JP4177745B2 - Control device for electromagnetically driven valve - Google Patents
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Description
本発明は、電磁駆動弁の制御装置に係り、特に、内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置に関する。 The present invention relates to an electromagnetically driven valve control device, and more particularly, to an electromagnetically driven valve control device that controls an electromagnetically driven valve that opens and closes an intake valve and an exhaust valve disposed in each cylinder of an internal combustion engine with an electromagnetic coil.
内燃機関の吸気弁及び排気弁の開閉操作を機械的な動弁機構によって行うことに代えて、電磁コイルの通電によって生じる電磁力によって行い、その開閉タイミングを電気的に制御可能にして、機関の性能を向上させることが知られている。 Instead of opening and closing the intake and exhaust valves of an internal combustion engine using a mechanical valve mechanism, the opening and closing timing is controlled electrically by using electromagnetic force generated by energization of an electromagnetic coil. It is known to improve performance.
例えば、下記特許文献1には、各気筒に開用及び閉用電磁コイルによって開閉せしめられる吸気弁及び排気弁としての電磁駆動弁が備えられ内燃機関に、マイクロコンピュータで構成された制御ユニットと各電磁駆動弁の開用及び閉用電磁コイルを通電駆動するための駆動ユニットとからなる電磁駆動弁制御装置を配備し、このシステムによって電磁駆動弁を制御することが提案されている。
For example, in
かかる電磁駆動弁制御装置では、制御ユニットが機関の運転状態や電磁駆動弁のリフト量等に基づいて各電磁駆動弁に備えられた二つ(開用及び閉用)の電磁コイルに対する目標電流値を設定し、それらをアナログ信号に変換して駆動ユニットに出力している。駆動ユニットは、入力された目標電流値に従って各電磁駆動弁の電磁コイルに駆動電流を通電している。なお、このシステムでは、目標電流値を出力するのに使用する制御ユニットのD/A変換器の数を減らすために、制御ユニットから駆動ユニットに複数の制御信号を出力している。 In such an electromagnetically driven valve control device, the control unit has a target current value for two (open and closed) electromagnetic coils provided in each electromagnetically driven valve based on the operating state of the engine and the lift amount of the electromagnetically driven valve. Are converted to analog signals and output to the drive unit. The drive unit energizes the drive current to the electromagnetic coil of each electromagnetic drive valve according to the input target current value. In this system, a plurality of control signals are output from the control unit to the drive unit in order to reduce the number of D / A converters of the control unit used to output the target current value.
一方、内燃機関の電磁駆動弁等の制御に関連して、例えば下記特許文献2には、制御ユニットから駆動ユニットへの通信処理負荷を軽減すべく、制御ユニット(指令信号発生手段)が、吸気弁及び排気弁としての電磁駆動弁や自動変速機の電磁アクチュエータ等に備えられる電磁コイルの識別データ(ID)と、各電磁コイルに対する指令電流値と、を含む指令信号を所定の時間間隔毎に発生し、前記指令電流値の変化が大きい指令信号を選択して、選択された指令信号のみを、対応する電磁コイルに順次的に送信することが提案されている。
On the other hand, in relation to control of an electromagnetically driven valve of an internal combustion engine, for example, in
ところで、電磁駆動弁制御装置においては、マイクロコンピュータを有する制御ユニットと、大電力が通電される駆動ユニットの動作環境条件が異なるため、それぞれを異なる場所に設置することが考えられる。しかしながら、上記のような電磁駆動弁制御装置では、制御ユニットと駆動ユニットが複数のアナログ信号と複数の制御信号で接続されているため、両ユニット間の配線が複雑になる。 By the way, in the electromagnetically driven valve control apparatus, since the operating environment conditions of the control unit having a microcomputer and the drive unit to which a large amount of power is supplied are different, it can be considered that they are installed in different places. However, in the electromagnetically driven valve control device as described above, since the control unit and the drive unit are connected by a plurality of analog signals and a plurality of control signals, wiring between both units becomes complicated.
これを解決するため、制御ユニットと駆動ユニットをシリアル伝送路で接続し、全ての電磁駆動弁(の電磁コイル)に対する目標電流値をシリアル通信によって転送するシステムが考えられる。しかしながら、機関には多数の電磁駆動弁が備えられており、制御ユニットから駆動ユニットに転送する目標電流値の個数は多い。例えば、機関が4気筒で構成され、各気筒に吸気弁と排気弁がそれぞれ2つずつ備わっている場合、電磁駆動弁の数は16で電磁コイルの数は32、すなわち、目標電流値の個数は32となる。従って、制御ユニットから駆動ユニットへ全ての電磁コイルについての目標電流値を転送するには長時間かかり、制御ユニットで通電量(目標電流値)を設定してからそれが電磁コイルの通電に実際に反映されるまでの時間が長くなる。また、目標電流値を転送する周期は転送時間よりも短くできない。このため、制御周期が長くなり、応答性、制御精度の向上等を図ることが難しいという問題があった。 In order to solve this problem, a system is conceivable in which the control unit and the drive unit are connected via a serial transmission path, and the target current values for all the electromagnetically driven valves (the electromagnetic coils) are transferred by serial communication. However, the engine is provided with a large number of electromagnetically driven valves, and the number of target current values transferred from the control unit to the drive unit is large. For example, when the engine is composed of four cylinders and each cylinder has two intake valves and two exhaust valves, the number of electromagnetically driven valves is 16, the number of electromagnetic coils is 32, that is, the number of target current values. Becomes 32. Therefore, it takes a long time to transfer the target current values for all the electromagnetic coils from the control unit to the drive unit. After the energization amount (target current value) is set in the control unit, it is actually used to energize the electromagnetic coils. It takes longer to reflect. Further, the cycle for transferring the target current value cannot be shorter than the transfer time. Therefore, there is a problem that the control cycle becomes long and it is difficult to improve responsiveness and control accuracy.
なお、前記特許文献2に所載の技術は、制御ユニットから駆動ユニットへの通信処理負荷を軽減できるが、上記した如くの、一つの電磁駆動弁に開用及び閉用の2つの電磁コイルが備わっている場合に、送信すべき目標電流値(指令電流値)の個数を減らしてその転送時間を短縮することには、有効ではない。
The technique described in
本発明は、前記課題を解決すべくなされたもので、その目的とするところは、シリアル通信による目標電流値の転送時間を短くでき、それによって、制御周期を短縮して電磁駆動弁の応答性や制御精度等の向上を図ることができる電磁駆動弁の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to shorten the transfer time of the target current value by serial communication, thereby shortening the control cycle and the response of the electromagnetically driven valve. It is another object of the present invention to provide a control device for an electromagnetically driven valve that can improve control accuracy and the like.
上記目的を達成すべく、本発明に係る電磁駆動弁の制御装置は、内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備える。 In order to achieve the above object, an electromagnetically driven valve control device according to the present invention controls an electromagnetically driven valve that controls an electromagnetically driven valve that opens and closes an intake valve and an exhaust valve disposed in each cylinder of an internal combustion engine by an electromagnetic coil. The apparatus includes control means for setting a target current value to be supplied to each electromagnetic coil, and drive means for energizing and driving the electromagnetic coil based on the target current value set by the control means.
そして、前記制御手段は、通電すべき電磁コイルに対する目標電流値と、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した識別子に基づいて通電すべき電磁コイルを選定するようにされていることを特徴としている。 The control means includes a target current value for the electromagnetic coil to be energized, and an identifier for identifying whether the target current value corresponds to the opening or closing electromagnetic coil in the electromagnetically driven valve, Transmitting to the drive means in a predetermined order by serial communication, the drive means is configured to select an electromagnetic coil to be energized based on the received identifier.
好ましい態様では、前記駆動手段は、受信した識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされる。 In a preferred aspect, the driving means drives the electromagnetic coil corresponding to the received identifier to be energized based on the newly received target current value, and stops energization to the electromagnetic coil not corresponding to the received identifier. .
他の好ましい態様では、前記駆動手段は、受信した識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した識別子に対応しない電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動するようにされる。 In another preferable aspect, the driving means energizes and drives the electromagnetic coil corresponding to the received identifier based on the newly received target current value, and sets the electromagnetic coil not corresponding to the received identifier to the previously received target current value. Based on this, energization driving is performed.
このような構成とされた本発明に係る電磁駆動弁制御装置の好ましい態様においては、制御手段から駆動手段に転送される目標電流値に、開用及び閉用の電磁コイルのいずれに対応する目標電流値かを識別するための識別子(ID)が付加されるので、通電すべき電磁コイルの目標電流値だけを転送し、通電する必要のない電磁コイルの目標電流値は転送しなくて済む。 In a preferable aspect of the electromagnetically driven valve control device according to the present invention configured as described above, the target current value transferred from the control means to the drive means corresponds to any of the open and close electromagnetic coils. Since an identifier (ID) for identifying the current value is added, only the target current value of the electromagnetic coil to be energized is transferred, and the target current value of the electromagnetic coil that does not need to be energized need not be transferred.
そのため、制御手段から駆動手段に転送すべき目標電流値の個数を半減でき、1回当たりのデータ転送量を少なくでき、その結果、制御手段から駆動手段への目標電流値のトータルでの転送時間を半分近くまで短縮することができる。 Therefore, the number of target current values to be transferred from the control means to the driving means can be halved, and the data transfer amount per time can be reduced. As a result, the total transfer time of the target current values from the control means to the driving means can be reduced. Can be shortened to nearly half.
これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、電磁駆動弁の応答性や制御精度等を向上できる。 As a result, the control cycle can be shortened, and as a result, the responsiveness and control accuracy of the electromagnetically driven valve can be improved.
一方、本発明に係るもう一つの電磁駆動弁制御装置は、内燃機関の各気筒に配置された吸気弁及び排気弁を電磁コイルによって開閉する電磁駆動弁を制御する電磁駆動弁の制御装置であって、前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備える。 On the other hand, another electromagnetically driven valve control device according to the present invention is an electromagnetically driven valve control device that controls an electromagnetically driven valve that opens and closes an intake valve and an exhaust valve disposed in each cylinder of an internal combustion engine by an electromagnetic coil. Control means for setting a target current value to be supplied to each electromagnetic coil, and drive means for energizing and driving the electromagnetic coil based on the target current value set by the control means.
そして、前記制御手段は、目標電流値を変更すべき電磁駆動弁の、通電すべき開用及び閉用のどちらかの電磁コイルの目標電流値と、開閉操作すべき電磁駆動弁を識別するための第1の識別子、及び、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための第2の識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した第1の識別子に対応しない電磁駆動弁の電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第1の識別子に対応する前記電磁駆動弁の電磁コイルのうち、受信した第2の識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第2の識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされていることを特徴としている。 The control means identifies the target current value of the electromagnetic coil for opening and closing to be energized and the electromagnetic valve to be opened / closed of the electromagnetically driven valve whose target current value is to be changed. And a second identifier for identifying whether the target current value corresponds to an opening or closing electromagnetic coil in the electromagnetically driven valve is predetermined by serial communication. The driving means transmits the electromagnetic coil of the electromagnetically driven valve that does not correspond to the received first identifier based on the previously received target current value, and the received first identifier is transmitted to the driving means in order. Among the corresponding electromagnetic coils of the electromagnetically driven valve, the electromagnetic coil corresponding to the received second identifier is energized and driven based on the newly received target current value, and the electromagnetic coil does not correspond to the received second identifier It is characterized by being adapted to stop the energization.
これにより、開閉操作すべき(開弁期間にある)電磁駆動弁に備えられた通電すべき電磁コイルに対する目標電流値だけを転送すればよく、閉状態の電磁駆動弁の電磁コイルや通電する必要のない電磁コイルの目標電流値を転送しなくて済むので、目標電流値の転送時間を短くできる。 As a result, only the target current value for the electromagnetic coil to be energized provided in the electromagnetically driven valve to be opened and closed (during the valve opening period) needs to be transferred. Since it is not necessary to transfer the target current value of the electromagnetic coil having no target, the transfer time of the target current value can be shortened.
また、他の好ましい態様では、前記制御手段は、前記吸気弁の開弁期間が重複しない複数の気筒からなる複数の気筒群の吸気弁に対する目標電流値、及び、前記排気弁の開弁期間が重複しない複数の気筒からなる複数の気筒群の排気弁に対する目標電流値を設定するとともに、この目標電流値に、当該目標電流値が前記電磁駆動弁の開弁期間が部分的に重複する複数の気筒からなる複数の気筒群のいずれに対応するのかを識別するための第1の識別子を付加するようにされる。 In another preferred aspect, the control means has a target current value for an intake valve of a plurality of cylinder groups consisting of a plurality of cylinders that do not overlap with each other, and an opening period of the exhaust valve. A target current value for an exhaust valve of a plurality of cylinder groups including a plurality of cylinders that do not overlap is set, and the target current value includes a plurality of target current values that partially overlap the valve opening periods of the electromagnetically driven valves. A first identifier for identifying which of a plurality of cylinder groups consisting of cylinders corresponds is added.
かかる構成とされた本発明に係るもう一つの電磁駆動弁の制御装置では、目標電流値に第1の識別子と第2の識別子とが付加され、開閉すべき電磁駆動弁に備えられた通電すべき電磁コイルに対する目標電流値だけを転送し、通電する必要のない電磁コイルの目標電流値は転送しなくて済むので、制御手段から駆動手段へ送信すべき目標電流値の個数を大幅に削減でき(例えば、直列4気筒で各気筒に吸気弁及び排気弁が1つずつ備えられている場合は、1回で送信すべき目標電流値の個数を1/4に削減できる)、1回当たりのデータ転送量を大幅に少なくできる。そのため、制御ユニットから駆動ユニットへの前記目標電流値の転送時間を短縮することができ、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。 In another electromagnetically driven valve control device according to the present invention configured as described above, the first identifier and the second identifier are added to the target current value to energize the electromagnetically driven valve to be opened and closed. Since only the target current value for the power electromagnetic coil is transferred and it is not necessary to transfer the target current value of the electromagnetic coil that does not need to be energized, the number of target current values to be transmitted from the control means to the drive means can be greatly reduced. (For example, if each cylinder has one intake valve and one exhaust valve in the inline four cylinders, the number of target current values to be transmitted at one time can be reduced to 1/4). Data transfer volume can be greatly reduced. As a result, the transfer time of the target current value from the control unit to the drive unit can be shortened, which makes it possible to shorten the control cycle, resulting in improved responsiveness, improved control accuracy, etc. Can be planned.
以上の説明から理解されるように、本発明に係る電磁駆動弁制御装置は、制御手段から駆動手段へ目標電流値を送信する際、各電磁駆動弁の開用及び閉用電磁コイルのうちいずれか一方の通電すべきコイルに対する目標電流値だけを転送すればよいので、目標電流値の転送時間を短くでき、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。加えて、各吸排気弁のうち開弁期間が重複しない弁同士のうち、目標電流値が変更される弁に対する目標電流値だけを転送するようになすことにより、目標電流値の転送時間をさらに短縮でき、これによって、電磁駆動弁の制御精度等を一層向上できる。 As can be understood from the above description, the electromagnetically driven valve control device according to the present invention can transmit either of the opening and closing electromagnetic coils of each electromagnetically driven valve when transmitting the target current value from the control means to the driving means. Since only the target current value for one of the coils to be energized needs to be transferred, the transfer time of the target current value can be shortened, thereby making it possible to shorten the control cycle, resulting in improved responsiveness, The control accuracy can be improved. In addition, the transfer time of the target current value is further increased by transferring only the target current value for the valve whose target current value is changed among the intake / exhaust valves whose valve opening periods do not overlap. Thus, the control accuracy of the electromagnetically driven valve can be further improved.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る電磁駆動弁の制御装置の一実施形態を、それが採用された内燃機関の一例の主要部と共に示す概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a control device for an electromagnetically driven valve according to the present invention, together with a main part of an example of an internal combustion engine in which the control device is adopted.
内燃機関1は、4つの気筒#1、#2、#3、#4を備えている。各気筒#1、#2、#3、#4には、ピストン3、吸気ポート5、吸気弁4a、排気ポート6、排気弁4b、点火プラグ7等が備えられている。吸気弁4a、排気弁4bは、それぞれ閉用及び開用電磁コイル(図2のアッパーコイル43a及びロアコイル44a)によって開閉駆動される電磁駆動弁である。以下、特に区別しない場合には吸気弁4a、排気弁4bを電磁駆動弁と呼ぶ。
The
なお、本実施形態では、各気筒#1、#2、#3、#4に、吸気弁4a及び排気弁4bが1つずつ備えられているが、吸気弁4a及び又は排気弁4bを2つ以上備えた構成にしてもよい。
In this embodiment, each of the
電磁駆動弁4a、4bは、それぞれ制御ユニット8と駆動ユニット9とからなる電磁駆動弁制御装置2によって制御される。
The electromagnetically driven
制御ユニット8は、機関の回転周期よりもさらに短い制御周期で動作しており、制御周期毎に電磁駆動弁4a、4bにそれぞれ備えられたリフトセンサ46a、46bから得られるリフト量信号47a、47bに基づいて電磁駆動弁4a、4bの各電磁コイル43a、43bに流すべき通電量を設定し、この設定された目標電流値をシリアル伝送路806を経由して駆動ユニット9に送信する。
The control unit 8 operates at a control cycle shorter than the engine rotation cycle, and lift amount signals 47a and 47b obtained from
なお、制御ユニット8は、電磁駆動弁4a、4bの各電磁コイル43a、43bに流す通電量を設定する際に、図示していない各種センサや別の制御ユニットから受け取る機関1の運転情報、例えばクランク角度なども参照し、それらを加味して目標電流値を設定する。
When the control unit 8 sets the energization amount to flow through the
駆動ユニット9は、制御ユニット8から受信した目標電流値に従って電磁駆動弁4a、4bへの駆動電流信号904a、905a、904b、905bの通電量を調整する。
The drive unit 9 adjusts the energization amount of the drive
図2は、吸気弁である電磁駆動弁4aの概略構成を示している。なお、排気弁である電磁駆動弁4bも同様の構成である。
FIG. 2 shows a schematic configuration of an electromagnetically driven
電磁駆動弁4a(4b)は、電磁力を発生する電磁コイルとしてのアッパーコイル43a及びロアコイル44a、弁体40a、シャフト41a、シャフト41aに固定され、アッパーコイル43a及びロアコイル44aの電磁力によって吸引される素材で形成されたアーマチャ42a、及び、両端が固定されてアーマチャ42aを上下方向に付勢する上下一対のスプリング45a、45a、を備えており、その上端部付近には、弁体40aのリフト量を検出するリフトセンサ46aが付設されている。
The electromagnetically driven
アッパーコイル43aは、駆動ユニット9から送られる駆動電流信号904aによって電磁力を発生してアーマチャ42aを上方に吸引する。これにより閉弁動作が行われる。ロアコイル44aは、駆動ユニット9から送られる駆動電流信号905aによって電磁力を発生してアーマチャ42aを下方に吸引する。これにより開弁動作が行われる。アッパーコイル43a、ロアコイル44aの電磁力は駆動電流信号904a、905aの通電量によって決まるので、この通電量を変えることによって弁体40aの開閉速度が調整される。
The
アッパーコイル43aとロアコイル44aに電流が供給されていない、すなわち電磁力が発生していない状態では、アーマチャ42aはスプリング45aによってアッパーコイル43aとロアコイル44aの中間に位置するようになっている。この場合、弁体40aは閉状態(全閉)と開状態(全開)のちょうど中間に位置する。アッパーコイル43aによってアーマチャ42aが上方に吸引されると弁体40aは閉状態になるが、この状態ではスプリング45aによって開き方向に力が加わっているので、弁体40aを閉状態に維持するためにアッパーコイル43aに微少の電流を流す必要がある。しかしながら、弁体40aを閉状態から開状態に移行する場合にはスプリング45aによって開き方向の力が加わるため、下方向へ吸引するロアコイル44aの通電量を抑えることができる。また、弁体40aが開状態のときも同様である。
When no current is supplied to the
リフトセンサ46aは、弁体40aのリフト量(開き量)を検出して、そのリフト量に応じたアナログ信号であるリフト量信号47aを制御ユニット2に出力する。
The
図3は、制御ユニット8の構成を示すブロック図である。
制御ユニット8は、システムバス805によって互いに接続されたCPU(中央演算ユニット)800、メモリ801、A/D変換器802、シリアル通信モジュール(SCM)803、タイマ804によって構成されている。
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control unit 8.
The control unit 8 includes a CPU (Central Processing Unit) 800, a
タイマ804は、予め定められた制御周期毎にCPU800に制御周期の起点を通知する。
The
CPU800は、タイマ804からの通知を受信すると、A/D変換器802にリフト量信号47a、47bの入力(A/D変換処理)を要求する。A/D変換器802はリフト量信号47a、47bを取り込んでデジタル値に変換し、メモリ801に書き込む。
When receiving the notification from the
CPU800は、メモリ801上にあるリフト量のデジタル値のほか、図示していない各種センサや別の制御ユニットから得られる機関1の運転情報を参照して演算を実行し、電磁駆動弁4a、4bの各コイル43a、44aに与える通電量を設定してメモリ801に目標電流値として書き込み、シリアル通信モジュール(SCM)803に目標電流値の送信(シリアル転送)を要求する。
The
シリアル通信モジュール(SCM)803は、メモリ801上にある目標電流値をシリアル伝送路806経由で駆動ユニット9に送信する。
The serial communication module (SCM) 803 transmits the target current value on the
図4は、駆動ユニット9の構成を示すブロック図である。
駆動ユニット9は、シリアルポート900、電流値判定部(回路)901、駆動回路902a、903a、902b、903bで構成されている。なお、4つの駆動回路902a(吸気弁アッパー側用)、903a(排気弁アッパー側用)、902b(吸気弁ロア側用)、903b(排気弁ロア側用)は、1気筒分(吸気弁4aと排気弁4bのアッパーコイル43a及びロアコイル44a)に対応しており、他の気筒に対応する駆動回路も同様に備えているがここでは省略されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the drive unit 9.
The drive unit 9 includes a
シリアルポート900は、制御ユニット8からシリアル伝送路806を経由して送られる目標電流値を受信するためのものである。シリアルポート900は受信した目標電流値を電流値判定部901に送信する。
The
電流値判定部901は、シリアルポート900からの目標電流値を元に、電磁駆動弁4a、4bの各コイル43a、44aに与える駆動電流信号904a、905a、904b、905bの目標値を判定して駆動回路902a、903a、902b、903bにそれぞれの目標電流値に応じた信号を転送する。
Based on the target current value from the
駆動回路902a、903a、902b、903bは、それぞれ電磁駆動弁4a、4bの各コイル43a、44aを流れる電流が、電流値判定部901から受信した目標電流値に一致するように、駆動電流信号904a、905a、904b、905bの通電量を調整する。これにより、電磁駆動弁4a、4bの開閉動作速度の変更や開状態あるいは閉状態を維持する制御が行われる。
The
本実施形態の制御ユニット8及び駆動ユニット9を備えた電磁駆動弁制御装置2においては、上記のような制御を各気筒#1、#2、#3、#4の電磁駆動弁4a、4bに対して同様に行う。
In the electromagnetically driven
図5は、各気筒#1、#2、#3、#4の吸気弁4a(IN)及び排気弁4b(EX)の開閉動作を示すタイムチャートである(横軸はクランク角度[°CA])。
FIG. 5 is a time chart showing opening and closing operations of the
各気筒#1、#2、#3、#4における混合気の点火順序を#1、#3、#4、♯2とすると、吸気弁又は排気弁の開弁期間はそれぞれ約180°CAずれながら#1−EX、#1−IN、#3−EX、#3−IN、#4−EX、#4−IN、#2−EX、#2−INの順序で繰り返される。このため、#1−INと#3−EX、#3−INと#4−EX、#4−INと#2−EX、#2−INと#1−EXのそれぞれの開弁期間は重なる。
If the ignition sequence of the air-fuel mixture in each
また、開弁期間は運転状況によって変化するが、180°CAを若干上回る程度の期間であるので、開弁期間のずれが180°CAである弁同士の開弁期間は相互に重なる。 Further, although the valve opening period varies depending on operating conditions, it is a period slightly exceeding 180 ° CA. Therefore, the valve opening periods of the valves whose deviation in valve opening period is 180 ° CA overlap each other.
一方、開弁期間のずれが360°CAである弁同士の開弁期間は重ならない。すなわち、#1−INと#4−IN、#2−INと#3−IN、#1−EXと#4−EX、#2−EXと#3−EXのそれぞれの開弁期間は重ならない。 On the other hand, the valve opening periods of the valves whose deviation in the valve opening period is 360 ° CA do not overlap. That is, the valve opening periods of # 1-IN and # 4-IN, # 2-IN and # 3-IN, # 1-EX and # 4-EX, # 2-EX and # 3-EX do not overlap. .
図6は、吸気弁4aのリフト量と、同弁4aのアッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)及びロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)との関係を示すタイムチャートである。排気弁4bや他の気筒の吸気弁、排気弁も同様である。
FIG. 6 is a time chart showing the relationship between the lift amount of the
リフト量は、上側を閉、下側を開として示しており、目標電流値IcomUP、IcomLWは“0”を基準にして上側を正、下側を負として示している。 The lift amount is shown with the upper side closed and the lower side opened, and the target current values IcomUP and IcomLW are shown with the upper side being positive and the lower side being negative with reference to “0”.
吸気弁4aを閉状態に維持する場合、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)は、アッパーコイル43aがスプリング45aの下方向への付勢力を上回る吸引力を発生する一定の電流値(以下、保持電流値)に設定され、アッパーコイル43aにその電流値の電流が供給され、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)は、“0”に設定されてロアコイル44aへの電流供給は停止される。
When the
また、吸気弁4aを開状態に維持する場合、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)は、ロアコイル44aがスプリング45aの上方向の付勢力を上回る吸引力を発生する保持電流値に設定され、ロアコイル44aにその電流値の電流が供給され、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)は、“0”に設定されてアッパーコイル43aの電流供給は停止される。
When the
吸気弁4aを閉状態から開状態にする場合には、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)が“0”に設定されてアッパーコイル43aへの電流供給が停止され、アッパーコイル43aの電磁力が消失し、吸気弁4aはスプリング45aの付勢力によって下方向に移動する。さらに、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)が吸気弁4aのリフト量に応じた適切な値に設定され、ロアコイル44aにその電流値の電流が供給されて適度の電磁力が発生し、アーマチャ42aがロアコイル44aに吸引される。これにより吸気弁4aは連続的ないし段階的に下方向に移動して開状態になる。
When the
一方、吸気弁4aを開状態から閉状態にする場合には、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)が“0”に設定され、ロアコイル44aの電流供給が停止されて、ロアコイル44aの電磁力が消失し、吸気弁8はスプリング45aの付勢力によって上方向に移動する。さらに、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)が吸気弁4aのリフト量に応じた適切な値に設定され、アッパーコイル43aにその値の電流が供給されて電磁力が発生し、アーマチャ42aがアッパーコイル43aに吸引される。これにより吸気弁8は連続的ないし段階的に上方向に移動して閉状態になる。
On the other hand, when the
ここで、図6を参照すればよくわかるように、内燃機関1においては、吸気弁4a(排気弁4b)が開状態及び閉状態のいずれの状態であっても、アッパーコイル43a及びロアコイル44aの両方に同時に電流を供給する必要はなく、一方のみに電流を供給して、他方への電流供給を停止すればよい。また、吸気弁4a(排気弁4b)が閉状態又は開状態を維持している間は、アッパーコイル43a及びロアコイル44aのいずれか一方にのみ一定の保持電流を与え、他方への電流供給を停止すればよい。かかる点を勘案して、本実施形態の電磁駆動弁制御装置2においては、以下のような態様で各気筒#1、#2、#3、#4における電磁駆動弁4a、4bに備えられるアッパーコイル43a及びロアコイル44aの通電制御を行う。
Here, as can be understood with reference to FIG. 6, in the
図7に、制御ユニット8から駆動ユニット9に目標電流値を送信するための転送フレーム形式(フォーマット)の例を示す。 FIG. 7 shows an example of a transfer frame format (format) for transmitting the target current value from the control unit 8 to the drive unit 9.
図7の転送フレーム形式は、各気筒#1、#2、#3、#4の吸気弁4a(IN)及び排気弁4b(EX)を開閉させるために備えられた16個の電磁コイル(アッパーコイル43aが8個、ロアコイル44aが8個)のうちの半分の8個分(アッパーコイル43aが4個、ロアコイル44aが4個)に対する目標電流値(後述)と、この8個の目標電流値をシリアル伝送路806で送信する際に発生し得るデータ誤りを検出するための誤り検出コード(CRC)と、で形成され、さらに、各目標電流値には、当該目標電流値がアッパーコイル43a及びロアコイル44aのいずれに対応するのかを識別するための識別子(ID)が付加されている。このIDは1ビット以上で示すことができ、例えばIDを1ビットとして、IDが0であればアッパーコイル43aに対する目標電流値とされ、1であればロアコイル44aに対する目標電流値とされる。
The transfer frame format of FIG. 7 includes 16 electromagnetic coils (upper) provided to open and close the
目標電流値(IDを含む)は、予め定められた順序(例えば#1−IN→#4−IN→#2−IN→#3−IN→#1−EX→#4−EX→#2−EX→#3−EX)で送信される。これにより、駆動ユニット9の電流値判定部901は、各目標電流値がどの気筒#1、#2、#3、#4に対応するのか、さらには吸気弁4a、排気弁4bのどちらに対応するのかを判別できる。
The target current value (including ID) is determined in a predetermined order (for example, # 1-IN → # 4-IN → # 2-IN → # 3-IN → # 1-EX → # 4-EX → # 2- (EX → # 3-EX). As a result, the current
ここで、目標電流値が8個分で済むのは、前述したように、一つの電磁駆動弁に備えられるアッパーコイル43a及びロアコイル44aの両方に同時に電流を供給する必要はなく、一方のみに電流を供給して、他方への電流供給を停止すればよく、電流を供給すべきコイルはどちらであるか(アッパーコイル43aかロアコイル44aか)は、IDによって識別されるからである。
Here, it is not necessary to supply currents to both the
制御ユニット8においては、CPU800がメモリ801に予め定められた前記順序で目標電流値を書き込むとともに、各目標電流値のIDも書き込むようにされている。また、誤り検出コード(CRC)は、シリアル通信モジュール(SCM)803が目標電流値を送信する際に生成して送信する。
In the control unit 8, the
図8は、図7に示される転送フレーム形式に基づいて動作する駆動ユニット9の電流値判定部901が実行する処理例を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a processing example executed by the current
電流値判定部901は、目標電流値を受信すると、各気筒#1、#2、#3、#4の吸気弁4a及び排気弁4bの各々に対して本処理を実行し、各弁のアッパーコイル43a及びロアコイル44aの目標電流値を判定する。
When the current
電流値判定部901は、まず、目標電流値に付加されたIDからアッパーコイル43a及びロアコイル44aのいずれに対応する目標電流値かを判断する(ステップ801)。ここでID=0の場合、すなわち、目標電流値がアッパーコイル43aに対応するものである場合は、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)を新たに受信した目標電流値に変更して吸気弁4a又は排気弁4bのアッパーコイル43aを前記目標電流値に従って通電駆動する一方、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)を“0”にして、吸気弁4a又は排気弁4bのロアコイル44aへの電流供給を停止する(ステップ802)。
First, the current
一方、ID=1の場合、すなわち、目標電流値がロアコイル44aに対応するものであれば、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)を“0”にして、吸気弁4a又は排気弁4bのアッパーコイル43aへの電流供給を停止する一方、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)を新たに受信した目標電流値に変更して吸気弁4a又は排気弁4bのロアコイル44aを前記目標電流値に従って通電駆動する(ステップ803)。
On the other hand, in the case of ID = 1, that is, if the target current value corresponds to the
このような構成とされた本実施形態の電磁駆動弁制御装置2においては、制御ユニット8から駆動ユニット9に転送される目標電流値に、アッパーコイル43a及びロアコイル44aのいずれに対応する目標電流値かを識別するためのID(1ビットでよい)が付加されるので、制御ユニット8から駆動ユニット9に転送すべき目標電流値の個数を半減でき、1回当たりの転送量を少なくできる。そのため、制御ユニット8から駆動ユニット9への前記目標電流値の転送時間を短縮することができ、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。
In the electromagnetically driven
図9に、制御ユニット8から駆動ユニット9に目標電流値を送信するための転送フレーム形式の他の例を示す。 FIG. 9 shows another example of a transfer frame format for transmitting the target current value from the control unit 8 to the drive unit 9.
図9の転送フレーム形式は、4つの気筒#1、#2、#3、#4のうちのいずれか2つの気筒からなる2つの気筒群(後述)の吸気弁4aに対する目標電流値、及び、4つの気筒#1、#2、#3、#4のうちのいずれか2つの気筒からなる2つの気筒群(後述)の排気弁4bに対する目標電流値の合計4個の目標電流値と、この4個の目標電流値をシリアル伝送路806で送信する際に発生し得るデータ誤りを検出するための誤り検出コード(CRC)とで形成され、さらに、各目標電流値には、開閉操作すべき(開弁期間中の)弁を識別するための第1の識別子(ID1)と、当該目標電流値が電磁駆動弁4a、4bにおけるアッパーコイル43a及びロアコイル44aのいずれに対応するのかを識別するための第2の識別子(ID2)が付加されている。
The transfer frame format of FIG. 9 is a target current value for the
ID1は1ビット以上で示すことができ、例えばIDを1ビットとして、ID1が0であれば、開弁期間が部分的(開き始めと開き終わり)に重複する気筒#1&#2からなる気筒群に対する目標電流値とし、1であれば開弁期間が部分的に重複する気筒#4&#3からなる気筒群の目標電流値とする。
ID1 can be indicated by 1 bit or more. For example, if ID is 1 bit and ID1 is 0, a cylinder group consisting of
ID2は1ビット以上で示すことができ、例えばIDを1ビットとして、本ビットが0であれば、アッパーコイル43aに対する目標電流値とし、1であればロアコイル44aに対する目標電流値とする。
ID2 can be represented by 1 bit or more. For example, if ID is 1 bit and this bit is 0, the target current value for the
ここで、前記目標電流値は、開弁期間が重複しない気筒#1&#4からなる気筒群の吸気弁4aに対するものと、開弁期間が重複しない気筒#2&#3からなる気筒群の吸気弁4aに対するものと、開弁期間が重複しない気筒#1&#4からなる気筒群の排気弁4bに対するものと、開弁期間が重複しない気筒#2&#3からなる気筒群の排気弁4bに対するものとの4つであり、これらは予め定められた順序で送信される。これにより、駆動ユニット9の電流値判定部901は、各目標電流値がどの気筒群(#1&#4、#2&#3)に対応するのか、さらには吸気弁4a、排気弁4bのどちらに対応するのかを判別できる。
Here, the target current value is for the
また、目標電流値に付加されたID1により、当該目標電流値が前記各気筒群(#1&#4、#2&#3)に属する2つの気筒のどちらの気筒に対応するものか(#1か#4か、又は、#2か#3か)、言い換えれば、開閉操作すべき(開弁期間中の)弁はどちらかが判別される。より詳しくは、図9において、例えば、#1/#4−INの目標電流値に付加されたID1が0である場合は、開閉操作すべき(開弁期間にある)弁は、気筒#1の吸気弁4aであり、#4の吸気弁4aは全閉状態と判別され、ID1が1である場合は、開閉操作すべき(開弁期間にある弁)は、#4の吸気弁4aであり、#1の吸気弁4aは全閉状態であると判別される。
Also, based on ID1 added to the target current value, which one of the two cylinders belonging to each cylinder group (# 1 &# 4, # 2 &# 3) corresponds to the target current value (# 1? # 4, or # 2 or # 3), in other words, which valve is to be opened / closed (during the valve opening period) is determined. More specifically, in FIG. 9, for example, when ID1 added to the target current value of # 1 / # 4-IN is 0, the valve to be opened / closed (during the valve opening period) is
さらに、目標電流値に付加されたID2により、前述した例のIDと同様に、電流を供給すべきコイルはどちらであるか(アッパーコイル43aかロアコイル44aか)が識別される。
Further, the ID2 added to the target current value identifies which coil (the
制御ユニット8においては、CPU800がメモリ801に予め定められた順序で目標電流値を書き込むとともに、各目標電流値のID1及びID2も書き込むようにされ、また、誤り検出コード(CRC)は、シリアル通信モジュール(SCM)803が目標電流値を送信する際に生成する。
In the control unit 8, the
図10は、図9に示される転送フレーム形式に基づいて動作する駆動ユニット9の電流値判定部901が実行する処理例(プログラム例)を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing a processing example (program example) executed by the current
電流値判定部901は、目標電流値を受信すると、各気筒#1、#2、#3、#4の吸気弁4a及び排気弁4bに対して本処理を実行し、各弁のアッパーコイル43a及びロアコイル44aの目標電流値を判定する。
When the current
先ず、電流値判定部901は、目標電流値に付加されたID1(ID1が0であれば気筒#1&#2からなる気筒群に対する目標電流値、1であれば気筒#4&#3からなる気筒群に対する目標電流値)から目標電流値を新たに受信した弁かどうか、云え換えれば、目標電流値を変更すべき弁かどうかを判別する(ステップ1001)。この場合、目標電流値は1回に4個しか送られて来ないので、計8個の吸排気弁4a、4bの半分だけに目標電流値が与えられることになる。目標電流値を新たに受信していない弁に対して、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)のいずれも前回と同じ値を維持する(ステップ1002)。これは、例えば、全閉状態を維持する弁とすることができ、この場合、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)は保持電流値が維持され、ロアコイルの目標電流値(IcomLW)は“0”が維持されることになる。
First, the current
一方、目標電流値を新たに受信した弁に対しては、電流値判定部901は、目標電流値に付加されたID2からアッパーコイル43a及びロアコイル43bのいずれに対応する目標電流値かを判別する(ステップ1003)。
On the other hand, for a valve that has newly received the target current value, the current
目標電流値がアッパーコイル43aに対応するものであれば、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)を新たに受信した目標電流値に変更し、ロアコイル44aの目標電流値(IcomLW)を“0”にし、前記した例(図8)と同様な処理を行う(ステップ1004)。
If the target current value corresponds to the
一方、目標電流値がロアコイル44aに対応するものであれば、アッパーコイル43aの目標電流値(IcomUP)を“0”にして、ロアコイルの目標電流値(IcomLW)を新たに受信した目標電流値に変更し、前記した例(図8)と同様な処理を行う(ステップ1005)。
On the other hand, if the target current value corresponds to the
このように、本例では、目標電流値にID1とID2が付加されるので、制御ユニット8から駆動ユニット9へ送信すべき目標電流値は、4つの気筒#1、#2、#3、#4の吸気弁4aと排気弁4bのうち、2気筒分の吸気弁4aと2気筒分の排気弁4bに対するものだけでよく、且つ、それぞれの弁のアッパーコイル43a及びロアコイル44aのいずれか一方だけでよい。言い換えれば、各吸排気弁のうち開弁期間が重複しない弁同士のうち、開閉操作すべき(開弁期間の)弁に対する目標電流値だけを転送すればよいので、制御ユニット8から駆動ユニット9に転送すべき目標電流値の個数を1/4(4個)まで削減でき、1回当たりのデータ転送量を大幅に少なくできる。そのため、制御ユニット8から駆動ユニット9への前記目標電流値の転送時間を短縮することができ、これによって、制御周期を短縮することが可能となり、その結果、応答性の向上、制御精度の向上等を図ることができる。
Thus, in this example, since ID1 and ID2 are added to the target current value, the target current value to be transmitted from the control unit 8 to the drive unit 9 is four
なお、上記実施形態では、直列4気筒で各気筒に吸気弁4a及び排気弁4bが1つずつ備えられた内燃機関1に適用された例について説明したが、本発明は、3気筒以下又は5気筒以上の機関にも適用可能である。同様に、各気筒に2つ以上の吸気弁、排気弁を備えた機関にも適用可能である。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to the
さらに、シリアル通信モジュール(SCM)803、シリアルポート900、シリアル伝送路806をそれぞれ複数用意し、目標電流値を複数のグループに分割して並行に送信するようにしてもよい。これにより、目標電流値の転送時間を一層短縮できる。
Further, a plurality of serial communication modules (SCM) 803,
1…機関、2…電磁駆動弁制御装置、3…ピストン、4a…電磁駆動弁(吸気弁)、4b…電磁駆動弁(排気弁)、5…吸気ポート、5…排気ポート、7…点火プラグ、8…制御ユニット、9…駆動ユニット、#1、#2、#3、#4…気筒、43a…アッパーコイル、44a…ロアコイル、901…電流値判定部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、通電すべき電磁コイルに対する目標電流値と、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した識別子に基づいて通電すべき電磁コイルを選定するようにされていることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。 A control device for an electromagnetically driven valve that controls an electromagnetically driven valve that opens and closes an intake valve and an exhaust valve disposed in each cylinder of an internal combustion engine by an electromagnetic coil,
Control means for setting a target current value to be supplied to each electromagnetic coil; and drive means for energizing and driving the electromagnetic coil based on the target current value set by the control means. The target current value for the electromagnetic coil to be energized and the identifier for identifying whether the target current value corresponds to the opening or closing electromagnetic coil in the electromagnetically driven valve are predetermined by serial communication The control device for an electromagnetically driven valve, wherein the electromagnetic wave is transmitted in order to the driving means, and the driving means is configured to select an electromagnetic coil to be energized based on the received identifier.
前記各電磁コイルに供給すべき目標電流値を設定する制御手段と、該制御手段により設定された目標電流値に基づいて前記電磁コイルを通電駆動する駆動手段と、を備え、前記制御手段は、目標電流値を変更すべき電磁駆動弁の、通電すべき開用及び閉用のどちらかの電磁コイルの目標電流値と、開閉操作すべき電磁駆動弁を識別するための第1の識別子、及び、当該目標電流値が前記電磁駆動弁における開用及び閉用電磁コイルのいずれに対応するかを識別するための第2の識別子とを、シリアル通信により予め定められた順序で前記駆動手段に送信し、前記駆動手段は、受信した第1の識別子に対応しない電磁駆動弁の電磁コイルを前回受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第1の識別子に対応する前記電磁駆動弁の電磁コイルのうち、受信した第2の識別子に対応する電磁コイルを新たに受信した目標電流値に基づいて通電駆動し、受信した第2の識別子に対応しない電磁コイルへの通電を停止するようにされていることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。 A control device for an electromagnetically driven valve that controls an electromagnetically driven valve that opens and closes an intake valve and an exhaust valve disposed in each cylinder of an internal combustion engine by an electromagnetic coil,
Control means for setting a target current value to be supplied to each electromagnetic coil; and drive means for energizing and driving the electromagnetic coil based on the target current value set by the control means. A first identifier for identifying a target current value of an opening or closing electromagnetic coil to be energized, an electromagnetic driving valve to be opened / closed, and an electromagnetic driving valve to be energized; And a second identifier for identifying whether the target current value corresponds to the opening or closing electromagnetic coil in the electromagnetically driven valve, and to the driving means in a predetermined order by serial communication The driving means energizes and drives the electromagnetic coil of the electromagnetically driven valve that does not correspond to the received first identifier based on the previously received target current value, and the electromagnetically driven valve that corresponds to the received first identifier electromagnetic The electromagnetic coil corresponding to the received second identifier is energized and driven based on the newly received target current value, and the energization to the electromagnetic coil not corresponding to the received second identifier is stopped. A control device for an electromagnetically driven valve.
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