JPH11210510A - 電磁駆動バルブの始動時制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】始動時におけるスタータモータの起動負荷を軽
減する。 【解決手段】スタータモータ通電開始時は、バルブ４を
開閉動作させる電磁コイル５，６に対して非通電とし、
全バルブ４をスプリング１３，１９にて釣り合いのとれ
た半開状態のままにしておく。その結果、始動初期にお
いてはピストンによる圧縮も膨張も無くなり、スムーズ
な始動により始動時間の短縮が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの吸排気
バルブを電磁駆動によって開閉作動させる電磁駆動バル
ブの始動時制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンの吸排気バルブの開閉作
動を、カムシャフト等によって機械的に行うのではな
く、電磁駆動により行うことで、吸排気バルブの開閉タ
イミングを電子制御する動弁システムが開発されてい
る。

【０００３】このような動弁システムでは、吸排気バル
ブの開閉タイミングが、クランク軸の回転に同期して出
力されるクランクパルスに従って制御されるため、エン
ジンが未だ稼働していない、スタータモータ通電開始時
には、上記吸排気バルブは略中立位置まで開弁してお
り、このとき、例えば圧縮行程にある気筒の吸排気バル
ブが開弁状態にあると、ピストンと干渉してしまうおそ
れがある。このため、例えば、特開平８−１７０５０９
号公報には、イグニッションスイッチをオンしたとき、
先ず、吸排気弁を一義的に閉弁させ、全ての吸排気バル
ブが閉弁した後、スタータモータに通電を開始する技術
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先行技術
では、スタータモータに通電する際に、予め、全ての吸
排気バルブを閉弁するようにしているため、始動開始時
においては、密閉された筒内をピストンが膨張或いは圧
縮することになり、スタータモータの起動負荷が大きく
なるばかりでなく、始動時のエンジン回転数の上昇に時
間が掛かり、バッテリの負担も大きくなる。

【０００５】本発明は、上記事情に鑑み、始動時のスタ
ータモータの起動負荷を軽減し、スタータモータの能力
を相対的に小さくできると共に、エンジン回転数を速く
上昇させることのできる電磁駆動バルブの始動時制御装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明による第１の電磁駆動バルブの始動時制御装置
は、エンジンの吸排気ポートに介装した吸排気バルブを
電磁コイルにより駆動制御するものにおいて、スタータ
モータ通電開始時に全吸排気バルブを開状態とし、その
後該吸排気バルブを開閉制御することを特徴とする。

【０００７】第２の電磁駆動バルブの始動時制御装置
は、第１の電磁駆動バルブの始動時制御装置において、
前記スタータモータ通電後の前記吸排気バルブの最初の
開弁または閉弁動作をクランク角度に非同期で行うこと
を特徴とする。

【０００８】第３の電磁駆動バルブの始動時制御装置
は、第１の電磁駆動バルブの始動時制御装置において、
前記スタータモータ通電後の前記吸排気バルブの最初の
開弁または閉弁動作をクランク角度に同期して行うこと
を特徴とする。

【０００９】第４の電磁駆動バルブの始動時制御装置
は、第２の電磁駆動バルブの始動時制御装置又は第３の
電磁駆動バルブの始動時制御装置において、前記電磁駆
動バルブはバルブリフトセンサを具備しており、前記吸
排気バルブの最初の開弁あるいは閉弁動作時に、バルブ
リフトセンサのバルブ全開位置あるいは全閉位置での出
力値を学習することを特徴とする。

【００１０】即ち、本発明では、スタータモータに対し
て通電を開始するときは、全吸排気バルブを開状態とし
てスタータモータの起動負荷を軽減し、スタータモータ
作動後に上記吸排気バルブを開閉作動させる。

【００１１】この場合、第２の電磁駆動バルブの始動時
制御装置に記載されているように、前記スタータモータ
通電後の前記吸排気バルブの最初の開弁あるいは閉弁動
作をクランク角度に非同期で行う。

【００１２】或いは、第３の電磁駆動バルブの始動時制
御装置に記載されているように、前記スタータモータ通
電後の前記吸排気バルブの最初の開弁あるいは閉弁動作
をクランク角度に同期して行う。

【００１３】また、第４の電磁駆動バルブの始動時制御
装置に記載されているように、前記電磁駆動バルブはバ
ルブリフトセンサを具備しており、前記吸排気バルブの
最初の開弁あるいは閉弁動作時に、バルブリフトセンサ
のバルブ全開位置あるいは全閉位置での出力値を学習す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の一
実施の形態を説明する。図１〜図７に本発明の第１実施
の形態を示す。

【００１５】図１の符号１は、エンジンの各気筒の吸気
ポート及び排気ポートに介装される電磁駆動バルブであ
り、本実施の形態では、シリンダヘッド２の植設された
バルブステムガイド３に摺動自在に支持されているバル
ブ４（吸気バルブ或いは排気バルブ）を開閉作動させる
ため、開弁用電磁コイル５と閉弁用電磁コイル６とを対
向配置したツインコイル方式を採用している。

【００１６】上記電磁駆動バルブ１では、上記開弁用電
磁コイル５がヨーク７に収納されて上記シリンダヘッド
２側に配設され、各部材の個体間の寸法ばらつきを吸収
して上記バルブ４のリフト量を調整するためのリフトア
ジャスタ８を介して上記閉弁用電磁コイル６を収納する
ヨーク９と結合されている。さらに、上記閉弁用電磁コ
イル６を収納するヨーク９の上部には、後述するアーマ
チュア１７を軸方向に移動させるためのガイド部を形成
するとともに上記バルブ４のリフト量を検出するための
渦電流式バルブリフトセンサ１０を装着するケース１１
が接合されている。

【００１７】上記開弁用電磁コイル５の内部には、上記
バルブ４のバルブヘッド４ａをバルブシート１２に押圧
する方向に付勢する閉弁用スプリング１３が収納されて
いる。この閉弁用スプリング１３は、上記バルブ４のバ
ルブステム４ｂ端部にコッタピン１４を介して固着され
るリテーナ１５と、上記シリンダヘッド２側の上記バル
ブステムガイド３周囲に形成された受け座部分との間に
介装されている。尚、上記バルブステム４ｂ先端には、
後述するクリアランス調整用のシム１６が装着されてい
る。

【００１８】また、上記電磁駆動バルブ１の上記リフト
アジャスタ８によって形成される空間内には、上記開弁
用電磁コイル５或いは上記閉弁用電磁コイル６が励磁さ
れたとき、これらからの磁力を受けて上記バルブ４を開
閉作動させるための平板状のアーマチュア１７が配設さ
れている。

【００１９】上記アーマチュア１７の上記開弁用電磁コ
イル５側の中心部には、アーマチュアステム１７ａが一
体的或いは別体で立設されており、このアーマチュアス
テム１７ａが上記閉弁用電磁コイル６内部に突出する上
記ケース１１の円筒部分に設けられたアーマチュアステ
ムガイド１８に摺動自在に挿通されている。また、上記
アーマチュア１７と上記ケース１１の円筒部分基部に形
成された受け部との間には、上記バルブヘッド４ａを上
記バルブシート１２から離間する方向に付勢する開弁用
スプリング１９が介装されている。

【００２０】尚、上記開弁用電磁コイル５及び閉弁用電
磁コイル６が共にＯＦＦの状態では、上記アーマチュア
１７は、上記バルブステム４ｂ先端のシム１６に当接し
て上記閉弁用スプリング１３の付勢力と上記開弁用スプ
リング１９の付勢力とが釣り合う位置に止まっている。

【００２１】さらに、上記アーマチュアステム１７ａの
先端側は、細径のニードル状に形成されて上記バルブリ
フトセンサ１０の被検出体であるリフトセンサ用ターゲ
ット１７ｃとなっており、このリフトセンサ用ターゲッ
ト１７ｃの軸方向の動きが上記バルブ４のリフトとして
上記バルブリフトセンサ１０によって検出される。尚、
上記バルブリフトセンサ１０は、バルブリフト量に対し
てリニアな電圧を出力するものとする。

【００２２】上記構成による電磁駆動バルブ１は、電磁
バルブ駆動制御装置３０によって駆動制御される。この
電磁バルブ駆動制御装置３０では、マイクロコンピュー
タ（マイコン）３１により、エンジン回転数、アクセル
開度、クランク角パルス、エンジン冷却水温等の各種デ
ータに基づいて各気筒の吸気バルブ及び排気バルブの開
閉タイミングを演算し、閉弁用電磁コイル６、開弁用電
磁コイル５を、それぞれ、閉弁用電磁コイル駆動回路３
６、開弁用電磁コイル駆動回路３７を介して交互にＯＮ
することで、バルブ４を開閉作動させる。

【００２３】すなわち、バルブ４を閉弁状態から開弁さ
せるには、閉弁用電磁コイル６をＯＦＦとして所定のタ
イミングで開弁用電磁コイル５をＯＮする。これにより
開弁用電磁コイル５に吸引力が発生し、アーマチュアが
閉弁用スプリング１３の付勢力と開弁用スプリング１９
の付勢力との釣り合い位置から更に開弁用電磁コイル５
側に移動し、アーマチュア１７が開弁用電磁コイル５側
に吸着されて停止したとき、バルブ４が最大リフト位置
（バルブ全開位置）に達して開弁動作が完了する。

【００２４】一方、バルブ４を開弁状態から閉弁させる
には、開弁用電磁コイル５をＯＦＦとした後、所定のタ
イミングで閉弁用電磁コイル６をＯＮする。この閉弁動
作では、閉弁用スプリング１３の付勢力と開弁用スプリ
ング１９の付勢力との釣り合い位置への復帰力、及び、
閉弁用電磁コイル６の吸引力により、アーマチュア１７
が閉弁用電磁コイル６側に移動し、最終的にアーマチュ
ア１７が閉弁用電磁コイル６側に吸着されて停止したと
き、アーマチュア１７がバルブステム４ｂ先端のシム１
６から離間して所定のクリアランスが形成され、閉弁用
スプリング１３によってバルブヘッド４ａがバルブシー
ト１２に押圧されて着座する（バルブ全閉）。

【００２５】上記電磁バルブ駆動制御装置３０は、マイ
クロコンピュータ３１、電磁コイル制御回路３３、ホー
ルド電流制御回路３５を備えている。上記マイクロコン
ピュータ３１では、エンジン回転数、アクセル開度、ク
ランク角パルス、エンジン冷却水温等の各種データに基
づいて、各気筒の吸気バルブ及び排気バルブの開閉タイ
ミングを演算し、電磁コイル制御回路３３へ吸気バルブ
及び排気バルブの閉弁或いは開弁の開始を表すトリガ信
号を出力すると共に、上記ホールド電流制御回路３５
へ、バルブ全開或いはバルブ全閉の保持期間を定めるバ
ルブホールド時間データ及びＰＷＭ信号を出力する。
尚、図においては、１個の電磁駆動バルブ１を駆動する
回路系統を代表して示しており、実際には、マイクロコ
ンピュータ３１の後段に、同様の構成の回路がエンジン
の吸排気バルブの数に応じた系統数だけ備えられてい
る。

【００２６】電磁コイル制御回路３３では、上記マイク
ロコンピュータ３１からのトリガ信号に基づき、閉弁用
電磁コイル駆動回路３６及び開弁用電磁コイル駆動回路
３７へ閉弁時或いは開弁時の駆動パルス信号を出力す
る。

【００２７】上記閉弁用電磁コイル駆動回路３６、及び
開弁用電磁コイル駆動回路３７では、上記電磁コイル制
御回路３３から出力される駆動パルス信号に基づき、高
電圧での過励磁を行ってコイル電流の立ち上げを迅速化
して必要な吸引力を確保し、全閉位置あるいは全開位置
に達したとき、上記ホールド電流制御回路３５から出力
されるＰＷＭ信号に基づいて定格電圧でのチョッパ制御
を行い、規定のホールド電流を維持する。

【００２８】閉弁用電磁コイル駆動回路３６及び開弁用
電磁コイル駆動回路３７は同様の構成であり、図２に示
すように、電源（バッテリ）７１にチャージャ制御部７
２を介して高圧電源チャージャ７３が接続され、この高
圧電源チャージャ７３に、ダイオード７５を介して、立
ち上がり初期の吸排気バルブを加速させる過励磁（一次
過励磁）用電源をチャージするコンデンサ７６が接続さ
れているとともに、ダイオード７９を介して上記立ち上
がり初期の過励磁電圧より若干低い高電圧での、全閉或
いは全開に達する直前の速度を微調整する過励磁（二次
過励磁）用電源をチャージするコンデンサ８０が接続さ
れている。

【００２９】上記チャージャ制御部７２は、マイクロコ
ンピュータ３１からのチャージ信号（閉弁チャージ信号
あるいは開弁チャージ信号）によって上記高圧電源チャ
ージャ７３を作動させ、上記高圧電源チャージャ７３の
出力側に接続された充電電圧検出部７４からの信号に基
づいて、上記電源７１の電圧を設定電圧（例えば、１２
０Ｖ）に昇圧させ、上記各コンデンサ７６，８０へ充電
する。

【００３０】一次過励磁用電源をチャージするコンデン
サ７６には、ＮＰＮ型パワートランジスタ７７のコレク
タが接続されており、このパワートランジスタ７７のエ
ミッタがダイオード７８を介して開弁用電磁コイル５あ
るいは閉弁用電磁コイル６に接続されている。

【００３１】又、二次過励磁用電源をチャージするコン
デンサ８０には、ＮＰＮ型パワートランジスタ８１のコ
レクタが接続されており、このパワートランジスタ８１
のエミッタがダイオード８２を介して開弁用電磁コイル
５あるいは閉弁用電磁コイル６に接続されている。

【００３２】更に、上記電源７１に、ホールド電流制御
回路３５を介してホールド電流用のＮＰＮ型パワートラ
ンジスタ８３のコレクタが接続されており、このパワー
トランジスタ８３のエミッタがダイオード８４を介して
開弁用電磁コイル５あるいは閉弁用電磁コイル６に接続
されている。

【００３３】そして、上記各パワートランジスタ７７，
８１，８３のベースに電磁コイル制御回路３３がそれぞ
れ接続されている。この電磁コイル制御回路３３では、
吸気バルブ或いは排気バルブの立ち上がり初期の区間で
は、上記パワートランジスタ７７のベースにトリガ信号
を出力し、又、吸気バルブ或いは排気バルブの全開或い
は全閉に達する直前の区間では、上記パワートランジス
タ８１のベースにトリガ信号を出力し、更に、バルブ全
開、或いは全閉の区間では、上記パワートランジスタ８
３のベースにトリガ信号を出力する。

【００３４】その結果、吸排気バルブの閉弁或いは開弁
初期の加速応答性が良くなり、又全閉或いは全開に達す
るときには速度が微調整されるため衝撃が緩衝される。

【００３５】又、上記マイクロコンピュータ３１の入力
側には、バルブリフトセンサ１０以外に、イグニッショ
ンスイッチ４０、スタータスイッチ４１、及びクランク
角センサ４２が接続されていると共に、充電電圧検出部
７４が接続されて、コンデンサ電圧がモニタされる。

【００３６】更に、上記マイクロコンピュータ３１の出
力側には、エンジン制御ユニット（図示せず）が接続さ
れており、このエンジン制御ユニット対し、スタータモ
ータの通電を許可するスタータモータ通電信号、電磁駆
動バルブ１の制御が始動時制御を終了して正規バルブタ
イミングでの制御に切換ったことを通知し、燃料噴射及
び点火時期を正規のタイミングで作動させるための正規
タイミングバルブ作動信号が出力される。

【００３７】尚、イグニッションスイッチ４０がＯＦＦ
状態にあるときの上記電磁駆動バルブ１に設けた各電磁
コイル６，７は非通電状態にあるため、各バルブ４は、
両スプリング１３，１９の釣り合いのとれた中立位置、
即ち、図３に示すように、バルブ半開状態で停止してい
る。そのため、各バルブ４が中立位置にあるとき互いに
干渉しないように、バルブ形状或いは配置が設定されて
おり、又、ピストン４６には中立位置にあるときのバル
ブ４との干渉を避けるためにハーフリセス４６ａが形成
されている。

【００３８】上記電磁バルブ駆動制御装置３０における
電磁駆動バルブ１の始動時制御は、図４、図５に示すフ
ローチャートに従って処理される。

【００３９】以下、図４の始動制御ルーチン、及び図５
のバルブ吸引サブルーチンに従い、図６のタイミングチ
ャートを参照しながら、本実施の形態で採用する始動時
制御処理について説明する。本実施の形態では、始動時
に閉弁用のコンデンサを先に充電させた後にスタータモ
ータを起動させる。そして、エンジン回転数が所定回転
数に到達時にすべてのバルブを順次クランク角度に非同
期で閉弁動作させ、その後、それぞれのバルブ４を正規
のバルブタイミングで開弁動作させるものである。

【００４０】図４の始動時制御ルーチンでは、先ず、ス
テップＳ１で、イグニッションスイッチ４０を参照し、
イグニッションスイッチ４０がＯＦＦのときは、そのま
まルーチンを抜け、イグニッションスイッチ４０がＯＮ
動作するまで待機する。そして、イグニッションスイッ
チ４０がＯＮ動作したとき（時間ｔ１）、ステップＳ２
へ進み、閉弁用電磁コイル駆動回路３６のコンデンサ７
６，８０に対する充電を開始し、ステップＳ３で、コン
デンサ電圧を検出する。

【００４１】そして、上記コンデンサ電圧がバルブ４を
吸引するのに十分な電圧（設定電圧）まで達したか否か
を調べ、達していないときはステップＳ１へ戻る。

【００４２】そして、上記コンデンサ電圧が設定電圧に
達したとき（時間ｔ２）、ステップＳ４へ進み、スター
タスイッチ４１を参照する。ここで、スタータスイッチ
４１がＯＮされていないときは、始動前の状態であるた
めステップＳ１戻り、又、スタータスイッチ４１がＯＮ
されているときは、ステップＳ５へ進み、スタータモー
タの通電を許可するスタータモータ通電信号を、図示し
ないエンジン制御装置へ出力し、スタータモータを起動
させる。従って、イグニッションスイッチ４０をＯＮし
た直後、スタータスイッチ４１をＯＮしても、コンデン
サ電圧が設定値まで達しないときは始動が禁止される。

【００４３】ステップＳ５で、スタータモータに対する
通電が許可されると、ステップＳ６では、開弁用電磁コ
イル駆動回路３７のコンデンサ７６，８０に対する充電
を開始する。

【００４４】上記スタータモータを起動させるとき、上
記両電磁コイル駆動回路３６，３７では、コンデンサ７
６，８０に電圧を充電しているだけであるため、各気筒
に配設されているバルブ４は、スプリング１３，１９で
釣り合いのとれた中立位置、即ち、半開状態にあるた
め、燃焼室内がピストン４６により圧縮、或いは膨張さ
れず、スタータモータの起動負荷が軽減され、その分、
クランク軸を回転するスタータモータの容量を小さくす
ることができる。

【００４５】そして、スタータモータが起動されると、
クランク角センサ４２で検出した、クランク軸に同期し
て出力されるクランクパルスに基づき算出したエンジン
回転数と設定回転数とを比較し、エンジン回転数が設定
回転数に達するまでは、ステップＳ１へ戻り、設定回転
数に達したとき（時間ｔ３）、ステップＳ８へ進み、全
バルブ４を閉弁させる処理を行う。

【００４６】このバルブ閉弁処理は、図５に示すバルブ
吸引サブルーチンで行われる。以下、このバルブ吸引サ
ブルーチンにおいては、先ず、ステップＳ２１で、特定
のバルブ４（例えば、ある気筒の吸気バルブ）の閉弁用
電磁コイル６に、上記コンデンサ７６，８０に充電され
ている一次過励磁電流、二次過励磁電流を所定のタイミ
ングで通電する（時間ｔ３〜ｔ４）。

【００４７】そして、ステップＳ２２で次回のバルブ吸
引に備えて閉弁用電磁コイル駆動回路３６のコンデンサ
７６，８０を再充電する。さらに、ステップＳ２３でバ
ルブリフトセンサ１０の出力を読込み、ステップＳ２
４，Ｓ２５でホールド状態を判別する。

【００４８】本実施の形態では、上記バルブリフトセン
サ１０の出力値が全閉時の出力値として初期設定されて
いる値から１０％以内で、且つバルブリフトセンサ１０
の出力変化が１％以内の状態が継続したとき、バルブホ
ールドと判定し、ステップＳ２６へ進み、このときのバ
ルブリフトセンサ１０の出力値を検出し、ルーチンを抜
ける。以後、イグニッションスイッチ４０がＯＦＦされ
るまで、この検出されたバルブリフトセンサ１０の出力
値をバルブ全閉ホールド時の値、即ち、吸気バルブ４が
着座した状態の出力値であると設定する（時間ｔ４〜ｔ
６）。

【００４９】そして、１つのバルブ４のバルブホールド
の検出が終了した後は、他のバルブ４（例えば、ある気
筒の排気バルブ）について、上述したバルブ吸引サブル
ーチンを実行し、閉弁用電磁コイル６に対して所定タイ
ミングで、一次過励磁電流、二次過励磁電流を通電し
（時間ｔ４〜ｔ５）、当該バルブ４のバルブホールド状
態をバルブリフトセンサ１０の出力値に基づいて判定
し、バルブホールドと判定したときは、以後、このとき
のバルブリフトセンサ１０の出力値をバルブ全閉ホール
ド時の出力値、即ち、排気バルブ４が着座した状態の出
力値であると設定する（時間ｔ５〜ｔ１０）。

【００５０】そして、上記排気バルブ４のバルブホール
ドの検出が終了したときは、他の全てのバルブ４につい
ても、上記バルブ吸引サブルーチンを実行し、バルブ４
を閉弁動作させると共にバルブホールド時のバルブリフ
トセンサ１０の出力値を学習する。

【００５１】上記バルブ吸引サブルーチンにより全ての
バルブ４が閉弁したときは、上記始動制御ルーチンのス
テップＳ９へ進み、クランク角センサ４２で検出したク
ランクパルスを検出し、ステップＳ１０にて特定クラン
ク角パルスを基準として正規のバルブタイミングで、各
気筒の吸気バルブ及び排気バルブを順次、全開作動させ
る（時間ｔ６〜ｔ８，ｔ１０〜ｔ１１）。同時に、全開
状態のバルブリフトセンサ１０の出力値を検出し、以
後、このときのバルブリフトセンサ１０の出力値をバル
ブ全開ホールド時の値として設定する。尚、図６に示す
ように、本実施の形態では、クランク角センサ４２はク
ランク軸１回転で、１−２−１−３のクランク角パルス
を発生するように設定されており、パルス数をカウント
することで、クランク角パルスを特定できる。

【００５２】その後、ステップＳ１１へ進み、エンジン
制御装置へ正規タイミングでバルブ作動開始されたこと
を示す正規タイミングバルブ作動信号を出力し、燃料噴
射と点火とを許可し、ルーチンを抜ける。その結果、燃
料噴射対象気筒、及び点火対象気筒に対する燃料噴射と
点火とが正規のタイミングで順次開始され、エンジンが
始動する（時間ｔ７，ｔ８，ｔ９）。

【００５３】尚、燃料噴射と点火は、全てのバルブ４が
閉弁したときに開始するようにしても良い。

【００５４】このように、本実施の形態では、イグニッ
ションスイッチ４０をＯＮした後、スタータスイッチ４
１をＯＮ動作させても、各閉弁用電磁コイル駆動回路３
６，３７に設けたコンデンサ７６，８０に対する充電が
完了するまでは、スタータモータに対する通電を禁止す
るようにしたので、コンデンサ７６，８０への充電を十
分に行うことができ、バルブ４を確実に吸引することが
できる。

【００５５】又、起動時には、全バルブ４がスプリング
１３，１９の釣り合いにより半開状態を維持しているた
め、スタータモータの起動負荷が軽減され、その分、ス
タータモータの容量を小さくすることができるばかりで
なく、エンジン回転数を早く上昇させることができる。

【００５６】始動時の最初のバルブ４のホールド状態を
検出したときのバルブリフトセンサ１０の出力値に基づ
いて、バルブ４の全閉、全開を判定するようにしたの
で、バルブ４の全閉位置、及び全開位置を確実に把握す
ることができ、始動以後の制御精度が向上する。

【００５７】閉弁用電磁コイル駆動回路３６のコンデン
サ７６，８０に対する充電を、イグニッションスイッチ
４０をＯＮしたときに開始するようにしたので、イグニ
ッションスイッチ４０をＯＮしたときからスタータモー
タ通電信号をＯＮするまでの時間を有効に利用すること
ができ、エンジン始動時間を短縮することができる。

【００５８】更に、始動時においては、各バルブ４を順
次、全閉、全開作動させるようにしたので、バルブ作動
時の電力が十分確保できると共に、作動後のコンデンサ
７６，８０に対する再充電が同時に行われることがな
く、その分、ピーク電流を低く抑えることができ、又、
他のバルブの電流変化によるノイズ等も防止でき、全
閉、全開位置の検出精度が向上する。

【００５９】始動時はクランク角非同期で、各バルブ４
を閉弁させるようにしたので、早期に各バルブ４を正規
のタイミングにより全開動作させることができ、従っ
て、燃料噴射、及び点火を正規のタイミングで早期に出
力することができるようになり、エンジン始動時間の短
縮を図ることができる。

【００６０】又、ピストン４６にハーフリセスを形成し
たので、始動時にバルブ４が中立位置にあってもピスト
ン４６とバルブ４とが干渉することが無く、燃焼室形状
の設計の自由度が大きくなる。

【００６１】尚、本実施の形態では、始動時制御におい
て、始動時エンジン回転数が設定回転数まで上昇したと
き、先ず、各バルブ４を順次閉弁させ、次いで、順次開
弁させるようにしているが、これとは逆に、始動時エン
ジン回転数が設定回転数まで上昇したとき、先ず、全バ
ルブ４を順次開弁させ、次いで、順次閉弁させるように
しても良い。この場合、図７に示すように、リフト中の
バルブ４とピストン４６との干渉を回避するために、こ
のピストン４６にフルリセス４６を形成し、更に、個々
のバルブ４同士は、リフト中に衝突しないような配列、
或いは形状に設定する。

【００６２】この場合、始動初期において、先ず、全バ
ルブ４を全開にすることで、クランク軸に非同期で、バ
ルブ４を短時間に動かしても、吸気バルブと排気バルブ
とが同時に閉弁することがないので、始動時の圧縮、膨
張仕事が急激に発生せず、クランキング時の回転数変動
が少なくなる。

【００６３】又、図８、図９に本発明の第２実施の形態
を示す。本実施の形態では、始動時に閉弁用と開弁用の
両コンデンサを先に充電させた後にスタータモータを起
動させる。そして、エンジン回転数が所定回転数に到達
時に、それぞれのバルブについて、その時のピストン動
作方向に応じて閉弁させるか開弁させるかを選択し、順
次クランク角度に非同期で選択された方向へ動作させ、
さらにその後、それぞれのバルブ４を順次クランク角度
に非同期で逆の方向へ動作させるものである。

【００６４】即ち、図８に示す始動時制御ルーチンで
は、ステップＳ１でイグニッションスイッチ４０のＯＮ
が検出されると、ステップＳ３１へ進み、両電磁コイル
駆動回路３６、３７のコンデンサ７６，８０に対する充
電を開始し、ステップＳ３で、コンデンサ電圧を検出
し、バルブ４を吸引するのに十分な電荷が上記各コンデ
ンサ７６，８０に充電されたとき、即ち、コンデンサ７
６，８０の電圧が設定電圧以上になったとき、ステップ
Ｓ４へ進み、スタータスイッチ４１がＯＮか否かを調
べ、ＯＮのときはステップＳ５へ進み、スタータモータ
への通電を許可するスタータモータ通電信号を、エンジ
ン制御装置へ出力して、スタータモータを始動させる。

【００６５】このとき、各バルブ４は、スプリング１
３，１９の釣り合いにより半開状態で静止しているた
め、燃焼室内がピストン４６により圧縮、或いは膨張さ
れず、スタータモータの起動負荷が軽減され、その分、
クランク軸を回転するスタータモータの容量を小さくす
ることができることは、第１実施の形態と同様である。
尚、エンジンが起動すると、クランク角センサ４２か
ら、クランク軸に同期して出力されるクランク角パルス
が検出され、このクランク角パルスに基づきエンジン回
転数、及びクランク角度が算出される。

【００６６】次いで、ステップＳ７で、算出したエンジ
ン回転数と設定回転数とを比較し、エンジン回転数が設
定回転数まで上昇したときは、ステップＳ３２へ進み、
クランク角パルスに基づきクランク角度を検出する。そ
して、ステップＳ３３へ進み、全バルブ４を、クランク
角度に非同期で、バルブ４を順次吸引して、全閉或いは
全開動作する処理を行う。

【００６７】このバルブ吸引処理は、図９に示すバルブ
吸引サブルーチンで行われる。このバルブ吸引サブルー
チンにおいては、先ず、ステップＳ４１で、ある気筒の
ピストン位置を上記クランクパルスから算出したクラン
ク角度に基づき検出し、下降中のときは、ステップＳ４
２へ進み、上昇中のときはステップＳ４３へ進む。

【００６８】ステップＳ４２では、当該気筒のバルブ開
弁条件成立と判定し、ステップＳ２１で当該気筒のバル
ブ４（例えば、吸気バルブ）の開弁用電磁コイル５に対
して、開弁用電磁コイル駆動回路３７のコンデンサ７
６，８０に充電さている電荷を所定タイミングで通電
し、上記バルブ４を開弁方向へ吸引する。

【００６９】又、上記ステップＳ４１でピストン上昇と
判定されてステップＳ４３へ進むと、バルブ閉弁条件成
立と判定し、ステップＳ２１で当該気筒のバルブ４（例
えば、吸気バルブ）の閉弁用電磁コイル６に対して、閉
弁用電磁コイル駆動回路３６のコンデンサ７６，８０に
充電さている電荷を所定タイミングで放電させ、上記バ
ルブ４を閉弁方向へ吸引する。

【００７０】そして、ステップＳ２２以下で、第１実施
の形態と同様に、バルブ４の全開、或いは全閉時のバル
ブリフトセンサ１０の出力値を検出してルーチンを抜け
る。

【００７１】上記バルブ吸引サブルーチンは、全バルブ
４に対して順次行い、全バルブ４の全閉或いは全開時の
バルブリフトセンサ１０の出力値を検出したら、上記始
動時制御ルーチンのステップＳ９へ進む。

【００７２】ステップＳ９では、クランク角パルスを再
び検出し、ステップＳ３２で検出したクランク角パルス
に対して、クランク角度が、例えば１８０°回転したと
きは、ステップＳ３４へ進み、上記バルブ吸引サブルー
チンを再度実行する。

【００７３】このとき、前回よりもクランク角度が１８
０°進んでいるため、前回の下降中であった気筒は上昇
過程にあり、又、前回上昇中であった気筒では、今回は
下降過程にある。従って、前回、全閉方向へ吸引された
バルブ４は、今回は全開方向へ吸引され、又、前回、全
開方向へ吸引されたバルブは、今回は全閉方向へ吸引さ
れることになる。

【００７４】そして、全てのバルブ４の全開と全閉との
動作を終了したときは、ステップＳ３５へ進み、エンジ
ン制御装置（図示せず）へ正規タイミングバルブ作動信
号を出力し、燃料噴射と点火とを許可し、ルーチンを抜
ける。その結果、燃料噴射対象気筒、及び点火対象気筒
に対する燃料噴射と点火とが正規のタイミングで順次開
始され、エンジンが始動する。

【００７５】このように、本実施の形態では、クランク
角度に同期せずに各バルブ４を吸引するようにしたの
で、バルブホールド時のバルブリフトセンサ１０の出力
値を比較的早く検出することができ、バルブの着座制御
を早期に開始することができると共に、正規のバルブタ
イミングでの吸気量制御を早期に実行することができ、
始動時間の短縮化が図れるばかりでなく、始動時の空燃
比制御性が向上する。

【００７６】又、スタータモータの始動前に、閉弁用電
磁コイル駆動回路３６、開弁用電磁コイル駆動回路３７
のコンデンサ７６，８０を充電するようにしたので、充
電時間が短くて済み、スタータモータに多くの電流が奪
われても、バルブを確実に吸引させることができる。

【００７７】又、図１０、図１１に本発明の第３実施の
形態を示す。本実施の形態は第２実施の形態の変形例で
あり、エンジン回転数が所定回転数に到達時にそれぞれ
のバルブをクランク角度に同期させて正規のバルブタイ
ミングで閉弁もしくは開弁するものである。

【００７８】図１０に示す始動時制御ルーチンでは、ス
テップＳ３２まで、前述した第２実施の形態の図８に示
すフローチャートと同様の処理を行い、ステップＳ３２
からステップＳ４６へ進むと、各バルブ４をクランク軸
に同期させて順次、全開、および全閉動作させるバルブ
吸引処理を実行する。

【００７９】このバルブ吸引処理は、図１１に示すバル
ブ吸引サブルーチンで実行される。先ず、ステップＳ５
１で、クランク角パルスに基づいて算出したクランク角
度から、ある気筒のバルブ４が正規の開弁、或いは閉弁
時期に達したか否かを調べ、所定の開弁或いは閉弁のタ
イミングになったとき、ステップＳ２１へ進み、それぞ
れの開弁用電磁コイル駆動回路３７、或いは閉弁用電磁
コイル駆動回路３６のコンデンサ７６，８０に充電され
ている電荷を所定タイミングで放電し、上記バルブ４の
開弁用電磁コイル５或いは閉弁用電磁コイル６を過励磁
することで、上記バルブ４を全開、或いは全閉位置まで
吸引する。

【００８０】その後、ステップＳ２２以下では、前述し
た第１或いは第２実施の形態と同様の処理を行う。

【００８１】そして、全てのバルブ４を正規のタイミン
グで全開、及び全閉動作させ、そのときのバルブリフト
センサ１０の出力値を検出したときは、上記始動時制御
ルーチンのステップＳ３５へ進み、エンジン制御装置
（図示せず）へ正規タイミングバルブ作動信号を出力
し、燃料噴射と点火とを許可し、ルーチンを抜ける。そ
の結果、燃料噴射対象気筒、及び点火対象気筒に対する
燃料噴射と点火とが正規のタイミングで順次開始され、
エンジンが始動する。

【００８２】このように、本実施の形態では、クランク
角度と同期し、正規のバルブタイミングで各バルブ４を
吸引するようにしたので、第２実施の形態に比し、少な
くともピストン４６にハーフリセス４６ａ（図３参照）
を形成するだけで、バルブ４とピストン４６との干渉を
回避することができ、しかも、正規のバルブタイミング
で燃料噴射、及び点火が開始されるまでは、各気筒内の
バルブ４が同時に全閉となることが無いので、始動時の
クランク角が大きく変動することが無い。

【００８３】更に、設定回転数までエンジン回転数が上
昇した後は、クランク軸が２回転した後に、正規のバル
ブタイミングで各バルブ４が、順次、正規のバルブタイ
ミングで吸引されるので、燃料噴射開始までの時間が短
くなり、始動時間の短縮化が図れる。

【００８４】又、図１２に本発明の第４実施の形態を示
す。本実施の形態は第３実施の形態の変形例で、始動時
にバルブを最初に動作させる方向（閉弁または開弁）を
予め設定しておくものであり、エンジン回転数が所定回
転数に到達時にそれぞれのバルブをクランク角度に同期
させて正規のバルブタイミングで予め設定された一方向
へ動作させ、その後にクランク角度に同期させて正規の
バルブタイミングで他方向へ動作させるものである。

【００８５】即ち、図１２の始動時制御ルーチンでは、
イグニッションスイッチがＯＮされて、ステップＳ１か
らステップＳ５６へ進むと、閉弁用電磁コイル駆動回路
３６と開弁用電磁コイル駆動回路３７のうち予め設定さ
れた一方のコンデンサ７６，８０に対して充電を開始
し、このコンデンサ電圧が設定電圧以上になると、スタ
ータモータに対する通電を許可し、ステップＳ４でスタ
ータスイッチがＯＮと判定したときは、ステップＳ５へ
進み、スタータモータに対する通電を開始する。

【００８６】その後、ステップＳ５７で、他方のコンデ
ンサ７６，８０に対して充電を開始する。

【００８７】そして、エンジン回転数が設定回転数以上
まで上昇したら、ステップＳ７からステップＳ３２へ進
み、クランク角パルスに基づきクランク角度を検出し、
ステップＳ５８で、上記クランク角度に同期して、正規
のバルブタイミングでバルブ４を順次吸引して、予め設
定された一方向（全閉或いは全開）へ動作する処理を行
う。

【００８８】このバルブ吸引処理は、前述した第３実施
の形態の図１１に示すバルブ吸引サブルーチンと同様で
あるため、説明を省略する。

【００８９】そして、全バルブ４が一方向へ動作したと
きは、ステップＳ５９へ進み、クランク角度に同期し
て、バルブ４を逆方向へ順次吸引する処理を、上記図１
１に示すバルブ吸引サブルーチンに従い実行する。

【００９０】その後、ステップＳ３５へ進み、エンジン
制御装置（図示せず）へ正規タイミングバルブ作動信号
を出力し、燃料噴射と点火とを許可し、ルーチンを抜け
る。

【００９１】このように、本実施の形態では、スタータ
始動前には、閉弁用電磁コイル駆動回路３６と開弁用電
磁コイル駆動回路３７との何れか一方に設けられている
コンデンサ７６，８０にのみ充電するようにしたので、
前述した第３実施の形態に比し、充電時間が短く、短時
間でスタータモータを始動させることができる。

【００９２】又、図１３、図１４に本発明の第５実施の
形態を示す。本実施の形態では、始動前に、先ず全バル
ブ４を順次全開動作させ、始動開始後に、全バルブ４を
順次全閉動作させるようにしたものである。

【００９３】以下、図１３に示す始動時制御ルーチンに
従い、図１４に記載されているタイミングチャートを参
照しながら、始動時制御処理について説明する。先ず、
イグニッションスイッチがＯＮされると、ステップＳ１
からステップＳ６１へ進み、開弁用電磁コイル駆動回路
３７のコンデンサ７６，８０に対して充電を開始し（時
間ｔ１）、このコンデンサ電圧が所定電圧に達したとき
（時間ｔ１６）、ステップＳ３からステップＳ６２へ進
み、バルブ吸引サブルーチンを実行し、開弁用電磁コイ
ル駆動回路３７のコンデンサ７６，８０に充電されてい
る電荷を所定タイミングで放電し（時間ｔ１６〜ｔ１
７、ｔ１７〜ｔ１８）、上記バルブ４の開弁用電磁コイ
ル５を過励磁することで、上記バルブ４を全開位置まで
吸引する（時間ｔ１７、ｔ１８）。

【００９４】尚、上記バルブ吸引サブルーチンは、第１
実施の形態で示す図５のフローチャートと同様の処理が
行われるため、ここでの説明を省略する。

【００９５】そして、全バルブ４が全開したときは、ス
テップＳ６３へ進み、閉弁用電磁コイル駆動回路３６の
コンデンサ７６，８０に対して充電を開始し、ステップ
Ｓ４でスタータスイッチがＯＮかを調べ、ＯＮのとき
は、ステップＳ５でスタータモータを始動させる（時間
ｔ１８）。

【００９６】その後、ステップＳ３２でクランク角パル
スに基づきクランク角度を検出し、ステップＳ６４へ進
み、クランク角度に同期した正規バルブタイミングで各
バルブ４を順次全閉作動させる（時間ｔ１９〜ｔ２１、
ｔ２０〜ｔ２２）。

【００９７】そして、ステップＳ１１へ進み、エンジン
制御装置へ正規タイミングバルブ作動信号を出力し、燃
料噴射と点火とを許可し、ルーチンを抜ける。

【００９８】このように、本実施の形態では、最も電力
を必要とする中立位置からのバルブ吸引を、スタータモ
ータが始動する前に行うようにしたので、前述した第１
実施の形態のように、充電中にスタータモータに電力を
奪われることが無く、確実にバルブを吸引することがで
きる。

【００９９】又、エンジン回転後に、全開されているバ
ルブ４を全閉させるようにしたので、始動初期のピスト
ン４６による圧縮や膨張が無く、スタータモータ起動時
のエネルギー消費が少なく、クラッチ回転の変動も少な
くなる。

【０１００】又、図１５に本発明の第６実施の形態を示
す。本実施の形態は第５実施の形態の変形例であり、始
動前に、全バルブ４の全閉、全開作動を一度行い、その
後、スタータモータを起動させるようにしたものであ
る。

【０１０１】以下、図１５に示す始動時制御ルーチンに
従い説明する。イグニッションスイッチがＯＮされる
と、ステップＳ１からステップＳ６６へ進み、全バルブ
４の閉弁作動が終了したか否かを調べる。イグニッショ
ンスイッチがＯＮされた直後の各バルブ４は、スプリン
グ１３，１９により保持された中立位置にあり、閉弁作
動は未終了であるため、ステップＳ２へ進み、閉弁用電
磁コイル駆動回路３６のコンデンサ７６，８０に対して
充電を開始する。そして、このコンデンサ７６，８０に
対するコンデンサ電圧が設定値以上になったときは、ス
テップＳ６７へ進み、各バルブ４を順次全閉作動させる
処理を行う。

【０１０２】この処理はバルブ吸引サブルーチンで実行
されるが、このルーチンは、第１実施の形態で示す図５
のフローチャートと同様の処理が行われるため、ここで
の説明は省略する。但し、本実施の形態では、ステップ
Ｓ２２のコンデンサ再充電の処理は行わず、ステップＳ
２１からステップＳ２３へジャンプする。

【０１０３】そして、全バルブ４が全閉したときはステ
ップＳ６へ進み、開弁用電磁コイル駆動回路３７のコン
デンサ７６，８０に対して通電を開始し、ステップＳ６
８で、コンデンサ電圧を検出し、コンデンサ電圧が設定
値よりも低いときは、ステップＳ１へ戻り、イグニッシ
ョンスイッチの状態を調べ、ＯＮのままのときは、ステ
ップＳ６６へ進み、全バルブ４の閉弁作動が終了したか
否かを調べる。既に、全バルブ４の全閉作動が終了して
いるため、ステップＳ６へ戻り、再び開弁用電磁コイル
駆動回路３７のコンデンサ７６，８０に充電する。

【０１０４】そして、上記コンデンサ７６，８０に充電
したコンデンサ電圧が設定値以上になったとき、ステッ
プＳ６９へ進み、各バルブ４を順次全開作動させる処理
を行う。この処理はバルブ吸引サブルーチンで実行され
るが、このルーチンは、上述したように、第１実施の形
態で示す図５のフローチャートと、ほぼ同様の処理が行
われるため、ここでの説明は省略する。但し、本実施の
形態では、ステップＳ２２のコンデンサ再充電の処理は
行わず、ステップＳ２１からステップＳ２３へジャンプ
する。

【０１０５】そして、全バルブ４の全開作動が終了する
と、ステップＳ７０で、両電磁コイル駆動回路３６，３
７のコンデンサ７６，８０に対し、次回の放電に備えて
再充電する。

【０１０６】その後、前述した第５実施の形態の図１３
に示す始動時制御ルーチンのステップＳ４以下と同様の
処理を行い、ルーチンを抜ける。

【０１０７】このように、本実施の形態では、エンジン
を始動させる前に、全バルブ４を全閉、及び全開作動さ
せているので、前述の第５実施の形態に比し、始動後、
速やかに正規のタイミングで各バルブ４を作動させるこ
とができる。又、スタータモータの起動とは無関係にバ
ルブ４を全閉、及び全開作動させているため、バルブリ
フトセンサ１０の出力をノイズ等の影響を受けずに検出
することができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
スタータモータに対する通電を開始するとき、全吸排気
バルブが開弁されているので、スタータモータの起動負
荷が軽減され、その分、スタータモータの容量を小さく
することができると共に、エンジン回転数を早期に上昇
させることができ、始動時間の短縮化を図ることができ
る等の優れた効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施の形態による電磁バルブ駆動制御装置
の全体構成図

【図２】同、駆動回路の構成図

【図３】同、ピストン及びバルブの概略図

【図４】同、始動時制御ルーチンを示すフローチャート

【図５】同、バルブ吸引サブルーチンを示すフローチャ
ート

【図６】同、各作動部の作動状態を示すタイミングチャ
ート

【図７】同、他の態様によるピストン及びバルブの概略
図

【図８】第２実施の形態による始動時制御ルーチンを示
すフローチャート

【図９】同、バルブ吸引サブルーチンを示すフローチャ
ート

【図１０】第３実施の形態による始動時制御ルーチンを
示すフローチャート

【図１１】同、バルブ吸引サブルーチンを示すフローチ
ャート

【図１２】第４実施の形態による始動時制御ルーチンを
示すフローチャート

【図１３】第５実施の形態による始動時制御ルーチンを
示すフローチャート

【図１４】同、各作動部の作動状態を示すタイミングチ
ャート

【図１５】第６実施の形態による始動時制御ルーチンを
示すフローチャート

【符号の説明】

４…吸排気バルブ ５，７…電磁コイル １０…バルブリフトセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸排気ポートに介装した吸排気
   バルブを電磁コイルにより駆動制御する電磁駆動バルブ
   において、 スタータモータ通電開始時に全吸排気バルブを開状態と
   し、その後該吸排気バルブを開閉制御することを特徴と
   する電磁駆動バルブの始動時制御装置。
2. 【請求項２】前記スタータモータ通電後の前記吸排気バ
   ルブの最初の開弁あるいは閉弁動作をクランク角度に非
   同期で行うことを特徴とする請求項１記載の電磁駆動バ
   ルブの始動時制御装置。
3. 【請求項３】前記スタータモータ通電後の前記吸排気バ
   ルブの最初の開弁あるいは閉弁動作をクランク角度に同
   期して行うことを特徴とする請求項１記載の電磁駆動バ
   ルブの始動時制御装置。
4. 【請求項４】前記電磁駆動バルブはバルブリフトセンサ
   を具備しており、前記吸排気バルブの最初の開弁あるい
   は閉弁動作時に、バルブリフトセンサのバルブ全開位置
   あるいは全閉位置での出力値を学習することを特徴とす
   る請求項２又は請求項３記載の電磁駆動バルブの始動時
   制御装置。