最大変位量を検出し、検出された最大変位量が所望の目標変位量となるように励磁電流の印加態様を学習する方法、等を例示することができる。
【００１６】
例えば、電子制御ユニットは、加速度センサが振動を検出するタイミング及び検出された振動の振幅に基づいてアーマチャの着座速度を推定するとともに、推定された着座速度が所望の目標着座速度となるように励磁電流の印加量や印加量の変更タイミングを学習するようにしてもよい。
【００１７】
このような学習方法によれば、アーマチャの着座する際の衝突を緩和することが可能になるため、騒音の増加、電磁駆動機構用アッセンブリの耐久性低下、アーマチャの跳ね返りなど抑制することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電磁駆動弁の制御方法の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。ここでは、本発明に係る電磁駆動機構用アッセンブリとして、車両用内燃機関の吸気弁及び排気弁を開閉駆動する電磁駆動機構用アッセンブリを例にあげて説明する。
【００１９】
図１は、電磁駆動機構用アッセンブリを搭載した車両用内燃機関の概略構成を示す図である。
【００２０】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２１及び冷却水路１ｃが形成されたシリンダブロック１ｂと、このシリンダブロック１ｂの上部に固定されたシリンダヘッド１ａとを備えている。
【００２１】
前記シリンダブロック１ｂには、機関出力軸たるクランクシャフト２３が回転自在に支持され、このクランクシャフト２３は、各気筒２１内に摺動自在に装填されたピストン２２とコネクティングロッド１９を介して連結されている。
【００２２】
前記クランクシャフト２３の端部には、周縁に複数の歯が所定の間隔で立設されたタイミングロータ５１ａが取り付けられ、このタイミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂには、電磁ピックアップ５１ｂが取り付けられている。これらタイミングロータ５１ａと電磁ピックアップ５１ｂは、クランクポジションセンサ５１を構成し、タイミングロータ５１ａが所定角度回転する度に電磁ピックアップ５１ｂがパルス信号を出力するようになっている。
【００２３】
前記シリンダブロック１ｂには、前記冷却水路１ｃ内を流れる冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ５２が取り付けられている。
【００２４】
各気筒２１のピストン２２上方には、ピストン２２の頂面とシリンダヘッド１ａの壁面とに囲まれた燃焼室２４が形成されている。前記シリンダヘッド１ａには、各気筒２１の燃焼室２４に臨むよう点火栓２５が取り付けられ、この点火栓２５には、該点火栓２５に駆動電流を印加するためのイグナイタ２５ａが電気的に接続されている。
【００２５】
前記シリンダヘッド１ａにおいて各気筒２１の燃焼室２４に臨む部位には、吸気ポート２６の開口端が２つ形成されるとともに、排気ポート２７の開口端が２つ形成されている。そして、前記シリンダヘッド１ａには、前記吸気ポート２６の各開口端を開閉する吸気弁２８と、前記排気ポート２７の各開口端を開閉する排気弁２９とが進退自在に設けられている。
【００２６】
前記シリンダヘッド１ａには、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記吸気弁２８を進退駆動する電磁駆動機構３０（以下、吸気側電磁駆動機構３０と称する）が吸気弁２８と同数設けられている。各吸気側電磁駆動機構３０には、該吸気側電磁駆動機構３０に励磁電流を印加するための駆動回路３０ａ（以下、吸気側駆動回路３０ａと称する）が電気的に接続されている。
【００２７】
前記シリンダヘッド１ａには、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁２９を進退駆動する電磁駆動機構３１（以下、排気側電磁駆動機構３１と称する）が排気弁２９と同数設けられている。各排気側電磁駆動機構３１には、該排気側電磁駆動機構３１に励磁電流を印加するための駆動回路３１ａ（以下、排気側駆動回路３１ａと称する）が電気的に接続されている。
【００２８】
続いて、内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、４つの枝管からなる吸気枝管３３が接続され、前記吸気枝管３３の各枝管は、各気筒２１の吸気ポート２６と連通している。
【００２９】
前記シリンダヘッド１ａにおいて前記吸気枝管３３との接続部位の近傍には、その噴孔が吸気ポート２６内に臨むよう燃料噴射弁３２が取り付けられている。
【００３０】
前記吸気枝管３３は、吸気の脈動を抑制するためのサージタンク３４に接続されている。前記サージタンク３４には、吸気管３５が接続され、吸気管３５は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス３６と接続されている。
【００３１】
前記吸気管３５には、該吸気管３５内を流れる空気の質量（吸入空気質量）に対応した電気信号を出力するエアフローメータ４４が取り付けられている。前記吸気管３５において前記エアフローメータ４４より下流の部位には、該吸気管３５内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁３９が設けられている。
【００３２】
前記スロットル弁３９には、ステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル弁３９を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、前記スロットル弁３９の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ４１とが取り付けられている。
【００３３】
前記スロットル弁３９には、該スロットル弁３９と独立に回動自在であり、且つアクセルペダル４２に連動して回動する図示しないアクセルレバーが取り付けられ、そのアクセルレバーには、該アクセルレバーの回動量に対応した電気信号を出力するアクセルポジションセンサ４３が取り付けられている。
【００３４】
一方、前記内燃機関１のシリンダヘッド１ａには、４本の枝管が内燃機関１の直下流において１本の集合管に合流するよう形成された排気枝管４５が接続され、前記排気枝管４５の各枝管が各気筒２１の排気ポート２７と連通している。
【００３５】
前記排気枝管４５は、排気浄化触媒４６を介して排気管４７に接続され、排気管４７は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。前記排気枝管４５には、該排気枝管４５内を流れる排気、言い換えれば、排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ４８が取り付けられている。
【００３６】
ここで、上記した排気浄化触媒４６としては、例えば、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯx）を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれる窒素酸化物（ＮＯx）を吸蔵するとともに該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵していた窒素酸化物（ＮＯx）を放出しつつ還元・浄化する吸蔵還元型ＮＯx触媒、該排気浄化触媒４６に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物（ＮＯx）を還元・浄化する選択還元型ＮＯx触媒、もしくは上記した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【００３７】
次に、本発明に係る電磁駆動機構用アッセンブリに相当する吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１の具体的な構成について述べる。尚、吸気側電磁駆動機構３０と排気側電磁駆動機構３１とは同様の構成であるため、吸気側電磁駆動機構３０のみを例に挙げて説明する。
【００３８】
図３は、吸気側電磁駆動機構３０の構成を示す断面図である。図３において内燃機関１のシリンダヘッド１ａは、シリンダブロック１ｂの上面に固定されるロアヘッド１０と、このロアヘッド１０の上部に設けられたアッパヘッド１１とを備えている。
【００３９】
前記ロアヘッド１０には、各気筒２１毎に２つの吸気ポート２６が形成され、各吸気ポート２６の燃焼室２４側の開口端には、吸気弁２８の弁体２８ａが着座するための弁座１２が設けられている。
【００４０】
前記ロアヘッド１０には、各吸気ポート２６の内壁面から該ロアヘッド１０の上面にかけて断面円形の貫通孔が形成され、その貫通孔には筒状のバルブガイド１３が挿入されている。前記バルブガイド１３の内孔には、吸気弁２８の弁軸２８ｂが貫通し、前記弁軸２８ｂが軸方向へ摺動自在となっている。
【００４１】
前記アッパヘッド１１において前記バルブガイド１３と軸心が同一となる部位には、断面円形のコア取付孔１４が設けられている。前記コア取付孔１４の下部１４ｂは、その上部１４ａに比して径大に形成されている。以下では、前記コア取付孔１４の下部１４ｂを径大部１４ｂと称し、前記コア取付孔１４の上部１４ａを径小部１４ａと称する。
【００４２】
前記径小部１４ａには、軟磁性体からなる環状の第１コア３０１と第２コア３０２とが所定の間隙３０３を介して軸方向に直列に嵌挿されている。これらの第１コア３０１の上端と第２コア３０２の下端には、それぞれフランジ３０１ａとフランジ３０２ａが形成されており、第１コア３０１は上方から、また第２コア３０２は下方からそれぞれコア取付孔１４に嵌挿され、フランジ３０１ａとフランジ３０２ａがコア取付孔１４の縁部に当接することにより第１コア３０１と第２コア３０２の位置決めがされて、前記間隙３０３が所定の距離に保持されるようになっている。
【００４３】
前記第１コア３０１の上部には、環状のアッパプレート３１８が配置され、そのアッパプレート３１８の上部には、筒状体の下端に前記アッパプレート３１８と略同径の外径を有するフランジ３０５ａが形成された形成されたアッパキャップ３０５が配置されている。
【００４４】
前記したアッパキャップ３０５及びアッパプレート３１８は、アッパキャップ３０５のフランジ３０５ａ上面からアッパプレート３１８を介してアッパヘッド１１の内部へ貫通するボルト３０４によりアッパヘッド１１の上面に固定されている。
【００４５】
この場合、アッパキャップ３０５及びアッパプレート３１８は、フランジ３０５ａを含むアッパキャップ３０５の下端がアッパプレート３１８の上面に当接すると同時に、アッパプレート３１８の下面が第１コア３０１の上面周縁部に当接した状態でアッパヘッド１１に固定されることになり、その結果、第１コア３０１がアッパヘッド１１に固定されることになる。
【００４６】
前記第２コア３０２の下部には、コア取付孔１４の径大部１４ｂと略同径の外径を有する環状体からなるロアプレート３０７が設けられている。このロアプレート３０７は、該ロアプレート３０７の下面からアッパヘッド１１へ貫通するボルト３０６により、前記径小部１４ａと径大部１４ｂの段部における下向きの段差面に固定されている。この場合、ロアプレート３０７が第２コア３０２の下面周縁部に当接した状態で固定されることになり、その結果、第２コア３０２がアッパヘッド１１に固定されることになる。
【００４７】
前記第１コア３０１の前記間隙３０３側の面に形成された溝部には、第１の電磁コイル３０８が把持されており、前記第２コア３０２の間隙３０３側の面に形成された溝部には第２の電磁コイル３０９が把持されている。その際、第１の電磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０９とは、前記間隙３０３を介して向き合う位置に配置されるものとする。そして、第１及び第２の電磁コイル３０８、３０９は、前述した吸気側駆動回路３０ａと電気的に接続されている。
【００４８】
前記間隙３０３には、該間隙３０３の内径より径小な外径を有する環状体からなるアーマチャ３１１が配置されている。このアーマチャ３１１は、例えば、軟磁性体で形成されている。
【００４９】
前記アーマチャ３１１の中空部には、前記第１コア３０１及び前記第２コア３０２の中空部より径小な外径を有する円柱状の非磁性体からなるアーマチャシャフト３１０が前記アーマチャ３１１の軸心に沿って上下方向に延出するよう固定されている。
【００５０】
その際、前記アーマチャシャフト３１０は、その上端が前記第１コア３０１の中空部を通ってその上方のアッパキャップ３０５内まで至るとともに、その下端が第２コア３０２の中空部を通ってその下方の径大部１４ｂ内に至るよう形成されるものとする。
【００５１】
これに対応して、前記第１コア３０１の中空部の上端と前記第２コア３０２の中空部の下端との各々には、前記アーマチャシャフト３１０の外径と略同径の内径を有する環状のアッパブッシュ３１９とロアブッシュ３２０とが設けられ、これらアッパブッシュ３１９とロアブッシュ３２０とにより前記アーマチャシャフト３１０が軸方向へ摺動自在に保持されている。
【００５２】
前記アッパキャップ３０５内に延出したアーマチャシャフト３１０の上端部には、円板状のアッパリテーナ３１２が接合されるとともに、前記アッパキャップ３０５の上部開口部にはアジャストボルト３１３が螺着され、これらアッパリテーナ３１２とアジャストボルト３１３との間には、アッパスプリング３１４が介在している。また、前記アジャストボルト３１３と前記アッパスプリング３１４との当接面には、前記アッパキャップ３０５の内径と略同径の外径を有するスプリングシート３１５が介装されている。
【００５３】
前記径大部１４ｂ内に延出したアーマチャシャフト３１０の下端部には、吸気弁２８の弁軸２８ｂの上端部が当接している。前記弁軸２８ｂの上端部の外周には、円盤状のロアリテーナ２８ｃが接合されており、そのロアリテーナ２８ｃの下面とロアヘッド１０の上面との間には、ロアスプリング３１６が介在している。
【００５４】
このように構成された吸気側電磁駆動機構３０では、吸気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９に対して励磁電流（以下、指示電流と称する）が印加されていないときは、アッパスプリング３１４からアーマチャシャフト３１０に対して下方向（すなわち、吸気弁２８を開弁させる方向）への付勢力が作用するとともに、ロアスプリング３１６から吸気弁２８に対して上方向（すなわち、吸気弁２８を閉弁させる方向）への付勢力が作用し、その結果、アーマチャシャフト３１０及び吸気弁２８が互いに当接しつつ所定の位置に弾性支持された状態、いわゆる中立状態に保持されることになる。
【００５５】
尚、アッパスプリング３１４とロアスプリング３１６の付勢力は、前記アーマチャ３１１の中立位置が前記間隙３０３において前記第１コア３０１と前記第２コア３０２との中間の位置となるよう設定されており、構成部品の初期公差や経年変化等によってアーマチャ３１１の中立位置が前記した中間位置からずれた場合には、アーマチャ３１１の中立位置が前記した中間位置と一致するようアジャストボルト３１３によって調整することが可能になっている。
【００５６】
前記アーマチャシャフト３１０及び前記弁軸２８ｂの軸方向の長さは、前記アーマチャ３１１が前記間隙３０３の中間位置に位置するときに前記弁体２８ａが開弁側変位端と閉弁側変位端との中間の位置（以下、中開位置と称する）となり、且つ、前記アーマチャ３１１が第１コア３０１に当接したときに前記弁体２８ａが弁座１２に着座するように設定されている。
【００５７】
前記した吸気側電磁駆動機構３０では、吸気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル３０８に対して指示電流が印加されている時は、第１コア３０１と第１の電磁コイル３０８とアーマチャ３１１との間に、アーマチャ３１１を第１コア３０１側へ変位させる方向の電磁力が発生するため、アーマチャ３１１がアッパスプリング３１４の付勢力に抗して第１コア３０１に当接した状態となる。
【００５８】
アーマチャ３１１が第１コア３０１に当接した状態にあると、吸気弁２８は、ロアスプリング３１６の付勢力を受けて退行し、該吸気弁２８の弁体２８ａが弁座１２に着座した状態、すなわち全閉状態となる。
【００５９】
また、前記した吸気側電磁駆動機構３０では、吸気側駆動回路３０ａから第２の電磁コイル３０９に対して指示電流が印加されている時は、第２コア３０２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャ３１１との間に、アーマチャ３１１を第２コア３０２側へ変位させる方向の電磁力が発生するため、アーマチャ３１１がロアスプリング３１６の付勢力に抗して第２コア３０２に当接した状態となる。
【００６０】
アーマチャ３１１が第２コア３０２に当接した状態にあると、アーマチャシャフト３１０がロアスプリング３１６の付勢力に抗して弁軸２８ｂを開弁方向へ押圧することになり、その押圧力によって吸気弁２８が全開状態に保持される。
【００６１】
また、上記した吸気側電磁駆動機構３０では、全閉状態にある吸気弁２８を開弁させる場合は、先ず吸気側駆動回路３０ａが第１の電磁コイル３０８に対する指示電流の印加を停止する。
【００６２】
このとき、第１コア３０１と第１の電磁コイル３０８とアーマチャシャフト３１０との間でアーマチャ３１１を第１コア３０１に引き付ける電磁力が消滅するため、アーマチャ３１１及び吸気弁２８がアッパスプリング３１４の付勢力を受けて開弁方向へ変位する。
【００６３】
吸気側駆動回路３０ａは、アーマチャ３１１がアッパスプリング３１４の付勢力を受けて第２コア３０２の近傍まで変位した時点で、第２の電磁コイル３０９に対して指示電流を印加することにより、第２コア３０２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャ３１１との間にアーマチャ３１１を第２コア３０２に引き付ける電磁力を発生させる。この電磁力によりアーマチャ３１１が第２コア３０２と当接する位置（開弁側変位端）まで変位し、その結果、吸気弁２８が全開状態となる。
【００６４】
一方、上記した吸気側電磁駆動機構３０では、全開状態にある吸気弁２８を閉弁させる場合は、先ず吸気側駆動回路３０ａが第２の電磁コイル３０９に対する指示電流の印加を停止する。
【００６５】
このとき、第２コア３０２と第２の電磁コイル３０９とアーマチャシャフト３１０との間でアーマチャ３１１を第２コア３０２に引き付ける電磁力が消滅するため、アーマチャ３１１及び吸気弁２８がロアスプリング３１６の付勢力を受けて閉弁方向へ変位する。
【００６６】
吸気側駆動回路３０ａは、アーマチャ３１１がロアスプリング３１６の付勢力を受けて第１コア３０１の近傍まで変位した時点で、第１の電磁コイル３０８に対して指示電流を印加することにより、第１コア３０１と第１の電磁コイル３０８とアーマチャ３１１との間に、アーマチャ３１１を第１コア３０１へ引き付ける電磁力を発生させる。この電磁力によりアーマチャ３１１が第１コア３０１と当接する位置（閉弁側変位端）まで変位し、その結果、吸気弁２８の弁体２８ａが弁座１２に着座する。
【００６７】
このように吸気側駆動回路３０ａが第１の電磁コイル３０８と第２の電磁コイル３０９とに対して所定のタイミングで交互に指示電流を印加することにより、アーマチャ３１１が閉弁側変位端と開弁側変位端との間で進退動作し、それに伴って弁軸２８ｂが進退駆動されると同時に弁体２８ａが開閉動作することになる。 従って、吸気側駆動回路３０ａが第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９に対する指示電流の印加タイミングを変更することにより、吸気弁２８の開閉タイミングを任意に制御することが可能となる。
【００６８】
尚、上記した吸気側電磁駆動機構３０には、アジャストボルト３１３の上面に取り付けられた加速度センサ３１７を備えている。この加速度センサ３１７は、該加速度センサ３１７に伝播される振動エネルギの大きさに応じた電気信号を出力するセンサである。
【００６９】
ここで図１に戻り、上述したように構成された内燃機関１には、該内燃機関１の運転状態を制御するための電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）２０が併設されている。
【００７０】
前記ＥＣＵ２０には、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、空燃比センサ４８、クランクポジションセンサ５１、水温センサ５２、加速度センサ３１７等の各種センサが電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がＥＣＵ２０に入力されるようになっている。
【００７１】
前記ＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等が電気配線を介して接続され、ＥＣＵ２０は、上記した各種センサの出力信号値をパラメータとして、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、或いはスロットル用アクチュエータ４０を制御することが可能になっている。
【００７２】
ここで、ＥＣＵ２０は、図４に示されるように、双方向性バスによって相互に接続されたＣＰＵ４０１とＲＯＭ４０２とＲＡＭ４０３とバックアップＲＡＭ４０４と入力ポート４０５と出力ポート４０６とを備えるとともに、前記入力ポート４０５に接続されたＡ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ）４０７を備えている。
【００７３】
前記Ａ／Ｄ４０７には、スロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、空燃比センサ４８、水温センサ５２、加速度センサ３１７等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと電気配線を介して接続されている。このＡ／Ｄ４０７は、上記した各センサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換した後に前記入力ポート４０５へ送信する。
【００７４】
前記入力ポート４０５は、前述したスロットルポジションセンサ４１、アクセルポジションセンサ４３、エアフローメータ４４、空燃比センサ４８、水温センサ５２、加速度センサ３１７等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと前記Ａ／Ｄ４０７を介して接続されるとともに、クランクポジションセンサ５１のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサと接続されている。
【００７５】
前記入力ポート４０５は、各種センサの出力信号を直接又はＡ／Ｄ４０７を介して入力し、それらの出力信号を双方向性バス４００を介してＣＰＵ４０１やＲＡＭ４０３へ送信する。
【００７６】
前記出力ポート４０６は、イグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、スロットル用アクチュエータ４０等と電気配線を介して接続されている。前記出力ポート４０６は、ＣＰＵ４０１から出力された制御信号を双方向性バス４００を介して入力し、その制御信号をイグナイタ２５ａ、吸気側駆動回路３０ａ、排気側駆動回路３１ａ、燃料噴射弁３２、又はスロットル用アクチュエータ４０へ送信する。
【００７７】
前記ＲＯＭ４０２は、燃料噴射弁３２から噴射すべき燃料量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射弁３２から燃料を噴射すべき時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、イグナイタ２５ａから点火栓２５へ駆動電力を印加すべきタイミング（点火時期）を決定する点火タイミング決定制御ルーチン、吸気弁２８の開閉タイミングを決定するための吸気弁開閉タイミング制御ルーチン、排気弁２９の開閉タイミングを決定するための排気弁開閉タイミング制御ルーチン、吸気側駆動回路３０ａから吸気側電磁駆動機構３０へ印加すべき指示電流の波形を制御するための吸気側電流調整制御ルーチン、排気側駆動回路３１ａから排気側電磁駆動機構３１へ印加すべき指示電流の波形を制御するための排気側電流調整制御ルーチン、スロットル弁３９の開度を決定するためのスロットル開度制御ルーチン等のアプリケーションプログラムを記憶している。
【００７８】
前記ＲＯＭ４０２は、前記したアプリケーションプログラムに加え、各種の制御マップを記憶している。前記した制御マップは、例えば、内燃機関１の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関１の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気弁２８の開閉タイミングとの関係を示す吸気弁開閉タイミング制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気弁２９の開閉タイミングとの関係を示す排気弁開閉タイミング制御マップ、内燃機関１の運転状態と吸気側電磁駆動機構３０に印加すべき指示電流値との関係を示す吸気側指示電流値制御マップ、内燃機関１の運転状態と排気側電磁駆動機構３１に印加すべき指示電流値との関係を示す排気側指示電流値制御マップ、内燃機関１の運転状態とスロットル弁３９の開度との関係を示すスロットル開度制御マップ等である。
【００７９】
前記ＲＡＭ４０３は、各センサの出力信号やＣＰＵ４０１の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ５１の出力信号に基づいて算出される機関回転数等である。前記ＲＡＭ４０３に記憶される各種のデータは、クランクポジションセンサ５１が信号を出力する度に最新のデータに更新される。
【００８０】
前記バックアップＲＡＭ４０４は、内燃機関１の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリであり、各種制御に係る学習値や、異常を発生した箇所を特定する情報等を記憶する。
【００８１】
前記ＣＰＵ４０１は、前記ＲＯＭ４０２に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、燃料噴射制御、点火制御、スロットル制御、吸気弁開閉制御、排気弁開閉制御などを実行する。
【００８２】
ここで、ＣＰＵ４０１が吸気側駆動回路３０ａ及び排気側駆動回路３１ａを介して行う吸気弁開閉制御及び排気弁開閉制御について、吸気弁開閉制御を例にとって説明する。
【００８３】
図５（ａ）〜（ｃ）は、吸気側電磁駆動機構３０に取り付けられた吸気弁２８が開弁状態から閉弁状態に移行する際、そのリフト量（図５（ａ）)、吸気側駆動回路３０ａから第１の電磁コイル３０８へ通電される指示電流（以下、指示電流と称する）の電流値（図５（ｂ））、及び吸気側駆動回路３０ａから第２の電磁コイル３０９（図５（ｂ））へ通電される指示電流の電流値がどのように変化するのか、それぞれの変化態様を同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【００８４】
先ず、図５（ａ）に示すように、アーマチャ３１１が第２の電磁コイル３０９に当接した状態（最大リフト量）にある吸気弁２８が、所定のタイミングで遷移（変位）を開始する。そして或る程度まで加速した後に所定の速度をもって上昇し、その後除々に減速して閉弁状態になったところ（最小リフト量）で停止する。ちなみに、吸気弁２８が閉弁位置に達する際には、弁体２８ａがロアヘッド１０の弁座１２へ到達（着座）するのとほぼ同時に、アーマチャ３１１が第１の電磁コイル３０３へ到達（着座）する。
【００８５】
次に図５（ｂ）に示すように、吸気弁２８を動作させるべく吸気側駆動回路３０ａを介して第１の電磁コイル３０８に通電される指示電流の電流波形は、比較的大きな電流値Ｉ１を所定時間継続し、一旦電流値Ｉ２まで下げ、次に比較的小さな電流値Ｉ３を所定時間継続して、その後さらに小さな電流値Ｉ４を保持するといったものとなる。
【００８６】
一方、図５（ｃ）に示すように、第２の電磁コイル３０９に通電する電流は、吸気弁２８の閉弁動作が開始される直前まで所定の電流値Ｉ５に保持する。この状態から同電流値Ｉ５を電流値Ｉ６まで降下させる（若しくは逆方向へ電流を流す）ことで吸気弁２８の閉弁動作が開始される。電流値Ｉ６は、その後さらに所定の電流値Ｉ７（ほぼ「０」値であるのが好適である）に切り替わる。
【００８７】
すなわち、第１及び第２の電磁コイル３０８、３０９に全く通電が行われていない状態でも、アーマチャ３１１を中立状態に保持するアッパスプリング３１４及びロアスプリング３１６の付勢力が作用している。このため、吸気弁２８を開弁状態に保持するには、所定値Ｉ２の電流（保持電流）が第２の電磁コイル３０９に通電されている必要がある。この保持電流の通電が中断されることで（時刻ｔ０）、アッパスプリング３１４及びロアスプリング３１６の付勢力がアーマチャ３１１を中立状態に復元させる力として作用し、閉弁動作が開始される。その後、時刻ｔ１において第１の電磁コイル３０８に所定量Ｉ１の電流が通電されることで、閉弁動作が加速される。
【００８８】
その後、一旦電流値を所定値Ｉ３まで降下させ、続けて比較的小さな電流値Ｉ３をもって通電を継続することにより吸気弁２８が減速され、弁体２８ａ及びアーマチャ３１１が穏かに着座する（時刻ｔｃ）。
【００８９】
弁体２８ａ及びアーマチャ３１１の着座後は、弁体２８ａ及びアーマチャ３１１を中立状態に復元させようとするアッパスプリング３１４及びロアスプリング３１６の付勢力に抗してこれらの弁体２８ａ及びアーマチャ３１１を着座状態（吸気弁２８を閉弁状態）に保持する電磁力を第１の電磁コイル３０８が発生するように、第１の電磁コイル３０８に対する所定値Ｉ４の電流（保持電流）の通電が次回の開弁動作の開始まで持続されることとなる。
【００９０】
開弁動作に関しては、第１の電磁コイル３０８への通電が上記閉弁動作における第２の電磁コイル３０９への通電と同様の態様で実行される一方、第２の電磁コイル３０９への通電が上記閉弁動作における第１の電磁コイル３０８への通電と同様の態様で実行される。
【００９１】
また、排気側電磁駆動機構３１への通電態様と排気弁２９の動作態様との関係も、上述した吸気側電磁駆動機構３０に関するものと同様である。このため、ここでの詳しい説明は割愛する。
【００９２】
次に、上記吸気弁２８の開閉弁動作に関し、第１及び第２の電磁コイル３０８、３０９への通電量を制御すべくＣＰＵ４０１によって行われる制御手順の概要について図６のフローチャートに沿って説明する。
【００９３】
図６に示すフローチャートは、第１及び第２の電磁コイル３０８、３０９へ供給される指示電流について、その電流値、通電タイミング、及び通電時間を含めた電流の波形を決定するための「開弁量制御ルーチン」を示すものである。
【００９４】
前記開弁量制御ルーチンは、ＣＰＵ４０１を通じて内燃機関１の始動と同時にその実行が開始されるとともに、所定時間毎（例えば、クランクポジションセンサ５１がパルス信号を出力する度）に繰り返し実行される。
【００９５】
前記開弁量制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ずステップＳ６０１において、吸気弁２８に対する開弁要求、若しくは閉弁要求が生じているか否かを判断する。ＣＰＵ４０１は、吸気弁２８の開弁要求又は閉弁要求の何れかが生じるまでステップＳ６０１の処理を繰り返し実行し、開弁要求又は閉弁要求が生じた時点でステップＳ６０２へ進む。
【００９６】
ステップＳ６０２においては、ＣＰＵ４０１は、吸気弁２８の目標となる開弁タイミング若しくは閉弁タイミング、及び弁体２８ａの変位速度等を含む吸気弁２８の動作態様や、燃焼室２４内の圧力のように吸気弁２８の動作に影響を及ぼすパラメータ（外乱）と相関のあるデータを入力する。
【００９７】
続くステップＳ６０３においては、ＣＰＵ４０１は、吸気弁２８が目標となる動作態様をもって開弁動作若しくは閉弁動作を実行するよう、先のステップＳ６０２で入力した外乱要素を加味しつつ、図示しないマップを参照して指示電流の電流波形を演算する。
【００９８】
なお、ここでいう指示電流の電流波形とは、先の図５において説明した電流値Ｉ０，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６及びＩ７の値の大きさや、当該各電流値間の切り替えタイミング等を意味する。
【００９９】
最後に、ＣＰＵ４０１は、Ｓ６０４において、上記ステップＳ６０３で求められた波形の指示電流を、第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９に供給する。
【０１００】
以上説明した制御手順に基づいて決定される指示電流の通電量に対応して、機関運転中は、吸気弁２８（排気弁２９も同様）の弁体２８ａが所定の変位区間を継続的に往復動作することとなる。
【０１０１】
ところで、かかる吸気側電磁駆動機構３０による吸気弁２８の開閉動作にあっては、弁体２８ａの変位速度を着座点（例えば、図４における時刻ｔｃに相当）直前で減速させ、弁体２８ａ及びアーマチャ３１１と、これら弁体２８ａ及びアーマチャ３１１の変位端に存在する変位規制部材（例えば、弁座１２や第１及び第２の電磁コイル３０８、３０９）との衝突を緩和することが好ましい。つまり、弁体２８ａ及びアーマチャ３１１が変位規制部材に勢いよく衝突すると、騒音の増加や各部材の耐久性低下を招くばかりか、弁体２８ａ及びアーマチャ３１１が変位規制部材から跳ね返ってしまう虞がある。
【０１０２】
このような実状に対し、吸気側電磁駆動機構３０の動作特性を学習し、その学習された動作特性に応じて吸気側電磁駆動機構３０を制御する、所謂学習制御を行う技術が知られている。
【０１０３】
吸気側電磁駆動機構３０に関する学習制御の方法としては、吸気側電磁駆動機構３０が実際に動作したときのアーマチャ３１１の着座速度を学習し、着座音の抑制とアーマチャ３１１と変位端との衝突による耐久性の低下などを抑制とを図るべく指示電流値を適正化する方法を例示することができる。
【０１０４】
ここで、アーマチャ３１１の着座点直前における減速量が最適化された場合のリフト量の変化態様（実線Ｓ）と、着座点直前における減速量が不十分である場合のリフト量の変化態様（一点鎖線Ａ）と、着座点直前における減速量が過大である場合のリフト量の変化態様（二点鎖線Ｂ）とを図７に示す。尚、図７（ｂ）は、先の図５（ｂ）と同じく、吸気弁２８のリフト量の変化態様（実線Ｓ）に対応する第１の電磁コイル３０８へ通電される指示電流の変化態様を、図７（ａ）と同一時間軸上に示したものである。
【０１０５】
先ず、図７（ａ）において一点鎖線Ａにて示すように、着座点直前での減速が不十分であると、目標となる着座点Ｃｈ（以下、目標着座点Ｃｈと記す）に比べ、実際の着座点（着座時期）が早まる。この場合、弁体２８ａやアーマチャ３１１が比較的速い変位速度を保持したままそれぞれの変位端に存在する弁座や第１の電磁コイル３０８に衝突することになる。
【０１０６】
一方、図７（ａ）において二点鎖線Ｂにて示すように、着座点直前での減速量が過大であると、目標となる着座点Ｃｈに比べ、実際の着座点（着座時期）は遅くなる。この場合、弁体２８ａやアーマチャ３１１が比較的早い時期に減速され、弁体２８ａが着座する前に一旦失速することもある。但し、所定値Ｉ１から所定値Ｉ２まで一旦下降した指示電流値が所定値Ｉ３まで再度上昇し、この値Ｉ３が所定時間持続されることで弁体２８ａやアーマチャ３１１の変位速度が再加速される。この結果、着座の際（着座直前）の変位速度（以下、着座速度と記す）はこの場合も最適値を上回ることとなる。
【０１０７】
上記のような着座点直前における弁体２８ａやアーマチャ３１１の挙動は、これらが弁座１２や第１の電磁コイル３０８に衝突するときの振動を観測することで正確に把握することができるようになる。
【０１０８】
すなわち、図７（ｃ）には、図７（ａ）における吸気弁２８のリフト量の変化曲線（実線Ｓ）に応じて吸気側電磁駆動機構３０の頂面に設けられた加速度センサ３１７が出力する検出信号の変化が示されている。また、図７（ｄ）には、その検出信号の振幅を所定時刻Ｏｂまで積算していったときの積算値itgrlの変化が示されている。
【０１０９】
図７（ｃ）に示すように、着座点（時期）とほぼ同時に加速度センサ３１７による検出信号は最大振幅を示し、その後急速に弱まって消滅する。また、加速度センサ３１７の検出信号が所定の閾値αを上回った時点から、所定時刻Ｏｂまでその信号振幅を累積的に積算していくと、図７（ｄ）に示すような波形が得られる。この信号振幅の積算開始点は、図７（ａ）におけるリフト量の変化曲線（実線Ｓ）上の目標着座点Ｃｈと一致するのが望ましいことは、上記説明からも明らかであるが、図７（ａ）中、一点鎖線Ａや二点鎖線Ｂとして示したように、減速が不十分か、或いは過大である場合には、着座点が目標着座点Ｃｈと異なるようになるとともに、加速度センサ３１７の検出信号の信号振幅を所定時刻まで積算して得られる積算値itgrlも最適なリフト量曲線に対応する値とは異なったものとなる。
【０１１０】
例えば図８は、加速度センサ３１７の検出信号が所定の閾値αを上回った後、その信号振幅を所定時刻Ｏｂまで累積的に積算して逐次得られる積算値itgrlを、先の図７（ａ）と対応するように、着座時の減速が適切に行われた場合（実線Ｓ）、着座時の減速が不十分な場合（一点鎖線Ａ）、及び着座時の減速量が過大である場合（二点鎖線）についてそれぞれを同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【０１１１】
この図８に示すように、着座時の減速が適切に行われると、着座点は目標着座点Ｃｈとほぼ一致することとなる。その一方、着座時の減速が不十分な場合、実際の着座タイミングが目標着座点Ｃｈより早まるとともに（着座点Ｃｈ'）、十分な減速がなされる前に、弁体２８ａやアーマチャ３１１が着座してしまうため、着座速度が大きく（衝撃エネルギーが大きく）加速度センサ３１７の検出信号の最大振幅や信号出力の持続時間が増大し、結果として所定時刻Ｏｂまでの信号振幅の積算値itgrlも相対的に大となる。
【０１１２】
また、着座時の減速量が過大である場合、検出信号の出力開始点（Ｃｈ''）は目標着座点Ｃｈより遅れるものの、先述したように弁体２８ａやアーマチャ３１１の変位速度が着座直前に再加速されることで、着座速度が大きく（衝撃エネルギーが大きく）所定時刻Ｏｂまでの信号振幅の積算値itgrlは相対的に大となる。
【０１１３】
すなわち、（Ａ）着座時の減速が不十分な場合、（Ｂ）着座時の減速が過大である場合のうち何れであれ、所定時刻Ｏｂまでの信号振幅の積算値itgrlが、着座時の減速が適切である場合にみられる信号振幅の積算値itgrlに比して大となることによって着座速度が最適値でない旨を認識することはできる。また、（Ａ）の場合には着座点が目標着座点Ｃｈより早まるのに対し、（Ｂ）の場合には着座点が目標着座点Ｃｈより遅れることで、両者を相互に識別することもできる。
【０１１４】
さらに、（Ａ）の場合であれ、（Ｂ）の場合であれ、実際の着座速度と最適値とのずれ量が大きくなるに従い、所定時刻Ｏｂまでの信号振幅の積算値itgrlは、単調に増加していくことが発明者らによって確認されている。
【０１１５】
そこで、ＣＰＵ４０１が吸排気弁２８、２９の開弁動作及び閉弁動作に関して、各加速度センサ３１７の検出信号の信号振幅を適宜の期間積算することで、この積算値itgrlと極めて大きな相関性を有する着座速度（若しくは着座速度と、その最適値とのずれ量）を推定検出することが容易となる。
【０１１６】
こうして推定検出された着座速度と最適値とのずれは、例えば吸気弁２８の閉弁動作に関する場合、先の図５（ｂ）及び図５（ｃ）にて説明した第１の電磁コイル３０８や第２の電磁コイル３０９へ通電される指示電流の波形を適宜調整することで修正することができる。従って、着座速度と最適値とのずれ量を逐次学習し、その学習されたずれ量に応じて、着座時若しくはその直前での弁体２８ａやアーマチャ３１１の変位速度に直接の影響を及ぼす指示電流値Ｉ１（図５（ｂ）参照）を最適化することにより、同着座速度を最適値に収束させることが可能となる。
【０１１７】
例えば図９は、上記した学習制御により指示電流値Ｉ１を逐次変更していく過程において、加速度センサ３１７の信号振幅の積算値itgrlと指示電流値Ｉ１との関係が収束していくまでの軌跡を概略的に示した図である。
【０１１８】
この図９に示すように、（Ａ）着座時の減速が不十分な場合には指示電流値Ｉ１を徐々に減少させ、（Ｂ）着座時の減速が過大である場合には指示電流値Ｉ１を徐々に増大させることで、指示電流値Ｉ１と積算値itgrlとの関係が最終的な収束点Ｐｄに収束されるようになる。この収束点Ｐｄに対応する積算値itgrldが、指示電流値Ｉ１の操作により実現し得る積算値の極小値であり、言い換えると、最適な着座速度を与える条件に相当する。
【０１１９】
このように、かかる学習制御によれば内燃機関１に搭載された吸気側電磁駆動機構３０の動作特性を適正化することが可能となる。
【０１２０】
一方、吸気側電磁駆動機構３０を搭載した内燃機関１が初めて運転されるとき、言い換えれば、吸気側電磁駆動機構３０を搭載した内燃機関１が初めて使用されるときには、前述の学習制御に時間がかかってしまい、その間の吸気弁２８の動作態様を所望の動作態様とすることができず、内燃機関１の運転状態が悪化してしまう虞がある。
【０１２１】
これは、吸気側電磁駆動機構３０の製造工程において、吸気側電磁駆動機構３０を構成する部材の初期公差、例えば、アーマチャ３１１やアーマチャシャフト３１０等の可動部材の重量、アッパスプリング３１４及びロアスプリング３１６のバネ定数、若しくは各構成部材の寸法等の公差が生じ、それらの初期公差によって個々の吸気側電磁駆動機構３０毎に動作特性が異なるにも関わらず、全ての吸気側電磁駆動機構３０が同一の指示電流値によって制御されることに起因していると考えられる。
【０１２２】
つまり、動作特性が互いに異なる複数の吸気側電磁駆動機構３０を搭載した内燃機関１が初めて使用（運転）される際に、それら吸気側電磁駆動機構３０の全てが同一のデフォルト値にて制御されると、個々の吸気弁２８毎にバルブタイミング、リフト量、あるいは変位速度などが異なってしまう可能性が高い。 このような状況下で前述した学習制御が実行されると、全ての吸気側電磁駆動機構３０の動作態様を統制のとれた適正な態様とするまでに時間がかかる場合がある。
【０１２３】
そこで、本実施の形態に係る電磁駆動弁の制御方法では、吸気側電磁駆動機構３０の出荷前、又は、吸気側電磁駆動機構３０が内燃機関１に組み付けられる前に、個々の吸気側電磁駆動機構３０の動作特性を学習するようにした。
【０１２４】
例えば、吸気側電磁駆動機構３０の製造と内燃機関１の製造とが異なる工場にて行われる場合には吸気側電磁駆動機構３０の出荷前に学習制御が行われ、吸気側電磁駆動機構３０の製造と内燃機関１の製造とが同一の工場にて行われる場合には吸気側電磁駆動機構３０が内燃機関１に組み付けられる前に学習制御が行われるようにする。
【０１２５】
ここで、吸気側電磁駆動機構３０の製造工程では、例えば、図１０に示すように、第１コア３０１、第２コア３０２、アッパキャップ３０５、ロアプレート３０７、第１の電磁コイル３０８、第２の電磁コイル３０９、アーマチャシャフト３１０、アーマチャ３１１、アッパリテーナ３１２、アジャストボルト３１３、アッパスプリング３１４、スプリングシート３１５、アッパプレート３１８、アッパブッシュ３１９、及びロアブッシュ３２０をアッパヘッド１１に組み付けるとともに、図示しない吸気側駆動回路３０ａをアッパヘッド１１に取り付けることにより、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが製造される。
【０１２６】
一方、内燃機関１の製造工程では、例えば、吸気弁２８、弁座１２、バルブガイド１３、及びロアスプリング３１６が組み付けられたロアヘッド１０に、上記した吸気側電磁駆動機構用アッセンブリを取り付けることによりシリンダヘッド１ａが製造され、次いでシリンダヘッド１ａをシリンダブロック１ｂに組み付けることにより内燃機関１が製造される。
【０１２７】
このような製造行程に対し、本実施の形態では、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが製造された時点で、該吸気側電磁駆動機構用アッセンブリを実際に動作させ、個々の吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの動作特性を学習させるようにした。
【０１２８】
吸気側電磁駆動機構用アッセンブリを実際に動作させるにあたり、本実施の形態では、図１１に示すような、ロアヘッド１０と同形状のダミーヘッド５００に、吸気弁２８と同形状の疑似弁体５１０ａ、疑似弁軸５１０ｂ、及び疑似ロアリテーナ５１０ｃからなる疑似吸気弁５１０、弁座１２と同形状の疑似弁座５２０、バルブガイド１３と同形状の疑似バルブガイド５３０、及びロアスプリング３１６と同形状の疑似ロアスプリング５４０が組み付けられた治具を用意し、この治具に吸気側電磁駆動機構用アッセンブリを取り付けるようにする。
【０１２９】
前記した治具において、疑似吸気弁５１０、疑似弁座５２０、疑似バルブガイド５３０、及び、疑似ロアスプリング５４０は、内燃機関１に組み付けるべく製造された吸気弁２８、弁座１２、バルブガイド１３、及びロアスプリング３１６の各々の初期公差の平均値を満たすよう形成されるものとする。
【０１３０】
すなわち、疑似吸気弁５１０は吸気弁２８の寸法、重量、及び摺動面（弁軸２８ｂの外周面）の摩擦係数の平均値を満たすよう形成され、疑似弁座５２０は弁座１２の寸法の初期公差の平均値を満たすよう形成され、疑似バルブガイド５３０はバルブガイド１３の寸法及び摺動面（バルブガイド１３の内周面）の摩擦係数の平均値を満たすよう形成され、さらに疑似ロアスプリング５４０はロアスプリング３１６の寸法、重量、及びバネ定数の初期公差の平均値を満たすよう形成されるものとする。
【０１３１】
上記したような治具を用いて、内燃機関１に組み付けられるべき全ての吸気側電磁駆動機構用アッセンブリについて学習制御を行うことにより、全ての吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの動作態様は、吸気弁２８、弁座１２、バルブガイド１３、ロアスプリング３１６、の初期公差の平均値に適合したものとなる。その結果、各吸気側電磁駆動機構用アッセンブリと実際に組み合わされる吸気弁２８、弁座１２、バルブガイド１３、或いはロアスプリング３１６に公差が生じていても、全ての吸気側電磁駆動機構３０の動作態様が互いに大きく異なるようなことがなく、所定の範囲内で統制のとれた動作態様を示すようになる。
【０１３２】
さらに、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関１に組み付けられた段階で吸気側電磁駆動機構３０の学習制御が行われる場合には、その時点で既に全ての吸気側電磁駆動機構３０が所定の範囲内で統制のとれた動作態様を示すようになっているため、学習制御に要する時間を短縮することが可能になるとともに、全ての吸気側電磁駆動機構３０の動作態様を統一化することも容易となる。
【０１３３】
以下、本実施の形態に係る学習制御について図１２〜図１５に基づいて説明する。ここでは、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの製造と内燃機関１の製造とが異なる工場で行われる場合を例に挙げて説明する。
【０１３４】
図１２は、本実施の形態において、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの製造から内燃機関１の製造までの一連の流れを概略的に示す図である。
【０１３５】
図１２において、先ず第１工程Ｓ１２０１では、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが製造される。
【０１３６】
第２工程Ｓ１２０２では、第１工程Ｓ１２０１で製造された吸気側電磁駆動機構アッセンブリが前述の図１１の説明で述べたような治具に組み付けられる。
【０１３７】
第３工程Ｓ１２０３では、アジャストボルト３１３の調整により、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリのアーマチャ３１１の中立位置が第１コア３０１と第２コア３０２との中間位置に合わせられる。
【０１３８】
第４工程Ｓ１２０４では、吸気側電磁駆動機構アッセンブリの吸気側駆動回路３０ａ及び加速度センサ３１７とＥＣＵ２０とが電気的に接続される。尚、この工程は、第２工程Ｓ１２０２の前後に行われるようにしても良い。
【０１３９】
第５工程Ｓ１２０５では、ＥＣＵ２０から吸気側駆動回路３０ａを介して第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９へ励磁電流（指示電流）の通電が開始される。
【０１４０】
第６工程Ｓ１２０６では、ＥＣＵ２０から吸気側駆動回路３０ａを介して第１の電磁コイル３０８及び第２の電磁コイル３０９へ励磁電流（指示電流）が通電された状態で、本実施の形態の要旨となる学習制御が実行される。尚、第６工程Ｓ１２０６が行われる前には、機関運転時と同等の動作環境を設定する工程が追加されるようにしてもよい。前記した動作環境としては、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリ周囲の温度や潤滑油の供給条件等を例示することができる。
【０１４１】
ここで、上記の第６工程Ｓ１２０６で行われる学習制御について図１３及び図１４に基づいて説明する。尚、図１３及び図１４には、疑似吸気弁５１０の閉弁動作に関し、該疑似吸気弁５１０の閉弁動作開始直後、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリに内蔵された第１の電磁コイル３０８に通電される指示電流の電流値Ｉ１（図５（ｂ），図７（ｂ）参照）を学習制御するための「学習制御ルーチン」を示す。
【０１４２】
図１３及び図１４に示す電流制御ルーチンは、吸気側電磁駆動機構アッセンブリの吸気側駆動回路３０ａ及び加速度センサ３１７と電気的に接続されたＥＣＵ２０のＣＰＵ４０１により周期的に実行されるルーチンである。
【０１４３】
［初回ルーチン］
前記学習制御ルーチンでは、ＣＰＵ４０１は先ず、ステップＳ１３０１において、本ルーチンの実行回数を記憶するカウンタaicntのカウント値が初期値「１」と等しいか否かを判別する。ここで、カウンタaicntは、ＲＡＭ４０３の所定のアドレスに設定された記憶領域であってもよく、ＣＰＵ４０１に内蔵されたレジスタであってもよい。
【０１４４】
ＣＰＵ４０１は、前記ステップＳ１３０１においてカウンタaicntのカウント値が初期値「１」と等しいと判定された場合はステップＳ１３０２へ進み、前記ステップＳ１３０１においてカウンタaicntのカウント値が初期値「１」と等しくないと判定された場合はステップＳ１４０１へ進む。
【０１４５】
尚、ステップＳ１３０２の処理は、初回ルーチンでのみ実行される処理であり、２回目以降のルーチンでは、ステップＳ１４０１に続く一連の処理が実行されることとなる。そこで、先ずステップＳ１３０２に続く初回ルーチンについて説明し、ステップＳ１４０１に続く処理については後述することとする。
【０１４６】
ステップＳ１３０２においてＣＰＵ４０１は、弁体２８ａ及びアーマチャ３１１の着座点の最新値ｔが目標着座点Ｃｈより早い時期にあるか否かを判別する。尚、着座点は、先の図７（ｃ）に示したように、加速度センサ３１７による出力信号が所定の閾値αを上回った時刻として検出される。
【０１４７】
ＣＰＵ４０１は、前記ステップＳ１３０２において弁体２８ａ及びアーマチャ３１１の着座点の最新値ｔが目標着座点Ｃｈより早い時期にあると判定された場合は、（Ａ）着座時の減速が不十分であると認識してステップＳ１０３に移行し、一方ステップＳ１３０２において弁体２８ａ及びアーマチャ３１１の着座点の最新値ｔが目標着座点Ｃｈより早い時期にないと判定された場合は、（Ｂ）着座時の減速が過大であると認識してステップＳ１０４に移行する。
【０１４８】
ステップＳ１３０３、Ｓ１３０４では、ＣＰＵ４０１は、後述の処理で指示電流値Ｉ１に加算されることとなる学習値Ｉ１aihを演算する。
【０１４９】
例えば、ステップＳ１３０３では、ＣＰＵ４０１は、バックアップＲＡＭ４０４の所定領域（以下、学習値記憶領域と称する）に記憶されている学習値Ｉ１aih（初回ルーチンではデフォルト値（例えば、“０”））を読み出し、その学習値Ｉ１aihから所定の補正値Ｉ１hを減算して新たな学習値Ｉ１aihを算出する。続いてＣＰＵ４０１は、新たに算出された学習値Ｉ１aihをバックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域に記憶させる。
【０１５０】
一方、ステップＳ１３０４では、ＣＰＵ４０１は、バックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域に記憶されている学習値Ｉ１aih（デフォルト値）を読み出し、その学習値Ｉ１aihに所定の補正値Ｉ１hを加算して新たな学習値Ｉ１aihを算出する。続いてＣＰＵ４０１は、新たに算出された学習値Ｉ１aihをバックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域に記憶させる。
【０１５１】
前記ステップＳ１３０３又はステップＳ１３０４の処理を実行し終えたＣＰＵ４０１は、ステップＳ１３０５へ進み、カウンタaicntのカウント値を１つインクリメントする。このようにカウンタaicntが更新されることにより、本ルーチンへの割り込み回数の履歴が残される他、２回目以降のルーチンではＣＰＵ４０１が初回ルーチンの実行完了を認識することが可能となる。
【０１５２】
ステップＳ１３０６では、ＣＰＵ４０１は、バックアップＲＡＭ４０４の所定領域（以下、指示電流値記憶領域と称する）に記憶されている指示電流値Ｉ１の前回値（初回ルーチンではデフォルト値）を読み出すとともに、バックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域から最新の学習値Ｉ１aih（この場合は、ステップＳ１３０３又はステップＳ１３０４で算出された学習値Ｉ１aih）を読み出し、前記指示電流値Ｉ１に前記学習値Ｉ１aihを加算して新たな指示電流値Ｉ１を算出する。新たに算出された指示電流値Ｉ１は、バックアップＲＡＭ４０４の指示電流値記憶領域に記憶される。
【０１５３】
上記のステップＳ１３０６の処理を実行し終えたＣＰＵ４０１は、本ルーチンの実行を一旦終了する。つまり、ＣＰＵ４０１は、前記ステップＳ１３０６の処理を実行し終えた時点で、初回ルーチンを実行し終えたことになる。
【０１５４】
［２回目以降のルーチン］
その後の２回目以降のルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、先ずステップＳ１３０１において、カウンタaicntのカウント値が初期値「１」と等しいか否かを判別する。言い換えれば、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１３０１において、今回のルーチンが初回ルーチンであるか又は２回目以降のルーチンであるかを判別する。２回目以降のルーチンでは、ＣＰＵ４０１は、前記ステップＳ１３０１においてカウンタaicntのカウント値が初期値「１」と等しくないと判定し、ステップＳ１４０１へ進むことになる。
【０１５５】
ステップＳ１４０１では、ＣＰＵ４０１は、前述した図７（ｄ）の説明で述べたように着座点から時刻０ｂまでの期間に加速度センサ３１７が出力した検出信号の振幅を積算して、最新の積算値itgrlを演算する。そして、ＣＰＵ４０１は、前記した最新の積算値itgrlが所定の閾値βを上回っているか否かを判別する。
【０１５６】
ここで、積算値itgrlが閾値β以下であるときは、着座時の減速が最適な態様で行われ、弁体２８ａやアーマチャ３１１が着座時に発する振動も適当であることになる。従って、前記ステップＳ１４０１において前記した最新の積算値itgrlが閾値β以下であると判定された場合は、ＣＰＵ４０１は、着座時の減速が最適な態様で行われているとみなし、ステップＳ１３０５へスキップしてカウンタaicntのカウント値を１つインクリメントする。
【０１５７】
次いで、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１３０６へ進み、バックアップＲＡＭ４０４の指示電流値記憶領域から指示電流値Ｉ１を読み出すとともに、バックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域から学習値Ｉ１aihを読み出す。その際、バックアップＲＡＭ４０４から読み出される学習値Ｉ１aihは、積算値itgrlを修正するためのパラメータ（補正値Ｉ１h）が加味されていない学習値Ｉ１aihとなる。つまり、前述したステップＳ１４０１において着座時の減速が最適な態様で行われていると判定された場合には、既存の学習値Ｉ１aihをそのまま使用して指示電流値Ｉ１が更新されることになる。
【０１５８】
一方、上記のステップＳ１４０１において前記した最新の積算値itgrlが閾値βを上回っていると判定された場合は、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１４０２以降の処理を実行することになる。
【０１５９】
ステップＳ１４０２以降の処理は、基本的に前述した図８の説明で述べた制御に準じて積算値itgrlと指示電流値Ｉ１（厳密には指示電流値Ｉ１の学習値Ｉ１aih）との関係を収束点Ｐｄに向かって収束させるための学習値調整処理となる。
【０１６０】
この学習値調整処理では、ＣＰＵ４０１は、図１５に示すように、学習値Ｉ１aihを徐々に変更しつつ、この変更に伴う積算値itgrlの変化を観測することにより、指示電流値Ｉ１と積算値itgrlとの関係が収束点Ｐｄへ収束されるようにする。
【０１６１】
具体的には、ＣＰＵ４０１は、積算値itgrlが大きくなるほど学習値Ｉ１aihの変更量（率）も大きくするとともに、積算値itgrlが小さくなるほど学習値Ｉ１aihの変更量（率）が小さくなるように制御を行う。言い換えれば、ＣＰＵ４０１は、学習値Ｉ１aihと積算値itgrlにより決定される座標位置が収束点から遠くなるほど補正値Ｉ１hを大きくする一方、前記の座標位置が収束点に近づくほど補正値Ｉ１hを小さくすることにより、収束点Ｐｄへの収束性を高める一方、収束点Ｐｄ近傍における制御の緻密性を確保する。
【０１６２】
このような学習値調整処理を実際に行うにあたり、ＣＰＵ４０１は、先ずステップＳ１４０２において、バックアップＲＡＭ４０４に予め設定されている前回積算値記憶領域から前回の積算値itgrloldを読み出し、この前回の積算値itgrloldと前述のステップＳ１４０１で算出された最新の積算値itgrlとの差分（以下、積算値差と記す）Δitgrlを算出する（図１５を併せ参照）。さらに、ＣＰＵ４０１は、バックアップＲＡＭ４０４の前回積算値記憶領域に記憶されている前回積算値itgrloldを前記した最新の積算値itgrlにより更新する。
【０１６３】
ステップＳ１４０３では、ＣＰＵ４０１は、バックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域に記憶されている学習値Ｉ１aihを最新の学習値として読み出すとともに、バックアップＲＡＭ４０４に予め設定されている前回学習値記憶領域から前回の学習値Ｉ１aiholdを読み出す。ＣＰＵ４０１は、前記した最新の学習値Ｉ１aihと前回の学習値Ｉ１aiholdとの差分（以下、学習値差と称する）ΔＩ１aihを算出する。
【０１６４】
ステップＳ１４０４では、ＣＰＵ４０１は、バックアップＲＡＭ４０４の前回学習値記憶領域に記憶されている前回学習値Ｉ１aiholdを前記した最新の学習値Ｉ１aihにより更新する。
【０１６５】
以降のステップＳ１４０５〜ステップＳ１４１２では、ＣＰＵ４０１は、上記したステップＳ１４０２及びステップＳ１４０３で得られた情報（積算値差Δitgrl、学習値差ΔＩ１aih）をもとに以下のような判定及び処理を実行する。
【０１６６】
すなわち、図１５に示す座標（itgrl，Ｉ１aih）が収束点Ｐｄに向かっている限り、積算値差Δitgrlは、負の数値であることは明らかであるため、積算値差Δitgrlが正の数値となった場合には、座標（itgrl，Ｉ１aih）が収束点Ｐｄを通過したと判定することが可能となる。
【０１６７】
また、座標（itgrl，Ｉ１aih）が図１５中に示す（Ａ）の側から（Ｂ）の側に向かっているときは、学習値差ΔＩ１aihが負の数値となる一方、座標（itgrl，Ｉ１aih）が（Ｂ）の側から（Ａ）の側に向かっているときは、学習値差ΔＩ１aihが正の数値となる。
【０１６８】
以上の観点から、（１）積算値差Δitgrlが所定値「−Ｃ」（−Ｃ＜０）より小さく、且つ、学習値差ΔＩ１aihが「０」以下である場合には、図１５における座標（itgrl，Ｉ１aih）が（Ａ）の側から収束点Ｐｄに向かっていると判定することができ、（２）積算値差Δitgrlが所定値「−Ｃ」より小さく、且つ、学習値差ΔＩ１aihが「０」より大きい場合には、図１５における座標（itgrl，Ｉ１aih）が（Ｂ）の側から収束点Ｐｄに向かっていると判定することができ、（３）積算値差Δitgrlが所定値「Ｃ」（Ｃ＞０）より大きく、且つ、学習値差ΔＩ１aihが「０」以下である場合には、図１５における座標（itgrl，Ｉ１aih）が（Ａ）の側から（Ｂ）の側に向かって収束点Ｐｄを通過したと判定することができ、（４）積算値差Δitgrlが所定値「Ｃ」より大きく、且つ、学習値差ΔＩ１aihが「０」より大きい場合には、図１５における座標（itgrl，Ｉ１aih）が（Ｂ）の側から（Ａ）の側に向かって収束点Ｐｄを通過したと判定することができる。
【０１６９】
そこで、上記（１）の条件が成立した場合には、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１４０５及びステップＳ１４０６を順次実行し、学習値Ｉ１aihから所定の補正値Ｉ１hを減算して最新の学習値Ｉ１aihを算出する。
【０１７０】
また、上記（２）の条件が成立した場合は、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１４０７及びステップＳ１４０８を順次実行し、学習値Ｉ１aihに所定の補正値Ｉ１hを加算して最新の学習値Ｉ１aihを算出する。
【０１７１】
また、上記（３）の条件が成立した場合は、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１４０９及びステップＳ１４１０を順次実行し、学習値Ｉ１aihに所定の補正値Ｉ１hを加算して最新の学習値Ｉ１aihを算出する。
【０１７２】
また、上記（４）の条件が成立した場合には、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１４１１及びステップＳ１４１２を順次実行し、学習値Ｉ１aihから所定の補正１hを減算して最新の学習値Ｉ１aihを算出する。
【０１７３】
このようにステップＳ１４０６、ステップＳ１４０８、ステップＳ１４１０、又はステップＳ１４１２において最新の学習値Ｉ１aihが算出されると、ＣＰＵ４０１は、この最新の学習値Ｉ１aihにより、バックアップＲＡＭ４０４の学習値記憶領域に記憶されている学習値Ｉ１aihを更新し、次いでステップＳ１３０５へ進む。
【０１７４】
ステップＳ１３０５では、ＣＰＵ４０１は、カウンタaicntのカウント値を１つインクリメントする。
【０１７５】
続いて、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１３０６において、補正値Ｉ１hが加味された学習値Ｉ１aihを用いて指示電流値Ｉ１を更新し、その後の処理を一旦終了する。
【０１７６】
尚、上記した（１）〜（４）の何れの条件も成立しない場合は、積算値差Δitgrlが所定範囲（「−Ｃ」以上、「Ｃ」以下）にあることになるため、ＣＰＵ４０１は、座標（itgrl，Ｉ１aih）が収束点Ｐｄと十分近い位置にあると判定することができる。従って、上記した（１）〜（４）の何れの条件も成立しない場合には、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１４０５、ステップＳ１４０７、ステップＳ１４０９、及び、ステップＳ１４１１を順次経てステップＳ１３０５へ進むことになる。
【０１７７】
そして、ＣＰＵ４０１は、ステップＳ１３０５においてカウンタaicntのカウント値を１つインクリメントし、続くステップＳ１３０６において補正値Ｉ１hが加味されていない学習値Ｉ１aihによって指示電流値Ｉ１を更新することになる。
【０１７８】
ちなみに、前記したステップＳ１４０６、ステップＳ１４０８、ステップＳ１４１０、及び、ステップＳ１４１２にて適用される補正値Ｉ１hについては、積算値itgrlが大きくなるに従って該補正値が相対的に大きな値となり、積算値itgrlが小さくなるに従って該補正値が相対的に小さな値となるよう予めマップ上に記憶させておくようにしてもよく、若しくは積算値itgrlをパラメータとして適宜演算するようにしてもよい。
【０１７９】
このように学習制御ルーチンが繰り返し実行されることにより、指示電流値Ｉ１の最適値が求められる。上記した学習制御ルーチンにおいて更新された指示電流値Ｉ１が最適値であるか否かを判別する方法としては、例えば、上記した（１）〜（４）の条件が何れも成立しないとき、つまり積算値差Δitgrlが所定範囲（「−Ｃ」以上、「Ｃ」以下）にあるときの指示電流値Ｉ１を最適値と判定する方法を例示することができる。このようにして求められた指示電流値Ｉ１の最適値は、バックアップＲＡＭ４０４の指示電流値記憶領域にデフォルト値として記憶されるようにしてもよく、ＲＯＭ４０２の所定領域に指示電流値Ｉ１のデフォルト値として記憶されるようにしてもよい。
【０１８０】
尚、疑似吸気弁５１０の開弁動作については、第１の電磁コイル３０８に通電される指示電流と第２の電磁コイルに通電される指示電流とを入れ替えることにより、図６で説明した「開弁量制御ルーチン」、並びに図１３及び図１４で説明した「学習制御ルーチン」の制御ロジックを基本的にはそのまま適用することができる。
【０１８１】
従って、内燃機関１に搭載される全ての吸気側電磁駆動機構用アッセンブリについて上記した学習制御ルーチンを実行することにより、内燃機関１に搭載されるＥＣＵ２０には、個々の吸気側電磁駆動機構用アッセンブリに対応した最適な指示電流値Ｉ１がデフォルト値として記憶されることになる。
【０１８２】
ここで図１２に戻り、前記した第６工程Ｓ１２０６の学習制御により求められた指示電流値Ｉ１（デフォルト値）が予め設定された所定の基準範囲にあれば、第７工程Ｓ１２０７が行われることになるが、第６工程Ｓ１２０６の学習制御により求められた指示電流値Ｉ１（デフォルト値）が前記した所定の基準範囲から外れていると、アーマチャ３１１が中立位置に正確に配置されるようアジャストボルト３１３が再度微調整された上で、前記した第６工程Ｓ１２０６が再度実行されることになる。こうした指示電流値Ｉ１の学習制御とアジャストボルト３１３の微調整とは、指示電流値Ｉ１が所定の基準範囲内となるまで交互に繰り返される。
【０１８３】
第７工程Ｓ１２０７では、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが治具からはずされる。その際、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリとＥＣＵ２０とが分離されるようにしてもよいが、それら吸気側電磁駆動機構用アッセンブリとＥＣＵ２０との組み合わせが後に識別できるようにすることが好ましい。
【０１８４】
続く第８工程Ｓ１２０８では、前記した第６工程Ｓ１２０６の学習制御において互いに接続された吸気側電磁駆動機構用アッセンブリとＥＣＵ２０とが組にされて、内燃機関１の製造工場へ納品される。尚、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリに係る学習制御において、ＥＣＵ２０の代わりに専用の制御回路が用いられる場合には、その制御回路と吸気側電磁駆動機構用アッセンブリとが一組にされて内燃機関１の製造工場へ納品されるようにしてもよい。
【０１８５】
第９工程Ｓ１２０９では、前記第８工程Ｓ１２０８で納品された吸気側電磁駆動機構用アッセンブリとＥＣＵ２０とを一組にして内燃機関１に組み付け及び接続される。尚、前記した第８工程Ｓ１２０８においてＥＣＵ２０の代わりに専用の制御回路が吸気側電磁駆動機構用アッセンブリとともに納品された場合には、該第９工程Ｓ１２０９において、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリを内燃機関１に組み付けるとともに、前記の制御回路に記憶された学習内容を内燃機関１のＥＣＵ２０へ別途転送するようにしてもよい。
【０１８６】
第１０工程Ｓ１２１０では、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリ及びＥＣＵ２０が内燃機関１に組み付けられた状態で、前記の第６工程Ｓ１２０６と同様の制御手順に従って指示電流値Ｉ１の学習制御が行われる。その際、内燃機関１をテスター等に組み付けた状態で運転させ、内燃機関１の負荷を適宜変更することで各負荷に対応した指示電流値Ｉ１の最適値を求めるようにすることが好ましい。そして、各負荷毎の最適な指示電流値Ｉ１をデフォルト値としてＥＣＵ２０に記憶させる。
【０１８７】
第１１工程Ｓ１２１１では、内燃機関１とＥＣＵ２０とが一組にされて出荷される。
【０１８８】
以上述べたように、内燃機関１に取り付けられるべき吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの出荷前に、それら全ての吸気側電磁駆動機構用アッセンブリを前述の図１１の説明で述べたような治具に取り付けて指示電流値Ｉ１の学習制御が実行されることにより、全ての吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの動作態様は、吸気弁２８、弁座１２、バルブガイド１３、ロアスプリング３１６の初期公差の平均値に適合したものとなる。つまり、全ての吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが耐久性能や騒音抑制性能に関して統制のとれた適当な態様で動作するように初期設定されることになる。
【０１８９】
この結果、内燃機関１の製造工程において各吸気側電磁駆動機構用アッセンブリと実際に組み合わされる吸気弁２８、弁座１２、バルブガイド１３、或いはロアスプリング３１６に公差が生じていても、吸気側電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関１に組み付けられた後に初めて内燃機関１が運転されるときには、全ての吸気弁２８の動作態様が互いに大きく異なることなく所定の範囲内で統制のとれた態様を示すようになる。
【０１９０】
また、排気側電磁駆動機構３１についても、前述した図１１の説明で述べた治具と同等の治具を用いて、吸気側電磁駆動機構３０と同様の制御ロジックを適用することにより、全ての排気側電磁駆動機構３１が耐久性能や騒音抑制性能に関して統制のとれた適当な態様で動作するように初期設定されることになり、内燃機関１が組み上げられた後に初めて運転されるときには、全ての排気弁の動作態様が互いに大きく異なることなく所定の範囲内で統制のとれた動作態様を示すようになる。
【０１９１】
従って、本実施の形態に係る電磁駆動弁の制御方法によれば、内燃機関１が組み上げられた後に初めて内燃機関１が運転されるときには、吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１の学習制御に要する時間を短縮することが可能になるとともに、弁の脱調等を抑制することも可能となる。
【０１９２】
更に、内燃機関１が組み上げられた段階で再度吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１の学習制御を行うことにより、内燃機関１が車両に搭載された後に初めて運転されるときには、全ての吸排気弁２８、２９が最適な態様で動作することになり、吸気側電磁駆動機構３０及び排気側電磁駆動機構３１の学習制御に時間がかからなくなる。
【０１９３】
尚、本実施の形態にかかる学習制御によって各電磁駆動機構用アッセンブリ毎に得られた指示電流値の最適値のばらつき（例えば各電磁駆動機構用アッセンブリ毎に得られた最適値と、ＥＣＵ２０の製造段階でＲＯＭ４０２に記憶される基準値との間にみられる偏差）を、電磁駆動機構の製造工程にフィーバックさせるようにすれば、各電磁駆動機構毎の公差を小さくすることも容易となる。
【０１９４】
また、本実施の形態では、図５における指示電流値Ｉ１について学習制御を行う例について述べたが、図５における指示電流値Ｉ２等他の指示電流値について学習制御を行うこと、或いはこれら指示電流値を併せて同時に学習制御することとしてもよい。更に、制御対象として基準となる電流波形も、図５（ｂ）に示した矩形波に限られるものではない。要は、弁体やアーマチャを所定の速度で変位させるとともに、これらを着座点到達前に減速させる電流波形を基準の電流波形として適用し、このうち、弁体やアーマチャの変位区間中、所定位置における当該弁体やアーマチャの変位速度に対応する電流供給量（指示電流値）を「学習制御ルーチン」（図１３，図１４）と同等の制御ロジックに従って、適宜変更すれば、上記各実施の形態と同等若しくはこれに準ずる効果を奏することはできる。
【０１９５】
また、本実施の形態では、吸気弁２８や排気弁２９の開閉弁動作に伴って発生する振動エネルギーに関する情報を検出する手段として、加速度センサ３１７を適用することとしたが、周知のノックセンサ等、振動エネルギーに関する情報を検出する他の検出手段を適用することもできる。その際、上記したような検出手段によって検出される信号出力は、必ずしも振動エネルギーと直線的な相関関係を有するものでなくてもよく、要は、振動エネルギーに関する情報を反映する検出信号を出力するものであればよい。
【０１９６】
また、本実施の形態において、加速度センサ３１７に出力させる検出信号は、各電磁駆動機構の機械的な特性にもよるが、アーマチャが各電磁コイルに衝突する際に発する振動と、弁体が弁座に衝突する際に発する振動（閉弁動作時のみ）とのうち何れの振動に関するものであってもよく、また、それら振動の合成に関するものであってもよい。
【０１９７】
また、本実施の形態に係る積算値itgrlは、例えば各加速度センサ３１７による出力信号を、所定時間（出力信号が閾値αを上回ってから所定時刻Ｏｂまで）分、例えば周知積分回路で処理することによって容易に得ることができる。この他、例えば、これも周知のピークホールド回路等、出力信号のピーク値を逐次検出する回路を利用して所定時間分の検出信号を確保しておき、当該確保された信号を適宜加工することによって積算値itgrlに相当するパラメータを得ることもできる。
【０１９８】
また、本実施の形態では、加速度センサ３１７の検出信号の信号振幅を適宜の期間積算することで、この積算値itgrlと極めて大きな相関性を有する着座速度を推定検出しているが、検出素子とこの検出素子と所定の隙間をもって対向する対象物との距離を検出可能な周知のギャップセンサを適用して上記着座速度を検出するようにしてもよい。
【０１９９】
その際、吸排気弁２８、２９のリフト量を微小時間間隔で観測するとともに、各観測点間の信号出力差を時間微分することで、各観測点における弁体等の変位速度を求めることができる。特に、例えば最大リフト量に相当するギャップを閾値として予め設定しておくことにより、ギャップセンサからの信号出力から演算されるギャップが閾値を上回る観測点を着座点として認識し、その観測点若しくはその観測点の直前の観測点における変位速度を着座速度と推定することができる。尚、各吸排気弁２８、２９のリフト量を微分して得られる速度信号に基づいて着座速度を推定することもできる。
【０２００】
このようにして推定された着座速度を、前述した「学習制御ルーチン」において積算値itgrlと同等のパラメータとして取り扱うことにより、本実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【０２０１】
また、本実施の形態における電磁駆動機構３０、３１は、アーマチャの変位する両変位端にそれぞれ電磁コイルを備えるとともに、２本のスプリングがアーマチャを中立位置に保持すべく互いに対向する方向に向かってアーマチャを付勢する構成を有している。これに対し、アーマチャの変位方向に沿って、一方の側からのみスプリングが当該アーマチャを付勢するとともに他方の側にはアーマチャの変位動作を規制する規制部材を設け、さらに、スプリングの付勢力と対向する方向のみに向かってアーマチャに吸引力が作用するように電磁石を配設するよう各電磁駆動機構を構成してもよい。
【０２０２】
また、本実施の形態では、吸排気弁２８、２９及びアーマチャ３１１の着座速度を学習して指示電流値のデフォルト値を最適化する例について述べたが、吸排気弁２８、２９及びアーマチャ３１１の所定位置における変位速度を学習して指示電流値のデフォルト値を最適化するようにしてもよく、吸排気弁２８、２９及びアーマチャ３１１の所定の時期における変位位置を学習して指示電流値のデフォルト値を最適化するようにしてもよく、又は電磁駆動機構用アッセンブリに付随する加速度センサ３１７などの出力特性を学習して指示電流値のデフォルト値を最適化するようにしてもよい。
【０２０３】
【発明の効果】
本発明に係る電磁駆動弁の制御方法では、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられる前に、該電磁駆動機構用アッセンブリの学習制御が行われるため、電磁駆動機構用アッセンブリが内燃機関に組み付けられた後に初めて使用される際には、組み付け前に行われた学習制御に従って電磁駆動機構用アッセンブリが制御されることになり、該電磁駆動機構用アッセンブリの学習制御に時間がかからなくなる。この結果、電磁駆動機構用アッセンブリが初めて使用される際には、該電磁駆動機構用アッセンブリを所望の態様で動作させ易くなり、電磁駆動機構用アッセンブリの制御性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る内燃機関の概略構成を示す平面図
【図２】 本発明に係る内燃機関の概略構成を示す断面図
【図３】 吸気側電磁駆動機構の内部構成を示す図
【図４】 ＥＣＵの内部構成を示すブロック図
【図５】 吸気弁が開弁状態から閉弁状態に移行する際のリフト量、並び に第１の電磁コイルに通電される指示電流等の変化態様を示す タイムチャート
【図６】 実施の形態に係る開弁量制御ルーチンを示すフローチャート
【図７】 吸気弁が開弁状態から閉弁状態に移行する際のリフト量、及び 第１の電磁コイルに通電される指示電流等の変化態様を示すタ イムチャート
【図８】 加速度センサの検出信号の信号振幅を累積的に積算して得られ る積算値の変化態様を示すタイムチャート
【図９】 指示電流値を逐次変更していく過程において加速度センサの信 号振幅の積算値が収束していく軌跡を示す図
【図１０】 実施の形態に係る吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの構成 を示す図
【図１１】 実施の形態に係る治具の構成を示す図
【図１２】 吸気側電磁駆動機構用アッセンブリの製造から内燃機関が出 荷されるまでの工程を示すフローチャート
【図１３】 吸気側電磁駆動機構に適用される学習制御ルーチンを示すフ ローチャート（１）
【図１４】 吸気側電磁駆動機構に適用される学習制御ルーチンを示すフ ローチャート（２）
【図１５】 本実施の形態に係る学習制御に従って加速度センサの信号振 幅の積算値が収束点に収束するまでの軌跡を示す図
【符号の説明】
１・・・・・内燃機関
１０・・・・ロアヘッド
１２・・・・弁座
１３・・・・バルブガイド
２０・・・・ＥＣＵ
２５・・・・点火栓
２６・・・・吸気ポート
２７・・・・排気ポート
２８・・・・吸気弁
２９・・・・排気弁
３０・・・・吸気側電磁駆動機構
３０ａ・・・吸気側駆動回路
３１・・・・排気側電磁駆動機構
３１ａ・・・排気側駆動回路
３１６・・・ロアスプリング
３１７・・・加速度センサ
５００・・・ダミーヘッド
５１０・・・疑似吸気弁
５２０・・・疑似弁座
５３０・・・疑似バルブガイド
５４０・・・疑似ロアスプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetically driven valve mechanism for driving a valve body using electromagnetic force, and more particularly to a control technique for an electromagnetically driven valve mechanism for opening and closing an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine for a vehicle with electromagnetic force. .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electromagnetically driven valve mechanism that opens and closes an intake valve and / or an exhaust valve by using electromagnetic force has been proposed for an internal combustion engine mounted on an automobile or the like. This type of electromagnetically driven valve operating mechanism is, for example, a shaft body that is displaced in conjunction with the valve body, and biasing the shaft body from both the valve opening side and the valve closing side to bring the valve body to a neutral position. An urging member to be held, a valve-opening electromagnet that attracts a valve driving body (armature) provided around the shaft body from the valve-opening side, and a valve-closing electromagnet that sucks the valve driving body from the valve-closing side By alternately applying an exciting current to the valve opening side electromagnet and the valve closing side electromagnet, the valve drive body is displaced alternately in the valve opening direction and the valve closing direction, thereby opening and closing the valve body. .
[0003]
An internal combustion engine equipped with such an electromagnetically driven valve mechanism has a degree of freedom of control for changing the opening / closing timing and operating angle of each valve, and the response of the valve operation when moving the valve to a desired lift position. It has many excellent aspects such as properties.
[0004]
However, in such an electromagnetically driven valve mechanism, it is assumed that the spring constant of the urging member, the weight of the movable part such as the valve body and the shaft body, or the sliding resistance of the movable part is different for each individual. Due to this, there are cases where the operation characteristics differ for each individual valve body.
[0005]
Therefore, conventionally, a control device for an electromagnetically driven valve as described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-8895 has been proposed. The electromagnetically driven valve control device described in this publication has a valve lift sensor attached to each intake / exhaust valve, and when the engine is stopped or started, the intake / exhaust valve is first fully opened or fully closed. The reference value of the valve lift sensor is learned based on the output value of the valve lift sensor, and the energization control timing of the electromagnetic coil is corrected based on the learned value.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the conventional electromagnetically driven valve control device described above, learning control of the electromagnetically driven valve is performed when the engine equipped with the electromagnetically driven valve is stopped or started, so that the internal combustion engine equipped with the electromagnetically driven valve is operated for the first time. In other words, learning control when the electromagnetically driven valve is used for the first time after being assembled in the internal combustion engine may take time, and the controllability of the electromagnetically driven valve at that time may be reduced.
[0007]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to improve controllability when an electromagnetically driven valve mechanism is used for the first time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention employs the following means in order to solve the aforementioned problems. That is, the electromagnetically driven valve according to the present invention is controlled.HowElectromagnetic drive that drives the valve using electromagnetic forceBefore the assembly for the dynamic mechanism is assembled to the internal combustion engineThe electromagnetic driveAssembly for moving mechanismIt is characterized by having the electronic control unit learn the operation characteristics while operating.
[0009]
  Control of the electromagnetically driven valve configured in this wayIn your wayThe electromagnetic driveBefore the assembly for the dynamic mechanism is assembled to the internal combustion engineThe electromagnetic driveOf the assemblyLearning control is performed. For this reason,Assembly for the dynamic mechanismWhen used for the first timeBefore assemblyAccording to the learning controlAssembly for moving mechanismWill be controlled. As a result, the electromagnetic driveAssembly for moving mechanismWhen used for the first time, the electromagnetic driveOf the assemblyLearning control takes less time.
[0010]
  Here, the electromagnetic drive according to the present inventionAssembly for moving mechanismA pair of electromagnetics arranged opposite to each otherA stone, an armature that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine by reciprocating in response to electromagnetic force generated by the electromagnet, a drive circuit that applies an excitation current to the electromagnet, and the armature is at a displacement end An assembly for an electromagnetic drive mechanism comprising an acceleration sensor for detecting vibration when seated onIt can be illustrated. in this caseThe electronic control unit is made to learn the operation characteristics of the electromagnetic drive mechanism assembly before the electromagnetic drive mechanism assembly is assembled to the internal combustion engine.Good. That is, electromagnetic driveAssembly for moving mechanismIf the location where the internal combustion engine is manufactured is different from theAssembly for moving mechanismThe electromagnetic drive before shippingLet the electronic control unit learn the operating characteristics of the assembly for the moving mechanismIt is preferable that the electromagnetic driveOf the assemblyIf the production and the production of the internal combustion engine are carried out at the same location,Assembly for moving mechanismThe electromagnetic drive before being assembled in the internal combustion engineLet the electronic control unit learn the operating characteristics of the assembly for the moving mechanismIt is preferable.
[0011]
  In this wayThe mechanism assemblyThe electromagnetic drive before being installed in the combustion engineThe operating characteristics of the dynamic mechanism assembly are learned by the electronic control unit.The electromagnetic driveAssembly for moving mechanismWhen the internal combustion engine is operated for the first time after being assembled into the internal combustion engine,Of the assemblyLearning control takes less time. The assembly for the electromagnetic drive mechanism operates by being assembled to a jig equipped with a pseudo intake valve or pseudo exhaust valve having the same shape as the intake valve or exhaust valve mounted on the internal combustion engine before being assembled to the internal combustion engine. It may be allowed to be made. At this time, the pseudo intake valve or the pseudo exhaust valve may be formed so as to satisfy an average value of initial tolerances of the intake valve or the exhaust valve mounted on the internal combustion engine.
[0012]
  Electromagnetic driveAssembly for moving mechanismAfter being assembled into the internal combustion engine and before the internal combustion engine is mounted on the vehicle, the internal combustion engine is operated toLet the electronic control unit learn the operating characteristics of the moving mechanism assembly again.You may do it. In this case, when the internal combustion engine is first operated after being mounted on the vehicle,Assembly for moving mechanismIt becomes easy to operate in a desired mode.
[0013]
  In addition, the electromagnetic driveAssembly for moving mechanismAfter being assembled into the internal combustion engine and before the internal combustion engine is mounted on the vehicle, the internal combustion engine is operated toWhen the electronic control unit learns the operating characteristics of the assembly for the moving mechanism againChange the load on the internal combustion engine.You may make it let.In this case, since learning control corresponding to various loads is performed before the internal combustion engine is mounted on the vehicle, when the internal combustion engine is first driven after being mounted on the vehicle,The electronic control unit is withinNo matter how the load of the combustion engine changes, the electromagnetic driveAssembly for moving mechanismIt becomes easy to operate in a desired mode.
[0014]
  In addition, the electromagnetic drive according to the present inventionAssembly for moving mechanismAnd a pair of electromagnets arranged opposite to each otherAn armature that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine by reciprocating in response to electromagnetic force generated by the electromagnet, a drive circuit that applies an excitation current to the electromagnet, and the armature at a displacement end An assembly for an electromagnetic drive mechanism comprising an acceleration sensor for detecting vibration when seatedIf used,Electronic control unitElectromagnetic driveFor assembly for moving mechanismYou may make it learn the application aspect of the adapted exciting current. Here, the excitation current application mode includes an excitation current application amount, an excitation current application timing, or a timing for changing the excitation current application amount.
[0015]
  As a method of learning the application mode of excitation current,The armatureA method of detecting the displacement speed at a predetermined position and learning the application mode of the excitation current so that the detected displacement speed becomes a desired target displacement speed, detecting the maximum displacement amount of the valve body, and detecting the maximum displacement A method of learning the application mode of the excitation current so that the amount becomes a desired target displacement amount can be exemplified.
[0016]
  For example, the electronic control unit estimates the armature seating speed based on the timing at which the acceleration sensor detects vibration and the amplitude of the detected vibration, and performs excitation so that the estimated seating speed becomes a desired target seating speed. You may make it learn the application amount of an electric current, and the change timing of an application amount.
[0017]
  like thisTo learnAccording to the lawSince it becomes possible to alleviate the collision when the armature is seated, it is possible to suppress an increase in noise, a decrease in durability of the assembly for the electromagnetic drive mechanism, and a rebound of the armature.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, the control of the electromagnetically driven valve according to the present invention will be described.Your waySpecific embodiments will be described with reference to the drawings. Here, the electromagnetic drive according to the present inventionAssembly for moving mechanismAn electromagnetic drive that opens and closes an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine for a vehicleAssembly for moving mechanismAn example will be described.
[0019]
  Figure 1 shows an electromagnetic driveAssembly for moving mechanismIt is a figure which shows schematic structure of the internal combustion engine for vehicles mounted.
[0020]
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 includes a cylinder block 1b in which a plurality of cylinders 21 and a cooling water channel 1c are formed, and a cylinder head 1a fixed to the upper portion of the cylinder block 1b.
[0021]
A crankshaft 23 as an engine output shaft is rotatably supported by the cylinder block 1b. The crankshaft 23 is connected to each cylinder 21 through a connecting rod 19 and a piston 22 slidably loaded. ing.
[0022]
At the end of the crankshaft 23, a timing rotor 51a having a plurality of teeth standing upright at predetermined intervals is attached to the periphery, and an electromagnetic pickup 51b is attached to the cylinder block 1b in the vicinity of the timing rotor 51a. Yes. The timing rotor 51a and the electromagnetic pickup 51b constitute a crank position sensor 51, and the electromagnetic pickup 51b outputs a pulse signal every time the timing rotor 51a rotates by a predetermined angle.
[0023]
A water temperature sensor 52 that outputs an electrical signal corresponding to the temperature of the cooling water flowing through the cooling water passage 1c is attached to the cylinder block 1b.
[0024]
A combustion chamber 24 surrounded by the top surface of the piston 22 and the wall surface of the cylinder head 1 a is formed above the piston 22 of each cylinder 21. An ignition plug 25 is attached to the cylinder head 1a so as to face the combustion chamber 24 of each cylinder 21, and an igniter 25a for applying a drive current to the ignition plug 25 is electrically connected to the ignition plug 25. Has been.
[0025]
Two open ends of the intake port 26 and two open ends of the exhaust port 27 are formed at a portion of the cylinder head 1a facing the combustion chamber 24 of each cylinder 21. The cylinder head 1a is provided with an intake valve 28 that opens and closes each open end of the intake port 26 and an exhaust valve 29 that opens and closes each open end of the exhaust port 27 so as to freely advance and retract.
[0026]
The cylinder head 1a includes an electromagnetic drive mechanism 30 (hereinafter referred to as an intake-side electromagnetic drive mechanism 30) that drives the intake valve 28 to advance and retreat using electromagnetic force generated when an excitation current is applied. The same number as 28 is provided. Each intake side electromagnetic drive mechanism 30 is electrically connected to a drive circuit 30a (hereinafter referred to as an intake side drive circuit 30a) for applying an excitation current to the intake side electromagnetic drive mechanism 30.
[0027]
In the cylinder head 1a, an electromagnetic drive mechanism 31 (hereinafter referred to as an exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31) that drives the exhaust valve 29 forward and backward using electromagnetic force generated when an excitation current is applied is provided in the exhaust valve. The same number as 29 is provided. Each exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 is electrically connected to a drive circuit 31a (hereinafter referred to as an exhaust side drive circuit 31a) for applying an excitation current to the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31.
[0028]
Subsequently, an intake branch pipe 33 composed of four branch pipes is connected to the cylinder head 1 a of the internal combustion engine 1, and each branch pipe of the intake branch pipe 33 communicates with an intake port 26 of each cylinder 21. .
[0029]
A fuel injection valve 32 is attached to the cylinder head 1 a in the vicinity of the connection portion with the intake branch pipe 33 so that its injection hole faces the intake port 26.
[0030]
The intake branch pipe 33 is connected to a surge tank 34 for suppressing intake air pulsation. An intake pipe 35 is connected to the surge tank 34, and the intake pipe 35 is connected to an air cleaner box 36 for removing dust, dust and the like in the intake air.
[0031]
An air flow meter 44 that outputs an electric signal corresponding to the mass of air flowing through the intake pipe 35 (intake air mass) is attached to the intake pipe 35. A throttle valve 39 for adjusting the flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 35 is provided in a portion of the intake pipe 35 downstream of the air flow meter 44.
[0032]
The throttle valve 39 is composed of a stepper motor or the like, and a throttle actuator 40 that opens and closes the throttle valve 39 according to the magnitude of applied power, and a throttle that outputs an electrical signal corresponding to the opening of the throttle valve 39. A position sensor 41 is attached.
[0033]
The throttle valve 39 is provided with an accelerator lever (not shown) that is rotatable independently of the throttle valve 39 and that is rotated in conjunction with the accelerator pedal 42. An accelerator position sensor 43 that outputs an electrical signal corresponding to the amount of movement is attached.
[0034]
On the other hand, an exhaust branch pipe 45 formed so that four branch pipes merge into one collecting pipe immediately downstream of the internal combustion engine 1 is connected to the cylinder head 1a of the internal combustion engine 1, and the exhaust branch pipe Each of the 45 branch pipes communicates with the exhaust port 27 of each cylinder 21.
[0035]
The exhaust branch pipe 45 is connected to an exhaust pipe 47 through an exhaust purification catalyst 46, and the exhaust pipe 47 is connected downstream with a muffler (not shown). An air-fuel ratio sensor 48 that outputs an electric signal corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust flowing through the exhaust branch pipe 45, in other words, the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46, is attached to the exhaust branch pipe 45.
[0036]
Here, as the above-described exhaust purification catalyst 46, for example, hydrocarbons (HC) contained in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the exhaust purification catalyst 46 is a predetermined air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. , A three-way catalyst for purifying carbon monoxide (CO) and nitrogen oxides (NOx), and a nitrogen oxide (NO) contained in the exhaust gas when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst 46 is a lean air-fuel ratio. NOx) is stored, and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46 is the stoichiometric air-fuel ratio or the rich air-fuel ratio, the storage reduction that reduces and purifies while releasing the stored nitrogen oxide (NOx). Type NOx catalyst, selective reduction type NOx that reduces and purifies nitrogen oxide (NOx) in the exhaust when the air-fuel ratio of the exhaust flowing into the exhaust purification catalyst 46 is in an oxygen excess state and a predetermined reducing agent is present Catalyst, or A catalyst formed by combining suitably various catalyst described above.
[0037]
  Next, the electromagnetic drive according to the present invention.For assembly for moving mechanismA specific configuration of the corresponding intake side electromagnetic drive mechanism 30 and exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 will be described. Since the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 have the same configuration, only the intake side electromagnetic drive mechanism 30 will be described as an example.
[0038]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30. In FIG. 3, the cylinder head 1 a of the internal combustion engine 1 includes a lower head 10 fixed to the upper surface of the cylinder block 1 b and an upper head 11 provided on the upper portion of the lower head 10.
[0039]
The lower head 10 is formed with two intake ports 26 for each cylinder 21, and a valve seat 12 for seating a valve element 28 a of the intake valve 28 at the opening end of each intake port 26 on the combustion chamber 24 side. Is provided.
[0040]
The lower head 10 is formed with a through hole having a circular cross section from the inner wall surface of each intake port 26 to the upper surface of the lower head 10, and a cylindrical valve guide 13 is inserted into the through hole. The valve shaft 28b of the intake valve 28 passes through the inner hole of the valve guide 13, and the valve shaft 28b is slidable in the axial direction.
[0041]
A core mounting hole 14 having a circular cross section is provided in a portion of the upper head 11 having the same axis as the valve guide 13. The lower portion 14b of the core mounting hole 14 is formed larger in diameter than the upper portion 14a. Hereinafter, the lower portion 14b of the core mounting hole 14 is referred to as a large diameter portion 14b, and the upper portion 14a of the core mounting hole 14 is referred to as a small diameter portion 14a.
[0042]
An annular first core 301 and second core 302 made of a soft magnetic material are fitted in the small diameter portion 14a in series in the axial direction with a predetermined gap 303 interposed therebetween. The upper end of the first core 301 and the lower end of the second core 302 are respectively formed with a flange 301a and a flange 302a. The first core 301 is from above and the second core 302 is from below the core mounting holes. 14 and the flanges 301a and 302a abut against the edge of the core mounting hole 14, whereby the first core 301 and the second core 302 are positioned, and the gap 303 is held at a predetermined distance. It is like that.
[0043]
An annular upper plate 318 is disposed on the upper portion of the first core 301, and a flange 305a having an outer diameter substantially the same as the upper plate 318 is provided at the lower end of the cylindrical body on the upper plate 318. The formed upper cap 305 is disposed.
[0044]
The upper cap 305 and the upper plate 318 described above are fixed to the upper surface of the upper head 11 by bolts 304 penetrating from the upper surface of the flange 305a of the upper cap 305 to the inside of the upper head 11 via the upper plate 318.
[0045]
In this case, the upper cap 305 and the upper plate 318 are configured such that the lower end of the upper cap 305 including the flange 305 a comes into contact with the upper surface of the upper plate 318, and the lower surface of the upper plate 318 comes into contact with the upper peripheral edge of the first core 301. In this state, the first core 301 is fixed to the upper head 11.
[0046]
A lower plate 307 made of an annular body having an outer diameter substantially the same diameter as the large diameter portion 14 b of the core mounting hole 14 is provided at the lower portion of the second core 302. The lower plate 307 is fixed to the downward step surface of the step portion of the small diameter portion 14a and the large diameter portion 14b by a bolt 306 penetrating from the lower surface of the lower plate 307 to the upper head 11. In this case, the lower plate 307 is fixed in a state where the lower plate 307 is in contact with the peripheral edge of the lower surface of the second core 302, and as a result, the second core 302 is fixed to the upper head 11.
[0047]
A first electromagnetic coil 308 is gripped in the groove formed on the surface of the first core 301 on the gap 303 side, and the groove formed on the surface of the second core 302 on the surface of the gap 303 is The second electromagnetic coil 309 is gripped. At this time, the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 are arranged at positions facing each other with the gap 303 therebetween. The first and second electromagnetic coils 308 and 309 are electrically connected to the intake side drive circuit 30a described above.
[0048]
An armature 311 made of an annular body having an outer diameter smaller than the inner diameter of the gap 303 is disposed in the gap 303. The armature 311 is made of, for example, a soft magnetic material.
[0049]
In the hollow portion of the armature 311, an armature shaft 310 made of a columnar non-magnetic material having an outer diameter smaller than the hollow portions of the first core 301 and the second core 302 is formed on the axis of the armature 311. It is fixed so as to extend vertically.
[0050]
At this time, the upper end of the armature shaft 310 passes through the hollow portion of the first core 301 to reach into the upper cap 305 above it, and the lower end of the armature shaft 310 passes through the hollow portion of the second core 302 and below it. It shall be formed so that it may reach in the large diameter part 14b.
[0051]
Correspondingly, each of the upper end of the hollow portion of the first core 301 and the lower end of the hollow portion of the second core 302 has an annular shape having an inner diameter substantially the same as the outer diameter of the armature shaft 310. An upper bush 319 and a lower bush 320 are provided, and the armature shaft 310 is slidably held in the axial direction by the upper bush 319 and the lower bush 320.
[0052]
A disk-shaped upper retainer 312 is joined to the upper end of the armature shaft 310 extending into the upper cap 305, and an adjustment bolt 313 is screwed into the upper opening of the upper cap 305. An upper spring 314 is interposed between the upper retainer 312 and the adjusting bolt 313. A spring seat 315 having an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the upper cap 305 is interposed on the contact surface between the adjustment bolt 313 and the upper spring 314.
[0053]
The upper end portion of the valve shaft 28b of the intake valve 28 is in contact with the lower end portion of the armature shaft 310 extending into the large diameter portion 14b. A disc-shaped lower retainer 28 c is joined to the outer periphery of the upper end portion of the valve shaft 28 b, and a lower spring 316 is interposed between the lower surface of the lower retainer 28 c and the upper surface of the lower head 10.
[0054]
In the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 configured as described above, an excitation current (hereinafter referred to as an instruction current) is applied to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 from the intake-side drive circuit 30a. When there is not, an urging force is applied downward from the upper spring 314 to the armature shaft 310 (that is, the direction in which the intake valve 28 is opened), and the upward direction from the lower spring 316 to the intake valve 28 ( That is, an urging force in the direction in which the intake valve 28 is closed) acts, and as a result, the armature shaft 310 and the intake valve 28 are held in contact with each other and elastically supported at a predetermined position, that is, in a so-called neutral state. It will be.
[0055]
The urging force of the upper spring 314 and the lower spring 316 is set so that the neutral position of the armature 311 is an intermediate position between the first core 301 and the second core 302 in the gap 303. When the neutral position of the armature 311 is deviated from the above-described intermediate position due to initial tolerance or aging of parts, the adjustment bolt 313 can be adjusted so that the neutral position of the armature 311 matches the above-described intermediate position. It has become.
[0056]
The axial lengths of the armature shaft 310 and the valve shaft 28b are such that when the armature 311 is positioned at an intermediate position of the gap 303, the valve body 28a is positioned between the valve-opening side displacement end and the valve-closing side displacement end. The valve body 28a is set so as to be seated on the valve seat 12 when the armature 311 comes into contact with the first core 301 when the armature 311 comes into contact with the first core 301.
[0057]
In the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above, when an instruction current is applied from the intake side drive circuit 30a to the first electromagnetic coil 308, the first core 301, the first electromagnetic coil 308, and the armature 311 During this period, an electromagnetic force is generated in a direction that displaces the armature 311 toward the first core 301, so that the armature 311 is in contact with the first core 301 against the urging force of the upper spring 314.
[0058]
When the armature 311 is in contact with the first core 301, the intake valve 28 retreats due to the urging force of the lower spring 316, and the valve body 28a of the intake valve 28 is seated on the valve seat 12, That is, it becomes a fully closed state.
[0059]
In the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above, when the instruction current is applied from the intake side drive circuit 30a to the second electromagnetic coil 309, the second core 302, the second electromagnetic coil 309, and the armature 311, an electromagnetic force is generated in a direction to displace the armature 311 toward the second core 302, so that the armature 311 is in contact with the second core 302 against the urging force of the lower spring 316. .
[0060]
When the armature 311 is in contact with the second core 302, the armature shaft 310 presses the valve shaft 28b in the valve opening direction against the urging force of the lower spring 316, and the intake valve is caused by the pressing force. 28 is kept fully open.
[0061]
Further, in the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above, when the intake valve 28 in the fully closed state is opened, first, the intake side drive circuit 30a stops applying the instruction current to the first electromagnetic coil 308.
[0062]
At this time, the electromagnetic force that attracts the armature 311 to the first core 301 between the first core 301, the first electromagnetic coil 308, and the armature shaft 310 disappears, so that the armature 311 and the intake valve 28 are attached to the upper spring 314. Displaces in the valve opening direction under the influence of force.
[0063]
The intake side drive circuit 30a applies a command current to the second electromagnetic coil 309 when the armature 311 is displaced to the vicinity of the second core 302 by receiving the biasing force of the upper spring 314, thereby An electromagnetic force that attracts the armature 311 to the second core 302 is generated between the core 302, the second electromagnetic coil 309, and the armature 311. Due to this electromagnetic force, the armature 311 is displaced to the position where it contacts the second core 302 (opening side displacement end), and as a result, the intake valve 28 is fully opened.
[0064]
On the other hand, in the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above, when closing the intake valve 28 in the fully opened state, the intake side drive circuit 30a first stops application of the command current to the second electromagnetic coil 309.
[0065]
At this time, the electromagnetic force that attracts the armature 311 to the second core 302 between the second core 302, the second electromagnetic coil 309, and the armature shaft 310 disappears, so that the armature 311 and the intake valve 28 are attached to the lower spring 316. Displaces in the valve closing direction under the influence of force.
[0066]
The intake side drive circuit 30a applies a command current to the first electromagnetic coil 308 when the armature 311 is displaced to the vicinity of the first core 301 by receiving the biasing force of the lower spring 316, thereby An electromagnetic force that attracts the armature 311 to the first core 301 is generated between the core 301, the first electromagnetic coil 308, and the armature 311. Due to this electromagnetic force, the armature 311 is displaced to a position where it contacts the first core 301 (valve closing side displacement end), and as a result, the valve element 28 a of the intake valve 28 is seated on the valve seat 12.
[0067]
Thus, the intake side drive circuit 30a alternately applies the command current to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 at a predetermined timing, so that the armature 311 opens and closes to the valve closing side displacement end. The valve body 28a opens and closes simultaneously with the valve shaft 28b moving forward and backward along with the valve-side displacement end. Therefore, the opening / closing timing of the intake valve 28 can be arbitrarily controlled by changing the application timing of the instruction current to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 by the intake side drive circuit 30a.
[0068]
The intake-side electromagnetic drive mechanism 30 includes an acceleration sensor 317 attached to the upper surface of the adjustment bolt 313. The acceleration sensor 317 is a sensor that outputs an electrical signal corresponding to the magnitude of vibration energy transmitted to the acceleration sensor 317.
[0069]
Here, referring back to FIG. 1, the internal combustion engine 1 configured as described above is provided with an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the operating state of the internal combustion engine 1.
[0070]
Various sensors such as a throttle position sensor 41, an accelerator position sensor 43, an air flow meter 44, an air-fuel ratio sensor 48, a crank position sensor 51, a water temperature sensor 52, an acceleration sensor 317, and the like are connected to the ECU 20 through electric wiring. An output signal of the sensor is input to the ECU 20.
[0071]
The ECU 20 is connected to an igniter 25a, an intake side drive circuit 30a, an exhaust side drive circuit 31a, a fuel injection valve 32, a throttle actuator 40, and the like via electric wiring, and the ECU 20 outputs signal values of various sensors described above. As a parameter, the igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, or the throttle actuator 40 can be controlled.
[0072]
Here, as shown in FIG. 4, the ECU 20 includes a CPU 401, a ROM 402, a RAM 403, a backup RAM 404, an input port 405, and an output port 406 that are connected to each other via a bidirectional bus. A connected A / D converter (A / D) 407 is provided.
[0073]
The A / D 407 includes a sensor for outputting an analog signal format such as a throttle position sensor 41, an accelerator position sensor 43, an air flow meter 44, an air-fuel ratio sensor 48, a water temperature sensor 52, an acceleration sensor 317, and electrical wiring. Connected through. The A / D 407 converts the output signal of each sensor described above from an analog signal format to a digital signal format, and transmits the converted signal to the input port 405.
[0074]
The input port 405 includes a sensor that outputs a signal in the form of an analog signal such as the throttle position sensor 41, the accelerator position sensor 43, the air flow meter 44, the air-fuel ratio sensor 48, the water temperature sensor 52, the acceleration sensor 317, etc. / D407 and connected to a sensor that outputs a digital signal format signal, such as the crank position sensor 51.
[0075]
The input port 405 inputs output signals of various sensors directly or via the A / D 407 and transmits these output signals to the CPU 401 and the RAM 403 via the bidirectional bus 400.
[0076]
The output port 406 is connected to the igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, the throttle actuator 40, and the like through electrical wiring. The output port 406 receives a control signal output from the CPU 401 via the bidirectional bus 400, and inputs the control signal to the igniter 25a, the intake side drive circuit 30a, the exhaust side drive circuit 31a, the fuel injection valve 32, or It transmits to the actuator 40 for throttles.
[0077]
The ROM 402 includes a fuel injection amount control routine for determining the amount of fuel to be injected from the fuel injection valve 32, a fuel injection timing control routine for determining the time at which fuel should be injected from the fuel injection valve 32, and an igniter 25a. Ignition timing determination control routine for determining the timing (ignition timing) at which driving power should be applied to the spark plug 25, intake valve opening / closing timing control routine for determining the opening / closing timing of the intake valve 28, and opening / closing timing of the exhaust valve 29 An exhaust valve opening / closing timing control routine for controlling the intake side current adjustment control routine for controlling the waveform of the command current to be applied from the intake side drive circuit 30a to the intake side electromagnetic drive mechanism 30, and from the exhaust side drive circuit 31a to the exhaust side Exhaust-side current adjustment control for controlling the waveform of the indicated current to be applied to the electromagnetic drive mechanism 31 Chin, and stores an application program in the throttle opening control routine or the like for determining the opening degree of the throttle valve 39.
[0078]
The ROM 402 stores various control maps in addition to the application programs described above. The above-described control map is, for example, a fuel injection amount control map showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection amount, a fuel injection timing control map showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and the fuel injection timing, An ignition timing control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the ignition timing, an intake valve opening / closing timing control map showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the opening / closing timing of the intake valve 28, and the operating state of the internal combustion engine 1 Exhaust valve opening / closing timing control map showing the relationship between the opening and closing timing of the exhaust valve 29, and intake side command current value control showing the relationship between the operating state of the internal combustion engine 1 and the command current value to be applied to the intake side electromagnetic drive mechanism 30 Map, exhaust-side command current value control map showing the relationship between the operation state of the internal combustion engine 1 and the command current value to be applied to the exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31, the operation state of the internal combustion engine 1 and the throttle A throttle opening control map or the like showing the relationship between the degree of opening of Le valve 39.
[0079]
The RAM 403 stores output signals of the sensors, calculation results of the CPU 401, and the like. The calculation result is, for example, the engine speed calculated based on the output signal of the crank position sensor 51. Various data stored in the RAM 403 is updated to the latest data every time the crank position sensor 51 outputs a signal.
[0080]
The backup RAM 404 is a non-volatile memory that retains data even after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped. The backup RAM 404 stores learning values related to various controls, information for specifying a location where an abnormality has occurred, and the like.
[0081]
The CPU 401 operates in accordance with an application program stored in the ROM 402, and executes fuel injection control, ignition control, throttle control, intake valve opening / closing control, exhaust valve opening / closing control, and the like.
[0082]
Here, the intake valve opening / closing control and the exhaust valve opening / closing control performed by the CPU 401 via the intake side driving circuit 30a and the exhaust side driving circuit 31a will be described by taking the intake valve opening / closing control as an example.
[0083]
FIGS. 5A to 5C show the lift amount (FIG. 5A) when the intake valve 28 attached to the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 shifts from the open state to the closed state. A current value (FIG. 5B) of an instruction current (hereinafter referred to as an instruction current) energized from the drive circuit 30a to the first electromagnetic coil 308, and a second electromagnetic coil 309 (FIG. 5) from the intake side drive circuit 30a. It is a time chart which shows each change mode on the same time axis how the electric current value of the instruction current energized to 5 (b) changes.
[0084]
First, as shown in FIG. 5A, the intake valve 28 in a state where the armature 311 is in contact with the second electromagnetic coil 309 (maximum lift amount) starts transition (displacement) at a predetermined timing. Then, after accelerating to a certain extent, it rises at a predetermined speed, and then gradually decelerates and stops when the valve is closed (minimum lift amount). Incidentally, when the intake valve 28 reaches the valve closing position, the armature 311 reaches the first electromagnetic coil 303 (seat) almost simultaneously with the valve body 28a reaching (sitting) the valve seat 12 of the lower head 10. To do.
[0085]
Next, as shown in FIG. 5B, the current waveform of the command current that is supplied to the first electromagnetic coil 308 via the intake side drive circuit 30a to operate the intake valve 28 has a relatively large current value I1. Is continued for a predetermined time, once lowered to the current value I2, then a relatively small current value I3 is continued for a predetermined time, and then a further smaller current value I4 is held.
[0086]
On the other hand, as shown in FIG. 5C, the current supplied to the second electromagnetic coil 309 is held at a predetermined current value I5 until just before the valve closing operation of the intake valve 28 is started. The valve closing operation of the intake valve 28 is started by lowering the current value I5 from this state to the current value I6 (or flowing the current in the reverse direction). Thereafter, the current value I6 is further switched to a predetermined current value I7 (preferably approximately “0” value).
[0087]
In other words, even when the first and second electromagnetic coils 308 and 309 are not energized at all, the urging force of the upper spring 314 and the lower spring 316 that holds the armature 311 in a neutral state acts. For this reason, in order to hold the intake valve 28 in the open state, the current (holding current) of the predetermined value I2 needs to be supplied to the second electromagnetic coil 309. When the energization of the holding current is interrupted (time t0), the urging force of the upper spring 314 and the lower spring 316 acts as a force for restoring the armature 311 to the neutral state, and the valve closing operation is started. Thereafter, the valve closing operation is accelerated by applying a predetermined amount of current I1 to the first electromagnetic coil 308 at time t1.
[0088]
After that, the current value is once lowered to a predetermined value I3, and energization is continued with a relatively small current value I3, whereby the intake valve 28 is decelerated and the valve body 28a and the armature 311 are seated gently (time tc). ).
[0089]
After the valve body 28a and the armature 311 are seated, the valve body 28a and the armature 311 are seated against the urging force of the upper spring 314 and the lower spring 316 that attempt to restore the valve body 28a and the armature 311 to the neutral state. The first electromagnetic coil 308 is energized with a current (holding current) of a predetermined value I4 next time so that the first electromagnetic coil 308 generates an electromagnetic force that holds the intake valve 28 in the closed state (the intake valve 28 is closed). It will last until the start of the valve action.
[0090]
Regarding the valve opening operation, energization of the first electromagnetic coil 308 is performed in the same manner as the energization of the second electromagnetic coil 309 in the valve closing operation, while the energization of the second electromagnetic coil 309 is performed. This is performed in the same manner as the energization of the first electromagnetic coil 308 in the valve closing operation.
[0091]
The relationship between the energization mode of the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 and the operation mode of the exhaust valve 29 is the same as that related to the intake side electromagnetic drive mechanism 30 described above. For this reason, the detailed explanation here is omitted.
[0092]
Next, regarding the on / off valve operation of the intake valve 28, an outline of the control procedure performed by the CPU 401 to control the energization amount to the first and second electromagnetic coils 308 and 309 will be described with reference to the flowchart of FIG. .
[0093]
The flowchart shown in FIG. 6 shows the “valve opening” for determining the current waveform including the current value, the energization timing, and the energization time for the command currents supplied to the first and second electromagnetic coils 308 and 309. This is a "quantity control routine".
[0094]
The valve opening amount control routine is executed simultaneously with the start of the internal combustion engine 1 through the CPU 401, and is repeatedly executed every predetermined time (for example, every time the crank position sensor 51 outputs a pulse signal).
[0095]
In the valve opening amount control routine, first, in step S601, the CPU 401 determines whether a valve opening request or a valve closing request for the intake valve 28 has occurred. The CPU 401 repeatedly executes the process of step S601 until either the valve opening request or the valve closing request of the intake valve 28 is generated, and proceeds to step S602 when the valve opening request or the valve closing request is generated.
[0096]
In step S <b> 602, the CPU 401 determines the operation mode of the intake valve 28 including the target valve opening timing or valve closing timing of the intake valve 28, the displacement speed of the valve body 28 a, and the pressure in the combustion chamber 24. Data having a correlation with a parameter (disturbance) affecting the operation of the intake valve 28 is input.
[0097]
In the subsequent step S603, the CPU 401 refers to a map (not shown) while adding the disturbance element input in the previous step S602 so that the intake valve 28 performs the valve opening operation or the valve closing operation with the target operation mode. To calculate the current waveform of the indicated current.
[0098]
Note that the current waveform of the instruction current here refers to the magnitude of the current values I0, I1, I2, I3, I4, I5, I6 and I7 described in FIG. 5 and switching between the current values. It means timing.
[0099]
Finally, in step S604, the CPU 401 supplies the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 with the indicated current having the waveform obtained in step S603.
[0100]
Corresponding to the energization amount of the command current determined based on the control procedure described above, the valve body 28a of the intake valve 28 (similar to the exhaust valve 29) continuously reciprocates in a predetermined displacement section during engine operation. Will work.
[0101]
By the way, in the opening / closing operation of the intake valve 28 by the intake side electromagnetic drive mechanism 30, the displacement speed of the valve body 28a is decelerated immediately before the seating point (for example, corresponding to time tc in FIG. 4), and the valve body 28a and It is preferable to reduce the collision between the armature 311 and the displacement restricting members (for example, the valve seat 12 and the first and second electromagnetic coils 308 and 309) existing at the displacement ends of the valve body 28a and the armature 311. That is, if the valve element 28a and the armature 311 collide with the displacement restricting member vigorously, not only will the noise increase and the durability of each member decrease, but the valve element 28a and the armature 311 may rebound from the displacement restricting member. .
[0102]
A technique for performing so-called learning control for learning the operation characteristics of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 and controlling the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 in accordance with the learned operation characteristics is known. .
[0103]
As a learning control method for the intake-side electromagnetic drive mechanism 30, the seating speed of the armature 311 when the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 actually operates is learned, and the seating sound is suppressed and the armature 311 and the displacement end collide. A method of optimizing the instruction current value to suppress the decrease in durability and the like can be exemplified.
[0104]
Here, a change mode of the lift amount when the deceleration amount just before the seating point of the armature 311 is optimized (solid line S), and a change mode of the lift amount when the deceleration amount just before the seating point is insufficient (one point) FIG. 7 shows a chain line A) and how the lift amount changes (two-dot chain line B) when the deceleration amount immediately before the seating point is excessive. 7B, similarly to FIG. 5B, the change mode of the command current supplied to the first electromagnetic coil 308 corresponding to the change mode of the lift amount of the intake valve 28 (solid line S). Is shown on the same time axis as FIG.
[0105]
First, as shown by the alternate long and short dash line A in FIG. 7A, if the deceleration immediately before the seating point is insufficient, the actual seating point Ch (hereinafter referred to as the target seating point Ch) is actually compared. The seating point (sitting time) will be advanced. In this case, the valve body 28a and the armature 311 collide with the valve seat and the first electromagnetic coil 308 existing at the respective displacement ends while maintaining a relatively high displacement speed.
[0106]
On the other hand, as shown by a two-dot chain line B in FIG. 7A, if the deceleration amount immediately before the seating point is excessive, the actual seating point (sitting time) is later than the target seating point Ch. Become. In this case, the valve body 28a and the armature 311 may be decelerated relatively early, and may once stall before the valve body 28a is seated. However, the command current value that once decreased from the predetermined value I1 to the predetermined value I2 increases again to the predetermined value I3, and the displacement speed of the valve body 28a and the armature 311 is reaccelerated by maintaining this value I3 for a predetermined time. . As a result, the displacement speed at the time of seating (immediately before the seating) (hereinafter referred to as the seating speed) also exceeds the optimum value.
[0107]
The behavior of the valve body 28a and the armature 311 immediately before the seating point as described above can be accurately grasped by observing vibrations when they collide with the valve seat 12 and the first electromagnetic coil 308. Become.
[0108]
That is, in FIG. 7C, the acceleration sensor 317 provided on the top surface of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 according to the lift amount change curve (solid line S) of the intake valve 28 in FIG. The change in the detection signal is shown. FIG. 7D shows a change in the integrated value itgrl when the amplitude of the detection signal is integrated up to a predetermined time Ob.
[0109]
As shown in FIG. 7C, the detection signal from the acceleration sensor 317 shows the maximum amplitude almost simultaneously with the seating point (time), and then weakens and disappears rapidly. When the signal amplitude is cumulatively accumulated from the time when the detection signal of the acceleration sensor 317 exceeds the predetermined threshold value α to the predetermined time Ob, a waveform as shown in FIG. 7D is obtained. It is clear from the above description that the integration start point of the signal amplitude is preferably coincident with the target seating point Ch on the lift amount change curve (solid line S) in FIG. In (a), when the deceleration is insufficient or excessive as shown by the one-dot chain line A or the two-dot chain line B, the seating point becomes different from the target seating point Ch and the acceleration sensor 317. The integrated value itgrl obtained by integrating the signal amplitudes of the detection signals up to a predetermined time is also different from the value corresponding to the optimum lift amount curve.
[0110]
For example, in FIG. 8, after the detection signal of the acceleration sensor 317 exceeds a predetermined threshold value α, the integrated value itgrl obtained by accumulating the signal amplitude cumulatively up to a predetermined time Ob is sequentially obtained. If the deceleration at the time of sitting is properly performed (solid line S), the deceleration at the time of sitting is insufficient (one-dot chain line A), and the amount of deceleration at the time of sitting is excessive (2 It is a time chart which shows each about the same time-axis about a dashed-dotted line.
[0111]
As shown in FIG. 8, if the deceleration at the time of sitting is appropriately performed, the seating point substantially coincides with the target seating point Ch. On the other hand, when the seating is not sufficiently slowed down, the actual seating timing is advanced from the target seating point Ch (sitting point Ch ′), and the valve body 28a and the armature 311 are seated before the seat is sufficiently decelerated. Therefore, the seating speed is large (impact energy is large), the maximum amplitude of the detection signal of the acceleration sensor 317 and the duration of the signal output are increased, and as a result, the integrated value itgrl of the signal amplitude until the predetermined time Ob is also relatively Become big.
[0112]
When the amount of deceleration at the time of seating is excessive, the output start point (Ch ″) of the detection signal is delayed from the target seating point Ch, but as described above, the displacement speed of the valve body 28a and the armature 311 immediately before the seating. By re-acceleration, the seating speed is large (impact energy is large), and the integrated value itgrl of the signal amplitude until the predetermined time Ob becomes relatively large.
[0113]
That is, whether (A) the deceleration at the time of sitting is insufficient or (B) the deceleration at the time of sitting is excessive, the integrated value itgrl of the signal amplitude until the predetermined time Ob is the deceleration at the time of sitting. It is possible to recognize that the seating speed is not the optimum value by becoming larger than the integrated value itgrl of the signal amplitude seen when it is appropriate. Further, in the case of (A), the seating point is earlier than the target seating point Ch, while in the case of (B), the seating point is delayed from the target seating point Ch, so that both can be distinguished from each other. .
[0114]
Further, in both cases (A) and (B), as the amount of deviation between the actual seating speed and the optimum value increases, the integrated value itgrl of the signal amplitude until the predetermined time Ob increases monotonously. The inventors have confirmed that this will be done.
[0115]
Therefore, the CPU 401 has an extremely large correlation with the integrated value itgrl by integrating the signal amplitude of the detection signal of each acceleration sensor 317 for an appropriate period with respect to the opening and closing operations of the intake and exhaust valves 28 and 29. It is easy to estimate and detect the seating speed (or the amount of deviation between the seating speed and the optimum value).
[0116]
The deviation between the seating speed estimated and detected in this way and the optimum value is, for example, in the case of the valve closing operation of the intake valve 28, the first electromagnetic coil 308 described in FIGS. 5B and 5C, Correction can be made by appropriately adjusting the waveform of the command current supplied to the second electromagnetic coil 309. Accordingly, the deviation amount between the seating speed and the optimum value is sequentially learned, and the instruction current that directly affects the displacement speed of the valve body 28a and the armature 311 at the time of sitting or immediately before the seating according to the learned deviation amount. By optimizing the value I1 (see FIG. 5B), the seating speed can be converged to the optimum value.
[0117]
For example, FIG. 9 shows a locus until the relationship between the integrated value itgrl of the signal amplitude of the acceleration sensor 317 and the command current value I1 converges in the process of sequentially changing the command current value I1 by the learning control described above. It is the figure shown schematically.
[0118]
As shown in FIG. 9, (A) when the deceleration at the time of sitting is insufficient, the command current value I1 is gradually decreased, and (B) when the deceleration at the time of sitting is excessive, the command current value I1. Is gradually increased, the relationship between the command current value I1 and the integrated value itgrl is converged to the final convergence point Pd. The integrated value itgrld corresponding to the convergence point Pd is a minimum integrated value that can be realized by operating the command current value I1, in other words, it corresponds to a condition that gives an optimum seating speed.
[0119]
Thus, according to this learning control, it is possible to optimize the operating characteristics of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 mounted on the internal combustion engine 1.
[0120]
On the other hand, when the internal combustion engine 1 equipped with the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 is operated for the first time, in other words, when the internal-combustion engine 1 equipped with the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 is used for the first time, the above learning control takes time. Therefore, the operation mode of the intake valve 28 during that time cannot be set to a desired operation mode, and the operating state of the internal combustion engine 1 may be deteriorated.
[0121]
This is because, in the manufacturing process of the intake-side electromagnetic drive mechanism 30, initial tolerances of members constituting the intake-side electromagnetic drive mechanism 30, for example, the weights of movable members such as the armature 311 and the armature shaft 310, the upper spring 314 and the lower spring 316. All the intake-side electromagnetic drive mechanisms 30 are the same even though the operation characteristics differ for each intake-side electromagnetic drive mechanism 30 due to their initial tolerances. This is considered to be caused by the control by the indicated current value.
[0122]
That is, when the internal combustion engine 1 equipped with a plurality of intake-side electromagnetic drive mechanisms 30 having different operating characteristics is used (operated) for the first time, all of the intake-side electromagnetic drive mechanisms 30 are controlled with the same default value. Then, there is a high possibility that the valve timing, the lift amount, the displacement speed, and the like differ for each intake valve 28. When the above-described learning control is executed under such circumstances, it may take time until the operation modes of all the intake side electromagnetic drive mechanisms 30 are set to appropriate controlled modes.
[0123]
  Therefore, the control of the electromagnetically driven valve according to the present embodiment.In your wayIs configured to learn the operating characteristics of each intake-side electromagnetic drive mechanism 30 before the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 is shipped or before the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 is assembled to the internal combustion engine 1.
[0124]
For example, when the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the internal combustion engine 1 are manufactured at different factories, learning control is performed before the intake side electromagnetic drive mechanism 30 is shipped. When the manufacture and the manufacture of the internal combustion engine 1 are performed in the same factory, the learning control is performed before the intake-side electromagnetic drive mechanism 30 is assembled to the internal combustion engine 1.
[0125]
Here, in the manufacturing process of the intake side electromagnetic drive mechanism 30, for example, as shown in FIG. 10, the first core 301, the second core 302, the upper cap 305, the lower plate 307, the first electromagnetic coil 308, the second The electromagnetic coil 309, armature shaft 310, armature 311, upper part 312, adjustment bolt 313, upper spring 314, spring seat 315, upper plate 318, upper bushing 319, and lower bushing 320 are assembled to the upper head 11 and an unillustrated intake air By attaching the side drive circuit 30a to the upper head 11, an intake side electromagnetic drive mechanism assembly is manufactured.
[0126]
On the other hand, in the manufacturing process of the internal combustion engine 1, for example, a cylinder is obtained by attaching the intake side electromagnetic drive mechanism assembly to the lower head 10 to which the intake valve 28, the valve seat 12, the valve guide 13, and the lower spring 316 are assembled. The head 1a is manufactured, and then the internal combustion engine 1 is manufactured by assembling the cylinder head 1a to the cylinder block 1b.
[0127]
In this embodiment, for this manufacturing process, when the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is manufactured, the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is actually operated, and the individual intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is operated. Learned assembly behavior characteristics.
[0128]
In actual operation of the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly, in the present embodiment, a dummy valve 500 having the same shape as the lower head 10 and a pseudo valve body 510a having the same shape as the intake valve 28, as shown in FIG. A pseudo intake valve 510 comprising a pseudo valve shaft 510b and a pseudo lower retainer 510c, a pseudo valve seat 520 having the same shape as the valve seat 12, a pseudo valve guide 530 having the same shape as the valve guide 13, and a pseudo lower having the same shape as the lower spring 316 A jig to which the spring 540 is assembled is prepared, and the intake side electromagnetic drive mechanism assembly is attached to the jig.
[0129]
In the jig described above, the pseudo intake valve 510, the pseudo valve seat 520, the pseudo valve guide 530, and the pseudo lower spring 540 are the intake valve 28, the valve seat 12, the valve guide 13, and the like, which are manufactured to be assembled to the internal combustion engine 1. And the lower spring 316 is formed so as to satisfy an average value of initial tolerances.
[0130]
That is, the pseudo intake valve 510 is formed so as to satisfy the average value of the size and weight of the intake valve 28 and the friction coefficient of the sliding surface (the outer peripheral surface of the valve shaft 28b), and the pseudo valve seat 520 has the size of the valve seat 12. The pseudo valve guide 530 is formed so as to satisfy the average value of the initial tolerance, and is formed so as to satisfy the average value of the size of the valve guide 13 and the friction coefficient of the sliding surface (the inner peripheral surface of the valve guide 13). 540 is formed so as to satisfy the average value of the initial tolerance of the size, weight, and spring constant of the lower spring 316.
[0131]
By performing learning control on all intake-side electromagnetic drive mechanism assemblies to be assembled to the internal combustion engine 1 using the jig as described above, the operation mode of all intake-side electromagnetic drive mechanism assemblies can be changed to intake valves. 28, the valve seat 12, the valve guide 13, and the lower spring 316 are adapted to the average value of the initial tolerances. As a result, even if there is a tolerance in the intake valve 28, the valve seat 12, the valve guide 13, or the lower spring 316 that is actually combined with each intake-side electromagnetic drive mechanism assembly, all the intake-side electromagnetic drive mechanisms 30 operate. The modes are not greatly different from each other, and the operation modes controlled within a predetermined range are shown.
[0132]
Further, when the learning control of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 is performed at the stage where the assembly for the intake side electromagnetic drive mechanism is assembled to the internal combustion engine 1, all the intake side electromagnetic drive mechanisms 30 are already set at a predetermined time at that time. Since the controlled operation mode is shown within the range, the time required for learning control can be shortened, and the operation modes of all intake-side electromagnetic drive mechanisms 30 can be unified. It becomes easy.
[0133]
Hereinafter, learning control according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Here, the case where the manufacture of the intake side electromagnetic drive mechanism assembly and the manufacture of the internal combustion engine 1 are performed in different factories will be described as an example.
[0134]
FIG. 12 is a diagram schematically showing a series of flows from the manufacture of the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly to the manufacture of the internal combustion engine 1 in the present embodiment.
[0135]
In FIG. 12, first, in the first step S1201, an intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is manufactured.
[0136]
In the second step S1202, the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly manufactured in the first step S1201 is assembled to a jig as described in the description of FIG.
[0137]
In the third step S <b> 1203, the neutral position of the armature 311 of the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is adjusted to the intermediate position between the first core 301 and the second core 302 by adjusting the adjustment bolt 313.
[0138]
In the fourth step S1204, the intake side drive circuit 30a of the intake side electromagnetic drive mechanism assembly, the acceleration sensor 317, and the ECU 20 are electrically connected. This step may be performed before and after the second step S1202.
[0139]
In the fifth step S1205, energization of excitation current (indicated current) is started from the ECU 20 to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 via the intake side drive circuit 30a.
[0140]
In the sixth step S1206, in the state where excitation current (indicated current) is supplied from the ECU 20 to the first electromagnetic coil 308 and the second electromagnetic coil 309 via the intake side drive circuit 30a, The learning control is executed. Note that a step for setting an operating environment equivalent to that during engine operation may be added before the sixth step S1206 is performed. Examples of the operating environment described above include the temperature around the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly, the supply condition of the lubricating oil, and the like.
[0141]
Here, the learning control performed in the sixth step S1206 will be described with reference to FIGS. 13 and FIG. 14 relate to the closing operation of the pseudo intake valve 510, and immediately after the start of the closing operation of the pseudo intake valve 510, the first electromagnetic coil 308 built in the intake side electromagnetic drive mechanism assembly is provided. The "learning control routine" for performing learning control of the current value I1 (see FIGS. 5B and 7B) of the instruction current to be energized is shown.
[0142]
The current control routine shown in FIGS. 13 and 14 is a routine that is periodically executed by the CPU 401 of the ECU 20 that is electrically connected to the intake side drive circuit 30a and the acceleration sensor 317 of the intake side electromagnetic drive mechanism assembly.
[0143]
[First routine]
In the learning control routine, the CPU 401 first determines in step S1301 whether or not the count value of the counter aicnt that stores the number of executions of this routine is equal to the initial value “1”. Here, the counter aicnt may be a storage area set at a predetermined address in the RAM 403 or a register built in the CPU 401.
[0144]
If it is determined in step S1301 that the count value of the counter aicnt is equal to the initial value “1”, the CPU 401 proceeds to step S1302, and in step S1301, the count value of the counter aicnt is not equal to the initial value “1”. If it is determined, the process proceeds to step S1401.
[0145]
Note that the processing in step S1302 is executed only in the first routine, and in the second and subsequent routines, a series of processing following step S1401 is executed. Therefore, the initial routine following step S1302 will be described first, and the processing following step S1401 will be described later.
[0146]
In step S1302, the CPU 401 determines whether or not the latest value t of the seating points of the valve body 28a and the armature 311 is earlier than the target seating point Ch. The seating point is detected as the time when the output signal from the acceleration sensor 317 exceeds a predetermined threshold value α as shown in FIG.
[0147]
When the CPU 401 determines in step S1302 that the latest values t of the seating points of the valve element 28a and the armature 311 are earlier than the target seating point Ch, (A) the deceleration at the time of seating is insufficient. If it is determined that the latest values t of the seating points of the valve body 28a and the armature 311 are not earlier than the target seating point Ch in step S1302, (B) deceleration during seating. Is recognized as excessive, and the process proceeds to step S104.
[0148]
In steps S1303 and S1304, the CPU 401 calculates a learning value I1aih that will be added to the command current value I1 in a process that will be described later.
[0149]
For example, in step S1303, the CPU 401 reads a learning value I1aih (default value (eg, “0”) in the first routine) stored in a predetermined area (hereinafter referred to as a learning value storage area) of the backup RAM 404, A new correction value I1aih is calculated by subtracting a predetermined correction value I1h from the learning value I1aih. Subsequently, the CPU 401 stores the newly calculated learning value I1aih in the learning value storage area of the backup RAM 404.
[0150]
On the other hand, in step S1304, the CPU 401 reads the learning value I1aih (default value) stored in the learning value storage area of the backup RAM 404, adds a predetermined correction value I1h to the learning value I1aih, and creates a new learning value I1aih. Is calculated. Subsequently, the CPU 401 stores the newly calculated learning value I1aih in the learning value storage area of the backup RAM 404.
[0151]
After completing the process of step S1303 or step S1304, the CPU 401 proceeds to step S1305 and increments the count value of the counter aicnt by one. By updating the counter aicnt in this manner, the history of the number of interrupts to this routine is left, and in the second and subsequent routines, the CPU 401 can recognize the completion of the execution of the first routine.
[0152]
In step S1306, the CPU 401 reads the previous value (default value in the first routine) of the instruction current value I1 stored in a predetermined area (hereinafter referred to as instruction current value storage area) of the backup RAM 404 and learns the backup RAM 404. The latest learned value I1aih (in this case, the learned value I1aih calculated in step S1303 or step S1304) is read from the value storage area, and the learned value I1aih is added to the indicated current value I1 to obtain a new indicated current value I1. Is calculated. The newly calculated command current value I1 is stored in the command current value storage area of the backup RAM 404.
[0153]
The CPU 401 that has completed the processing of step S1306 described above temporarily ends the execution of this routine. That is, the CPU 401 has finished executing the initial routine when the processing of step S1306 has been completed.
[0154]
[Routine after the second]
In the subsequent second and subsequent routines, the CPU 401 first determines in step S1301 whether or not the count value of the counter aicnt is equal to the initial value “1”. In other words, the CPU 401 determines in step S1301 whether the current routine is the first routine or the second and subsequent routines. In the second and subsequent routines, the CPU 401 determines in step S1301 that the count value of the counter aicnt is not equal to the initial value “1”, and proceeds to step S1401.
[0155]
In step S1401, the CPU 401 integrates the amplitude of the detection signal output from the acceleration sensor 317 during the period from the seating point to time 0b as described in the description of FIG. Is calculated. Then, the CPU 401 determines whether or not the latest integrated value itgrl described above exceeds a predetermined threshold value β.
[0156]
Here, when the integrated value itgrl is equal to or less than the threshold value β, deceleration at the time of sitting is performed in an optimal manner, and vibration generated by the valve body 28a and the armature 311 at the time of sitting is also appropriate. Therefore, when it is determined in step S1401 that the latest integrated value itgrl is equal to or less than the threshold value β, the CPU 401 regards that deceleration at the time of sitting is performed in an optimal manner, and skips to step S1305. To increment the count value of the counter aicnt by one.
[0157]
Next, the CPU 401 proceeds to step S1306, reads the instruction current value I1 from the instruction current value storage area of the backup RAM 404, and reads the learning value I1aih from the learning value storage area of the backup RAM 404. At this time, the learning value I1aih read from the backup RAM 404 becomes the learning value I1aih not including the parameter (correction value I1h) for correcting the integrated value itgrl. That is, if it is determined in step S1401 that the deceleration at the time of sitting is performed in an optimal manner, the instruction current value I1 is updated using the existing learning value I1aih as it is.
[0158]
On the other hand, if it is determined in step S1401 that the latest integrated value itgrl is higher than the threshold value β, the CPU 401 executes steps S1402 and subsequent steps.
[0159]
In the processing after step S1402, the relationship between the integrated value itgrl and the indicated current value I1 (strictly, the learned value I1aih of the indicated current value I1) is basically converged according to the control described in the description of FIG. This is a learning value adjustment process for convergence toward Pd.
[0160]
In this learning value adjustment process, as shown in FIG. 15, the CPU 401 gradually changes the learning value I1aih and observes the change in the integrated value itgrl accompanying this change, thereby indicating the indicated current value I1 and the integrated value itgrl. To be converged to the convergence point Pd.
[0161]
Specifically, the CPU 401 increases the change amount (rate) of the learned value I1aih as the integrated value itgrl increases, and controls the change amount (rate) of the learned value I1aih as the integrated value itgrl decreases. Do. In other words, the CPU 401 increases the correction value I1h as the coordinate position determined by the learning value I1aih and the integrated value itgrl becomes farther from the convergence point, while decreasing the correction value I1h as the coordinate position approaches the convergence point. As a result, the convergence to the convergence point Pd is enhanced, while the control precision in the vicinity of the convergence point Pd is ensured.
[0162]
In actually performing such learning value adjustment processing, first in step S1402, the CPU 401 reads the previous integrated value itgrlold from the previous integrated value storage area preset in the backup RAM 404, and sets the previous integrated value itgrlold as the previous integrated value itgrlold. A difference (hereinafter referred to as an integrated value difference) Δitgrl from the latest integrated value itgrl calculated in step S1401 is calculated (see also FIG. 15). Further, the CPU 401 updates the previous integrated value itgrlold stored in the previous integrated value storage area of the backup RAM 404 with the latest integrated value itgrl described above.
[0163]
In step S1403, the CPU 401 reads the learning value I1aih stored in the learning value storage area of the backup RAM 404 as the latest learning value, and also stores the previous learning value I1aihold from the previous learning value storage area preset in the backup RAM 404. Is read. The CPU 401 calculates a difference (hereinafter referred to as a learning value difference) ΔI1aih between the latest learning value I1aih and the previous learning value I1aihold.
[0164]
In step S1404, the CPU 401 updates the previous learning value I1aihold stored in the previous learning value storage area of the backup RAM 404 with the latest learning value I1aih.
[0165]
In subsequent steps S1405 to S1412, the CPU 401 executes the following determination and processing based on the information (integrated value difference Δitgrl, learned value difference ΔI1aih) obtained in steps S1402 and S1403.
[0166]
That is, as long as the coordinates (itgrl, I1aih) shown in FIG. 15 are toward the convergence point Pd, it is clear that the integrated value difference Δitgrl is a negative numerical value, and therefore the integrated value difference Δitgrl is a positive numerical value. In this case, it is possible to determine that the coordinates (itgrl, I1aih) have passed the convergence point Pd.
[0167]
Further, when the coordinates (itgrl, I1aih) are directed from the (A) side to the (B) side shown in FIG. 15, the learning value difference ΔI1aih becomes a negative numerical value, while the coordinates (itgrl, I1aih) Is from the (B) side to the (A) side, the learning value difference ΔI1aih is a positive numerical value.
[0168]
From the above viewpoint, (1) when the integrated value difference Δitgrl is smaller than the predetermined value “−C” (−C <0) and the learning value difference ΔI1aih is not more than “0”, the coordinates ( Itgrl, I1aih) can be determined from (A) toward the convergence point Pd. (2) The integrated value difference Δitgrl is smaller than the predetermined value “−C” and the learning value difference ΔI1aih is “ If it is greater than 0, it can be determined that the coordinates (itgrl, I1aih) in FIG. 15 are from the (B) side toward the convergence point Pd, and (3) the integrated value difference Δitgrl is a predetermined value “C”. ”(C> 0) and the learning value difference ΔI1aih is equal to or less than“ 0 ”, the coordinates (itgrl, I1aih) in FIG. 15 are from the (A) side toward the (B) side. It can be determined that the convergence point Pd has been passed, and (4) the integrated value difference Δitgrl is larger than the predetermined value “C”. When the learning value difference ΔI1aih is larger than “0”, it is determined that the coordinates (itgrl, I1aih) in FIG. 15 have passed the convergence point Pd from the (B) side to the (A) side. can do.
[0169]
Therefore, when the condition (1) is satisfied, the CPU 401 sequentially executes steps S1405 and S1406, and subtracts a predetermined correction value I1h from the learning value I1aih to calculate the latest learning value I1aih.
[0170]
If the condition (2) is satisfied, the CPU 401 sequentially executes step S1407 and step S1408, and adds a predetermined correction value I1h to the learning value I1aih to calculate the latest learning value I1aih.
[0171]
If the condition (3) is satisfied, the CPU 401 sequentially executes steps S1409 and S1410, and adds the predetermined correction value I1h to the learning value I1aih to calculate the latest learning value I1aih.
[0172]
When the condition (4) is satisfied, the CPU 401 sequentially executes step S1411 and step S1412 and subtracts a predetermined correction 1h from the learned value I1aih to calculate the latest learned value I1aih.
[0173]
As described above, when the latest learning value I1aih is calculated in step S1406, step S1408, step S1410, or step S1412, the CPU 401 stores the latest learning value I1aih in the learning value storage area of the backup RAM 404. The learning value I1aih is updated, and then the process proceeds to step S1305.
[0174]
In step S1305, the CPU 401 increments the count value of the counter aicnt by one.
[0175]
Subsequently, in step S1306, the CPU 401 updates the instruction current value I1 using the learning value I1aih added with the correction value I1h, and temporarily ends the subsequent processing.
[0176]
If none of the above conditions (1) to (4) is satisfied, the integrated value difference Δitgrl is within a predetermined range (“−C” or more and “C” or less). It can be determined that the coordinates (itgrl, I1aih) are sufficiently close to the convergence point Pd. Accordingly, when none of the above conditions (1) to (4) is satisfied, the CPU 401 proceeds to step S1305 through step S1405, step S1407, step S1409, and step S1411 sequentially.
[0177]
In step S1305, the CPU 401 increments the count value of the counter aicnt by one, and in the subsequent step S1306, the CPU 401 updates the instruction current value I1 with the learned value I1aih not including the correction value I1h.
[0178]
Incidentally, with respect to the correction value I1h applied in the above-described step S1406, step S1408, step S1410, and step S1412, as the integrated value itgrl increases, the correction value becomes a relatively large value. The correction value may be stored in advance on the map so that the correction value becomes a relatively small value as it becomes smaller, or may be appropriately calculated using the integrated value itgrl as a parameter.
[0179]
By repeatedly executing the learning control routine in this way, the optimum value of the command current value I1 is obtained. As a method of determining whether or not the command current value I1 updated in the learning control routine is an optimum value, for example, when none of the above conditions (1) to (4) is satisfied, that is, integration A method of determining the instruction current value I1 when the value difference Δitgrl is within a predetermined range (“−C” or more and “C” or less) as the optimum value can be exemplified. The optimum value of the command current value I1 obtained in this way may be stored as a default value in the command current value storage area of the backup RAM 404, or as a default value of the command current value I1 in a predetermined area of the ROM 402. It may be stored.
[0180]
Note that the opening operation of the pseudo intake valve 510 is performed by replacing the instruction current supplied to the first electromagnetic coil 308 and the instruction current supplied to the second electromagnetic coil by changing the “opening” described in FIG. Basically, the control logic of the “valve control routine” and the “learning control routine” described in FIGS. 13 and 14 can be applied as they are.
[0181]
Therefore, by executing the learning control routine described above for all the intake-side electromagnetic drive mechanism assemblies mounted on the internal combustion engine 1, the ECU 20 mounted on the internal-combustion engine 1 has the individual intake-side electromagnetic drive mechanism assemblies. The optimum command current value I1 corresponding to is stored as a default value.
[0182]
Returning to FIG. 12, if the command current value I1 (default value) obtained by the learning control in the sixth step S1206 is within a predetermined reference range, the seventh step S1207 is performed. However, if the command current value I1 (default value) obtained by the learning control in the sixth step S1206 is out of the predetermined reference range, the adjustment bolt 313 is arranged so that the armature 311 is accurately arranged at the neutral position. Is finely adjusted again, and the sixth step S1206 is executed again. Such learning control of the command current value I1 and fine adjustment of the adjustment bolt 313 are alternately repeated until the command current value I1 falls within a predetermined reference range.
[0183]
In the seventh step S1207, the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is removed from the jig. At this time, the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly and the ECU 20 may be separated, but it is preferable that the combination of the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly and the ECU 20 can be identified later.
[0184]
In the subsequent eighth step S1208, the intake side electromagnetic drive mechanism assembly and the ECU 20 that are connected to each other in the learning control of the sixth step S1206 are combined and delivered to the manufacturing factory of the internal combustion engine 1. In the learning control related to the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly, when a dedicated control circuit is used in place of the ECU 20, the control circuit and the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly are combined into a set and the internal combustion engine. It may be delivered to one manufacturing factory.
[0185]
In the ninth step S1209, the intake side electromagnetic drive mechanism assembly delivered in the eighth step S1208 and the ECU 20 are assembled and connected to the internal combustion engine 1 as a set. If a dedicated control circuit is delivered together with the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly in place of the ECU 20 in the eighth step S1208, the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly is connected to the internal combustion engine in the ninth step S1209. The learning content stored in the control circuit may be separately transferred to the ECU 20 of the internal combustion engine 1.
[0186]
In the tenth step S1210, learning control of the command current value I1 is performed according to the same control procedure as in the sixth step S1206 in a state where the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly and the ECU 20 are assembled to the internal combustion engine 1. At this time, it is preferable to operate the internal combustion engine 1 in a state where it is assembled to a tester or the like, and to change the load of the internal combustion engine 1 as appropriate so as to obtain the optimum value of the indicated current value I1 corresponding to each load. Then, the optimum command current value I1 for each load is stored in the ECU 20 as a default value.
[0187]
In the eleventh step S1211, the internal combustion engine 1 and the ECU 20 are shipped as a set.
[0188]
As described above, before shipping the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly to be attached to the internal combustion engine 1, all of the intake-side electromagnetic drive mechanism assemblies are mounted on the jig as described in the explanation of FIG. When the learning control of the instruction current value I1 is executed, the operation mode of all intake side electromagnetic drive mechanism assemblies is the average of the initial tolerances of the intake valve 28, the valve seat 12, the valve guide 13, and the lower spring 316. It will be appropriate to the value. That is, all intake side electromagnetic drive mechanism assemblies are initially set to operate in an appropriate manner in which durability performance and noise suppression performance are controlled.
[0189]
As a result, even if there is a tolerance in the intake valve 28, the valve seat 12, the valve guide 13, or the lower spring 316 that is actually combined with each intake-side electromagnetic drive mechanism assembly in the manufacturing process of the internal combustion engine 1, the intake-side electromagnetic When the internal combustion engine 1 is operated for the first time after the drive mechanism assembly is assembled to the internal combustion engine 1, the operation modes of all the intake valves 28 are not greatly different from each other, and show a controlled mode within a predetermined range. become.
[0190]
Further, with respect to the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31, all the control logic similar to that of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 is applied using a jig equivalent to the jig described in the explanation of FIG. The exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31 is initially set to operate in an appropriate manner in which durability performance and noise suppression performance are controlled. When the internal combustion engine 1 is operated for the first time after being assembled, The operation mode of the exhaust valve is not greatly different from each other, and a controlled operation mode within a predetermined range is exhibited.
[0191]
  Therefore, the electromagnetically driven valve according to the present embodiment is controlled.On your wayAccording to this, when the internal combustion engine 1 is operated for the first time after the internal combustion engine 1 is assembled, the time required for learning control of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 can be shortened. It is also possible to suppress the step-out of the valve.
[0192]
Furthermore, when the internal combustion engine 1 is operated for the first time after being mounted on the vehicle, the learning control of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 is performed again when the internal combustion engine 1 is assembled. Thus, the intake and exhaust valves 28 and 29 operate in an optimal manner, and the learning control of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive mechanism 31 does not take time.
[0193]
The variation in the optimum value of the indicated current value obtained for each assembly for each electromagnetic drive mechanism by the learning control according to the present embodiment (for example, the optimum value obtained for each assembly for each electromagnetic drive mechanism and the manufacture of the ECU 20) If the deviation (deviation between the reference value stored in the ROM 402 in the stage) is fed back to the manufacturing process of the electromagnetic drive mechanism, the tolerance for each electromagnetic drive mechanism can be easily reduced.
[0194]
Further, in the present embodiment, the example in which the learning control is performed on the command current value I1 in FIG. 5 has been described. However, the learning control is performed on other command current values such as the command current value I2 in FIG. It is good also as learning control simultaneously combining a value. Furthermore, the current waveform serving as a reference as a control target is not limited to the rectangular wave shown in FIG. In short, the valve body and armature are displaced at a predetermined speed, and the current waveform that decelerates them before reaching the seating point is applied as the reference current waveform. If the current supply amount (indicated current value) corresponding to the displacement speed of the valve body or armature in FIG. 3 is appropriately changed according to the control logic equivalent to the “learning control routine” (FIGS. 13 and 14), each of the above embodiments An effect equivalent to or equivalent to the above can be achieved.
[0195]
In the present embodiment, the acceleration sensor 317 is applied as means for detecting information on vibration energy generated in accordance with the opening / closing operation of the intake valve 28 and the exhaust valve 29. However, a known knock sensor or the like is used. Other detection means for detecting information on vibration energy can also be applied. At this time, the signal output detected by the detection means as described above does not necessarily have a linear correlation with the vibration energy. In short, a detection signal that reflects information on the vibration energy is output. Anything is acceptable.
[0196]
Further, in the present embodiment, the detection signal output to the acceleration sensor 317 depends on the mechanical characteristics of each electromagnetic drive mechanism, but the vibration generated when the armature collides with each electromagnetic coil and the valve body It may relate to any of the vibrations generated only when the seat collides (only during the valve closing operation), or may relate to the synthesis of these vibrations.
[0197]
In addition, the integrated value itgrl according to the present embodiment is processed by, for example, a well-known integration circuit, for example, for an output signal from each acceleration sensor 317 for a predetermined time (until a predetermined time Ob after the output signal exceeds the threshold α). Can be easily obtained. In addition, for example, a detection signal for a predetermined time is secured by using a circuit that sequentially detects the peak value of the output signal, such as a well-known peak hold circuit, and the secured signal is processed appropriately. The parameter corresponding to the integrated value itgrl can also be obtained.
[0198]
In the present embodiment, the signal amplitude of the detection signal of the acceleration sensor 317 is integrated for an appropriate period to estimate and detect a seating speed having a very large correlation with the integrated value itgrl. The seating speed may be detected by applying a well-known gap sensor capable of detecting the distance between the detection element and an object facing with a predetermined gap.
[0199]
At that time, the lift amounts of the intake and exhaust valves 28 and 29 are observed at minute time intervals, and the signal output difference between the observation points is time-differentiated to obtain the displacement speed of the valve body or the like at each observation point. it can. In particular, for example, by setting a gap corresponding to the maximum lift amount as a threshold value in advance, an observation point where the gap calculated from the signal output from the gap sensor exceeds the threshold value is recognized as a seating point, and the observation point or The displacement speed at the observation point immediately before the observation point can be estimated as the seating speed. The seating speed can also be estimated based on a speed signal obtained by differentiating the lift amounts of the intake and exhaust valves 28 and 29.
[0200]
By treating the seating speed estimated in this way as a parameter equivalent to the integrated value itgrl in the “learning control routine” described above, an effect equivalent to that of the present embodiment can be obtained.
[0201]
Further, the electromagnetic drive mechanisms 30 and 31 in the present embodiment are provided with electromagnetic coils at both displacement ends where the armature is displaced, respectively, and the two springs face each other in order to hold the armature in the neutral position. The armature is energized. On the other hand, along the armature displacement direction, the spring urges the armature only from one side, and the other side is provided with a regulating member for regulating the armature displacing operation. Each electromagnetic drive mechanism may be configured to dispose electromagnets so that an attractive force acts on the armature only in the opposite direction.
[0202]
  Further, in the present embodiment, the example in which the seating speeds of the intake / exhaust valves 28 and 29 and the armature 311 are learned to optimize the default value of the command current value has been described, but the intake and exhaust valves 28 and 29 and the armature 311 The default value of the command current value may be optimized by learning the displacement speed at the predetermined position, or the default value of the command current value by learning the displacement positions of the intake and exhaust valves 28 and 29 and the armature 311 at a predetermined time. The value may be optimized or the electromagnetic driveFor assembly for moving mechanismThe default value of the command current value may be optimized by learning output characteristics of the accompanying acceleration sensor 317 or the like.
[0203]
【The invention's effect】
  Control of an electromagnetically driven valve according to the present inventionIn your wayThe electromagnetic driveThe assembly for the dynamic mechanism is assembled to the internal combustion engine.Before the electromagnetic driveOf the assemblyBecause learning control is performed,After the dynamic mechanism assembly is assembled to the internal combustion engineWhen used for the first timeBefore assemblyAccording to the learning controlAssembly for moving mechanismThe electromagnetic driveOf the assemblyLearning control takes less time. As a result, the electromagnetic driveAssembly for moving mechanismWhen used for the first time, the electromagnetic driveAssembly for moving mechanismEasier to operate in the desired modeOf the assemblyControllability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing an internal configuration of an intake side electromagnetic drive mechanism
FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of the ECU
FIG. 5 is a time chart showing changes in the lift amount when the intake valve transitions from the open state to the closed state, as well as the command current energized in the first electromagnetic coil.
FIG. 6 is a flowchart showing a valve opening amount control routine according to the embodiment.
FIG. 7 is a time chart showing how the intake valve changes from a valve-open state to a valve-close state, such as a lift amount and an instruction current energized to the first electromagnetic coil.
FIG. 8 is a time chart showing how the integrated value changes by accumulating the signal amplitude of the detection signal of the acceleration sensor cumulatively;
FIG. 9 is a diagram showing a locus in which the integrated value of the signal amplitude of the acceleration sensor converges in the process of sequentially changing the command current value.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an intake side electromagnetic drive mechanism assembly according to the embodiment;
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a jig according to the embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing steps from manufacturing of the intake-side electromagnetic drive mechanism assembly to shipment of the internal combustion engine.
FIG. 13 is a flowchart (1) showing a learning control routine applied to the intake side electromagnetic drive mechanism.
FIG. 14 is a flowchart (2) showing a learning control routine applied to the intake side electromagnetic drive mechanism.
FIG. 15 is a diagram showing a trajectory until the integrated value of the signal amplitude of the acceleration sensor converges to a convergence point according to the learning control according to the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
10 ... Lower head
12 .... Valve seat
13. Valve guide
20 .... ECU
25 .. Spark plug
26 .... Intake port
27 ... Exhaust port
28 .... Intake valve
29 .... Exhaust valve
30 ... Intake side electromagnetic drive mechanism
30a ... Intake side drive circuit
31 ... Exhaust side electromagnetic drive mechanism
31a ... Exhaust side drive circuit
316: Lower spring
317 Accelerometer
500 ・ ・ ・ Dummy head
510 ... Pseudo intake valve
520: Pseudo valve seat
530 ... Pseudo valve guide
540: Pseudo lower spring

Claims (3)

相互に対向して配置された一対の電磁石、前記電磁石が発生する電磁力を受けて往復移動することにより内燃機関の吸気弁又は排気弁を開閉動作させるアーマチャ、前記電磁石へ励磁電流を印加する駆動回路、及び前記アーマチャが変位端に着座した時の振動を検出する加速度センサを具備する電磁駆動機構用アッセンブリを組み立てる第１工程と、  A pair of electromagnets arranged opposite to each other, an armature that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine by reciprocatingly receiving electromagnetic force generated by the electromagnet, and a drive that applies an excitation current to the electromagnet A first step of assembling an assembly for an electromagnetic drive mechanism comprising a circuit and an acceleration sensor for detecting vibration when the armature is seated on a displacement end;
前記電磁駆動機構用アッセンブリの駆動回路及び加速度センサを電子制御ユニットと電気的に接続する第２工程と、  A second step of electrically connecting the drive circuit and the acceleration sensor of the electromagnetic drive mechanism assembly to the electronic control unit;
前記電磁駆動機構用アッセンブリ及び前記電子制御ユニットが内燃機関に組み付けられる前に、前記電子制御ユニットにより前記電磁駆動機構用アッセンブリを動作させる第３工程と、  A third step of operating the electromagnetic drive mechanism assembly by the electronic control unit before the electromagnetic drive mechanism assembly and the electronic control unit are assembled to an internal combustion engine;
前記第３工程において加速度センサが振動を検出したタイミング及び検出された振動の振幅に基づいて前記アーマチャの着座速度を推定するとともに、推定された着座速度が目標着座速度となる励磁電流の印加量及び印加量の変更タイミングを前記電子制御ユニットに学習させる第４工程と、  Estimating the seating speed of the armature based on the timing at which the acceleration sensor detects vibration in the third step and the amplitude of the detected vibration, and the application amount of the excitation current at which the estimated seating speed becomes the target seating speed; A fourth step of causing the electronic control unit to learn the application amount change timing;
を備える電磁駆動弁の制御方法。A method for controlling an electromagnetically driven valve. 前記第３工程において、前記電磁駆動機構用アッセンブリは、内燃機関に搭載される吸気弁又は排気弁と同形状の疑似吸気弁又は疑似排気弁を搭載した治具に組み付けられて動作させられることを特徴とする請求項１に記載の電磁駆動弁の制御方法。  In the third step, the assembly for the electromagnetic drive mechanism is operated by being assembled to a jig equipped with a pseudo intake valve or pseudo exhaust valve having the same shape as the intake valve or exhaust valve mounted on the internal combustion engine. The method for controlling an electromagnetically driven valve according to claim 1, wherein: 前記疑似吸気弁又は前記疑似排気弁は、前記内燃機関に搭載される吸気弁又は排気弁の初期公差の平均値を満たすように形成されることを特徴とする請求項２に記載の電磁駆動弁の制御方法。  3. The electromagnetically driven valve according to claim 2, wherein the pseudo intake valve or the pseudo exhaust valve is formed so as to satisfy an average value of initial tolerances of an intake valve or an exhaust valve mounted on the internal combustion engine. Control method.
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