JP4081653B2 - 内燃機関用電磁駆動弁の起動制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用電磁駆動弁に係り、更に詳細には内燃機関用電磁駆動弁の起動時制御方法に係る。
【0002】
【従来の技術】
自動車等の車輌に搭載される内燃機関の吸気弁及び排気弁として、弁体を電磁力により開閉駆動する電磁駆動弁が従来より知られており、電磁駆動弁は一般に、弁体と連動するアーマチャと、アーマチャの両側に配置されアーマチャを弁体の中立位置に付勢する一対のばねと、一方のばねのばね力に抗して電磁力によりアーマチャを弁体の全開位置に対応する開弁終端位置へ駆動する開弁用電磁石と、他方のばねのばね力に抗して電磁力によりアーマチャを弁体の全閉位置に対応する閉弁終端位置へ駆動する閉弁用電磁石とを備えている。
【0003】
一般にかかる電磁駆動弁にはアーマチャの位置を検出するバルブリフトセンサが設けられ、電磁駆動弁は開弁用電磁石及び閉弁用電磁石が交互に励磁され弁体が全開位置と全閉位置との間に駆動されると共に、弁体の位置及び速度がそれぞれ予め設定された目標位置及び目標速度になるよう電磁石に対する励磁電流がフィードバック制御される。
【0004】
かくして電磁駆動弁の開閉をフィードバック制御によって正確に制御し、内燃機関を適正に制御すると共に電磁駆動弁駆動時の電力消費や振動騒音を効果的に低減するためには、アーマチャの位置を正確に把握しアーマチャの位置に応じて電磁石の励磁タイミングを正確に制御する必要があるが、アーマチャの位置を検出するバルブリフトセンサの検出精度は経時変化等に起因して変化する。
【0005】
かかる問題に対処すべく、例えば特開2000−8895号公報に記載されている如く、内燃機関の始動時に内燃機関が停止状態にあるときに電磁駆動弁の弁体を全開位置又は全閉位置へ駆動し、その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するよう構成された電磁駆動弁の制御装置が従来より知られている。
【0006】
上記公開公報に記載された従来の制御装置によれば、内燃機関の始動に先立って電磁駆動弁の弁体が全開位置又は全閉位置へ駆動され、電磁駆動弁の弁体が全開位置又は全閉位置にあるときのバルブリフトセンサの出力値に基づきバルブリフトセンサの基準値が学習されるので、かかる学習が行われない場合に比してアーマチャの実際の位置を正確に把握し、その実際の位置に応じて正確に電磁石の励磁タイミングを制御することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記公開公報に記載された従来の制御装置に於いては、内燃機関の始動時に内燃機関が停止した状態にある状況にて電磁駆動弁の弁体を全開位置又は全閉位置へ駆動しなければならず、電磁駆動弁の弁体を全開位置又は全閉位置へ駆動する際にはアーマチャの実際の位置を正確に把握できていないので、電磁駆動弁の起動時にはアーマチャの位置をフィードバック制御することができず、そのため電磁駆動弁起動時の電力消費や振動騒音を低減することができないという問題がある。
【0008】
尚電磁駆動弁に於いてアーマチャを駆動するに必要な電磁力は開弁用電磁石及び閉弁用電磁石とアーマチャとの間の距離が大きいほど大きく、アーマチャは内燃機関の運転開始時には中立位置にあり上記距離が大きいので、電磁駆動弁起動時の電力消費や振動騒音を低減すべく、電磁駆動弁の起動時にアーマチャを中立位置より直接開弁終端位置又は閉弁終端位置まで駆動するのではなく、まず開弁終端位置又は閉弁終端位置へ向けて僅かに駆動し、次いでアーマチャの往復ストロークが徐々に増大するよう開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を交互に励磁する起動方法が既に提案されているが、かかる起動方法によっても電磁駆動弁起動時の電力消費や振動騒音を確実に低減することはできない。
【0009】
本発明は、内燃機関の始動時に内燃機関が停止状態にあるときに電磁駆動弁の弁体を全開位置又は全閉位置へ駆動し、その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するよう構成された従来の電磁駆動弁の制御装置に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、本発明の主要な課題は、電磁駆動弁の起動時にもアーマチャの位置をフィードバック制御し得るようにすることにより、電磁駆動弁起動時の電力消費や振動騒音を確実に低減することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の主要な課題は、本発明によれば、弁体と連動するアーマチャと、前記アーマチャの両側に配置され前記アーマチャを前記弁体の全開位置と全閉位置との間の中間位置に対応する中立位置へ付勢する一対の弾性手段と、一方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全開位置に対応する開弁終端位置へ駆動する開弁用電磁石と、他方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全閉位置に対応する閉弁終端位置へ駆動する閉弁用電磁石とを備えた内燃機関用電磁駆動弁の起動制御方法にして、内燃機関の運転中に位置検出手段により検出された前記アーマチャの基準位置としての前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値を記憶し、次回の内燃機関の運転開始時に前記記憶されている前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値に基づき前記位置検出手段により検出される前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置と前記アーマチャの実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置とがそれぞれ一致するよう前記位置検出手段の出力値と前記アーマチャの位置を示す値との関係を調整することを特徴とする内燃機関用電磁駆動弁の起動制御方法(請求項1の構成)、又は弁体と連動するアーマチャと、前記アーマチャの両側に配置され前記アーマチャを前記弁体の全開位置と全閉位置との間の中間位置に対応する中立位置へ付勢する一対の弾性手段と、一方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全開位置に対応する開弁終端位置へ駆動する開弁用電磁石と、他方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全閉位置に対応する閉弁終端位置へ駆動する閉弁用電磁石とを備えた内燃機関用電磁駆動弁の起動制御装置にして、前記アーマチャの位置を検出する位置検出手段と、内燃機関の運転中に前記位置検出手段により検出された前記アーマチャの基準位置としての前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値を記憶する記憶手段と、次回の内燃機関の運転開始時に前記記憶手段に記憶されている前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値に基づき前記位置検出手段により検出される前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置と前記アーマチャの実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置とがそれぞれ一致するよう前記位置検出手段の出力値と前記アーマチャの位置を示す値との関係を調整する手段とを有する内燃機関用電磁駆動弁の起動制御装置(請求項2の構成)によって達成される。
【0012】
【発明の作用及び効果】
上記請求項1及び2の構成によれば、内燃機関の運転中に位置検出手段により検出されたアーマチャの基準位置としての開弁終端位置及び閉弁終端位置に対応する位置検出手段の出力値が記憶され、次回の内燃機関の運転開始時に記憶されている開弁終端位置及び閉弁終端位置に対応する位置検出手段の出力値に基づき位置検出手段により検出される開弁終端位置及び閉弁終端位置とアーマチャの実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置とがそれぞれ一致するよう位置検出手段の出力値とアーマチャの位置を示す値との関係が調整されるので、電磁駆動弁の起動当初よりアーマチャの実際の基準位置に基づいてアーマチャの位置を確実に且つ正確にフィードバック制御することができ、従って電磁駆動弁の起動時にアーマチャを確実に且つ正確に開弁終端位置又は閉弁終端位置に位置決めすることができると共に、電磁駆動弁起動時の電力消費や振動騒音を確実に低減することができる。
【0013】
また上記請求項1及び2の構成によれば、基準位置は開弁終端位置及び閉弁終端位置であるので、電磁駆動弁の起動時にアーマチャの実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置に基づいてアーマチャの位置を確実に且つ正確にフィードバック制御することができ、従って例えば経時的に変化することがあるアーマチャの中立位置が基準位置とされる場合に比して、電磁駆動弁の起動時にアーマチャを確実に且つ正確に開弁終端位置又は閉弁終端位置に位置決めすることができる。
【0014】
【課題解決手段の好ましい態様】
本発明の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1又は2の構成に於いて、位置検出手段の出力値とアーマチャの位置を示す値との関係が調整された後に位置検出手段により検出されるアーマチャの位置及びこれに基づき演算される速度が予め設定された位置及び速度になるよう開弁用電磁石若しくは閉弁用電磁石がフィードバック制御されるよう構成される(好ましい態様1)。
【0015】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1の構成に於いて、フィードバック制御はアーマチャの位置及び速度が開弁終端位置の側及び閉弁終端位置の側へ交互に漸次増大するよう予め設定された起動用目標位相平面に従って行われるよう構成される(好ましい態様2)。
【0016】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記請求項1又は2の構成に於いて、電磁駆動弁は弁体のステムとアーマチャのステムとの間にラッシュアジャスタを有し、内燃機関の運転終了時に位置検出手段によりアーマチャの中立位置が検出されると共に記憶され、次回の内燃機関の運転開始時に位置検出手段により検出されるアーマチャの中立位置と前記記憶されている中立位置との関係に基づきラッシュアジャスタが異常であるか否かが判定されるよう構成される(好ましい態様3)。
【0017】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様3の構成に於いて、ラッシュアジャスタが異常であると判定されたときには、当該電磁駆動弁は起動されず、当該電磁駆動弁が組み込まれた気筒が使用されずに内燃機関が運転されるよう構成される(好ましい態様4)。
【0018】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1又は2の構成に於いて、開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を励磁する電源の電圧が検出され、電源の電圧が低いときには開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を励磁するための電流が増大補正されるよう構成される(好ましい態様5)。
【0019】
本発明の他の一つの好ましい態様によれば、上記好ましい態様1又は2の構成に於いて、電磁駆動弁の温度が検出され、電磁駆動弁の温度が低いときには開弁用電磁石及び閉弁用電磁石を励磁するための電流が増大補正されるよう構成される(好ましい態様6)。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照しつつ、本発明を好ましい実施の形態(以下実施形態という)について詳細に説明する。
【0021】
図1は本発明による起動制御方法及び装置が適用されるに適した電磁駆動弁を示す概略構成図である。尚図1に示された電磁駆動弁は内燃機関の吸気系の電磁駆動弁であるが、排気系の電磁駆動弁の構造も吸気系の電磁駆動弁の構造と同様であり、従って吸気系の電磁駆動弁の構造についてのみ説明する。
【0022】
図1に於いて、10はシリンダヘッド12に取り付けられた電磁駆動弁を示している。シリンダヘッド12は図には示されていないシリンダブロックの上面に固定されたロアヘッド14と、該ロアヘッドの上面に固定されたアッパヘッド16とよりなっている。ロアヘッド14には内燃機関の各気筒毎に二つの吸気ポート18が形成されており、各吸気ポート18の燃焼室20の側の開口端には、吸気弁22の弁体22aが着座する弁座24が設けられている。
【0023】
ロアヘッド14には各吸気ポート18の内壁面よりロアヘッド14の上面まで図にて上下方向に延在する断面円形の貫通孔が形成され、該貫通孔には円筒状のバルブガイド26が圧入により固定されている。バルブガイド26には吸気弁22のステム22bが挿通され、ステム22bはバルブガイド26により軸線28に沿って往復動可能に支持されている。
【0024】
アッパヘッド16には軸線28に整合して延在するコア取付孔30が形成されており、コア取付孔30は小径部30aとその下方に位置する大径部30bとよりなっている。小径部30aには軟磁性体にて形成され実質的に円柱状をなすアッパコア32及びロアコア34が軸線28に沿って互いに隔置された状態にて配置されている。アッパコア32の上端にはフランジが形成され、該フランジはアッパヘッド16の上面に当接している。同様にロアコア34の下端にはフランジが形成されており、該フランジは小径部30aと大径部30bとの間の肩部に当接している。
【0025】
アッパコア32の上方には実質的に円筒状のアッパキャップ36が配置されており、アッパキャップ36はその下端に設けられたフランジ36aが複数個のボルト38によってアッパヘッド16に取り付けられることによりアッパヘッド16に固定されると共に、アッパコア32をアッパヘッド16に対し固定している。ロアコア34の下面には実質的に円環状をなすロアキャップ40が当接しており、ロアキャップ40は複数個のボルト42によりアッパヘッド16に対し固定され、これによりロアコア34をアッパヘッド16に固定している。
【0026】
アッパコア32の下面及びロアコア34の上面はアッパヘッド16の小径部30aと共働して内部空間44を郭定しており、アッパコア32の下面及びロアコア34の上面には軸線28の周りに延在する環状溝が形成され、各環状溝にはそれぞれアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48が嵌め込まれている。アッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48は互いに同一の直径を有し、内部空間44を介して互いに対向している。
【0027】
吸気弁22のステム22bの上端にはラッシュアジャスタ50がキャップ式に嵌合することにより取り付けられ、ラッシュアジャスタ50の上端にはアーマチャステム52の下端が当接している。アーマチャステム52はアッパコア32及びロアコア34に設けられた貫通孔を貫通して軸線28に沿ってアッパコア32よりも上方まで延在し、アッパコア32及びロアコア34により軸線28に沿って往復動可能に支持されている。アーマチャシャフト52には内部空間44内に於いて軟磁性体よりなるアーマチャ54が固定されている。
【0028】
ラッシュアジャスタ50は周知の構成のものであり、ラッシュアジャスタ50の上端とアーマチャステム52の下端との間に間隙がある場合には、ラッシュアジャスタ内部のスプリングによりその長さが間隙の分だけ伸びて間隙をなくし、逆にラッシュアジャスタが吸気弁22のステム22bとアーマチャステム52とにより強く圧縮される場合には、内部の高圧室に封入された液体により反力が発生され、これによりその長さを維持するようになっている。
【0029】
アッパキャップ36の上端にはアジャストボルト56が螺合し、アジャストボルト56の下面にはスプリングシート58が当接している。スプリングシート58とアーマチャステム52の上端に固定されたアッパリテーナ60との間には圧縮コイルスプリング62が弾装されており、これにより吸気弁22はアーマチャステム52を介して開弁方向、即ち弁体22aが弁座24より離れる方向へ軸線28に沿って付勢されている。吸気弁22のステム22bの上端にはロアリテーナ64が固定されており、ロアリテーナ64とロアヘッド14の上面との間には圧縮コイルスプリング66が弾装されており、これにより吸気弁22は図にて上方、即ちその弁体22aが弁座24に着座する閉弁位置へ向けて軸線28に沿って付勢されている。
【0030】
圧縮コイルスプリング62及び66のばね力は、アッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48が励磁されていない状況に於けるアーマチャ54の位置(中立位置)がアッパコア32の下面とロアコア34の上面との間の中間位置に一致するよう設定されている。尚中立位置は電磁駆動弁の構成部品の初期公差や経時変化に起因して中間位置と一致しない場合があるので、アジャストボルト56によってスプリングシート58の位置を軸線28に沿って調節することにより、中立位置が中間位置に一致するよう調節可能である。
【0031】
アッパリテーナ60の上面には円板状のターゲット68aが固定されており、アジャストボルト56には検出端がターゲット68aに対向するようギャップセンサ68bが固定されている。ターゲット68a及びギャップセンサ68bは互いに共働してアーマチャ54の位置、従って弁体22aの位置を検出する位置検出手段であるバルブリフトセンサ68を構成しており、バルブリフトセンサ68はターゲット68aとギャップセンサ68bの検出端との間の距離に応じた電圧信号を電子制御装置70へ出力する。
【0032】
アッパ電磁コイル46はアッパコア32と共働して閉弁用電磁石を構成している。閉弁用電磁石(46、32)はアッパ電磁コイル46が駆動回路72より供給される励磁電流によって励磁されることにより、圧縮コイルばね62のばね力に抗してアーマチャ54を図にて上方へ吸引する電磁力を発生し、アーマチャ54はアッパコア32の下面に当接する閉弁終端位置まで上方へ移動する。かくしてアーマチャ54が閉弁終端位置へ移動すると、吸気弁22は圧縮コイルばね66のばね力により図にて上方へ駆動される。尚吸気弁22のステム22b、ラッシュアジャスタ50、アーマチャステム52の長さは、アーマチャ54が閉弁終端位置に到達すると弁体22aが弁座24に当接して吸気弁22が全閉位置に到達するよう設定されている。
【0033】
同様に、ロア電磁コイル48はロアコア34と共働して開弁用電磁石を構成している。開弁用電磁石(48、32)はアッパ電磁コイル48が駆動回路74より供給される励磁電流によって励磁されることにより、圧縮コイルばね66のばね力に抗してアーマチャ54を図にて下方へ吸引する電磁力を発生し、アーマチャ54はロアコア34の上面に当接する開弁終端位置まで移動する。かくしてアーマチャ54が開弁終端位置へ移動すると、吸気弁22は全開位置へ移動し、従って吸気弁22の全開位置はアーマチャ54の開弁終端位置及びアーマチャステム52等の長さにより決定される。
【0034】
吸気弁22を全開位置より全閉位置へ移動させる場合には、ロア電磁コイル48の励磁が解除され、吸気弁22及びアーマチャ54は圧縮コイルばね66のばね力及びそれらの慣性によって図にて上方へ移動し、アーマチャ54がアッパコア32に近接した段階でアッパ電磁コイル46が励磁され、これによりアーマチャ54が閉弁終端位置に位置決めされることによって吸気弁22が全閉位置に位置決めされる。
【0035】
逆に吸気弁22を全閉位置より全開位置へ移動させる場合には、アッパ電磁コイル46の励磁が解除され、吸気弁22及びアーマチャ54は圧縮コイルばね62のばね力及びそれらの慣性によって図にて下方へ移動し、アーマチャ54がロアコア34に近接した段階でロア電磁コイル48が励磁され、これによりアーマチャ54が開弁終端位置に位置決めされることによって吸気弁22が全開位置に位置決めされる。
【0036】
尚アーマチャ54を駆動するに必要な電磁力はアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48とアーマチャ54との間の距離が大きいほど大きく、アーマチャ54は内燃機関の運転開始時には中立位置にあり上記距離が大きいので、後に詳細に説明する如く、電磁駆動弁10の起動時にはアーマチャ54がまず開弁終端位置又は閉弁終端位置へ向けて僅かに駆動され、軸線28に沿うアーマチャ54の往復ストロークが徐々に増大するようアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48が交互に励磁される。
【0037】
アッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48の励磁はそれぞれ駆動回路72及び74が電子制御装置70によって制御されることにより制御される。図1には詳細に示されていないが、電子制御装置70は内燃機関を制御する制御装置の一部であり、CPUとROMとRAMとバックアップRAMと入出力ポート装置とを有しこれらが双方向性のコモンバスにより互いに接続されたマイクロコンピュータであってよい。
【0038】
電子制御装置70にはバルブリフトセンサ68よりターゲット68aとギャップセンサ68bの検出端との間の距離に応じた電圧信号、即ちアーマチャ54の位置を示す電圧信号が入力されると共に、クランク角センサ76より内燃機関のクランク角θcが入力され、また図1には詳細に示されていないが内燃機関を制御するために必要な他の信号が入力される。電子制御装置70は内燃機関の始動時及び通常運転時に図2に示されたフローチャートに従って電磁駆動弁10を起動制御し通常制御する。
【0039】
次に図2に示されたフローチャートに従って実行される図示の実施形態に於ける電磁駆動弁10の起動制御及び通常制御について説明する。尚図2に示されたフローチャートによる制御は図には示されていないイグニッションスイッチがオフよりオンに切換えられることにより開始され、イグニッションスイッチがオンよりオフに切換えられた後にも暫くの間実行される。
【0040】
まずステップ10に於いては前回の内燃機関の運転終了時にバルブリフトセンサ68により検出されたアーマチャ54の中立位置を示すバルブリフトセンサ68の出力電圧Vanfの読み込みが行われ、ステップ20に於いては現在のアーマチャ54の中立位置を示すバルブリフトセンサ68の出力電圧Vanが読み込み込まれると共に現在の値Vanと前回の内燃機関の運転終了時に於ける値Vanfとの偏差の絶対値が基準値Vant(正の定数)未満であるか否かの判別、即ちラッシュアジャスタ50が異常であるか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ40へ進み、肯定判別が行われたときにはステップ30に於いて電磁駆動弁10の制御が異常モードへ移行する。
【0041】
尚異常モードによる制御は当技術分野に於いて公知の任意の態様にて実行されてよく、例えば異常モードに於いては例えばラッシュアジャスタ50が異常であると判定された電磁駆動弁10が組み込まれた気筒の使用が停止され、車室内のメータパネルに設けられた警告灯が点灯されてよい。
【0042】
ステップ40に於いては前回の内燃機関の運転終了直前にバルブリフトセンサ68により検出されバックアップRAMに記憶されているアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置に対応する電圧Vaof及びVacfの読み込みが行われ、ステップ50に於いてはバルブリフトセンサ68の出力電圧により示されるアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置がそれぞれ実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置に一致するよう、下記の式1に従ってバルブリフトセンサ68の出力電圧とアーマチャ54の位置を示す値(開弁終端位置よりの移動量L)との関係の調整(正規化という)が行われる。尚下記の式1に於いて、Loはアーマチャ54の開弁終端位置と閉弁終端位置との間の移動距離である。
L=Lo(Va−Vacf)/(Vaof−Vacf) ……(1)
【0043】
ステップ60に於いてはアーマチャ54の位置及び速度が図3に示された起動時の目標位相平面の目標位置及び目標速度に従って変化するようアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48が交互に励磁されると共に励磁電流が制御され、これによりアーマチャ54が閉弁終端位置に到達し弁体22が全閉位置に到達するまでアーマチャ54の位置及び速度が図3に示された目標位相平面に従ってフィードバック制御される。尚この場合アーマチャ54の速度はその位置の時間微分により演算されてよい。
【0044】
ステップ70に於いては上記ステップ60による電磁駆動弁10の起動時のフィードバック制御によってアーマチャ54を中立位置より閉弁終端位置へ移動させ弁体22を全閉位置へ移動させる電磁駆動弁10の起動が完了したか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときにはステップ60へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ80へ進む。
【0045】
ステップ80に於いては当技術分野に於いて公知の要領にてクランク角センサ76により検出されたクランク角θcの変化に同期して各気筒のアーマチャ54の位置及び速度が図4に示された通常制御時の目標位相平面の目標位置及び目標速度に従って閉弁終端位置と開弁終端位置との間に繰り返し変化するよう、バルブリフトセンサ68の検出結果に基づいてアーマチャ54の位置及び速度がフィードバック制御されることにより通常制御が行われ、これにより弁体22が全閉位置へ移動されると共にその開閉タイミングが内燃機関の運転状況に応じて制御される。
【0046】
尚電磁駆動弁10が上述の如くフィードバック制御により通常制御される際には、弁体22が開閉駆動される度にバルブリフトセンサ68により検出されるアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置を示す出力電圧Vao及びVacがRAMに記憶される。
【0047】
ステップ90に於いては図には示されていないイグニッションスイッチがオフに切り替えられたか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには内燃機関の運転及び電磁駆動弁10の作動が継続されるようステップ80へ戻り、肯定判別が行われたときにはステップ100に於いてRAMに記憶されているアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置に対応する出力電圧Vao及びVacがそれぞれ前回の値Vaof及びVacfとしてバックアップRAMへ移動される。
【0048】
ステップ110に於いてはアーマチャ54の往復運動が完全に停止したか否かの判別、即ちその中立位置に静止しているか否かの判別が行われ、否定判別が行われたときには所定の時間待機した後ステップ110が繰り返し実行され、肯定判別が行われたときにはステップ120に於いてバルブリフトセンサ68により検出されたアーマチャ54の中立位置に対応する出力電圧Vanが前回の値VanfとしてバックアップRAMに保存され、しかる後バルブリフトセンサ68及び電子制御装置70への通電が停止される。
【0049】
かくして図示の実施形態によれば、ステップ40に於いて前回の内燃機関の運転終了直前にバルブリフトセンサ68により検出されバックアップRAMに記憶されているアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置に対応する電圧Vaof及びVacfの読み込みが行われ、ステップ50に於いてバルブリフトセンサ68の出力電圧により示されるアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置がそれぞれ実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置に一致するよう、バルブリフトセンサ68の出力電圧とアーマチャ54の位置を示す値(移動量L)との関係の調整、即ちバルブリフトセンサ68の正規化が行われる。
【0050】
従って電磁駆動弁10の起動開始時にアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置へ駆動することなくバルブリフトセンサ68を正規化することができるので、電磁駆動弁の起動当初よりアーマチャ54の位置及び速度を正確に検出することができ、これにより電磁駆動弁の起動当初よりアーマチャ54の位置及び速度を正確にフィードバック制御して弁体22の位置及び速度を正確に制御することができる。
【0051】
またバルブリフトセンサ68の正規化はアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置を基準位置として行われるので、例えば圧縮コイルスプリング62及び66の経時変化等に起因して変化するアーマチャ54の中立位置を基準位置としてバルブリフトセンサ68の正規化が行われる場合に比して、電磁駆動弁の起動時に正確にアーマチャ54を閉弁終端位置(又は開弁終端位置)へ駆動し位置決めすることができ、これにより弁体22を正確に且つ確実に全閉位置(又は全開位置)へ駆動し位置決めすることができる。
【0052】
また図示の実施形態によれば、バルブリフトセンサ68が正規化された後に、ステップ60及び70に於いてアーマチャ54の位置が閉弁終端位置に到達するまでアーマチャ54の位置及び速度が中立位置より開弁終端位置の側及び閉弁終端位置の側に交互に漸次増大するよう図3に示された目標位相平面に従ってフィードバック制御されるので、アーマチャ54が中立位置より直接閉弁終端位置(又は開弁終端位置)へ駆動される場合に比して、電磁駆動弁起動時の電力消費や振動騒音を確実に低減することができる。
【0053】
また一般に、内燃機関が運転されていない状況、従って電磁駆動弁10が作動されていない状況に於いては、ラッシュアジャスタ50は上述の如く圧縮コイルばね62及び64のばね力によりアーマチャステム52と弁体22のステム22bとの間に圧縮された状態に維持されるので、ラッシュアジャスタ50が正常であれば、電磁駆動弁10の起動時に於けるラッシュアジャスタ50の長さは内燃機関の運転終了時に於ける長さよりも小さい。
【0054】
従って電磁駆動弁10の起動時に於けるアーマチャ54の中立位置は内燃機関の運転終了時に於ける中立位置よりも開弁終端位置の側へ変位し、その変位量、換言すれば電磁駆動弁10の起動時に於けるアーマチャ54の中立位置と内燃機関の運転終了時に於ける中立位置との差の大きさによりラッシュアジャスタ50が正常であるか否かを判定することができ、上記差が小さいときにはラッシュアジャスタ50が異常である可能性が高い。
【0055】
図示の実施形態によれば、内燃機関の運転終了時にステップ110に於いてアーマチャ54の往復運動が完全に停止したと判別されると、即ちその中立位置に静止していると判別されると、ステップ120に於いてバルブリフトセンサ68により検出されたアーマチャ54の中立位置に対応する出力電圧Vanが前回値VanfとしてバックアップRAMに保存される。
【0056】
そして次回の内燃機関の運転開始時にステップ10に於いて前回の内燃機関の運転終了時のアーマチャ54の中立位置を示すバルブリフトセンサ68の出力電圧Vanfの読み込みが行われ、ステップ20に於いて現在のアーマチャ54の中立位置を示すバルブリフトセンサ68の出力電圧Vanと前回の内燃機関の運転終了時の値Vanfとの偏差の大きさに基づきラッシュアジャスタ50が異常であるか否かの判別が行われ、ラッシュアジャスタ50が正常であるときにはステップ40以降が実行されるが、ラッシュアジャスタ50が異常であるときにはステップ30に於いて電磁駆動弁10の制御が異常モードへ移行する。
【0057】
従ってアーマチャ54の開弁終端位置及び閉弁終端位置がそれぞれ実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置に一致するよう、バルブリフトセンサ68の正規化が行われても、ラッシュアジャスタ50が異常であることに起因して電磁駆動弁10の弁体22を正確に全開位置及び全閉位置へ駆動し位置決めすることができない状況に於いて電磁駆動弁が起動され通常制御されることを確実に防止することができる。
【0058】
尚一般に、内燃機関の始動時にはオルタネータが発電していないので、内燃機関が長時間運転されていない状況での始動時の如き場合には、バッテリ(電源)の電圧低下がアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48の励磁に与える影響が大きく、励磁電流の立ち上がりが遅れるので、電磁駆動弁10の起動に必要なエネルギが不足することがある。
【0059】
従って電源電圧Vbが検出され、例えば図5に示されている如く、電源電圧Vbが定格電圧Vbnよりも低いほど大きくなるよう補正係数Kvが演算され、上記起動用及び通常制御用の目標位相平面に基づくフィードバック制御により演算されるアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48の励磁電流Ic及びIoがそれぞれKvIc及びKvIoに補正されてもよく、或いは図6に示されている如く、電源電圧Vbが定格電圧Vbnよりも低いほど大きくなるよう電流補正量ΔIが演算され、上記目標位相平面に基づくフィードバック制御により演算されるアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48の励磁電流Ic及びIoがそれぞれIc+ΔI及びIo+ΔIに補正されてもよい。
【0060】
かくして電源電圧Vbに応じてアッパ電磁コイル46及びロア電磁コイル48の励磁電流Ic及びIoが補正される場合には、電源電圧Vbの低下時にも確実に電磁駆動弁10を適正に起動することができ、電磁駆動弁10の通常作動時にも確実に且つ正確に弁体22を全開位置及び全閉位置へ駆動し位置決めして電磁駆動弁10を適正に作動させることができる。
【0061】
また一般に、電磁駆動弁10の温度が低いときには潤滑オイルの粘性が高く、電磁駆動弁の摺動部の摩擦抵抗が大きいので、電磁駆動弁10の温度が検出され、又は内燃機関の冷却水温や潤滑オイルの温度に基づき電磁駆動弁10の温度が推定され、温度が低いほど上記起動用及び通常制御用の目標位相平面に於ける速度の大きさが大きくなるよう、例えば図3に於いて破線にて示されている如く、温度に応じて目標位相平面が補正されてもよい。
【0062】
かくして電磁駆動弁10の温度に応じて目標位相平面が補正される場合には、電磁駆動弁10の温度が低く潤滑オイルの粘性が高いことに起因して電磁駆動弁の摺動部の摩擦抵抗が大きい状況に於いても、確実に電磁駆動弁10を適正に起動することができ、電磁駆動弁10の通常作動時にも確実に且つ正確に弁体22を全開位置及び全閉位置へ駆動し位置決めして電磁駆動弁10を適正に作動させることができる。
【0063】
以上に於いては本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろう。
【0064】
例えば上述の実施形態に於いては、ステップ10及び20に於いて現在のアーマチャ54の中立位置を示すバルブリフトセンサ68の出力電圧Vanと前回の内燃機関の運転終了時の値Vanfとの偏差の大きさに基づきラッシュアジャスタ50が異常であるか否かの判別が行われ、ラッシュアジャスタ50が正常であるときにはステップ40以降が実行され、ラッシュアジャスタ50が異常であるときにはステップ30に於いて電磁駆動弁10の制御が異常モードへ移行するようになっているが、ステップ10〜30、110、120は省略されてもよい。
【0065】
また上述の実施形態に於いては、電磁駆動弁10の起動開始時にはアーマチャ54がまず閉弁終端位置の側へ駆動されるようになっているが、開弁終端位置の側へ駆動されるよう修正されてもよく、また電磁駆動弁10の起動完了時にはアーマチャ54が閉弁終端位置に位置決めされるようになっているが、開弁終端位置に位置決めされるよう修正されてもよく、更には電磁駆動弁10の起動時にアーマチャ54がフィードバック制御により中立位置より直接閉弁終端位置又は開弁終端位置へ駆動されるよう修正されてもよい。
【0066】
また上述の実施形態に於いては、アーマチャステム52と弁体22のステム22bとの間にラッシュアジャスタ50が設けられているが、本発明の起動制御方法及び装置はラッシュアジャスタが設けられていない電磁駆動弁に適用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による起動制御方法及び装置が適用されるに適した電磁駆動弁を示す概略構成図である。
【図2】図示の実施形態に於ける電磁駆動弁の起動制御及び通常制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図3】電磁駆動弁の起動制御時に於ける目標位相平面の目標位置及び目標速度を示すグラフである。
【図4】電磁駆動弁の通常制御時に於ける目標位相平面の目標位置及び目標速度を示すグラフである。
【図5】電源電圧Vbと励磁電流に対する補正係数Kvとの間の関係を示すグラフである。
【図6】電源電圧Vbと励磁電流に対する電流補正量ΔIとの間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10…電磁駆動弁
12…シリンダヘッド
22…吸気弁
32…アッパコア
34…ロアコア
46…アッパ電磁コイル
48…ロア電磁コイル
50…ラッシュアジャスタ
54…アーマチャ
56…アジャストボルト
62、66…圧縮コイルスプリング
68…バルブリフトセンサ
70…電子制御装置
76…クランク角センサ
Claims (2)
- 弁体と連動するアーマチャと、前記アーマチャの両側に配置され前記アーマチャを前記弁体の全開位置と全閉位置との間の中間位置に対応する中立位置へ付勢する一対の弾性手段と、一方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全開位置に対応する開弁終端位置へ駆動する開弁用電磁石と、他方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全閉位置に対応する閉弁終端位置へ駆動する閉弁用電磁石とを備えた内燃機関用電磁駆動弁の起動制御方法にして、内燃機関の運転中に位置検出手段により検出された前記アーマチャの基準位置としての前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値を記憶し、次回の内燃機関の運転開始時に前記記憶されている前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値に基づき前記位置検出手段により検出される前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置と前記アーマチャの実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置とがそれぞれ一致するよう前記位置検出手段の出力値と前記アーマチャの位置を示す値との関係を調整することを特徴とする内燃機関用電磁駆動弁の起動制御方法。
- 弁体と連動するアーマチャと、前記アーマチャの両側に配置され前記アーマチャを前記弁体の全開位置と全閉位置との間の中間位置に対応する中立位置へ付勢する一対の弾性手段と、一方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全開位置に対応する開弁終端位置へ駆動する開弁用電磁石と、他方の弾性手段の弾性力に抗して電磁力により前記アーマチャを前記全閉位置に対応する閉弁終端位置へ駆動する閉弁用電磁石とを備えた内燃機関用電磁駆動弁の起動制御装置にして、前記アーマチャの位置を検出する位置検出手段と、内燃機関の運転中に前記位置検出手段により検出された前記アーマチャの基準位置としての前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値を記憶する記憶手段と、次回の内燃機関の運転開始時に前記記憶手段に記憶されている前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置に対応する前記位置検出手段の出力値に基づき前記位置検出手段により検出される前記開弁終端位置及び前記閉弁終端位置と前記アーマチャの実際の開弁終端位置及び閉弁終端位置とがそれぞれ一致するよう前記位置検出手段の出力値と前記アーマチャの位置を示す値との関係を調整する手段とを有する内燃機関用電磁駆動弁の起動制御装置。
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