JP3873559B2 - エンジンの電磁動弁制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリングによって半開位置に付勢される吸・排気弁を、始動前に全開位置又は閉位置に保持する初期化を行うエンジンの電磁動弁制御装置に関し、特に電磁石のアーマチャの位置を検出するセンサの始動時補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁動弁装置としては、一対のスプリングによる付勢力により、半開位置に支持される弁体（吸・排気弁) を、該弁体に連係したアーマチャに電磁力を作用させて、前記半開位置から全開又は閉方向に移動させる構造であり、始動前に全開位置又は閉位置に保持する初期化を行う。その後、開弁時は閉弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を開弁方向に移動させ、開弁用電磁石に十分接近したところから該開弁用電磁石を通電して全開位置に吸着保持し、閉弁時は、開弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を閉弁方向へ移動させ、閉弁用電磁石に十分接近したところから該閉弁用電磁石を通電して閉位置に吸着保持する開閉制御を行なっている。
【０００３】
ところで、前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石の通電制御は、電磁石のアーマチャの位置を位置センサによって検出しつつ位置毎の目標速度を達成するようにフィードバック制御して行なっている。該通電制御は、アーマチャや弁体の着座時の速度を十分小さくして衝撃を緩和し、かつ、応答性も確保されるように高精度に行なう必要があり、そのためには、前記位置センサによるアーマチャ位置の検出精度を確保する必要がある。
【０００４】
しかしながら、電磁動弁各部の摩耗等によりアーマチャ位置が経時変化するため、アーマチャ位置の検出精度が低下してしまう。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、エンジンの電磁動弁制御装置において、電磁石のアーマチャの位置を検出する位置センサの検出値を適切に補正することにより、アーマチャ位置を常時高精度に検出でき、以って高精度な吸・排気弁の開閉制御を行なえるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１に係る発明は、吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸引して全開位置に保持する開弁用電磁石と、吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉位置に保持する閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を全開位置若しくは閉位置に保持させて初期化を行なった後、前記各電磁石に共通なアーマチャの位置を位置センサで検出しつつ該各電磁石を通電制御するエンジンの電磁動弁制御装置において、
前記初期化直後の開閉位置を相互に異ならせた吸・排気弁に設けられた位置センサにおける該吸・排気弁の初期化直後の全開位置と閉位置とに対応する２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
初期化直後の開閉位置を相互に異ならせた吸・排気弁にそれぞれ設けられた位置センサにより、該吸・排気弁の初期化直後の全開位置と閉位置とに対応した２つの出力値が得られる。該２つの出力値は、それぞれ吸・排気弁の全開位置と閉位置とにおけるアーマチャの両端位置に対応するので、これら２つの出力値に基づいて位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正する。
【０００７】
このようにすれば、始動時毎に位置センサの補正が行なわれるので、アーマチャ位置の検出精度が高められ、以って吸・排気弁の開閉制御精度が高められる。
また、請求項２に係る発明は、
吸気弁の前記初期化直後の開閉位置と、排気弁の前記初期化直後の開閉位置とを異ならせ、これらの初期化直後における位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によると、
通常、初期化後のクランキングのため、初期化直後における吸気弁の開閉位置と排気弁の開閉位置とは異なるように設定されるので、該初期化直後の吸気弁の開閉位置と排気弁の開閉位置とに対応する位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正する。
【０００９】
このようにすれば、通常の初期化の設定で、そのまま検出される位置センサの出力値に基づいて最も簡易に補正を行なうことができる。
また、請求項３に係る発明は、
気筒間で前記初期化直後の開閉位置を異ならせた吸気弁同士又は排気弁同士の初期化直後における位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、
異なる弁ではあるが同種（吸気弁同士又は排気弁同士）の弁に対する位置センサの出力値に基づいて補正が行なわれるので補正の精度が向上する。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸引して全開位置に保持する開弁用電磁石と、吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉位置に保持する閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を全開位置若しくは閉位置に保持させて初期化を行なった後、前記各電磁石に共通なアーマチャの位置を位置センサで検出しつつ該各電磁石を通電制御するエンジンの電磁動弁制御装置において、
エンジン運転停止時に吸・排気弁を初期化直後の開閉位置とは異なる開閉位置に一時的に保持して、該保持された開閉位置における位置センサの出力値を記憶し、該位置センサの前記記憶された出力値と次回のエンジン始動前における初期化直後の吸・排気弁開閉位置における出力値とに基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明によると、
位置センサにより、エンジン運転停止時における吸・排気弁の開閉位置に対応する出力値と該開閉位置とは異なる吸・排気弁の次回のエンジン始動前の初期化直後における開閉位置に対応する出力値とが得られるので、該２つの出力値に基づいて位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正する。
【００１６】
このようにすれば、同一の弁の全開位置に対応する出力値と閉位置に対応する出力値とを用いることで、より高精度な位置センサの補正を行なうことができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明は、
前記位置センサ周辺の温度状態を検出し、前記エンジン運転停止時と次回の始動時との温度差に応じて位置センサの出力値を補正した上で、前記位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る発明によると、
このようにすれば、温度差の出力値補正を行なった上で位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することにより、さらに高精度な位置センサの補正を行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態のシステム構成を示す図１において、エンジン１には、弁駆動装置２により開閉を電子制御される吸気弁３及び排気弁４が装着されている。各気筒の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８及び点火コイル９が装着されている。また、エンジン本体には、各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に微小クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ１０、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１１が装着され、吸気通路１２の上流部には、吸入空気流量を検出するエアフロメータ１３、排気通路１４には、排気中の酸素濃度等の検出を介して空燃比を検出する空燃比センサ１５が装着されている。
【００２０】
前記各種センサ類からの検出信号はコントロールユニット１６に出力され、コントロールユニット１６は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁６に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前記弁駆動装置に弁駆動信号を出力して吸気弁３及び排気弁４の開閉を制御する。
【００２１】
ここで、前記吸気弁３及び排気弁４と、これらを駆動するための弁駆動装置２からなる電磁動弁装置のハードウエアについて、図２に基づいて説明する。
図２において、シリンダヘッド１８に従来と同様の方法で、排気弁４は取り付けられている。即ち、シリンダヘッド１８に設けられるバルブガイド１９に、排気弁４のステム３１が摺動自由に挿通されており、ステム３１上端部には、バルブコッター等を介してアッパーシート３２が取り付けられ、該アッパーシート３２と、シリンダヘッド側のロアシートとの間に、排気弁４を閉弁方向に付勢する（自由長から所定量圧縮された) 閉弁用スプリング３３が配設されている。
【００２２】
そして、排気弁４が閉状態で、後述する閉弁用電磁石４３でアーマチャを吸着している状態において、前記ステム３１の上端部から、所定量離間して、言い換えれば所定のバルブクリアランスを持って、弁駆動装置２の可動軸４０が、前記ステム３１と同軸上に配設されるようになっている。
【００２３】
前記弁駆動装置２は、非磁性体製のハウジング４１と、前記可動軸４０に一体に設けられてハウジング４１内に摺動自由に収納されるアーマチャ４２と、該アーマチャ４２を磁気吸引可能にアーマチャ４２の上面に対向する位置でハウジング４１内に固定配置される閉弁用電磁石４３と、該アーマチャ４２を磁気吸引して排気弁４を開弁保持可能にアーマチャ４２の下面に対向する位置でハウジング４１内に固定配置される開弁用電磁石４４と、排気弁４の開弁方向に向けてアーマチャ４２を付勢する開弁用スプリング４５と、を含んで構成されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、閉弁用電磁石４３と開弁用電磁石４４とを共に消磁したときに、排気弁４は、半開位置となるように構成されており、この半開位置から前記閉弁用電磁石４３のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は開弁用スプリング４５を押し縮める方向に閉弁用電磁石４３によって磁気吸引され、一方前記半開位置から開弁用電磁石４４のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は閉弁用スプリング３３を押し縮めて排気弁４を開弁する方向に開弁用電磁石４４によって磁気吸引される。
【００２５】
また、前記弁駆動装置２のハウジング頂壁には、前記アーマチャ４２の位置を検出する位置センサ５１が装着され、該位置センサ５１によってアーマチャ４２の位置を検出しながら該アーマチャ４２が各位置に対応した目標速度を持つ特性で駆動されるように、前記閉弁用電磁石４３と開弁用電磁石４４とが通電制御される。これにより、アーマチャ４２を一方の電磁石を離れてから他方の電磁石に向かう駆動途中までは大きな速度で駆動して応答性を確保しながら、該他方の電磁石に接近してからは十分小さい速度で電磁石に着座させて着座時の衝撃を緩和し、あるいは、電磁石に着座する直前の位置で停止させて衝突を防止するように制御することができる。
【００２６】
以上、排気弁４の開閉動作について示したが、吸気弁３についても全く同様の構成によって同様に動作する。
そして、始動前に、前記吸気弁３及び排気弁４を前記半開位置から、全開位置または閉位置に保持する初期化を行う。該初期化は、既述したように開弁用電磁石４４と閉弁用電磁石４３とを交互に通電し、スプリング３３，４５の作用で共振現象を起こして振幅を増大させた後、全開位置または閉位置に保持することで行なわれる（図４参照）。
【００２７】
上記初期化の直後に前記位置センサ５１の検出値の補正、つまり出力値（電圧）とアーマチャ４２位置との関係の補正（以下単に位置センサ５１の補正という）を行なう。
【００２８】
以下に、前記位置センサ５１の検出値の補正の各実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、初期化後のクランキングのため、初期化後の吸気弁３の開閉位置と排気弁４の開閉位置とは異ならせて設定されるので、初期化直後の吸気弁３の全開(又は閉）位置に応じた位置センサ５１の出力値と、排気弁４の閉（又は全開）位置に応じた位置センサ５１の出力値とに基づいて、位置センサ５１の補正を行なう。
【００２９】
図５は、吸気弁３と排気弁４との初期化の様子を示し、初期化後吸気弁３は閉位置ＨICに保持され、排気弁は全開位置ＨEOに保持される。なお、一点鎖線に示すように、初期化後吸気弁３が全開位置に保持され、排気弁４が閉位置に保持されるようにしてもよい。
【００３０】
図６は、前記第１の実施の形態における位置センサ５１の検出値の補正の様子を示し、吸気弁３の閉位置ＨICに対応する位置センサ５１の出力値ＶICと、排気弁４の全開位置ＨEOに対応する位置センサ５１の出力値ＶEOとを直線で結ぶ特性として補正を行なう。これにより、点線で示される補正前のセンサ出力と弁変位（アーマチャ位置）の特性に対し、図示矢印で示されるように全開位置補正、閉位置補正が行なわれ、これに応じてさらに中間開度が補正される。
【００３１】
本実施の形態は、吸気弁３の開閉位置と排気弁４の開閉位置とを異ならせるという通常の初期化の設定で、そのまま検出される位置センサ５１の出力値に基づいて最も簡易に補正を行なうことができる。しかし、吸気弁３と排気弁４という異なる種類の弁に対する異なる位置センサ５１の出力値を用いて、共通の補正を行なうため、精度的には改善の余地がある。
【００３２】
そこで、第２の実施の形態では、制御的にはやや複雑になるが気筒間で初期化後の吸気弁３の開閉位置と排気弁４の開閉位置とを異ならせ、例えば第１気筒では吸気弁３を全開位置＃１ＨIO、排気弁４を閉位置＃１ＨECに保持し、第２気筒では吸気弁３を閉位置＃２ＨIC、排気弁４を全開位置＃２ＨEOに保持するように設定する(図７参照）。そして、初期化後の第１気筒の吸気弁３の全開位置＃１ＨIOに対応する位置センサ５１の出力値＃１ＶIOと第２気筒の吸気弁３の閉位置＃２ＨICに対応する位置センサ５１の出力値＃２ＶICとに基づいて、吸気弁３について前記同様にして位置センサ５１の補正を行ない、また、第１気筒の排気弁４の閉位置＃１ＨECに対応する位置センサ５１の出力値＃１ＶECと第２気筒の排気弁４の全開位置＃２ＨEOに対応する位置センサ５１の出力値＃２ＶEOとに基づいて、排気弁４について位置センサ５１の補正を行なう（図８参照）。
【００３３】
このようにすれば、異なる弁ではあるが同種（吸気弁同士又は排気弁同士）の弁に対する位置センサ５１の出力値に基づいて補正が行なわれるので補正の精度が向上する。
【００３４】
次に、参考例について説明する。
この参考例では、吸気弁３及び排気弁４について、それぞれ初期化前の半開位置における位置センサ５１の出力値と、初期化後の全開位置又は閉位置における位置センサ５１の出力値とに基づいて、位置センサ５１の補正を行なう。
【００３５】
図９は、初期化後に吸気弁３が閉位置ＨIC、排気弁４が全開位置ＨEOに保持されるように設定される場合を示し、吸気弁３については、初期化前の半開位置ＨIMの出力値ＶIMと初期化後の閉位置ＨICの出力値ＶICとに基づいて補正を行ない（図１０参照）、排気弁４については、初期化前の半開位置ＨEMの出力値ＶEMと初期化後の全開位置ＨEOの出力値ＶEOとに基づいて補正を行なう（図１１参照）。具体的には、吸気弁３の半開位置ＨIMの出力値ＶIMと閉位置ＨICの出力値ＶICとを直線で結ぶ補正を行なって全開位置相当の２（ＨIM−ＨIC）に対応する出力値を[ＶIC＋２（ＶIM−ＶIC）]と推定し、同様に排気弁４の半開位置ＨEMの出力値ＶEMと全開位置ＨEOの出力値ＶEOとを直線で結ぶ補正を行なって閉位置相当のＨEO−２（ＨEO−Ｈ EM）に対応する出力値を[ＶEO−２（ＶEO−Ｖ EM）]と推定する。
【００３６】
このようにすれば、第１の実施の形態と同様、通常の初期化の設定における位置センサ５１の出力値を用いて簡易に補正を行なえる。精度については、同一の弁における同一の位置センサ５１の２つの出力値を用いることによっては向上するが、初期化後の開閉位置とは異なる開閉位置における出力値については、推定値であるのでやや低下する可能性がある。
【００３７】
なお、吸気弁３と排気弁４の初期化後の開閉位置を上記とは反対に設定しても同様に実行できる。
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００３８】
この実施の形態では、吸気弁３及び排気弁４について、それぞれエンジンの運転停止時に、初期化後の開閉位置とは異なる開閉位置に一時的に保持させ、この開閉位置に対応する位置センサ５１の出力値をメモリに記憶しておく。そして、吸気弁３及び排気弁４について、それぞれ始動前の初期化後における出力値と、前回運転停止時に記憶された出力値とに基づいて位置センサ５１の補正を行なう。
【００３９】
図１２は、エンジン運転停止時に一時的に吸気弁３を全開位置ＨIOE、排気弁４を閉位置ＨECEに保持し、初期化後は吸気弁３を閉位置ＨICS、排気弁４を全開位置ＨEOSに保持するようにした場合を示す。
【００４０】
吸気弁３については、運転停止時の全開位置ＨIOEの出力値ＶIOEと、初期化後の閉位置ＨICSの出力値ＶICSとに基づいて補正を行ない（図１３参照）、排気弁４については、運転停止時の閉位置ＨECEの出力値ＶECEと、初期化後の全開位置ＨEOSの出力値ＶEOSとに基づいて補正を行なう（図１４参照）
このようにすれば、同一の弁の全開位置に対応する出力値と閉位置に対応する出力値とを用いることで、より高精度な位置センサ５１の補正を行なうことができる。
【００４１】
なお、吸気弁３と排気弁４のエンジン運転停止時と初期化後の開閉位置を上記とは反対に設定しても、同様に実行できる。
しかし、エンジン運転停止時と始動時とでは、一般的に温度差があり、温度差があると位置センサ５１の出力値が変化する。
【００４２】
そこで、第４の実施の形態では、前記エンジン運転停止時と始動時との温度差の補正を行なう。
第３の実施の形態と同様にエンジン運転停止時に一時的に吸気弁３を全開位置ＨIOE、排気弁４を閉位置ＨECEに保持し、初期化後は吸気弁３を閉位置ＨICS、排気弁４を全開位置ＨEOSに保持するようにした場合について説明する。
【００４３】
エンジン運転停止時に前記水温センサ１１によって検出される水温ＴｗEを記憶しておき、始動時に検出された水温ＴｗSとの温度差ΔＴｗ（＝ＴｗS−ＴｗE）を算出する。
【００４４】
そして、エンジン運転停止時の吸気弁３の全開位置ＨIOEに対応する位置センサ５１の出力値ＶIOEを、前記温度差ΔＴｗに応じた補正分ΔＶIOSで補正し、該補正された出力値（ＶIOE−ΔＶIOS）と始動時初期化後の閉位置ＨICSに対応する出力値ＶICSとに基づいて、前記同様の直線補間等により補正する（図１５参照）。
【００４５】
同様に、エンジン運転停止時の排気弁４の閉位置ＨECEに対応する出力値ＶECEを、前記温度差ΔＴｗに応じた補正分ΔＶECSで補正し、該補正された出力値（ＶECS−ΔＶECS）と始動時初期化後の排気弁４を全開位置ＨEOSとに基づいて、直線補間等により補正する（図１６参照）。
【００４６】
このように温度差の出力値補正を行なった上で位置センサ５１の出力値とアーマチャ４２位置との関係を補正することにより、より精度よく補正することができる。
【００４７】
なお、図１に一点鎖線で示すように、弁駆動装置２に油温センサ１７を設け、該油温センサ１７によって検出される吸・排気弁の弁体摺動部近傍の潤滑油温度を用いて、前記温度差補正を行なってもよく、より高精度な温度差補正を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態における電磁動弁装置の吸・排気弁閉弁状態時の構成を示す断面図。
【図３】同上電磁動弁装置の吸気弁半開状態時の構成を示す断面図。
【図４】吸・排気弁の共振初期化制御の様子を示すタイムチャート。
【図５】第１の実施の形態における吸気弁と排気弁を異なる開閉位置に共振初期化したときのアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図６】同上実施の形態における位置センサの補正の様子を示す図。
【図７】第２の実施の形態における吸気弁同士と排気弁同士を気筒間で異なる開閉位置に共振初期化したときのアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図８】同上実施の形態における位置センサの補正の様子を示す図。
【図９】参考例における吸気弁と排気弁の初期化前と、異なる開閉位置に共振初期化したときと、のアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図10】同上参考例における吸気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図11】同上参考例における排気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図12】第３の実施の形態における吸気弁と排気弁のエンジン運転停止時と、異なる開閉位置に共振初期化したときと、のアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図１３】同上実施の形態における吸気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図１４】同上実施の形態における排気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図15】第４の実施の形態における吸気弁側の位置センサの補正の様子を示す図
。
【図１６】同上実施の形態における排気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 弁駆動装置
３ 吸気弁
４ 排気弁
10 クランク角センサ
11 コントロールユニット
33 閉弁用スプリング
42 アーマチャ
43 閉弁用電磁石
44 開弁用電磁石
45 開弁用スプリング
【発明の属する技術分野】
本発明は、スプリングによって半開位置に付勢される吸・排気弁を、始動前に全開位置又は閉位置に保持する初期化を行うエンジンの電磁動弁制御装置に関し、特に電磁石のアーマチャの位置を検出するセンサの始動時補正に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電磁動弁装置としては、一対のスプリングによる付勢力により、半開位置に支持される弁体（吸・排気弁) を、該弁体に連係したアーマチャに電磁力を作用させて、前記半開位置から全開又は閉方向に移動させる構造であり、始動前に全開位置又は閉位置に保持する初期化を行う。その後、開弁時は閉弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を開弁方向に移動させ、開弁用電磁石に十分接近したところから該開弁用電磁石を通電して全開位置に吸着保持し、閉弁時は、開弁用電磁石の通電を停止してスプリングの付勢力で弁体を閉弁方向へ移動させ、閉弁用電磁石に十分接近したところから該閉弁用電磁石を通電して閉位置に吸着保持する開閉制御を行なっている。
【０００３】
ところで、前記開弁用電磁石及び閉弁用電磁石の通電制御は、電磁石のアーマチャの位置を位置センサによって検出しつつ位置毎の目標速度を達成するようにフィードバック制御して行なっている。該通電制御は、アーマチャや弁体の着座時の速度を十分小さくして衝撃を緩和し、かつ、応答性も確保されるように高精度に行なう必要があり、そのためには、前記位置センサによるアーマチャ位置の検出精度を確保する必要がある。
【０００４】
しかしながら、電磁動弁各部の摩耗等によりアーマチャ位置が経時変化するため、アーマチャ位置の検出精度が低下してしまう。
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、エンジンの電磁動弁制御装置において、電磁石のアーマチャの位置を検出する位置センサの検出値を適切に補正することにより、アーマチャ位置を常時高精度に検出でき、以って高精度な吸・排気弁の開閉制御を行なえるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため請求項１に係る発明は、吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸引して全開位置に保持する開弁用電磁石と、吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉位置に保持する閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を全開位置若しくは閉位置に保持させて初期化を行なった後、前記各電磁石に共通なアーマチャの位置を位置センサで検出しつつ該各電磁石を通電制御するエンジンの電磁動弁制御装置において、
前記初期化直後の開閉位置を相互に異ならせた吸・排気弁に設けられた位置センサにおける該吸・排気弁の初期化直後の全開位置と閉位置とに対応する２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【０００６】
請求項１に係る発明によると、
初期化直後の開閉位置を相互に異ならせた吸・排気弁にそれぞれ設けられた位置センサにより、該吸・排気弁の初期化直後の全開位置と閉位置とに対応した２つの出力値が得られる。該２つの出力値は、それぞれ吸・排気弁の全開位置と閉位置とにおけるアーマチャの両端位置に対応するので、これら２つの出力値に基づいて位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正する。
【０００７】
このようにすれば、始動時毎に位置センサの補正が行なわれるので、アーマチャ位置の検出精度が高められ、以って吸・排気弁の開閉制御精度が高められる。
また、請求項２に係る発明は、
吸気弁の前記初期化直後の開閉位置と、排気弁の前記初期化直後の開閉位置とを異ならせ、これらの初期化直後における位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明によると、
通常、初期化後のクランキングのため、初期化直後における吸気弁の開閉位置と排気弁の開閉位置とは異なるように設定されるので、該初期化直後の吸気弁の開閉位置と排気弁の開閉位置とに対応する位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正する。
【０００９】
このようにすれば、通常の初期化の設定で、そのまま検出される位置センサの出力値に基づいて最も簡易に補正を行なうことができる。
また、請求項３に係る発明は、
気筒間で前記初期化直後の開閉位置を異ならせた吸気弁同士又は排気弁同士の初期化直後における位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明によると、
異なる弁ではあるが同種（吸気弁同士又は排気弁同士）の弁に対する位置センサの出力値に基づいて補正が行なわれるので補正の精度が向上する。
【００１４】
また、請求項４に係る発明は、
吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸引して全開位置に保持する開弁用電磁石と、吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉位置に保持する閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を全開位置若しくは閉位置に保持させて初期化を行なった後、前記各電磁石に共通なアーマチャの位置を位置センサで検出しつつ該各電磁石を通電制御するエンジンの電磁動弁制御装置において、
エンジン運転停止時に吸・排気弁を初期化直後の開閉位置とは異なる開閉位置に一時的に保持して、該保持された開閉位置における位置センサの出力値を記憶し、該位置センサの前記記憶された出力値と次回のエンジン始動前における初期化直後の吸・排気弁開閉位置における出力値とに基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明によると、
位置センサにより、エンジン運転停止時における吸・排気弁の開閉位置に対応する出力値と該開閉位置とは異なる吸・排気弁の次回のエンジン始動前の初期化直後における開閉位置に対応する出力値とが得られるので、該２つの出力値に基づいて位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正する。
【００１６】
このようにすれば、同一の弁の全開位置に対応する出力値と閉位置に対応する出力値とを用いることで、より高精度な位置センサの補正を行なうことができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明は、
前記位置センサ周辺の温度状態を検出し、前記エンジン運転停止時と次回の始動時との温度差に応じて位置センサの出力値を補正した上で、前記位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に係る発明によると、
このようにすれば、温度差の出力値補正を行なった上で位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することにより、さらに高精度な位置センサの補正を行なうことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態のシステム構成を示す図１において、エンジン１には、弁駆動装置２により開閉を電子制御される吸気弁３及び排気弁４が装着されている。各気筒の吸気ポート５には、燃料噴射弁６が装着され、燃焼室７には点火栓８及び点火コイル９が装着されている。また、エンジン本体には、各気筒の基準クランク角で基準信号を出力すると共に微小クランク角毎に単位角信号を出力するクランク角センサ１０、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１１が装着され、吸気通路１２の上流部には、吸入空気流量を検出するエアフロメータ１３、排気通路１４には、排気中の酸素濃度等の検出を介して空燃比を検出する空燃比センサ１５が装着されている。
【００２０】
前記各種センサ類からの検出信号はコントロールユニット１６に出力され、コントロールユニット１６は、これらの検出信号に基づいて前記燃料噴射弁６に燃料噴射信号を出力して燃料噴射制御を行い、前記点火コイル９に点火信号を出力して点火制御を行い、更に、前記弁駆動装置に弁駆動信号を出力して吸気弁３及び排気弁４の開閉を制御する。
【００２１】
ここで、前記吸気弁３及び排気弁４と、これらを駆動するための弁駆動装置２からなる電磁動弁装置のハードウエアについて、図２に基づいて説明する。
図２において、シリンダヘッド１８に従来と同様の方法で、排気弁４は取り付けられている。即ち、シリンダヘッド１８に設けられるバルブガイド１９に、排気弁４のステム３１が摺動自由に挿通されており、ステム３１上端部には、バルブコッター等を介してアッパーシート３２が取り付けられ、該アッパーシート３２と、シリンダヘッド側のロアシートとの間に、排気弁４を閉弁方向に付勢する（自由長から所定量圧縮された) 閉弁用スプリング３３が配設されている。
【００２２】
そして、排気弁４が閉状態で、後述する閉弁用電磁石４３でアーマチャを吸着している状態において、前記ステム３１の上端部から、所定量離間して、言い換えれば所定のバルブクリアランスを持って、弁駆動装置２の可動軸４０が、前記ステム３１と同軸上に配設されるようになっている。
【００２３】
前記弁駆動装置２は、非磁性体製のハウジング４１と、前記可動軸４０に一体に設けられてハウジング４１内に摺動自由に収納されるアーマチャ４２と、該アーマチャ４２を磁気吸引可能にアーマチャ４２の上面に対向する位置でハウジング４１内に固定配置される閉弁用電磁石４３と、該アーマチャ４２を磁気吸引して排気弁４を開弁保持可能にアーマチャ４２の下面に対向する位置でハウジング４１内に固定配置される開弁用電磁石４４と、排気弁４の開弁方向に向けてアーマチャ４２を付勢する開弁用スプリング４５と、を含んで構成されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、閉弁用電磁石４３と開弁用電磁石４４とを共に消磁したときに、排気弁４は、半開位置となるように構成されており、この半開位置から前記閉弁用電磁石４３のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は開弁用スプリング４５を押し縮める方向に閉弁用電磁石４３によって磁気吸引され、一方前記半開位置から開弁用電磁石４４のみを通電励磁すると、アーマチャ４２は閉弁用スプリング３３を押し縮めて排気弁４を開弁する方向に開弁用電磁石４４によって磁気吸引される。
【００２５】
また、前記弁駆動装置２のハウジング頂壁には、前記アーマチャ４２の位置を検出する位置センサ５１が装着され、該位置センサ５１によってアーマチャ４２の位置を検出しながら該アーマチャ４２が各位置に対応した目標速度を持つ特性で駆動されるように、前記閉弁用電磁石４３と開弁用電磁石４４とが通電制御される。これにより、アーマチャ４２を一方の電磁石を離れてから他方の電磁石に向かう駆動途中までは大きな速度で駆動して応答性を確保しながら、該他方の電磁石に接近してからは十分小さい速度で電磁石に着座させて着座時の衝撃を緩和し、あるいは、電磁石に着座する直前の位置で停止させて衝突を防止するように制御することができる。
【００２６】
以上、排気弁４の開閉動作について示したが、吸気弁３についても全く同様の構成によって同様に動作する。
そして、始動前に、前記吸気弁３及び排気弁４を前記半開位置から、全開位置または閉位置に保持する初期化を行う。該初期化は、既述したように開弁用電磁石４４と閉弁用電磁石４３とを交互に通電し、スプリング３３，４５の作用で共振現象を起こして振幅を増大させた後、全開位置または閉位置に保持することで行なわれる（図４参照）。
【００２７】
上記初期化の直後に前記位置センサ５１の検出値の補正、つまり出力値（電圧）とアーマチャ４２位置との関係の補正（以下単に位置センサ５１の補正という）を行なう。
【００２８】
以下に、前記位置センサ５１の検出値の補正の各実施の形態を説明する。
第１の実施の形態では、初期化後のクランキングのため、初期化後の吸気弁３の開閉位置と排気弁４の開閉位置とは異ならせて設定されるので、初期化直後の吸気弁３の全開(又は閉）位置に応じた位置センサ５１の出力値と、排気弁４の閉（又は全開）位置に応じた位置センサ５１の出力値とに基づいて、位置センサ５１の補正を行なう。
【００２９】
図５は、吸気弁３と排気弁４との初期化の様子を示し、初期化後吸気弁３は閉位置ＨICに保持され、排気弁は全開位置ＨEOに保持される。なお、一点鎖線に示すように、初期化後吸気弁３が全開位置に保持され、排気弁４が閉位置に保持されるようにしてもよい。
【００３０】
図６は、前記第１の実施の形態における位置センサ５１の検出値の補正の様子を示し、吸気弁３の閉位置ＨICに対応する位置センサ５１の出力値ＶICと、排気弁４の全開位置ＨEOに対応する位置センサ５１の出力値ＶEOとを直線で結ぶ特性として補正を行なう。これにより、点線で示される補正前のセンサ出力と弁変位（アーマチャ位置）の特性に対し、図示矢印で示されるように全開位置補正、閉位置補正が行なわれ、これに応じてさらに中間開度が補正される。
【００３１】
本実施の形態は、吸気弁３の開閉位置と排気弁４の開閉位置とを異ならせるという通常の初期化の設定で、そのまま検出される位置センサ５１の出力値に基づいて最も簡易に補正を行なうことができる。しかし、吸気弁３と排気弁４という異なる種類の弁に対する異なる位置センサ５１の出力値を用いて、共通の補正を行なうため、精度的には改善の余地がある。
【００３２】
そこで、第２の実施の形態では、制御的にはやや複雑になるが気筒間で初期化後の吸気弁３の開閉位置と排気弁４の開閉位置とを異ならせ、例えば第１気筒では吸気弁３を全開位置＃１ＨIO、排気弁４を閉位置＃１ＨECに保持し、第２気筒では吸気弁３を閉位置＃２ＨIC、排気弁４を全開位置＃２ＨEOに保持するように設定する(図７参照）。そして、初期化後の第１気筒の吸気弁３の全開位置＃１ＨIOに対応する位置センサ５１の出力値＃１ＶIOと第２気筒の吸気弁３の閉位置＃２ＨICに対応する位置センサ５１の出力値＃２ＶICとに基づいて、吸気弁３について前記同様にして位置センサ５１の補正を行ない、また、第１気筒の排気弁４の閉位置＃１ＨECに対応する位置センサ５１の出力値＃１ＶECと第２気筒の排気弁４の全開位置＃２ＨEOに対応する位置センサ５１の出力値＃２ＶEOとに基づいて、排気弁４について位置センサ５１の補正を行なう（図８参照）。
【００３３】
このようにすれば、異なる弁ではあるが同種（吸気弁同士又は排気弁同士）の弁に対する位置センサ５１の出力値に基づいて補正が行なわれるので補正の精度が向上する。
【００３４】
次に、参考例について説明する。
この参考例では、吸気弁３及び排気弁４について、それぞれ初期化前の半開位置における位置センサ５１の出力値と、初期化後の全開位置又は閉位置における位置センサ５１の出力値とに基づいて、位置センサ５１の補正を行なう。
【００３５】
図９は、初期化後に吸気弁３が閉位置ＨIC、排気弁４が全開位置ＨEOに保持されるように設定される場合を示し、吸気弁３については、初期化前の半開位置ＨIMの出力値ＶIMと初期化後の閉位置ＨICの出力値ＶICとに基づいて補正を行ない（図１０参照）、排気弁４については、初期化前の半開位置ＨEMの出力値ＶEMと初期化後の全開位置ＨEOの出力値ＶEOとに基づいて補正を行なう（図１１参照）。具体的には、吸気弁３の半開位置ＨIMの出力値ＶIMと閉位置ＨICの出力値ＶICとを直線で結ぶ補正を行なって全開位置相当の２（ＨIM−ＨIC）に対応する出力値を[ＶIC＋２（ＶIM−ＶIC）]と推定し、同様に排気弁４の半開位置ＨEMの出力値ＶEMと全開位置ＨEOの出力値ＶEOとを直線で結ぶ補正を行なって閉位置相当のＨEO−２（ＨEO−Ｈ EM）に対応する出力値を[ＶEO−２（ＶEO−Ｖ EM）]と推定する。
【００３６】
このようにすれば、第１の実施の形態と同様、通常の初期化の設定における位置センサ５１の出力値を用いて簡易に補正を行なえる。精度については、同一の弁における同一の位置センサ５１の２つの出力値を用いることによっては向上するが、初期化後の開閉位置とは異なる開閉位置における出力値については、推定値であるのでやや低下する可能性がある。
【００３７】
なお、吸気弁３と排気弁４の初期化後の開閉位置を上記とは反対に設定しても同様に実行できる。
次に、第３の実施の形態について説明する。
【００３８】
この実施の形態では、吸気弁３及び排気弁４について、それぞれエンジンの運転停止時に、初期化後の開閉位置とは異なる開閉位置に一時的に保持させ、この開閉位置に対応する位置センサ５１の出力値をメモリに記憶しておく。そして、吸気弁３及び排気弁４について、それぞれ始動前の初期化後における出力値と、前回運転停止時に記憶された出力値とに基づいて位置センサ５１の補正を行なう。
【００３９】
図１２は、エンジン運転停止時に一時的に吸気弁３を全開位置ＨIOE、排気弁４を閉位置ＨECEに保持し、初期化後は吸気弁３を閉位置ＨICS、排気弁４を全開位置ＨEOSに保持するようにした場合を示す。
【００４０】
吸気弁３については、運転停止時の全開位置ＨIOEの出力値ＶIOEと、初期化後の閉位置ＨICSの出力値ＶICSとに基づいて補正を行ない（図１３参照）、排気弁４については、運転停止時の閉位置ＨECEの出力値ＶECEと、初期化後の全開位置ＨEOSの出力値ＶEOSとに基づいて補正を行なう（図１４参照）
このようにすれば、同一の弁の全開位置に対応する出力値と閉位置に対応する出力値とを用いることで、より高精度な位置センサ５１の補正を行なうことができる。
【００４１】
なお、吸気弁３と排気弁４のエンジン運転停止時と初期化後の開閉位置を上記とは反対に設定しても、同様に実行できる。
しかし、エンジン運転停止時と始動時とでは、一般的に温度差があり、温度差があると位置センサ５１の出力値が変化する。
【００４２】
そこで、第４の実施の形態では、前記エンジン運転停止時と始動時との温度差の補正を行なう。
第３の実施の形態と同様にエンジン運転停止時に一時的に吸気弁３を全開位置ＨIOE、排気弁４を閉位置ＨECEに保持し、初期化後は吸気弁３を閉位置ＨICS、排気弁４を全開位置ＨEOSに保持するようにした場合について説明する。
【００４３】
エンジン運転停止時に前記水温センサ１１によって検出される水温ＴｗEを記憶しておき、始動時に検出された水温ＴｗSとの温度差ΔＴｗ（＝ＴｗS−ＴｗE）を算出する。
【００４４】
そして、エンジン運転停止時の吸気弁３の全開位置ＨIOEに対応する位置センサ５１の出力値ＶIOEを、前記温度差ΔＴｗに応じた補正分ΔＶIOSで補正し、該補正された出力値（ＶIOE−ΔＶIOS）と始動時初期化後の閉位置ＨICSに対応する出力値ＶICSとに基づいて、前記同様の直線補間等により補正する（図１５参照）。
【００４５】
同様に、エンジン運転停止時の排気弁４の閉位置ＨECEに対応する出力値ＶECEを、前記温度差ΔＴｗに応じた補正分ΔＶECSで補正し、該補正された出力値（ＶECS−ΔＶECS）と始動時初期化後の排気弁４を全開位置ＨEOSとに基づいて、直線補間等により補正する（図１６参照）。
【００４６】
このように温度差の出力値補正を行なった上で位置センサ５１の出力値とアーマチャ４２位置との関係を補正することにより、より精度よく補正することができる。
【００４７】
なお、図１に一点鎖線で示すように、弁駆動装置２に油温センサ１７を設け、該油温センサ１７によって検出される吸・排気弁の弁体摺動部近傍の潤滑油温度を用いて、前記温度差補正を行なってもよく、より高精度な温度差補正を行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成図。
【図２】実施の形態における電磁動弁装置の吸・排気弁閉弁状態時の構成を示す断面図。
【図３】同上電磁動弁装置の吸気弁半開状態時の構成を示す断面図。
【図４】吸・排気弁の共振初期化制御の様子を示すタイムチャート。
【図５】第１の実施の形態における吸気弁と排気弁を異なる開閉位置に共振初期化したときのアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図６】同上実施の形態における位置センサの補正の様子を示す図。
【図７】第２の実施の形態における吸気弁同士と排気弁同士を気筒間で異なる開閉位置に共振初期化したときのアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図８】同上実施の形態における位置センサの補正の様子を示す図。
【図９】参考例における吸気弁と排気弁の初期化前と、異なる開閉位置に共振初期化したときと、のアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図10】同上参考例における吸気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図11】同上参考例における排気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図12】第３の実施の形態における吸気弁と排気弁のエンジン運転停止時と、異なる開閉位置に共振初期化したときと、のアーマチャ変位の様子を示すタイムチャート。
【図１３】同上実施の形態における吸気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図１４】同上実施の形態における排気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【図15】第４の実施の形態における吸気弁側の位置センサの補正の様子を示す図
。
【図１６】同上実施の形態における排気弁側の位置センサの補正の様子を示す図。
【符号の説明】
１ エンジン
２ 弁駆動装置
３ 吸気弁
４ 排気弁
10 クランク角センサ
11 コントロールユニット
33 閉弁用スプリング
42 アーマチャ
43 閉弁用電磁石
44 開弁用電磁石
45 開弁用スプリング
Claims (5)
- 吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸引して全開位置に保持する開弁用電磁石と、吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉位置に保持する閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を全開位置若しくは閉位置に保持させて初期化を行なった後、前記各電磁石に共通なアーマチャの位置を位置センサで検出しつつ該各電磁石を通電制御するエンジンの電磁動弁制御装置において、
前記初期化直後の開閉位置を相互に異ならせた吸・排気弁に設けられた位置センサにおける該吸・排気弁の初期化直後の全開位置と閉位置とに対応する２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とするエンジンの電磁動弁制御装置。 - 吸気弁の前記初期化直後の開閉位置と、排気弁の前記初期化直後の開閉位置とを異ならせ、これらの初期化直後における位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
- 気筒間で前記初期化直後の開閉位置を異ならせた吸気弁同士又は排気弁同士の初期化直後における位置センサの２つの出力値に基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
- 吸・排気弁を半開位置に付勢するスプリングと、吸・排気弁を開弁方向に吸引して全開位置に保持する開弁用電磁石と、吸・排気弁を閉弁方向に吸着して閉位置に保持する閉弁用電磁石と、を備え、エンジン始動前に吸・排気弁を全開位置若しくは閉位置に保持させて初期化を行なった後、前記各電磁石に共通なアーマチャの位置を位置センサで検出しつつ該各電磁石を通電制御するエンジンの電磁動弁制御装置において、
エンジン運転停止時に吸・排気弁を初期化直後の開閉位置とは異なる開閉位置に一時的に保持して、該保持された開閉位置における位置センサの出力値を記憶し、該位置センサの前記記憶された出力値と次回のエンジン始動前における初期化直後の吸・排気弁開閉位置における出力値とに基づいて、位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とするエンジンの電磁動弁制御装置。 - 前記位置センサ周辺の温度状態を検出し、前記エンジン運転停止時と次回の始動時との温度差に応じて位置センサの出力値を補正した上で、前記位置センサの出力値とアーマチャ位置との関係を補正することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの電磁動弁制御装置。
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