WO1999035375A1 - Dispositif de commande pour une electrovanne - Google Patents

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WO1999035375A1
WO1999035375A1 PCT/JP1999/000038 JP9900038W WO9935375A1 WO 1999035375 A1 WO1999035375 A1 WO 1999035375A1 JP 9900038 W JP9900038 W JP 9900038W WO 9935375 A1 WO9935375 A1 WO 9935375A1
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pressure
valve
internal combustion
combustion engine
intake
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PCT/JP1999/000038
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French (fr)
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Shoji Katsumata
Toshio Fuwa
Keiji Yoeda
Isao Matsumoto
Takashi Izuo
Tatsuo Iida
Hiroyuki Hattori
Masahiko Asano
Yoshinori Kadowaki
Akihiro Yanai
Original Assignee
Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • F02D13/02Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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    • G01L9/02Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/04Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a control device for an electromagnetically driven valve, and more particularly to a control device for an electromagnetically driven valve suitable as a device for controlling an electromagnetically driven valve that functions as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine.
  • a conventional electromagnetically driven valve used as an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine has been conventionally known, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-335347.
  • a conventional electromagnetically driven valve includes a valve body that controls a conduction state between a combustion chamber and a port.
  • the electromagnetically driven valve appropriately opens and closes the valve body by cooperating the panel force generated by the elastic body and the electromagnetic force generated by the electromagnet. According to the above-described electromagnetically driven valve, the conduction state between the combustion chamber and the port can be electrically controlled.
  • an in-cylinder pressure and a port pressure act on the valve body of the electromagnetically driven valve.
  • the in-cylinder pressure generates a force for urging the valve element in the valve closing direction
  • the port pressure generates a force for urging the valve element in the valve opening direction. Therefore, the electromagnetic force required to displace the valve element from the valve-closing position to the valve-opening position and the electromagnetic force required to displace the valve element from the valve-opening position to the valve-closing position are: It changes due to the fluctuation of the pressure.
  • the electromagnetic force for displacing the valve in the valve opening or valve closing direction be controlled to the minimum necessary value. Therefore, in order to operate the electromagnetically driven valve properly with low power consumption, the electromagnetic force when displacing the valve body in the valve opening direction or valve closing direction is properly adjusted according to the cylinder pressure ⁇ port pressure. Hope to be done.
  • the pressure acting on the valve body is not reflected at all in the electromagnetic force when the valve body is displaced.
  • the above-described conventional electromagnetically driven valve still has room for improvement in opening and closing the valve body properly with low power consumption.
  • the present invention provides an improved solenoid-operated valve control device that solves the above-mentioned problems. That is the general purpose.
  • an object of the present invention is to provide a control device for an electromagnetically driven valve that appropriately adjusts an electromagnetic force at the time of opening and closing a valve body in accordance with the pressure acting on the valve body.
  • a control apparatus for an electromagnetically driven valve that opens and closes a valve body by cooperating with a spring force generated by an elastic body and an electromagnetic force generated by an electromagnet.
  • Pressure detecting means for directly or indirectly detecting the pressure acting on the valve element; and when displacing the valve element from one displacement end to the other displacement end, the valve element is moved to the other displacement end.
  • Electromagnetic force adjusting means for adjusting the magnitude of the electromagnetic force urged toward the valve body in accordance with the pressure acting on the valve body;
  • a control device for an electromagnetically driven valve comprising:
  • the electromagnetic force for displacing the valve body from one displacement end to the other displacement end is appropriately adjusted according to the pressure acting on the valve body at that time.
  • the electromagnetic force for displacing the valve body can always be controlled to the minimum necessary value without being affected by changes in the operating state of the internal combustion engine. For this reason, according to the electromagnetically driven valve of the present invention, it is possible to reliably open and close the valve body with low power consumption.
  • the pressure detecting means includes an in-cylinder pressure detecting means for detecting an in-cylinder pressure of an internal combustion engine.
  • a control device for an electromagnetically driven valve for detecting an acting pressure is provided.
  • the pressure acting on the valve body is detected based on the in-cylinder pressure of the internal combustion engine. According to the above configuration, the pressure acting on the valve body can be directly and accurately detected.
  • the pressure detecting means further comprises a port pressure detecting means for directly or indirectly detecting a port pressure of the internal combustion engine,
  • a control device for an electromagnetically driven valve is provided, which detects a pressure acting on the valve element based on a pressure difference between an in-cylinder pressure and the port pressure.
  • the pressure acting on the valve body is based on the differential pressure between the in-cylinder pressure and the port pressure. Detected. According to the above configuration, it is possible to accurately detect the pressure acting on the valve element.
  • the port pressure can be detected directly by using a port pressure sensor that detects the port pressure, or indirectly based on the engine speed correlated with the port pressure.
  • the pressure detecting means is provided for a predetermined time after the valve element starts displacing from one displacement end toward the other displacement end.
  • a solenoid-operated valve control device comprising: a strain-amount detecting means for detecting a strain amount of the elastic body at a time point when elapses, and detecting a pressure acting on the valve body based on the strain amount.
  • the pressure acting on the valve body can be accurately detected based on the amount of distortion of the elastic body.
  • the pressure detecting means is provided for a predetermined time after the valve element starts displacing from one displacement end toward the other displacement end.
  • a control device for an electromagnetically driven valve comprising: a total length detecting means for detecting a total length of the elastic body at the time when the pressure has passed, and detecting a pressure acting on the valve body based on the total length.
  • the valve body when the valve body is displaced from one displacement end to the other displacement end, the greater the pressure that hinders the displacement of the valve body, the easier it is to keep the entire length of the elastic body deforming in the extension direction short, Further, the entire length of the elastic body that is deformed in the contraction direction is easily maintained long.
  • the overall length of the elastic body changes according to the pressure acting on the valve body. For this reason, according to the above configuration, it is possible to accurately detect the pressure acting on the valve body based on the entire length of the elastic body.
  • the pressure detecting means includes a load detecting means for detecting a load of an internal combustion engine.
  • a control device for an electromagnetically driven valve for detecting an acting pressure is provided.
  • the load of the internal combustion engine corresponds to the in-cylinder pressure of the internal combustion engine. Therefore, according to the load of the internal combustion engine, it is possible to accurately estimate the pressure acting on the valve element.
  • the load of the internal combustion engine can be detected based on (1) the intake pipe negative pressure of the internal combustion engine, (2) the intake air amount of the internal combustion engine, and (3) the throttle opening.
  • the pressure detecting means further comprises a port pressure detecting means for directly or indirectly detecting a port pressure of the internal combustion engine,
  • a control device for an electromagnetically driven valve is provided which detects a pressure acting on the valve element based on a load and the port pressure.
  • the pressure acting on the valve body is detected based on the load of the internal combustion engine and the port pressure. According to the above configuration, it is possible to accurately detect the pressure acting on the valve element.
  • the port pressure can be detected directly using a port pressure sensor or indirectly based on the engine speed.
  • a transient state detecting means for detecting a state in which a change in load of an internal combustion engine is predicted
  • the electromagnetic force adjusting means comprises: Provided is a control device for an electromagnetically driven valve, which adjusts an electromagnetic force in consideration of a change in load when a change is predicted.
  • the load of the internal combustion engine shows a sudden change.
  • the load may change significantly while detecting the load and adjusting the electromagnetic force based on the load.
  • simply adjusting the electromagnetic force according to the load may cause a situation in which the pressure actually acting on the valve body does not properly correspond to the electromagnetic force adjusted to operate the valve body.
  • the electromagnetic force is set in consideration of a change in load, so that the electromagnetic force can always be set to an appropriate value.
  • the electromagnetic force is controlled to a value corresponding to the large pressure.
  • a large pressure may act on the valve body. According to the present invention, it is possible to cause the valve body to perform a stable opening and closing operation even in such a situation.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of an internal combustion engine according to first to sixth embodiments of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view of an electromagnetically driven valve provided in the internal combustion engine shown in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining each processing step of the first part of the control routine executed in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining each processing step of the second part of the control routine executed in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining each processing step of the third part of the control routine executed in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining each processing step of the fourth part of the control routine executed in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a map representing the relationship between the engine speed and the pressure acting on the intake valve when the valve is opened, using the engine load as a parameter.
  • FIG. 9 is a flowchart for explaining a part of the control routine executed in the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a temporal change in displacement of the intake valve as an actual pressure acting on the intake valve as a parameter.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a map that defines the relationship between the pressure acting on the intake valve and the amount of distortion of the elastic body.
  • FIG. 12 is a flowchart for explaining each processing step of the first part of the control routine executed in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a flowchart for explaining each processing step of the second part of the control routine executed in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 shows the displacement (A) of the exhaust valve that changes from the valve closing position to the valve opening position in the internal combustion engine of the fourth embodiment of the present invention, and the displacement of the exhaust valve in the internal combustion engine of the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a waveform (B) of a command current output when the valve is displaced from the valve closing position to the valve opening position.
  • FIG. 15 is a diagram for describing a change in the cylinder pressure of the internal combustion engine and a change in the lift amount of the exhaust valve and the intake valve with respect to the crank angle of the internal combustion engine.
  • FIG. 16 is a flowchart for explaining each processing step of the control routine executed in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining an example of a map referred to in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining another example of the map referred to in the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a flowchart for explaining each processing step of the control routine executed in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram for explaining an example of a map referred to in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a diagram for explaining another example of the map referred to in the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a flowchart for explaining each processing step of the control routine executed in the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining an example of a map referred to in the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a diagram for explaining another example of the map referred to in the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows an overall configuration diagram of an internal combustion engine 10 according to one embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 10 has an intake port 12.
  • An air cleaner 14 is provided inside the intake port 12.
  • An intake air temperature sensor 16 is provided near the intake port 12. I have.
  • the intake air temperature sensor 16 outputs an electric signal corresponding to the temperature of the air taken into the internal combustion engine 10.
  • a surge tank 20 is connected to the intake port 12 via a throttle body 18.
  • a throttle valve 22 is provided inside the throttle body 18.
  • the throttle body 18 is provided with a throttle opening sensor 24 and an idle switch 26.
  • the throttle opening sensor 24 outputs an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 22.
  • the idle switch 26 is a switch that outputs an ON signal when the throttle valve 22 is fully closed.
  • the surge tank 20 is provided with an intake pressure sensor 27.
  • the intake pressure sensor 27 outputs an electric signal corresponding to the internal pressure of the surge tank 20.
  • An intake port 28 of each cylinder is connected to the surge tank 20. The air flowing into the surge tank 20 is supplied to the internal combustion engine 10 via the intake port 28 of each cylinder.
  • the internal combustion engine 10 includes a fuel tank 30.
  • the fuel pump 30 is provided in the fuel tank 30.
  • a fuel pipe 34 is connected to the fuel pump 32.
  • the fuel stored in the fuel tank 30 is pumped to the fuel pipe 34 by the fuel pump 32.
  • the fuel pipe 34 communicates with the fuel injection valve 36.
  • the fuel injection valve 36 is disposed at the intake port 28 of each cylinder.
  • the fuel pumped to the fuel pipe 34 is injected into the intake port 28 when the fuel injection valve 36 is opened.
  • the intake port 28 is provided with an intake port pressure sensor 38.
  • the intake port pressure sensor 38 outputs an electric signal corresponding to the pressure of the air-fuel mixture in the intake port 28.
  • the internal combustion engine 10 includes a cylinder block 42.
  • a combustion chamber 44 is formed inside the cylinder block 42.
  • the combustion chamber 44 communicates with an intake port 28 via an intake valve 40.
  • the intake valve 40 is opened or closed to connect or disconnect the intake port 28 and the combustion chamber 44.
  • the internal combustion engine 10 includes a piston 46.
  • the crank shaft 48 is connected to the piston 46.
  • the crankshaft 48 rotates when the piston 46 slides up and down in the cylinder 42.
  • a crank angle sensor 50 is provided on the crankshaft.
  • the crank angle sensor 50 outputs a pulse signal every time the crankshaft 48 rotates by a predetermined rotation angle.
  • a spark plug 52 is provided in the combustion chamber 44.
  • the air-fuel mixture sucked into the combustion chamber 44 is ignited by a spark plug 52.
  • the combustion chamber 44 is provided with an in-cylinder pressure sensor 54.
  • the in-cylinder pressure sensor 54 outputs an electric signal corresponding to the pressure in the combustion chamber 44.
  • a cooling water passage 56 is provided in the cylinder block 42 so as to surround the combustion chamber 44.
  • a water temperature sensor 58 is provided in the cooling water passage 56. The R temperature sensor 58 outputs an electric signal corresponding to the temperature of the cooling water guided to the cooling water passage 56.
  • An exhaust manifold 62 is connected to the combustion chamber 44 via an exhaust valve 60.
  • An exhaust port 66 is formed in the exhaust manifold 62.
  • An exhaust port pressure sensor 64 is provided in the exhaust manifold 62.
  • the exhaust port pressure sensor 64 outputs an electric signal corresponding to the exhaust gas pressure in the exhaust manifold 62.
  • the exhaust manifold 62 is provided with an oxygen concentration sensor 68.
  • the oxygen concentration sensor 68 outputs an electric signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas passing through the exhaust manifold 62.
  • Downstream of the exhaust manifold 62 a catalytic converter 70 is provided downstream of the exhaust manifold 62.
  • the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 10 is purified by the catalytic converter 7 G and then discharged into the atmosphere from the exhaust port 72 o
  • FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of the internal combustion engine 10.
  • the internal combustion engine 10 of the present embodiment includes an engine electronic control unit (engine ECU) 74.
  • the engine ECU 74 includes the above-mentioned intake air temperature sensor 16, throttle opening sensor 24, idle switch 26, intake pressure sensor 27, intake port pressure sensor 38, crank angle sensor 50, in-cylinder pressure sensor 54, water temperature sensor 58, exhaust port pressure sensor 64, and oxygen concentration sensor 68 are connected.
  • a vehicle speed sensor 76 is connected to the engine ECU 74. The vehicle speed sensor 76 outputs an electric signal corresponding to the actual vehicle speed.
  • the engine ECU 74 is composed of a microcomputer, and Various parameters required for engine control are detected based on signals input from various sensors.
  • the fuel injection valve 36 and the electromagnetically driven valves 78 and 80 are further connected to the engine ECU 74.
  • the engine ECU 74 controls the fuel injection valve 36 and the electromagnetically driven valves 78 and 80 based on the various parameters detected as described above.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of an electromagnetically driven valve 78 that drives the intake valve 40 to open and close.
  • the electromagnetically driven valves 78 and 80 there is no difference in the configuration of the electromagnetically driven valves 78 and 80 except that they have an intake valve 40 and an exhaust valve 60, respectively. Therefore, in the following description, the structure and operation of the electromagnetically driven valve 78 will be described as typical examples thereof.
  • the electromagnetically driven valve 78 includes the intake valve 40 described above.
  • the intake valve 40 is a member disposed in the cylinder head 82, and has a lower end portion thereof exposed in the combustion chamber 44 of the internal combustion engine 10.
  • the intake port 28 described above is provided in the cylinder head 82.
  • the intake port 28 is provided with a valve seat 86 for the intake valve 40.
  • the intake valve 40 opens the intake port 28 by separating from the valve seat 86, and closes the intake port 28 by sitting on the valve seat 86.
  • a valve shaft 88 is fixed to the intake valve 40.
  • the valve shaft 88 is held slidably in the axial direction by a valve guide 90.
  • An armature 92 is fixed to the upper part of the valve shaft 88.
  • the armature 92 is, for example, an annular member made of a soft magnetic material.
  • Above the a-machya 92 an Azpa core 94 is provided.
  • a lower core 96 is located below the door.
  • the upper core 94 and the lower core 96 are both members made of a magnetic material.
  • the upper core 94 holds an upper coil 98, and the lower core 96 holds a lower coil 100.
  • An outer cylinder 102 is disposed around the outer core 94 and the lower core 96. The outer cylinder 102 holds the upper core 94 and the lower core 96 such that a predetermined space is secured between them.
  • valve shaft 88 is axially supported by the upper spring 104 and the lower spring 106 in a uniaxial manner.
  • the Apper spring 104 and the lower spring 106 are positioned so that the neutral position of the armature 92 is between the Apper core 94 and the lower core 96. It is adjusted to be in the middle position.
  • An engine ECU 74 is connected to the upper coil 98 and the lower coil 100 of the electromagnetically driven valve 78.
  • the engine ECU 74 controls the excitation current supplied to the upper coil 98 and the upper coil 100 to drive the intake valve 40 to open and close appropriately.
  • the armature 92 When the exciting current is not supplied to the upper coil 98 and the lower coil 100, the armature 92 is maintained at the neutral position. In this state, when the supply of the exciting current to the lower coil 100 is started, an electromagnetic force for attracting the armature 92 to the lower core 96 is generated. When the above electromagnetic force acts on the armature 92, the armature 92 is displaced toward the valve-opening-side displacement end (valve-opening position).
  • the intake valve 40 is moved from the closed position to the open position. Can be displaced up to Therefore, the electromagnetically driven valve 78 can supply the exciting current to the upper coil 98 and the lower coil 100 alternately at an appropriate timing, so that the intake valve 40 can be properly opened and closed.
  • the internal pressure of the combustion chamber 44 hereinafter referred to as the cylinder pressure
  • the intake port pressure the internal pressure of the intake port 28
  • the electromagnetic force required to close the intake valve 40 decreases as the in-cylinder pressure is higher than the intake port pressure, and increases as the in-cylinder pressure is lower than the intake port pressure. . Therefore, in order to reliably open and close the intake valve 40 and obtain excellent power saving characteristics irrespective of fluctuations in the pressure acting on the intake valve 40, the It is desirable that the exciting current supplied to the coil 98 and the lower coil 100 be appropriately changed according to the in-cylinder pressure and the intake port pressure.
  • the relationship between the in-cylinder pressure and the intake port pressure described above and the electromagnetic force required to drive the intake valve 40 is determined by the in-cylinder pressure and the internal pressure of the exhaust port 66 (hereinafter referred to as the exhaust port pressure). ) And the electromagnetic force required to drive the exhaust valve 60.
  • the pressure acting on the exhaust valve 60 is higher than the pressure acting on the intake valve 40, and the electromagnetic force required to drive the exhaust valve 60 is required to drive the intake valve 40. Larger than a strong electromagnetic force.
  • the engine ECU 74 detects the pressure (X i) acting on the intake valve 40 based on the output signals of the in-cylinder pressure sensor 54 and the intake port pressure sensor 38, The pressure (X e ) acting on the exhaust valve 60 is detected based on the output signals of the internal pressure sensor 54 and the exhaust port pressure sensor 64.
  • the engine ECU 74 converts the excitation current flowing through the upper coil 98 and the lower coil 100 of the electromagnetically driven valves 78, 80 into the intake valve 4. Control to the minimum value required to open and close 0 and the exhaust valve 60.
  • the system of this embodiment is characterized in that the exciting current supplied to the upper coil 98 and the lower coil 100 is adjusted by the above-described method in order to realize excellent power saving characteristics and stable operability. are doing.
  • FIGS. 4 to 7 show a flowchart of an example of a main routine executed in the engine ECU 74.
  • the routine shown in FIGS. 4 to 7 is a routine that is repeatedly started each time the processing is completed.
  • the routine shown in FIGS. 4 to 7 is started, first, the process of step 110 shown in FIG. 4 is executed.
  • step 110 it is determined whether a request to open the intake valve 40 has occurred. As a result, if it is determined that a valve opening request has occurred, the process of step 112 is performed next.
  • step 112 the pressure estimated to act on the intake valve 40 is detected based on the output signals of the various sensors.
  • the estimated value detected in this step 112 is the estimated value Pv corresponding to the time when the intake valve 40 is opened. stored as i.
  • Figure 8 shows the engine speed (NE) and the estimated value Pv . i and the engine load ( Here is a map that defines Q) as a parameter.
  • the estimated value Pv is obtained by referring to the map shown in FIG. i is detected.
  • step 114 a current I determined as an exciting current to be supplied to the lower coil 100 when the intake valve 40 is opened. i is read.
  • step 1 16 the in-cylinder pressure (P, .i) of the combustion chamber 44 is detected based on the output signal of the in-cylinder pressure sensor 54.
  • step 1 1 the internal pressure of the intake port 2 8 (P P .i) is detected based on the output signal of the intake port pressure sensor 3 8.
  • step 120 the actual pressure actually acting on the intake valve 40 is calculated based on the values detected in the processing in steps 116 and 118 (Xoi P ⁇ i — P po i ⁇
  • step 122 the actual pressure X. i is the estimated value P v . It is determined whether or not it is smaller than i (X. i ⁇ P Voi ). As a result, X. i ⁇ Pv . If it is determined that i is established, the pressure (actual pressure) that prevents the opening of the intake valve 40 is smaller than the assumed pressure (estimated value), and the intake valve 40 is displaced in the valve opening direction. It can be determined that the situation is easy to do. In this case, the process of step 124 is executed next. Meanwhile, X. When it is determined that i ⁇ P vot is not established, it can be determined that a situation is formed in which the intake valve 40 is not easily displaced in the valve opening direction. In this case, next, the processing of step 126 is executed.
  • step 124 the actual pressure X and the estimated value Pv are obtained .
  • the exciting current supplied to the lower coil 100 is reduced based on the difference from i.
  • the exciting current to the lower coil 100 is reduced, the electromagnetic force that bows the armature 92 and the intake valve 40 toward the lower core 96 decreases.
  • the processing of step 124 is executed when the intake valve 40 is easily displaced in the valve opening direction. If the above processing is executed in such a case, power consumption can be reduced without impairing the operability of the intake valve 40.
  • the process of step 1 24 is completed, the current process is completed.
  • step 126 the actual pressure X and the estimated value Pv .
  • the exciting current supplied to the lower coil 100 is increased based on the difference from i.
  • the exciting current to the lower coil 100 increases, the electromagnetic force that attracts the armature 92 and the intake valve 40 to the lower core 96 side Power increases.
  • the process of step 126 is executed when the intake valve 40 is not easily displaced in the valve opening direction. In such a case, if the above-described processing is executed, it is possible to form an advantageous situation for reliably displacing the intake valve 40 in the valve opening direction. Therefore, according to the above-described processing, the intake valve 40 can be reliably displaced to the valve opening position regardless of the pressure acting on the intake valve 40.
  • the current processing is completed.
  • step 110 determines whether the request to open the intake valve 40 has not been made. If it is determined in step 110 that the request to open the intake valve 40 has not been made, then the processing of step 128 shown in FIG. 5 is executed. Then, it is determined whether or not a request to close the intake valve 40 has occurred. As a result, if it is determined that a valve closing request has occurred, the process of step 130 is executed next.
  • step 130 the pressure acting on the intake valve 40 is detected based on the output signals of various sensors.
  • the estimated value detected in step 130 is stored as the estimated value Pvci corresponding to the time when the intake valve 40 is closed.
  • Engine ECU 74 stores a map similar to the map shown in FIG. 8 above for estimated value Pvc i .
  • the estimated value Pvc i is detected by referring to the map.
  • step 132 the current I ci that is determined as the exciting current to be supplied to the upper coil 98 when the intake valve 40 is closed is read.
  • step 134 the in-cylinder pressure ( Psci ) of the combustion chamber 44 is detected based on the output signal of the in-cylinder pressure sensor 54 .
  • step 136 the pressure (P Dci ) of the intake port 28 is detected based on the output signal of the intake port pressure sensor 38 .
  • Step 1 4 whether the actual pressure X ci is less than the estimated value P vc i (X ci rather PVCi) is determined.
  • Xc i ⁇ Pvci holds Is that the pressure (actual pressure) that promotes the closing of the intake valve 40 is smaller than the assumed pressure (estimated value), and a situation is formed in which the intake valve 40 is not easily displaced in the closing direction. Can be determined to be.
  • the process of step 142 is executed next.
  • it is determined that X oi ⁇ P vci is not established, it can be determined that the intake valve 40 is easily displaced in the valve closing direction. In this case, the process of step 144 is executed next.
  • Step 1 4 2 the exciting current supplied to Atsupakoi Le 9 8 based on the difference between the actual pressure X ci and the estimated value P vci is increased.
  • the exciting current to the upper coil 98 is increased, the electromagnetic force that attracts the armature 92 and the intake valve 40 to the upper core 94 increases.
  • the process of step 142 is executed when the intake valve 40 is not easily displaced in the valve closing direction. According to the above processing, it is possible to form an advantageous situation for displacing the intake valve 40 in the valve closing direction. Therefore, according to the above process, the intake valve 40 can be reliably seated at the valve closing position.
  • the current processing is completed.
  • Step 1 4 4 the exciting current supplied to Atsupakoi Le 9 8 based on the difference between the actual pressure X ci and the estimated value P vci is reduced.
  • the exciting current to the upper coil 98 is reduced, the electromagnetic force that attracts the armature 92 and the intake valve 40 to the upper core 94 decreases.
  • the processing of this step 144 is executed when the intake valve 40 is easily displaced in the valve closing direction. Therefore, according to the above processing, power consumption can be reduced without deteriorating the operability of the intake valve 40.
  • the current processing is completed.
  • step 1228 if it is determined in step 1228 that a valve closing request has not been made to the intake valve 40, then the process of step 1446 shown in FIG. 6 is executed. Then, it is determined whether or not a request to open the exhaust valve 60 has occurred. As a result, if it is determined that a valve opening request has occurred, the process of step 148 is executed next.
  • step 148 a pressure estimated to act on the exhaust valve 60 is detected based on output signals of various sensors.
  • the estimated value detected in step 1 4 Estimated value Pv corresponding to opening of valve 60. Stored as e.
  • the engine ECU 74 calculates the estimated value Pv .
  • a map similar to the map shown in FIG. 8 is stored.
  • the estimated value Pv is obtained by referring to the map. e is detected.
  • step 150 the current I determined as the exciting current to be supplied to the lower coil 100 of the electromagnetically driven valve 80 when the exhaust valve 60 is opened. e is read.
  • step 152 the cylinder pressure (P, e ) of the combustion chamber 44 is detected based on the output signal of the cylinder pressure sensor 54.
  • step 154 the internal pressure (P p.e) of the exhaust port 66 is detected based on the output signal of the exhaust port pressure sensor 64.
  • step 1 58 the actual pressure X. e is the estimated value Pv. It is determined whether it is smaller than e (X. ⁇ P vo e). As a result, if it is determined that X oe ⁇ P vo e holds, the pressure (actual pressure) that prevents the exhaust valve 60 from opening is smaller than the assumed pressure (estimated value), and the exhaust valve It can be determined that 60 is in a state where it is easily displaced in the valve opening direction. In this case, next, the processing of step 160 is executed. On the other hand, when it is determined that X fue ⁇ P does not hold, it can be determined that a situation is established in which the exhaust valve 60 is difficult to open. that. in step 1 6 0, the actual pressure X. e and the estimated value P v. electromagnetically driven valve based on the difference between the e
  • the exciting current supplied to the 800 lower coil 100 is reduced.
  • the exciting current to the lower coil 100 is reduced, the electromagnetic force that attracts the armature 92 and the exhaust valve 60 to the lower core 96 decreases.
  • the processing of step 160 is executed when the exhaust valve 60 is easily displaced in the valve opening direction. Therefore, according to the above processing, it is possible to reduce the power consumption without deteriorating the operability of the exhaust valve 60.
  • the current processing ends.
  • step 16 2 the actual pressure X. e and the estimate Pv. Electromagnetically driven valve based on the difference from e
  • the exciting current supplied to the lower coil 100 of 800 is increased.
  • the exciting current of the armature is increased, the electromagnetic force that attracts the armature 92 and the exhaust valve 60 toward the lower core 96 increases.
  • the process of step 162 is executed when the exhaust valve 60 is not easily displaced in the valve opening direction. According to the above processing, an advantageous situation is formed in which the exhaust valve 60 is displaced in the valve opening direction. Therefore, according to the above-described processing, the exhaust valve 60 can be reliably displaced to the valve opening position regardless of the pressure acting on the exhaust valve 60.
  • the current processing ends.
  • step 146 if it is determined in step 146 that the valve opening request has not been made to the exhaust valve 60, then the process of step 164 shown in FIG. 7 is executed. It is determined whether a valve closing request for the valve 60 has occurred. As a result, if it is determined that no valve closing request has been made to the exhaust valve 60, the current process is terminated. On the other hand, if it is determined that a valve closing request has occurred, the process of step 166 is executed next.
  • step 166 a pressure estimated to act on the exhaust valve 60 is detected based on output signals of various sensors.
  • the estimated value detected in this step 166 is stored as the estimated value P vce corresponding to the time when the exhaust valve 60 is closed.
  • the engine ECU 74 remembers a map similar to the map shown in FIG. 8 for the estimated value P vce .
  • the estimated value P vce is detected by referring to the map.
  • step 1 68 the current I ce is read out is defined as the exciting current to be supplied to Atsupakoiru 9 8 of the electromagnetically driven valve 80 at the time of closing of the exhaust valve 60.
  • step 170 the in-cylinder pressure (P e) of the combustion chamber 44 is detected based on the output signal of the in-cylinder pressure sensor 54.
  • step 172 the pressure (P Pce ) of the exhaust port 66 is detected based on the output signal of the exhaust port pressure sensor 64.
  • step 176 it is determined whether the actual pressure X ci is smaller than the estimated value P vc i (X ce
  • ⁇ Pvce ⁇ Pvce
  • step 180 is performed next.
  • Step 1 7 8 the actual pressure X ci and the exciting current supplied to Atsupakoiru 9 8 of the electromagnetically driven valve 8 0 based on a difference between the estimated value P vc i is increased.
  • the exciting current to the upper coil 98 is increased, the electromagnetic force for attracting the armature 92 and the exhaust valve 60 to the upper core 94 increases.
  • the process of step 1 178 is executed when the exhaust valve 60 is not easily displaced in the valve closing direction. According to the above processing, an advantageous situation is formed in displacing the exhaust valve 60 in the valve closing direction. Therefore, according to the above processing, the exhaust valve 60 can be reliably seated at the valve closing position regardless of the pressure acting on the exhaust valve 60.
  • the current processing is completed.
  • Step 1 8 the actual pressure X ci and the exciting current supplied to Atsupakoiru 9 8 of the electromagnetically driven valve 8 0 based on a difference between the estimated value P vc i is reduced.
  • the exciting current to the upper coil 98 is reduced, the electromagnetic force that attracts the armature 92 and the exhaust valve 60 to the upper core 94 decreases.
  • the process of step 180 is executed when the exhaust valve 60 is easily displaced in the valve closing direction. Therefore, according to the above processing, power consumption can be reduced without deteriorating the operability of the exhaust valve 60.
  • the current processing ends.
  • the excitation current supplied to the upper coil 98 or the lower coil 100 is controlled based on the actual pressure acting on the intake valve 40 and the exhaust valve 60, whereby the intake valve 40 and the exhaust valve are controlled. 60 can be driven to open and close reliably and with low power consumption. Therefore, according to the control device of the present embodiment, the internal combustion engine 10 equipped with the electromagnetically driven valves 78 and 80 can be operated properly.
  • the upper spring 104 and the lower spring 106 are provided on the elastic body j described in the claim 1 as follows.
  • the “pressure detecting means” described in claim 1 is changed to the above steps 122 to 126, 140 to 144, 158 to 162, and 176 to 180.
  • the “electromagnetic force adjusting means” described in claim 1 is realized by executing the processing.
  • the engine ECU 74 executes the processing of the above steps 1 16, 134, 152 and 170, whereby the “in-cylinder pressure detecting means” described in claim 2 of the claims is realized.
  • the “port pressure detecting means” i) described in claim 3 of the claims is realized respectively.
  • the engine ECU 74 executes a control routine mainly including a series of processes shown in FIG. 9 instead of the routine shown in FIG. 4 to FIG. It is realized by doing.
  • FIG. 9 shows a flowchart of a part of a control routine executed by the engine ECU 74 in the present embodiment.
  • the control routine executed in the present embodiment is a routine that is started each time the processing ends.
  • steps that execute the same processing as the steps shown in FIG. 4 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be simplified or omitted.
  • the engine ECU 74 first executes the process of step 110 each time the above control routine is started. As a result, if it is determined that a request to open the intake valve 40 has been made, then the process of step 182 is executed.
  • step 182 it is determined whether or not the time (t) since the request to open the intake valve 40 has passed a predetermined time (t.). The process of step 182 is repeatedly executed until the above condition is satisfied. As a result, a predetermined time elapses (t ⁇ t. ), And then the processing of steps 112 is executed.
  • steps 112 and 114 the pressure estimated to act on the intake valve 40 is detected, and the current I defined as the exciting current to be supplied to the lower coil 100 is detected. i is read.
  • the process of step 184 is executed next.
  • step 184 the amount of distortion of the lower spring 106 is detected by a strain gauge or the like disposed on the lower spring 106.
  • step 186 the amount of distortion detected by executing the processing in step 184 is the actual pressure X acting on the intake valve 40. Converted to i.
  • FIG. 10 shows the change over time of the displacement of the intake valve 40 by the actual pressure X acting on the intake valve 40.
  • the figure which expressed i as a parameter overnight is shown.
  • the position of the intake valve 40 is changed to the position of the intake valve 40.
  • Actual pressure acting on X The larger i is, the farther from the valve opening position.
  • the amount of distortion of the lower spring 106 decreases as the intake valve 40 moves away from the valve opening position. Therefore, the amount of distortion of the lower spring 106 decreases as the actual pressure acting on the intake valve 40 increases.
  • FIG. 11 shows a map that defines the relationship between the actual pressure X acting on the intake valve 40 and the amount of distortion of the lower spring 106.
  • the distortion amount of the lower spring 106 was converted to the actual pressure X by referring to the map shown in FIG.
  • step 186 When the processing in step 186 is completed, the processing in step 122 and thereafter is executed.
  • the above processing is executed when a request to open the intake valve 40 is issued.
  • the closing of the intake valve 40 is performed.
  • the same processing as described above is executed when a valve is requested, when a request to open the exhaust valve 60 is made, and when a request to close the exhaust valve 60 is made.
  • the amount of distortion of the upper spring 104 and the lower spring 106 is converted to the actual pressure acting on the intake valve 40 and the exhaust valve 60, and the upper coil 98 is converted based on the pressure.
  • the exciting current supplied to the lower coil 100 By increasing or decreasing, the intake valve 40 and the exhaust valve 60 can be driven to open and close reliably and with low power consumption. Therefore, according to the control device of the present embodiment, the internal combustion engine 10 including the electromagnetically driven valves 78 and 80 can be operated properly.
  • the engine ECU 74 executes the processing of the steps 182 and 1884 to realize the “strain amount detecting means” described in claim 4 of the claims. ing.
  • the force acting on the intake valve 40 and the exhaust valve 60 is detected based on the amount of distortion of the upper spring 104 and the lower spring 106. These pressures may be detected based on the total length of the upper spring 104 and the lower spring 106.
  • the engine ECU 74 detects the total length when a predetermined time has elapsed after a request to open or close the intake valve 40 or the exhaust valve 60 has been made, thereby making a claim according to the claims.
  • the “full length detection means” described in 5 is realized.
  • the engine ECU 74 executes a series of processes shown in FIGS. 12 and 13 instead of the control routine shown in FIGS. This is realized by executing a control routine as a unit.
  • FIGS. 12 and 13 show a flowchart of a part of a control routine executed in the engine ECU 74.
  • the control routine executed in the present embodiment is a routine that is repeatedly started every time the processing is completed.
  • the steps for executing the same escape as the steps shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
  • the engine ECU 74 When the above control routine is started, the engine ECU 74 first executes the process of step 110. As a result, when it is determined that a request to open the intake valve has occurred, the processing of steps 112 to 116 is executed, and then the processing of step 194 is executed.
  • step 194 the in-cylinder pressure P of the combustion chamber 44 is set. Integrate i over time.
  • step 196 it is determined whether or not the intake valve 40 is fully open. As a result, the intake valve 40 is not fully opened, that is, the intake valve 40 is in the open position and the closed position. If it is determined that the position is displaced from the position, the processing of the above step 116 is executed again. Then, when it is determined that the intake valve 40 is in the fully opened state, the process of step 198 is executed next.
  • step 198 the in-cylinder pressure P «until the intake valve 40 reaches the opening position after the intake valve 40 is requested to open.
  • the integrated value of i is converted to a pressure X acting on the intake valve 40.
  • the converted pressure X is the pressure X corresponding to the current engine speed NE and the current load Q of the internal combustion engine. Stored as i (NE, Q).
  • step 200 the counter CNT (NE, Q) is incremented.
  • the counter CNT (NE, Q) is a counter that counts the number of times that the intake valve 40 has been requested to open under operating conditions determined by the engine speed NE and the load Q.
  • step 202 the pressure X obtained in step 198 above.
  • i (NE, Q) is the pressure X before this process was performed. It is determined whether i (NE, Q) is greater than or equal to the maximum value Max ⁇ X oi (NE, Q) ⁇ . As a result, X. i (NE, Q) ⁇ Max ⁇ X. If it is determined that i (NE, Q) ⁇ is satisfied, the process of step 204 is executed next. On the other hand, if it is determined that the above condition is not satisfied, then the process of step 206 is performed.
  • step 204 the maximum value Max ⁇ Xoi (NE, Q) ⁇ is the pressure X detected in the current processing cycle. Updated to i (NE, Q). By executing the process of step 204, the maximum value Max ⁇ Xoi (NE, Q) ⁇ of the pressure acting on the intake valve 40 is sequentially changed.
  • step 206 the number of times CNT (NE, Q) required to open the intake valve 40 counted in step 200 is a predetermined number n. It is determined whether or not this is the case. As a result, CNT (NE, Q) ⁇ n. If it is determined that is satisfied, the process of step 208 is then executed. On the other hand, if it is determined that the above condition is not satisfied, then the process of step 122 is executed.
  • step 208 the predetermined number of times n.
  • the pressure X generated during each valve opening request. , (NE, Q) the maximum value Max ⁇ X oi (NE, Q ) ⁇ of the estimated value of the pressure acting on the intake valve 40 under the operating conditions of the engine speed NE and the load Q P v. Set as i (NE, Q).
  • the suction The predetermined number of times for the valve 40]! Every time a valve opening request is made, an estimated value P v of the pressure acting on the intake valve 40 under the operating conditions. i (NE, Q) is updated to an appropriate value.
  • the counter C NT (NE, Q) for counting the number of valve opening requests is reset.
  • step 208 above the estimated value P v is obtained .
  • i (NE, Q) is set, its value is then used as the learning value. More specifically, the estimated value Pv set in step 208 above.
  • i (NE, Q) is the pressure X detected as each cycle is executed each time the processing of step 122 is executed in this routine. Used as a threshold to be compared with i (NE, Q).
  • the excitation current can be adjusted based on a comparison with i (NE, Q). In this case, the excitation current at the time of opening the intake valve 40 can be appropriately adjusted without being affected by the individual difference of the internal combustion engine or the like.
  • the engine ECU 74 issues a request to close the intake valve 40, and opens or closes the exhaust valve 60, as in the first embodiment.
  • a request occurs, the same processing as the processing shown in FIGS. 12 and 13 is executed.
  • the excitation currents at the time of opening and closing the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are all appropriately adjusted without being affected by individual differences of the internal combustion engine. be able to.
  • the exciting current supplied to the upper coil 98 and the lower coil 100 is determined by the difference between the actual pressure acting on the intake valve 40 and the exhaust valve 60 and the estimated value.
  • the present invention is not limited to this. That is, the excitation current is set in advance to a reference value that can reliably open and close the intake valve 40 and the exhaust valve 60, and it is determined that the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are easy to open or close. Only when this occurs, the excitation current may be reduced and corrected based on the actual pressure.
  • the exciting current is set to a small value in advance, and the exciting current is set based on the actual pressure only when it is determined that the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are difficult to open or close. It may be possible to perform increase correction.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 to 18 together with FIGS.
  • the system of the present embodiment is realized by causing the engine ECU 74 to execute the control routine shown in FIG. 16 in the system configuration shown in FIG.
  • Fig. 14 shows the displacement of the exhaust valve 60 from the valve closing position to the valve opening position (Fig. 14 (A)), and the command current for the lower coil 100 of the electromagnetically driven valve 80 including the exhaust valve 60. (Fig. 14 (B)).
  • the command current for the lower coil 100 changes from “0” to the suction current I 1 at a predetermined time when the exhaust valve 60 is displaced from the closed position to the open position. Is launched.
  • the period during which the command current is maintained at “0” in FIG. 14 (B) is referred to as an off period t1.
  • the finger current is maintained at the attraction current I1 only during the attraction period t2.
  • the suction period t2 is set so that the end time thereof substantially coincides with the time when the exhaust valve 60 reaches the valve opening position.
  • the command current decreases its value from the attraction current I1 to the holding current I2 over the reduction period t3. Then, after the decrease period t3 ends, the command current is thereafter maintained at the holding current I2 until a request to close the exhaust valve 60 occurs.
  • the exhaust valve 60 can be reliably displaced to the open position by generating a large electromagnetic force in the process of the exhaust valve 60 approaching the open position. Also, by reducing the electromagnetic force when the exhaust valve 60 reaches the valve opening position, and by maintaining the electromagnetic force at a small value during the period when the exhaust valve 60 is maintained at the valve opening position, Excellent quietness and excellent power saving characteristics can be realized.
  • the off period t1 is shortened, the suction time t2 and the reduction period t3 are lengthened, and It is advantageous to set the current I1 and the holding current I2 large.
  • the off period t1 is long, the suction time t2 and the reduction period t3 are short, and the suction current I1 and the holding current I2 are reduced. It is advantageous to set it small.
  • the intake valve 40 and the exhaust valve 60 are located at the negative displacement ends (of the open position and the closed position). Of the internal combustion engine when displacing from one of the two positions to the other displacement end (the other of the valve-opening position and the valve-closing position). It is greatly affected by in-cylinder pressure and port pressure. Therefore, in order to achieve both excellent power saving characteristics and stable operability, it is effective to adjust the waveform of the command current according to the cylinder pressure and the port pressure.
  • FIG. 15 is a time chart showing the relationship between the in-cylinder pressure of the internal combustion engine and the lift amounts of the exhaust valve 60 and the intake valve 40.
  • the in-cylinder pressure of the internal combustion engine becomes large due to the execution of the explosion process in the internal combustion engine. For this reason, as shown in FIG. 15, the in-cylinder pressure of the internal combustion engine reaches a maximum value immediately before the exhaust valve 60 opens. Then, the exhaust valve 60 starts to open under the condition that a certain high in-cylinder pressure remains.
  • the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is determined when the exhaust valve 60 is displaced from the open position to the closed position, when the intake valve 40 is displaced from the closed position to the open position, and when the intake valve is displaced.
  • the pressure is maintained at a sufficiently low level.
  • the characteristic at the time of opening and closing the intake valve 40 and the exhaust valve 60 especially the characteristic at the time of the valve opening operation of the exhaust valve 60 is greatly affected by the in-cylinder pressure. Therefore, when the exhaust valve 60 is requested to be opened, adjusting the waveform of the finger current of the electromagnetically driven valve 80 to the lower coil 100 according to the in-cylinder pressure changes the characteristics of the internal combustion engine. It is especially effective in improving.
  • the internal pressure of the surge tank 20 and the intake port 28 of the internal combustion engine becomes the atmospheric pressure after the internal combustion engine stops. Therefore, when the internal combustion engine is started, a large amount of air (and fuel corresponding to the air amount) is supplied to the internal combustion engine even if the throttle valve 22 is fully closed. Therefore, at the time of starting the internal combustion engine, a large in-cylinder pressure equivalent to that when the throttle valve 22 is fully opened is generated.
  • the system of the present embodiment provides a command current to be supplied to the lower coil 100 of the electromagnetically driven valve 80 when the exhaust valve 60 is opened.
  • FIG. 16 shows a flowchart of a control routine executed by the engine ECU 74 to realize the above functions.
  • the routine shown in FIG. 16 is a routine that is started each time a request to open the exhaust valve 60 is made.
  • the processing of step 220 is executed.
  • step 220 it is determined whether or not predetermined N cycles have been completed after the internal combustion engine was started.
  • the N cycle is the number of cycles required for the internal pressure of the surge tank 20 and the intake port 28 to reach an appropriate negative pressure. If it is determined that the N cycle has not been completed as a result of the above determination, the process of step 222 is next performed.
  • step 222 a process is executed in which the command current for the lower coil 100 of the electromagnetically driven valve 80 is set to a waveform equivalent to WOT (fully open throttle).
  • the W ⁇ T-equivalent waveform is a current waveform in which the off period t1 is the minimum value, and the attraction period t2, the reduction period t3, the attraction current I1, and the holding current I2 are the maximum values.
  • the exhaust valve can be reliably displaced to the valve opening position even at the time of starting when a large in-cylinder pressure is generated in the combustion chamber 44.
  • step 224 the process of outputting the command current set in the current processing cycle is performed.
  • this routine ends.
  • step 220 determines whether the N cycles after the start of the internal combustion engine have been completed. If it is determined in step 220 that the N cycles after the start of the internal combustion engine have been completed, then the process of step 226 is executed.
  • step 222 in-cylinder pressure is acquired based on the output signal of in-cylinder pressure sensor 54.
  • the process of this step 226 is executed immediately after a request to open the exhaust valve 60 is made, that is, at a time when the in-cylinder pressure shows a substantially maximum value. For this reason, according to the in-cylinder pressure taken in step 222, when the exhaust valve 60 is displaced in the valve opening direction, the magnitude of the in-cylinder pressure that generates a force in the direction that impedes the displacement is accurately determined. Can be estimated.
  • step 228 the exhaust port pressure is detected based on the output signal of the exhaust port pressure sensor 64.
  • step 230 the pressure acting on the exhaust valve 60 is detected by calculating the differential pressure between the in-cylinder pressure and the exhaust port pressure, and based on the detected pressure, the waveform of the command current is determined.
  • tl to t3, I1 and I2 are calculated from the map based on the forces for calculating t3, I1 and I2, or the in-cylinder pressure and the exhaust port pressure.
  • FIG. 17 shows a map of the off period t1 stored by the engine ECU 74.
  • the off period t1 is set according to the map shown in FIG. According to the above map, the off period t1 is set to a shorter value as the in-cylinder pressure is larger and the exhaust port pressure is smaller.
  • FIG. 18 shows a map of the suction period t2 stored in the engine ECU 74.
  • the engine ECU 74 stores a map showing the same tendency as in FIG. 18 for the decrease period t 3, the attraction current I 1, and the holding current I 2.
  • the bow absorption I period t2, the reduction period t3, the suction current I1, and the holding current I2 are set according to the maps.
  • the suction period t 2, the reduction period t 3, the suction current I 1 and the holding current I 2 are set to longer or larger values as the in-cylinder pressure increases and the exhaust port pressure decreases. Is done.
  • step 230 When the process of step 230 is completed, the process of step 224 is executed, and then the current routine is terminated.
  • the process of step 224 is executed, and then the current routine is terminated.
  • the engine ECU 74 executes the processing of the above-mentioned step 226 to thereby execute “the pressure detecting means” described in claim 1 and claim 2 described in claim 2.
  • the “in-cylinder pressure detecting means” of the present invention executes the processing of step 230 described above, whereby the “electromagnetic force adjusting means” of claim 1
  • the “port pressure detecting means” described in claim 3 of the claims is realized by executing the processing of step 228 described above.
  • the engine ECU 74 executes the processing of step 220 described above, whereby the “high pressure state detecting means J force” described in claim 9 of the claims, By executing the processing described in claim 9, the “electromagnetic force adjusting means” described in claim 9 is realized.
  • the exhaust port pressure when determining the waveform of the command current, the exhaust port pressure is considered, but the present invention is not limited to this. In other words, since the exhaust port pressure does not show as large a change as the cylinder pressure, it is not always necessary to reflect that value in the command current.
  • the exhaust port pressure is directly detected by using the exhaust port pressure sensor 64, but the method of detecting the exhaust port pressure is not limited to this.
  • the exhaust port pressure may be indirectly detected based on the engine speed NE, the internal pressure of the surge tank 20, and the like.
  • the finger current at the time of opening the exhaust valve is adjusted based on the in-cylinder pressure and the like, but the application of the present invention is not limited to this.
  • the command current when the exhaust valve is closed and the command current when the intake valve is opened or closed may be adjusted based on the in-cylinder pressure and the like.
  • FIG. 19 shows a flowchart of a control routine executed by the engine ECU 74 to realize the above functions.
  • the routine shown in FIG. 19 is a routine that is started each time a request to open the exhaust valve 60 occurs.
  • step 19 steps that execute the same processing as the steps shown in FIG. 16 are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • the routine shown in FIG. 19 if it is determined in step 220 that the operation of N cycles has been completed after the start of the internal combustion engine, the process of step 232 is executed next.
  • step 2 32 the throttle opening TA is taken in based on the output signal of the throttle opening sensor 24.
  • An intake air amount corresponding to the throttle opening TA flows into the internal combustion engine. Therefore, an in-cylinder pressure corresponding to the throttle opening TA is generated in the combustion chamber 44.
  • the engine ECU 74 estimates the in-cylinder pressure of the internal combustion engine based on the throttle opening TA detected in step 232.
  • step 2 2248 the exhaust port pressure is taken in (step 2 228), and then the processing of step 234 is executed. Based on the degree TA, it is determined whether rapid acceleration is required for the internal combustion engine. In this step 234, specifically, when the differential value dTA / dt of the throttle opening TA exceeds a predetermined value, it is determined that rapid acceleration is required. If it is determined that rapid acceleration is not required as a result of the above determination, the process of step 236 is performed next.
  • step 236 it is determined based on the throttle opening TA whether or not rapid deceleration of the internal combustion engine is required.
  • step 2336 specifically, when the differential value dTA / dt of the throttle opening TA is less than a predetermined negative value, it is determined that rapid deceleration is required. If it is determined that rapid deceleration is not required as a result of the above determination, it can be determined that the internal combustion engine is operating in a steady state. In this case, the process of step 238 is executed next.
  • step 2308 the map used for setting the command current is set to a normal map.
  • FIG. 20 shows a normal map for the off period t1 stored by the engine ECU 74.
  • the map shown in FIG. 20 is set as the map for the off period t1.
  • the off-period t 1 is shorter as the throttle opening TA is larger and the exhaust port pressure is smaller. Is set to a lower value.
  • FIG. 21 shows a typical map for the bow I period t2 that the engine ECU 74 remembers.
  • the engine ECU 74 stores a map showing the same tendency as in FIG. 21 for the reduction period t 3, the suction current I 1, and the holding current I 2.
  • the suction period t 2, the reduction period t 3, the suction current I 1 and the holding current I 2 are longer or larger as the throttle opening is larger and the exhaust port pressure is smaller. Is set to
  • step 240 according to the set map, based on the throttle opening TA and the exhaust port pressure, the off period t1, the suction period t2, the decreasing period t3, the suction current I1 and the holding current I2 are calculated. Is calculated.
  • the command current is set to an appropriate waveform in consideration of the pressure acting on the exhaust valve 60 based on the throttle opening TA and the exhaust port pressure. can do. For this reason, according to the system of the present embodiment, excellent power saving characteristics and stable operability can be ensured under such circumstances.
  • step 236 if it is determined in step 236 that rapid deceleration of the internal combustion engine has been requested, then the process of step 2422 is executed. On the other hand, if it is determined in step 234 that rapid acceleration is required for the internal combustion engine, the process of step 244 is executed next.
  • step 242 the map used for setting the command current is set as the map for deceleration.
  • step 244 the map used for setting the command current is set as the map for acceleration.
  • steps 240 and 224 are performed, and then the current routine is terminated.
  • the pressure acting on the exhaust valve 60 is determined based on the throttle opening TA. Detected indirectly.
  • the throttle opening TA accurately corresponds to the in-cylinder pressure during steady-state operation of the internal combustion engine.
  • the intake air amount of the internal combustion engine changes with a delay with respect to the change of the throttle opening TA. Therefore, in such a transient state, a difference may occur between the throttle opening TA and the in-cylinder pressure.
  • the map for deceleration and the map for acceleration set in the above steps 242 and 244 correspond to the normal map by the difference between the throttle opening TA and the in-cylinder pressure in the transient state.
  • This is a map modified in consideration of the above. More specifically, the acceleration map is set so that the command current is smaller than the normal map in consideration of the delay in increasing the intake air amount, while the deceleration map is The command current is set to be larger than that of the normal map, taking into account the delay in reducing the amount of air.
  • the exhaust valve 60 is controlled based on the throttle opening TA and the exhaust port pressure.
  • the command current at the time of valve opening can be set to an appropriate waveform. Therefore, according to the system of the present embodiment, it is possible to always achieve excellent power saving characteristics and stable operability regardless of the operating state of the internal combustion engine.
  • the engine ECU 74% by force executes the processing of the above step 2 32 so that the “pressure detecting means” described in claim 1 of the claims can execute the processing of the above step 240
  • the "electromagnetic force adjusting means" described in claim 1 is realized by executing the method.
  • the engine ECU 74 power ⁇ the processing of the above step 2 32 is executed to execute the "load detecting means” power described in claim 6 of the claims.
  • the execution realizes the “port pressure detecting means” described in claim 7 of the claims.
  • the “transient state detecting means” described in claim 8 of the claims is executed by executing the processing of the engine ECU 74 power ⁇ the above steps 234 and 2336. Executing the processing of 4 2, 2 4 4 and 2 4 0, the “electromagnetic force adjusting means” described in claim 8 is realized respectively. You.
  • the control accuracy is improved by using a map different from that at the time of the steady state, but the present invention is not limited to this.
  • the command current may be set to a predetermined waveform in consideration of the influence of the transient state of the internal combustion engine.
  • the exhaust port pressure when determining the waveform of the command current, is considered, but the present invention is not limited to this, and the exhaust port pressure is not considered. May be set to the command current.
  • the exhaust port pressure is directly detected, but the exhaust port pressure may be indirectly detected based on the engine speed NE, the internal pressure of the surge tank 20, and the like. .
  • command current when the exhaust valve is opened is adjusted based on the in-cylinder pressure and the like, but the application of the present invention is not limited to this. Instead, the command current when the exhaust valve is closed and the command current when the intake valve is opened or closed may be adjusted based on the in-cylinder pressure and the like.
  • FIGS. 22 to 24 together with FIGS.
  • the system of this embodiment is realized by causing the engine ECU 74 to execute the control routine shown in FIG. 22 in the system configuration shown in FIG.
  • the system of the fifth embodiment described above indirectly detects the in-cylinder pressure of the internal combustion engine from the throttle opening TA.
  • the system of the present embodiment is characterized in that the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is indirectly detected from the intake pipe negative pressure PM.
  • FIG. 22 shows a flowchart of a control routine executed by the engine ECU 74 to realize the above functions.
  • the routine shown in FIG. 22 is a routine that is started each time a request to open the exhaust valve 60 occurs.
  • steps that execute the same processing as the steps shown in FIG. 19 above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
  • step 246 the processing of step 246 is executed after the throttle opening TA is detected in step 232 described above.
  • step 246 the intake pipe negative pressure PM is taken in based on the output signal of the intake pressure sensor 27.
  • An in-cylinder pressure corresponding to the intake pipe negative pressure PM is generated in the combustion chamber 44 of the internal combustion engine.
  • the engine ECU 74 estimates the in-cylinder pressure of the internal combustion engine based on the intake pipe negative pressure PM detected in step 246. If the intake pipe negative pressure PM is detected by the above processing, then the intake port pressure is taken in (step 228), and then the acceleration / deceleration state is determined based on the throttle opening TA. (Steps 2 3 4 and 2 3 6).
  • the normal map is (step 238)
  • the deceleration map is during deceleration (step 242)
  • the acceleration map is during acceleration.
  • FIG. 23 shows a normal map for the off-period t 1 stored by the engine ECU 74.
  • the map shown in FIG. 23 is set as the map for the off period t1.
  • the OFF period t1 is set to a shorter value as the intake pipe negative pressure PM is higher and the exhaust port pressure is lower.
  • FIG. 24 shows a normal map for the suction period t2 stored by the engine ECU 74.
  • the engine ECU 74 stores a map showing the same tendency as in FIG. 24 for the reduction period t 3, the suction current I 1, and the holding current I 2. According to those maps, the suction period t 2, the reduction period t 3, the suction current I 1 and the holding current I 2 are longer or larger as the intake pipe negative pressure PM is larger and the exhaust port pressure is smaller. Is set to an appropriate value.
  • the map for deceleration and the map for acceleration set in the above steps 242 and 244 correspond to the normal map, which is the difference between the intake pipe negative pressure PM and the in-cylinder pressure in the transient state.
  • This is a map modified in consideration of minutes. More specifically, the acceleration map is set so that the command current is smaller than that of the normal map in consideration of the delay in increasing the intake air amount, while the deceleration map is The command current is set to be larger than that of the normal map, taking into account the delay in reducing the amount of air.
  • step 248 according to the map set as above, the intake pipe negative pressure PM An off period t1, a suction period t2, a decreasing period t3, a suction current I1 and a holding current I2 are calculated based on the pressure and the exhaust port pressure.
  • the process of step 248 is completed, the process of step 224 is executed, and then the current routine is terminated.
  • the command current when the exhaust valve 60 is opened is always set to an appropriate waveform based on the intake pipe negative pressure PM and the exhaust port pressure, regardless of the operation state of the internal combustion engine. Can be. For this reason, according to the system of the present embodiment, it is possible to always achieve excellent power saving characteristics and stable operability regardless of the operation state of the internal combustion engine.
  • the engine ECU 74 executes the processing of the above step 2 32 so that the “pressure detecting means” described in claim 1 of the claims can execute the processing of the above step 2 48
  • the "electromagnetic force adjusting means" described in claim 1 is realized by executing the method.
  • the engine ECU 74 executes the processing of the above step 2 46, whereby the “load detecting means J” described in claim 6 of the claims makes the processing of the above step 2 28 The execution implements the “port pressure detection means” described in claim 7 of the claims.
  • the engine ECU 74 executes the processing of the above steps 23 and 23, whereby the “transient state detecting means” described in claim 8 of the claims is executed by the engine ECU 74.
  • the “electromagnetic force adjusting means” described in claim 8 is realized by executing the processing of 42, 244, and 248.
  • the command current may be set to a predetermined waveform when the internal combustion engine is accelerated and decelerated, respectively.
  • the exhaust port pressure is considered, but the present invention is not limited to this, and the exhaust port pressure is not considered. May be set to the command current.
  • the exhaust port pressure is directly detected. However, the exhaust port pressure may be indirectly detected based on the engine speed NE, the intake pipe negative pressure PM, and the like.
  • the finger current at the time of opening the exhaust valve is adjusted based on the in-cylinder pressure and the like, but the application of the present invention is not limited to this.
  • the command current when the exhaust valve is closed and the command current when the intake valve is opened or closed may be adjusted based on the in-cylinder pressure and the like.
  • the in-cylinder pressure of the internal combustion engine is indirectly detected based on the intake pipe negative pressure PM.
  • the present invention is not limited to this. If an air flow meter for detecting the air flow is provided, the cylinder pressure may be estimated by a similar method based on the intake air flow instead of the suction pipe negative pressure PM.

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Description

明細書
電磁駆動弁の制御装置
技術分野
本発明は、 電磁駆動弁の制御装置に係り、 特に、 内燃機関の吸気弁または排気 弁として機能する電磁駆動弁を制御する装置として好適な電磁駆動弁の制御装置 に関する。
背景技術
従来より、 例えば特開平 7 - 3 3 5 4 3 7号に開示される如く、 内燃機関の吸 気弁または排気弁として用いられる電磁駆動弁が知られている。 従来の電磁駆動 弁は、 燃焼室とポートとの導通状態を制御する弁体を備えている。 電磁駆動弁は 、 弾性体の発するパネ力と電磁石の発する電磁力とを協働させることにより適当 に弁体を開閉動作させる。 上述した電磁駆動弁によれば、 燃焼室とポートとの導 通状態を電気的に制御することができる。
ところで、 電磁駆動弁の弁体には筒内圧およびポート圧が作用する。 筒内圧は 、 弁体を閉弁方向に付勢する力を生成し、 一方、 ポート圧は弁体を開弁方向に付 勢する力を生成する。 このため、 弁体を閉弁位置から開弁位置に変位させるため に必要な電磁力、 および、 弁体を開弁位置から閉弁位置に変位させるために必要 な電磁力は、 筒内圧ゃポ一ト圧が変動することにより変化する。
電磁駆動弁を少なレヽ消費電力で適正に作動させるためには、 弁体を開弁方向ま たは閉弁方向に変位させるための電磁力が、 必要最小限の値に制御されることが 望ましい。 従って、 電磁駆動弁を少ない消費電力で適正に作動させるためには、 弁体を開弁方向または閉弁方向に変位させる際の電磁力が、 筒内圧ゃポ一ト圧に 応じて適正に調整されることが望ましレ、。
しカヽし、 上記従来の電磁駆動弁においては、 弁体を変位させる際の電磁力に、 弁体に作用する圧力は何ら反映されていなかった。 この点、 上記従来の電磁駆動 弁は、 少ない消費電力で適正に弁体を開閉動作させるうえで、 未だ改良の余地を 残すものであった。
発明の開示
本発明は、 上述の問題を解決する改良された電磁駆動弁の制御装置を提供する ことを総括的目的とする。
本発明は、 より詳細には、 弁体を開閉動作させる際の電磁力を弁体に作用する 圧力に応じて適正に調整する電磁駆動弁の制御装置を提供することを目的とする 上述の目的を達成するために、 本発明の一^ 3の面によれば、 弾性体の発するバ ネ力と、 電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開閉動作させる電磁駆動弁 の制御装置であって、
前記弁体に作用する圧力を直接的または間接的に検出する圧力検出手段と、 前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、 前記弁体を前記 他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、 前記弁体に作用する圧力に応 じて調整する電磁力調整手段と、
を備える電磁駆動弁の制御装置が提供される。
本発明において、 弁体を一方の変位端から他方の変位端に向かって変位させる 際の電磁力は、 その際に弁体に作用する圧力に応じて適宜調整される。 この場合 、 内燃機関の運転伏態の変化等に影響されることなく、 弁体を変位させるための 電磁力を常に必要最小限の値に制御することが可能となる。 このため、 本発明の 電磁駆動弁によれば、 少ない消費電力で確実に弁体を開閉動作させるが可能とな 。
上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記圧力検出手段 が、 内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段を備え、 前記筒内圧に基づいて 前記弁体に作用する圧力を検出する、 電磁駆動弁の制御装置が提供される。 本発明において、 弁体に作用する圧力は、 内燃機関の筒内圧に基づいて検出さ れる。 上記の構成によれば、 弁体に作用する圧力を直接的に精度良く検出するこ とができる。
上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記圧力検出手段 が、 更に、 内燃機関のポート圧を直接的または間接的に検出するポート圧検出手 段を備え、 前記筒内圧と前記ポート圧との差圧に基づいて前記弁体に作用する圧 力を検出する、 電磁駆動弁の制御装置が提供される。
本発明において、 弁体に作用する圧力は、 筒内圧とポート圧との差圧に基づい て検出される。 上記の構成によれば、 弁体に作用する圧力を精度良く検出するこ とができる。 尚、 ポート圧は、 ポート圧を検出するポート圧センサを用いること により直接的に、 または、 ポート圧と相関を有する機関回転数に基づいて間接的 に検出することができる。
上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記圧力検出手段 が、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位し始めた後、 所定時 間が経過した時点での前記弾性体の歪み量を検出する歪み量検出手段を備え、 前 記歪み量に基づレ、て前記弁体に作用する圧力を検出する、 電磁駆動弁の制御装置 が提供される。
本発明において、 弁体が一方の変位端から他方の変位端に向かって変位する際 に、 弁体の変位を妨げる圧力が大きいほど、 伸長方向に変形する弾性体には大き な歪みが残存し易く、 また、 縮小方向に変形する弾性体の歪みは小さく抑制され 易い。 このように、 弾性体の歪み量は、 弁体に作用する圧力に応じた変化を示す 。 このため、 上記の構成によれば、 弾性体の歪み量に基づいて、 弁体に作用する 圧力を正確に検出することができる。
上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記圧力検出手段 が、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて変位し始めた後、 所定時 間が経過した時点での前記弾性体の全長を検出する全長検出手段を備え、 前記全 長に基づレ、て前記弁体に作用する圧力を検出する、 電磁駆動弁の制御装置が提供 される。
本発明において、 弁体が一方の変位端から他方の変位端に向かって変位する際 に、 弁体の変位を妨げる圧力が大きいほど、 伸長方向に変形する弾性体の全長は 短く維持され易く、 また、 縮小方向に変形する弾性体の全長は長く維持され易い 。 このように、 弾性体の全長は、 弁体に作用する圧力に応じた変化を示す。 この ため、 上記の構成によれば、 弾性体の全長に基づいて、 弁体に作用する圧力を正 確に検出することができる。
上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記圧力検出手段 は、 内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段を備え、 前記負荷に基づレ、て前記弁 体に作用する圧力を検出する、 電磁駆動弁の制御装置が提供される。 本発明において、 内燃機関の負荷は内燃機関の筒内圧に対応している。 このた め、 内燃機関の負荷によれば、 弁体に作用する圧力を精度良く推定することがで きる。 尚、 内燃機関の負荷は、 (1 ) 内燃機関の吸気管負圧、 (2 ) 内燃機関の 吸入空気量、 及び(3 ) スロットル開度等に基づいて検出することができる。 上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記圧力検出手段 が、 更に、 内燃機関のポート圧を直接的または間接的に検出するポート圧検出手 段を備え、 前記負荷と前記ポート圧とに基づいて前記弁体に作用する圧力を検出 する、 電磁駆動弁の制御装置が提供される。
本発明において、 弁体に作用する圧力は、 内燃機関の負荷とポート圧とに基づ いて検出される。 上記の構成によれば、 弁体に作用する圧力を精度良く検出する ことができる。 尚、 ポート圧は、 ポート圧センサを用いて直接的に、 または、 機 関回転数に基づいて間接的に検出することができる。
上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 内燃機関の負荷の 変化が予測される状態を検出する過渡状態検出手段を備え、 前記電磁力調整手段 は、 前記負荷の変化が予測される場合に、 前記負荷の変化を考慮して電磁力を調 整する、 電磁駆動弁の制御装置が提供される。
本発明において、 運転者が急加速または急減速を意図した場合は、 内燃機関の 負荷が急激な変化を示す。 このような過渡状態では、 負荷を検出して、 その負荷 に基づいて電磁力を調整している間に、 負荷に大きな変化が生ずることがある。 この場合、 単に負荷に応じて電磁力を調整するだけでは、 現実に弁体に作用する 圧力と、 弁体を作動させるために調整された電磁力とが適正に対応しない事態が 生ずる。 本発明によれば、 このような過渡状態において、 負荷の変化を考慮して 電磁力が設定されるため、 電磁力を常に適正な値に設定することができる。 また、 上述の目的を達成するために、 本発明の一実施例によれば、 前記弁体に 所定の大圧力が作用する大圧力状態を検出する大圧力状態検出手段を備え、 前記 電磁力調整手段が、 前記大圧力状態が検出された際に、 前記電磁力を前記大圧力 に応じた値に調整する、 電磁駆動弁の制御装置が提供される。
本発明において、 弁体に大きな圧力が作用すると予想される大圧力状態におい ては、 電磁力がその大きな圧力に対応する値に制御される。 内燃機関においては 、 例えば内燃機関の始動時等に弁体に大きな圧力が作用することがある。 本発明 によれば、 このような状況下においても弁体に安定した開閉動作を行わせること ができる。
図面の簡単な説明
本発明の他の目的、 特徴及び利点は添付の図面を参照して以下の詳細な説明に より一層明瞭となるであろう。 添付の図面において、
図 1は、 本発明の第 1乃至第 6実施例の内燃機関の全体構成図である。
図 2は、 図 1に示す内燃機関の電気的構成を表すプロック図である。
図 3は、 図 1に示す内燃機関が備える電磁駆動弁の断面図である。
図 4は、 本発明の第 1実施例において実行される制御ル一チンの第 1部分の各 処理ステップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 5は、 本発明の第 1実施例において実行される制御ルーチンの第 2部分の各 処理ステップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 6は、 本発明の第 1実施例において実行される制御ルーチンの第 3部分の各 処理ステップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 7は、 本発明の第 1実施例において実行される制御ルーチンの第 4部分の各 処理ステップを説明するためのフローチャートである。
図 8は、 エンジン回転数と、 開弁時に吸気弁に作用する圧力との関係をェンジ ン負荷をパラメータとして表したマップを説明するための図である。
図 9は、 本発明の第 2実施例において実行される制御ルーチンの一部を説明す るためのフローチヤ一トである。
図 1 0は、 吸気弁の変位の時間的変化を吸気弁に作用する実圧力をパラメ一夕 として表した図である。
図 1 1は、 吸気弁に作用する圧力と弾性体の歪み量との関係を定めたマップを 説明するための図である。
図 1 2は、 本発明の第 3実施例において実行される制御ルーチンの第 1の部分 の各処理ステップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 1 3は、 本発明の第 3実施例において実行される制御ルーチンの第 2の部分 の各処理ステップを説明するためのフローチャートである。 図 1 4は、 本発明の第 4実施例の内燃機関において閉弁位置から開弁位置に変 位する排気弁の変位 (A) と、 本発明の第 4実施例の内燃機関において排気弁が 閉弁位置から開弁位置に変位する際に出力される指令電流の波形 ( B ) とを説明 するための図である。
図 1 5は、 内燃機関のクランク角に対する、 内燃機関の筒内圧の変化と、 排気 弁および吸気弁のリフト量の変化とを説明するための図である。
図 1 6は、 本発明の第 4実施例において実行される制御ルーチンの各処理ステ ップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 1 7は、 本発明の第 4実施例において参照されるマップの一例を説明するた めの図である。
図 1 8は、 本発明の第 4実施例において参照されるマップの他の例を説明する ための図である。
図 1 9は、 本発明の第 5実施例において実行される制御ルーチンの各処理ステ ップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 2 0は、 本発明の第 5実施例において参照されるマップの一例を説明するた めの図である。
図 2 1は、 本発明の第 5実施例において参照されるマップの他の例を説明する ための図である。
図 2 2は、 本発明の第 6実施例において実行される制御ルーチンの各処理ステ ップを説明するためのフローチヤ一トである。
図 2 3は、 本発明の第 6実施例において参照されるマップの一例を説明するた めの図である。
図 2 4は、 本発明の第 6実施例において参照されるマップの他の例を説明する ための図である。
発明を実施するための最良の形態
本発明の実施の形態にっレ、て図面と共に説明する。
図 1は、 本発明の一実施例である内燃機関 1 0の全体構成図を示す。 内燃機関 1 0は、 吸気口 1 2を備えている。 吸気口 1 2の内部には、 エアクリーナ 1 4が 設けられている。 また、 吸気口 1 2の近傍には、 吸気温センサ 1 6が設けられて いる。 吸気温センサ 1 6は、 内燃機関 1 0に吸入される空気の温度に応じた電気 信号を出力する。
吸気口 1 2には、 スロットルボデー 1 8を介してサージタンク 2 0が接続され ている。 スロットルボデー 1 8の内部には、 スロットル弁 2 2が設けられている 。 スロットルボデ一1 8には、 スロットル開度センサ 2 4及びアイドルスィッチ 2 6が配設されている。 スロットル開度センサ 2 4は、 スロットル弁 2 2の開度 に応じた電気信号を出力する。 アイドルスィッチ 2 6は、 スロッ トル弁 2 2が全 閉状態である場合にオン信号を出力するスィッチである。 サージタンク 2 0には 、 吸気圧センサ 2 7が配設されている。 吸気圧センサ 2 7は、 サージタンク 2 0 の内圧に応じた電気信号を出力する。 サージタンク 2 0には、 各気筒の吸気ポー ト 2 8が接続している。 サージタンク 2 0に流入した空気は、 各気筒の吸気ポー ト 2 8を介して内燃機関 1 0に供給される。
内燃機関 1 0は、 燃料タンク 3 0を備えている。 燃料タンク 3 0には、 燃料ポ ンプ 3 2が配設されている。 燃料ポンプ 3 2には、 燃料配管 3 4が接続されてい る。 燃料タンク 3 0に貯蔵される燃料は、 燃料ポンプ 3 2によって燃料配管 3 4 に圧送される。 燃料配管 3 4は、 燃料噴射弁 3 6に連通している。 燃料噴射弁 3 6は、 各気筒の吸気ポート 2 8に配設されている。 燃料配管 3 4に圧送された燃 料は、 燃料噴射弁 3 6が開弁することにより吸気ポート 2 8に噴射される。 吸気 ポート 2 8には、 吸気ポート圧センサ 3 8が配設されている。 吸気ポート圧セン サ 3 8は、 吸気ポート 2 8内の混合気の圧力に応じた電気信号を出力する。 内燃機関 1 0は、 シリンダブ口ック 4 2を備えている。 シリンダブ αック 4 2 の内部には、 燃焼室 4 4が形成されている。 燃焼室 4 4は、 吸気弁 4 0を介して 吸気ポート 2 8に連通している。 吸気弁 4 0は、 開閉駆動されることにより吸気 ポート 2 8と燃焼室 4 4とを導通または遮断状態とする。
また、 内燃機関 1 0は、 ピストン 4 6を備えている。 ピストン 4 6には、 クラ ンク軸 4 8が連結されている。 クランク軸 4 8は、 ピストン 4 6がシリンダ 4 2 内を上下に摺動することにより回転する。 クランク軸には、 クランク角センサ 5 0が配設されている。 クランク角センサ 5 0は、 クランク軸 4 8が所定回転角回 転する毎にパルス信号を出力する。 燃焼室 4 4には、 点火プラグ 5 2が配設されている。 燃焼室 4 4に吸引された 混合気は、 点火プラグ 5 2により点火される。 また、 燃焼室 4 4には、 筒内圧セ ンサ 5 4が配設されている。 筒内圧センサ 5 4は、 燃焼室 4 4内の圧力に応じた 電気信号を出力する。
シリンダブ口ック 4 2には、 燃焼室 4 4を取り囲むように冷却水通路 5 6が設 けられている。 冷却水通路 5 6には、 水温センサ 5 8が設けられている。 ;R温セ ンサ 5 8は、 冷却水通路 5 6に導かれた冷却水の温度に応じた電気信号を出力す る。
燃焼室 4 4には、 排気弁 6 0を介して排気マ二ホールド 6 2が接続されている 。 排気マ二ホールド 6 2には、 排気ポート 6 6が形成されている。 排気弁 6 0は 、 開閉駆動されることにより燃焼室 4 4と排気ポート 6 6とを導通または遮断状 態とする。
排気マ二ホールド 6 2には、 排気ポート圧センサ 6 4が配設されている。 排気 ポート圧センサ 6 4は、 排気マ二ホールド 6 2内の排気ガスの圧力に応じた電気 信号を出力する。 また、 排気マ二ホールド 6 2には、 酸素濃度センサ 6 8が配設 されている。 酸素濃度センサ 6 8は、 排気マ二ホールド 6 2内を通過する排気ガ ス中の酸素濃度に応じた電気信号を出力する。 排気マ二ホールド 6 2の下流には 、 触媒コンバータ 7 0が設けられている。 内燃機関 1 0から排出された排気ガス は、 触媒コンバータ 7 Gで浄化された後に、 排気口 7 2から大気中に排出される o
図 2は、 内燃機関 1 0の電気的構成を表すブロック構成図を示す。 本実施例の 内燃機関 1 0は、 エンジン電子制御ユニット (エンジン E C U) 7 4を備えてい る。 エンジン E C U 7 4には、 上述した吸気温センサ 1 6、 スロットル開度セン サ 2 4、 アイドルスィツチ 2 6、 吸気圧センサ 2 7、 吸気ポート圧センサ 3 8、 クランク角センサ 5 0、 筒内圧センサ 5 4、 水温センサ 5 8、 排気ポート圧セン サ 6 4、 および酸素濃度センサ 6 8が接続されている。 また、 エンジン E C U 7 4には、 車速センサ 7 6が接続されている。 車速センサ 7 6は、 実際の車速に応 じた電気信号を出力する。
エンジン E C U 7 4は、 マイクロコンピュータにより構成されており、 上述し た各種センサから入力される信号に基づレ、てェンジン制御に必要な各種パラメ一 夕を検出する。 エンジン E C U 7 4には、 更に、 上述した燃料噴射弁 3 6と電磁 駆動弁 7 8 , 8 0とが接続されている。 エンジン E C U 7 4は、 上述の如く検出 した各種パラメ一夕に基づいて燃料噴射弁 3 6および電磁駆動弁 7 8, 8 0を制 御する。
図 3は、 吸気弁 4 0を開閉駆動させる電磁駆動弁 7 8の断面図を示す。 本実施 例のシステムにおいて、 電磁駆動弁 7 8, 8 0の構成は、 それらがそれぞれ吸気 弁 4 0および排気弁 6 0を備えていることを除き異なるところがない。 このため 、 以下の記載においては、 電磁駆動弁 7 8の構造および動作をそれらの代表例と して説明する。
電磁駆動弁 7 8は、 上述した吸気弁 4 0を備えている。 吸気弁 4 0は、 シリン ダへッド 8 2内に配設される部材であり、 図中下端部を内燃機関 1 0の燃焼室 4 4内に露出させている。 シリンダへッド 8 2には、 上述した吸気ポ一ト 2 8が設 けられている。 吸気ポート 2 8には、 吸気弁 4 0の弁座 8 6が設けられている。 吸気弁 4 0は、 弁座 8 6から離座することにより吸気ポート 2 8を開状態とし、 弁座 8 6に着座することにより吸気ポート 2 8を閉状態とする。
吸気弁 4 0には、 弁軸 8 8が固定されている。 弁軸 8 8は、 バルブガイド 9 0 により軸方向に摺動可能に保持されている。 弁軸 8 8の上部には、 ァーマチヤ 9 2が固定されている。 ァーマチヤ 9 2は、 例えば、 軟磁性材料で構成された環状 の部材である。 ァ一マチヤ 9 2の上方には、 アツパコア 9 4が配設されている。 ァ一マチヤの下方には、 ロアコア 9 6が配設されている。 アツパコア 9 4および ロアコア 9 6は、 共に磁性材料で構成された部材である。 また、 アツパコア 9 4 には、 アツパコイル 9 8が把持されていると共に、 ロアコア 9 6には、 ロアコィ ル 1 0 0が把持されている。 アツパコア 9 4およびロアコア 9 6の外周には、 外 筒 1 0 2が配設されている。 外筒 1 0 2は、 アツパコア 9 4とロアコア 9 6とを 、 両者間に所定の間隔が確保されるように保持している。
また、 弁軸 8 8は、 アツパスプリング 1 0 4およびロアスプリング 1 0 6によ り軸方向に 3単性的に支持されている。 アツパスプリング 1 0 4およびロアスプリ ング 1 0 6は、 ァ一マチヤ 9 2の中立位置がアツパコア 9 4とロアコア 9 6との 中間位置となるように調整されている。
電磁駆動弁 7 8のアツパコイル 9 8およびロアコイル 1 0 0には、 エンジン E C U 7 4が接続されている。 エンジン E C U 7 4は、 アツパコイル 9 8および口 ァコイル 1 0 0に供給する励磁電流を制御することにより、 吸気弁 4 0を適正に 開閉駆動させる。
アツパコイル 9 8およびロアコイル 1 0 0に励磁電流が供給されていない場合 、 ァーマチヤ 9 2は中立位置に維持される。 その状態で、 ロアコイル 1 0 0への 励磁電流の供給が開始されると、 ァーマチヤ 9 2をロアコア 9 6側へ吸引する電 磁力が発生する。 ァーマチヤ 9 2に上記の電磁力が作用すると、 ァ一マチヤ 9 2 が開弁側変位端 (開弁位置) に向けて変位する。
ァーマチヤ 9 2が開弁位置に保持されている場合に、 ロアコイル 1 0 0への励 磁電流の供給が停止されると、 ァ一マチヤ 9 2は、 ロアスプリング 1 0 6の付勢 力により閉弁側変位端 (閉弁位置) に向けて変位し始める。 ァーマチヤ 9 2が所 定の変位位置に到達した時点でァツバコイル 9 8に適当な励磁電流を供給すると 、 ァ一マチヤ 9 2を閉弁位置まで変位させることができる
以後、 同様に、 アツパコイル 9 8への励磁電流の供給を停止した後、 適当な夕 ィミングでロアコイル 1 0 0への励磁電流の供給を開始すると、 吸気弁 4 0を閉 弁位置から開弁位置まで変位させることができる。 従って、 電磁駆動弁 7 8によ れぱ、 アツパコイル 9 8とロアコイル 1 0 0とに適当なタイミングで交互に励磁 電流を供給することで、 吸気弁 4 0を適正に開閉駆動させることができる。 ところで、 吸気弁 4 0には、 開弁位置と閉弁位置との間を変位する過程で、 燃 焼室 4 4の内圧 (以下、 筒内圧と称す) と、 吸気ポ一ト 2 8の内圧 (以下、 吸気 ポート圧と称す) とが作用する。 このため、 吸気弁 4 0を開弁させるために必要 な電磁力は、 筒内圧が吸気ポート圧に比して高いほど大きくなり、 一方、 筒内圧 が吸気ポート圧に比して低いほど小さくなる。
同様に、 吸気弁 4 0を閉弁させるために必要な電磁力は、 筒内圧が吸気ポート 圧に比して高いほど小さくなり、 一方、 筒内圧が吸気ポート圧に比して低いほど 大きくなる。 従って、 吸気弁 4 0に作用する圧力の変動にかかわらず、 吸気弁 4 0を確実に開閉動作させ、 かつ、 優れた省電力特性を得るためには、 アツパコィ ル 9 8およびロアコイル 1 0 0に供給される励磁電流は、 筒内圧や吸気ポート圧 に応じて適宜変更されることが望ましい。
上述した筒内圧および吸気ポート圧と、 吸気弁 4 0を駆動するために必要な電 磁力との関係は、 筒内圧および排気ポ一ト 6 6の内圧 (以下、 排気ポ一ト圧と称 す) と、 排気弁 6 0を駆動するために必要な電磁力との間にも成立する。 なお、 排気弁 6 0に作用する圧力は吸気弁 4 0に作用する圧力よりも大きく、 また、 排 気弁 6 0を駆動するために必要な電磁力は吸気弁 4 0を駆動するために必要な電 磁力よりも大きい。 本実施例において、 エンジン E C U 7 4は、 筒内圧センサ 5 4および吸気ポート圧センサ 3 8の出力信号に基づいて吸気弁 4 0に作用する圧 力 (X i ) を検出し、 同様に、 筒内圧センサ 5 4および排気ポート圧センサ 6 4 の出力信号に基づいて排気弁 6 0に作用する圧力 (X e ) を検出する。
そして、 エンジン E C U 7 4は、 圧力 (X i ) および (X e ) に基づいて、 電 磁駆動弁 7 8、 8 0のアツパコイル 9 8およびロアコイル 1 0 0を流れる励磁電 流を、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0を開閉させるうえで必要最小限の値に制御す る。 本実施例のシステムは、 優れた省電力特性と安定した作動性とを実現すべく 、 アツパコイル 9 8およびロアコイル 1 0 0に供給される励磁電流が上記の手法 で調整される点に特徴を有している。 以下、 図 4乃至図 8を参照して、 上記の特 徵部について説明する。
図 4乃至図 7は、 エンジン E C U 7 4において実行されるメインルーチンの一 例のフローチャートを示す。 図 4乃至図 7に示すルーチンは、 その処理が終了す る毎に繰り返し起動されるルーチンである。 図 4乃至図 7に示すルーチンが起動 されると、 まず、 図 4に示すステップ 1 1 0の処理が実行される。
ステップ 1 1 0では、 吸気弁 4 0に対する開弁要求が生じているか否かが判別 される。 その結果、 開弁要求が生じていると判別されると、 次にステップ 1 1 2 の処理が実行される。
ステップ 1 1 2では、 各種センサの出力信号に基づいて吸気弁 4 0に作用する と推定される圧力が検出される。 本ステップ 1 1 2で検出された推定値は、 吸気 弁 4 0の開弁時に対応する推定値 P v。i として記憶される。
図 8は、 エンジン回転数 (N E ) と推定値 P v。i との関係を、 エンジン負荷 ( Q) をパラメータとして定めたマップを示す。 上記ステップ 1 1 2では、 図 8に 示すマップを参照することにより、 推定値 Pv。i が検出される。
ステップ 1 1 4では、 吸気弁 4 0の開弁時にロアコイル 1 0 0に供給すべき励 磁電流として定められている電流 I。iが読み出される。
ステップ 1 1 6では、 筒内圧センサ 5 4の出力信号に基づいて燃焼室 4 4の筒 内圧 (P,。i ) が検出される。
ステップ 1 1 8では、 吸気ポート圧センサ 3 8の出力信号に基づいて吸気ポー ト 2 8の内圧 (PP。i ) が検出される。
ステップ 1 2 0では、 上記ステップ 1 1 6および 1 1 8の処理で検出される値 に基づいて吸気弁 4 0に実際に作用する実圧力が演算される (Xoi P^i — P po i ノ
ステップ 1 2 2では、 実圧力 X。iが推定値 Pv。i に比して小さいか否か (X。i <PVoi ) 力判別される。 その結果、 X。i <Pv。i が成立すると判別される場合 は、 吸気弁 4 0の開弁を妨げる圧力 (実圧力) が想定されていた圧力 (推定値) に比して小さく、 吸気弁 4 0が開弁方向に変位し易い状況が形成されていると判 断できる。 この場合、 次にステップ 1 24の処理が実行される。 一方、 X。i<P vot が成立しないと判別される場合は、 吸気弁 4 0が開弁方向に変位し難い状況 が形成されていると判断できる。 この場合、 次にステップ 1 2 6の処理が実行さ れる。
ステップ 1 2 4では、 実圧力 X と推定値 Pv。i との差に基づいてロアコイル 1 0 0に供給する励磁電流が減少される。 ロアコイル 1 0 0への励磁電流が減少 されると、 ァーマチヤ 9 2および吸気弁 4 0をロアコア 9 6側に弓 Iきつける電磁 力が減少する。 上述の如く、 本ステップ 1 2 4の処理は、 吸気弁 4 0が開弁方向 に変位し易レ、場合に実行される。 このような場合に上記の処理が実行されると、 吸気弁 4 0の作動性を損なうことなく消費電力の削減を図ることができる。 本ス テツプ 1 2 4の処理が終了すると、 今回の処理が終了される。
ステップ 1 2 6では、 実圧力 X と推定値 Pv。i との差に基づいてロアコイル 1 0 0に供給する励磁電流が増加される。 ロアコイル 1 0 0への励磁電流が増加 されると、 ァーマチヤ 9 2および吸気弁 4 0をロアコア 9 6側に引きつける電磁 力が増大する。 上述の如く、 本ステップ 1 2 6の処理は、 吸気弁 4 0が開弁方向 に変位し難い場合に実行される。 このような場合に上記の処理が実行されると、 吸気弁 4 0を開弁方向に確実に変位させるうえで有利な状況を形成することがで きる。 このため、 上記の処理によれば、 吸気弁 4 0に作用する圧力に関わらず、 吸気弁 4 0を確実に開弁位置に変位させることができる。 本ステップ 1 2 6の処 理が終了すると、 今回の処理が終了される。
本ルーチン中、 上記ステップ 1 1 0で、 吸気弁 4 0に対する開弁要求が生じて いないと判別された場合は、 次に図 5に示すステップ 1 2 8の処理が実行される ステップ 1 2 8では、 吸気弁 4 0に対する閉弁要求が生じているか否かが判別 される。 その結果、 閉弁要求が生じていると判別されると、 次にステップ 1 3 0 の処理が実行される。
ステップ 1 3 0では、 各種センサの出力信号に基づいて吸気弁 4 0に作用する 圧力が検出される。 本ステップ 1 3 0で検出された推定値は、 吸気弁 4 0の閉弁 時に対応する推定値 Pvc i として記憶される。
エンジン ECU 7 4は、 推定値 Pvc i に関して、 上記図 8に示すマップと同様 のマップを記憶している。 上記ステップ 1 3 0では、 そのマップを参照すること により推定値 Pvc i が検出される。
ステップ 1 3 2では、 吸気弁 4 0の閉弁時にアツパコイル 9 8に供給すべき励 磁電流として定められている電流 I ciが読み出される。
ステップ 1 3 4では、 筒内圧センサ 5 4の出力信号に基づいて燃焼室 4 4の筒 内圧 (Psc i ) が検出される。
ステップ 1 3 6では、 吸気ポート圧センサ 3 8の出力信号に基づいて吸気ポー ト 2 8の圧力 (PDc i ) が検出される。
ステップ 1 3 8では、 上記ステップ 1 3 6および 1 3 8の処理で検出される値 に基づいて吸気弁 4 0に実際に作用する実圧力が演算される (Xc i = P,c i — P )
ステップ 1 4 0では、 実圧力 Xc iが推定値 Pvc i に比して小さいか否か (Xc i く Pvci ) が判別される。 その結果、 Xci<Pvci が成立すると判別される場合 は、 吸気弁 4 0の閉弁を助長する圧力 (実圧力) が想定されていた圧力 (推定値 ) に比して小さく、 吸気弁 4 0が閉弁方向に変位し難い状況が形成されていると 判断できる。 この場合、 次にステップ 1 4 2の処理が実行される。 一方、 X o i < P v c i が成立しないと判別される場合は、 吸気弁 4 0が閉弁方向に変位し易い状 況が形成されていると判断できる。 この場合、 次にステップ 1 4 4の処理が実行 される。
ステップ 1 4 2では、 実圧力 X c iと推定値 P v c i との差に基づいてアツパコィ ル 9 8に供給する励磁電流が増加される。 アツパコイル 9 8への励磁電流が増加 されると、 ァーマチヤ 9 2および吸気弁 4 0をアツパコア 9 4側に引きつける電 磁力が増大する。 上述の如く、 本ステップ 1 4 2の処理は、 吸気弁 4 0が閉弁方 向に変位し難い場合に実行される。 上記の処理によれば、 吸気弁 4 0を閉弁方向 へ変位させるうえで有利な状況を形成することができる。 このため、 上記の処理 によれば、 吸気弁 4 0を確実に閉弁位置に着座させることができる。 本ステップ 1 4 2の処理が終了すると、 今回の処理が終了される。
ステップ 1 4 4では、 実圧力 X c iと推定値 P v c i との差に基づいてアツパコィ ル 9 8に供給する励磁電流が減少される。 アツパコイル 9 8への励磁電流が減少 されると、 ァーマチヤ 9 2および吸気弁 4 0をアツパコア 9 4側に引きつける電 磁力が減少する。 上述の如く、 本ステップ 1 4 4の処理は、 吸気弁 4 0が閉弁方 向に変位し易い場合に実行される。 従って、 上記の処理によれば、 吸気弁 4 0の 作動性を悪化させることなく消費電力の削減を図ることができる。 本ステップ 1 4 4の処理が終了すると、 今回の処理が終了される。
本ルーチン中、 上記ステップ 1 2 8で、 吸気弁 4 0に対する閉弁要求が生じて いないと判別された場合は、 次に図 6に示すステップ 1 4 6の処理が実行される ステップ 1 4 6では、 排気弁 6 0に対する開弁要求が生じているか否かが判別 される。 その結果、 開弁要求が生じていると判別されると、 次にステップ 1 4 8 の処理が実行される。
ステップ 1 4 8では、 各種センサの出力信号に基づいて排気弁 6 0に作用する と推定される圧力が検出される。 本ステップ 1 4 8で検出された推定値は、 排気 弁 6 0の開弁時に対応する推定値 P v。e として記憶される。
エンジン E C U 7 4は、 推定値 P v。e に関して、 上記図 8に示すマップと同様 のマップを記憶している。 上記ステップ 1 4 8では、 そのマップを参照すること により推定値 P ve が検出される。
ステップ 1 5 0では、 排気弁 6 0の開弁時に電磁駆動弁 8 0のロアコイル 1 0 0に供給すべき励磁電流として定められている電流 I。 eが読み出される。
ステップ 1 5 2では、 筒内圧センサ 5 4の出力信号に基づいて燃焼室 4 4の筒 内圧 (P ,。e ) が検出される。
ステップ 1 5 4では、 排気ポート圧センサ 6 4の出力信号に基づいて排気ポー ト 6 6の内圧 (P p。e ) が検出される。
ステップ 1 5 6では、 上記ステップ 1 5 2および 1 5 4の処理で検出される値 に基づいて排気弁 6 0に実際に作用する実圧力が演算される (X。e = P ,。e — P ) o
ステップ 1 5 8では、 実圧力 X。eが推定値 P v。e に比して小さいか否か (X。 < P vo e ) が判別される。 その結果、 X o e < P vo e が成立すると判別される場合 は、 排気弁 6 0の開弁を妨げる圧力 (実圧力) が想定されていた圧力 (推定値) に比して小さく、 排気弁 6 0が開弁方向に変位し易い状況が形成されていると判 断できる。 この場合、 次にステップ 1 6 0の処理が実行される。 一方、 X„e < P が成立しないと判別される場合は、 排気弁 6 0が開弁し難い状況が形成され ていると判断できる。 この場合、 次にステップ 1 6 2の処理が実行される。 ステップ 1 6 0では、 実圧力 X。eと推定値 P ve との差に基づいて電磁駆動弁
8 0のロアコイル 1 0 0に供給する励磁電流が減少される。 ロアコイル 1 0 0へ の励磁電流が減少されると、 ァーマチヤ 9 2および排気弁 6 0をロアコア 9 6側 に引きつける電磁力が減少する。 上述の如く、 本ステップ 1 6 0の処理は、 排気 弁 6 0が開弁方向に変位し易い場合に実行される。 従って、 上記の処理によれば 、 排気弁 6 0の作動性を悪化させることなく消費電力の削減を図ることができる 。 本ステップ 1 6 0の処理が終了すると、 今回の処理が終了される。
ステップ 1 6 2では、 実圧力 X。eと推定値 P v。e との差に基づいて電磁駆動弁
8 0のロアコイル 1 0 0に供給する励磁電流が増加される。 ロアコイル 1 0 0へ の励磁電流が増加されると、 ァーマチヤ 92および排気弁 60をロアコア 96側 に引きつける電磁力が増大する。 上述の如く、 本ステップ 1 62の処理は、 排気 弁 60が開弁方向に変位し難い場合に実行される。 上記の処理によれば、 排気弁 60が開弁方向に変位するうえで有利な状況が形成される。 このため、 上記の処 理によれば、 排気弁 6 0に作用する圧力に関わらず、 排気弁 60を確実に開弁位 置に変位させることができる。 本ステップ 1 62の処理が終了すると、 今回の処 理が終了される。
本ルーチン中、 上記ステップ 1 46で、 排気弁 6 0に対する開弁要求が生じて いないと判別される場合は、 次に図 7に示すステップ 1 64の処理が実行される ステップ 1 64では、 排気弁 60に対する閉弁要求が生じているか否かが判別 される。 その結果、 排気弁 60に対する閉弁要求が生じていないと判別される場 合は、 今回の処理が終了される。 一方、 閉弁要求が生じていると判別される場合 は、 次にステップ 1 6 6の処理が実行される。
ステップ 1 6 6では、 各種センサの出力信号に基づいて排気弁 6 0に作用する と推定される圧力が検出される。 本ステップ 1 6 6で検出された推定値は、 排気 弁 60の閉弁時に対応する推定値 Pvce として記憶される。
エンジン ECU74は、 推定値 Pvce に関して、 上記図 8に示すマップと同様 のマップを言己憶している。 上記ステップ 1 6 6では、 そのマップを参照すること により推定値 Pvce が検出される。
ステップ 1 68では、 排気弁 60の閉弁時に電磁駆動弁 80のアツパコイル 9 8に供給すべき励磁電流として定められている電流 I ceが読み出される。
ステップ 1 70では、 筒内圧センサ 54の出力信号に基づいて燃焼室 44の筒 内圧 (P e ) が検出される。
ステップ 1 72では、 排気ポート圧センサ 64の出力信号に基づいて排気ポ一 ト 6 6の圧力 (PPce ) が検出される。
ステップ 1 74では、 上記ステップ 1 70および 1 72の処理で検出される値 に基づいて排気弁 60に実際に作用する実圧力が演算される (Xce = Pice — P p c e ノ o ステップ 1 7 6では、 実圧力 Xc iが推定値 Pvc i に比して小さいか否か (Xce
<Pvce ) が判別される。 その結果、 Xce<Pvce が成立すると判別される場合 は、 排気弁 6 0の閉弁を助長する圧力 (実圧力) 力 ί想定されていた圧力 (推定値 ) に比して小さく、 排気弁 6 0が閉弁方向に変位し難い状況が形成されていると 判断できる。 この場合、 次にステップ 1 7 8の処理が実行される。 一方、 Xce<
Pvce が成立しないと判別される場合は、 排気弁 6 0が閉弁方向に変位しやすい 状況が形成されていると判断できる。 この場合、 次にステップ 1 8 0の処理が実 される。
ステップ 1 7 8では、 実圧力 Xc iと推定値 Pvc i との差に基づいて電磁駆動弁 8 0のアツパコイル 9 8に供給する励磁電流が増加される。 アツパコイル 9 8へ の励磁電流が増加されると、 ァ一マチヤ 9 2および排気弁 6 0をアツパコア 9 4 側に引きつける電磁力が増大する。 上述の如く、 本ステップ 1 7 8の処理は、 排 気弁 6 0が閉弁方向に変位し難い場合に実行される。 上記の処理によれば排気弁 6 0を閉弁方向に変位させるうえで有利な状況が形成される。 このため、 上記の 処理によれば、 排気弁 6 0に作用する圧力に関わらず、 排気弁 6 0を確実に閉弁 位置に着座させることができる。 本ステップ 1 7 8の処理が終了すると、 今回の 処理が終了される。
ステップ 1 8 0では、 実圧力 Xc iと推定値 Pvc i との差に基づいて電磁駆動弁 8 0のアツパコイル 9 8に供給する励磁電流が減少される。 アツパコイル 9 8へ の励磁電流が減少されると、 ァ一マチヤ 9 2および排気弁 6 0をアツパコア 9 4 側に引きつける電磁力が減少する。 上述の如く、 本ステップ 1 8 0の処理は、 排 気弁 6 0が閉弁方向に変位し易い場合に実行される。 従って、 上記の処理によれ ば、 排気弁 6 0の作動性を悪化させることなく消費電力の削減を図ることができ る。 本ステップ 1 8 0の処理が終了すると、 今回の処理が終了される。
上記の処理によれば、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0に作用する実圧力に基づい てアツパコイル 9 8またはロアコイル 1 0 0に供給する励磁電流を制御すること で、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0を確実に、 かつ、 少ない消費電力で開閉駆動さ せることができる。 従って、 本実施例の制御装置によれば、 電磁駆動弁 7 8, 8 0を搭載する内燃機関 1 0を適正に作動させることができる。 尚、 上記の実施例においては、 アツパスプリング 1 04およびロアスプリング 1 0 6が請求の範囲のクレーム 1記載の 「弾性体 j に、 アツパコア 94およびァ ッパコイル 9 8、 および、 ロアコア 9 6およびロアコイル 1 00が請求の範囲の クレーム 1記載の 「電磁石」 に、 それぞれ相当していると共に、 エンジン ECU 74力 上記ステツプ 1 1 6〜 1 20、 1 34〜 1 38、 1 52〜 1 5 6および 1 70〜1 74の処理を実行することによりクレーム 1記載の 「圧力検出手段」 が、 上記ステツプ 1 22〜 1 26、 1 40〜 1 44、 1 5 8〜 1 62および 1 7 6〜1 80の処理を実行することによりクレーム 1記載の 「電磁力調整手段」 が 、 それぞれ実現されている。
また、 上記の実施例においては、 エンジン ECU74が、 上記ステップ 1 1 6 、 1 34、 1 52および 1 70の処理を実行することにより請求の範囲のクレー ム 2記載の 「筒内圧検出手段」 が、 上記ステップ 1 1 8、 1 36、 1 54および 1 72の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 3記載の 「ポート圧検 出手段」 i) それぞれ実現されている。
次に、 本発明の第 2実施例について説明する。 本実施例のシステムは、 上記図 1に示すシステム構成において、 エンジン ECU74に、 上記図 4乃至図 7に示 すルーチンに変えて、 図 9に示す一連の処理を主要部とする制御ルーチンを実行 させることにより実現される。
図 9は、 本実施例において、 エンジン ECU 74が実行する制御ルーチンの一 部のフローチャートを示す。 本実施例において実行される制御ルーチンは、 その 処理が終了する毎に起動されるルーチンである。 尚、 図 9において、 上記図 4に 示すステップと同一の処理を実行するステップについては、 同一の符号を付して 、 その説明を簡略または省略する。
エンジン ECU74は、 上記の制御ルーチンが起動される毎に先ずステップ 1 1 1 0の処理を実行する。 その結果、 吸気弁 4 0に対して開弁要求が生じている と判断すると、 次にステップ 1 82の処理を実行する。
ステップ 1 82では、 吸気弁 40の開弁要求が生じてからの時間 (t) が所定 時間 (t。 ) を経過したか否かが判別される。 本ステップ 1 82の処理は、 上記 の条件が成立するまで繰り返し実行される。 その結果、 所定時間が経過する (t ≥ t。 ) と、 次にステップ 1 1 2の処理が実行される。
ステップ 1 1 2および 1 1 4では、 吸気弁 4 0に作用すると推定される圧力が 検出され、 ロアコイル 1 0 0に供給すべき励磁電流として定められている電流 I 。iが読み出される。 これらの処理が終了すると、 次にステップ 1 8 4の処理が実 行される。
ステップ 1 8 4では、 ロアスプリング 1 0 6に配設された歪みゲージ等により ロアスプリング 1 0 6の歪み量が検出される。
ステップ 1 8 6では、 上記ステップ 1 8 4の処理を実行することにより検出さ れた歪み量が、 吸気弁 4 0に作用する実圧力 X。iに換算される。
図 1 0は、 吸気弁 4 0の変位の時間的変化を、 吸気弁 4 0に作用する実圧力 X 。iをパラメ一夕として表した図を示す。 図 1 0に示す如く、 吸気弁 4 0の開弁要 求が生じた後、 所定時間が経過した時点 (図 1 0における時刻 t。 ) で、 吸気弁 4 0の位置は、 吸気弁 4 0に作用する実圧力 X。iが大きいほど開弁位置から離れ た位置となる。 ロアスプリング 1 0 6の歪み量は、 吸気弁 4 0が開弁位置から離 れているほど小さくなる。 従って、 ロアスプリング 1 0 6の歪み量は、 吸気弁 4 0に作用する実圧力が大きいほど小さくなる。
図 1 1は、 吸気弁 4 0に作用する実圧力 X とロアスプリング 1 0 6の歪み量 との関係を定めたマップを示す。 上記ステップ 1 8 6では、 図 1 1に示すマップ を参照することにより、 ロアスプリング 1 0 6の歪み量が実圧力 X に換算され 。
上記ステップ 1 8 6の処理が終了すると、 以後、 上記ステップ 1 2 2以降の処 理が実行される。
上記の処理は、 吸気弁 4 0の開弁要求が生じている場合に実行される処理であ るが、 本実施例においては、 第 1実施例の場合と同様に、 吸気弁 4 0の閉弁要求 時、 排気弁 6 0の開弁要求時、 および、 排気弁 6 0の閉弁要求時にも、 上記と同 様の処理が実行される。
上記の処理によれば、 アツパースプリング 1 0 4およびロアスプリング 1 0 6 の歪み量を吸気弁 4 0および排気弁 6 0に作用する実圧力に換算し、 その圧力に 基づいてアッパーコイル 9 8およびロアコイル 1 0 0に供給する励磁電流を適宜 増減させることで、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0を確実に、 かつ、 少ない消費電 力で開閉駆動させることができる。 従って、 本実施例の制御装置によれば、 電磁 駆動弁 7 8, 8 0を備える内燃機関 1 0を適正に作動させることができる。
尚、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4が上記ステップ 1 8 2およ び 1 8 4の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 4記載の 「歪み量検 出手段」 が実現されている。
ところで、 上記の実施例においては、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0に作用する 圧力を、 アツパースプリング 1 0 4およびロアスプリング 1 0 6の歪み量に基づ いて検出することとしている力 \ それらの圧力は、 アッパースプリング 1 0 4お よびロアスプリング 1 0 6の全長に基づいて検出してもよい。 この場合、 ェンジ ン E C U 7 4力 吸気弁 4 0または排気弁 6 0の開弁または閉弁要求が生じた後 、 所定時間が経過した時点で上記全長を検出することにより請求の範囲のクレー ム 5記載の 「全長検出手段」 が実現される。
次に、 本発明の第 3実施例について説明する。 本実施例のシステムは、 上記図 1に示すシステム構成において、 エンジン E C U 7 4に、 上記図 4乃至図 7に示 す制御ルーチンに変えて図 1 2および図 1 3に示す一連の処理を主要部とする制 御ルーチンを実行させることにより実現される。
図 1 2および図 1 3は、 エンジン E C U 7 4において実行される制御ルーチン の一部のフローチヤ一トを示す。 本実施例において実行される制御ルーチンは、 その処理が終了する毎に繰り返し起動されるルーチンである。 尚、 図 1 2および 図 1 3において、 上記図 4に示すステップと同一の逃理を実行するステップにつ いては、 同一の符号を付して、 その説明を簡略または省略する。
エンジン E C U 7 4は、 上記の制御ルーチンが起動されると、 先ずステップ 1 1 0の処理を実行する。 その結果、 吸気弁の開弁要求が生じていると判断すると 、 ステップ 1 1 2〜1 1 6の処理を実行し、 次いでステップ 1 9 4の処理を実行 する。
ステップ 1 9 4では、 燃焼室 4 4の筒内圧 P ,。i を時間で積分する。
ステップ 1 9 6では、 吸気弁 4 0が全開状態であるか否かが判別される。 その 結果、 吸気弁 4 0が全開状態でない、 すなわち、 吸気弁 4 0が開弁位置と閉弁位 置との間で変位していると判別される場合は、 再び上記ステップ 1 1 6の処理が 実行される。 そして、 吸気弁 40が全開状態であると判別された場合は、 次にス テツプ 1 98の処理が実行される。
ステップ 1 98では、 吸気弁 40の開弁要求が生じた後、 吸気弁 40が開弁位 置に到達するまでの筒内圧 P«。i の積分値が、 吸気弁 40に作用する圧力 X に 換算される。 そして、 換算された圧力 X は、 現在の機関回転数 NEおよび現在 の内燃機関の負荷 Qに対応する圧力 X。i (NE, Q) として記憶される。
ステップ 200では、 カウンタ CNT (NE, Q) のインクリメン卜が行われ る。 カウンタ CNT (NE, Q) は、 機関回転数 NEおよび負荷 Qで定まる運転 条件下で吸気弁 40の開弁要求が生じた回数を計数するカウン夕である。
ステップ 202では、 上記ステップ 1 98で得られた圧力 X。i (NE, Q) が 、 今回の処理が実行される以前の圧力 X。i (NE, Q) の最大値 Max {Xoi ( NE, Q) } 以上であるかが判別される。 その結果、 X。i (NE, Q) ≥Max {X。i (NE, Q) } が成立すると判別される場合は、 次にステップ 204の処 理が実行される。 一方、 上記の条件が成立しないと判別される場合は、 次にステ ップ 206の処理が実行される。
ステップ 204では、 最大値 Max {Xoi (NE, Q) } 、 今回の処理サイ クルで検出された圧力 X。i (NE, Q) に更新される。 本ステップ 204の処理 が実行されることにより、 吸気弁 40に作用する圧力の最大値 Max {Xoi (N E, Q) } は逐次変更される。
ステップ 206では、 上記ステツプ 200でカウントされた吸気弁 40の開弁 要求回数 CNT (NE, Q) が所定回数 n。 以上か否かが判別される。 その結果 、 CNT (NE, Q) ≥n。 が成立すると判別される場合は、 次にステップ 20 8の処理が実行される。 一方、 上記の条件が成立しないと判別される場合は、 次 にステップ 1 22の処理が実行される。
ステップ 208では、 所定回数 n。 回の開弁要求が生ずる間に発生した圧力 X 。, (NE, Q) の最大値 Max {Xoi (NE, Q) } が、 機関回転数 NEおよび 負荷 Qの運転条件下で吸気弁 40に作用する圧力の推定値 Pv。i (NE, Q) と して設定される。 上記の処理によれば、 同一の運転条件 (NE, Q) の下で、 吸 気弁 4 0に対して所定回数]!。 の開弁要求が生ずる毎に、 その運転条件下で吸気 弁 4 0に作用する圧力の推定値 P v。i (N E, Q) が適切な値に更新される。 ステップ 2 1 0では、 開弁要求回数を計数するカウンタ C NT (N E, Q) が リセッ卜される。 上記ステップ 2 1 0の処理が終了すると、 以後、 ステップ 1 2 2〜1 2 6の処理が実行された後、 今回のルーチンが終了される。
上記ステップ 2 0 8で推定値 P v。i (N E, Q) が設定されると、 その後その 値は、 学習値として用いられる。 より具体的には、 上記ステップ 2 0 8で設定さ れた推定値 P v。i (N E, Q) は、 本ルーチン中でステップ 1 2 2の処理が実行 される毎に、 各サイクルの実行に伴って検出される圧力 X。i (N E, Q) と比較 されるしきい値として用いられる。
上記の処理によれば、 吸気弁 4 0に現実に作用する圧力 X。i (N E, Q) と学 習値 P v。i (N E, Q) との比較に基づいて励磁電流の調整を行うことができる 。 この場合、 内燃機関の固体差等に影響されることなく、 吸気弁 4 0を開弁させ る際の励磁電流を適正に調整することが可能である。
本実施例において、 エンジン E C U 7 4は、 第 1実施例の場合と同様に、 吸気 弁 4 0に対して閉弁要求が生じた場合、 および、 排気弁 6 0に対して開弁または 閉弁要求が生じた場合にも、 上記図 1 2および図 1 3に示す処理と同様の処理を 実行する。 このため、 本実施例のシステムによれば、 内燃機関の個体差等に影響 されることなく、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0の開弁および閉弁時の励磁電流を 全て適正に調整することができる。
ところで、 上述した第 1乃至第 3実施例では、 アッパーコイル 9 8およびロア コイル 1 0 0に供給する励磁電流を、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0に作用する実 圧力と推定値との差に基づいて増減させ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い。 すなわち、 励磁電流を、 予め吸気弁 4 0および排気弁 6 0を確実に開閉駆動できる基準の値に設定しておき、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0が開弁または閉弁し易いと判断される場合にのみ、 励磁電流を実圧力に基づい て減少補正することとしてもよい。 また、 同様に、 励磁電流を、 予め小さな値に 設定しておき、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0が開弁または閉弁し難いと判断され る場合にのみ、 励磁電流を実圧力に基づいて増加補正することとしてもよい。 次に、 上記図 1乃至図 3と共に、 図 1 4乃至図 1 8を参照して、 本発明の第 4 実施例について説明する。
本実施例のシステムは、 上記図 1に示すシステム構成において、 エンジン E C U 7 4に図 1 6に示す制御ルーチンを実行させることにより実現される。
図 1 4は、 閉弁位置から開弁位置に向かう排気弁 6 0の変位(図 1 4 (A) ) 、 および、 排気弁 6 0を備える電磁駆動弁 8 0のロアコイル 1 0 0に対する指令 電流の波形 (図 1 4 ( B) ) を示す。
図 1 4 ( B) に示す如く、 ロアコイル 1 0 0に対する指令電流は、 排気弁 6 0 が閉弁位置から開弁位置に向かって変位する過程の所定時期に " 0 " から吸引電 流 I 1に立ち上げられる。 以下、 図 1 4 ( B) において指令電流が " 0 " に維持 される期間をオフ期間 t 1と称す。
オフ期間 t 1の後、 指合電流は吸引期間 t 2の間だけ吸引電流 I 1に維持され る。 吸引期間 t 2は、 その終了時期が、 ほぼ排気弁 6 0が開弁位置に到達する時 期と一致するように設定されている。 吸引期間 t 2の後、 指令電流は、 減少期間 t 3にわたりその値を吸引電流 I 1から保持電流 I 2に減少させる。 そして、 減 少期間 t 3が終了した後、 指令電流は、 以後、 排気弁 6 0の閉弁要求が生ずるま で保持電流 I 2に維持される。
上記の指令電流によれば、 排気弁 6 0が開弁位置に接近する過程で大きな電磁 力を発生させることにより、 排気弁 6 0を確実に開弁位置まで変位させることが できる。 また、 排気弁 6 0が開弁位置に到達する際に電磁力を減少させ、 更に、 排気弁 6 0を開弁位置に維持する期間中、 電磁力を小さな値に維持することによ り、 優れた静粛性と優れた省電力特性とを実現することができる。
指令電流が上記の如く変化する場合、 排気弁 6 0を開弁位置に引き寄せる電磁 力を大きくするうえでは、 オフ期間 t 1を短く、 吸引時間 t 2および減少期間 t 3を長く、 また、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2を大きく設定することが有利 である。 一方、 電磁駆動弁 8 0において優れた省電力特性を実現するうえでは、 オフ期間 t 1を長く、 吸引時間 t 2および減少期間 t 3を短く、 また、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2を小さく設定することが有利である。
吸気弁 4 0および排気弁 6 0がー方の変位端(開弁位置および閉弁位置のうち の一方の位置) から他方の変位端(開弁位置および閉弁位置のうちの他方の位置 ) に向けて変位する際に、 その変位を妨げる方向に作用する力の大きさは、 内燃 機関の筒内圧やポート圧に大きく影響される。 従って、 優れた省電力特性と安定 した作動性とを共に実現するためには、 筒内圧やポート圧に応じて指令電流の波 形を調整することが有効である。
図 1 5は、 内燃機関の筒内圧と、 排気弁 6 0および吸気弁 4 0のリフト量との 関係を表すタイムチャートを示す。 内燃機関の筒内圧は、 内燃機関において爆発 工程が実行されることにより大きな値となる。 このため、 内燃機関の筒内圧は、 図 1 5に示す如く、 排気弁 6 0が開弁する直前に最大値をとる。 そして、 排気弁 6 0は、 ある程度高圧の筒内圧が残存する状況下で開弁し始める。
内燃機関の筒内圧は、 排気弁 6 0が開弁位置から閉弁位置に向けて変位する時 点、 吸気弁 4 0が閉弁位置から開弁位置に向けて変位する時点、 および、 吸気弁 4 0が開弁位置から閉弁位置に向けて変位する時点では、 十分に低い圧力に維持 されている。 このため、 吸気弁 4 0および排気弁 6 0の開閉時における特性のう ち、 特に排気弁 6 0の開弁動作時の特性は、 筒内圧に多大な影響を受ける。 この ため、 排気弁 6 0の開弁要求が生じた際に、 電磁駆動弁 8 0のロアコイル 1 0 0 に対する指合電流の波形を筒内圧に応じて調整することは、 内燃機関の特性を改 善するうえで特に有効である。
ところで、 内燃機関のサージタンク 2 0や吸気ポート 2 8の内圧は、 内燃機関 が停止した後大気圧となる。 従って、 内燃機関の始動時は、 スロットルバルブ 2 2が全閉状態であっても、 内燃機関に対して多量の空気(およびその空気量に対 応ずる燃料) が供給される。 このため、 内燃機関の始動時には、 スロットルバル ブ 2 2が全開である場合と同等の大きな筒内圧が発生する。
内燃機関の始動時のように、 大きな筒内圧の発生が予想される状況下では、 排 気弁 6 0の開弁時に大きな電磁力を発生させることが望ましい。 このため、 その ような状況下では、 電磁駆動弁 8 0のロアコイル 1 0 0に対する指令電流を大き な値に設定することが適切である。
本実施例のシステムは、 上述した種々の点に着目して、 排気弁 6 0の開弁時に 電磁駆動弁 8 0のロアコイル 1 0 0に供給する指令電流を、 ①内燃機関の始動時 には所定の大電流とし、 ②内燃機関が通常運転に以降した後は、 予め設定たマツ プを参照することにより、 筒内圧と排気ポート圧とに基づレ、て設定する点に特徴 を有している。
図 1 6は、 上記の機能を実現すベくエンジン E C U 7 4が実行する制御ルーチ ンのフローチャートを示す。 図 1 6に示すルーチンは、 排気弁 6 0に対する開弁 要求が生ずる毎に起動されるルーチンである。 図 1 6に示すルーチンが起動され ると、 先ずステップ 2 2 0の処理が実行される。
ステップ 2 2 0では、 内燃機関が始動された後、 所定の Nサイクルが終了して いるか否かが判別される。 Nサイクルは、 サージタンク 2 0や吸気ポート 2 8の 内圧が適正な負圧となるのに必要なサイクル数である。 上記の判別の結果、 Nサ ィクルが終了していないと判別される場合は、 次にステップ 2 2 2の処理が実行 される。
ステップ 2 2 2では、 電磁駆動弁 8 0のロアコイル 1 0 0に対する指令電流を WO T (スロットル全開) 相当波形とする処理が実行される。 W〇T相当波形は 、 オフ期間 t 1を最小値とし、 吸引期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1およ び保持電流 I 2をそれらの最大値とした電流波形である。 WO T相当波形によれ ば、 燃焼室 4 4に大きな筒内圧が発生する始動時においても、 確実に排気弁を開 弁位置まで変位させることができる。
ステップ 2 2 4では、 今回の処理サイクルで設定された指令電流を出力する処 理が実行される。 本ステップの処理が終了すると、 今回のルーチンが終了される o
本ルーチン中、 上記ステップ 2 2 0で、 内燃機関の始動後 Nサイクルが終了し ていると判別された場合は、 次にステップ 2 2 6の処理が実行される。
ステップ 2 2 6では、 筒内圧センサ 5 4の出力信号に基づいて筒内圧が取り込 まれる。 本ステップ 2 2 6の処理は、 排気弁 6 0の開弁要求が生じた直後、 すな わち、 筒内圧がほぼ最大値を示す時期に実行される。 このため、 本ステップ 2 2 6で取り込まれた筒内圧によれば、 排気弁 6 0が開弁方向に変位する際に、 その 変位を妨げる方向の力を発生する筒内圧の大きさを精度良く推定することができ る。 ステップ 2 2 8では、 排気ポート圧センサ 6 4の出力信号に基づいて排気ポー ト圧が検出される。
ステップ 2 3 0では、 筒内圧と排気ポート圧との差圧を求めることにより排気 弁 6 0に作用する圧力が検出され、 更に、 検出された圧力に基づいて、 指令電流 の波形を決める t l〜t 3 , I 1および I 2が演算される力、、 或いは、 筒内圧と 排気ポート圧とに基づいて、 t l〜t 3, I 1および I 2がマップから演算され る。
図 1 7は、 エンジン E C U 7 4が記憶するオフ期間 t 1のマップを示す。 上記 ステップ 2 3 0では、 図 1 7に示すマップに従って、 オフ期間 t 1が設定される 。 上記のマップによれば、 オフ期間 t 1は、 筒内圧が大きいほど、 また、 排気ポ 一ト圧が小さいほど短い値に設定される。
図 1 8は、 エンジン E C U 7 4が記憶する吸引期間 t 2のマップを示す。 ェン ジン E C U 7 4は、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2についても 図 1 8と同様の傾向を示すマップを記憶している。 上記ステップ 2 3 0では、 そ れらのマップに従って吸弓 I期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電 流 I 2が設定される。 上記のマップによれば、 吸引期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸 引電流 I 1および保持電流 I 2は、 筒内圧が大きいほど、 また、 排気ポート圧が 小さいほど長い値または大きな値に設定される。
上記ステップ 2 3 0の処理が終了すると、 上記ステップ 2 2 4の処理が実行さ れた後、 今回のル一チンが終了される。 上記の処理によれば、 内燃機関が通常運 転状態に移行した後、 筒内圧および排気ポート圧に基づいて、 排気弁 6 0が開弁 方向に変位し易い場合には指令電流を小さくし、 また、 排気弁 6 0が開弁方向に 変位し難い場合には指令電流を大きくすることができる。 このため、 本実施例の システムによれば、 内燃機関の運転中、 常に優れた省電力特性と安定した作動性 とを実現することができる。
尚、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4が、 上記ステップ 2 2 6の 処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 1記載の 「圧力検出手段」 およ び請求の範囲のクレーム 2記載の 「筒内圧検出手段」 が、 上記ステップ 2 3 0の 処理を実行することにより前記クレーム 1記載の 「電磁力調整手段」 力、 更に、 上記ステップ 2 2 8の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 3記載の 「ポート圧検出手段」 が、 それぞれ実現されている。
また、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4が、 上記ステップ 2 2 0 の処理を実行することにより、 請求の範囲のクレーム 9記載の 「大圧力状態検出 手段 J 力、 上記ステップ 2 2 2の処理を実行することにより前記クレーム 9記載 の 「電磁力調整手段」 力 それぞれ実現されている。
ところで、 上記の実施例においては、 指令電流の波形を決定するにあたり、 排 気ポート圧を考慮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 い。 すなわち、 排気ポート圧は、 筒内圧ほど大きな変化を示さないため、 必ずし もその値を指令電流に反映させる必要はない。
また、 上記の実施例においては、 排気ポート圧を、 排気ポート圧センサ 6 4を 用いて直接検出することとしているが、 排気ポ一ト圧を検出する手法はこれに限 定されるものではなく、 例えば、 機関回転数 N E、 サージタンク 2 0の内圧等に 基づいて、 排気ポート圧を間接的に検出することとしてもよい。
更に、 上記の実施例においては、 排気弁の開弁時における指合電流のみを筒内 圧等に基づいて調整することとしているが、 本発明の適用はこれに限定されるも のではなく、 排気弁の閉弁時における指令電流、 吸気弁の開弁時または閉弁時に おける指令電流を、 筒内圧等に基づし、て調整することとしてもよい。
次に、 上記図 1乃至図 3と共に、 図 1 9乃至図 2 1を参照して、 本発明の第 5 実施例について説明する。 本実施例のシステムは、 上記図 1に示すシステム構成 において、 エンジン E C U 7 4に、 図 1 9に示す制御ルーチンを実行させること により実現される。 上述した第 4実施例のシステムは、 内燃機関の筒内圧を筒内 圧センサ 5 4により直接的に検出している。 本実施例のシステムは、 内燃機関の 筒内圧をスロットル開度 T Aから間接的に検出する点に特徴を有している。 図 1 9は、 上記の機能を実現すベくエンジン E C U 7 4が実行する制御ル一チ ンのフローチャートを示す。 図 1 9に示すルーチンは、 排気弁 6 0の開弁要求が 生ずる毎に起動されるルーチンである。 尚、 図 1 9において、 上記図 1 6に示す ステップと同一の処理を実行するステップについては同一の符号を付してその説 明を省略する。 図 1 9に示すルーチンでは、 上記ステップ 2 2 0で、 内燃機関の始動後 Nサイ クルの運転が終了していると判別されると、 次にステップ 2 3 2の処理が実行さ れる。
ステップ 2 3 2では、 スロットル開度センサ 2 4の出力信号に基づいて、 スロ ットル開度 T Aが取り込まれる。 内燃機関には、 スロッ トル開度 T Aに応じた吸 入空気量が流入する。 従って、 燃焼室 4 4内には、 スロットル開度 T Aに応じた 筒内圧が発生する。 このため、 本実施例において、 エンジン E C U 7 4は、 本ス テツプ 2 3 2で検出したスロットル開度 T Aに基づいて内燃機関の筒内圧を推定 する。
上記の処理によりスロットル開度 T Aが検出されると、 次いで排気ポート圧の 取り込みが行われ (ステップ 2 2 8 ) た後、 ステップ 2 3 4の処理が実行される ステップ 2 3 4では、 スロットル開度 T Aに基づいて、 内燃機関に急加速が要 求されているか否かが判別される。 本ステップ 2 3 4では、 具体的には、 スロッ トル開度 TAの微分値 dTA/dtが所定値を超えている場合に急加速が要求されてい ると判断される。 上記の判別の結果、 急加速が要求されていないと判別された場 合は、 次にステップ 2 3 6の処理が実行される。
ステップ 2 3 6では、 スロッ トル開度 TAに基づいて、 内燃機関に急減速が要 求されているか否かが判別される。 本ステップ 2 3 6では、 具体的には、 スロッ トル開度 T Aの微分値 dTA/dtが負の所定値を下回つている場合に急減速が要求さ れていると判断される。 上記の判別の結果、 急減速が要求されていないと判別さ れた場合は、 内燃機関が定常運転中であると判断できる。 この場合、 次にステツ プ 2 3 8の処理が実行される。
ステップ 2 3 8では、 指令電流の設定に用いられるマップが通常のマップに設 定される。
図 2 0は、 エンジン E C U 7 4が記憶するオフ期間 t 1につレ、ての通常のマッ プを示す。 上記ステップ 2 3 8の処理が実行されると、 図 2 0に示すマップがォ フ期間 t 1のマップとして設定される。 図 2 0に示すマップによれば、 オフ期間 t 1は、 スロッ トル開度 T Aが大きいほど、 また、 排気ポート圧が小さいほど短 い値に設定される。
図 2 1は、 エンジン E C U 7 4が記憶する吸弓 I期間 t 2についての通常のマツ プを示す。 エンジン E C U 7 4は、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2についても図 2 1と同様の傾向を示すマップを記憶している。 それらのマツ プによれば、 吸引期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2は 、 スロッ トル開度が大きいほど、 また、 排気ポート圧が小さいほど長い値または 大きな値に設定される。
ステップ 2 4 0では、 設定されたマップに従って、 スロットル開度 TAおよび 排気ポート圧に基づいて、 オフ期間 t 1、 吸引期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸引電 流 I 1および保持電流 I 2が演算される。 本ステップ 2 4 0の処理が終了すると 、 以後、 上記ステップ 2 2 4の処理が実行された後、 今回のルーチンが終了され 。
上記の処理によれば、 内燃機関が定常運転状態にある場合に、 スロットル開度 TAおよび排気ポート圧に基づいて、 指令電流を、 排気弁 6 0に作用する圧力を 考慮した適正な波形に設定することができる。 このため、 本実施例のシステムに よれば、 このような状況下で、 優れた省電力特性と安定した作動性とを確保する ことができる。
本ルーチン中、 上記ステップ 2 3 6で、 内燃機関の急減速が要求されていると 判別された場合は、 次にステップ 2 4 2の処理が実行される。 一方、 上記ステツ プ 2 3 4で、 内燃機関に急加速が要求されていると判別された場合は、 次にステ ップ 2 4 4の処理が実行される。
ステップ 2 4 2では、 指令電流の設定に用いられるマップが減速時用のマップ に設定される。
ステップ 2 4 4では、 指令電流の設定に用いられるマップが加速時用のマップ に設定される。
これらの処理が終了すると、 以後、 上記ステップ 2 4 0 , 2 2 4の処理が実行 された後、 今回のルーチンが終了される。
上述の如く、 本実施例のシステムでは、 排気弁 6 0に作用する圧力を、 より具 体的には、 排気弁 6 0に作用する筒内圧を、 スロットル開度 T Aを基礎として間 接的に検出している。 スロットル開度 TAは、 内燃機関の定常運転中は、 精度良 く筒内圧に対応する。 しかしながら、 内燃機関の加速中や減速中は、 内燃機関の 吸入空気量がスロットル開度 T Aの変化に対して遅延して変化する。 このため、 このような過渡状態においては、 スロットル開度 T Aと筒内圧とにずれが生ずる ことがある。
本実施例において、 上記ステップ 2 4 2および 2 4 4で設定される減速時用マ ップおよび加速時用マップは、 通常のマップを、 過渡状態におけるスロットル開 度 T Aと筒内圧とのずれ分を考慮して修正したマップである。 より具体的には、 加速時用マップは、 吸入空気量の増量遅れを考慮して、 通常マップに比して指令 電流が小さくなるように設定されており、 一方、 減速時用マップは、 吸入空気量 の減量遅れを考慮して、 通常マップに比して指令電流が大きくなるように設定さ れている。
上記の如く、 加速時および減速時に通常マップと異なるマツプを用いることに よれば、 内燃機関が過渡状態であっても、 スロッ トル開度 TAと排気ポート圧と に基づいて、 排気弁 6 0の開弁時における指令電流を適正な波形に設定すること ができる。 このため、 本実施例のシステムによれば、 内燃機関の運転状態に関わ らず、 常に優れた省電力特性と安定した作動性とを実現することができる。 尚、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4力% 上記ステップ 2 3 2の 処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 1記載の 「圧力検出手段」 が、 上記ステップ 2 4 0の処理を実行することにより前記クレーム 1記載の 「電磁力 調整手段」 が、 それぞれ実現されている。
また、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4力 \ 上記ステップ 2 3 2 の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 6記載の 「負荷検出手段」 力 、 上記ステップ 2 2 8の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 7記載 の 「ポート圧検出手段」 力 \ それぞれ実現されている。
また、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4力 \ 上記ステップ 2 3 4 および 2 3 6の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 8記載の 「過渡 状態検出手段」 が、 上記ステップ 2 4 2 , 2 4 4および 2 4 0の処理を実行する こと^ J り前記クレーム 8記載の 「電磁力調整手段」 、 それぞれ実現されてい る。
ところで、 上記の実施例においては、 内燃機関の加速時および減速時に、 定常 状態時と異なるマップを用いることで制御精度の向上を図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、 内燃機関の加速時および減速時に、 そ れぞれ、 指令電流を内燃機関の過渡状態の影響を考慮した所定の波形に設定する こととしてもよレ、。
また、 上記の実施例においては、 指令電流の波形を決定するにあたり、 排気ボ ―ト圧を考慮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、 排気ポート圧を考慮せずに指令電流を設定することとしてもよい。
また、 上記の実施例においては、 排気ポート圧を直接検出することとしている が、 排気ポート圧は、 機関回転数 N E、 サージタンク 2 0の内圧等に基づいて間 接的に検出してもよい。
更に、 上記の実施例においては、 排気弁の開弁時における指令電流のみを筒内 圧等に基づレ、て調整することとしているが、 本発明の適用はこれに限定されるも のではなく、 排気弁の閉弁時における指令電流、 吸気弁の開弁時または閉弁時に おける指令電流を、 筒内圧等に基づいて調整することとしてもよい。
次に、 上記図 1乃至図 3と共に、 図 2 2乃至図 2 4を参照して、 本発明の第 6 実施例について説明する。 本実施例のシステムは、 上記図 1に示すシステム構成 において、 エンジン E C U 7 4に、 図 2 2に示す制御ルーチンを実行させること により実現される。 上述した第 5実施例のシステムは、 内燃機関の筒内圧をスロ ットル開度 T Aから間接的に検出している。 本実施例のシステムは、 内燃機関の 筒内圧を吸気管負圧 P Mから間接的に検出する点に特徵を有している。
図 2 2は、 上記の機能を実現すベくエンジン E C U 7 4が実行する制御ルーチ ンのフローチャートを示す。 図 2 2に示すルーチンは、 排気弁 6 0の開弁要求が 生ずる毎に起動されるルーチンである。 尚、 図 2 2において、 上記図 1 9に示す ステップと同一の処理を実行するステップにつ 、ては同一の符号を付してその説 明を省略する。
図 1 9に示すルーチンでは、 上記ステップ 2 3 2でスロットル開度 T Aが検出 された後、 ステップ 2 4 6の処理が実行される。 ステップ 2 4 6では、 吸気圧センサ 2 7の出力信号に基づいて、 吸気管負圧 P Mが取り込まれる。 内燃機関の燃焼室 4 4には、 吸気管負圧 P Mに応じた筒内圧 が発生する。 このため、 本実施例において、 エンジン E C U 7 4は、 本ステップ 2 4 6で検出した吸気管負圧 P Mに基づいて内燃機関の筒内圧を推定する。 上記の処理により吸気管負圧 P Mが検出されると、 次いで排気ポー卜圧の取り 込みが行われ (ステップ 2 2 8 ) た後、 スロッ トル開度 T Aに基づく加減速状態 の判定が行われる (ステップ 2 3 4、 2 3 6 ) 。 その結果、 内燃機関が定常状態 であれば通常のマップが (ステップ 2 3 8 ) 、 減速中であれば減速時用マップが (ステプ 2 4 2 ) 、 また、 加速中であれば加速時用マップが (ステップ 2 4 4 ) それぞれ指令電流設定用のマップとして設定される。
図 2 3は、 エンジン E C U 7 4が記憶するオフ期間 t 1についての通常のマツ プを示す。 上記ステップ 2 3 8の処理が実行されると、 図 2 3に示すマップがォ フ期間 t 1のマップとして設定される。 図 2 3に示すマップによれば、 オフ期間 t 1は、 吸気管負圧 P Mが高圧であるほど、 また、 排気ポート圧が小さいほど短 い値に設定される。
図 2 4は、 エンジン E C U 7 4が記憶する吸引期間 t 2についての通常のマツ プを示す。 エンジン E C U 7 4は、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2についても図 2 4と同様の傾向を示すマップを記憶している。 それらのマツ プによれば、 吸引期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2は 、 吸気管負圧 P M大きいほど、 また、 排気ポート圧が小さいほど長い値または大 きな値に設定される。
本実施例において、 上記ステップ 2 4 2および 2 4 4で設定される減速時用マ ップおよび加速時用マップは、 通常のマップを、 過渡状態における吸気管負圧 P Mと筒内圧とのずれ分を考慮して修正したマップである。 より具体的には、 加速 時用マップは、 吸入空気量の増量遅れを考慮して、 通常マップに比して指令電流 が小さくなるように設定されており、 一方、 減速時用マップは、 吸入空気量の減 量遅れを考慮して、 通常マップに比して指令電流が大きくなるように設定されて いる。
ステップ 2 4 8では、 上記の如く設定されたマップに従って、 吸気管負圧 P M および排気ポート圧に基づいて、 オフ期間 t 1、 吸引期間 t 2、 減少期間 t 3、 吸引電流 I 1および保持電流 I 2が演算される。 本ステップ 2 4 8の処理が終了 すると、 以後、 上記ステップ 2 2 4の処理が実行された後、 今回のルーチンが終 了される。
上記の処理によれば、 内燃機関の運転状態に関わらず、 常に排気弁 6 0の開弁 時における指令電流を、 吸気管負圧 P Mおよび排気ポ一ト圧に基づい適正な波形 に設定することができる。 このため、 本実施例のシステムによれば、 内燃機関の 運転状態に関わらず、 常に優れた省電力特性と安定した作動性とを実現すること ができる。
尚、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4が、 上記ステップ 2 3 2の 処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 1記載の 「圧力検出手段」 が、 上記ステップ 2 4 8の処理を実行することにより前記クレーム 1記載の 「電磁力 調整手段」 力、 それぞれ実現されている。
また、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4が、 上記ステップ 2 4 6 の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 6記載の 「負荷検出手段 J が 、 上記ステップ 2 2 8の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 7記載 の 「ポート圧検出手段」 が、 それぞれ実現されている。
また、 上記の実施例においては、 エンジン E C U 7 4が、 上記ステップ 2 3 4 および 2 3 6の処理を実行することにより請求の範囲のクレーム 8記載の 「過渡 状態検出手段」 が、 上記ステップ 2 4 2 , 2 4 4および 2 4 8の処理を実行する ことにより前記クレーム 8記載の 「電磁力調整手段」 が、 それぞれ実現されてい 。
ところで、 上記の実施例においては、 内燃機関の加速時および減速時に、 定常 状態時と異なるマップを用いることで制御精度の向上を図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、 内燃機関の加速時および減速時に、 そ れぞれ、 指令電流を予め定めていた所定の波形に設定することとしてもよい。 また、 上記の実施例においては、 指令電流の波形を決定するにあたり、 排気ポ 一ト圧を考慮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、 排気ポート圧を考慮せずに指令電流を設定することとしてもよい。 また、 上記の実施例においては、 排気ポート圧を直接検出することとしている が、 排気ポート圧は、 機関回転数 NE、 吸気管負圧 PM等に基づいて間接的に検 出してもよい。
また、 上記の実施例においては、 排気弁の開弁時における指合電流のみを筒内 圧等に基づいて調整することとしているが、 本発明の適用はこれに限定されるも のではなく、 排気弁の閉弁時における指令電流、 吸気弁の開弁時または閉弁時に おける指令電流を、 筒内圧等に基づ 、て調整することとしてもよい。
更に、 上記の実施例においては、 内燃機関の筒内圧を吸気管負圧 PMに基づい て間接的に検出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 、 内燃機関が吸入空気量を検出するェアフロ一メータを備えている場合には、 吸 気管負圧 PMに変えて、 吸入空気量に基づいて同様の手法で筒内圧を推定するこ ととしてもよレ、。
更に、 本発明は上述した実施例のみに限定されるものではなく、 また本発明の 範囲から逸脱することなく様々な改良された実施例が考えられる。

Claims

請求の範囲
1. 弾性体の発するパネ力と、 電磁石の発する電磁力とを協働させて弁体を開 閉動作させる電磁駆動弁の制御装置であつて、
前記弁体(4 0) に作用する圧力を直接的または間接的に検出する圧力検出手 段(74、 1 1 6— 1 20、 226、 232) と、
前記弁体を一方の変位端から他方の変位端に変位させる際に、 前記弁体を前記 他方の変位端に向けて付勢する電磁力の大きさを、 前記弁体に作用する圧力に応 じて調整する電磁力調整手段(74、 1 22— 1 26、 230、 240、 248
) と、
を備えることを特徴とする電磁駆動弁の制御装置。
2. 前記圧力検出手段は、 内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段(74 、 1 1 6、 226) を備え、 前記筒内圧に基づいて前記弁体に作用する圧力を検 出することを特徴とする前記クレーム 1記載の電磁駆動弁の制御装置。
3. 前記圧力検出手段は、 更に、 内燃機関のポート圧を直接的または間接的に 検出するポート圧検出手段(74、 1 1 8、 228) を備え、 前記筒内圧と前記 ポート圧との差圧に基づいて前記弁体に作用する圧力を検出することを特徴とす る前記クレーム 2記載の電磁駆動弁の制御装置。
4. 前記圧力検出手段は、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて 変位し始めた後、 所定時間が経過した時点での前記弾性体の歪み量を検出する歪 み量検出手段(74、 1 82、 1 84) を備え、 前記歪み量に基づいて前記弁体 に作用する圧力を検出することを特徴とする前記クレーム 1記載の電磁駆動弁の 制御装置。
5. 前記圧力検出手段は、 前記弁体が一方の変位端から他方の変位端に向けて 変位し始めた後、 所定時間が経過した時点での前記弾性体の全長を検出する全長 検出手段 (74) を備え、 前記全長に基づいて前記弁体に作用する圧力を検出す ることを特徴とする前記クレーム 1記載の電磁駆動弁の制御装置。
6. 前記圧力検出手段は、 内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段(74、 2 32、 24 6 ) を備え、 前記負荷に基づいて前記弁体に作用する圧力を検出する ことを特徴とする前記クレーム 1記載の電磁駆動弁の制御装置。
7. 前記圧力検出手段は、 更に、 内燃機関のポート圧を直接的または間接的に 検出するポート圧検出手段 (74、 228) を備え、 前記負荷と前記ポート圧と に基づいて前記弁体に作用する圧力を検出することを特徴とする前記クレ一ム 6 記載の電磁駆動弁の制御装置。
8. 内燃機関の負荷の変化が予測される状態を検出する過渡状態検出手段 (7 4、 234、 236 ) を備え、
前記電磁力調整手段は、 前記負荷の変化が予測される場合に、 前記負荷の変化 を考慮して電磁力を調整する (74、 240、 242、 244、 248 ) ことを 特徵とする前記クレーム 7記載の電磁駆動弁の制御装置。
9. 前記弁体に所定の大圧力が作用する大圧力状態を検出する大圧力状態検出 手段(74、 220 ) を備え、
前記電磁力調整手段は、 前記大圧力状態が検出された際に、 前記電磁力を前記 大圧力に応じた値に調整する (74、 222) ことを特徴とする前記クレーム 1 記載の電磁駆動弁の制御装置。
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