JPH09250318A

JPH09250318A - 内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置

Info

Publication number: JPH09250318A
Application number: JP8059410A
Authority: JP
Inventors: Takashi Deo; 隆志出尾
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-03-15
Filing date: 1996-03-15
Publication date: 1997-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は吸気弁または排気弁として機能する
電磁駆動バルブを制御する装置に関し、省エネルギ性を
損なわずに弁体に対してカーボンディポジットを押し潰
すに足る閉弁方向の力を付与することを目的とする。【解決手段】弁体を開弁方向に付勢するスプリングを
設ける。弁体に磁性板を連結する。磁性板の近傍に、磁
性板を閉弁方向に吸引する電磁力を発生する電磁コイル
を配設する。時刻ｔ₁に電磁コイルに励磁電流を流通さ
せて弁体を閉弁方向に引き寄せる。弁体が閉弁位置に到
達する時刻ｔ₃以降、励磁電流を保持電流に切り換え
る。時刻ｔ_ps〜ｔ_peの間は弁体とバルブシートとの間
に、カーボンディポジットを押し潰すに足る力を発生さ
せるべく励磁電流を増大させる。時刻ｔ _ps以降再び励磁
電流を保持電流とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の電磁駆
動バルブ制御装置に係り、特に、内燃機関の吸気弁およ
び排気弁として用いられる電磁駆動バルブを制御する装
置として好適な内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば特開昭６１−２４８５
０６号に開示される如く、電磁駆動バルブを制御する装
置が知られている。電磁駆動バルブは、吸気弁または排
気弁として機能する弁体、弁体に連結される磁性板、磁
性板を中立位置に付勢する弾性体、および、磁性板の両
側に配設されて交互に磁性板を吸着する２つの電磁石を
備えている。

【０００３】電磁駆動バルブが備える弁体は、磁性板が
一方の電磁石に吸着されることによりバルブシートに着
座し、磁性板が他方の電磁石に吸着されることによりバ
ルブシートから離座する。従って、２つの電磁石に、交
互に磁性板を吸着させれば、弁体を開弁位置と閉弁位置
との間で往復運動させることができる。

【０００４】ところで、電磁石に供給される励磁電流が
一定であるとすると、電磁石と磁性板との間に作用する
電磁力は、両者が近接するに連れて増大される。従っ
て、電磁駆動バルブにおいては、中立位置近傍に位置す
る弁体を開弁位置または閉弁位置に引き寄せるためには
比較的大きな電流が要求されるが、弁体が開弁位置また
は閉弁位置に到達した後は、より小さな電流によりその
状態を維持することができる。

【０００５】このため、上記従来の制御装置には、電磁
駆動バルブの弁体が開弁位置と閉弁位置との間を変位す
る際には電磁石に対して大きな励磁電流を流通させ、か
つ、弁体が開弁位置または閉弁位置に到達した後は、電
磁石に対して小さな励磁電流を流通させる電流制御回路
が搭載されている。かかる電流制御回路によれば、電磁
石を流れる励磁電流を常に必要最小限の値に制御するこ
とができる。このため、上記従来の装置によれば、優れ
た省エネルギ性を確保することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、内燃機関の
吸気弁および排気弁と、それらのバルブシートとの間に
は、エンジンオイルや燃料の酸化劣化等により生成され
るカーボンディポジットが堆積する場合がある。弁体と
バルブシートとの間に堆積するカーボンディポジット
は、弁体に作用する閉弁方向の力が大きい場合には、弁
体が閉弁する際に弁体に倣って変形する。

【０００７】しかしながら、電磁駆動バルブが上記従来
の制御装置によって制御される場合には、閉弁時に弁体
に作用する電磁力が、閉弁状態を維持するために必要最
小限の力に制御される。かかる状況下では、弁体の閉弁
時に、弁体とバルブシートとの間にカーボンディポジッ
トを押し潰すに足る力が発生せず、カーボンディポジッ
トの存在に起因して弁体とバルブシートとのシール性が
悪化する場合がある。この点、上記従来の制御装置は、
優れた省エネルギ性を実現し得るという利点を備える一
方、閉弁時における弁体とバルブシートとのシール性を
悪化させ易いという欠点を有するものであった。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、優れた省エネルギ性を実現すると共に、弁体に
対して、カーボンディポジットを押し潰すに足る閉弁方
向の力を付与することのできる内燃機関の電磁駆動バル
ブ制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、請求項１
に記載する如く、弁体を開弁方向に付勢する付勢手段
と、弁体を閉弁方向に変位させる電磁力を発生する電磁
コイルと、を備える電磁駆動バルブを制御する内燃機関
の電磁駆動バルブ制御装置であって、前記弁体を閉弁位
置に保持すべき閉弁期間中に前記電磁コイルを流れる励
磁電流を、所定期間だけ通常期間に比して増大させる保
持電流制御手段を備える内燃機関の電磁駆動バルブ制御
装置により達成される。

【００１０】本発明において、電磁駆動バルブの弁体
は、電磁コイルに励磁電流が流通していない場合には、
付勢手段に付勢されることにより開弁状態とされる。一
方、電磁駆動バルブの弁体は、電磁コイルに適当な励磁
電流が流通している場合には、閉弁方向に向かう電磁力
を受けて閉弁位置に保持される。前記保持電流制御手段
は、閉弁期間中における励磁電流を、所定期間において
通常期間に比して増大させる。このため、通常期間中は
省エネルギ性の確保に有利な状況が形成され、所定期間
中は、弁体に対して閉弁方向に大きな力を作用させるう
えで有利な状況が形成される。

【００１１】上記の目的は、請求項２に記載する如く、
上記請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置
において、内燃機関の作動状態を検出する作動状態検出
手段を備えると共に、前記保持電流制御手段が、内燃機
関において所定の作動状態が形成されていない場合に、
前記励磁電流を増大させることを禁止する増大禁止手段
を備える内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置によっても
達成される。

【００１２】本発明において、増大禁止手段は、内燃機
関において所定の作動状態が形成されていない場合に励
磁電流が増大されるのを禁止する。このため、励磁電流
を増大させるべきでない時期、または励磁電流を増大さ
せる必要がない場合に、不必要に励磁電流が増大される
ことがなく、優れた省エネルギ性が実現される。

【００１３】また、上記の目的は、請求項３に記載する
如く、上記請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バルブ制
御装置において、内燃機関の作動履歴を検出する作動履
歴検出手段を備えると共に、前記保持電流制御手段が、
内燃機関において所定の作動履歴が形成されていない場
合に、前記励磁電流を増大させることを禁止する増大禁
止手段を備える内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置によ
っても達成される。

【００１４】本発明において、増大禁止手段は、内燃機
関において所定の作動履歴が形成されていない場合に励
磁電流が増大されるのを禁止する。弁体およびバルブシ
ートの周辺に付着するカーボンディポジットは、内燃機
関が運転されることにより徐々に成長する。カーボンデ
ィポジットがさほど成長していない間は、カーボンディ
ポジットによって弁体のシール性が損なわれることはな
い。増大禁止手段は、内燃機関の作動履歴に基づいて、
カーボンディポジットがある程度成長したと推定される
までは励磁電流の増大を禁止する。この場合、不必要に
励磁電流が増大されることがなく、優れた省エネルギ性
が実現される。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例である
内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置（以下、単にバルブ
制御装置と称す）の全体構成図を示す。図１に示す如
く、本実施例のバルブ制御装置は、電磁駆動バルブ１０
を備えている。

【００１６】電磁駆動バルブ１０は、内燃機関の吸気弁
または排気弁として機能する弁体１２を備えている。弁
体１２は、図中下端部が内燃機関の燃焼室内に露出する
ようにシリンダヘッドに配設される部材である。内燃機
関のシリンダヘッドには、弁体１２に対するバルブシー
ト１３が設けられている。シリンダヘッドに形成される
吸気ポートまたは排気ポートは、弁体１２がバルブシー
ト１３から離座することにより燃焼室と導通し、また、
弁体１２がバルブシートに着座することにより燃焼室か
ら遮断される。

【００１７】弁体１２には、弁軸１４が固定されてい
る。弁軸１４は、バルブガイド１６により軸方向に摺動
可能に保持されている。バルブガイド１６は、電磁駆動
バルブ１０のロアキャップ１７に支持されている。弁軸
１４の一端には、プランジャホルダ１８が固定されてい
る。プランジャホルダ１８は、例えばステンレス鋼やチ
タン合金等の如く、硬度が高く、かつ、非磁性或いは低
い磁気特性を示す材料で構成されている。プランジャホ
ルダ１８は、弁軸１４の軸方向に延在する円筒部１８ａ
と、円筒部１８ａのほぼ軸方向中央部に形成されたリン
グ部１８ｂとを備えている。

【００１８】プランジャホルダ１８の下端部には、ロア
リテーナ２０が固定されている。ロアリテーナ２０とロ
アキャップ１７との間には、両者を離間させる方向の付
勢力を発生するロアスプリング２２が配設されている。
ロアスプリング２２は、ロアリテーナ２０を、すなわち
プランジャホルダ１８を、図１における上方へ向けて付
勢する付勢力を発生する。以下、図１における上方を単
に上方と、図１における下方を単に下方と称す。

【００１９】一方、プランジャホルダ１８の上端部に
は、アッパーリテーナ２４が固定されている。アッパー
リテーナの上部には、アッパースプリング２６の下端部
が当接している。アッパースプリング２６の周囲には、
その外周を取り巻くように円筒状のアッパーキャップ２
７が配設されている。更に、アッパースプリング２６の
上端部は、アッパーキャップ２７に螺着されるアジャス
トボルト２８に当接している。アッパースプリング２６
は、アッパーリテーナ２４を、すなわち、プランジャホ
ルダ１８を下方へ向けて付勢する付勢力を発生する。

【００２０】プランジャホルダ１８のリング部１８ｂの
外周には、プランジャ３０が接合されている。プランジ
ャ３０は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等をベース材料とする軟磁
性材料で構成されたドーナツ状の部材である。プランジ
ャ３０と、プランジャホルダ１８とは、電子ビーム溶
接、レーザ溶接、ろう付け、カシメ、接着等の手法で接
合されている。

【００２１】プランジャ３０の上方には、第１電磁コイ
ル３２及び第１コア３４が配設されている。また、プラ
ンジャ３０の下方には、第２電磁コイル３６及び第２コ
ア３８が配設されている。第１コア３４および第２コア
３８は、共に磁性材料で構成された部材であり、それぞ
れ第１電磁コイル３２または第２電磁コイル３６を収納
するための環状溝３４ａ，３８ａと、それらの中央部を
軸方向に貫通する貫通孔３４ｂ，３８ｂとを備えてい
る。

【００２２】第１コア３４の貫通孔３４ｂの上端部には
第１ベアリング４０が配設されている。また、第２コア
３８の貫通孔３８ｂの下端部には第２ベアリング４２が
配設されている。貫通孔３４ｂ，３８ｂに挿入されるプ
ランジャホルダ１８の円筒部１８ａは、これら第１ベア
リング４０および第２ベアリング４２によって摺動可能
に保持されている。

【００２３】第１コア３４および第２コア３８の外周に
は、外筒４４が配設されている。第１コア３４および第
２コア３８は、両者間に所定の間隔が確保されるよう
に、外筒４４により保持されている。また、上述したア
ッパーキャップ２７は、第１コア３４の上端面に固定さ
れている。一方、上述したロアキャップ１７は、第２コ
ア３８の下端面に固定されている。そして、上述したア
ジャスタボルト２８は、プランジャ３０の中立位置が、
第１コア３４と第２コア３８との中間点となるように調
整されている。

【００２４】電磁駆動バルブ１０が備える第１電磁コイ
ル３２および第２電磁コイル３６は、電子制御ユニット
４６（以下、ＥＣＵ４６と称す）に接続されている。Ｅ
ＣＵ４６には、内燃機関の機関回転数ＮＥに応じた周期
でパルス信号を発するＮＥセンサ４８が接続されてい
る。ＥＣＵ４６は、ＮＥセンサ４８から出力されるパル
ス信号に基づいて、クランク角が基準クランク角に達し
た時期（以下、基準時期と称す）と、機関回転数ＮＥと
を検出する。

【００２５】ＥＣＵ４６は、機関回転数ＮＥおよび基準
時期に基づいて、内燃機関の運動状態に応じた適切なタ
イミングで弁体１２が開閉されるように、第１電磁コイ
ル３２および第２電磁コイル３６に対して交互に電流を
供給する。以下、第１電磁コイル３２および第２電磁コ
イル３６を流通する電流を、それぞれ第１励磁電流また
は第２励磁電流と、また、第１励磁電流または第２励磁
電流を流通させるべくＥＣＵ４６から発せられる指令信
号を、それぞれ第１指令信号または第２指令信号と称
す。

【００２６】電磁駆動バルブ１０において、第１電磁コ
イル３２および第２電磁コイル３６に励磁電流が流通し
ていない場合は、プランジャ３０がその中立位置、すな
わち、第１コア３４と第２コア３８との中間部に維持さ
れる。かかる状況下で第１電磁コイル３２に励磁電流が
流通し始めると、第１コア３４、プランジャ３０、およ
び第１コア３４とプランジャ３０との間のエアギャップ
からなる磁気回路を通って第１電磁コイル３２の内外周
を還流する磁束が発生する。そして、この磁束は、プラ
ンジャ３０を第１コア３４側へ吸引する電磁力を発生さ
せる。

【００２７】プランジャ３０に対して上記の電磁力が作
用すると、プランジャ３０、プランジャホルダ１８、ア
ッパリテーナ２４、ロアリテーナ２０、弁軸１４および
弁体１２（以下、これらを総称して可動部５０と称す）
は、アッパスプリング２６の付勢力に抗って上方へ変位
する。そして、その変位は、プランジャ３０がほぼ第１
コア３４と当接するまで継続される。以下、プランジャ
３０が第１コア３４と当接する位置を、プランジャ３０
または弁体１５０の上方側変位端と称す。

【００２８】プランジャ３０が上方側変位端に保持され
ている状態から、第１電磁コイル３２に供給されていた
励磁電流が遮断されると、プランジャ３０に作用してい
た電磁力が消滅する。その結果、アッパスプリング２６
の付勢力に起因して、可動部５０が下方へ向けて変位し
始める。可動部５０の変位量が所定値に達した時点で、
第２電磁コイル３６に適当な励磁電流を流通させると、
今度はプランジャ３０を第２コア３８側へ吸引する電磁
力が発生する。

【００２９】プランジャ３０に対して上記の電磁力が作
用すると、可動部５０は、ロアスプリング２２の付勢力
に抗って下方へ変位する。そして、その変位は、プラン
ジャ３０がほぼ第２コア３８と当接するまで継続され
る。以下、プランジャ３０が第２コア３８と当接する位
置を、プランジャ３０または可動部５０の下方側変位端
と称す。

【００３０】従って、ＥＣＵ４６によって上記の如く第
１電磁コイル３２と第２電磁コイル３６とに交互に指令
信号が発せられると、可動部５０は、上方側変位端と下
方側変位端との間を繰り返し往復運動する。電磁駆動バ
ルブ１０の弁体１２は、可動部５０が上方側変位端に位
置する場合にバルブシート１３に着座するように設計さ
れている。このため、電磁駆動バルブ１０によれば、Ｅ
ＣＵ４６から発せられる指令信号に従って、適当なタイ
ミングで吸気ポートまたは排気ポートを開閉させること
ができる。

【００３１】ところで、弁体１２を閉弁位置に保持する
ためには、第１電磁コイル３２に、適当な励磁電流を流
し続けることが必要である。この場合、電磁駆動バルブ
１０の消費エネルギを少量とするためには、第１励磁電
流を、アッパスプリング２６およびロアスプリング２２
が発する付勢力に抗い得る電磁力を発生させるために必
要かつ最小限の値に制御することが有効である。

【００３２】しかしながら、電磁駆動バルブ１０が内燃
機関に組み込まれて使用される場合、弁体１２とバルブ
シート１３との間には、エンジンオイルや燃料の酸化劣
化等により生成されるカーボンディポジットが堆積する
場合がある。カーボンディポジットが堆積した場合に、
閉弁時における弁体１２のシール性を確保するために
は、弁体１２とバルブシート１３との間に、カーボンデ
ィポジットを押し潰すに足る力を作用させる必要があ
る。従って、長期間に渡って常に弁体１２のシール性を
良好に維持するためには、閉弁期間中に第１電磁コイル
３２を流れる第１励磁電流を大きな値に制御することが
有効である。

【００３３】上述の如く、電磁駆動バルブ１０において
優れた省エネルギ性を確保するうえで有効な制御と、電
磁駆動バルブ１０において優れたシール性を維持するう
えで有効な制御とは、互いに背反した内容を有してい
る。本実施例のバルブ制御装置は、これら背反する制御
内容を適宜選択的に行うことにより、優れた省エネルギ
性と優れたシール性とを共に実現する点に特徴を有して
いる。

【００３４】以下、図２乃至図４を参照して、上記の機
能を実現すべくＥＣＵ４６が実行する処理の内容につい
て説明する。図２は、弁体１２が開弁位置から閉弁位置
に変位する際の電磁駆動バルブ１０の動作を説明するた
めのタイムチャートを示す。図２（Ａ）は、ＥＣＵ４６
から第１電磁コイル３２に向けて発せられる第１指令信
号（同図中に実線で示す波形）および第１電磁コイル３
２を流通する第１励磁電流（同図中に一点鎖線で示す波
形）の時間的変化を示す。図２（Ｂ）は、ＥＣＵ４６か
ら第２電磁コイル３６に向けて発せられる第２指令信号
（同図中に実線で示す波形）および第２電磁コイル３６
を流通する第２励磁電流（同図中に一点鎖線で示す波
形）の時間的変化を示す。また、図２（Ｃ）は、弁体１
２のバルブリフトの時間的変化を示す。

【００３５】図２は、時刻ｔ₀まで弁体１２が開弁位置
に保持され、時刻ｔ₀に弁体１２の閉弁要求が生じた場
合の動作を表している。図２（Ｂ）に示す如く、時刻ｔ
₀以前は、第２指令信号が所定の保持指令値Ｖ_Hとさ
れ、その結果、第２励磁電流が所定の保持電流Ｉ_Hに収
束されている。この場合、図２（Ｃ）に示す如く、弁体
１２は、安定して開弁位置に保持される。

【００３６】時刻ｔ₀において弁体１２の閉弁要求が生
ずると、図２（Ｂ）に示す如く、第２指令信号が即座に
“０”に変化する。その結果、第２励磁電流は保持電流
Ｉ_Hから減少し始める。第２電磁コイル３６を流れる励
磁電流が減少する際には、励磁電流の減少を妨げる方向
に逆起電力が生ずる。このため、第２励磁電流は、時刻
ｔ₀の後即座には消滅せず、第１指令信号に比して緩や
かに減少する。

【００３７】第２励磁電流が減少され始めると、アッパ
スプリング２６およびロアスプリング２２の発する付勢
力により、弁体１２が開弁位置に向けて変位し始める。
図２（Ａ）に示す如く、ＥＣＵ４６は、弁体１２が閉弁
位置から開弁位置に向けて所定距離だけ変位する時刻ｔ
₁において、第１指令信号を“０”から最大指令値に立
ち上げる。その結果、第１電磁コイル３２に第１励磁電
流が流通し始め、第１コア３４とプランジャ３０との間
に、弁体１２を閉弁位置に引き寄せる電磁力が発生す
る。

【００３８】ＥＣＵ４６は、弁体１２が開弁位置の近傍
に到達する時刻ｔ₂以降、第１指令信号を所定の変化率
で減少させる。その結果、時刻ｔ₂以降、第１励磁電流
は最大値から徐々に減少される。第１コア３４とプラン
ジャ３０との間に作用する電磁力は、第１励磁電流が一
定であるとすれば、プランジャ３０が第１コア３４に近
接するに従って増大される。このため、電磁駆動バルブ
１０を駆動するにあたり、常に第１励磁電流が最大値に
維持されるとすれば、第１コア３４に近づくに連れてプ
ランジャ３０の変位速度が増大されることになる。

【００３９】プランジャ３０が、高い変位速度を維持し
たまま上方側変位端に到達すると、プランジャ３０が上
方側変位端に到達した時点で大きな衝突音が発生する。
これに対して、本実施例の如く、プランジャ３０が第１
コア３４の近傍に到達する時刻ｔ₂以降、第１指令信
号、すなわち、第１励磁電流を減少させることとすれ
ば、プランジャ３０が第１コア３４に近接した後に、プ
ランジャ３０の変位速度を減速させることができる。こ
のため、本実施例のバルブ制御装置によれば、電磁駆動
バルブ１０に対して、優れた静粛性を付与することがで
きる。

【００４０】図２（Ａ）に示す如く、第１電磁コイル３
２に供給される第１指令信号は、時刻ｔ₂以降減少され
た後、時刻ｔ₃以降所定の保持指令値Ｖ_Hに維持され
る。その結果、第１励磁電流も所定の保持電流Ｉ_Hに維
持される。保持電流Ｉ_Hは、第１電磁コイル３２に、弁
体１２を閉弁位置に保持するために必要な最小限の電磁
力、すなわち、アッパスプリング２６およびロアスプリ
ング２２の発する付勢力に抗い得る最小限の電磁力を発
生させるために必要な励磁電流の値である。従って、弁
体１２を閉弁位置に保持すべき閉弁期間中、常に第１励
磁電流を保持電流Ｉ_Hに制御することとすれば、電磁駆
動バルブ１０の消費電力を最小限に抑制することができ
る。

【００４１】ＥＣＵ４６は、時刻ｔ₃以降、機関回転数
ＮＥに応じて設定される保持時間ｔｈの間だけ弁体１２
を閉弁位置に保持する。かかる閉弁期間において、すな
わち、時刻ｔ₃から時刻ｔ₃＋ｔｈまでの期間におい
て、ＥＣＵ４６は第１指令信号を、時刻ｔ₃から所定時
刻ｔ_psまでは保持指令値Ｖ_Hに、時刻ｔ_psから時刻ｔ_pe
までの所定期間は所定のピーク値Ｖ_Pに、また、時刻ｔ
_peからｔ₃＋ｔｈまでは再び保持指令値Ｖ_Hに制御す
る。

【００４２】第１指令信号が上記の如く制御されると、
閉弁期間中における第１励磁電流は、時刻ｔ_ps〜ｔ_peを
除く通常期間中は、ほぼ保持電流に維持される。そし
て、時刻ｔ_ps〜ｔ_peの所定期間中は、一次的に保持電流
に比して大きな値に増大される。第１励磁電流が保持電
流に比して大きな値に増大されている間は、弁体１２と
バルブシート１３との間に、通常期間に比して大きな力
Ｆ_Pが作用する。

【００４３】本実施例において、第１指令信号のピーク
値Ｖ_pは、弁体１２とバルブシート１３との間に作用す
る力Ｆ_Pが、カーボンディポジットを押し潰すに十分な
力となるように設定されている。従って、本実施例の電
磁駆動バルブ１０によれば、第１指令信号がピーク値Ｖ
_Pに制御される所定期間中に、弁体１２とバルブシート
１３との間に介在するカーボンディポジットを、弁体１
２に倣うように適切に押し潰すことができる。

【００４４】図３は、第１指令信号を制御すべくＥＣＵ
４６が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを
示す。図３に示すルーチンは、内燃機関の回転角が所定
の基準回転角に到達する毎に起動されるルーチンであ
る。本実施例においては、特に、内燃機関の回転角が、
弁体１２に対して閉弁要求の生ずる回転角と一致する毎
に図３に示すルーチンが起動されるものとして以下の説
明を行う。

【００４５】内燃機関の回転角が、弁体１２を閉弁方向
に変位させ始める回転角に到達すると、図３に示すルー
チンが起動され、先ずステップ１００において、時刻ｔ
が基準時刻ｔ₀にセットされる。次にステップ１０２に
おいて、時刻ｔが、所定時刻ｔ₁、すなわち、第１指令
信号を最大値に立ち上げるべき時刻に到達しているか否
かが判別される。その結果、未だｔ≧ｔ₁が不成立であ
ると判別される場合は、上記の条件が成立するまで繰り
返しステップ１０２の判別処理が実行される。そして、
ｔ≧ｔ₁が成立すると、ステップ１０４において第１指
令信号が“０”から最大値に立ち上げられる。

【００４６】上記の処理が終了すると、次に、ステップ
１０６において、時刻ｔが、所定時刻ｔ₂、すなわち、
第１指令信号の減少を開始すべき時刻に到達しているか
否かが判別される。その結果、未だｔ≧ｔ₂が不成立で
あると判別される場合は、上記の条件が成立するまで繰
り返しステップ１０６の判別処理が実行される。そし
て、ｔ≧ｔ₂が成立すると、ステップ１０８において第
１指令信号を減少させるための処理が開始される。

【００４７】次に、ステップ１１０では、時刻ｔが、所
定時刻ｔ₃、すなわち、第１指令信号の減少処理を終了
させるべき時刻に到達しているか否かが判別される。そ
の結果、未だｔ≧ｔ₃が不成立であると判別される場合
は、上記の条件が成立するまで繰り返しステップ１１０
の判別処理が実行される。そして、ｔ≧ｔ₃が成立する
と、ステップ１１２において第１指令信号に所定の保持
指令値Ｖ_Hがセットされる。

【００４８】ステップ１１２の処理が終了すると、次
に、ステップ１１４において、弁体１２を閉弁位置に保
持すべき時間、すなわち、閉弁時間ｔｈが演算される。
吸気ポートまたは排気ポートを弁体１２によって閉塞す
べき時間は、内燃期間の運転状態に応じて変化する。本
ルーチンでは、内燃機関の運転状態の代表値である機関
回転数ＮＥに基づいて閉弁時間ｔｈ＝ｆ（ＮＥ）が演算
される。

【００４９】閉弁時間ｔｈの演算が終了すると、次にス
テップ１１６において、ピーク処理実行判定フラグＸＰ
ＥＡＫに“１”がセットされているか否かが判別され
る。ピーク処理実行判定フラグＸＰＥＡＫは、後述する
他のサブルーチンにおいて設定されるフラグであり、カ
ーボンディポジットを押し潰す処理、すなわち、閉弁期
間中の第１励磁電流を一時的に増大させる処理（以下、
ピーク処理と称す）を実行すべきであると判断される場
合に“１”がセットされる。

【００５０】上記の判別の結果、ＸＰＥＡＫ＝１が成立
すると判別された場合は、ステップ１１８において、時
刻ｔが、所定時刻ｔ_ps、すなわち、ピーク処理を開始す
べき時刻に到達しているか否かが判別される。その結
果、未だｔ≧ｔ_psが不成立であると判別される場合は、
上記の条件が成立するまで繰り返しステップ１１８の判
別処理が実行される。そして、ｔ≧ｔ_psが成立すると、
ステップ１２０において第１指令信号にピーク値Ｖ_Pが
セットされる。

【００５１】次に、ステップ１２２では、時刻ｔが、所
定時刻ｔ_pe、すなわち、ピーク処理を終了すべき時刻に
到達しているか否かが判別される。その結果、未だｔ≧
ｔ_peが不成立であると判別される場合は、上記の条件が
成立するまで繰り返しステップ１２２の判別処理が実行
される。そして、ｔ≧ｔ_peが成立すると、ステップ１２
４において、第１指令信号に再び保持指令値Ｖ_Hがセッ
トされる。

【００５２】上記の処理が終了すると、ステップ１２６
において、時刻ｔが、時刻ｔ₃＋ｔｈ、すなわち、閉弁
期間を終了させるべき時刻に到達しているか否かが判別
される。その結果、未だｔ≧ｔ₃＋ｔｈが不成立である
と判別される場合は、上記の条件が成立するまで繰り返
しステップ１２６の判別処理が実行される。そして、ｔ
≧ｔ₃＋ｔｈが成立すると、ステップ１２８で第１指令
信号が“０”とされた後、今回のルーチンが終了され
る。

【００５３】上述の如く、図３に示すルーチンによれ
ば、ピーク処理実行判定フラグＸＰＥＡＫに“１”がセ
ットされている場合には、閉弁期間中の第１指令信号
を、通常期間中には省エネルギ性の確保に有利な値に、
また、所定期間中にはカーボンディポジットを押しつぶ
すうえで有利な値に、それぞれ変化させることができ
る。従って、上記の処理によれば、フラグＸＰＥＡＫに
“１”がセットされている場合に、優れた省エネルギ性
を損なうことなく、弁体１２とバルブシート１３との間
にカーボンディポジットを押し潰すに足りる力を発生さ
せることができる。

【００５４】次に、上記図３に示すルーチン中、ステッ
プ１１６においてＸＰＥＡＫ＝１が不成立であると判別
された場合について説明する。上記ステップ１１６にお
いてかかる判別がなされた場合は、ステップ１１８〜１
２４の処理、すなわち、ピーク処理の実行に必要とされ
る処理がジャンプされ、以後、ステップ１２６および１
２８の処理が実行された後、今回のルーチンが終了され
る。この場合、第１指令信号は、閉弁期間中常に保持指
令値Ｖ_Hに維持される。このように、第１指令信号が常
にＶ_Hに維持されると、第１励磁信号が増大されること
がないため、省エネルギ化を促進するうえで最も有利な
状況が形成される。

【００５５】ところで、時刻ｔ₃＋ｔｈにおいて第１指
令信号が“０”とされると、その後第１電磁コイル３２
には、励磁電流の減少を妨げる方向に逆起電力が発生す
る。また、第１電磁コイル３２を流通する励磁電流が減
少し、その結果として第１コア３４の内部を流れる磁束
が減少すると、第１コア３４には、その磁束の減少を抑
制する方向に渦電流が流通する。このため、第１コア３
４とプランジャ３０との間には、時刻ｔ₃＋ｔｈの後あ
る程度の期間、電磁力が作用し続ける。

【００５６】弁体１２の開閉タイミングを高精度に制御
するためには、第１電磁コイル３２に供給される第１指
令信号が“０”とされた後、弁体１２が変位し始めるま
でに要する時間は、短いほど好ましい。従って、第１指
令信号が“０”とされた後、第１電磁コイル３２に生ず
る逆起電力、および、第１コア３４に生ずる渦電流は小
さいことが望ましい。

【００５７】第１電磁コイル３２に生ずる逆起電力、お
よび、第１コア３４に生ずる渦電流は、第１指令信号が
“０”とされる時点で第１電磁コイル３２に流通してい
る第１励磁電流が小さいほど小さくなる。従って、弁体
１２の開閉時期を精度良く制御するためには、時刻ｔ₃
＋ｔｈにおける第１励磁電流は、必要最小限の電流Ｉ _H
に収束していることが望ましい。

【００５８】電磁駆動バルブ１０において閉弁期間とし
て設定される時間ｔｈは、機関回転数ＮＥが高回転とな
るほど短時間となる。このため、機関回転数ＮＥが高い
場合には、ピーク処理によって増大された第１励磁電流
が、時刻ｔ₃＋ｔｈの時点で保持電流Ｉ_Hまで減衰され
ていない事態が生じ得る。従って、弁体１２の制御精度
を確保するためには、内燃機関が高回転領域で運転され
ている場合にはピーク処理を行わないことが適切であ
る。

【００５９】また、バルブシート１３の周辺に付着する
カーボンディポジットは、内燃機関が運転されることに
より徐々に堆積されるものであり、その堆積量が微量で
ある間は、閉弁時の弁体１２のシール性に悪影響を与え
ることはない。従って、カーボンディポジットを押し潰
すことを目的とするピーク処理は、必ずしも弁体１２が
閉弁される毎に行う必要はない。むしろ、電磁駆動バル
ブ１０の省エネルギ化を促進するためには、ピーク処理
が、カーボンディポジットがある程度成長したと推定さ
れる状況下でのみ行われることが適切である。

【００６０】そこで、本実施例においては、機関回転数
ＮＥが所定回転数α以下であり、かつ、カーボンディポ
ジットがある程度成長していると推定される場合にの
み、ピーク処理を実行することとしている。図４は、Ｅ
ＣＵ４６が実行するサブルーチンの一例のフローチャー
トを示す。上記の機能は、ＥＣＵ４６が図４に示すルー
チンに従って実行判定フラグＸＰＥＡＫを設定すること
により実現される。

【００６１】図４に示すルーチンは、内燃機関の回転角
が基準回転角に到達する毎に起動されるルーチンであ
る。図４に示すルーチンが起動されると、先ずステップ
２００において、カウンタＣ_Pがインクリメントされ
る。カウンタＣ_Pは、過去最近にピーク処理が実行され
た後の内燃機関の作動回転数の累積値を計数するカウン
タである。

【００６２】ステップ２０２では、カウンタＣ_Pが所定
回数Ｋ以上であるか否かが判別される。所定回数Ｋは、
ピーク処理が実行された後、バルブシート１３の周辺の
カーボンディポジットがある程度成長するのに要する作
動回数である。従って、Ｃ_P≧Ｋが不成立である場合
は、未だカーボンディポジットが、弁体１２のシール性
に悪影響を与える程度に成長していないと判断すること
ができる。この場合、以後、ステップ２０４においてフ
ラグＸＰＥＡＫが“０”にリセットされた後、今回のル
ーチンが終了される。

【００６３】一方、上記ステップ２０２においてＣ_P≧
Ｋが成立すると判別される場合は、ステップ２０６にお
いてＮＥ≦αが成立するか否かが判別される。αは、弁
体１２の制御精度に影響を与えることなくピーク処理を
実行し得る機関回転数ＮＥの上限値である。従って、Ｎ
Ｅ≦αが不成立である場合は、ピーク処理を実行すべき
でないと判断することができる。この場合、以後、上記
ステップ２０４の処理が実行された後、今回のルーチン
が終了される。

【００６４】ステップ２０６においてＮＥ≦αが成立す
ると判別された場合は、次に、ステップ２０８で、カウ
ンタＣｎがインクリメントされる。そして、続くステッ
プ２１０で、カウンタＣｎが所定値ｎ以下であるか否か
が判別される。カウンタＣｎは、ピーク処理の実行回数
を計数するためのカウンタである。また、所定値ｎは、
新たにピーク処理の実行条件が成立した場合に、その
後、実行されるべきピーク処理の繰り返し回数である。

【００６５】従って、上記ステップ２１０において、Ｃ
ｎ≦ｎが成立すると判別された場合は、未だ繰り返され
るべき所定回数ｎだけピーク処理が繰り返されていない
と判断することができる。この場合、ステップ２１２で
フラグＸＰＥＡＫに“１”がセットされた後、今回のル
ーチンが終了される。

【００６６】一方、上記ステップ２１０において、Ｃｎ
≦ｎが不成立であると判別された場合は、繰り返される
べき所定回数ｎだけ既にピーク処理が繰り返されている
と判断することができる。この場合、以後、ステップ２
１４においてフラグＸＰＥＡＫが“０”にリセットさ
れ、ステップ２１６においてカウンタＣ_Pがリセットさ
れ、更に、ステップ２１８においてカウンタＣｎがリセ
ットされた後、今回のルーチンが終了される。

【００６７】上述した図３および図４に示す処理によれ
ば、弁体１２の制御精度に何らの悪影響を及ぼすことな
く、バルブシート１３の周辺に堆積されるカーボンディ
ポジットがある程度成長する毎に、所定回数ｎ回だけ、
弁体１２の閉弁期間中にピーク処理を実行することがで
きる。かかるタイミングでピーク処理が実行されると、
バルブシート１３の近傍に堆積されるカーボンディポジ
ットが、弁体１２のシール性に悪影響を与える程度に成
長するのを確実に防止することができると共に、優れた
省エネルギ性を実現することができる。従って、本実施
例のバルブ制御装置によれば、弁体１２の開閉時期に
関する制御精度を損なうことなく、優れた省エネルギ
性を確保しつつ、長期間に渡って閉弁時における弁体
１２のシール性を良好に維持することができる。

【００６８】尚、上記の実施例においては、アッパスプ
リング２６が前記請求項１記載の付勢手段に、第１電磁
コイル３２が前記請求項１記載の電磁コイルに、それぞ
れ相当している。また、上記の実施例においては、ＥＣ
Ｕ４６が上記ステップ１１２〜１２４の処理を実行する
ことにより前記請求項１記載の保持電流制御手段が実現
されている。

【００６９】更に、上記の実施例においては、ＮＥセン
サ４８が前記請求項２記載の作動状態検出手段に相当し
ている。また、上記の実施例においては、ＥＣＵ４６が
上記ステップ２０６および２０４の処理を実行すること
により前記請求項２記載の増大禁止手段が、上記ステッ
プ２００および２１６の処理を実行することにより前記
請求項３記載の作動履歴検出手段が、また、上記ステッ
プ２０２および２０４の処理を実行することにより前記
請求項３記載の増大禁止手段が、それぞれ実現されてい
る。

【００７０】ところで、上記の実施例においては、バル
ブシート１３の周辺に付着するカーボンディポジットの
成長の程度を、内燃機関の作動回数の累積値に基づいて
推定することとしているが、本発明はこれに限定される
ものではなく、例えば、内燃機関の運転時間の累積値に
基づいてカーボンディポジットの成長の程度を推定する
こととしてもよい。

【００７１】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、閉弁期間中において、通常期間中に、省エネルギ性
の確保に有利な状況を形成することができると共に、所
定期間中に、弁体に対して閉弁方向に大きな力を作用さ
せることができる。このため、本発明に係る内燃機関の
電磁駆動バルブ制御装置によれば、優れた省エネルギ性
を実現すると共に、弁体とバルブシートとの間に、カー
ボンディポジットを変形させるに足る力を作用させるこ
とができる。

【００７２】請求項２記載の発明によれば、閉弁期間中
の所定期間中に、不必要に励磁電流が増大されるのを防
止することができる。従って、本発明に係る内燃機関の
電磁駆動バルブ制御装置によれば、所定期間中に常に励
磁電流を増大させる装置に比して、更に優れた省エネル
ギ性を実現することができる。

【００７３】請求項３記載の発明によれば、弁体とバル
ブシートとの間に堆積するカーボンディポジットがある
程度成長した場合にのみ、閉弁期間中の励磁電流を増大
させることができる。従って、本発明に係る内燃機関の
電磁駆動バルブ制御装置によれば、所定期間中に常に励
磁電流を増大させる装置に比して、更に優れた省エネル
ギ性を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である内燃機関の電磁駆動バ
ルブ制御装置の全体構成図である。

【図２】図２（Ａ）は第１電磁コイルに発せられる第１
指令信号および第１電磁コイルを流通する第１励磁電流
の時間的変化を表す図である。図２（Ｂ）は第２電磁コ
イルに発せられる第２指令信号および第２電磁コイルを
流通する第２励磁電流の時間的変化を表す図である。図
２（Ｃ）は弁体のバルブリフトの経時的変化を表す図で
ある。

【図３】図１に示す内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置
において実行される制御ルーチンの一例のフローチャー
トである。

【図４】図１に示す内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置
において実行される他の制御ルーチンの一例のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１０電磁駆動バルブ１２弁体１３バルブシート１８プランジャホルダ２２ロアスプリング２６アッパスプリング３０プランジャ３２第１電磁コイル３４第１コア３６第２電磁コイル３８第２コア４６電子制御ユニット（ＥＣＵ）４８ＮＥセンサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁体を開弁方向に付勢する付勢手段と、
弁体を閉弁方向に変位させる電磁力を発生する電磁コイ
ルと、を備える電磁駆動バルブを制御する内燃機関の電
磁駆動バルブ制御装置であって、前記弁体を閉弁位置に保持すべき閉弁期間中に前記電磁
コイルを流れる励磁電流を、所定期間だけ通常期間に比
して増大させる保持電流制御手段を備えることを特徴と
する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。
【請求項２】請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バル
ブ制御装置において、内燃機関の作動状態を検出する作動状態検出手段を備え
ると共に、前記保持電流制御手段が、内燃機関において所定の作動
状態が形成されていない場合に、前記励磁電流を増大さ
せることを禁止する増大禁止手段を備えることを特徴と
する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。
【請求項３】請求項１記載の内燃機関の電磁駆動バル
ブ制御装置において、内燃機関の作動履歴を検出する作動履歴検出手段を備え
ると共に、前記保持電流制御手段が、内燃機関において所定の作動
履歴が形成されていない場合に、前記励磁電流を増大さ
せることを禁止する増大禁止手段を備えることを特徴と
する内燃機関の電磁駆動バルブ制御装置。