KR20010024850A - 전자 구동 밸브 제어 장치 - Google Patents

전자 구동 밸브 제어 장치 Download PDF

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Abstract

내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브로서 작용하는 전자 구동 밸브를 제어하며, 밸브 요소에 작용하는 압력에 따라 밸브 요소를 개방 또는 폐쇄하도록 요구되는 전자기력을 제어하는 제어 장치에 관한 것이다. 특히, 상부 스프링((104) 및 하부 스프링(106)의 탄성력과, 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)의 전자기력 사이의 협동에 의해 밸브 요소를 개방 또는 폐쇄하는 전자 구동 밸브(78)에 관한 것이며, 상기 밸브 요소에 작용하는 압력은 직접 또는 간접적으로 검출된다. 상기 밸브 요소가 밸브 개방 상태 또는 밸브 폐쇄 상태 중 하나로부터 다른 상태로 변위될 때, 밸브 요소를 다른 상태를 향해 변위시키는 전자기력의 크기는 밸브 요소에 작용하는 압력에 따라 제어된다.

Description

전자 구동 밸브 제어 장치{Control Device For Solenoid Driving Valve}
일본 특개평 7-335437호에 개시된 바와 같이, 내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브 중의 하나를 변위시키는 기능을 하는 종래의 전자 구동 밸브는 공지되어 있다. 흡기 밸브 또는 배기 밸브는 내연 기관의 포트와 연소 챔버 사이의 통로를 개방 또는 폐쇄하기 위해 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 변위되는 밸브 요소를 갖춘다. 전자 구동 밸브는 탄성 부재의 탄성력과 전자 코일(solenoid coil)의 전자기력의 협동에 의해 밸브 요소의 이동을 제어한다. 전자 구동 밸브를 전기적으로 제어하는 것에 의해, 개방 상태 또는 폐쇄 상태에서 내연 기관의 포트와 연소 챔버 사이의 통로를 설정하는 것이 가능하다.
그러나, 내연 기관의 실린더의 내압과 엔진 포트압이 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 요소에 작용한다는 것을 주목해야 한다. 엔진 실린더압은 밸브 폐쇄 방향에서 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태를 향해 변위시키는 기능을 하며, 엔진 포트압은 대향 상태에서 밸브 요소를 밸브 개방 상태를 향해 변위시키는 기능을 한다. 엔진 실린더압 및 엔진 포트압은 내연 기관의 작동 중에 종종 변동되기 때문에, 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 변위시키기 위해 필요한 전자기력과, 밸브 요소를 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 변위시키기 위해 필요한 전자기력은 상당히 변화된다.
낮은 전력 소비로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동하기 위해, 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 또는 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 변위시키기 위한 전자기력의 크기를 가능한한 작게하도록 제어하는 것이 적합하다. 흡기 밸브 또는 배기 밸브의 밸브 요소 상의 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 변동되더라도 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시키기 위해, 밸브 개방 상태 또는 대향되는 밸브 폐쇄 상태로 밸브 요소를 변위시키기 위한 전자기력의 크기를 밸브 요소에 작용하는 엔진 실린더압 및 엔진 포트압에 따라 적절하게 조정하는 것이 필요하다.
그러나, 상술한 전자 구동 밸브에서, 밸브 요소를 변위시키기 위해 전자기력에 가해지는 밸브 요소압의 영향은 전혀 고려되지 않았다. 밸브 요소에 작용하는 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 상당히 변동될 때 낮은 전력 소비로 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 밸브 요소를 변위시키기 위해 상술한 전자 구동 밸브를 조정하는 것은 곤란하다.
본 발명은 일반적으로 전자 구동 밸브 제어 장치에 관한 것이며, 특히 내연 기관의 흡기 밸브 또는 배기 밸브 중 하나를 변위시키는 기능을 하는 전자 구동 밸브를 제어하기 위한 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 한 적합한 실시예가 적용된 내연 기관을 도시한 다이어그램.
도 2는 도 1의 내연 기관에 제공된 전기 요소의 블록 다이어그램.
도 3은 도 1의 내연 기관에 제공된 전자 구동 밸브의 단면도.
도 4는 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 제 1 부분을 설명하기 위한 순서도.
도 5는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 제 2 부분을 설명하기 위한 순서도.
도 6은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 제 3 부분을 설명하기 위한 순서도.
도 7은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 제 4 부분을 설명하기 위한 순서도.
도 8은 엔진 부하의 상이한 매개 변수값으로 엔진 회전수와 추정된 밸브 요소압 사이의 관계를 나타내는 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 9는 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 2 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 주요부를 설명하기 위한 순서도.
도 10은 실제 흡기 밸브압의 상이한 매개 변수값으로 흡기 밸브의 변위의 시간 의존 변화를 설명하기 위한 그래프.
도 11은 실제 흡기 밸브압과 탄성 부재 변형량 사이의 관계를 나타내는 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 12는 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 3 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 제 1 부분을 설명하기 위한 순서도.
도 13은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 3 실시예에 의해 실행되는 제어 처리의 제 2 부분을 설명하기 위한 순서도.
도 14는 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예에 의해 사용되는 배기 밸브 리프트의 변화 및 배기 밸브 여자 전류의 변화를 설명하기 위한 그래프.
도 15는 크랭크각과 실린더압 사이의 관계, 크랭크각과 배기 밸브 리프트 사이의 관계 및, 크랭크각과 흡기 밸브 리프트 사이의 관계를 설명하기 위한 다이어그램.
도 16은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예에 의해 실행되는 제어 처리를 설명하기 위한 순서도.
도 17은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예에 의해 사용되는 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 18은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예에 의해 사용되는 다른 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 19는 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 5 실시예에 의해 실행되는 제어 처리를 설명하기 위한 순서도.
도 20은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 5 실시예에 의해 사용되는 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 21은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 5 실시예에 의해 사용되는 다른 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 22는 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 6 실시예에 의해 실행되는 제어 처리를 설명하기 위한 순서도.
도 23은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 6 실시예에 의해 사용되는 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
도 24는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 6 실시예에 의해 사용되는 다른 맵을 설명하기 위한 다이어그램.
본 발명의 목적은 상술한 문제점이 제거된 개선된 전자 구동 밸브 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 밸브 요소를 밸브 개방 상태 및 밸브 폐쇄 상태 중 하나로부터 다른 상태로 변위시키기 위해 전자기력의 크기를 밸브 요소에 작용하는 압력에 기초하여 제어된 값으로 적합하게 조정하는 전자 구동 밸브 제어 장치를 제공하는 것이다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 탄성 부재의 탄성력과 전자 코일의 전자기력의 협동에 의해 밸브 요소를 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 변위시키는 전자 구동 밸브를 제어하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 전자 구동 밸브 제어 장치는, 상기 밸브 요소에 작용하는 압력을 직접 또는 간접적으로 검출하기 위한 압력 검출 수단 및, 상기 밸브 요소가 상기 밸브 개방 상태 및 상기 밸브 폐쇄 상태 중 하나로부터 다른 상태로 변위될 때, 상기 밸브 요소를 상기 다른 상태로 변위시키기 위한 전자기력의 크기를 상기 압력 검출 수단에 의해 검출된 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 조정하기 위한 전자기력 조정 수단을 구비한다.
본 발명의 상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 상기 밸브 요소를 밸브 개방 상태 및 밸브 폐쇄 상태 중 하나로부터 다른 상태로 변위시키기 위한 전자기력은 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 적합하게 조정된다. 엔진의 운전 조건의 변동에 기인하여 밸브 요소압이 변화되더라도 전자기력은 별 영향을 받지 않는다. 상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 전자기력의 크기를 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 적합하게 조정하는데 효과적이다. 상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 밸브 요소를 변위시키는데 필요한 최소한의 전자기력을 제공할 수 있다. 낮은 전력 소비 및 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시킬 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 내연 기관의 실린더의 내압을 검출하기 위한 실린더압 검출 수단을 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 압력 검출 수단은 내연 기관의 실린더의 내압에 기초하여 밸브 요소압을 검출한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 밸브 요소압은 내연 기관의 실린더의 내압에 기초하여 검출된다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 고도의 정확성으로 밸브 요소압을 직접 검출할 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 엔진 포트압을 직접 또는 간접적으로 검출하기 위한 포트압 검출 수단을 또한 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 압력 검출 수단은 엔진 실린더압과 엔진 포트압 사이의 차이에 기초하여 밸브 요소압을 검출한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 밸브 요소압은 엔진 실린더압과 엔진 포트압 사이의 차이에 기초하여 검출된다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 고도의 정확성으로 밸브 요소압을 검출할 수 있다. 엔진 포트압은 엔진 포트압을 감지하는 포트압 센서를 사용하여 직접 검출되거나, 엔진 회전수로부터 엔진 포트압을 맵핑(mapping)함으로써 간접적으로 검출될 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 밸브 요소의 변위의 개시 후 소정의 기간이 경과한 때 탄성 부재의 변형량(strain)을 검출하기 위한 탄성 부재 변형량 검출 수단을 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 압력 검출 수단은 탄성 부재의 변형량에 기초하여 밸브 요소압을 검출한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 밸브 요소압은 탄성 부재의 변형량에 기초하여 검출된다. 탄성 부재의 변형량과 밸브 요소에 작용하는 압력 사이의 상호 관계는 밸브 요소압을 검출하는데 유용하며, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 고도의 정확성으로 밸브 요소압을 검출할 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 밸브 요소의 변위의 개시 후 소정의 기간이 경과한 때 탄성 부재의 전체 길이를 검출하기 위한 탄성 부재 길이 검출 수단을 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 압력 검출 수단은 상기 탄성 부재의 전체 길이에 기초하여 밸브 요소압을 검출한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 밸브 요소압은 탄성 부재의 전체 길이에 기초하여 검출된다. 탄성 부재의 전체 길이와 밸브 요소에 작용하는 압력 사이의 상호 관계는 밸브 요소압을 검출하는데 유용하며, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 고도의 정확성으로 밸브 요소압을 검출할 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 엔진 부하를 검출하기 위한 부하 검출 수단을 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 압력 검출 수단은 엔진 부하에 기초하여 밸브 요소압을 검출한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 밸브 요소압은 엔진 부하에 기초하여 검출된다. 엔진 부하는 엔진 실린더압과 상호 관련된다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 엔진 부하와 엔진 실린더압 사이의 상호 관계를 사용함으로써 고도의 정확성으로 밸브 요소압을 검출 또는 추정할 수 있다. 엔진 부하는 내연 기관의 흡기 파이프의 진공압, 내연 기관 내에 흡입된 공기량 및, 내연 기관의 스로틀 밸브의 위치에 기초하여 검출될 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 엔진 포트압을 직접 또는 간접적으로 검출하기 위한 포트압 검출 수단을 또한 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 상기 압력 검출 수단은 엔진 부하 및 엔진 포트압에 기초하여 밸브 요소압을 검출한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 밸브 요소압은 엔진 부하 및 엔진 포트압에 기초하여 검출된다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 고도의 정확성으로 밸브 요소압을 검출할 수 있다. 엔진 포트압은 엔진 포트압을 감지하는 포트압 센서를 사용하여 직접 검출되거나 엔진 회전수로부터 엔진 포트압을 맵함으로써 간접적으로 검출될 수 있다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 엔진 부하의 과도(transient) 변화가 발생되는 내연 기관의 과도 상태를 검출하기 위한 과도 상태 검출 수단을 또한 구비하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공되며, 전자기력 조정 수단은 과도 상태가 검출될 때 엔진 부하의 변화를 보상하는 제어 밸브에 대한 전자기력의 크기를 조정한다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 내연 기관의 과도 상태가 존재할 때 조차도 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 전자기력의 크기를 적절하게 조정하는데 효과적이다. 차량 운전자가 차량을 급가속 또는 급감속하고자 할 때, 엔진 부하가 급속히 변화하는 내연 기관의 과도 상태가 존재할 수 있다. 이러한 과도 상태에서, 엔진 부하는 밸브 요소압에 기초한 전자기력의 조정에 앞서 급속히 변화할 수 있다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 과도 상태가 검출될 때, 전자기력의 크기는 엔진 부하의 변화를 보상하는 제어된 값으로 조정된다.
상술한 목적을 성취하기 위해, 본 발명의 한 적합한 실시예에서는, 압력 검출 수단이 밸브 요소압이 소정의 고압 보다 큰 고압 상태를 검출하기 위한 고압 상태 검출 수단을 구비하며, 전자기력 조정 수단은 고압 상태가 검출될 때, 밸브 요소를 다른 상태로 변위시키는 전자기력의 크기를 소정의 고압에 기초하여 제어된 값으로 조정하는 전자 구동 밸브 제어 장치가 제공된다.
상기 적합한 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치에서, 고압 상태가 검출될 때, 밸브 요소를 다른 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 소정의 고압에 기초하여 제어된 값으로 조정된다. 내연 기관의 시동시에, 매우 고압이 밸브 요소에 작용할 수 있다. 고압 상태가 존재할 때 조차도, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 목적 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 하기의 상세한 설명을 이해함으로써 명백해 질 것이다.
본 발명의 적합한 실시예를 첨부 도면을 참조로하여 설명하겠다.
도 1은 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 한 적합한 실시예가 적용된 내연 기관(10)을 도시한다.
상기 내연 기관(10)은 흡기구(12)를 갖춘다. 에어 클리너(14)가 흡기구(12) 내부에 제공된다. 흡기 온도 센서(16)가 흡기구(12) 부근에 제공된다. 흡기 온도 센서(16)는 내연 기관(10)에 의해 흡입된 공기의 온도의 전기 신호 표시를 출력한다.
스로틀 본체(18)가 흡기구(12)에 접속된다. 서지 탱크(serge tank)(20)가 스로틀 본체(18)를 통해 흡기구(12)에 접속된다. 스로틀 밸브(22)가 상기 스로틀 본체(18)의 내부에 제공된다. 스로틀 센서(24)와 아이들 스위치(idle switch)(26)가 스로틀 본체(18)에 고정된다. 상기 스로틀 센서(24)는 스로틀 밸브(22)의 밸브 개방 상태의 전기 신호 표시를 출력한다. 아이들 스위치(26)는 스로틀 밸브(22)가 완전 폐쇄 상태로 설정될 때 ON 신호를 출력한다.
흡기압 센서(27)가 서지 탱크(20) 내에 제공된다. 상기 흡기압 센서(27)는 서지 탱크(20)의 내부 공기압의 전기 신호 표시를 출력한다. 내연 기관의 각각의 실린더의 흡기 포트(28)가 서지 탱크(20)에 접속된다. 서지 탱크(20) 내로 유입되는 공기는 각각의 실린더의 흡기 포트(28)를 통해 내연 기관(10)으로 공급된다.
또한, 상기 내연 기관(10)은 연료 탱크(30)를 갖춘다. 연료 펌프(32)가 연료 탱크(30) 내에 제공된다. 연료 탱크(30) 내에 포함된 연료는 연료 펌프(32)에 의해 압력 하에 연료 파이프(34)를 통해 이송된다. 연료 파이프(34)는 연료 분사 밸브(36)에 접속된다. 연료 분사 밸브(36)는 내연 기관의 각각의 실린더의 흡기 포트(28)에 고정된다. 연료 파이프(34)를 통해 이송된 연료는 연료 분사 밸브(36)가 밸브 개방 상태로 설정될 때 연료 분사 밸브(36)에 의해 흡기 포트(28)로 분사된다. 흡기 포트압 센서(38)가 흡기 포트(28)에 고정된다. 흡기 포트압 센서(38)는 흡기 포트(28) 내의 공기-연료 혼합물의 압력의 전기 신호 표시를 출력한다.
또한, 상기 내연 기관(10)은 실린더 블록(42)을 갖춘다. 연소 챔버(44)가 실린더 블록(42)의 내부에 형성된다. 연소 챔버(44)는 흡기 밸브(40)를 통해 흡기 포트(28)에 접속된다. 흡기 밸브(40)는 흡기 포트(28)와 연소 챔버(44) 사이의 연통 통로를 개방 또는 폐쇄하기 위해 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 변위되는 밸브 요소를 구비한다.
또한, 상기 내연 기관(10)은 피스톤(46)을 갖춘다. 크랭크축(48)이 상기 피스톤(46)에 연결된다. 크랭크축(48)은 피스톤(46)이 실린더(42) 내에서 상승 및 하강할 때 피스톤(46)에 의해 그 중심축 주위로 회전한다. 크랭크각 센서(50)가 크랭크축(48)에 고정된다. 크랭크각 센서(50)는 크랭크축(48)이 소정의 회전각으로 중심축 주위를 회전될 때마다 펄스 신호를 출력한다.
점화 플러그(52)가 연소 챔버(44)에 고정된다. 연소 챔버(44)에 흡인되는 공기-연료 혼합물은 점화 플러그(52)에 의해 점화된다. 실린더압 센서(54)가 연소 챔버(44)에 고정된다. 상기 실린더압 센서(54)는 연소 챔버(44)의 내압의 전기 신호를 출력한다.
냉각수 통로(56)가 연소 챔버가 상기 냉각수 통로(56)에 의해 포위되도록 실린더 블록(42) 내에 제공된다. 수온 센서(58)가 냉각수 통로(56)에 고정된다. 상기 수온 센서(58)는 냉각수 통로(56) 내로 도입되는 냉각수의 온도의 전기 신호 표시를 출력한다.
배기 다기관(62)이 연소 챔버(44) 내에 제공된다. 연소 챔버(44)는 배기 밸브(60)를 통해 배기 다기관(62)에 접속된다. 배기 포트(66)가 배기 다기관(62) 내에 형성된다. 흡기 밸브(40)와 유사하게, 배기 밸브(60)는 배기 포트(66)와 연소 챔버(44) 사이의 연통 통로를 개방 또는 폐쇄하기 위해 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 변위되는 밸브 요소를 구비한다.
배기 포트압 센서(64)가 배기 다기관(62)에 고정된다. 상기 배기 포트압 센서(64)는 배기 다기관(62) 내의 배기 가스의 압력의 전기 신호 표시를 출력한다. 또한, 산소 농도 센서(68)가 배기 다기관(62)에 고정된다. 산소 농도 센서(68)는 배기 다기관(62)을 통해 이송되는 배기 가스 내의 산소 가스의 농도의 전기 신호 표시를 출력한다. 또한, 촉매 컨버터(70)가 배기 다기관(62)의 하류 부분에 제공된다. 촉매 컨버터(70)는 내연 기관(10)으로부터 배기 다기관(62)으로 이송되는 배기 가스를 정화하는 역할을 한다. 정화된 배기 가스는 촉매 컨버터(70)로부터 배기구(72)로 이송되며, 배기구(72)로부터 대기중으로 배출된다.
도 2는 내연 기관 내에 제공된 전기 요소를 도시한다.
상기 내연 기관(10)은 엔진 전자 제어 유닛(ECU)(74)을 갖춘다. 흡기 온도 센서(16), 스로틀 센서(24), 아이들 스위치(26), 흡기압 센서(27), 흡기 포트압 센서(38), 크랭크각 센서(50), 실린더압 센서(54), 수온 센서(58), 배기 포트압 센서(64) 및 산소 센서(68)를 포함하는 상기 내연 기관(10)의 전기 요소는 엔진 ECU(74)의 입력부에 접속된다. 또한, 차속 센서(76)가 엔진 ECU(74)의 입력부에 접속된다. 차속 센서(76)는 내연 기관(10)을 갖는 자동차의 주행 속도의 전기 신호 표시를 출력한다.
상기 엔진 ECU(74)는 마이크로컴퓨터로 구성된다. 엔진 ECU(74)는 상술한 센서들에 의해 출력되는 신호에 기초하여 내연 기관(10)을 제어하는데 필요한 다양한 매개 변수들을 검출한다. 또한, 연료 분사 밸브(36)는 엔진 ECU(74)의 출력부에 접속된다. 전자 구동 밸브(78,80)가 엔진 ECU(74)의 출력부에 접속된다. 엔진 ECU(74)는 상술한 센서들의 출력 신호에 기초하여 검출된 매개 변수에 따라 연료 분사 밸브(36) 및 전자 구동 밸브(78,80)를 제어한다.
도 3은 내연 기관(10) 내에 제공되는 전자 구동 밸브(78)의 단면도이다.
전자 구동 밸브(78)는 흡기 포트(28)와 연소 챔버(44) 사이의 연통 통로를 개방 또는 폐쇄하기 위해 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 변위시키는 기능을 한다. 본 실시예에 있어서, 전자 구동 밸브(78,80)는, 전자 구동 밸브(78)가 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 변위시키며 전자 구동 밸브(80)는 배기 밸브(60)의 밸브 요소를 변위시키는 것을 제외하고는 구조 및 기능에 있어 동일하다. 하기에는, 전자 구동 밸브(78)의 구조 및 기능의 설명 및, 전자 구동 밸브(80)의 구조 및 기능의 설명은 생략한다.
상기 전자 구동 밸브(78)는 상술한 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 접속된다. 흡기 밸브(40)의 밸브 요소는 실린더 헤드(82) 내에 배치된 부재이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 밸브 요소의 하부 단부는 내연 기관(10)의 연소 챔버(44)에 노출되어 있다. 흡기 포트(28)는 실린더 헤드(82) 내에 제공된다. 밸브 시트(valve seat)(86)가 흡기 포트(28)의 하부 단부에서 실리더 헤드(82) 상에 형성되며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소는 밸브 시트(86)와 접촉된다. 흡기 밸브(40)의 밸브 요소가 밸브 시트(86) 상에 위치되면, 흡기 포트(28)와 연소 챔버(44) 사이의 연통 통로는 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 의해 폐쇄된다. 흡기 밸브(40)의 밸브 요소가 밸브 시트(86)로부터 분리될 때, 흡기 포트(28)와 연소 챔버(44) 사이의 연통 통로는 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 의해 개방된다.
밸브축(88)이 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 고정된다. 상기 밸브축(88)은 밸브 가이드(90)의 내벽을 따라 축방향으로 이동 가능하도록 밸브 가이드(90)에 의해 유지된다. 아마추어(armature)(92)가 밸브축(88)의 상부에 고정된다. 상기 아마추어(92)는 예를 들면 연자성 재료로 형성된 환형 부재이다. 상부 코어(94)가 아마추어(92) 상부의 위치에서 전자 구동 밸브(78) 내에 제공된다. 하부 코어(96)가 아마추어(92) 하부의 위치에서 전자 구동 밸브(78) 내에 제공된다. 상기 상부 코어(94) 및 하부 코어(96)는 자성 재료로 형성된다. 상부 전자 코일(98)이 하부 코어(94)에 고정된다. 하부 전자 코일(100)이 하부 코어(96)에 고정된다. 외부 실린더(102)가 상부 코어(94) 및 하부 코어(96)의 외주면 상에 제공된다. 상기 외부 실린더(102)는 상부 코어(94)와 하부 코어(96)가 밸브축(88)을 따라 소정의 거리 만큼 서로로부터 이격되며, 상부 코어(94)와 하부 코어(96) 사이의 거리가 유지되도록 상부 코어(94)와 하부 코어(96)를 유지한다.
또한, 전자 구동 밸브(78)에서, 밸브축(88)은 상부 스프링(104)과 하부 스프링(106)에 의해 탄성적으로 지지된다. 상부 스프링(104) 및 하부 스프링(106)의 탄성력은 밸브축(88)의 대향 축방향에서 밸브축(88)에 작용한다. 상기 상부 스프링(104) 및 하부 스프링(106)의 탄성력은 아마추어(92)의 중립 위치가 상부 코어(94)와 하부 코어((6) 사이의 중간 위치에 결합되도록 조정된다.
상기 엔진 ECU(74)는 그 출력부에서 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)에 접속된다. 엔진 ECU(74)는 각각의 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)에 대한 여자 전류의 공급을 제어하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소는 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)의 전자기력을 사용함으로써 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 적합하게 변위된다.
여자 전류가 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)로 공급되지 않을 때, 아마추어(92)는 중립 위치에 유지된다. 아마추어(92)가 중립 위치에 있을 때, 하부 코일(100)로의 여자 전류의 공급이 개시되면, 하부 코어(96)를 향해 아마추어(92)를 흡인하는 전자기력이 하부 코일(100)에 의해 발생된다. 상기 전자기력은 아마추어(92)에 작용하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소는 아마추어(92)의 이동과 함께 밸브 개방 상태를 향해 변위된다.
상기 아마추어(92)가 밸브 개방 상태에 대응하는 하부 단부 위치에 설정될 때, 하부 코일(100)로의 여자 전류의 공급이 정지되면, 아마추어(92)는 하부 스프링(106)의 탄성력에 의해 밸브 폐쇄 상태에 대응하는 상부 단부 위치로 변위되기 시작한다. 상부 코일(98)로의 여자 전류의 공급은 아마추어(92)가 소정의 중간 위치에 도달할 때 개시되며, 아마추어(92)는 상부 단부 위치로 변위될 수 있다.
유사하게, 상기 작동 후, 상부 코일(98)로의 여자 전류의 공급이 정지되며, 하부 코일(100)로의 여자 전류의 공급이 적절한 때에 재차 개시된다. 상기 아마추어(92)는 상부 단부 위치로부터 하부 단부 위치로 변위될 수 있으며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소는 아마추어의 이동과 함께 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 변위될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 엔진 ECU(74) 및 전자 구동 밸브(78)가 사용되며, 상부 코일(98)로의 여자 전류의 공급 및 하부 코일(100)로의 여자 전류의 공급은 교대로 제어된다. 따라서, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소는 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)의 전자기력을 사용함으로써 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 적합하게 변위될 수 있다.
그러나, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소가 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 변위될 때, 연소 챔버(44)의 내압(엔진 실린더압) 및 흡기 포트(28)의 압력(엔진 포트압)은 상호 대향 방향에서 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용한다. 이러한 이유로, 흡기 밸브(40)를 밸브 개방 상태로 설정하는데 필요한 전자기력은 엔진 실린더압이 엔진 포트압 보다 높을 때 증가되며, 엔진 실린더압이 엔진 포트압 보다 낮을 때 감소된다.
유사하게, 흡기 밸브(40)를 밸브 폐쇄 상태로 설정하는데 필요한 전자기력은 엔진 실린더압이 엔진 포트압 보다 높을 때 감소되며, 엔진 실린더압이 엔진 포트압 보다 낮을 때 증가된다. 따라서, 낮은 전력 소비로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시키기 위해, 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 어떻게 작용하는지에 무관하게, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 압력(엔진 실린더압 및 엔진 포트압을 포함한)에 따라 각각의 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류를 적절하게 조정 또는 변화하는 것이 적합하다.
상술한 전자기력{흡기 밸브(40)를 밸브 개방 상태 또는 밸브 폐쇄 상태로 설정하는데 필요한}과, 엔진 실린더압 및 엔진 포트압 사이의 관계는 배기 밸브(60)의 경우에도 또한 적용 가능하다. 흡기 밸브(40)와 유사하게, 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 변위될 때, 엔진 실린더압 및 배기 포트(66)의 압력(엔진 포트압)은 상호 대향 방향으로 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용한다.
배기 밸브(60)에 관련된 상술한 배기 밸브압은 흡기 밸브(40)에 관련된 흡기 밸브압 보다 높다. 배기 밸브(60)를 밸브 개방 상태 또는 밸브 폐쇄 상태로 설정하는데 필요한 전자기력은 흡기 밸브(40)에서의 전자기력 보다 크다.
본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 실린더압 센서(54)의 출력 신호와 흡기 포트압 센서(38)의 출력 신호에 기초하여, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 흡기 밸브압(Xi)을 검출한다. 엔진 ECU(74)는 실린더압 센서(54)의 출력 신호와 배기 포트압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여, 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 배기 밸브압(Xe)을 검출한다.
또한, 본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 전자 구동 밸브(78,80) 내의 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 검출된 압력(Xi)과검출된 압력(Xe)에 기초하여 제어된 값으로 조정한다. 여자 전류의 제어된 값은 전자 구동 밸브(78,80)의 상부 코일(98) 또는 하부 코일(100)이 흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(40)를 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이로 변위시키는데 필요한 최소한의 전자기력을 발생시키도록 한다.
따라서, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 밸브 요소압에 기초하여 전자기력의 크기를 제어된 값으로 적합하게 조정하며, 낮은 전력 소비와 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브로 적합하게 작동시키는데 효과적이다.
다음, 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예를 설명한다.
도 4 내지 도 7은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한다. 도 4 내지 도 7에 도시한 제어 처리의 실행은 제어 처리가 종료될 때마다 반복적으로 개시된다.
도 4는 전자 구동 밸브의 제 1 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리의 제 1 부분을 도시한다. 제어 처리의 시작시, 도 4의 순서도의 단계 110이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 110에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로 설정되는 흡기 밸브 개방 요구가 발생되는지를 판별한다. 단계 110에서의 결과가 "예" 이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 다음 단계 112로 이동된다.
단계 112에서는 다양한 센서의 출력 신호에 기초하여 흡기 밸브(40)의 밸브 요소 상의 추정 밸브 요소압 "Pvoi"을 검출한다. 단계 112에서 검출된 추정 밸브 요소압 "Pvoi"은 엔진 ECU(74)의 메모리에 저장된다. 추정 밸브 요소압 "Pvoi"은 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로 설정될 때 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 압력에 대응한다.
도 8은 엔진 부하(Q)의 상이한 매개 변수값으로 엔진 회전수(NE)와 추정 밸브 요소압(Pvoi) 사이의 관계를 나타내는 맵(map)을 도시한다. 도 8에 도시한 맵은 엔진 ECU(74)의 메모리에 미리 저장된다. 단계 112에서의 엔진 ECU(74)는 도 8에 도시한 맵을 참조함으로써 추정 밸브 요소압 "Pvoi"을 검출한다.
단계 114에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로 설정될 때 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량으로서 규정되는 하부 코일 공급 전류 "Ioi"를 판독한다.
단계 116에서는 실린더압 센서(54)의 출력 신호에 기초하여 연소 챔버(44)에 대해 엔진 실린더압 "Pgoi"을 검출한다.
단계 118에서는 흡기 포트압 센서(38)의 출력 신호에 기초하여 흡기 포트(28)에 대해 엔진 포트압 "Ppoi"을 검출한다.
단계 120에서는 단계 116에서 검출된 엔진 실린더압 "Pgoi"과 단계 118에서 검출된 엔진 포트압 "Ppoi"에 기초하여 실제 밸브 요소압 "Xoi"(="Pgoi" - "Ppoi")을 연산한다.
단계 122에서는 실제 밸브 요소압 "Xoi"이 추정 밸브 요소압 "Pvoi" 보다 작은지를 판별한다. 단계 122에서의 결과가 "예" 이면("Xoi" ＜ "Pvoi"), 밸브 개방 방향에 대향하는 밸브 폐쇄 방향에서 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 작은 것으로 판단하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 밸브 개방 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 낮은 전력 소비를 위해 감소되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 124로 이동된다.
한편, 단계 122에서의 결과가 "아니오" 이면("Xoi" ＞ "Pvoi"), 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 큰 것으로 판단하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 밸브 개방 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 신뢰 있는 원활한 흡기 밸브 작동을 위해 증가되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 126으로 이동된다.
단계 124에서는 압력 "Xoi"과 압력 "Pvoi"의 차이에 기초하여, 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 감소시킨다. 여자 전류의 감소량은 전자 구동 밸브(78)의 하부 코일(100)에 공급되며, 아마추어(92){또는 흡기 밸브(40)의 밸브 요소}를 하부 코어(96)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 감소한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 낮은 전력 소비로 전자 구동 밸브(78)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 124가 실행된 후, 금회(今回)의 제어 처리는 종료된다.
단계 126에서는 압력 "Xoi"과 압력 "Pvoi"의 차이에 기초하여, 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 증가시킨다. 여자 전류의 증가량은 전자 구동 밸브(78)의 하부 코일(100)에 공급되며, 아마추어(92)를 하부 코어(96)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 큰 밸브 요소압에 대항하여 증가한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브(78)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 126이 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
도 5는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리의 제 2 부분을 도시한다. 도 4의 순서도의 단계 110의 결과가 "아니오"이면, 도 5의 순서도의 단계 128이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 128에서는 흡기 밸브(40)를 밸브 폐쇄 상태로 설정하는 흡기 밸브 폐쇄 요구가 발생하는지를 판별한다. 단게 110에서의 결과가 "예"이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 다음 단계 130으로 이동된다.
단계 130에서는 다양한 센서의 출력 신호에 기초하여 흡기 밸브(40)의 밸브 요소 상의 추정 밸브 요소압 "Pvci"을 검출한다. 단계 130에서 검출된 추정 밸브 요소압 "Pvci"은 엔진 ECU(74)의 메모리에 저장된다. 추정 밸브 요소압 "Pvci"은 흡기 밸브(40)가 밸브 폐쇄 상태로 설정될 때 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 압력에 대응한다.
도 8에 도시한 맵과 유사한 맵이 엔진 ECU(74)의 메모리에 미리 저장된다. 단계 130에서 엔진 ECU(74)는 상기 맵을 참조함으로써 추정 밸브 요소압 "Pvci"을 검출한다.
단계 132에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 폐쇄 상태로 설정될 때 하부 코일(98)에 공급되는 여자 전류량으로서 규정되는 상부 코일 공급 전류 "Ici"를 판독한다.
단계 134에서는 실린더압 센서(54)의 출력 신호에 기초하여 연소 챔버(44)에 대해 엔진 실린더압 "Pgci"을 검출한다.
단계 136에서는 흡기 포트압 센서(38)의 출력 신호에 기초하여 흡기 포트(28)에 대해 엔진 포트압 "Ppci"을 검출한다.
단계 138에서는 단계 134에서 검출된 엔진 실린더압 "Pgci"과 단계 136에서 검출된 엔진 포트압 "Ppci"에 기초하여 실제 밸브 요소압 "Xci"(="Pgci" - "Ppci")을 연산한다.
단계 140에서는 실제 밸브 요소압 "Xci"이 추정 밸브 요소압 "Pvci" 보다 작은지를 판별한다. 단계 140에서의 결과가 "예"이면("Xci" ＜ "Pvci"), 밸브 개방 방향에 대향하는 밸브 폐쇄 방향에서 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 작은 것으로 판단하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 신뢰 있는 원활한 밸브 작동을 위해 증가되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 142로 이동된다.
한편, 단계 140에서의 결과가 "아니오"이면("Xci" ＜ "Pvci"), 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 큰 것으로 판단하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 낮은 전력 소비를 위해 감소되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 144로 이동된다.
단계 142에서는 압력 "Xci"과 압력 "Pvci"의 차이에 기초하여, 상부 코일(98)에 공급되는 여자 전류량을 증가시킨다. 여자 전류의 증가량은 전자 구동 밸브(78)의 상부 코일(98)에 공급되며, 아마추어(2){또는 흡기 밸브(40)의 밸브 요소}를 상부 코어(94)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 증가한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브(78)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 142가 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
단계 144에서는 압력 "Xci"과 압력 "Pvci"의 차이에 기초하여, 상부 코일(98)에 공급되는 여자 전류량을 감소시킨다. 여자 전류의 감소량은 전자 구동 밸브(78)의 상부 코일(98)에 공급되며, 아마추어(92)를 상부 코어(94)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 감소한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 낮은 전력 소비로 전자 구동 밸브(78)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 144가 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
도 6은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 시행되는 제어 처리의 제 3 부분을 도시한다. 도 5의 순서도의 단계 128에서의 결과가 "아니오"이면, 도 6의 순서도의 단계 146이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 146에서는 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태로 설정되는 밸브 개방 요구가 발생하는지를 판별한다. 단계 146에서의 결과가 "예"이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 다음 단계 148로 이동된다.
단계 148에서는 다양한 센서의 출력 신호에 기초하여 배기 밸브(60)의 밸브 요소 상의 추정 밸브 요소압 "Pvoe"을 검출한다. 단계 148에서 검출된 추정 밸브 요소압 "Pvoe"은 엔진 ECU(74)의 메모리에 저장된다. 추정 밸브 요소압 "Pvoe"은 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태로 설정될 때 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 압력에 대응한다.
도 8에 도시한 맵과 유사한 맵이 엔진 ECU(74)의 메모리에 미리 저장된다. 단계 148에서 엔진 ECU(74)는 상기 맵을 참조함으로써 추정 밸브 요소압 "Pvoe"을 검출한다.
단계 150에서는 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태로 설정될 때 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량으로서 규정되는 하부 코일 공급 전류 "Ioe"를 판독한다.
단계 152에서는 실린더압 센서(54)의 출력 신호에 기초하여 연소 챔버(44)에 대해 엔진 실린더압 "Pgoe"을 검출한다.
단계 154에서는 배기 포트압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여 배기 포트(66)에 대해 엔진 포트압 "Ppoe"을 검출한다.
단계 156에서는 단계 152에서 검출된 엔진 실린더압 "Pgoe"과 단계 154에서 검출된 엔진 포트압 "Ppoe"에 기초하여 실제 밸브 요소압 "Xoe"(= "Pgoe - "Ppoe")을 연산한다.
단계 158에서는 실제 밸브 요소압 "Xoe"이 추정 밸브 요소압 "Pvoe" 보다 작은지를 판별한다. 단계 158에서의 결과가 "예"이면("Xoe" ＜ "Pvoe"), 밸브 개방 방향에 대향하는 밸브 폐쇄 방향에서 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 작은 것으로 판단하며, 배기 밸브(60)의 밸브 요소를 밸브 개방 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 낮은 전력 소비를 위해 감소되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 160으로 이동된다.
한편, 단계 158에서의 결과가 "아니오"이면("Xoe" ＞ "Pvoe"), 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 큰 것으로 판단하며, 배기 밸브(60)의 밸브 요소를 밸브 개방 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 위해 증가되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 162로 이동된다.
단계 160에서는 압력 "Xoe"과 압력 "Pvoe"의 차이에 기초하여, 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 감소시킨다. 여자 전류의 감소량은 전자 구동 밸브(80)의 상부 코일(100)에 공급되며, 아마추어(92){또는 배기 밸브(60)의 밸브 요소}를 하부 코어(96)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 감소한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 낮은 전력 소비로 전자 구동 밸브(78)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 160이 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
단계 162에서는 압력 "Xoe"과 압력 "Pvoe"의 차이에 기초하여, 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 증가시킨다. 여자 전류의 증가량은 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되며, 아마추어(92)를 하부 코어(96)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 증가한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브(80)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 162가 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
도 7은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 1 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리의 제 4 부분을 도시한다. 도 6의 순서도의 단계 146에서의 결과가 "아니오"이면, 도 7의 순서도의 단계 164가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 164에서는 배기 밸브(60)가 밸브 폐쇄 상태로 설정되는 배기 밸브 폐쇄 요구가 발생하는지를 판별한다. 단계 164에서의 결과가 "예"이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 다음 단계 166으로 이동된다.
단계 166에서는 다양한 센서의 출력 신호에 기초하여 배기 밸브(60)의 밸브 요소 상의 추정 밸브 요소압 "Pvce"을 검출한다. 단계 166에서 검출된 추정 밸브 요소압 "Pvce"은 엔진 ECU(74)의 메모리에 저장된다. 추정 밸브 요소압 "Pvce"은 배기 밸브(60)가 밸브 폐쇄 상태로 설정될 때 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 압력에 대응한다.
도 8에 도시한 맵과 유사한 맵이 엔진 ECU(74)의 메모리에 미리 저장된다. 단계 166에서 엔진 ECU(74)는 상기 맵을 참조함으로써 추정 밸브 요소압 "Pvce"를 검출한다.
단계 168에서는 배기 밸브(60)가 밸브 폐쇄 상태로 설정될 때 상부 코일(98)에 공급되는 여자 전류량으로서 규정되는 상부 코일 공급 전류 "Ice"를 판독한다.
단계 170에서는 실린더압 센서(54)의 출력 신호에 기초하여 연소 챔버(44)에 대해 엔진 실린더압 "Pgce"을 검출한다.
단계 172에서는 흡기 포트압 센서(38)의 출력 신호에 기초하여 배기 포트(66)에 대해 엔진 포트압 "Ppce"을 검출한다.
단계 174에서는 단계 170에서 검출된 엔진 실린더압 "Pgce"과 단계 172에서 검출된 엔진 포트압 "Ppce"에 기초하여 실제 밸브 요소압 "Xce"(="Pgce" - "Ppce")을 연산한다.
단계 176에서는 실제 밸브 요소압 "Xce"이 추정 밸브 요소압 "Pvce" 보다 작은지를 판별한다. 단계 176에서의 결과가 "예"이면("Xce" ＜ "Pvce"), 밸브 개방 방향에 대향하는 밸브 폐쇄 방향에서 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 작은 것으로 판단하며, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 위해 증가되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 178로 이동된다.
한편, 단계 176에서의 결과가 "아니오"이면("Xce" ＞ "Pvce"), 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 실제 엔진 실린더압 및 엔진 포트압이 추정 밸브 요소압 보다 큰 것으로 판단하며, 배기 밸브(60)의 밸브 요소를 밸브 폐쇄 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 낮은 전력 소비를 위해 감소되어야 한다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 180으로 이동된다.
단계 178에서는 압력 "Xce"과 압력 "Pvce"의 차이에 기초하여, 상부 코일(98)에 공급되는 여자 전류량을 증가시킨다. 여자 전류의 증가량은 전자 구동 밸브(80)의 상부 코일(98)에 공급되며, 아마추어(92){또는 배기 밸브(60)의 밸브 요소}를 상부 코어(94)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 증가한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브(80)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 178이 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
단계 180에서는 압력 "Xce"과 압력 "Pvce"의 차이에 기초하여, 전자 구동 밸브(80)의 상부 코일(98)에 공급되는 여자 전류량을 감소시킨다. 여자 전류의 감소량은 전자 구동 밸브(80)의 상부 코일(98)에 공급되며, 아마추어(92)를 상부 코어(94)를 향해 흡인하는 전자기력의 크기는 감소한다. 상술한 바와 같이, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 낮은 전력 소비로 전자 구동 밸브(80)를 적합하게 작동시키는데 효과적이다. 단계 180이 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
상술한 제어 처리에 따르면, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 전자 구동 밸브(78,80)의 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 검출된 압력(Xi) 및 검출된 압력(Xe) 차이에 기초하여 제어된 값으로 조정할 수 있다. 여자 전류의 제어된 값은 전자 구동 밸브(78,80)의 상부 코일(98) 또는 하부 코일(100)이 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)를 변위시키는데 필요한 최소한의 전자기력을 발생시키도록 한다.
따라서, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 전자기력의 크기를 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 적합하게 조정하며, 낮은 전력 소비로 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시키는데 효과적이다.
상술한 실시예에서, 상부 스프링(104) 및 하부 스프링(106)은 청구항 1에 기재된 탄성 부재에 대응한다. 상부 코일(98)을 갖춘 상부 코어(94) 및, 하부 코일(100)을 갖춘 하부 코어(96)는 청구항 1에 기재된 전자 코일에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 116 내지 120, 134 내지 138, 152 내지 156 및, 170 내지 174는 청구항 1에 기재된 압력 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 122 내지 126, 140 내지 144, 158 내지 162 및, 176 내지 180은 청구항 1에 기재된 전자기력 조정 수단에 대응한다.
또한, 상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 116, 134, 152 및 170은 청구항 2에 기재된 실린더압 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 118, 136, 154 및, 172는 청구항 3에 기재된 포트압 검출 수단에 대응한다.
다음, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 2 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 도 4 내지 도 7에 도시한 제어 처리를 대신하여, 도 1에 도시한 내연 기관에서 도 9에 도시한 제어 처리를 실행한다.
도 9는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 2 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리의 주요부를 도시한다. 도 9에 도시한 제어 처리의 실행은 제어 처리가 종료될 때마다 반복적으로 개시된다. 도 9에서, 도 4의 단계와 실질적으로 동일한 단계는 동일한 도면 부호로 나타내며, 그 설명은 간략하게 하거나 생략한다.
제어 처리의 시작시, 엔진 ECU(74)는 도 9의 순서도의 단계 110을 실행한다. 단계 110에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로 설정되는 흡기 밸브 개방 요구가 발생하는지를 판별한다. 단계 110에서의 결과가 "예"이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 다음 단계 182로 이동된다.
단계 182에서는 흡기 밸브 개방 요구의 발생 후 경과된 시간 "t"이 소정의 기간 "t0"을 초과하는지를 판별한다. 단계 182는 단계 182에서의 결과가 "예" 일 때까지 반복된다. 소정의 기간이 경과한 후(t≥t0), 엔진 ECU(74)의 제어는 다음 단계 112로 이동된다.
단계 112에서는 다양한 출력 신호에 기초하여 흡기 밸브(40)의 밸브 요소 상의 추정 밸브 요소압 "Pvoi"을 검출한다. 단계 114에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로 설정될 때 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량으로서 규정되는 하부 코일 공급 전류 "Ioi"를 판독한다. 단계 112 및 114가 실행된 후, 다음 단계 184가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 184에서는 하부 스프링(106)에 고정된 변형 게이지 등의 출력 신호에 기초하여 하부 스프링(106)의 변형량을 검출한다.
단계 186에서는 단계 184에서 검출한 하부 스프링(106)의 변형량에 기초하여, 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 실제 밸브 요소압 "Xoi"을 연산한다.
도 10은 실제 흡기 밸브 작동압(Xoi)의 상이한 매개 변수값으로 흡기 밸브(40)의 변위의 시간 의존 변화를 도시한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 흡기 밸브 개방 요구의 발생 후 소정의 기간이 경과될 때(도 10에 나타낸 시간 "t0"), 밸브 개방 상태로부터의 흡기 밸브(40)의 변위는 흡기 밸브 작동압(Xoi)이 커짐에 따라 증가된다. 하부 스프링(106)의 변형량은 밸브 개방 상태로부터의 흡기 밸브(40)의 변위가 커짐에 따라 감소된다. 따라서, 하부 스프링(106)의 변형량은 흡기 밸브 작동압(Xoi)이 커짐에 따라 감소된다.
도 11은 흡기 밸브(40)에 대한 흡기 밸브 작동압(Xoi)과 하부 스프링(106)에 대한 탄성 부재 변형 사이의 관계를 나타내는 맵을 도시한다. 도 11에 도시한 맵은 엔진 ECU(74)의 메모리에 미리 저장된다. 상기 단계 186에서 엔진 ECU(74)는 도 11에 도시한 맵을 참조함으로써 검출된 하부 스프링(106)의 변형량으로부터 실제 밸브 요소압 "Xoi"를 연산한다.
단계 186이 실행된 후, 다음의 단계 122, 124 및, 126이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
상술한 제어 단계는 흡기 밸브 개방 요구가 발생할 때 실행된다. 제 1 실시예와 유사하게, 본 실시예에서는 도 5, 도 6 및, 도 7에 도시한 실질적으로 동일한 제어 단계들이 흡기 밸브 폐쇄 요구, 배기 밸브 개방 요구 및, 배기 밸브 폐쇄 요구가 발생되는 각각의 경우에 실행된다.
상술한 제어 처리에 따르면, 배기 밸브(60) 또는 흡기 밸브(40) 상의 실제 밸브 요소압은 상부 스프링(104) 또는 하부 스프링(106)의 변형량에 기초하여 검출된다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 전자 구동 밸브(78,80)의 상부 코일(98) 및 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량을 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 적합하게 조정할 수 있다. 여자 전류의 제어된 값은 전자 구동 밸브(78,80)의 상부 코일(98) 또는 하부 코일(100)이 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)를 변위시키는데 필요한 최소한의 전자기력을 발생시키도록 한다.
따라서, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 밸브 요소압에 기초하여 전자기력의 크기를 제어된 값으로 적합하게 조정하며, 낮은 전력 소비로 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시키는데 효과적이다.
상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 182 및 184는 청구항 4에 기재된 탄성 부재 변형량 검출 수단에 대응한다.
상술한 실시예에서, 배기 밸브(60) 또는 흡기 밸브(40) 상의 실제 밸브 요소압은 상부 스프링(104) 또는 하부 스프링(106)의 변형량으로부터 검출된다. 선택적으로, 실제 밸브 요소압은 상부 스프링(104) 또는 하부 스프링(106)의 전체 길이를 검출함으로써 검출될 수 있다. 이 변형예에서, 탄성 부재{상부 스프링(104) 또는 하부 스프링(106)}에 부착된 적합한 감지기(sensing device)가 사용되며, 엔진 ECU(74)는 밸브 요소의 변위의 개시{즉, 배기 밸브(60) 또는 흡기 밸브(40)에 대한 밸브 개방 및 폐쇄 요구의 발생} 이후 소정의 기간이 경과한 때 감지기의 출력 신호에 기초하여 탄성 부재의 전체 길이를 검출한다. 엔진 ECU(74)는 검출된 탄성 부재의 전체 길이에 기초하여, 배기 밸브(60) 또는 흡기 밸브(40) 상의 실제 밸브 요소압을 검출한다. 상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 탄성 부재의 전체 길이의 검출은 청구항 5에 기재된 탄성 부재 길이 검출 수단에 대응한다.
다음, 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 3 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 도 4 내지 도 7에 도시한 제어 처리를 대신하여, 도 1에 도시한 내연 기관에서 도 12 및 도 13에 도시한 제어 처리를 실행한다.
도 12 및 도 13은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 2 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리의 주요부를 도시한다. 도 12 및 도 13에 도시한 제어 처리의 실행은 제어 처리가 종료될 때마다 반복적으로 개시된다. 도 12 및 도 13에서, 도 4의 단계와 실질적으로 동일한 단계는 동일한 도면 부호로 나타내며 그 설명은 간단히 하거나 생략한다.
제어 처리의 시작시, 엔진 ECU(74)는 도 12의 순서도의 단계 110을 실행한다. 단계 110에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로 설정되는 흡기 밸브 개방 요구가 발생되는지를 판별한다. 단계 110에서의 결과가 "예"이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 112 내지 116으로 이동된다. 단계 112 내지 116이 실행된 후, 다음 단계 194가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 194에서는 시간에 대한 연소 챔버(44)의 엔진 실린더압 "Pgoi"의 적분을 연산한다.
단계 196에서는 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태에 있는지를 판별한다. 단계 196에서의 결과가 "아니오"이면, 흡기 밸브(40)는 밸브 개방 상태에 있는 것이 아니라, 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이의 중간 상태에 있는 것이다. 이 경우, 엔진 ECU(74)의 제어는 상기 단계 116으로 이동된다. 한편, 단계 196에서의 결과가 "예"이면, 다음 단계 198이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 198에서는 흡기 밸브 개방 요구가 발생하는 시간으로부터 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태에 도달하는 시간까지의 기간에 걸쳐 엔진 실린더압 "Pgoi"의 적분값에 의해 밸브 요소압 "Xoi"{흡기 밸브(40)에 작용하는}을 검출한다. 단계 198에서 검출된 밸브 요소압 "Xoi"은 현재 엔진 회전수 "NE" 및 현재 엔진 부하 "Q"에 관련되는 압력{Xoi(NE,Q)}으로서 엔진 ECU(74)의 메모리에 저장된다.
단계 200에서는 카운터{CNT(NE,Q)}를 증분(增分)한다. 카운터{CNT(NE,Q)}는 현재 엔진 회전수 "NE" 및 현재 엔진 부하 "Q"에 의해 규정되는 엔진의 운전 조건 하에 흡기 밸브 개방 요구의 발생수를 카운팅하도록 제공된다.
단계 202에서는 단계 198에서 얻어진 밸브 요소압{Xoi(NE,Q)}이 전회(前回)의 제어 처리 이전에 얻어진 최대 밸브 요소압[Max{Xoi(NE,Q)}] 이상인지를 판별한다. 단계 202에서의 결과가 "예"이면[Xoi(NE,Q)≥Max{Xoi(NE,Q)}], 다음 단계 204가 실행된다. 한편, 단계 202에서의 결과가 "아니오"이면, 다음 단계 204를 실행하지 않고 단계 206이 실행된다.
단계 204에서는 금회에서 단계 198에서 얻어진 밸브 요소압{Xoi(NE,Q)}을 설정함으로써 새로운 최대 밸브 요소압[Max{Xoi(NE,Q)}]을 결정한다. 단계 204를 실행함으로써, 엔진 ECU(74)는 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 작용하는 최대 밸브 요소압[Max{Xoi(NE,Q)}]을 단계적으로 갱신한다.
단계 206에서는 단계 200에서 증분된 카운터{CNT(NE,Q)}의 밸브가 소정의 수 "no" 이상인지를 판별한다. 단계 206에서의 결과가 "예"이면[{CNT(NE,Q)}≥no], 다음 단계 208 및 210이 실행된다. 한편, 단계 206에서의 결과가 "아니오"이면, 단계 208 및 210을 실행하지 않고 단계 122가 실행된다.
단계 208에서는 최대 밸브 요소압[Max{Xoi(NE,Q)}]을 사용함으로써 추정 밸브 요소압 "Pvoi(NE,Q)"이 결정된다. 추정 밸브 요소압 "Pvoi(NE,Q)"으로 엔진 회전수 "NE" 및 엔진 부하 "Q"에 의해 규정되는 동일한 운전 조건 하에 "n0"회 만큼의 흡기 밸브 요구가 발생하는 동안 검출된 최대 밸브 요소압[Max{Xoi(NE,Q)}]이 흡기 밸브(40)의 밸브 요소에 실제로 작용하는 것으로 추측된다. 단계 208을 실행함으로써, 엔진 ECU(74)는 추정 밸브 요소압 "Pvoi"을 적합한 값으로 갱신한다.
단계 210에서는 카운터{CNT(NE,Q)}를 0으로 재설정한다. 단계 210이 실행된 후, 다음 단계 122, 124 및, 126이 실행되며, 다음 금회의 제어 처리는 종료된다.
상술한 제어 처리에서, 추정 밸브 요소압 "Pvoi(NE,Q)"이 단계 208에서 결정될 때, 추정 밸브 요소압 "Pvoi(NE,Q)"은 학습치(learning value)로서 저장된다. 단계 208에서 결정된 추정 밸브 요소압 "Pvoi(NE,Q)"은 단계 122가 실행될 때마다 실제 밸브 요소압 "Xoi(NE,Q)"과 비교되는 임계치로서 사용된다.
상술한 제어 처리에 따르면, 상부 코일(98) 또는 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류의 조정은 실제 밸브 요소압{Xoi(NE,Q)}과 추정 밸브 요소압{Pvoi(NE,Q)} 사이의 비교에 기초하여 실행된다. 상술한 제어 처리는 개별 엔진 부품 사이의 차이에 의해 영향을 거의 받지 않으며, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 검출된 밸브 요소압에 기초하여 전자기력의 크기를 제어된 값으로 적합하게 조정할 수 있으며, 낮은 전력 소비로 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시키는데 효과적이다.
제 1 실시예와 유사하게, 본 실시예에서, 도 5, 도 6 및 도 7에 도시한 실질적으로 동일한 제어 단계가 흡기 밸브 폐쇄 요구, 배기 밸브 개방 요구 및, 배기 밸브 폐쇄 요구가 발생하는 각각의 경우에 대해 실행된다. 각각의 경우에 대한 이러한 제어 단계는 도 12 및 도 13에 도시한 제어 단계와 실질적으로 동일하며, 그 설명은 생략한다.
상술한 제 1 내지 제 3 실시예에서, 상부 코일(98) 또는 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량은실제 밸브 요소압{흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)의 밸브 요소 상에 작용하는}과 추정 밸브 요소압의 차이에 기초하여 증가 또는 감소된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 소정의 변형이 본 발명의 범위에 일탈함이 없이 형성될 수 있다.
한 적합한 실시예에서, 상부 코일(98) 또는 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류량은 흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)의 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 허용하는 기준량으로 미리 설정된다. 여자 전류량은 흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태 또는 밸브 폐쇄 상태로 용이하게 설정될 때만, 실제 밸브 요소압에 기초하여 기준량으로부터 감소된다. 또한, 다른 변형예에서, 여자 전류량은 작은 기준량으로 미리 설정된다. 여자 전류량은 흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태 또는 밸브 폐쇄 상태로 설정되는 것이 곤란할 때만, 실제 밸브 요소압에 기초하여 작은 기준량으로부터 증가된다.
다음, 도 1 내지 도 3 및, 도 14 내지 도 18을 참조하여 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 도 1에 도시한 내연 기관에서 도 16에 도시한 제어 처리를 실행한다.
도 14는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예에 의해 사용되는, 배기 밸브(60)에 대해 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로의 배기 밸브 리프트의 변화{도 14의 (A)에 나타낸 변화} 및, 배기 밸브(60)에 대해 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)로의 배기 밸브 작동 전류의 변화{도 14의 (B)에 나타낸 변화}를 도시한다.
도 14의 (B)에 나타낸 바와 같이, 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류는 배기 밸브(60)의 밸브 요소가 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 변위되는 소정의 기간에 대응하는 오프 기간(off period) "t1"의 종료시에 "0"으로부터 흡인 전류 "I1"로 상승한다. 도 14의 (B)에 나타낸 오프 기간 "t1" 동안, 여자 전류는 "0"으로 유지된다.
오프 기간 "t1"의 종료 후, 여자 전류는 흡인 기간 "t2" 동안 흡인 전류 "I1"로 유지된다. 흡인 기간 "t2"은 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태까지의 배기 밸브(60)의 변위를 위한 기간의 나머지 부분에 대응한다. 흡인 기간 "t2"의 종료 후, 여자 전류는 감소 기간 "t3" 동안 흡인 전류 "I1"로부터 유지 전류 "I2"로 감소된다. 감소 기간 "t3"의 종료 후, 여자 전류는 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 폐쇄 요구가 발생될 때까지 유지 전류 "I2"로 유지된다.
상기 여자 전류의 파형을 사용함으로써, 배기 밸브(60)의 밸브 요소를 변위시키는 전자기력은 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태에 도달하기 직전에 큰 값으로 증가될 수 있으며, 이는 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 제공한다. 또한, 전자기력은 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태에 도달한 직후에 작은 값으로 감소될 수 있으며, 상기 전자기력은 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태에 있을 때 작은 값으로 유지되며, 이는 낮은 전력 소비 및 양호한 무소음을 제공한다.
하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류의 상기 파형의 경우, 배기 밸브(60)를 밸브 개방 상태로 흡인하는 전자기력이 커질 때, 오프 기간(t1)은 감소되어야 하며 흡인 기간(t2) 및 감소 기간(t3)은 증가되어야 한다. 게다가, 배기 밸브(60)를 밸브 개방 상태로 흡인하는 전자기력이 커질 때, 흡인 전류(I1) 및 유지 전류(I2)는 증가되어야 한다. 한편, 전자 구동 밸브(80)의 전력 소비가 감소될 때, 오프 기간(t1)은 증가되어야 하며 흡인 기간(t2) 및 감소 기간(t3)은 감소되어야 한다. 게다가, 전자 구동 밸브(80)의 전력 소비가 감소될 때, 흡인 전류(I1) 및 유지 전류(I2)는 감소되어야 한다.
흡기 밸브(40) 또는 배기 밸브(60)의 밸브 요소가 밸브 개방 상태 및 밸브 폐쇄 상태 중 하나로부터 다른 상태로 변위될 때, 반발력이 밸브 요소의 변위를 방지하기 위한 방향에서 밸브 요소에 또한 작용하며, 상기 반발력의 크기는 엔진 실린더압 및 엔진 포트압에 따라 변화된다. 따라서, 밸브 요소압에 따라 실행되는 전자 구동 밸브(78 또는 80)에 공급되는 여자 전류의 파형의 적합한 조정은 낮은 전력 소비 및 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 성취하는데 효과적이다.
도 15는 크랭크각과 엔진 실린더압 사이의 관계, 크랭크각과 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 리프트 사이의 관계 및, 크랭크각과 흡기 밸브(40)에 대한 흡기 밸브 리프트 사이의 관계를 도시한다. 엔진 실린더압은 내연 기관의 연소 공정이 실행될 때마다 큰 압력으로 상승한다. 도 15에 도시한 바와 같이, 엔진 실린더압은 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태에 도달하기 직전에 최대값을 취한다. 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로의 배기 밸브(60)의 변위는 엔진 실린더압이 여전히 고압인 상태에서 개시된다.
엔진 실린더압은, 배기 밸브(60)가 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 변위될 때, 흡기 밸브(40)가 밸브 폐쇄 상태로부터 밸브 개방 상태로 변위될 때 및, 흡기 밸브(40)가 밸브 개방 상태로부터 밸브 폐쇄 상태로 변위될 때 충분히 낮은 레벨로 유지된다. 그러나, 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 개방 요구시에, 밸브 요소압은 엔진 실린더압에 의해 충분한 영향을 받는다. 따라서, 배기 밸브 개방 요구시 밸브 요소압에 따라 실행되는 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류의 파형의 적합한 조정은 낮은 전력 소비 및 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 성취하는데 매우 효과적이다.
서지 탱크(20) 또는 흡기 포트(28)의 내압은 엔진 운전의 정지 후 대기압으로 설정된다. 엔진 운전의 시동시, 스로틀 밸브(22)가 완전 폐쇄 상태로 설정될지라도 다량의 공기(및 대응량의 연료)가 내연 기관에 공급된다. 이 이유로, 엔진 운전의 시동시, 높은 엔진 실린더압이 발생되며, 이는 스로틀 밸브(22)가 완전 개방 상태로 설정될 때 엔진 실린더압과 동일하다.
엔진 운전의 시동시와 같이 높은 엔진 실린더압이 발생되는 조건 하에서, 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 개방 요구시 전자 구동 밸브에 의해 큰 전자기력이 발생될 필요가 있다. 따라서, 배기 밸브 개방 요구시, 배기 밸브 개방 요구시의 여자 전류를 큰 값으로 증가시키기 위해 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류가 밸브 요소압에 따라 조정될 필요가 있다.
상술한 점들을 고려하여, 본 실시예에서, 배기 밸브(60)의 밸브 요소를 밸브 개방 상태로 변위시키는 전자기력을 발생시키는, 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류는 엔진 운전의 시동시 소정의 큰 전류 레벨로 조정된다. 따라서, 하부 코일(100)에 조정된 여자 전류를 공급함으로써, 밸브 요소를 밸브 개방 상태로 변위시키는 전자기력의 크기는 소정의 고압에 기초하여 제어된 값으로 조정될 수 있다. 엔진 운전이 통상 상태로 복귀된 후, 여자 전류는 밸브 요소압(엔진 실린더압 및 엔진 포트압에 의해 발생되는)에 기초하여 맵핑 연산에 의해 제어된 값으로 조정된다.
도 16은 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 4 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한다. 도 16에 도시한 제어 처리의 실행은 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 개방 요구가 발생할 때마다 반복적으로 개시된다. 제어 처리의 시작시, 엔진 ECU(74)는 도 16의 순서도의 단계 220을 실행한다.
단계 220에서는 내연 기관 상의 엔진 운전의 시동 후 "N" 사이클의 운전이 종료되었는지를 판별한다. 엔진 운전의 "N" 사이클의 종료는 엔진 운전 시동 후 서지 탱크(20) 또는 흡기 포트(28)의 내압을 적합한 진공압으로 설정시키는데 필요하다. 단계 220에서의 결과가 "아니오"이면, 다음 단계 222가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다. 이 조건에서, 배기 밸브(60) 상의 밸브 요소압은 예정된 고압 보다 높다.
단계 222에서는 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류를 완전 개방 스로틀(wide-open throttle)(WOT) 파형으로 설정한다. WOT 파형은 오프 기간 "t1"이 최소로 설정되며, 흡인 기간 "t2", 감소 기간 "t3", 흡인 전류 "I1" 및 유지 전류 "I2"가 최대로 설정되도록 구성된다. WOT 파형의 여자 전류가 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급될 때, 엔진 운전의 시동시 연소 챔버(44)의 내압이 매우 높을때라도 배기 밸브(60)의 신뢰 있는 원활한 작동을 제공할 수 있다.
단계 224에서는 제어 처리의 금회에 적합한 파형으로 설정된 여자 전류를 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급한다. 단계 224가 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
단계 220에서의 결과가 "예"이면, 엔진 ECU(74)의 제어는 단계 226으로 이동된다.
단계 226에서는 실린더압 센서(54)의 출력 신호에 기초하여 엔진 실린더압을 검출한다. 단계 226은 배기 밸브 개방 요구가 발생한 직후 엔진 실린더압이 거의최대 레벨일 때 실행된다. 엔진 ECU(74)는 단계 226을 실행함으로써 엔진 실린더압을 정확히 검출할 수 있다.
단계 228에서는 배기 포트압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여 엔진 포트압을 검출한다.
단계 230에서는 엔진 실린더압과 엔진 포트압의 차이에 기초하여 실제 밸브 요소압을 연산한다. 또한, 단계 230에서는 실제 밸브 요소압에 기초하여 시간값 "t1", "t2" 및, "t3"와, 전류값 "I1" 및 "I2"을 연산하거나, 엔진 실린더압 및 엔진 포트압에 기초한 맵에 의해 시간값 "t1", "t2" 및, "t3"와, 전류값 "I1" 및 "I2"을 연산한다.
도 17은 엔진 ECU(74)에 저장된 오프 기간 "t1"의 맵의 예를 도시한다. 상기 단계 230에서, 엔진 ECU(74)는 도 17에 도시한 맵을 사용하여 오프 기간 "t1"의 시간값을 연산한다. 도 17에 도시한 맵에서, 오프 기간 "t1"은 엔진 실린더압이 커지며 배기 포트압이 작아짐에 따라 더 작아진다.
도 18은 엔진 ECU(74)에 저장된 흡인 기간 "t2"의 맵의 예를 도시한다. 엔진 ECU(74)에는, 도 18에 도시한 맵과 유사한 감소 기간 "t3"의 맵, 흡인 전류 "I1"의 맵 및, 유지 전류 "I2"의 맵이 저장된다. 상기 단계 230에서, 엔진 ECU(74)는 상기 엔진 ECU(74)에 저장된 상기 맵을 사용하여 시간값 "t2" 및, "t3"와, 전류값 "I1" 및 "I2"을 연산한다. 상기 맵에서, 흡인 기간 "t2", 환원 기간 "t3", 흡인 전류 "I1" 및, 유지 전류 "I2"는 엔진 실린더압이 커지며 배기 포트압이 작아짐에 따라 더 길어지거나 커진다.
상기 단계 230이 실행된 후, 다음 단계 224가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다. 상술한 제어 처리에 따르면, 엔진 ECU(74)는 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되는 여자 전류를 엔진이 통상 운전 상태로 복귀한 후 밸브 요소압에 따라 적합하게 조정할 수 있다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 낮은 전력 소비로 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동으로 전자 구동 밸브를 적합하게 작동시키는데 효과적이다.
상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 226은 청구항 1에 기재된 압력 검출 수단에 대응하며, 청구항 2에 기재된 실린더압 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 230은 청구항 1에 기재된 전자기력 조정 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 228은 청구항 3에 기재된 포트압 검출 수단에 대응한다.
또한, 상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 220은 청구항 9에 기재된 고압 상태 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 222는 청구항 9에 기재된 전자기력 조정 수단에 대응한다.
상술한 실시예에서, 배기 포트압이 여자 전류의 파형을 결정하는데 고려된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 배기 포트압이 엔진 실린더압과 같은 큰 변화를 나타내지 않을 때, 여자 전류의 파형 상의 배기 포트압의 고려는 항상 요구되는 것은 아니다.
상술한 실시예에서, 배기 포트압은 배기 포트압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여 직접 검출된다. 그러나, 배기 포트압을 검출하는 수단은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 배기 포트압은 엔진 회전수(NE) 및 서지 탱크(20)의 내압에 기초하여 간접적으로 검출될 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서, 배기 밸브 개방 요구시 여자 전류는 엔진 실린더압 등에 기초하여 조정된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 여자 전류의 조정은 배기 밸브 개방 요구시에 부가하여 배기 밸브 폐쇄 요구시 또는 흡기 밸브 개방 요구 또는 폐쇄 요구시 실행될 수 있다.
다음, 도 1 내지 도 3 및, 도 19 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 5 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 도 1에 도시한 내연 기관에서 도 19에 도시한 제어 처리를 실행한다. 상술한 제 4 실시예에서, 엔진 실린더압은 실린더압 센서(54)를 사용하여 직접 검출된다. 본 실시예에서는, 엔진 실린더압은 스로틀 센서(24)에 의해 감지된 스로틀 위치(TA)로부터 간접적으로 검출된다.
도 19는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 5 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한다. 도 19에 도시한 제어 처리의 실행은 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 개방 요구가 발생될 때마다 반복적으로 개시된다. 도 19에서, 도 16의 단계와 실질적으로 동일한 단계는 동일한 도면 부호로 나타내며, 그 설명은 생략한다.
제어 처리의 시작시, 엔진 ECU(74)는 도 19의 순서도의 단계 220을 실행한다. 단계 220에서, 엔진 운전 시동 후 내연 기관의 "N" 사이클의 운전이 종료되었는지를 판별한다. 단계 220에서의 결과가 "예"이면, 다음 단계 232가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 232에서는 스로틀 센서(24)의 출력 신호에 기초하여 스로틀 밸브(22)의 스로틀 위치 "TA"를 검출한다. 스로틀 위치 "TA"에 비례하는 공기량이 스로틀 밸브(22)를 통해 내연 기관에 유입된다. 스로틀 위치 "TA"에 비례하는 엔진 실린더압이 연소 챔버(44) 내에 발생된다. 상술한 점들을 고려하여, 본 실시예의 엔진 ECU(74)는 단계 232에서 검출된 스로틀 위치 "TA"에 기초하여 엔진 실린더압을 추정한다.
단계 232가 실행된 후, 단계 228에서는 배기 포트압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여 엔진 포트압을 검출한다. 단계 228이 실행된 후, 다음 단계 234가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 234에서는 스로틀 위치 "TA"에 기초하여 엔진의 급가속이 요구되는지를 판별한다. 특히, 단계 234에서, 스로틀 위치 "TA"의 미분값(dTA/dt)이 임계치 보다 크면, 급가속이 요구되는 것으로 판단한다. 단계 234에서의 결과가 "아니오"이면, 다음 단계 236이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 236에서는 스로틀 위치 "TA"에 기초하여 엔진의 급감속이 요구되는지를 판별한다. 특히, 단계 236에서, 스로틀 위치 "TA"의 미분값(dTA/dt)이 음의 임계치 보다 작으면, 급감속이 요구되는 것으로 판단한다. 단계 236에서의 결과가 "아니오"이면, 엔진은 통상 주행 상태로 운전되는 것으로 판단한다. 다음 단계 238이 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 238에서는 엔진이 통상 주행 상태로 운전될 때 여자 전류{전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급되는}의 파형을 결정하도록 제공된 통상 맵을 선택한다.
도 20은 엔진 ECU(74)에 저장된 오프 기간 "t1"의 통상 맵을 도시한다. 상기 단계 238에서, 도 20에 도시한 통상 맵은 오프 기간 "t1"의 맵으로서 선택된다. 도 20에 도시한 맵에서, 오프 기간 "t1"은 스로틀 위치가 커지며 배기 포트압이 작아짐에 따라 더 작아진다.
도 21은 엔진 ECU(74)에 저장된 흡인 기간 "t2"의 통상 맵을 도시한다. 엔진 ECU(74)에서, 도 21에 도시한 통상 맵과 유사한 감소 기간 "t3"의 통상 맵, 흡인 전류 "I1"의 통상 맵 및, 유지 전류 "I2"의 통상 맵이 저장된다. 상기 단계 238에서, 상기 통상 맵이 선택된다. 상기 맵에서, 흡인 기간 "t2", 감소 기간 "t3", 흡인 전류 "I1" 및, 유지 전류 "I2"는 스로틀 위치가 커지며 배기 포트압이 작아짐에 따라 더 길어지거나 커진다.
단계 240에서는 상기 선택된 맵을 사용하여 스로틀 위치 "TA" 및 배기 포트압에 기초하여 시간값 "t1", "t2" 및, "t3"과, 전류값 "I1" 및 "I2"을 연산한다. 단계 240이 실행된 후, 단계 224가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 224에서는 금회의 제어 처리에서 적합한 파형으로 설정된 여자 전류를 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급한다. 단계 224가 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
상술한 제어 처리에서, 엔진이 통상 주행 상태로 운전될 때, 스로틀 위치(TA) 및 엔진 포트압에 기초하여 여자 전류의 조정이 실행된다. 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 엔진이 통상 주행 상태로 운전될 때 낮은 전력 소비로 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 제공하는데 효과적이다.
단계 236에서의 결과가 "예"이면, 엔진의 급감속이 요구되는 것으로 판별한다. 이 경우 엔진 ECU(74)는 다음 단계 242를 실행한다. 단계 234에서의 결과가 "예"이면, 엔진의 급가속이 요구되는 것으로 판별한다. 이 경우 엔진 ECU(74)는 다음 단계 244를 실행한다.
단계 242에서는 엔진의 급감속이 요구될 때 여자 전류의 파형을 결정하기 위해 제공되는 감속 맵을 선택한다.
단계 244에서는 엔진의 급가속이 요구될 때 여자 전류의 파형을 결정하기 위해 제공된 가속 맵을 선택한다.
단계 242 또는 단계 244가 실행된 후, 단계 240 및 224가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다. 그 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에서, 배기 밸브(60)의 밸브 요소에 작용하는 엔진 실린더압은 스로틀 센서(24)에 의해 감지된 스로틀 위치(TA)로부터 간접적으로 검출된다. 스로틀 위치(TA)는 엔진이 통상 주행 상태로 운전될 때 양호한 정확성으로 엔진 실린더압에 상호 관련될 수 있다. 그러나, 엔진의 급가속 또는 급감속이 요구될 때, 엔진에 대한 흡기량의 변화는 스로틀 위치(TA)의 변화로부터 지연될 수 있다. 이러한 과도 상태에서, 스로틀 위치(TA)와 엔진 실린더압 사이에 편차가 생길 수 있다.
본 실시예에서, 단계 244에서 선택된 가속 맵은 통상 맵이 엔진에 대한 흡기량의 증가의 지연을 보상하며, 여자 전류값이 통상 맵의 여자 전류값으로부터 감소되도록 구성된다. 단계 242에서 선택된 감속 맵은 통상 맵이 엔진에 대한 흡기량의 감소의 지연을 보상하며, 여자 전류값이 통상 맵의 여자 전류값으로부터 증가되도록 구성된다.
본 실시예에서, 엔진이 과도 상태로 운전될 때, 가속 맵 또는 감속 맵이 여자 전류의 파형을 결정하도록 선택된다. 따라서, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 엔진이 과도 상태로 운전될 때 낮은 전력 소비로 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 제공하는데 효과적이다.
상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 232는 청구항 6에 기재된 부하 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 228은 청구항 7에 기재된 포트압 검출 수단에 대응한다.
또한, 상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 234 및 236은 청구항 8에 기재된 과도 상태 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 242, 244 및, 240은 청구항 8에 기재된 전자기력 조정 수단에 대응한다.
상술한 실시예에서, 엔진의 가속 또는 감속이 요구될 때, 통상 맵과 상이한 가속 맵 또는 감속 맵이 전자 구동 밸브 제어의 개선된 정확성을 위해 여자 전류의 파형을 결정하도록 사용된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 여자 전류의 파형은 엔진의 가속 또는 감속이 요구될 때 소정의 파형으로 설정될 수 있다.
상술한 실시예에서, 배기 포트압이 여자 전류의 파형을 결정하는데 고려된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 여자 전류의 파형은 배기 포트압을 고려하지 않고 결정될 수 있다.
상술한 실시예에서, 배기 포트압은 배기 포트압 센서를 사용하여 직접 검출된다. 선택적으로, 배기 포트압은 엔진 회전수(NE), 흡기 파이프압(PM) 등에 기초하여, 간접적으로 검출될 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서, 배기 밸브 개방 요구시 여자 전류는 엔진 실린더압 등에 기초하여 조정된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 여자 전류의 조정은 배기 밸브 개방 요구시에 부가하여, 배기 밸브 폐쇄 요구시 또는 흡기 밸브 개방 요구 또는 폐쇄 요구시에 실행될 수 있다.
다음, 도 1 내지 도 3 및, 도 22 내지 도 24를 참조하여 본 발명의 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 6 실시예를 설명한다. 본 실시예에서, 엔진 ECU(74)는 도 1에 도시한 내연 기관에서 도 22에 도시한 제어 처리를 수행한다. 상술한 제 5 실시예에서, 엔진 실린더압은 스로틀 위치(TA)를 사용하여 간접적으로 검출된다. 본 실시예에서는, 엔진 실린더압은 흡기압 센서(27)에 의해 감지된 흡기 파이프압(PM)으로부터 간접적으로 검출된다.
도 22는 전자 구동 밸브 제어 장치의 제 6 실시예의 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 제어 처리를 도시한다. 도 22에 도시한 제어 처리의 실행은 배기 밸브(60)에 대한 배기 밸브 개방 요구가 발생할 때마다 반복적으로 개시된다. 도 22에서, 도 19에서와 실질적으로 동일한 단계는 동일한 도면 부호로 나타내며, 그 설명은 생략한다.
제어 처리의 시작시, 엔진 ECU(74)는 도 22의 순서도의 단계 220을 실행한다. 단계 220에서, 엔진 운전의 시동 후 내연 기관의 "N" 사이클의 운전이 종료되었는지를 판별한다. 단계 220에서의 결과가 "예"이면, 다음 단계 232가 엔진 ECU(74)에 의해 실행된다.
단계 232에서는 스로틀 센서(24)의 출력 신호에 기초하여 스로틀 밸브(22)의 스로틀 위치 "TA"를 검출한다. 도 19에 도시한 루틴에서, 단계 232가 실행된 후, 다음 단계 246이 실행된다.
단계 246에서는 흡기압 센서(27)의 출력 신호에 기초하여 흡기 파이프압 "PM"을 검출한다. 흡기 파이프압 "PM"에 비례하는 엔진 실린더압이 연소 챔버(44) 내에 발생된다. 이러한 점을 고려하여, 본 실시예의 엔진 ECU(74)는 단계 246에서 검출된 흡기 파이프압 "PM"에 기초하여 엔진 실린더압을 추정한다.
단계 246이 실행된 후, 단계 228에서는 배기 포트압 센서(64)의 출력 신호에 기초하여 엔진 포트압을 검출한다. 단계 228이 실행된 후, 단계 234에서는 스로틀 위치 "TA"에 기초하여 엔진의 급가속이 요구되는지를 판별한다. 단계 234에서의 결과가 "아니오"이면, 단계 236에서는 스로틀 위치 "TA"에 기초하여 엔진의 급감속이 요구되는지를 판별한다. 단계 236에서의 결과가 "아니오"이면, 엔진이 통상 주행 상태로 운전되는 것으로 판단한다. 단계 238에서는 엔진이 통상 주행 상태로 운전될 때 여자 전류의 파형을 결정하도록 제공된 통상 맵을 선택한다.
단계 236에서의 결과가 "예"이면, 엔진의 급감속이 요구되는 것으로 판단한다. 단계 242에서는 엔진의 급감속이 요구될 때 여자 전류의 파형을 결정하도록 제공된 감속 맵을 선택한다.
단계 234에서의 결과가 "예"이면, 엔진의 급가속이 요구되는 것으로 판단한다. 단계 244에서는 엔진의 급가속이 요구될 때 여자 전류의 파형을 결정하도록 제공된 가속 맵을 선택한다.
도 23은 엔진 ECU(74)에 저장된 오프 기간 "t1"의 통상 맵을 도시한다. 상기 단계 238에서, 도 23에 도시한 통상 맵이 오프 기간 "t1"의 맵으로서 선택된다. 도 23에 도시한 맵에서, 오프 기간 "t1"은 흡기 파이프압이 높아지며 배기 포트압이 작아짐에 따라 더 작아진다.
도 24는 엔진 ECU(74)에 저장된 흡인 기간 "t2"의 통상 맵을 도시한다. 엔진 ECU(74)에서, 도 24에 도시한 감소 기간 "t3"의 통상 맵, 흡인 전류 "I1"의 통상 맵 및, 유지 전류 "I2"의 통상 맵이 저장된다. 상기 단계 238에서, 상기 통상 맵이 선택된다. 상기 맵에서, 흡인 기간 "t2", 감소 기간 "t3", 흡인 전류 "I1" 및, 유지 전류 "I2"는 흡기 파이프압이 높아지며 배기 포트압이 작아짐에 따라 더 길어지거나 커진다.
본 실시예에서, 단계 244에서 선택된 가속 맵은 통상 맵이 엔진에 대한 흡기압의 증가의 지연을 보상하며, 여자 전류값이 통상 맵의 여자 전류값으로부터 감소되도록 구성된다. 단계 242에서 선택된 감속 맵은 통상 맵이 엔진에 대한 흡기량의 감소의 지연을 보상하며, 여자 전류값이 통상 맵의 여자 전류값으로부터 증가하도록 구성된다.
단계 238, 242 및, 244 중 하나가 실행된 후, 단계 248에서는 선택된 맵을 사용하여 흡기 파이프압 "PM" 및 배기 포트압에 기초하여 시간값 "t1", "t2" 및, "t3"와, 전류값 "I1" 및 "I2"을 연산한다. 단계 248이 실행된 후, 단계 224에서는 금회의 제어 처리에서 적합한 파형으로 설정된 여자 전류를 전자 구동 밸브(80)의 하부 코일(100)에 공급한다. 단계 224가 실행된 후, 금회의 제어 처리는 종료된다.
본 실시예에서, 엔진이 과도 상태로 운전될 때, 가속 맵 또는 감속 맵이 여자 전류의 파형을 결정하도록 선택된다. 따라서, 본 실시예의 전자 구동 밸브 제어 장치는 엔진이 통상 주행 상태 또는 과도 상태에 있는지에 무관하게, 낮은 전력 소비 및 신뢰 있는 원활한 밸브 요소 작동을 제공하는데 효과적이다.
상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 232는 청구항 1에 기재된 압력 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 248은 청구항 1에 기재된 전자기력 조정 수단에 대응한다.
또한, 상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 246은 청구항 6에 기재된 부하 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 228은 청구항 7에 기재된 포트압 검출 수단에 대응한다.
또한, 상술한 실시예에서, 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 234 및 236은 청구항 8에 기재된 과도 상태 검출 수단에 대응한다. 엔진 ECU(74)에 의해 실행되는 단계 242, 244 및, 248은 청구항 8에 기재된 전자기력 조정 수단에 대응한다.
상술한 실시예에서, 엔진의 가속 또는 감속이 요구될 때, 통상 맵과 상이한 가속 맵 또는 감속 맵이 전자 구동 밸브 제어의 개선된 정확성을 위해 여자 전류의 파형을 결정하도록 사용된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 여자 전류의 파형은 엔진의 가속 또는 감속이 요구될 때 소정의 파형으로 설정될 수 있다.
상술한 실시예에서, 배기 포트압이 여자 전류의 파형을 결정하는데 고려된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 여자 전류의 파형은 배기 포트압을 고려하지 않고 결정될 수 있다.
상술한 실시예에서, 배기 포트압은 배기 포트압 센서를 사용하여 직접 검출된다. 선택적으로, 배기 포트압은 엔진 회전수(NE), 흡기 파이프압(PM) 등을 사용하여 간접적으로 검출될 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서, 배기 밸브 개방 요구시, 여자 전류는 엔진 실린더압 등에 기초하여 조정된다. 그러나, 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 여자 전류의 조정은 배기 밸브 개방 요구시에 부가하여, 배기 밸브 폐쇄 요구시 또는 흡기 밸브 개방 요구 또는 폐쇄 요구시에 실행될 수 있다.
또한, 상술한 실시예에서, 엔진 실린더압은 흡기 파이프압(PM)에 기초하여 간접적으로 검출된다. 본 발명은 상기 실시예에 제한되는 것은 아니다. 엔진이 흡기의 유량을 감지하는 공기 유량계를 갖출 때, 엔진 실린더압은 흡기 파이프압(PM) 보다는 공기 유량계에 의해 감지된 흡기의 유량에 기초하여 간접적으로 검출된다.
또한, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니며, 다양한 변경 및 변형이 본 발명의 범위를 일탈하지 않고 형성될 수 있다.

Claims (9)

  1. 탄성 부재의 탄성력과 전자 코일의 전자기력의 협동에 의해 밸브 개방 상태와 밸브 폐쇄 상태 사이에서 밸브 요소를 변위시키는 전자 구동 밸브를 제어하기 위한 전자 구동 밸브 제어 장치에 있어서,
    상기 밸브 요소(40)에 작용하는 압력을 직접 또는 간접적으로 검출하는 압력 검출 수단(74,116,117,118,119,120,226,232) 및,
    상기 밸브 요소가 상기 밸브 개방 상태 및 상기 밸브 폐쇄 상태 중 하나로부터 다른 상태로 변위될 때, 상기 밸브 요소를 다른 상태로 변위시키는 전자기력의 크기를 상기 압력 검출 수단에 의해 검출된 밸브 요소압에 기초하여 제어된 값으로 조정하는 전자기력 조정 수단(74,122,123,124,125,126,230,240,248)을 포함하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 내연 기관의 실린더의 내압을 검출하는 실린더압 검출 수단(74,116,226)을 구비하며, 상기 압력 검출 수단은 상기 엔진 실린더의 내압에 기초하여 밸브 요소압을 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 엔진의 포트압을 직접 또는 간접적으로 검출하는 포트압 검출 수단(74,118,228)을 또한 구비하며, 상기 압력 검출 수단은 상기 엔진 실린더압 및 상기 엔진 포트압의 차이에 기초하여 밸브 요소압을 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 상기 밸브 요소의 변위 개시 후 소정의 기간이 경과한 때, 탄성 부재의 변형량을 검출하는 탄성 부재 변형량 검출 수단(74,182,184)을 구비하며, 상기 압력 검출 수단은 상기 탄성 부재의 변형량에 기초하여 밸브 요소압을 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 상기 밸브 요소의 변위 개시 후 소정의 기간이 경과한 때, 탄성 부재의 전체 길이를 검출하는 탄성 부재 길이 검출 수단(74)을 구비하며, 상기 압력 검출 수단은 상기 탄성 부재의 전체 길이에 기초하여 밸브 요소압을 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 내연 기관의 부하를 검출하는 부하 검출 수단(74,232,246)을 구비하며, 상기 압력 검출 수단은 상기 엔진 부하에 기초하여 밸브 요소압을 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 엔진의 포트압을 직접 또는 간접적으로 검출하는 포트압 검출 수단(74,228)을 또한 구비하며, 상기 압력 검출 수단은 상기 엔진 부하 및 상기 엔진 포트압에 기초하여 밸브 요소압을 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 엔진 부하의 과도 변화가 발생하는 엔진의 과도 상태를 검출하는 과도 상태 검출 수단(74,234,236)을 또한 포함하며,
    상기 전자기력 조정 수단(74,240,242,244,248)은 상기 과도 상태가 검출될 때, 전자기력의 크기를 상기 엔진 부하의 변화를 보상하는 제어된 값으로 조정하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 압력 검출 수단은 밸브 요소압이 소정의 고압 보다 큰 고압 상태를 검출하는 고압 상태 검출 수단(74,220)을 구비하며, 상기 전자기력 조정 수단(74,222)은 상기 고압 상태가 검출될 때, 상기 밸브 요소를 다른 상태로 변위시키는 전자기력의 크기를 상기 소정의 고압에 기초하여 제어된 값으로 검출하는 전자 구동 밸브 제어 장치.
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