JP5385386B2 - ヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット、及びそのアセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、制御ユニット及びそのアセンブリに関し、主として車両等に使用されるヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット、及びそのアセンブリに関する。

一般に、ヒートエンジンバルブは、一端がシリンダブロックでシールされ、他端がクランク軸に連結された往復ピストンでシールされた燃焼室、又は燃焼チャンバを構成する１個以上のシリンダを備えている。

上記エンジンは、燃焼室内に燃料を取り込む取込ダクト、及び燃焼済みの気体を排出する排出ダクトを備えている。これらのダクトには、それぞれ取込バルブ及び排出バルブが設けられている。これら取込バルブ及び排出バルブは、４ストロークエンジン動作サイクルとなるように駆動される。換言すると、各燃焼室は、空気及び燃料を燃焼室内へ吸入する吸入フェーズ、空気と燃料の混合体を圧縮する圧縮フェーズ、この混合体の燃焼の結果による燃焼ガスを膨張させる膨張フェーズ、及び燃焼ガスを燃焼室外へ排出する排出フェーズを有し、これらの４フェーズは、クランク軸が２回転する間にそれぞれのシリンダ内で順次行われる。

各バルブの駆動には、ヒートエンジン用主マネジメントユニット、即ちエンジン制御ユニット、又はＥＣＵにリンク手段により接続されている制御ユニットで駆動される電磁バルブを使用することは知られている。ＥＣＵは、例えば外気温度、エンジン負荷、ドライビングモード等の関数として、多数のマッピングを含むメモリを有している。制御ユニットは、駆動プログラムの作用により、リンク手段を介して主マネジメントユニットに送られてくる駆動信号に基づいて、電磁バルブを駆動する。この駆動信号は、関連するシリンダのピストンの上死中心点及び水温度、オイル温度、エンジン速度等を参照して、クランク軸の７２０°サイクル中の開閉を決定する。

上述のシステムにより、エンジンの最高レベルの動作性能が得られる。しかし、例えば主マネジメントユニットと制御ユニット間のリンクが遮断されて、主マネジメントユニットからの信号が存在しないと、制御ユニットは、アクチュエータを駆動できない。そのため、ヒートエンジンが停止してしまうという課題を有する。

本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、上記課題を、解消又は軽減して、ヒートエンジンの信頼性を改善する手段、即ちヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット、及びそのアセンブリを提供することを主たる目的としている。

上述した課題を解決すると共に、上述した目的を実現するために、本発明のヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット、及びそのアセンブリは、次の如き特徴的な構成を採用している。

本発明によるヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニットは、ヒートエンジンの主マネジメントユニットに、リンク手段を介して接続可能であり、この制御ユニットは、リンク手段を介して、主マネジメントユニットにより、制御ユニットに送られる信号に基づいて、電磁アクチュエータを駆動する少なくとも第１駆動プログラムの影響の下で動作する。また、この制御ユニットは、停止ギャップ情報を含むメモリを備え、もし上述した信号が遮断された場合には、第２駆動プログラムを使用し、この停止ギャップ情報に基づいて、アクチュエータを駆動する。

本発明の一実施例によると、上述した停止ギャップ情報は、ヒートエンジンの速度に対応するバルブ開閉角度を含んでいる。

上述した制御ユニットは、内部プロセッサユニットを含み、バルブ開閉指令を、１次（プライマリ）電流と称される電流に変換し、主マネジメントユニットにより制御ユニットに送られてくる信号により、上述した指令を読み出し、もし信号が遮断された場合には、上述した停止ギャップ情報を読み出す。

上述した内部プロセッサユニットは、例えば主マネジメントユニットに対して、スレーブモードで、又は信号遮断時にはスタンドアロンモードの何れかで、恒久的に、即ち継続して動作する。

また、制御ユニットは、電圧コンバータを含み、上述したアクチュエータに、２次電流を送ることができ、その電圧値は、上述した１次電流の電圧値に依存する。

また、本発明は、上述した制御ユニット、及びこの制御ユニットにより駆動される電磁アクチュエータのペアにより構成されているアセンブリにも関する。

本発明の一実施例によると、このアセンブリは、上述したペアの制御ユニットを同期させる同期手段を含んでいる。

また、本発明は、上述した制御ユニットと、この制御ユニットにより駆動される電磁アクチュエータのアセンブリに関する。

本発明の一実施例によると、上述したアセンブリの制御ユニットは、アクチュエータから離れた位置に設けられている。

上述の如き特徴的な構成を採用している本発明は、次の如き特有の効果を奏する。即ち、信号が存在しない場合でも、電磁アクチュエータを駆動し続け、例えば車両を、修理のためにガレージまで移動させることができる。そこで、電磁アクチュエータは、固定制御プロファイルにより、電磁アクチュエータを駆動する従来のカム軸と同様に動作する。

本発明による制御ユニット、及びアセンブリを備えるヒートエンジンの全体形状を示す斜視図である。 図１に示すヒートエンジンの内部構成を示す断面図である。

以下、本発明によるヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット、及びそのアセンブリの好適な実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１及び図２に示すヒートエンジンは、４個のインラインシリンダ１、２、３及び４を収容するブロック１０を備えている。各シリンダ１〜４は、一端がシリンダブロック６で、他端がピストン７でシールされた燃焼室５を備えている。ピストン７は、両端位置（上死中心点及び下死中心点）間でスライドし、かつ連結ロッド８によりブロック１０内のピボットに取り付けられているクランク軸９に連結されている。

シリンダブロック６には吸入ダクト１１及び排出ダクト１２が、燃焼室５内に連通して設けられている。吸入ダクト１１及び排出ダクト１２には、それぞれ吸入バルブ１３及び排出バルブ１４が設けられ、それぞれ電磁アクチュエータ１５及び１６により開閉位置間で移動する。各電磁バルブ１５及び１６は、それぞれ１９及び２０で示す制御ユニットにより駆動される。他の実施例として、この電磁アクチュエータを、吸入側又は排出側のみに設けてもよい。

点火プラグ１７が、燃焼室５内に突入するようにして、シリンダブロック６に設けられている。この点火プラグ１７は、点火回路に接続されているが、それ自体公知であるので、図示していない。

また、図２に示す如く、燃料供給装置であるインジェクタ１８が、シリンダブロック６に取り付けられている。

更に、このエンジンは、主マネジメントユニット（又はエンジン制御ユニットＥＣＵ）２１を備えている。

この主マネジメントユニット２１は、インジェクタ１８、電磁アクチュエータ１５，１６及び点火回路に接続され、これらを制御する。公知のように、この主マネジメントユニット２１は、例えばプロセッサモジュール２２、又はこのプロセッサモジュール２２により実行されるプログラムを含むメモリ２３を有するプロセッサのような演算モジュールにより構成されている。

当業者には公知のように、各シリンダ１〜４の動作サイクルは、吸入、圧縮、膨張及び排出の４ストロークサイクルである。各ストロークは、シリンダの動作サイクルの４分の１、又はクランク軸９の半回転である。

通常動作モードでは、リンク手段２４、２５により、電磁アクチュエータ１５、１６の制御ユニット１９、２０に接続されている主マネジメントユニット２１は、信号を制御ユニット１９、２０に送る。この信号は、７２０°サイクルにわたるバルブの開閉角度、水及びオイル温度、上死中心点基準キュー等を決定し、受け取った信号に含まれている情報に基づいて、制御ユニット１９、２０は、電磁アクチュエータ１５、１６を駆動可能にする。

本発明によると、制御ユニット１９、２０は、エンジンの速度に基づくバルブ開閉角度よりなる停止ギャップ情報を含むメモリ２６、２７を内蔵している。

例えば制御ユニット１９、２０とマネジメントユニット２１との間のリンクが壊れて、もし信号情報が存在しなくなると、制御ユニット１９、２０は、メモリ２６、２７に内蔵された上述した停止ギャップ情報を使用して、特定の駆動プログラムを実行する。この停止ギャップ情報は、標準ドライブに対応するプロファイルに従って、電磁アクチュエータを駆動可能にするのが好ましい。即ち、これは燃料消費と動作性能のトレードオフ又は兼ね合いによる。

制御ユニット１９、２０は、スマートユニットであり、常時動作しており、信号が遮断された場合に、例えば主マネジメントユニットに対するスレーブモード、又はスタンドアロンモードのいずれかの動作モードで動作する。また、この制御ユニット１９、２０は、例えば内部プロセッサユニットを備え、バルブ開閉指令を１次（プライマリ）電流に変換する。この１次電流は、主マネジメントユニットにより制御ユニットに送られて来る上述した信号、又はこの信号が遮断された場合には、上述した停止ギャップ情報に基づいている。

また、制御ユニット１９、２０は、電圧変換器を備え、２次電流を電磁アクチュエータへ送る。その電圧値は、上述した１次電流に依存する。

制御ユニット１９、２０は、図示しない第１例によると、全ての電磁アクチュエータに対して同じであってもよい。それには、リモートユニットが設けられ、電気コネクタにより電流を接続して、各電磁アクチュエータの電磁石のコイルに供給する。

図示する他の実施例では、それらは、各電磁アクチュエータに設けられている。図示しない同期手段により、全てのシリンダのエンジンの所望動作モードを保証している。例えば、各制御ユニット１９、２０の内部プロセッサユニットを相関付けて、相互にクロックさせる。

以上、本発明によるヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット、及びそのアセンブリの実施例について詳述した。しかし、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではなく、本発明の精神や要旨を逸脱することなく、特定の用途に応じて、種々の変形変更が可能であることは、当業者には容易に理解しうると思う。

特に、例えばスポーツ車両の場合には、停止ギャップ情報を、スポーツドライブに対応する電磁アクチュエータ駆動プロファイルに向けて送り、エンジン動作性能を最適化させてもよい。

更に、上述したメモリ２６、２７は、複数のドライブプログラム、及び種々の停止ギャップ情報を含んでいてもよい。

１〜４ シリンダ
５ 燃焼室
６ シリンダブロック
７ ピストン
９ クランク軸
１３、１４ ヒートエンジンバルブ
１５、１６ 電磁アクチュエータ
１８ インジェクタ
１９、２０ 制御ユニット
２１ 主マネジメントユニット
２４、２５ リンク手段
２６、２７ メモリ

Claims (6)

1. ヒートエンジンの主マネジメントユニット（２１）へリンク手段（２４、２５）により接続可能であり、少なくとも１つの第１ドライブプログラムの影響により、前記リンク手段を介して、前記主マネジメントユニットから送られる信号に基づいて、電磁アクチュエータ（１５、１６）を駆動するヒートエンジンバルブ（１３、１４）の電磁アクチュエータ用制御ユニット（１９、２０）において、
   停止ギャップ情報を有するメモリ（２６、２７）を含み、前記信号が遮断された場合に、前記停止ギャップ情報に基づいて、第２ドライブプログラムを使用するようになっており、
   前記停止ギャップ情報は、前記ヒートエンジンの速度に対応したバルブ開閉角度を含み、
   内部プロセッサユニットを更に備え、バルブ開閉指令を１次電流に変換し、前記１次電流は、前記主マネジメントユニットにより送られてくる前記信号、又は前記信号の遮断時には、前記停止ギャップ情報に依存し、
   電圧変換器を更に備え、前記電磁アクチュエータに、電圧値が前記１次電流の電圧値に依存する２次電流を供給するようになっていることを特徴とするヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット。
2. 前記プロセッサユニットは、前記主マネジメントユニットに対するスレーブモード、又は前記信号の遮断時には、スタンドアロンモードの何れかで継続して動作するようになっていることを特徴とする、請求項１に記載のヒートエンジンバルブの電磁アクチュエータ用制御ユニット。
3. 請求項１または２に記載の制御ユニット、及び前記制御ユニットにより駆動される電磁アクチュエータの複数対を備えていることを特徴とするアセンブリ。
4. 前記複数対の制御ユニットの同期手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載のアセンブリ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御ユニット、及び前記制御ユニットにより駆動される電磁アクチュエータのアセンブリ。
6. 前記制御ユニットは、前記電磁アクチュエータから離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のアセンブリ。

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