JP4232320B2

JP4232320B2 - Internal combustion engine having an electromagnetically driven valve

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Publication number: JP4232320B2
Application number: JP2000131651A
Authority: JP
Inventors: 啓二四重田; 功松本; 和彦白谷; 正司勝間田; 秀之西田; 智海山田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2020-04-28
Also published as: JP2001317380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方として電磁駆動弁を搭載する内燃機関に関し、特に開弁動作を好適に制御することのできる内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の内燃機関としては、例えば特公平７−１１１１２７号公報に記載された内燃機関のように、電磁石（電磁コイル）等による電磁力とスプリング等によるバネ力との協働によって直接吸排気弁を駆動する電磁駆動弁機構を備える。この電磁駆動弁機構は、所定の動作区間、言い換えれば閉弁位置と開弁位置との間の区間を直線的に往復動する弁体及びこれと連動する軸体をその動作方向の両側からスプリングによって付勢することにより、所定位置（中立位置）に保持する。そして、同じく弁体と連動する磁性部材（アーマチャ）に対し、その動作方向の両端から適宜電磁力を付与して吸引する。すなわち、スプリングのバネ力に基づいて固有振動する弁体に対し、その動作方向の両端部から電磁力を付加することでこれを駆動制御し、各弁体の開閉弁タイミングや開弁量（リフト量）を操作する。
【０００３】
ここで、弁体やこれと連動して往復動する部材が各々の動作区間の端部に達する際の動作（以下、着座という）態様の制御は、専らアーマチャの動作方向側（端部）に設けられ、動作を開始したアーマチャを吸引する電磁コイルへの励磁電流を調整することによって行われている。すなわち、同電磁コイルには、動作区間の一方の端部から離脱した弁体が他方の端部に達するのに必要な駆動力のうちバネ力の不足分を補い、且つ滑らかに着座させるよう適度に加減された量（波形）の励磁電流が通電されることとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のように構成された電磁駆動弁がその開弁動作を行うにあたり、スプリングの機械的特性や各電磁コイルへの励磁電流の他、燃焼室内のガス圧と吸気通路（吸気ポート）との差圧、若しくは燃焼室内のガス圧と排気通路（排気ポート）内のガス圧との差圧が外力として及ぼす影響を無視することができない場合がある。
【０００５】
例えば内燃機関の運転状態が軽負荷領域にある場合には、排気弁が開弁動作する際、排気ポート内のガス圧が燃焼室内のガス圧を上回ることで排気ポート内の排気が燃焼室内に逆流し、排気弁の弁体に対して同弁が開弁動作する方向に力がかかることがある。このような条件下において排気弁として機能する電磁駆動弁にあっては、閉弁位置を離脱した弁体に対して通常付与されるバネ力および電磁力以上の力が加わることとなる。
【０００６】
ところが、電磁駆動弁では、動作区間の一方の端部から離脱した弁体にとって、他方の端部側に設けられた電磁コイルは、バネ力の不足分を補う電磁力を付与して弁体を吸引する機能を有するのが通常であり、過度に速められた弁体を積極的に減速することは難しい。このため、このような条件下で、一旦閉弁位置を離脱した弁体が開弁位置側に向かう電磁力に依ることなく開弁位置まで達するに十分、或いはそれを上回る力が加わってしまうと、開弁動作を行う弁体を滑らかに着座させることができず、着座の衝撃で振動や騒音が発生したり、電磁駆動弁自体の耐久性が低下することとなっていた。
【０００７】
また、吸気弁に関し、例えば当該内燃機関の始動直後のように極めて軽負荷の状態にある場合等であって、排気弁を上死点（ＴＤＣ）付近で開弁動作させ、且つ吸気弁の開弁動作を同上死点より遅らせるような場合等には、吸気弁が開弁動作する際、吸気ポート内のガス圧が燃焼室内のガス圧を上回ることで吸気ポート内の新気が燃焼室内に流入し、吸気弁の弁体に対して同弁が開弁動作する方向に力がかかるといったことが起こる。そしてこのような条件下にあっては排気弁として機能する電磁駆動弁と同じように、吸気弁として機能する電磁駆動弁についても、一旦閉弁位置を離脱した弁体が開弁位置側に向かう電磁力に依ることなく開弁位置まで達するに十分、或いはそれを上回る力が加わってしまうと、開弁動作を行う弁体を滑らかに着座させることができず、着座の衝撃で振動や騒音が発生したり、電磁駆動弁自体の耐久性が低下することとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排気弁として機能する電磁駆動弁の開弁動作を、無負荷若しくは軽負荷運転領域で好適に制御することのできる内燃機関を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の目的は、吸気弁として機能する電磁駆動弁の開弁動作を、如何なるバルブタイミングを適用する場合であれ好適に制御することのできる内燃機関を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、電磁力とバネ力との協働により、開弁側の変位端である開弁位置から閉弁側の変位端である閉弁位置にかけて往復動する弁体を備えた電磁駆動弁を排気弁として有する内燃機関において、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向に電磁力を付与する閉弁電磁力付与手段と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向に電磁力を付与する開弁電磁力付与手段と、当該機関の燃焼後、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段と、を備え、前記閉弁電磁力付与手段は、前記旨が認識された場合に前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを要旨とする。
【００１１】
なお、ここでいうガスには、吸入空気、供給される霧状燃料、これらの混合気（混合ガス）、或いは同混合気が燃焼した後に生じる排気等、当該内燃機関内を流動するあらゆる流体が含まれる。
【００１２】
同構成によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【００１３】
また、第２の発明は、電磁力とバネ力との協働により、開弁側の変位端である開弁位置から閉弁側の変位端である閉弁位置にかけて往復動する弁体を備えた電磁駆動弁を吸気弁として有する内燃機関において、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向に電磁力を付与する閉弁電磁力付与手段と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向に電磁力を付与する開弁電磁力付与手段と、前記弁体に対し、該弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体に対し、該弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段と、を備え、前記閉弁電磁力付与手段は、前記旨が認識された場合に前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制することを要旨とする。
【００１４】
同構成によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【００１５】
また、前記弁体が開弁位置から前記閉弁位置に向かう方向にかかるガス圧と、前記弁体が閉弁位置から開弁位置に向かう方向にかかるガス圧との差圧に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置まで達する状態にあるときにはその旨を認識する認識手段を備え、前記閉弁電磁力付与手段は、前記認識に基づいて前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制するのがよい。
【００１６】
同構成によれば、閉弁位置から開弁位置に向かって動作する電磁駆動弁の弁体の離脱動作を抑制することで、前記閉弁位置から離脱した前記弁体がその離脱動作方向にかかる外力の影響により、過度な速度で動作する状態にあっても、開弁位置への到達直前における同弁体の動作の制御を容易にすることができるようになる。
【００１７】
また、前記閉弁電磁力付与手段は、前記弁体が前記閉弁位置からの離脱動作を開始する時期に該弁体に電磁力を付与することにより、当該離脱動作を抑制するのがよい。
【００１８】
同構成によれば、弁体による閉弁位置からの離脱動作に関し、当該離脱動作の開始時期における加速度、若しくは初速度の増大を抑制することで、当該弁体の離脱後動作にかかる制御の緻密性を容易に向上させることができるようになる。
【００１９】
また、前記閉弁電磁力付与手段は、前記弁体が前記閉弁位置からの離脱動作を開始する時期を変更することにより、前記弁体が前記閉弁位置から前記開弁位置に向かう動作を抑制するのがよい。
【００２０】
同構成によれば、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかる状態を好適に回避することとなる。よって、弁体の動作そのものを操作するような制御構造の複雑化を伴うこともなく簡易にその動作抑制を行うことができるようになる。
【００２１】
また、前記認識手段は、予め求められる当該機関の運転状態に関するパラメータに基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を予測認識するのがよい。
【００２２】
同構成によれば、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を、実際に同吸排気弁を駆動することなく正確に予測し、各弁の開弁動作の最適化を図ることができるようになる。
【００２３】
また、前記認識手段は、当該機関の燃焼に供される混合ガスの充填量履歴に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を認識するのがよい。
【００２４】
同構成によれば、電磁駆動弁を介したガス通路（吸気通路若しくは排気通路）及び燃焼室間でのガス流動の態様に基づき、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を正確に推定することができるようになる。
【００２５】
また、当該機関の運転に要求される機関トルクを演算する要求機関トルク演算手段をさらに備え、前記認識手段は、前記演算された機関トルクの履歴に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を認識するのがよい。
【００２６】
同構成によれば、上記ガス流動の大きさを決定づける信頼性の高いパラメータである機関トルク、とくに当該内燃機関の運転状態に基づいて求められる機関トルクの最適値としての要求機関トルクの履歴を適用することにより、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を正確に認識することができるようになる。
【００２７】
また、当該機関の燃焼に供される燃料を噴射供給する燃料噴射手段と、該噴射供給される燃料の供給量を認識する燃料供給量認識手段とを備え、前記認識手段は、前記認識される燃料の供給量に基づいて、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が前記開弁位置に達する状態を認識するのがよい。
【００２８】
同構成によれば、ガス流動の大きさに関連が大きく且つ、本来、機関運転状態の最適化制御に適用されるパラメータである燃料を適用することにより、簡易かつ高い精度で、弁体による閉弁位置からの離脱動作を制御することができるようになる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を電磁駆動弁搭載の内燃機関に適用した第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、電磁駆動弁を吸気弁及び排気弁として搭載する内燃機関に本発明を適用した第１の実施の形態を概略的に示す構成図である。
同図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２１を備えるとともに、吸入行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程の４行程サイクルを繰り返して機関出力を得るガソリンエンジンである。
【００３１】
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。
【００３２】
シリンダブロック１ｂには、機関出力軸であ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と連結されている。
【００３３】
ピストン２２の上方には、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。シリンダヘッド１ａには、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、同点火栓２５に駆動電流を通電するためのイグナイタ２５ａが接続されている。
【００３４】
シリンダヘッド１ａには、２つの吸気ポート２６の開口端と２つの排気ポート２７の開口端とが燃焼室２４に臨むよう形成されている。
また、各吸気ポート２６は、内燃機関１のシリンダヘッド１ａに取り付けられた吸気枝管３３の各開口端と連通している。また、シリンダヘッド１ａには、吸気ポート２６に噴孔を臨ませるように燃料噴射弁３２が取り付けられている。燃料噴射弁３２は、加圧ポンプ（図示略）を介し燃料タンク（図示略）から移送された燃料（ガソリン）を、吸気ポート２６内（燃焼室２４方向）に噴射供給する。
【００３５】
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。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。また、サージタンク３４内には、同サージタンク３４及びこれに連通する吸気管３５、吸気枝管３３内の圧力に応じた電気信号を出力する吸気圧センサ４４が取り付けられている。また、吸気管３５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。スロットル弁３９には、印加電力の大きさに応じてスロットル弁３９を開閉弁駆動するスロットル用アクチュエータ４０と、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、アクセルペダル４２に機械的に接続され該アクセルペダル４２の操作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とが取り付けられている。
【００３６】
一方、内燃機関１の各排気ポート２７は、シリンダヘッド１ａに取り付けられた排気枝管４５の各枝管と連通している。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はその下流にて図示しないマフラーと接続されている。
【００３７】
排気枝管４５には、同排気枝管４５内を流れる排気の空燃比、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。
【００３８】
排気浄化触媒４６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は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）を吸蔵し、流入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に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、若しくは上述した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【００３９】
また、クランクシャフト２３の端部に取り付けられたタイミングロータ５１ａとタイミングロータ５１ａ近傍のシリンダブロック１ｂに取り付けられた電磁ピックアップ５１ｂとからなるクランクポジションセンサ５１は、クランクシャフト２３の回転位相に応じた電気信号を出力することで、クランク角や機関回転数を把握できるようにする。また、シリンダブロック１ｂに取り付けられた水温センサ５２は、内燃機関１の内部に形成された冷却水路１ｃを流れる冷却水の温度を検出する。
【００４０】
一方、吸気ポート２６の各開口端は、シリンダヘッド１ａに進退自在に支持された電磁駆動弁（吸気弁）２８によって開閉されるようになっており、これら吸気弁２８は、シリンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動弁機構（以下、吸気側電磁駆動弁機構という）３０によって開閉弁駆動されるようになっている。
【００４１】
また、排気ポート２７の各開口端はシリンダヘッド１ａに進退自在に支持された電磁駆動弁（排気弁）２９により開閉されるようになっており、これら排気弁２９は、シリンダヘッド１ａに設けられた電磁駆動弁機構（以下、排気側電磁駆動弁機構という）３１によって開閉弁駆動されるようになっている。
【００４２】
以上のように構成された内燃機関１には、同内燃機関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、以下ＥＣＵという）２０が併設されている。
【００４３】
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、吸気圧センサ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。
【００４４】
またＥＣＵ２０には、イグナイタ２５ａ、吸気側電磁駆動弁機構３０、排気側電磁駆動弁機構３１、燃料噴射弁３２等が電気配線を介して接続されており、ＥＣＵ２０は、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、燃料噴射弁３２、吸気側電磁駆動弁機構３０、排気側電磁駆動弁機構３１等を各種駆動回路を介して駆動制御する。
【００４５】
ここで、吸気側電磁駆動弁機構３０と排気側電磁駆動弁機構３１の具体的な構成について詳述する。なお、吸気側電磁駆動弁機構３０と排気側電磁駆動弁機構３１とはほぼ同等の構成を有するため、排気側電磁駆動弁機構３１のみを例に挙げて説明する。
【００４６】
図２は、排気側電磁駆動弁機構３１の内部構造を概略的に示す側断面図である。
同図２に示すように、排気側電磁駆動弁機構３１は、シリンダヘッド１ａの頂面から燃焼室２４（排気ポート２７）にかけて形成された貫通孔内に、軸体と弁体とを一体として備えた排気弁２９の軸体部分を組み込み、これを貫通孔に沿って直線的に往復動作（変位動作）させることにより燃焼室２４に臨む排気ポート２７の開口端を開閉する。
【００４７】
先ず、シリンダヘッド１ａは、その頂面から燃焼室２４に向かって上層部材（アッパヘッド）１ａ'、中層部材（ミドルヘッド）１ａ''、及び下層部材（ロアヘッド）１ａ'''が積層された構造を有する。頂面から排気ポート２７にかけて形成される上記の貫通孔は、これら各層を貫通する３つの孔が連通して形成されることとなっている。
【００４８】
これら３つの孔のうち、アッパヘッド１ａ'に形成された孔３００Ａには、同上層部材１ａ'の上下面それぞれの側からアッパコア（上段）３０１及びロアコア（下段）３０２が組み込まれる。排気弁２９の軸体（弁軸）２９ｂは、これらアッパコア３０１及びロアコア３０２によって取り囲まれた状態で支持され、その上端部をアッパコア３０１の上面に延出させる。また、アッパコア３０１及びロアコア３０２間に確保された間隙Ｇ１内には、弁軸２９ｂに周設された弁駆動体（アーマチャ）３０５が存在する。このアーマチャ３０５は、円板状の軟磁性体からなる。さらに、アッパコア３０１において間隙Ｇ１に臨む部位には、アッパ電磁コイル３０３が埋設されており、ロアコア３０２において同じくＧ２に臨む部位にはロア電磁コイル３０４が埋設されている。
【００４９】
アッパヘッド１ａ'の頂面には、下端部にフランジを形成する円筒形状のアッパキャップ３１０が、アッパコア３０１を覆うかたちで同フランジを介してボルト締着されている。アッパキャップ３１０の上端部は、その内径と同等の外径を有する円柱形状の蓋材３１０ａによって閉塞されている。蓋材３１０ａは、その外周面をアッパキャップ３１０の内周面に螺合することによって取り付けられている。アッパキャップ３１０の蓋材３１０ａ下面には、保持部材３１０ｂ及び同保持部材に上端部を保持されたアッパスプリング３０６が組み込まれている。アッパスプリング３０６はその下端部を、弁軸２９ｂの上端部に固定されたアッパリテーナ３１１に当接させ、同アッパリテーナ３１１（弁軸２９ｂ）を燃焼室２４方向に向かって付勢している。
【００５０】
ミドルヘッド１ａ''を貫通する孔３００Ｂ内では、排気弁２９の弁軸２９ｂがアッパヘッド１ａ'側、及びロアヘッド１ａ'''側に延設される二本の軸体として分離されている。機関運転中、熱膨張により弁軸２９ｂが伸長することによって弁としてのシール性機能を悪化させることが、この分離部位の存在によって防止される。また、分離された両軸体が互いに対峙する部位において、ロアヘッド側に延設される軸体の端部にはラッシュアジャスタ２９ｃが設けられている。このラッシュアジャスタ２９ｃは他方の軸体の端部に設けられたキャップ２９ｄとともに、孔３００Ｂ内に確保された所定間隙Ｇ２に収容されることとなる。ラッシュアジャスタ２９ｃは、排気弁２９が全閉状態（最小リフト量）となったときにのみ油路Ｐ１を通じて供給されるオイルの油圧の作用を介して、その内部に設けられたプランジャをキャップ２９ｄに向かって押し出す機能を有する周知の機構である。このラッシュアジャスタの働きにより両軸体間のあそび（クリアランス）がなくなり両軸体が好適に連動することとなる。
【００５１】
ミドルヘッド１ａ''の孔３００Ｂの一部（下部）は、これと連通するロアヘッド１ａ'''の孔３００Ｃの一部（上部）と併せて、ラッシュアジャスタ２９ｃよりも大きな内径を有する円柱形状のスプリング収容空間Ｇ３を形成している。スプリング収容空間Ｇ３の底面には、ロアスプリング３０７が組み込まれている。ロアスプリング３０７はその上端部を、弁軸２９ｂに周設固定されたロアリテーナ３１２に当接させ、同ロアリテーナ３１２（弁軸２９ｂ）をアッパキャップ３１０方向に向かって付勢している。
【００５２】
スプリング収容空間Ｇ３につづき、同収容空間Ｇ３の内径より小さな内径を有する孔が、同収容空間Ｇ３の底面から排気ポート２７まで貫通する。このスプリング収容空間Ｇ３の底面から排気ポート２７まで貫通する孔の内周には、筒状のバルブガイド２０１が固定されている。この筒状のバルブガイド２０１は、弁軸２９ｂのうち、およそスプリング収容空間Ｇ３の底面から吸気ポート２６に亘る部分を軸方向に沿って進退自在に支持する。
【００５３】
弁軸２９ｂの下端（排気ポート側端部）に固定された弁体２９ａは、燃焼室２４における排気ポート２７の開口端に設けられた弁座２００に着座もしくは離座することによって排気ポート２７の開閉を行う。
【００５４】
なお、弁軸２９ｂの軸方向の長さは、アーマチャ３０５が所定の間隙Ｇ１においてアッパコア３０１とロアコア３０２との中間位置に保持されているとき、すなわちアーマチャ３０５が中立状態にあるときに、弁体２９ａが全開側変位端と全閉側変位端との中間の位置（以下、中開位置という）に保持されるよう設定されているものとする。
【００５５】
このように構成された排気側電磁駆動弁機構３１では、アッパ電磁コイル３０３及びロア電磁コイル３０４へ励磁電流（指示電流）が通電されていない場合は、アーマチャ３０５が中立状態となり、それに伴って弁体２９ａが中開位置に保持される。
【００５６】
排気側電磁駆動弁機構３１のアッパ電磁コイル３０３に励磁電流が通電されると、アッパコア３０１とアッパ電磁コイル３０３とアーマチャ３０５との間には、アーマチャ３０５をアッパコア３０１側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【００５７】
一方、排気側電磁駆動弁機構３１のロア電磁コイル３０４に指示電流が通電されると、ロアコア３０２とロア電磁コイル３０４とアーマチャ３０５との間には、アーマチャ３０５をロアコア３０２側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【００５８】
すなわち排気側電磁駆動弁機構３１では、アッパ電磁コイル３０３とロア電磁コイル３０４とに交互に指示電流が通電されることにより、両電磁コイル３０３，３０４の電磁力とスプリング３０６，３０７の付勢力（バネ力）とが協働してアーマチャ３０５を進退させる。もって弁体２９ａが開閉弁駆動されることになる。このとき、スプリング３０６，３０７のバネ力によってアーマチャ３０５や弁体２９ａに固有振動が発生しているところに、電磁コイル３０３，３０４に対する指示電流の通電タイミングや通電量の変更が加味されることにより、排気弁２９の開閉弁タイミング（バルブタイミング）や開弁量を制御することが可能となる。
【００５９】
次に、ＥＣＵ２０（図１）の電気的構成について詳述する。
図３に示すように、ＥＣＵ２０は、双方向性バス４００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と外部入力回路４０５と外部出力回路４０６とを備えた論理演算回路として構成されている。
【００６０】
外部入力回路４０５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、吸気圧センサ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等各種センサの出力信号をＣＰＵ４０１やＲＡＭ４０３へ送信する。
【００６１】
外部出力回路４０６は、ＣＰＵ４０１から出力される制御信号をイグナイタ２５ａ、燃料噴射弁３２、吸気側電磁駆動弁機構３０、或いは排気側電磁駆動弁機構３１の各種駆動回路３０ｂ，３１ｂ等へ送信する。
【００６２】
ＲＡＭ４０３は、各センサの出力信号や、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といったＣＰＵ４０１の演算結果等を記憶する。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書き換えられる。
【００６３】
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る。
ＲＯＭ４０２は、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、各気筒２１の点火栓２５の点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、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、周知の各種アプリケーションプログラムや、制御マップ等を記憶している。
【００６４】
また、ＲＯＭ４０２は、吸気弁２８を所望の動作タイミングや動作速度をもって開閉弁駆動するための（吸気弁）開弁量制御ルーチンや、排気弁２９をこれも所望の動作タイミングや動作速度をもって開閉弁駆動するための（排気弁）開弁量制御ルーチンを記憶している。上述した各電磁駆動弁機構３０，３１の開閉弁駆動は、これら制御ルーチンに従ってＥＣＵ２０が出力する指令信号に基づいて行われる。
【００６５】
ここで、通常の機関運転時において、ＥＣＵ２０が駆動回路３０ｂ、３１ｂを介して行う各電磁駆動弁機構３０、３１の駆動制御について、排気側電磁駆動弁機構３１を例にとって説明する。
【００６６】
図４（ａ）〜（ｃ）は、内燃機関１が通常の機関運転を行っている場合に、排気側電磁駆動弁機構３１に取り付けられた排気弁２９が閉弁状態から開弁状態に移行し、その後さらに開弁状態から閉弁状態に移行する際、アッパ電磁コイル３０３へ通電される指示電流の電流値（図４（ａ））、ロア電磁コイル３０４への通電される指示電流の電流値（図４（ｂ））、及び同弁２９のリフト量（図４（ｃ）)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。
【００６７】
先ず、図４（ａ）に示すように、アッパ電磁コイル３０３に通電する指示電流は、排気弁２９の開弁動作が開始される直前まで所定の電流値Ｉ１に保持する。この状態から同電流値Ｉ１を電流値Ｉ３（「０」値であるのが好ましい）まで降下させることにより、排気弁２９の開弁動作が開始される（時刻ｔ０）。
【００６８】
また、図４（ｂ）に示すように、上記アッパ電磁コイル３０３に通電される指示電流が電流値Ｉ３に降下された後所定時間が経過すると、ロア電磁コイル３０４に通電する指示電流が、電流値Ｉ３とほぼ同等の電流値Ｉ４（「０」値であるのが好ましい）を維持している状態から、比較的大きな電流値Ｉ５まで上昇する（時刻ｔ１）。この電流値Ｉ５は所定時間維持され、その後電流値Ｉ６まで降下する（時刻ｔ６）。
【００６９】
すなわち、両電磁コイル３０３，３０４に全く通電が行われていない状態でも、アーマチャ３０５を中立状態に保持するスプリングの付勢力が働いている。このため、排気弁２９を閉弁状態に保持するには、所定値Ｉ１の電流（保持電流）がアッパ電磁コイル３０３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、電流値Ｉ３まで降下することで（時刻ｔ０）、スプリングの付勢力がアーマチャ３０５を中立状態に復元させる力として作用し、開弁動作が開始される。
【００７０】
その後、時刻ｔ１においてロア電磁コイル３０４に所定値Ｉ５の指示電流が通電される。この所定値Ｉ５の指示電流は、排気弁２９が開弁位置に達するために必要な力の不足分を吸引力として補い、アーマチャ３０５をロア電磁コイル３０４に到達（着座）させる。その後は、アーマチャ３０５を中立状態に復元させるスプリングの付勢力にうち勝つだけの吸引力をロア電磁コイル３０４に与える所定値Ｉ６の電流（保持電流）の通電が次回の閉弁動作の開始まで持続されることとなる（時刻ｔ２〜ｔ３）。
【００７１】
すなわち、図４（ｃ）に示すように、アーマチャ３０５がアッパ電磁コイル３０３に当接（着座）した状態（最小リフト量）にある排気弁２９が、所定のタイミングで遷移（変位）を開始する。そしてスプリングによるバネ力によりある程度まで加速した後、ロア電磁コイル３０４の電磁力によって吸引され、開弁状態になったところ（最大リフト量）で停止する。
【００７２】
また、閉弁動作に関しては、アッパ電磁コイル３０３への通電が上記閉弁動作におけるロア電磁コイル３０４への通電と同様の態様で実行される一方、ロア電磁コイル３０４への通電が上記閉弁動作におけるアッパ電磁コイル３０３への通電と同様の態様で実行される。
【００７３】
すなわち、図４（ａ）〜（ｃ）に併せ示すように、ロア電磁コイル３０４に通電されている保持電流の電流値Ｉ６が、再び電流値Ｉ４まで下降するとともに（時刻ｔ３）、やや遅れてアッパ電磁コイル３０３へ通電される電流の電流値Ｉ３が電流値Ｉ７まで上昇する（時刻ｔ４）。その後電流値Ｉ７は、保持電流の値に相当する電流値Ｉ１まで下降する（時刻ｔ５）。こうした両電磁コイル３０３，３０４への通電態様に対応し、排気弁２９のリフト量が最大リフト量（開弁状態）から最小リフト量（閉弁状態）まで滑らかに移行する。
【００７４】
なお、吸気側電磁機構３０への通電態様と吸気弁２８の動作態様との関係も、上述した排気側電磁機構３１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。
【００７５】
次に、上記排気弁２９の開閉弁動作に関し、両電磁コイル３０３，３０４への通電量を制御すべくＥＣＵ２０によって行われる制御手順の概要について、フローチャートを参照して説明する。
【００７６】
図５には、アッパ電磁コイル３０３及びロア電磁コイル３０４へ供給される指示電流について、その電流量（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。
【００７７】
同ルーチンは、ＥＣＵ２０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、所定時間毎に周期的に実行される。
同ルーチンに処理が移行すると、ＥＣＵ２０は先ず、ステップＳ１において、排気弁２９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。そして、この判断が肯定である場合には続くステップＳ２に移行し、否定である場合には本ルーチンを一旦抜ける。
【００７８】
ステップＳ２においては、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、吸気圧センサ４４、およびクランクポジションセンサ５１等の出力信号に基づく各種信号に基づいて、スロットル弁３９の開度、アクセルの踏み込み量、吸気圧、機関回転数といった内燃機関１の現在の運転状態に関する各種パラメータを認識する。また、上記アクセルの踏み込み量や機関回転数に基づき、内燃機関１が最適な運転状態を保持すために最適な機関トルク（要求トルク）を求めておく。
【００７９】
続くステップＳ３においては、上記ステップＳ２で認識した運転状態に関する各種パラメータおよび要求トルクに基づいて、開弁動作の開始タイミング（バルブタイミング）若しくは閉弁動作の開始タイミング（バルブタイミング）や弁体２９ａの動作速度を含めた排気弁２９の動作態様を設定する。
【００８０】
ここで設定された排気弁２９の動作態様を実現すべく、後続のステップＳ４においては、駆動対象となる排気弁２９（作動弁）について指示電流の電流波形を決定する。なお、ここでいう指示電流の電流波形とは、先の図４（ａ）及び図４（ｂ）において説明した電流値Ｉ１，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５，Ｉ６及びＩ７の大きさや通電開始タイミング、さらに当該各電流値間の切り替えタイミング等を意味する。
【００８１】
そして、続くステップＳ５において、各排気側電磁駆動弁機構３１に対し、決定された電流波形からなる指示電流を駆動回路３１ｂ（図３参照）を通じ供給することとなる。
【００８２】
上記処理手順に基づき、本ルーチンでは、内燃機関１の各気筒２１上に設けられた個々の排気側電磁駆動弁機構３１に開閉弁動作を実行させる。
ところで、内燃機関１の運転状態が特定の領域、例えば、アイドリング運転時や平地や下り坂での等速度走行時等といった無負荷領域若しくは軽負荷領域にある場合、排気弁２９が開弁動作する際、排気ポート２７内のガス圧が燃焼室２４内のガス圧を上回ることで排気ポート２７内の排気が燃焼室２４内に逆流し、排気弁２９の弁体２９ａに対して同弁２９ａが開弁動作する方向に力がかかることがある。
【００８３】
例えば図６は、内燃機関１の運転状態が上述したような特定領域にある際、燃焼室２４内の容積Ｖと、同燃焼室２４内の圧力Ｐとの関係が一回の機関サイクル（吸入行程、圧縮行程、燃焼行程及び排気行程を巡回するサイクル）中でどのように変化するかを示すグラフである。図中において、各点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＩｇは、各々吸気弁２８の開弁動作開始時期（点Ａ）、排気弁２９の閉弁動作開始時期（点Ｂ）、吸気弁２８の閉弁動作開始時期（点Ｃ）、排気弁２９の開弁動作時期（点Ｄ）及び点火時期（Ｉｇ）に相当する。また、横軸上に示す容積Ｖtdcはピストン２２が最上位にある時（上死点）の燃焼室内容積に相当し、容積Ｖbdcは同じくピストン２２が最下位にある時（下死点）の燃焼室内容積に相当する。そして概ね、点Ａから点Ｃまでの区間は吸入行程、点Ｃから点Ｉｇまでの区間は圧縮行程、点Ｉｇから点Ｄまでの区間は燃焼行程、点Ｄから点Ａまでの区間は排気行程にあたる。
【００８４】
ここで、内燃機関１の運転状態が中高負荷領域にある場合には、燃焼行程の終了後、排気弁２９の開弁動作が開始する際、燃焼室２４内の圧力は大気圧Ｐ０を上回り、排気ポート２７内の圧力は排気流動に起因する慣性力により多少は上下するが、概ね大気圧Ｐ０と同程度であるのが通常である。すなわち、機関運転状態が中高負荷領域にある場合、燃焼行程の終了後、排気弁２９が開弁動作を開始する際に燃焼室２４内の圧力Ｐが排気ポート２７内の圧力を上回っているため、排気弁２９の弁体２９ａに対し、総体的には閉弁動作方向に向かう外力が付与される。
【００８５】
ところが、同図６に示す機関サイクルが従う条件のように、内燃機関の運転状態が無負荷領域や軽負荷領域にある場合、燃焼行程の終了時、すなわち排気弁２９が開弁動作を開始する際に、燃焼室２４内の圧力Ｐが大気圧Ｐ０を下回ることがある。さらにこのような無負荷領域若しくは軽負荷領域では、排気流動も十分活発でないため排気ポート２７内の圧力は大気圧Ｐ０とほぼ同等の圧力に留まり、相対的には燃焼室２４内の圧力Ｐが排気ポート２７内の圧力を下回ることになる。ちなみに、同図６中において、排気弁２９による開弁動作の開始（点Ｄ）に伴い燃焼室２２内の圧力Ｐが大気圧Ｐ０近傍まで上昇するのは、排気ポート２７から燃焼室２４内に向かって排気が逆流するためである。
【００８６】
このような条件下において排気弁２９では、閉弁位置を離脱する弁体２９ａに対し、その離脱方向に向かって通常付与されるバネ力および電磁力を合成した力以上の力が加わることとなる。
【００８７】
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関１では、当該機関の運転状態が上述した特定領域（以下、第１の特定領域という）にある場合、排気弁（電磁駆動弁）１９を開弁動作させるにあたり以下に説明する通電制御を実行する。
【００８８】
図７（ａ）〜（ｃ）は、第１の特定領域において排気弁２９が開弁動作を行う場合、アッパ電磁コイル３０３（図７（ａ））及びロア電磁コイル３０４（図７（ｂ））に通電される電流の電流値がどのように変化し、またそのような電流値の変化に対応して同弁２９のリフト量（図７（ｃ）)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。なお、同図７（ａ）及び図７（ｂ）中に示す電流値Ｉ１，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５及びＩ６は、先の図４（ａ）及び図４（ｂ）において同一符号の付された各電流値と同等の機能を有し、同図７（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示す時刻ｔ０，ｔ１及びｔ２もまた、図４（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示した同一符号の各時刻と同等の意義を有する。
【００８９】
ここで、第１の特定領域において燃焼行程終了時の燃焼室２４内の圧力Ｐが排気ポート２７内の圧力を下回ることとなり、両者間の圧力差に起因して開弁動作を開始する排気弁２９に対し開弁動作方向への外力が作用することとなるのは上述した通りである。この際、中高負荷領域においてアッパ電磁コイル３０３に対して行う通電制御と同様に図７（ａ）中に一点鎖線で示す態様で通電を行うとすれば、図７（ｃ）中に同じく一点鎖線で示すように、閉弁位置から開弁位置に向かう排気弁２９が過度に加速され、十分な減速が行われないまま着座することとなってしまう。このとき、ローア電磁コイル３０４より発生する吸引力を弱めたとしても、その効果によってアーマチャ３０５を減速させることは難しい。
【００９０】
排気ポート２７から燃焼室２４内へ向かう（逆流する）ガス圧と、スプリングの復元力とを合成した力のみによって閉弁位置を離脱したアーマチャ３０５が開弁位置まで達してしまうような条件下では、たとえロア電磁コイル３０４に電流値Ｉ５の指示電流を通電する期間（時刻ｔ１〜ｔ２）その電流値（Ｉ５）を「０」値に設定したとしても着座速度を抑制することはできないからである。
【００９１】
それどころか、着座したアーマチャ３０５をロア電磁コイル３０４に保持するための電流値Ｉ６を「０」値より立ち上げるとすれば、所定の立ち上げ時間を要することとなるため、ロア電磁コイル３０４には予め少なくとも電流値Ｉ６相当の指示電流を通電しておくことが好ましい。
【００９２】
すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２若しくはそれ以前、ロア電磁コイル３０４に通電される最小現の指示電流ですら、開弁位置に向かうアーマチャ３０５の動作を加速させることにはなれ、抑制する作用を及ぼし得ない。
【００９３】
そこで本実施の形態にかかる内燃機関１では、同図７（ａ）中に実線で示すように、第１の特定領域において排気弁２９に閉弁動作を開始させる際、その直前まで保持されていた電流値Ｉ１を一旦電流値Ｉ２まで下げ（時刻ｔ０）、同電流値Ｉ２を所定時間保持した後、電流値Ｉ３までさらに下降させる（時刻ｔｈ）よう排気側電磁駆動弁機構３１への通電制御を行う。
【００９４】
以下、電流値Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、過渡的に適用する電流値Ｉ２の特性について詳しく説明する。
図８には、アッパ電磁コイル３０３に通電する電流値の大きさと、同コイルより発生する電磁力（吸引力）の大きさとの関係を示す。
【００９５】
一般的な電磁コイル（電磁石）の示す特質と共通して、同図８に示すように、ロア電磁コイル３０３へ通電する電流値を増大すればこれに従い発生する電磁力も単調に増大する傾向を示す。電流値Ｉ１は、先の図４（ａ）や図７（ａ）についてした説明からも明らかなように、アーマチャ３０５をアッパ電磁コイル３０３に吸引保持しておくのに十分な電磁力Ｆ１を発生させる電流量に相当する。実際、アーマチャ３０５がアッパ電磁コイル３０３との当接位置（閉弁位置）にある時に発揮されるスプリングのバネ力（最大スプリング力）と同等の電磁力Ｆｍを発生する電流量（電流値）Ｉｍを十分に上回る値に設定しておくのが好ましい。一方、電流値Ｉ２は、同電流値Ｉｍ未満の値に設定する。
【００９６】
すなわち、電流値Ｉ２は、スプリングによるバネ力に逆らって排気弁２９を閉弁位置に保持しておく電磁力を発生するための電流値には満たないものの、閉弁位置からの離脱動作を開始する排気弁２９の加速を緩和するために十分な電磁力、言い換えれば、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力を、十分に相殺することのできる反力を発生させる電流値に相当する。
【００９７】
なお、上記アッパ電磁コイル３０３への通電制御に関する各電流値やそれら電流値相互間の切り替えタイミングの決定は、ロア電磁コイル３０４への通電制御に関するものと併せて、先の「開弁量制御ルーチン」（図５参照）におけるステップＳ４においてなされる。そしてこのとき、アッパ電磁コイル３０３への通電制御に関し、電流値Ｉ２を適用するか否か、また電流値Ｉｍ（図８）未満でどの程度の大きさに設定するのかといった決定は、同制御ルーチンのステップＳ２において認識される各種の運転状態パラメータや、要求トルク等に基づいて行われる。
【００９８】
このように、内燃機関１では、特定の条件下（第１の特定領域）における排気弁２９（弁体２９ａ）の開弁動作、特にその初期動作にかかる駆動制御に関し、アッパ電磁コイル３０３に通電されている保持電流（電流値Ｉ３）を直接電流値Ｉ３（通常は「０」値）に切り替えず、上記最大スプリング力（Ｆｃ）を少なくとも下回る電磁力を発生させる電流値Ｉ２まで下降させこととしている。
【００９９】
この電流値Ｉ２への切り替え後の指示電流に基づいて発生する電磁力は、アーマチャ３０５をアッパ電磁コイル３０３（閉弁位置）に当接保持しておくまでには及ばないまでも、アッパ電磁コイル３０３から離脱するアーマチャ３０３（閉弁位置から離脱する弁体２９ａ）の離脱速度、若しくは加速度を抑制することになり、その動作方向にかかる外力を相殺してアーマチャ３０３が過度に加速されるのを好適に防止する。
【０１００】
排気弁２９の開弁動作に関し、スプリングのバネ力（復元力）による同弁２９の駆動力の不足分は、ロア電磁コイル３０４による電磁力によって補うことが容易である上、その通電量を加減することで着座の際の速度を最小化するよう制御するができる。
【０１０１】
従って、本実施の形態にかかる内燃機関１によれば、同排気弁２９による開弁位置での滑らかな着座を容易に実現することができるようになる。
なお、電流値Ｉ１を電流値Ｉ２に切り替えた後、電流値Ｉ３まで下降させる遷移期間として、アッパ電磁コイルへの通電量を、例えば図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、直線的、、或いは多段階に亘り除変する期間を設定してもよい。
（第２の実施の形態）
次に、本発明を電磁駆動弁搭載の内燃機関に適用した第２の実施の形態について、第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１０２】
なお、当該第２の実施の形態にあって、適用対象とする内燃機関、同機関に搭載される各電磁駆動弁機構、並びにＥＣＵのハードウエア構成について、その基本構成は先の第１の実施の形態で図１〜図３において各々示したものとほぼ同様である。また、先の図５で説明した「開弁量制御ルーチン」も、その基本的な処理手順については第１の実施の形態と同様の態様である。よって、それらハードウエア構成及び基本的な処理手順に関するここでの重複する説明は割愛する。
【０１０３】
先ず、第２の実施の形態にかかる内燃機関１のＥＣＵ２０が実行する排気側電磁駆動弁機構３１（電磁コイル３０３，３０４）への通電制御について、その概要を説明する。
【０１０４】
先の第１の実施の形態では、第１の特定領域における排気弁２９の開弁動作に関し、アーマチャ３０５をアッパ電磁コイル３０３に当接保持するための保持電流に相当する電流量（電流値）Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、過渡的に電流値Ｉ２を適用することにより、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力を相殺する制御を実行することとした。
【０１０５】
こうした制御構造に替え、第２の実施の形態においては、第１の特定領域における排気弁２９の開弁動作の開始時期（バルブタイミング）を変更することにより、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力を相殺する制御を実行する。
【０１０６】
図１０は、第２の実施の形態にかかる内燃機関１の運転状態が第１の特定領域にある際、燃焼室２４内の容積Ｖと、同燃焼室２４内の圧力Ｐとの関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを、図６と同一の態様で示すグラフである。
【０１０７】
同図１０に実線で示すように、内燃機関１はその運転状態が第１の特定領域にある場合、排気弁２９の開弁動作開始時期を本来のタイミングにあたる点Ｄ（図６を併せ参照）よりも早め、点Ｄ’に設定する。このようなバルブタイミングの変更制御を実行することにより、当該機関１の燃焼後、燃焼室２４の圧力が大気圧Ｐ０（排気ポート２７内の圧力）を下回る前に、排気弁２９が開弁動作を行うこととなる。すなわち、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力は、燃焼室２４から排気ポート２７に向かう方向、すなわち排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働くこととなる。
【０１０８】
次に、こうした排気弁２９のバルブタイミングの変更を行うにあたり、排気側電磁駆動弁機構３１（電磁コイル３０３，３０４）に対して実行される通電制御について説明する。
【０１０９】
図１１（ａ）〜（ｃ）は、第１の特定領域において本実施の形態にかかる内燃機関１の排気弁２９が開弁動作を行う場合、アッパ電磁コイル３０３に通電される電流の電流値（図１１（ａ））及びロア電磁コイル３０４に通電される電流の電流値（図１１（ｂ））がどのように変化し、またそのような電流値の変化に対応して同弁２９のリフト量（図１１（ｃ）)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。なお、同図１１（ａ）及び図１１（ｂ）中に示す電流値Ｉ１，Ｉ３，Ｉ４，Ｉ５及びＩ６は、先の図７（ａ）及び図７（ｂ）において同一符号の付された各電流値と同等の機能を有し、同図１１（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示す時刻ｔ０，ｔ１及びｔ２もまた、図７（ａ）〜（ｃ）の時間軸上に示した同一符号の各時刻と同等の意義を有する。また、各図１１（ａ）〜（ｃ）において、一点鎖線で示す電流値若しくはリフト量の変化態様は、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９の動作方向に作用する外力の影響を考量しない従来の通電制御に基づくものであり、実線で示す電流値若しくはリフト量の変化態様が本実施の形態にかかる内燃機関１が実行する通電制御に基づくものである。
【０１１０】
図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を併せ参照すると、従来の通電制御に基づいて設定される電流波形（以下、基準電流波形という）と、本実施の形態における通電制御に基づいて設定される電流波形（以下、進角電流波形という）とを比較した場合、進角電流波形にかかる電流値Ｉ１や電流値Ｉ５の指示電流を開始するタイミングが基本電流にかかるものより所定時間早められている。
【０１１１】
基準電流波形に基づいて通電制御を行った場合、排気ポート２７から燃焼室２４内に逆流する排気により開弁動作する排気弁２９が、その動作方向に向かって外力を受けて過度に加速され、高い動作速度を維持したまま開弁位置に着座することとなる。
【０１１２】
この点、進角電流波形に基づく通電制御によれば、先の図１０において説明したように、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力が、燃焼室２４から排気ポート２７に向かう方向、すなわち排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働く条件を選択して排気弁２９の開弁動作を実行することとなる。このため、排気弁２９による閉弁位置からの動作、およびその後の変位動作が好適に抑制され、スプリングのバネ力のみでは開弁位置まで到達しない条件が設定されることになる。この排気弁２９が開弁位置に到達するための力（若しくはエネルギー）をロア電磁コイル３０４の電磁力によって補うことは容易であり、その電磁力を加減する制御を併せ行えば着座動作の最適化が図られることは先の第１の実施の形態において説明した通りである。
【０１１３】
従って、上記第２の実施の形態、すなわち上記のようなバルブタイミングの変更制御によっても、同排気弁２９による開弁位置での滑らかな着座を容易に実現することができるようになる。
【０１１４】
なお、このような進角電流波形を適用して排気弁２９の開弁時期を早めれば、排気温度は上昇する傾向を示すこととなるため、排気浄化触媒４６の暖機が促進されるといった効果も奏されることとなる。
（変形例）
なお、上記第２の実施の形態では、排気弁２９の開弁動作時期を本来のタイミングよりも早めることにより、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力が、排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働くこととなる条件で同排気弁２９が開弁動作するよう制御することとしたが、排気弁２９の開弁動作時期を本来のタイミングよりも遅らせることによってもこれとほぼ同等の効果を得ることができる。
【０１１５】
すなわち、図１２において先の図１０と同一の態様で示すように、内燃機関１はその運転状態が第１の特定領域にある場合、排気弁２９の開弁動作開始時期を本来のタイミングにあたる点Ｄ（図６を併せ参照）よりも遅らせ、点Ｄ''に設定する。このようなバルブタイミングの変更制御を実行することにより、当該機関１の燃焼後、燃焼室２４の圧力が大気圧Ｐ０（排気ポート２７内の圧力）を下回った後、再度上回るようになるのを待って、排気弁２９が開弁動作することとなる。
【０１１６】
また、先の図１１（ａ）〜（ｃ）と同じく図１３（ａ）〜（ｃ）のタイムチャートに示すように、こうしたバルブタイミングの変更を行うには、従来の通電制御に基づいて設定される電流波形（基準電流波形；一点鎖線にて図示）と比べ、電流値Ｉ１や電流値Ｉ５等を時間軸上において遅らせた電流波形（遅角電流波形；実線にて図示）に基づいて通電制御を実行する。
【０１１７】
そしてこのような遅角電流波形を適用することによっても、図１３（ｃ）に示すように、従来の通電制御に比べ、第１の特定領域において排気弁２９の開弁動作を滑らかにすることができるようになる。
【０１１８】
すなわち、先の進角電流波形を適用した通電制御と同様、燃焼室２４内の圧力と排気ポート２７内の圧力との差圧に起因して排気弁２９に作用する外力が、燃焼室２４から排気ポート２７に向かう方向、すなわち排気弁２９の開弁動作を抑制する方向に働く条件を選択して排気弁２９の開弁動作を実行することとなる。このため、排気弁２９による閉弁位置からの動作、およびその後の変位動作が好適に抑制され、スプリングのバネ力のみでは開弁位置まで到達しない条件が設定されることになる。この排気弁２９が開弁位置に到達するための力（若しくはエネルギー）をロア電磁コイル３０４の電磁力によって補うことは容易であり、その電磁力を加減する制御を併せ行えば着座動作の最適化が図られることも先の進角電流波形を適用した通電制御による効果と同様である。
【０１１９】
なお、このような遅角電流波形を適用して排気弁２９の開弁時期を遅延させると、燃焼室２４内に燃焼ガスが閉じ込められる期間が長くなるため、当該機関１からの未燃炭化水素（ＨＣ）の排出が抑制されるといった効果も奏されることとなる。
（第３の実施の形態）
次に、本発明を電磁駆動弁搭載の内燃機関に適用した第３の実施の形態について、第１及び第２の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【０１２０】
なお、当該第３の実施の形態にあっても、適用対象とする内燃機関、同機関に搭載される各電磁駆動弁機構、並びにＥＣＵのハードウエア構成について、その基本構成は先の第１の実施の形態で図１〜図３において各々示したものとほぼ同様である。また、先の図５で説明した「開弁量制御ルーチン」も、その基本的な処理手順については第１の実施の形態と同様の態様である。よって、それらハードウエア構成及び基本的な処理手順に関するここでの重複する説明は割愛する。
【０１２１】
上記第１及び第２の実施の形態において説明した電磁駆動弁機構への通電制御は、何れも内燃機関の運転状態が第１の特定領域にある場合に、排気弁の開弁動作に関して実行するものであった。
【０１２２】
この他、吸気弁２８が開弁動作を行う際にも、燃焼室２４の圧力が吸気ポート２６内の圧力を下回り、閉弁位置を離脱する弁体に対し、その離脱方向に向かって通常付与されるバネ力および電磁力を合成した力以上の力が加わることがある。このような場合にも、燃焼室２４内の圧力と吸気ポート２６内の圧力との差圧に起因して吸気弁２８の動作方向に作用する外力の影響を考量しない通電制御を吸気側電磁駆動弁機構３０に対して行うとすれば、排気側電磁駆動弁機構３１に関する場合と同様、開弁動作を行う弁体が過度に加速され、これを滑らかに着座させることができなくなることは先の従来の技術においても説明した通りである。
【０１２３】
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関１は、吸気側電磁駆動弁機構３０についても、内燃機関１の運転状態に関する特定領域、すなわち、吸気弁２８の開弁動作時、吸気ポート２６内の圧力が燃焼室２４内の圧力を上回り、アーマチャ（図示略）に電磁力が付与されなくとも吸気弁２８が開弁位置まで到達してしまう状態（領域）にある場合には、閉弁位置から開弁位置に向かう吸気弁２８の動作を抑制するための電磁力を、吸気側電磁駆動弁機構３０のアッパ電磁コイル（図示略；排気側電磁駆動弁機構３１のアッパ電磁コイル３０３に相当する）に発生させる。
【０１２４】
例えば、図１４は、第３の実施の形態にかかる内燃機関１の運転状態が特定領域（以下、便宜上、第２の特定領域という）にある際、燃焼室２４内の容積Ｖと、同燃焼室２４内の圧力Ｐとの関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを、先の図６等と同一の態様で示すグラフである。
【０１２５】
ここでいう第２の特定領域としては、例えば内燃機関１の始動直後等といった低温作動時における運転状態がある。このような場合、同図１４に示すように、排気弁２９の閉弁後に吸気弁の開弁を行うといったいわゆるバルブオーバーラップ期間を有しないバルブタイミングで吸気弁２８及び排気弁２９を作動させるよう両電磁駆動弁機構３０，３１を駆動する。ちなみに、このような機関サイクル（若しくはバルブタイミング）は、吸気ポート２６に噴射供給される燃料と空気との混合ガスを、吸気弁２８が開弁するのと同時に燃焼室２４内に流れ込ませるよう意図的に設定される。このようなバルブタイミングを適用することにより、混合ガスが速やかに燃焼室２４内に流入して断熱膨張し、燃料の霧化が促進されることで、低温条件下での燃焼悪化が好適に抑制されるといった効果が得られる。
【０１２６】
すなわち、このような機関サイクル（バルブタイミング）を設定すれば、必然的に吸気弁２８の開弁動作時における燃焼室２４内の圧力が吸気ポート２６内の圧力Ｐ１を下回ることとなるため、開弁動作を行う吸気弁２８に対し、閉弁位置から開弁位置に向かう外力が発生することとなる。
【０１２７】
また例えば、内燃機関１を搭載した車両が降板走行の状態にある場合等には、負の機関トルクを発生させるよう当該機関の運転状態を制御することがある。こうな運転状態も、ここでいう第２の特定領域に相当する。すなわち、このように意図的に負のトルクを発生させる場合、内燃機関１は、好ましくは燃料供給を停止（フューエルカットを実行）して機関燃焼を中断するとともに、バルブオーバーラップ期間を有しないバルブタイミングで吸気弁２８及び排気弁２９を作動させるよう両電磁駆動弁機構３０，３１を駆動する。
【０１２８】
このような条件下においても、吸気弁２８の開弁動作時における燃焼室２４内の圧力が吸気ポート２６内の圧力Ｐ１を下回ることとなるため、開弁動作を行う吸気弁２８に対し、閉弁位置から開弁位置に向かう外力が発生することとなる。
【０１２９】
そこで、本実施の形態にかかる内燃機関１では、こうした第２の特定領域において吸気弁２８を開弁させる際には、先の図７（ａ）及び図７（ｂ）に示したタイムチャートとほぼ同一の変化態様を示す電流波形を吸気側電磁駆動機構３０のアッパ電磁コイル及びロア電磁コイルへの通電制御に適用して、吸気弁２８の開弁動作を制御する。
（運転状態に関する認識）
ところで、上記第１〜第３の実施の形態にかかる各内燃機関１が排気電磁駆動弁機構３１への通電制御（第１又は第２の実施の形態）、若しくは吸気側電磁駆動弁機構３０への通電制御（第３の実施の形態）を行う場合、何れも先の「開弁量制御ルーチン」（図５参照）の処理手順に従って指示電流の電流波形を決定することは上述した通りである。
【０１３０】
ここで、電磁駆動弁機構３０又は３１のアーマチャをアッパ電磁コイルに当接保持するための保持電流に相当する電流量（電流値）Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、電流値Ｉ２を過渡的に適用するか否かに関する判断（第１、第３の実施の形態）、或いは遅角（進角）電流波形の適用に関する判断（第２の実施の形態）にあたっては、内燃機関１の運転状態が上述した第１の特定領域、或いはこれも上述した第２の特定領域に属するか否かの認識に基づくこととなる。
【０１３１】
このような認識は、上記「開弁量制御ルーチン」のステップＳ２で説明した各種運転状態に関するパラメータや要求トルクの認識に基づいて、例えば予め設定しておくマップを参照することで同ルーチンのステップＳ３において行うこととなる。
【０１３２】
以下、「開弁量制御ルーチン」のステップＳ２及び続くステップＳ３において行われる第１の特定領域に関する認識、或いは第２の特定領域に関する認識として好適に適用される具体例について説明する。
【０１３３】
図１５は、上記第１〜第３の実施の形態にかかる各内燃機関１に共通する機関サイクルの周期（排気行程から吸入行程、圧縮行程、燃焼行程へと順次続く）、燃料噴射時間、点火時期、及び吸排気弁のリフト量の推移を同一時間軸上に示すタイムチャートである。
【０１３４】
同図１５に示すように、任意のＮ回目機関サイクルと、その前回（Ｎ−１回目）機関サイクルについて、各々の機関サイクル中における排気弁２９の開閉弁動作（リフト量の増大及び減少として実線ＥＸにより図示）と、これに続く吸気弁２８の開閉弁動作（リフト量の増大及び減少として二点鎖線ＩＮにより図示）とが行われる。ここで、燃料噴射弁３２による吸気ポート２６への燃料噴射は、一回の噴射時間を期間ＴＡＵとして吸気弁２８の開弁動作前に行われるのが通常であり、また、点火時期は、同図１５におけるタイムチャート上、各機関サイクルの最終行程（燃焼行程）の開始点にあたる。なお、Ｎ回目機関サイクルで適用される燃料噴射量（燃料噴射時間）ＴＡＵは、それまでに検出された吸気圧や機関回転数の履歴に基づき同Ｎ−１回目機関サイクルにおける吸気弁２８の閉弁動作終了時までに決定する。
【０１３５】
そこで、Ｎ−１回目機関サイクルの終了までに得られた各種運転状態パラメータに基づいて、Ｎ回目機関サイクルにかかる運転状態が属することになる領域が第１の特定領域若しくは第２の特定領域に属することになるか否かを推定認識することとしてもよい。
【０１３６】
例えば、Ｎ回目サイクルにおける排気弁開弁時のガス流動（燃焼室２４から排気ポート２７に向かうガス流動）は、Ｎ−１回目サイクルにおいて燃焼室２４内にどれだけの混合ガスが充填されたか、その充填量より推定することができる。そこで、Ｎ−１回目サイクルの進行中に得られた吸気圧（吸気圧センサ４４の出力信号に基づく）と、吸気弁２８の閉弁時における燃焼室内容積Ｖ（クランクポジションセンサ５１の出力信号に基づく）とを求め、さらに両者の関数（積）に基づいて燃焼室２４内に充填される混合ガスの充填量を推定すれば、この推定された混合ガスの充填量に基づいてＮ回目機関サイクルにかかる運転状態が属する領域を特定することとしてもよい。この他、吸気ポート２６内の圧力に応じた信号を出力する吸気ポート圧センサを内燃機関１の吸気ポート２６に取り付ければ、吸気圧センサ４４の出力信号に替え、吸気ポート圧センサの出力信号に基づき一層高い精度で高い混合ガスの充填量を推定することもできる。
【０１３７】
また、内燃機関１が、Ｎ回目サイクル或いはＮ−２回目以前のサイクルにおいて得られる混合ガスの充填量に基づいて、Ｎ回目サイクルで適用される燃料噴射量ＴＡＵを決定する制御をおこなっている場合には、この決定された燃料噴射量ＴＡＵに基づいて上記第１の特定領域や第２の特定領域を定義づけることとしてもよい。
【０１３８】
とくに、燃料噴射量ＴＡＵに基づいて上記第１の特定領域や第２の特定領域を定義づける制御構造によれば、例えば、「燃料噴射量ＴＡＵが所定値以下なら内燃機関１の運転状態が第１の特定領域、或いは第２の特定領域に属すると認識する」といったように、ＥＣＵ２０にとってごく小さな演算負荷で各特定領域の定義づけを的確に行うことができる。特にフューエルカットの実行・不実行に関係する第２の特定領域の定義づけは、この燃料噴射量ＴＡＵに基づいて行うのが好ましい。
【０１３９】
また、各種運転状態に基づいて現在の要求トルクを演算し、この要求トルクを基本量として吸排気弁のバルブタイミング、燃料噴射量、及び点火時期等といった各種運転条件を統括的に制御する方法を適用して機関運転を行う内燃機関にあっては、単に要求トルクのみに基づいて第１の特定領域や第２の特定領域の定義づけを行ってもよい。
【０１４０】
すなわち、Ｎ−１回目サイクルにおける各運転状態に基づいて演算された要求トルクが所定値以下である場合には、当該機関の運転状態が第１の特定領域、若しくは第２の特定領域にあると認識して、電磁駆動弁機構３０又は３１のアーマチャをアッパ電磁コイルに当接保持するための保持電流に相当する電流量（電流値）Ｉ１を電流値Ｉ３まで下降させる際、電流値Ｉ２を過渡的に適用する制御（第１、第３の実施の形態）や、遅角（進角）電流波形を適用する制御（第２の実施の形態）を実施するようにしてもよい。
【０１４１】
なお、上述したように、内燃機関の運転状態が第１の特定領域や第２の特定領域にあるか否かに関する認識は、いずれも排気弁若しくは吸気弁の開弁動作開始直後のガス流動の状態の予測に基づくものである。このため、予測値の誤差や、当該ガス流動の状態が過渡的に変化する際に生じる予測の追従遅れを予め加味して、上記運転状態に関する認識を行うのが好ましい。すなわち、上記内燃機関の運転状態が第１の特定領域や第２の特定領域にあるか否かを認識するための判定基準は、当該第１の特定領域や第２の特定領域の範囲をやや広げたかたちで設定するのが好ましい。実際には第１若しくは第２の特定領域内ある運転状態で、電流値Ｉ２を適用する通電制御や遅角（進角）電流波形を適用する制御を実行しない場合には、開弁時における吸気弁２８若しくは排気弁２９の動作速度（着座速度）が過度となることを免れない一方、実際には当該各特定領域外にある運転状態で、電流値Ｉ２を適用する通電制御や遅角（進角）電流波形を適用する制御を実行することとなっても、ロア電磁コイルの電磁力を付与することによって各弁２８，２９の開弁にかかる動作速度の不足分を補うことは容易だからである。
【０１４２】
また、周知の吸気ポート圧センサや排気ポート圧センサ、さらに筒内圧センサを採用して吸気ポート２６や排気ポート２７、さらに気筒２１（燃焼室２４）内の圧力を直接検出し、得られた検出値を運転状態に関するパラメータとして適用してもよい。この場合、例えば排気ポート２７内の圧力と燃焼室２４内の圧力との差圧、或いは吸気ポート２６内の圧力と燃焼室２４内の圧力との差圧に基づいて各々第１の特定領域、或いは第２の特定領域の定義づけを行うこと等により、上記各実施の形態に準ずる効果を奏することはできる。
【０１４３】
また、上記各実施の形態で採用することとした各電磁駆動弁機構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、これとは別途に、２本のスプリングがアーマチャを中立位置に保持べく互いに対向する方向に向かって各リテーナ３１１、３１２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弁若しくは弁と連動する部材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コイルを配設するよう各電磁駆動弁機構を構成してもよい。
【０１４４】
また、上記各実施の形態にかかる電磁駆動弁機構３１（３０）では、弁軸２９ｂを２本の軸体に分離し、分離された両軸体間にラッシュアジャスタ機構を備えるものとした。これに対し、こうしたラッシュアジャスタ機構を設けることなく、単に弁軸を２つの軸体に分離し、分離された両軸体の端部が適宜互いに当接するのみの構成としてもよい。さらに、分離部位自体をとくに設けることなく、弁軸を一本の軸体として形成してもよい。
【０１４５】
また、上記各実施の形態で採用することとした内燃機関１は、吸気経路（吸気ポート）に燃料を噴射供給するいわゆる４サイクルガソリンエンジンであるが、各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁３２を具備したエンジンや、ディーゼルエンジン、さらには、２サイクルエンジンといった他の内燃機関にも本発明を適用することはできる。
【０１４６】
とくに、上記各実施の形態にかかる電磁駆動弁機構３０，３１のように、高い精度をもって吸気弁や排気弁の動作を制御することができる電磁駆動弁機構を搭載した内燃機関１では、スロットル弁３９を設けずに、吸気弁や排気弁の開閉弁操作のみをもって当該内燃機関１を運転させるシステム構成（いわゆるスロットルレス・システム）を適用することとしてもよい。
【０１４７】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【０１４８】
また、第２の発明によれば、例えば機関の運転状態が無負荷若しくは低負荷領域にある場合において、吸気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態にあっても、同排気弁の開弁動作を緻密に制御することができるようになる。
【０１４９】
さらに、第１又は第２の発明によれば、閉弁位置から開弁位置に向かって動作する電磁駆動弁の弁体の離脱動作を抑制することで、前記閉弁位置から離脱した前記弁体がその離脱動作方向にかかる外力の影響により、過度な速度で動作する状態にあっても、開弁位置への到達直前における同弁体の動作の制御を容易にすることができるようになる。
【０１５０】
また、弁体による閉弁位置からの離脱動作に関し、当該離脱動作の開始時期における加速度、若しくは初速度の増大を抑制することとなるため、当該弁体の離脱後動作にかかる制御の緻密性が容易に向上する。
【０１５１】
また、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかる状態を好適に回避することとなる。
また、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際してその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を、実際に同吸排気弁を駆動することなく正確に予測し、各弁の開弁動作の最適化を図ることができるようになる。
【０１５２】
また、ガス流動の態様に基づき、吸気弁若しくは排気弁の開弁動作に際しその動作方向に向かって正のガス圧が外圧としてかかるような状態を正確に推定することができるようになる。
【０１５３】
また、ガス流動の大きさを決定づける信頼性の高いパラメータである要求トルクを適用することにより、前記開弁電磁力付与手段による電磁力が付与されない条件下でなお、前記閉弁位置から離脱した前記弁体が開弁位置に達する状態を正確に認識することができるようになる。
【０１５４】
また、ガス流動の大きさに関連が大きく且つ、本来、機関運転状態の最適化制御に適用されるパラメータである燃料を適用することにより、簡易かつ高い精度で、弁体による閉弁位置からの離脱動作を制御することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電磁駆動弁を有する内燃機関の第１の実施の形態を示す概略構成図。
【図２】同実施の形態に採用される排気側電磁駆動弁機構の内部構造を示す側断面図。
【図３】同実施の形態に採用されるＥＣＵの電気的構成を示すブロック図。
【図４】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図５】同実施の形態にかかる開弁量制御手順を示すフローチャート。
【図６】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図７】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図８】アッパ電磁コイルに通電する電流値の大きさと、同コイルより発生する電磁力の大きさとの関係を示すグラフ。
【図９】アッパ電磁コイルに通電する指示電流の変化態様を示すタイムチャート。
【図１０】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図１１】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図１２】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図１３】各電磁コイルに通電される指示電流、及びこれに対応する排気弁のリフト量の変化態様を示すタイムチャート。
【図１４】燃焼室内の容積と、同燃焼室内の圧力との関係が一回の機関サイクル中でどのように変化するかを示すグラフ。
【図１５】機関サイクルの周期、燃料噴射時間、点火時期、及び吸排気弁のリフト量の推移を同一時間軸上に示すタイムチャート。
【符号の説明】
１内燃機関
１ａシリンダヘッド
１ｂシリンダブロック
１ｃ冷却水路
２０ＥＣＵ
２１気筒
２３クランクシャフト
２４燃焼室
２５点火栓
２５ａイグナイタ
２６吸気ポート
２７排気ポート
２８吸気弁
２９排気弁
２９ａ弁体
２９ｂ弁軸
２９ｃラッシュアジャスタ
２９ｄキャップ
３０吸気側電磁駆動弁機構
３０ｂ駆動回路
３１排気側電磁駆動弁機構
３１ｂ駆動回路
３２燃料噴射弁
３３吸気枝管（吸気通路）
３４サージタンク
３５吸気管（吸気通路）
３９スロットル弁
４０スロットル用アクチュエータ
４１スロットルポジションセンサ
４２アクセルペダル
４３アクセルポジションセンサ
４４吸気圧センサ
４５排気枝管（排気通路）
４６排気浄化触媒
４７排気管（排気通路）
４８空燃比センサ
５１ａタイミングロータ
５１ｂ電磁ピックアップ
５２水温センサ
２００弁座
２０１バルブガイド
３０１アッパコア
３０２ロアコア
３０３アッパ電磁コイル（ＥＣＵと併せて閉弁電磁力付与手段を構成する）
３０４ロア電磁コイル（ＥＣＵと併せて開弁電磁力付与手段を構成する）
３０５アーマチャ
３０６アッパスプリング
３０７ロアスプリング
３１１アッパリテーナ
３１２ロアリテーナ
４００双方向性バス
４０１ＣＰＵ
４０２ＲＯＭ
４０３ＲＡＭ
４０４バックアップＲＡＭ
４０５外部入力回路
４０６外部出力回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine equipped with an electromagnetically driven valve as at least one of an intake valve and an exhaust valve, and more particularly to an internal combustion engine capable of suitably controlling a valve opening operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an internal combustion engine of this type, for example, as in the internal combustion engine described in Japanese Patent Publication No. 7-11127, direct absorption is performed by cooperation of an electromagnetic force by an electromagnet (electromagnetic coil) and a spring force by a spring or the like. An electromagnetically driven valve mechanism for driving the exhaust valve is provided. This electromagnetically driven valve mechanism uses a valve body that linearly reciprocates in a predetermined operation section, in other words, a section between the valve closing position and the valve opening position, and a shaft body that is linked to the spring body from both sides in the operation direction. By urging with, it is held at a predetermined position (neutral position). And similarly, with respect to the magnetic member (armature) interlock | cooperated with a valve body, it applies and attracts | sucks suitably from the both ends of the operation direction. In other words, the valve body that vibrates naturally based on the spring force of the spring is driven and controlled by applying electromagnetic force from both ends of the operation direction, and the valve timing and valve opening amount (lift) of each valve body are controlled. Manipulate amount).
[0003]
Here, the control of the operation mode (hereinafter referred to as seating) when the valve body and the member that reciprocates in conjunction with this reach the end of each operation section is controlled exclusively on the operation direction side (end) of the armature. This is done by adjusting the excitation current to the electromagnetic coil that is provided and attracts the armature that has started operation. In other words, the electromagnetic coil has an appropriate amount of force so that the valve body detached from one end of the operating section can compensate for the lack of spring force out of the driving force required to reach the other end and can be seated smoothly. The exciting current of the amount (waveform) added to or subtracted from is supplied.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the electromagnetically driven valve configured as described above performs the valve opening operation, in addition to the mechanical characteristics of the spring and the excitation current to each electromagnetic coil, the gas pressure in the combustion chamber and the intake passage (intake port) The influence of the differential pressure between the gas pressure in the combustion chamber or the gas pressure in the exhaust passage (exhaust port) as an external force may not be negligible.
[0005]
For example, when the operating state of the internal combustion engine is in a light load region, when the exhaust valve opens, the gas pressure in the exhaust port exceeds the gas pressure in the combustion chamber, so that the exhaust in the exhaust port enters the combustion chamber. It may flow backward and force may be applied in a direction in which the valve opens with respect to the valve body of the exhaust valve. In an electromagnetically driven valve that functions as an exhaust valve under such conditions, a force greater than the spring force and electromagnetic force normally applied to the valve body that has left the valve closing position is applied.
[0006]
However, in the electromagnetically driven valve, the electromagnetic coil provided on the other end side of the valve body separated from one end of the operating section gives an electromagnetic force that compensates for the shortage of the spring force to Usually, it has a function of sucking, and it is difficult to actively decelerate the valve body that has been excessively accelerated. For this reason, under such conditions, if the valve element that has once left the valve closing position reaches a valve opening position without depending on the electromagnetic force directed toward the valve opening position, or if a force exceeding it is applied. Therefore, the valve body that performs the valve opening operation cannot be seated smoothly, and vibration and noise are generated due to the impact of the seating, or the durability of the electromagnetically driven valve itself is reduced.
[0007]
Further, regarding the intake valve, for example, when the internal combustion engine is in a very light load state or the like, the exhaust valve is opened near the top dead center (TDC), and the intake valve is opened. In cases such as when the valve operation is delayed from the same dead center, when the intake valve opens, the gas pressure in the intake port exceeds the gas pressure in the combustion chamber, so that fresh air in the intake port enters the combustion chamber. Inflow occurs and force is applied to the valve body of the intake valve in the direction in which the valve opens. Under such conditions, as with the electromagnetically driven valve that functions as an exhaust valve, the valve element that has once left the closed position is directed toward the valve opening position for the electromagnetically driven valve that functions as an intake valve. If enough force is applied to reach the valve opening position without relying on electromagnetic force, or if a force exceeding it is applied, the valve body that performs the valve opening operation cannot be seated smoothly, and vibration and noise may occur due to the impact of the seating. Or the durability of the electromagnetically driven valve itself has been reduced.
[0008]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to suitably control the opening operation of an electromagnetically driven valve that functions as an exhaust valve in a no-load or light-load operation region. An object of the present invention is to provide an internal combustion engine capable of performing
[0009]
Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can suitably control the opening operation of an electromagnetically driven valve that functions as an intake valve, regardless of the valve timing.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first invention is based on the cooperation of electromagnetic force and spring force. The displacement end on the valve opening side From the valve open position Displacement end on the valve closing side In an internal combustion engine having, as an exhaust valve, an electromagnetically driven valve having a valve body that reciprocates toward a valve closing position, an electromagnetic force is applied to the valve body in a direction from the valve opening position to the valve closing position. Applying valve closing electromagnetic force applying means; ,in front Valve opening electromagnetic force applying means for applying an electromagnetic force to the valve body in a direction from the valve closing position to the valve opening position. This After combustion of the engine, the gas pressure applied to the valve body in the direction from the valve opening position toward the valve closing position, and the valve body from the valve closing position to the valve body. Gas pressure applied in the direction toward the valve opening position To the differential pressure On the basis of, Recognizing means for recognizing the fact that the valve body detached from the valve closing position reaches the valve opening position under the condition that the electromagnetic force by the valve opening electromagnetic force applying means is not applied. The valve closing electromagnetic force applying means suppresses the movement of the valve body from the valve closing position to the valve opening position when the effect is recognized. This is the gist.
[0011]
The gas mentioned here includes all fluids flowing in the internal combustion engine, such as intake air, supplied mist fuel, a mixture thereof (mixed gas), or exhaust gas generated after the mixture is burned. included.
[0012]
According to this configuration, for example, when the engine is operating in a no-load or low-load region, a positive gas pressure is applied as an external pressure toward the direction of operation when the exhaust valve is opened. However, the opening operation of the exhaust valve can be precisely controlled.
[0013]
Further, the second invention is based on the cooperation between the electromagnetic force and the spring force. The displacement end on the valve opening side From the valve open position Displacement end on the valve closing side In an internal combustion engine having, as an intake valve, an electromagnetically driven valve having a valve body that reciprocates toward a valve closing position, an electromagnetic force is applied to the valve body in a direction from the valve opening position to the valve closing position. Applying valve closing electromagnetic force applying means And before A valve opening electromagnetic force applying means for applying an electromagnetic force to the valve body in a direction from the valve closing position to the valve opening position. And before The gas pressure applied to the valve body in the direction from the valve opening position to the valve closing position, and the valve body to the valve opening direction from the valve closing position to the valve opening position. Gas pressure on To the differential pressure On the basis of, Recognizing means for recognizing the fact that the valve body detached from the valve closing position reaches the valve opening position under the condition that the electromagnetic force by the valve opening electromagnetic force applying means is not applied. The valve closing electromagnetic force applying means suppresses the movement of the valve body from the valve closing position to the valve opening position when the effect is recognized. This is the gist.
[0014]
According to this configuration, for example, when the engine is operating in a no-load or low-load region, a positive gas pressure is applied as an external pressure toward the direction of operation when the exhaust valve is opened. However, the opening operation of the exhaust valve can be precisely controlled.
[0015]
Further, based on the differential pressure between the gas pressure applied in the direction from the valve opening position to the valve closing position and the gas pressure applied in the direction from the valve closing position to the valve opening position, Recognizing means for recognizing that when the valve body detached from the valve closing position is in a state of reaching the valve opening position under a condition in which electromagnetic force is not applied by the valve opening electromagnetic force applying means, The valve electromagnetic force applying means preferably suppresses the movement of the valve body from the valve closing position to the valve opening position based on the recognition.
[0016]
According to this configuration, the valve body that has been detached from the valve closing position is applied in the direction of the separation operation by suppressing the separation operation of the valve body of the electromagnetically driven valve that operates from the valve closing position toward the valve opening position. Due to the influence of the external force, it is possible to easily control the operation of the valve body immediately before reaching the valve opening position even in a state of operating at an excessive speed.
[0017]
The valve closing electromagnetic force applying means may suppress the releasing operation by applying an electromagnetic force to the valve body at a time when the valve body starts the releasing operation from the valve closing position.
[0018]
According to this configuration, with regard to the detachment operation from the valve closing position by the valve body, by suppressing an increase in the acceleration at the start timing of the detachment operation or the initial speed, the control of the operation after the detachment of the valve body is precise. Can be easily improved.
[0019]
Further, the valve closing electromagnetic force applying means changes the timing at which the valve body starts to move away from the valve closing position, so that the valve body moves from the valve closing position to the valve opening position. It is good to suppress.
[0020]
According to this configuration, when the intake valve or the exhaust valve is opened, a state in which a positive gas pressure is applied as an external pressure toward the operation direction is preferably avoided. Therefore, the operation can be easily suppressed without complicating the control structure for operating the valve body itself.
[0021]
Further, the recognizing means is based on a parameter relating to the operating state of the engine that is obtained in advance, and the valve body that has been detached from the valve closing position under the condition that the electromagnetic force by the valve opening electromagnetic force applying means is not applied. It is better to predict and recognize the state of reaching the valve opening position.
[0022]
According to this configuration, a state in which a positive gas pressure is applied as an external pressure in the direction of operation when the intake valve or the exhaust valve is opened can be accurately predicted without actually driving the intake and exhaust valves. As a result, the valve opening operation of each valve can be optimized.
[0023]
Further, the recognizing means is separated from the valve-closing position under the condition that the electromagnetic force by the valve-opening electromagnetic force applying means is not applied based on the filling amount history of the mixed gas used for combustion of the engine. It is preferable to recognize a state in which the valve body reaches the valve opening position.
[0024]
According to this configuration, based on the mode of gas flow between the gas passage (intake passage or exhaust passage) and the combustion chamber via the electromagnetically driven valve, when the intake valve or the exhaust valve is opened, the operation direction is increased. A state in which a positive gas pressure is applied as an external pressure can be accurately estimated.
[0025]
The engine further includes required engine torque calculating means for calculating the engine torque required for operation of the engine, and the recognizing means is configured to generate an electromagnetic wave generated by the valve opening electromagnetic force applying means based on the calculated history of the engine torque. It is preferable to recognize a state in which the valve body that has left the valve closing position reaches the valve opening position even under a condition in which no force is applied.
[0026]
According to this configuration, the history of the requested engine torque as the optimum value of the engine torque, which is a highly reliable parameter that determines the magnitude of the gas flow, particularly the engine torque obtained based on the operating state of the internal combustion engine is applied. By doing so, it is possible to accurately recognize the state in which the valve body that has left the valve-closing position reaches the valve-opening position even under the condition that no electromagnetic force is applied by the valve-opening electromagnetic force applying means. .
[0027]
And a fuel injection amount recognizing unit for recognizing a supply amount of the fuel to be injected and supplied, wherein the recognizing unit recognizes the fuel. Based on the amount of fuel supplied, it is preferable to recognize a state in which the valve body that has left the valve-closing position reaches the valve-opening position under the condition that no electromagnetic force is applied by the valve-opening electromagnetic force applying means. .
[0028]
According to this configuration, by applying fuel, which is largely related to the magnitude of gas flow and is originally a parameter that is applied to optimization control of the engine operating state, it is possible to easily and accurately close the valve body. The detachment operation from the valve position can be controlled.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with an electromagnetically driven valve will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a block diagram schematically showing a first embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine in which electromagnetically driven valves are mounted as an intake valve and an exhaust valve.
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is a gasoline engine that has a plurality of cylinders 21 and obtains engine output by repeating a four-stroke cycle of an intake stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke.
[0031]
The internal combustion engine 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 an upper portion of the cylinder block 1b.
[0032]
A crankshaft 23 that is an engine output shaft is rotatably supported on the cylinder block 1b, and the crankshaft 23 is connected to a piston 22 that is slidably loaded in each cylinder 21.
[0033]
A combustion chamber 24 surrounded by the top surface of the piston 22 and the wall surface of the cylinder head 1a is formed above the piston 22. An ignition plug 25 is attached to the cylinder head 1a so as to face the combustion chamber 24, and an igniter 25a for supplying a drive current to the ignition plug 25 is connected to the ignition plug 25.
[0034]
The cylinder head 1 a is formed so that the open ends of the two intake ports 26 and the open ends of the two exhaust ports 27 face the combustion chamber 24.
Each intake port 26 communicates with each open end of an intake branch pipe 33 attached to the cylinder head 1 a of the internal combustion engine 1. Further, a fuel injection valve 32 is attached to the cylinder head 1 a so that the injection hole faces the intake port 26. The fuel injection valve 32 injects fuel (gasoline) transferred from a fuel tank (not shown) via a pressure pump (not shown) into the intake port 26 (in the direction of the combustion chamber 24).
[0035]
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. In addition, an intake pressure sensor 44 that outputs an electrical signal corresponding to the pressure in the surge tank 34, the intake pipe 35 communicating with the surge tank 34, and the intake branch pipe 33 is attached in the surge tank 34. The intake pipe 35 is provided with a throttle valve 39 for adjusting the flow rate of intake air flowing through the intake pipe 35. The throttle valve 39 includes a throttle actuator 40 that opens and closes the throttle valve 39 according to the magnitude of applied power, a throttle position sensor 41 that outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 39, and an accelerator pedal. An accelerator position sensor 43 that is mechanically connected to 42 and outputs an electrical signal corresponding to the operation amount of the accelerator pedal 42 is attached.
[0036]
On the other hand, each exhaust port 27 of the internal combustion engine 1 communicates with each branch pipe of the exhaust branch pipe 45 attached to the cylinder head 1a. 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 to a muffler (not shown) downstream thereof.
[0037]
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 air-fuel ratio of the exhaust flowing into the exhaust purification catalyst 46 is attached to the exhaust branch pipe 45. .
[0038]
For example, when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46 is a predetermined air-fuel ratio in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio, the exhaust purification catalyst 46 includes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), A three-way catalyst for purifying nitrogen oxide (NOx), and when the air-fuel ratio of the exhaust gas flowing into the exhaust gas purification catalyst 46 is a lean air-fuel ratio, the nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas is occluded and the inflow exhaust gas Of the exhaust gas flowing into the exhaust purification catalyst 46, the NOx storage reduction catalyst that reduces and purifies the nitrogen oxide (NOx) that has been stored when the air fuel ratio is the stoichiometric or rich air fuel ratio. Is a selective reduction type NOx catalyst that reduces and purifies nitrogen oxides (NOx) in exhaust when oxygen is in an excess state and a predetermined reducing agent is present, or a catalyst that is a combination of the above-mentioned various catalysts as appropriate.
[0039]
The crank position sensor 51, which includes a timing rotor 51a attached to the end of the crankshaft 23 and an electromagnetic pickup 51b attached to the cylinder block 1b in the vicinity of the timing rotor 51a, is electrically connected to the rotation phase of the crankshaft 23. By outputting a signal, the crank angle and engine speed can be grasped. A water temperature sensor 52 attached to the cylinder block 1b detects the temperature of the cooling water flowing through the cooling water channel 1c formed inside the internal combustion engine 1.
[0040]
On the other hand, each open end of the intake port 26 is opened and closed by an electromagnetically driven valve (intake valve) 28 supported by the cylinder head 1a so as to be able to advance and retract. These intake valves 28 are provided in the cylinder head 1a. The electromagnetically driven valve mechanism (hereinafter referred to as an intake side electromagnetically driven valve mechanism) 30 is driven to open and close.
[0041]
Each open end of the exhaust port 27 is opened and closed by an electromagnetically driven valve (exhaust valve) 29 supported by the cylinder head 1a so as to be able to advance and retract. These exhaust valves 29 are provided in the cylinder head 1a. The valve is driven by an electromagnetically driven valve mechanism (hereinafter referred to as an exhaust side electromagnetically driven valve mechanism) 31.
[0042]
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.
[0043]
Various sensors such as a throttle position sensor 41, an accelerator position sensor 43, an intake pressure sensor 44, an air-fuel ratio sensor 48, a crank position sensor 51, a water temperature sensor 52, and the like are connected to the ECU 20 through electric wiring, and output signals of the respective sensors. Is input to the ECU 20.
[0044]
The ECU 20 is connected to an igniter 25a, an intake side electromagnetically driven valve mechanism 30, an exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31, a fuel injection valve 32, and the like via electric wiring. The ECU 20 outputs output signal values of various sensors. As parameters, the igniter 25a, the fuel injection valve 32, the intake side electromagnetic drive valve mechanism 30, the exhaust side electromagnetic drive valve mechanism 31 and the like are driven and controlled via various drive circuits.
[0045]
Here, specific configurations of the intake side electromagnetically driven valve mechanism 30 and the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 will be described in detail. Since the intake side electromagnetic drive valve mechanism 30 and the exhaust side electromagnetic drive valve mechanism 31 have substantially the same configuration, only the exhaust side electromagnetic drive valve mechanism 31 will be described as an example.
[0046]
FIG. 2 is a side sectional view schematically showing the internal structure of the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31.
As shown in FIG. 2, the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 has a shaft body and a valve body integrated in a through hole formed from the top surface of the cylinder head 1a to the combustion chamber 24 (exhaust port 27). A shaft body portion of the provided exhaust valve 29 is incorporated, and the opening end of the exhaust port 27 facing the combustion chamber 24 is opened and closed by linearly reciprocating (displacement operation) along the through hole.
[0047]
First, the cylinder head 1a has a structure in which an upper layer member (upper head) 1a ′, an intermediate layer member (middle head) 1a ″, and a lower layer member (lower head) 1a ′ ″ are stacked from the top surface toward the combustion chamber 24. Have The above-described through hole formed from the top surface to the exhaust port 27 is formed by connecting three holes penetrating these layers.
[0048]
Of these three holes, the upper core (upper stage) 301 and the lower core (lower stage) 302 are incorporated into the hole 300A formed in the upper head 1a ′ from the upper and lower surfaces of the upper layer member 1a ′. A shaft body (valve shaft) 29 b of the exhaust valve 29 is supported in a state surrounded by the upper core 301 and the lower core 302, and its upper end extends to the upper surface of the upper core 301. Further, a valve driving body (armature) 305 provided around the valve shaft 29b exists in the gap G1 secured between the upper core 301 and the lower core 302. The armature 305 is made of a disk-shaped soft magnetic material. Further, an upper electromagnetic coil 303 is embedded in a portion of the upper core 301 that faces the gap G1, and a lower electromagnetic coil 304 is embedded in a portion of the lower core 302 that also faces G2.
[0049]
A cylindrical upper cap 310 that forms a flange at the lower end portion is bolted to the top surface of the upper head 1 a ′ via the flange so as to cover the upper core 301. The upper end portion of the upper cap 310 is closed by a cylindrical lid member 310a having an outer diameter equivalent to the inner diameter. The lid member 310 a is attached by screwing the outer peripheral surface thereof to the inner peripheral surface of the upper cap 310. On the lower surface of the lid member 310a of the upper cap 310, an upper spring 306 having an upper end held by the holding member 310b and the holding member is incorporated. The upper spring 306 abuts the lower end of the upper spring 306 against an upper retainer 311 fixed to the upper end of the valve shaft 29b, and urges the upper retainer 311 (valve shaft 29b) toward the combustion chamber 24.
[0050]
In the hole 300B penetrating the middle head 1a ″, the valve shaft 29b of the exhaust valve 29 is separated as two shaft bodies extending to the upper head 1a ′ side and the lower head 1a ′ ″ side. During the operation of the engine, the valve shaft 29b is extended by thermal expansion, thereby preventing the sealing function as a valve from being deteriorated by the presence of the separation portion. A lash adjuster 29c is provided at the end of the shaft that extends toward the lower head at a portion where the separated shafts face each other. The lash adjuster 29c is housed in a predetermined gap G2 secured in the hole 300B together with the cap 29d provided at the end of the other shaft body. The lash adjuster 29c uses a hydraulic pressure of oil supplied through the oil passage P1 only when the exhaust valve 29 is fully closed (minimum lift amount) to the cap 29d. This is a well-known mechanism having a function of pushing out. This lash adjuster eliminates play (clearance) between the two shafts, and the two shafts are suitably linked.
[0051]
A part (lower part) of the hole 300B of the middle head 1a ″ has a cylindrical shape having an inner diameter larger than that of the lash adjuster 29c together with a part (upper part) of the hole 300C of the lower head 1a ′ ″ communicating with the hole 300B. A spring accommodating space G3 is formed. A lower spring 307 is incorporated in the bottom surface of the spring accommodating space G3. The lower spring 307 has its upper end abutted against a lower retainer 312 that is circumferentially fixed to the valve shaft 29b, and urges the lower retainer 312 (valve shaft 29b) toward the upper cap 310.
[0052]
Following the spring housing space G3, a hole having an inner diameter smaller than the inner diameter of the housing space G3 passes from the bottom surface of the housing space G3 to the exhaust port 27. A cylindrical valve guide 201 is fixed to the inner periphery of a hole penetrating from the bottom surface of the spring accommodating space G3 to the exhaust port 27. The cylindrical valve guide 201 supports a portion of the valve shaft 29b extending from the bottom surface of the spring accommodating space G3 to the intake port 26 so as to be movable forward and backward along the axial direction.
[0053]
The valve body 29a fixed to the lower end (exhaust port side end) of the valve shaft 29b is seated on or separated from the valve seat 200 provided at the open end of the exhaust port 27 in the combustion chamber 24, thereby allowing the exhaust port 27 to Open and close.
[0054]
The axial length of the valve shaft 29b is determined when the armature 305 is held at an intermediate position between the upper core 301 and the lower core 302 in a predetermined gap G1, that is, when the armature 305 is in a neutral state. It is assumed that 29a is set to be held at an intermediate position between the fully open side displacement end and the fully closed side displacement end (hereinafter referred to as a middle open position).
[0055]
In the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 configured as described above, when the exciting current (indicated current) is not supplied to the upper electromagnetic coil 303 and the lower electromagnetic coil 304, the armature 305 is in a neutral state, and accordingly the valve The body 29a is held in the middle open position.
[0056]
When an excitation current is applied to the upper electromagnetic coil 303 of the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31, an electromagnetic force in a direction that displaces the armature 305 toward the upper core 301 between the upper core 301, the upper electromagnetic coil 303, and the armature 305. Will occur.
[0057]
On the other hand, when the command current is supplied to the lower electromagnetic coil 304 of the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31, the armature 305 is displaced to the lower core 302 side between the lower core 302, the lower electromagnetic coil 304, and the armature 305. Electromagnetic force is generated.
[0058]
That is, in the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31, when the instruction current is alternately supplied to the upper electromagnetic coil 303 and the lower electromagnetic coil 304, the electromagnetic force of both the electromagnetic coils 303 and 304 and the biasing force of the springs 306 and 307 ( The armature 305 moves forward and backward in cooperation with the spring force. Thus, the valve body 29a is driven to open and close. At this time, the natural vibration is generated in the armature 305 and the valve body 29a due to the spring force of the springs 306 and 307, and the change in the energization timing and energization amount of the instruction current to the electromagnetic coils 303 and 304 is taken into account. It becomes possible to control the opening / closing valve timing (valve timing) and the valve opening amount of the exhaust valve 29.
[0059]
Next, the electrical configuration of the ECU 20 (FIG. 1) will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the ECU 20 is configured as a logical operation circuit including a CPU 401, a ROM 402, a RAM 403, a backup RAM 404, an external input circuit 405, and an external output circuit 406 that are mutually connected by a bidirectional bus 400. Yes.
[0060]
The external input circuit 405 transmits output signals of various sensors such as the throttle position sensor 41, the accelerator position sensor 43, the intake pressure sensor 44, the air-fuel ratio sensor 48, the crank position sensor 51, and the water temperature sensor 52 to the CPU 401 and the RAM 403.
[0061]
The external output circuit 406 transmits a control signal output from the CPU 401 to the various drive circuits 30b and 31b of the igniter 25a, the fuel injection valve 32, the intake side electromagnetic drive valve mechanism 30, or the exhaust side electromagnetic drive valve mechanism 31.
[0062]
The RAM 403 stores the calculation result of the CPU 401 such as the output signal of each sensor and the engine speed calculated based on the output signal of the crank position sensor 51, for example. Various data stored in the RAM 403 is rewritten to the latest data every time the crank position sensor 51 outputs a signal.
[0063]
The backup RAM 404 is a nonvolatile memory that retains data even after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped.
The ROM 402 is a fuel injection amount control routine for determining the fuel injection amount, a fuel injection timing control routine for determining the fuel injection timing, and an ignition timing control routine for determining the ignition timing of the spark plug 25 of each cylinder 21. Various well-known application programs such as a throttle opening control routine for determining the opening of the throttle valve 39, a control map, and the like are stored.
[0064]
In addition, the ROM 402 opens and closes the intake valve 28 with a desired operation timing and operation speed (intake valve) valve opening amount control routine, and the exhaust valve 29 with the desired operation timing and operation speed. A valve opening amount control routine for driving (exhaust valve) is stored. The above-described open / close valve driving of the electromagnetically driven valve mechanisms 30 and 31 is performed based on a command signal output from the ECU 20 in accordance with these control routines.
[0065]
Here, the drive control of each electromagnetically driven valve mechanism 30, 31 performed by the ECU 20 via the drive circuits 30b, 31b during normal engine operation will be described with the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 as an example.
[0066]
4 (a) to 4 (c) show that the exhaust valve 29 attached to the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 shifts from the closed state to the open state when the internal combustion engine 1 is operating normally. Then, when the valve state is further changed from the open state to the closed state, the current value of the instruction current supplied to the upper electromagnetic coil 303 (FIG. 4A), the current of the instruction current supplied to the lower electromagnetic coil 304 It is a time chart which shows how each value (FIG.4 (b)) and the lift amount (FIG.4 (c)) of the same valve 29 change on the same time axis | shaft.
[0067]
First, as shown in FIG. 4A, the instruction current to be supplied to the upper electromagnetic coil 303 is held at a predetermined current value I1 until immediately before the opening operation of the exhaust valve 29 is started. By lowering the current value I1 from this state to the current value I3 (preferably “0” value), the valve opening operation of the exhaust valve 29 is started (time t0).
[0068]
As shown in FIG. 4B, when a predetermined time elapses after the instruction current supplied to the upper electromagnetic coil 303 is lowered to the current value I3, the instruction current supplied to the lower electromagnetic coil 304 becomes a current. The current value I4 (preferably “0” value) that is substantially equal to the value I3 is maintained, and the current value increases to a relatively large current value I5 (time t1). This current value I5 is maintained for a predetermined time, and then drops to the current value I6 (time t6).
[0069]
In other words, even when the electromagnetic coils 303 and 304 are not energized at all, the biasing force of the spring that holds the armature 305 in the neutral state is working. For this reason, in order to hold the exhaust valve 29 in the closed state, the current (holding current) of the predetermined value I1 needs to be supplied to the upper electromagnetic coil 303. When the energization of the holding current is interrupted and drops to the current value I3 (time t0), the urging force of the spring acts as a force for restoring the armature 305 to the neutral state, and the valve opening operation is started.
[0070]
Thereafter, at time t1, the lower electromagnetic coil 304 is energized with an instruction current having a predetermined value I5. The instruction current of the predetermined value I5 compensates for an insufficient amount of force necessary for the exhaust valve 29 to reach the valve opening position as an attractive force, and causes the armature 305 to reach (seat) the lower electromagnetic coil 304. After that, the energization of a current (holding current) of a predetermined value I6 that provides the lower electromagnetic coil 304 with an attractive force that prevails over the biasing force of the spring that restores the armature 305 to the neutral state continues until the next valve closing operation starts. (Time t2 to t3).
[0071]
That is, as shown in FIG. 4C, the exhaust valve 29 in a state (minimum lift amount) in which the armature 305 is in contact (seat) with the upper electromagnetic coil 303 starts transition (displacement) at a predetermined timing. . Then, after accelerating to some extent by the spring force of the spring, it is attracted by the electromagnetic force of the lower electromagnetic coil 304 and stops when the valve is opened (maximum lift amount).
[0072]
As for the valve closing operation, the energization of the upper electromagnetic coil 303 is executed in the same manner as the energization of the lower electromagnetic coil 304 in the valve closing operation, while the energization of the lower electromagnetic coil 304 is performed in the valve closing operation. The upper electromagnetic coil 303 is energized in the same manner as in FIG.
[0073]
That is, as shown in FIGS. 4A to 4C, the current value I6 of the holding current energized in the lower electromagnetic coil 304 decreases again to the current value I4 (time t3), with a slight delay. The current value I3 of the current supplied to the upper electromagnetic coil 303 rises to the current value I7 (time t4). Thereafter, the current value I7 falls to the current value I1 corresponding to the value of the holding current (time t5). Corresponding to the manner of energizing both the electromagnetic coils 303 and 304, the lift amount of the exhaust valve 29 smoothly transitions from the maximum lift amount (valve open state) to the minimum lift amount (valve closed state).
[0074]
The relationship between the energization mode of the intake side electromagnetic mechanism 30 and the operation mode of the intake valve 28 is the same as that related to the exhaust side electromagnetic mechanism 31 described above. For this reason, the detailed explanation here is omitted.
[0075]
Next, regarding the on / off valve operation of the exhaust valve 29, an outline of a control procedure performed by the ECU 20 to control the energization amount to both the electromagnetic coils 303 and 304 will be described with reference to a flowchart.
[0076]
FIG. 5 shows the “open valve” for determining the current waveform including the current amount (current value), the energization timing, and the energization time of the instruction current supplied to the upper electromagnetic coil 303 and the lower electromagnetic coil 304. "Quantity control routine".
[0077]
The routine is executed simultaneously with the start of the internal combustion engine 1 through the ECU 20 and is periodically executed at predetermined time intervals.
When the processing shifts to this routine, the ECU 20 first determines in step S1 whether or not a valve opening request or a valve closing request for the exhaust valve 29 is generated. Then, if this determination is affirmative, the process proceeds to the subsequent step S2, and if this determination is negative, this routine is temporarily exited.
[0078]
In step S2, based on various signals based on output signals from the throttle position sensor 41, the accelerator position sensor 43, the intake pressure sensor 44, the crank position sensor 51, etc., the opening degree of the throttle valve 39, the amount of depression of the accelerator, Various parameters relating to the current operating state of the internal combustion engine 1 such as atmospheric pressure and engine speed are recognized. Further, based on the accelerator depression amount and the engine speed, an optimum engine torque (required torque) is obtained in order for the internal combustion engine 1 to maintain an optimum operating state.
[0079]
In the subsequent step S3, the valve opening operation start timing (valve timing) or the valve closing operation start timing (valve timing) and the valve element 29a are determined based on the various parameters and the required torque relating to the operating state recognized in step S2. The operation mode of the exhaust valve 29 including the operation speed is set.
[0080]
In order to realize the operation mode of the exhaust valve 29 set here, in the subsequent step S4, the current waveform of the command current is determined for the exhaust valve 29 (operating valve) to be driven. Note that the current waveform of the instruction current here refers to the magnitudes of the current values I1, I3, I4, I5, I6 and I7 described in FIGS. 4A and 4B, the energization start timing, It means the switching timing between the current values.
[0081]
In the subsequent step S5, an instruction current having a determined current waveform is supplied to each exhaust-side electromagnetically driven valve mechanism 31 through the drive circuit 31b (see FIG. 3).
[0082]
Based on the above processing procedure, in this routine, the individual exhaust side electromagnetically driven valve mechanisms 31 provided on the respective cylinders 21 of the internal combustion engine 1 are caused to execute the on-off valve operation.
By the way, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in a specific region, for example, in a no-load region or a light load region such as idling operation or traveling at a constant speed on a flat or downhill, the exhaust valve 29 opens. At this time, when the gas pressure in the exhaust port 27 exceeds the gas pressure in the combustion chamber 24, the exhaust gas in the exhaust port 27 flows back into the combustion chamber 24, and the valve 29 a is connected to the valve body 29 a of the exhaust valve 29. A force may be applied in the direction in which the valve opens.
[0083]
For example, FIG. 6 shows the relationship between the volume V in the combustion chamber 24 and the pressure P in the combustion chamber 24 when the operating state of the internal combustion engine 1 is in the specific region as described above. It is a graph which shows how it changes in the cycle which circulates a stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke). In the figure, points A, B, C, D and Ig respectively indicate the opening operation start timing (point A) of the intake valve 28, the closing operation start timing of the exhaust valve 29 (point B), and the intake valve 28 This corresponds to the valve closing operation start timing (point C), the valve opening operation timing (point D) of the exhaust valve 29, and the ignition timing (Ig). The volume Vtdc shown on the horizontal axis corresponds to the combustion chamber volume when the piston 22 is at the highest position (top dead center), and the volume Vbdc is the combustion when the piston 22 is at the lowest position (bottom dead center). It corresponds to the indoor volume. In general, the interval from point A to point C is the intake stroke, the interval from point C to point Ig is the compression stroke, the interval from point Ig to point D is the combustion stroke, and the interval from point D to point A is the exhaust stroke. It hits.
[0084]
Here, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in the middle and high load region, when the valve opening operation of the exhaust valve 29 starts after the end of the combustion stroke, the pressure in the combustion chamber 24 exceeds the atmospheric pressure P0, The pressure in the exhaust port 27 slightly rises and falls due to the inertial force caused by the exhaust flow, but is usually approximately the same as the atmospheric pressure P0. That is, when the engine operating state is in the middle and high load region, the pressure P in the combustion chamber 24 exceeds the pressure in the exhaust port 27 when the exhaust valve 29 starts to open after completion of the combustion stroke. An external force is generally applied to the valve body 29a of the exhaust valve 29 in the valve closing operation direction.
[0085]
However, when the operating state of the internal combustion engine is in a no-load region or a light load region, as in the condition that the engine cycle shown in FIG. 6 follows, the exhaust valve 29 starts to open at the end of the combustion stroke. At this time, the pressure P in the combustion chamber 24 may fall below the atmospheric pressure P0. Further, in such a no-load region or a light load region, the exhaust flow is not sufficiently active, so the pressure in the exhaust port 27 remains almost equal to the atmospheric pressure P0, and the pressure P in the combustion chamber 24 is relatively low. The pressure in the exhaust port 27 will be reduced. Incidentally, in FIG. 6, the pressure P in the combustion chamber 22 rises to the vicinity of the atmospheric pressure P0 from the exhaust port 27 into the combustion chamber 24 with the start of the valve opening operation by the exhaust valve 29 (point D). This is because the exhaust flows backward.
[0086]
Under such conditions, in the exhaust valve 29, a force equal to or greater than the force obtained by combining the spring force and the electromagnetic force that are normally applied toward the disengagement direction is applied to the valve body 29a that disengages the closed position. .
[0087]
Therefore, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, when the operating state of the engine is in the above-described specific region (hereinafter referred to as the first specific region), the exhaust valve (electromagnetically driven valve) 19 is opened. For this, the energization control described below is executed.
[0088]
FIGS. 7A to 7C show an upper electromagnetic coil 303 (FIG. 7A) and a lower electromagnetic coil 304 (FIG. 7B) when the exhaust valve 29 opens in the first specific region. ), And how the lift amount (FIG. 7 (c)) of the valve 29 changes in response to such a change in the current value. It is a time chart which shows the change aspect of these on the same time axis. The current values I1, I3, I4, I5 and I6 shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b) are given the same reference numerals in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Times t0, t1 and t2 shown on the time axis of FIGS. 7A to 7C are also on the time axis of FIGS. 4A to 4C. It has the same significance as each time indicated by the same symbol.
[0089]
Here, in the first specific region, the pressure P in the combustion chamber 24 at the end of the combustion stroke is lower than the pressure in the exhaust port 27, and the exhaust valve that starts the valve opening operation due to the pressure difference between the two. As described above, the external force in the valve opening operation direction acts on the valve 29. At this time, if energization is performed in the mode indicated by the one-dot chain line in FIG. 7A, similarly to the energization control performed on the upper electromagnetic coil 303 in the middle and high load region, the same one-dot chain line in FIG. 7C. As shown, the exhaust valve 29 from the valve closing position to the valve opening position is excessively accelerated and seated without being sufficiently decelerated. At this time, even if the attractive force generated by the lower electromagnetic coil 304 is weakened, it is difficult to decelerate the armature 305 due to the effect.
[0090]
Under the condition that the armature 305 that has left the valve closing position reaches the valve opening position only by the combined force of the gas pressure from the exhaust port 27 into the combustion chamber 24 (reverse flow) and the restoring force of the spring. This is because the seating speed cannot be suppressed even if the current value (I5) is set to “0” during the period (time t1 to t2) during which the indicated current of the current value I5 is supplied to the lower electromagnetic coil 304. .
[0091]
On the contrary, if the current value I6 for holding the seated armature 305 in the lower electromagnetic coil 304 is raised from the “0” value, a predetermined rise time is required. It is preferable to energize at least the indicated current corresponding to the current value I6.
[0092]
In other words, even at the time t1 to t2 or earlier, even the minimum current command current supplied to the lower electromagnetic coil 304 can accelerate the operation of the armature 305 toward the valve opening position, and cannot exert a suppressing action.
[0093]
Therefore, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, as shown by the solid line in FIG. 7A, when the exhaust valve 29 is started to close in the first specific region, it is held until just before that. The current value I1 is once lowered to the current value I2 (time t0), the current value I2 is held for a predetermined time, and then further lowered to the current value I3 (time th). I do.
[0094]
Hereinafter, the characteristic of the current value I2 that is transiently applied when the current value I1 is lowered to the current value I3 will be described in detail.
FIG. 8 shows the relationship between the magnitude of the current value supplied to the upper electromagnetic coil 303 and the magnitude of the electromagnetic force (attraction force) generated by the coil.
[0095]
In common with the characteristics shown by a general electromagnetic coil (electromagnet), as shown in FIG. 8, if the current value supplied to the lower electromagnetic coil 303 is increased, the electromagnetic force generated accordingly tends to increase monotonously. . The current value I1 generates an electromagnetic force F1 sufficient to attract and hold the armature 305 in the upper electromagnetic coil 303, as is apparent from the explanations of FIGS. 4A and 7A. This corresponds to the amount of current to be generated. Actually, the amount of current (current value) Im that generates an electromagnetic force Fm equivalent to the spring force (maximum spring force) of the spring exerted when the armature 305 is in a contact position (valve closing position) with the upper electromagnetic coil 303. It is preferable to set the value sufficiently higher than. On the other hand, the current value I2 is set to a value less than the current value Im.
[0096]
That is, the current value I2 is less than the current value for generating the electromagnetic force that holds the exhaust valve 29 in the closed position against the spring force of the spring, but starts the detachment operation from the closed position. Electromagnetic force sufficient to mitigate the acceleration of the exhaust valve 29, in other words, an external force acting in the operating direction of the exhaust valve 29 due to the differential pressure between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27 Is equivalent to a current value that generates a reaction force that can be sufficiently offset.
[0097]
The determination of each current value related to the energization control to the upper electromagnetic coil 303 and the switching timing between the current values is performed together with the previous “valve opening amount control routine” together with the control related to the energization control to the lower electromagnetic coil 304. (See FIG. 5) in step S4. At this time, regarding the energization control to the upper electromagnetic coil 303, the determination as to whether or not to apply the current value I2 and the magnitude of the current value Im (FIG. 8) to be set is the same. This is performed based on various operation state parameters recognized in step S2 and required torque.
[0098]
As described above, in the internal combustion engine 1, the upper electromagnetic coil 303 is energized with respect to the valve opening operation of the exhaust valve 29 (valve element 29 a) under a specific condition (first specific region), particularly the drive control related to the initial operation. The held current (current value I3) is not directly switched to the current value I3 (usually “0” value), but is lowered to a current value I2 that generates an electromagnetic force at least below the maximum spring force (Fc). Yes.
[0099]
The electromagnetic force generated based on the indicated current after the switching to the current value I2 does not reach the armature 305 in contact with the upper electromagnetic coil 303 (valve closing position). The release speed or acceleration of the armature 303 (the valve body 29a leaving from the valve closing position) that is released from the 303 is suppressed, and the armature 303 is excessively accelerated by offsetting the external force applied in the operation direction. Preferably prevent.
[0100]
Regarding the valve opening operation of the exhaust valve 29, the shortage of the driving force of the valve 29 due to the spring force (restoring force) of the spring can be easily compensated by the electromagnetic force by the lower electromagnetic coil 304, and the amount of current supplied can be adjusted. By doing so, it is possible to control to minimize the speed at the time of sitting.
[0101]
Therefore, according to the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, smooth seating at the valve opening position by the exhaust valve 29 can be easily realized.
Note that, as a transition period in which the current value I1 is switched to the current value I2 and then decreased to the current value I3, the energization amount to the upper electromagnetic coil is linear as shown in FIGS. 9A to 9C, for example. Alternatively, it is possible to set a period of change in multiple stages.
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with an electromagnetically driven valve will be described focusing on differences from the first embodiment.
[0102]
In the second embodiment, the basic configuration of the hardware configuration of the internal combustion engine to be applied, each electromagnetically driven valve mechanism mounted on the engine, and the ECU is the first embodiment. This is substantially the same as that shown in FIGS. Further, the “valve opening amount control routine” described above with reference to FIG. 5 is the same as the first embodiment with respect to the basic processing procedure. Therefore, the overlapping description here regarding these hardware configurations and basic processing procedures is omitted.
[0103]
First, an outline of energization control to the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 (electromagnetic coils 303 and 304) executed by the ECU 20 of the internal combustion engine 1 according to the second embodiment will be described.
[0104]
In the first embodiment, regarding the valve opening operation of the exhaust valve 29 in the first specific region, a current amount (current value) corresponding to a holding current for holding the armature 305 in contact with the upper electromagnetic coil 303. When I1 is lowered to the current value I3, the current value I2 is applied transiently, thereby causing the exhaust valve 29 to move in the operating direction due to the pressure difference between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27. It was decided to execute control to cancel out the acting external force.
[0105]
Instead of such a control structure, in the second embodiment, the pressure in the combustion chamber 24 and the exhaust port are changed by changing the start timing (valve timing) of the valve opening operation of the exhaust valve 29 in the first specific region. The control which cancels the external force which acts on the operation | movement direction of the exhaust valve 29 resulting from the pressure difference with the pressure in 27 is performed.
[0106]
FIG. 10 shows a relationship between the volume V in the combustion chamber 24 and the pressure P in the combustion chamber 24 when the operating state of the internal combustion engine 1 according to the second embodiment is in the first specific region. FIG. 7 is a graph showing how the engine cycle changes in the same manner as in FIG. 6. FIG.
[0107]
As indicated by the solid line in FIG. 10, when the operating state of the internal combustion engine 1 is in the first specific region, the point D corresponding to the original timing of the opening operation start timing of the exhaust valve 29 (see also FIG. 6) Earlier than point D ′. By executing such valve timing change control, the exhaust valve 29 opens after the combustion of the engine 1 and before the pressure in the combustion chamber 24 falls below the atmospheric pressure P0 (pressure in the exhaust port 27). Will be performed. That is, the external force that acts on the exhaust valve 29 due to the pressure difference between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27 is the direction from the combustion chamber 24 toward the exhaust port 27, that is, the valve opening of the exhaust valve 29. It will work in the direction to suppress the movement.
[0108]
Next, energization control performed on the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31 (electromagnetic coils 303 and 304) when changing the valve timing of the exhaust valve 29 will be described.
[0109]
11A to 11C show current values of currents that are passed through the upper electromagnetic coil 303 when the exhaust valve 29 of the internal combustion engine 1 according to the present embodiment performs the valve opening operation in the first specific region. (FIG. 11 (a)) and how the current value (FIG. 11 (b)) of the current passed through the lower electromagnetic coil 304 changes, and in response to such a change in the current value, the valve 29 It is a time chart which shows how each lift amount (Drawing 11 (c)) changes, and each change mode on the same time axis. The current values I1, I3, I4, I5 and I6 shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) are given the same reference numerals in FIGS. 7 (a) and 7 (b). Times t0, t1 and t2 shown on the time axis of FIGS. 11 (a) to 11 (c) are also on the time axis of FIGS. 7 (a) to (c). It has the same significance as each time indicated by the same symbol. Also, in each of FIGS. 11A to 11C, the current value or the lift amount change mode indicated by the alternate long and short dash line is caused by the differential pressure between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27. The energization control executed by the internal combustion engine 1 according to the present embodiment is based on the conventional energization control that does not consider the influence of external force acting on the operation direction of the valve 29, and the change mode of the current value or the lift amount indicated by the solid line. It is based on.
[0110]
Referring to FIGS. 11A and 11B together, a current waveform set based on conventional energization control (hereinafter referred to as a reference current waveform) and an energization control in the present embodiment are set. Current timing waveform (hereinafter referred to as an advance current waveform) is compared with the current applied to the basic current by a predetermined time earlier than the current applied to the basic current. Yes.
[0111]
When energization control is performed based on the reference current waveform, the exhaust valve 29 that opens by the exhaust gas flowing backward from the exhaust port 27 into the combustion chamber 24 is excessively accelerated by receiving external force in the operation direction, The user is seated at the valve opening position while maintaining a high operating speed.
[0112]
In this regard, according to the energization control based on the advance current waveform, as explained in FIG. 10 above, the exhaust valve 29 is caused by the differential pressure between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27. The valve opening operation of the exhaust valve 29 is executed by selecting a condition in which the acting external force acts in the direction from the combustion chamber 24 toward the exhaust port 27, that is, the direction in which the valve opening operation of the exhaust valve 29 is suppressed. For this reason, the operation | movement from the valve closing position by the exhaust valve 29 and subsequent displacement operation | movement are suppressed suitably, and the conditions which do not reach | attain the valve opening position only by the spring force of a spring are set. It is easy to supplement the force (or energy) required for the exhaust valve 29 to reach the valve open position with the electromagnetic force of the lower electromagnetic coil 304, and optimization of the seating operation can be achieved by controlling the electromagnetic force. As described above in the first embodiment.
[0113]
Accordingly, smooth seating at the valve opening position by the exhaust valve 29 can be easily realized by the second embodiment, that is, the valve timing change control as described above.
[0114]
If the opening timing of the exhaust valve 29 is advanced by applying such an advance current waveform, the exhaust temperature tends to rise, so that warming up of the exhaust purification catalyst 46 is promoted. An effect will also be produced.
(Modification)
In the second embodiment, the valve opening operation timing of the exhaust valve 29 is advanced from the original timing, thereby causing a differential pressure between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27. The exhaust valve 29 is controlled to open under the condition that the external force acting on the exhaust valve 29 acts in a direction to suppress the opening operation of the exhaust valve 29. The same effect can be obtained by delaying the operation timing from the original timing.
[0115]
That is, as shown in the same manner as FIG. 10 in FIG. 12, when the operating state is in the first specific region, the opening operation start timing of the exhaust valve 29 corresponds to the original timing when the internal combustion engine 1 is in the first specific region. It is later than D (see also FIG. 6) and set to point D ″. By executing such valve timing change control, after combustion of the engine 1, the pressure in the combustion chamber 24 falls below the atmospheric pressure P0 (pressure in the exhaust port 27) and then rises again. Waiting for the exhaust valve 29 to open.
[0116]
Further, as shown in the time charts of FIGS. 13 (a) to 13 (c) as in FIGS. 11 (a) to 11 (c), in order to change the valve timing, a setting is made based on the conventional energization control. Compared with the current waveform (reference current waveform; shown by the one-dot chain line), the current value I1, the current value I5, etc. are energized based on the current waveform (retarded current waveform; shown by the solid line) delayed on the time axis. Execute control.
[0117]
Also, by applying such a retarded current waveform, as shown in FIG. 13C, the valve opening operation of the exhaust valve 29 is made smoother in the first specific region as compared with the conventional energization control. Will be able to.
[0118]
That is, the external force acting on the exhaust valve 29 due to the pressure difference between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the exhaust port 27 is generated from the combustion chamber 24 as in the energization control using the advance current waveform. The valve opening operation of the exhaust valve 29 is executed by selecting a condition that works in the direction toward the exhaust port 27, that is, the direction of suppressing the valve opening operation of the exhaust valve 29. For this reason, the operation | movement from the valve closing position by the exhaust valve 29 and subsequent displacement operation | movement are suppressed suitably, and the conditions which do not reach | attain the valve opening position only by the spring force of a spring are set. It is easy to supplement the force (or energy) required for the exhaust valve 29 to reach the valve open position with the electromagnetic force of the lower electromagnetic coil 304, and optimization of the seating operation can be achieved by controlling the electromagnetic force. This is also the same as the effect of the energization control to which the advance current waveform is applied.
[0119]
Note that when the opening timing of the exhaust valve 29 is delayed by applying such a retarded current waveform, the period during which the combustion gas is confined in the combustion chamber 24 becomes longer. The effect that the discharge of (HC) is suppressed is also exhibited.
(Third embodiment)
Next, a third embodiment in which the present invention is applied to an internal combustion engine equipped with an electromagnetically driven valve will be described focusing on differences from the first and second embodiments.
[0120]
Even in the third embodiment, the basic configuration of the hardware configuration of the internal combustion engine to be applied, each electromagnetically driven valve mechanism mounted on the engine, and the ECU is the same as that of the first embodiment. The embodiment is substantially the same as that shown in FIGS. Further, the “valve opening amount control routine” described above with reference to FIG. 5 is the same as the first embodiment with respect to the basic processing procedure. Therefore, the overlapping description here regarding these hardware configurations and basic processing procedures is omitted.
[0121]
The energization control to the electromagnetically driven valve mechanism described in the first and second embodiments is performed with respect to the opening operation of the exhaust valve when the operating state of the internal combustion engine is in the first specific region. It was a thing.
[0122]
In addition, when the intake valve 28 performs the valve opening operation, the pressure in the combustion chamber 24 is usually lower than the pressure in the intake port 26 and is normally applied to the valve body that leaves the valve closing position in the direction of disengagement. May be applied more than the combined force of spring force and electromagnetic force. Even in such a case, the energization control that does not consider the influence of the external force acting on the operation direction of the intake valve 28 due to the differential pressure between the pressure in the combustion chamber 24 and the pressure in the intake port 26 is performed on the intake side electromagnetic drive. If it is performed on the valve mechanism 30, as in the case of the exhaust side electromagnetically driven valve mechanism 31, the valve body that performs the valve opening operation is excessively accelerated and cannot be seated smoothly. This is as described in the prior art.
[0123]
Therefore, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, the pressure in the intake port 26 when the intake side electromagnetically driven valve mechanism 30 is also in a specific region relating to the operating state of the internal combustion engine 1, that is, when the intake valve 28 is opened. If the pressure exceeds the pressure in the combustion chamber 24 and the armature (not shown) is in the state (region) where the intake valve 28 reaches the valve open position even if no electromagnetic force is applied, the valve opens from the valve close position. The electromagnetic force for suppressing the operation of the intake valve 28 toward the valve position is applied to the upper electromagnetic coil of the intake side electromagnetic drive valve mechanism 30 (not shown; corresponding to the upper electromagnetic coil 303 of the exhaust side electromagnetic drive valve mechanism 31). generate.
[0124]
For example, FIG. 14 shows the volume V in the combustion chamber 24 and the same combustion when the operating state of the internal combustion engine 1 according to the third embodiment is in a specific region (hereinafter referred to as the second specific region for convenience). It is a graph which shows how the relationship with the pressure P in the chamber 24 changes in one engine cycle in the same mode as FIG.
[0125]
Here, the second specific region includes an operating state during a low temperature operation such as immediately after the internal combustion engine 1 is started. In such a case, as shown in FIG. 14, the intake valve 28 and the exhaust valve 29 are operated at a valve timing that does not have a so-called valve overlap period in which the intake valve is opened after the exhaust valve 29 is closed. Both electromagnetically driven valve mechanisms 30 and 31 are driven. Incidentally, such an engine cycle (or valve timing) is intended to cause a mixed gas of fuel and air injected and supplied to the intake port 26 to flow into the combustion chamber 24 at the same time as the intake valve 28 opens. Is set automatically. By applying such valve timing, the mixed gas quickly flows into the combustion chamber 24 and undergoes adiabatic expansion, and fuel atomization is promoted, so that deterioration of combustion under low temperature conditions is suitably suppressed. The effect that it is done is acquired.
[0126]
That is, if such an engine cycle (valve timing) is set, the pressure in the combustion chamber 24 inevitably falls below the pressure P1 in the intake port 26 when the intake valve 28 is opened. An external force from the valve closing position to the valve opening position is generated for the intake valve 28 that performs the valve operation.
[0127]
Further, for example, when the vehicle on which the internal combustion engine 1 is mounted is in a descending state, the operating state of the engine may be controlled so as to generate a negative engine torque. Such an operating state also corresponds to the second specific region referred to here. That is, when the negative torque is intentionally generated in this way, the internal combustion engine 1 preferably stops the fuel supply (performs fuel cut) to interrupt engine combustion, and does not have a valve overlap period. Both electromagnetically driven valve mechanisms 30 and 31 are driven to operate the intake valve 28 and the exhaust valve 29 at the timing.
[0128]
Even under such conditions, the pressure in the combustion chamber 24 during the opening operation of the intake valve 28 is lower than the pressure P1 in the intake port 26, and therefore the intake valve 28 that performs the opening operation is closed. An external force from the valve position to the valve opening position is generated.
[0129]
Therefore, in the internal combustion engine 1 according to the present embodiment, when the intake valve 28 is opened in the second specific region, the time charts shown in FIGS. 7A and 7B are used. A current waveform showing substantially the same change mode is applied to energization control to the upper electromagnetic coil and the lower electromagnetic coil of the intake side electromagnetic drive mechanism 30 to control the valve opening operation of the intake valve 28.
(Recognition of driving conditions)
By the way, each internal combustion engine 1 according to the first to third embodiments controls the energization control to the exhaust electromagnetic drive valve mechanism 31 (first or second embodiment) or the intake side electromagnetic drive valve mechanism 30. As described above, when the energization control (third embodiment) is performed, the current waveform of the command current is determined according to the processing procedure of the previous “valve opening amount control routine” (see FIG. 5). .
[0130]
Here, when the current amount (current value) I1 corresponding to the holding current for holding the armature of the electromagnetically driven valve mechanism 30 or 31 in contact with the upper electromagnetic coil is lowered to the current value I3, the current value I2 is made transient. When determining whether or not to apply (a first or third embodiment) or determining whether or not to apply a retarded (advanced) current waveform (a second embodiment), the operating state of the internal combustion engine 1 Is based on the recognition of whether or not it belongs to the first specific area described above or the second specific area described above.
[0131]
Such recognition is performed by referring to, for example, a map set in advance based on the recognition of the parameters regarding various operating states and the required torque described in step S2 of the “valve opening amount control routine”. This is performed in S3.
[0132]
Hereinafter, specific examples suitably applied as recognition regarding the first specific region or recognition regarding the second specific region performed in step S2 and subsequent step S3 of the “valve opening amount control routine” will be described.
[0133]
FIG. 15 shows the cycle of the engine cycle common to the internal combustion engines 1 according to the first to third embodiments (sequentially continuing from the exhaust stroke to the intake stroke, the compression stroke, and the combustion stroke), fuel injection time, ignition It is a time chart which shows transition of time and the lift amount of an intake / exhaust valve on the same time axis.
[0134]
As shown in FIG. 15, for any Nth engine cycle and the previous (N−1) th engine cycle, the open / close valve operation of the exhaust valve 29 during each engine cycle (the solid line as the increase and decrease of the lift amount) EX and the subsequent on-off valve operation of the intake valve 28 (illustrated by a two-dot chain line IN as an increase and decrease in the lift amount) are performed. Here, the fuel injection into the intake port 26 by the fuel injection valve 32 is usually performed before the opening operation of the intake valve 28 with one injection time period TAU, and the ignition timing is the same. This corresponds to the starting point of the final stroke (combustion stroke) of each engine cycle on the time chart in FIG. The fuel injection amount (fuel injection time) TAU applied in the Nth engine cycle is based on the intake pressure and engine speed history detected so far, and the intake valve 28 is closed in the N-1th engine cycle. Determine by the end of valve operation.
[0135]
Therefore, based on various operating state parameters obtained until the end of the (N-1) th engine cycle, the region to which the operating state related to the Nth engine cycle belongs is the first specific region or the second specific region. It is good also as presuming recognition whether it will belong.
[0136]
For example, the gas flow at the time of opening the exhaust valve in the Nth cycle (the gas flow from the combustion chamber 24 toward the exhaust port 27) indicates how much mixed gas is filled in the combustion chamber 24 in the N-1th cycle. It can be estimated from the filling amount. Therefore, the intake pressure (based on the output signal of the intake pressure sensor 44) obtained during the progress of the N-1th cycle and the combustion chamber volume V (the output signal of the crank position sensor 51 when the intake valve 28 is closed). And the filling amount of the mixed gas filled in the combustion chamber 24 is estimated based on the function (product) of both, and the Nth engine cycle is based on the estimated filling amount of the mixed gas. It is good also as specifying the field to which the operation state concerning this belongs. In addition, if an intake port pressure sensor that outputs a signal corresponding to the pressure in the intake port 26 is attached to the intake port 26 of the internal combustion engine 1, the output signal of the intake port pressure sensor is used instead of the output signal of the intake pressure sensor 44. Based on this, it is possible to estimate a high filling amount of the mixed gas with higher accuracy.
[0137]
Further, when the internal combustion engine 1 performs control to determine the fuel injection amount TAU applied in the Nth cycle based on the filling amount of the mixed gas obtained in the Nth cycle or the cycle before the N-2th cycle. Alternatively, the first specific area and the second specific area may be defined based on the determined fuel injection amount TAU.
[0138]
In particular, according to the control structure that defines the first specific region and the second specific region based on the fuel injection amount TAU, for example, “If the fuel injection amount TAU is a predetermined value or less, the operating state of the internal combustion engine 1 is the first. It is possible to accurately define each specific area with a very small calculation load for the ECU 20 such as “recognize that it belongs to one specific area or the second specific area”. In particular, it is preferable to define the second specific region related to execution / non-execution of the fuel cut based on the fuel injection amount TAU.
[0139]
In addition, a method for calculating the current required torque based on various operating states and comprehensively controlling various operating conditions such as the valve timing of the intake / exhaust valve, the fuel injection amount, and the ignition timing based on this required torque. In an internal combustion engine that operates by applying an engine, the first specific region and the second specific region may be defined based solely on the required torque.
[0140]
That is, when the required torque calculated based on each operation state in the (N-1) th cycle is equal to or less than a predetermined value, the operation state of the engine is in the first specific region or the second specific region. Recognizing, when the current amount (current value) I1 corresponding to the holding current for holding the armature of the electromagnetically driven valve mechanism 30 or 31 in contact with the upper electromagnetic coil is lowered to the current value I3, the current value I2 is made transient. Control (first and third embodiments) to be applied and control (second embodiment) to apply a retarded (advanced) current waveform may be performed.
[0141]
As described above, the recognition as to whether or not the operating state of the internal combustion engine is in the first specific region or the second specific region is based on the gas flow immediately after the start of the opening operation of the exhaust valve or the intake valve. It is based on state prediction. For this reason, it is preferable to recognize in advance the operation state by taking into account the error of the prediction value and the follow-up delay of the prediction that occurs when the gas flow state changes transiently. That is, the criterion for recognizing whether or not the operating state of the internal combustion engine is in the first specific region or the second specific region is somewhat less than the range of the first specific region or the second specific region. It is preferable to set in an expanded form. Actually, in the operation state in the first or second specific region, when the energization control that applies the current value I2 or the control that applies the retard (advance) current waveform is not executed, the intake air at the time of opening the valve While it is inevitable that the operating speed (sitting speed) of the valve 28 or the exhaust valve 29 is excessive, in actuality the operation state outside the specific area is applied energization control or retarding (advancement). Angle) Even if the control applying the current waveform is executed, it is easy to compensate for the shortage of the operation speed required to open the valves 28 and 29 by applying the electromagnetic force of the lower electromagnetic coil. is there.
[0142]
In addition, a well-known intake port pressure sensor, exhaust port pressure sensor, and in-cylinder pressure sensor are used to directly detect the pressure in the intake port 26, exhaust port 27, and further in the cylinder 21 (combustion chamber 24). The value may be applied as a parameter relating to the driving state. In this case, for example, based on the differential pressure between the pressure in the exhaust port 27 and the pressure in the combustion chamber 24, or the differential pressure between the pressure in the intake port 26 and the pressure in the combustion chamber 24, Alternatively, by defining the second specific area, it is possible to achieve the same effects as the above embodiments.
[0143]
Each of the electromagnetically driven valve mechanisms 30 and 31 employed in each of the above embodiments includes an electromagnetic coil at both displacement ends where the armature displaces, and two springs separately from the armature. The retainers 311 and 312 are urged toward the opposite directions so as to hold them in the neutral position. On the other hand, along the displacement direction of the armature, the spring energizes the valve or the member interlocking with the valve only from one side, and a regulating member for regulating the displacement operation of the armature is provided on the other side. Each electromagnetically driven valve mechanism may be configured to dispose the electromagnetic coil so that the attractive force acts on the armature only in the direction opposite to the biasing force of the spring.
[0144]
Further, in the electromagnetically driven valve mechanism 31 (30) according to each of the above embodiments, the valve shaft 29b is separated into two shaft bodies, and a lash adjuster mechanism is provided between the separated shaft bodies. On the other hand, without providing such a lash adjuster mechanism, the valve shaft may be simply separated into two shaft bodies, and the ends of the separated shaft bodies may be in contact with each other as appropriate. Further, the valve shaft may be formed as a single shaft body without particularly providing the separation site itself.
[0145]
The internal combustion engine 1 that is adopted in each of the above embodiments is a so-called four-cycle gasoline engine that injects and supplies fuel to an intake path (intake port), but fuel injection that directly injects fuel into each cylinder. The present invention can also be applied to other internal combustion engines such as an engine including the valve 32, a diesel engine, and a two-cycle engine.
[0146]
In particular, in the internal combustion engine 1 equipped with the electromagnetically driven valve mechanism that can control the operation of the intake valve and the exhaust valve with high accuracy, such as the electromagnetically driven valve mechanisms 30 and 31 according to the above embodiments, the throttle valve It is also possible to apply a system configuration (so-called throttle-less system) in which the internal combustion engine 1 is operated only by opening / closing the intake valve and the exhaust valve without providing 39.
[0147]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention, for example, when the engine operating state is in the no-load or low-load region, the positive gas pressure is increased in the direction of operation when the exhaust valve is opened. Even in such a state, the valve opening operation of the exhaust valve can be precisely controlled.
[0148]
Further, according to the second aspect of the invention, for example, when the operating state of the engine is in a no-load or low-load region, a positive gas pressure is applied as an external pressure toward the operation direction when the intake valve is opened. Even in this state, the valve opening operation of the exhaust valve can be precisely controlled.
[0149]
Furthermore, according to the first or second invention, the valve body that has been detached from the valve-closed position by suppressing the release operation of the valve body of the electromagnetically driven valve that operates from the valve-closed position toward the valve-open position. However, due to the influence of the external force applied in the direction of the detachment operation, it becomes possible to easily control the operation of the valve body immediately before reaching the valve opening position even in a state where the valve operates at an excessive speed.
[0150]
Further, regarding the detachment operation from the valve closing position by the valve body, since the acceleration at the start timing of the detachment operation or the increase in the initial speed is suppressed, the precise control of the operation after the detachment of the valve body is reduced. Easily improve.
[0151]
In addition, when the intake valve or the exhaust valve is opened, a state in which a positive gas pressure is applied as an external pressure toward the operation direction is preferably avoided.
In addition, a state in which positive gas pressure is applied as an external pressure toward the direction of operation when the intake valve or exhaust valve is opened is accurately predicted without actually driving the intake and exhaust valves. The valve opening operation can be optimized.
[0152]
Further, based on the gas flow mode, it is possible to accurately estimate a state in which a positive gas pressure is applied as an external pressure toward the operation direction when the intake valve or the exhaust valve is opened.
[0153]
In addition, by applying the required torque, which is a highly reliable parameter that determines the magnitude of gas flow, the condition where the electromagnetic force by the valve opening electromagnetic force applying means is not applied is still removed from the valve closing position. The state in which the valve body reaches the valve opening position can be accurately recognized.
[0154]
In addition, by applying fuel that is largely related to the magnitude of gas flow and is originally a parameter that is applied to optimization control of engine operating conditions, it is simple and highly accurate from the valve closing position by the valve body. The disengagement operation can be controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an internal combustion engine having an electromagnetically driven valve according to the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing an internal structure of an exhaust side electromagnetically driven valve mechanism employed in the same embodiment.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of an ECU employed in the embodiment.
FIG. 4 is a time chart showing a change mode of an instruction current supplied to each electromagnetic coil and a lift amount of the exhaust valve corresponding to the command current.
FIG. 5 is a flowchart showing a valve opening amount control procedure according to the embodiment;
FIG. 6 is a graph showing how the relationship between the volume in the combustion chamber and the pressure in the combustion chamber changes during a single engine cycle.
FIG. 7 is a time chart showing a change mode of an instruction current supplied to each electromagnetic coil and a lift amount of the exhaust valve corresponding to the command current.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the magnitude of a current value passed through an upper electromagnetic coil and the magnitude of electromagnetic force generated from the coil.
FIG. 9 is a time chart showing how the indicated current flowing through the upper electromagnetic coil changes.
FIG. 10 is a graph showing how the relationship between the volume in the combustion chamber and the pressure in the combustion chamber changes during a single engine cycle.
FIG. 11 is a time chart showing a change mode of an instruction current supplied to each electromagnetic coil and a lift amount of the exhaust valve corresponding to the command current.
FIG. 12 is a graph showing how the relationship between the volume in the combustion chamber and the pressure in the combustion chamber changes during a single engine cycle.
FIG. 13 is a time chart showing a change mode of an instruction current supplied to each electromagnetic coil and a lift amount of the exhaust valve corresponding to the instruction current.
FIG. 14 is a graph showing how the relationship between the volume in the combustion chamber and the pressure in the combustion chamber changes during a single engine cycle.
FIG. 15 is a time chart showing changes in engine cycle period, fuel injection time, ignition timing, and intake / exhaust valve lift amount on the same time axis;
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
1a Cylinder head
1b Cylinder block
1c Cooling water channel
20 ECU
21 cylinders
23 Crankshaft
24 Combustion chamber
25 Spark plug
25a Igniter
26 Intake port
27 Exhaust port
28 Intake valve
29 Exhaust valve
29a Disc
29b Valve stem
29c Rush Adjuster
29d cap
30 Inlet electromagnetic drive valve mechanism
30b Drive circuit
31 Exhaust side electromagnetically driven valve mechanism
31b Drive circuit
32 Fuel injection valve
33 Intake branch pipe (intake passage)
34 Surge tank
35 Intake pipe (intake passage)
39 Throttle valve
40 Throttle actuator
41 Throttle position sensor
42 Accelerator pedal
43 Accelerator position sensor
44 Intake pressure sensor
45 Exhaust branch pipe (exhaust passage)
46 Exhaust gas purification catalyst
47 Exhaust pipe (exhaust passage)
48 Air-fuel ratio sensor
51a Timing rotor
51b Electromagnetic pickup
52 Water temperature sensor
200 Valve seat
201 Valve guide
301 Upper core
302 Lower Core
303 Upper electromagnetic coil (combined with the ECU to constitute valve closing electromagnetic force applying means)
304 Lower electromagnetic coil (combined with ECU to constitute valve opening electromagnetic force applying means)
305 Armature
306 Upper spring
307 Lower spring
311 Appalitena
312 Loaritaina
400 bidirectional bus
401 CPU
402 ROM
403 RAM
404 Backup RAM
405 External input circuit
406 External output circuit

Claims

As an exhaust valve, an electromagnetically driven valve having a valve body that reciprocates from a valve opening position, which is a displacement end on the valve opening side , to a valve closing position, which is a displacement end on the valve closing side , in cooperation with electromagnetic force and spring force. In an internal combustion engine having
A valve closing electromagnetic force applying means for applying an electromagnetic force to the valve body in a direction from the valve opening position toward the valve closing position ;
Over the previous Kiben body, a valve-opening electromagnetic force applying means valve body to impart an electromagnetic force in a direction toward the open position from the closed position,
After combustion of those said engine, said valve body to a gas pressure exerted in the direction in which the valve body toward the closed position from the open position, relative to the valve body, the valve body from the closed position Based on the pressure difference from the gas pressure applied in the direction toward the valve opening position, the valve body that has been released from the valve closing position is still open under the condition that the electromagnetic force by the valve opening electromagnetic force applying means is not applied. Recognizing means for recognizing that when the valve position is reached,
The closing electromagnetic force applying means is an internal combustion engine having an electromagnetically driven valve where the valve body when the effect is recognized, characterized that you inhibit operation toward the open position from the closed position.

As an intake valve, an electromagnetically driven valve having a valve body that reciprocates from a valve opening position that is a displacement end on the valve opening side to a valve closing position that is a displacement end on the valve closing side in cooperation with electromagnetic force and spring force. In an internal combustion engine having
A valve closing electromagnetic force applying means for applying an electromagnetic force to the valve body in a direction from the valve opening position toward the valve closing position ;
Over the previous Kiben body, a valve-opening electromagnetic force applying means valve body to impart an electromagnetic force in a direction toward the open position from the closed position,
Over the previous Kiben body, and the gas pressure exerted in the direction in which the valve body toward the closed position from the open position, relative to the valve body, the valve body toward the open position from the closed position Based on the pressure difference from the gas pressure applied in the direction, the valve body that has left the valve-closing position reaches the valve-opening position under the condition that no electromagnetic force is applied by the valve-opening electromagnetic force applying means. Recognizing means for recognizing that when there is,
The closing electromagnetic force applying means is an internal combustion engine having an electromagnetically driven valve where the valve body when the effect is recognized, characterized that you inhibit operation toward the open position from the closed position.

The valve closing electromagnetic force applying means suppresses the releasing operation by applying an electromagnetic force to the valve body at a time when the valve body starts the releasing operation from the valve closing position. claim 1 or 2 SL internal combustion engine having an electromagnetically driven valve of the mounting.

The valve closing electromagnetic force imparting means suppresses the movement of the valve body from the valve closing position to the valve opening position by changing the timing at which the valve body starts the detaching operation from the valve closing position. internal combustion engine having an electromagnetically driven valve according to claim 1 or 2 Symbol mounting, characterized in that.

The recognizing unit is configured to open the valve body that has been released from the valve-closing position under a condition in which the electromagnetic force by the valve-opening electromagnetic force applying unit is not applied based on a parameter relating to the operating state of the engine that is obtained in advance. The internal combustion engine having an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 4, wherein a state reaching the position is predicted and recognized.

Said recognition means, based on the loading of the test have been mixed-gas to the combustion of the engine in the previous engine cycle, Note under conditions wherein the electromagnetic force is not applied by the valve-opening electromagnetic force applying means, the closing The internal combustion engine having an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 5, wherein a state in which the valve body separated from the position reaches a valve open position is recognized.

Further comprising required engine torque calculation means for calculating the engine torque required for operation of the engine;
It said recognition means, based on the engine torque which is arithmetic in the previous engine cycle, under conditions wherein the electromagnetic force by the valve-opening electromagnetic force applying means is not applied Incidentally, the valve body disengaged from the closed position The internal combustion engine having an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 6, wherein a state of reaching the valve open position is recognized.

Fuel injection means for injecting and supplying fuel to be used for combustion of the engine; and fuel supply amount recognition means for recognizing the supply amount of fuel to be injected and supplied
The recognizing means is configured so that, based on the recognized supply amount of the fuel, the valve body that has been separated from the closed position under the condition that no electromagnetic force is applied by the open electromagnetic force applying means is the open position. An internal combustion engine having an electromagnetically driven valve according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a state reaching the above is recognized.