JP2002364391A - 電磁駆動弁の中立位置変化検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弁体が中立位置にて静止されることのない電磁
駆動弁についてもその中立位置の変化を的確に検出する
ことのできる電磁駆動弁の中立位置変化検出装置を提供
する。 【解決手段】弁体２は、アッパスプリング２４によって
開弁方向に、またロアスプリング１４によって閉弁方向
にそれぞれ付勢されることで、これらの釣り合う中立位
置へと付勢されている。更に、この弁体２が全開位置及
び全閉位置のいずれかの終端位置に保持された状態から
一旦開放し、同弁体２を開放前の位置に引き付ける制御
を行なう。この間の弁体２の変位態様を変位量センサ４
２にて監視し、開放位置からの最大の変位量を測定す
る。この測定された最大の変位量の基準値に対する変化
に基づいて中立位置の変化を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、開弁方向及び閉弁
方向に付勢する付勢部材の付勢力によってそれらの釣り
合う中立位置へと付勢される弁体を電磁石の電磁力によ
って開閉駆動する電磁駆動弁に適用されて、その経時変
化等に伴う中立位置の変化を検出する電磁駆動弁の中立
位置変化検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記電磁駆動弁の駆動制御に際しては、
その作動安定性を確保することはもとより、消費電力を
極力抑えることや、上記弁体の開閉に伴う騒音の発生を
抑えることも、その性能を問う上で重要な要素となって
いる。そこで通常、上記電磁石への通電パターンそのも
のを予めこれらの要求を満たし得るように設定するなど
の工夫がなされている。

【０００３】ただし、経時変化等により上記中立位置が
変化するようなことがあると、上記電磁石への通電パタ
ーン等、電磁駆動弁の駆動制御自体が不適切なものとな
り、弁体を駆動する電磁力が不足して脱調を招いたり、
電磁力が過多となって着座音が増大するなどの不都合が
生じることがある。

【０００４】そこで従来は、例えば特開平２０００−８
８９４号公報に見られるように、上記電磁石に電磁力が
生じておらず弁体が中立位置にて静止状態にあるときの
リフト位置から同弁体の中立位置の変化を検出し、この
検出結果に基づいて上記通電パターンを補正するなどの
提案もなされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように、弁体が中
立位置で静止することのある電磁駆動弁の場合には、上
記公報に記載の態様での中立位置変化の検出も確かに可
能である。しかし、他に例えば特開平２０００−１６１
０３２号公報に見られるように、機関停止時であっても
弁体が中立位置で静止されることなく、開弁位置又は閉
弁位置にて保持される電磁駆動弁となると、上記態様で
中立位置の変化を知ることはできず、同中立位置変化の
検出手法も汎用性の面でなお課題を残すものとなる。

【０００６】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、弁体が中立位置にて静止される
ことのない電磁駆動弁についてもその中立位置の変化を
的確に検出することのできる電磁駆動弁の中立位置変化
検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項１記載の発明は、開弁方向及び閉弁方向に付勢する付
勢部材の付勢力によってそれらの釣り合う中立位置へと
付勢される弁体が電磁石の電磁力によって開閉駆動され
る電磁駆動弁に適用されて前記弁体の中立位置の変化を
検出する電磁駆動弁の中立位置変化検出装置であって、
前記弁体が閉弁位置及び開弁位置のいずれかの終端位置
に保持された状態から同弁体を一旦開放した後、前記電
磁石に通電を行なって前記弁体を前記いずれかの終端位
置に引き付ける制御手段と、該制御手段によって前記弁
体を変位させたときの同弁体の変位態様から前記中立位
置の変化を検出する検出手段と、を備えることをその要
旨とする。

【０００８】上記構成では、弁体が閉弁位置及び開弁位
置のいずれかの終端位置に保持された状態から同弁体を
一旦開放した後、前記電磁石に通電を行なって前記弁体
を前記いずれかの終端位置に引き付けるとともに、この
間の弁体の変位態様に基づいて中立位置の変化を検出す
る。このため、上記構成は、弁体が中立位置にて静止状
態とされることがない場合であれ、電磁駆動弁の中立位
置の変化を検出することのできる汎用性の高いものとな
っている。すなわち、中立位置が変化していると、同中
立位置の変化していない場合と比べて弁体の変位態様に
変化が生じるため、弁体の変位態様を検出することで、
中立位置の変化を検出することができる。

【０００９】なお、こうした弁体の変位態様の変化に基
づいて中立位置の変化を検出する具体的な構成として
は、・請求項２記載の発明によるように、請求項１記載
において、前記制御手段は、前記弁体を一旦開放した
後、開放前の終端位置に戻すように同弁体を引き付ける
ものであり、前記検出手段は、前記弁体の前記開放前の
終端位置からの最大変位量を前記変位態様として測定
し、該最大変位量の基準値からの変化に基づき前記中立
位置の変化を検出するものである構成、・請求項３記載
の発明によるように、請求項１記載の発明において、前
記制御手段は、前記弁体を一旦開放した後、開放前の終
端位置に戻すように同弁体を引き付けるものであり、前
記検出手段は、前記弁体が開放されてから同弁体が再び
前記開放前の終端位置に到達するまでの所要時間を前記
変位態様として測定し、該所要時間の基準値からの変化
に基づき前記中立位置の変化を検出するものである構
成、・請求項４記載の発明によるように、請求項１記載
の発明において、前記制御手段は、前記弁体を一旦開放
した後、開放前の終端位置の他方の終端位置に同弁体を
引き付けるものであり、前記検出手段は、前記弁体が開
放されてから同弁体が前記他方の終端位置に到達するま
での所要時間を前記変位態様として測定し、該所要時間
の基準値からの変化に基づき前記中立位置の変化を検出
するものである構成、などとしてもよい。

【００１０】請求項５記載の発明は、請求項1〜４のい
ずれかに記載の発明において、前記制御手段は、前記弁
体が開弁位置側の終端位置に保持された状態及び閉弁位
置側の終端位置に保持された状態の双方からそれぞれ前
記弁体の開放並びに引き付けを行なうものであり、前記
検出手段は、前記弁体の前記開弁位置側の終端位置から
開放されたときの変位態様と前記閉弁位置側の終端位置
から開放されたときの変位態様との非対称性を加味して
前記中立位置の変化を検出するものであることをその要
旨とする。

【００１１】上記構成では、弁体の開弁位置から開放さ
れたときの変位態様と閉弁位置から開放されたときの変
位態様との非対称性を加味して前記中立位置の変化を検
出する。このため、電磁駆動弁の摺動抵抗等、他の要因
に起因する弁体の変位態様の変化を適切に考慮すること
ができ、ひいては、中立位置の変化をより精度良く検出
することができる。

【００１２】なお、上記請求項１〜５のいずれかに記載
の発明は、請求項６記載によるように、前記電磁駆動弁
は、内燃機関の機関バルブであって且つ機関停止時に前
記終端位置に保持されるものであり、前記制御手段は、
機関停止時若しくは機関始動時に前記電磁石への通電を
行なうようにしてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
にかかる電磁駆動弁の中立位置変化検出装置を、電磁駆
動弁からなる内燃機関の機関バルブの中立位置の変化を
検出する装置に適用した第１の実施形態について図面を
参照しつつ説明する。なお、機関バルブとしての吸気弁
及び排気弁は、いずれもその構成及び駆動制御態様が基
本的に同じであるため、ここでは、同機関バルブとして
排気弁を例にとって説明する。

【００１４】本実施形態の装置の適用対象となる排気弁
の弁体は、開弁方向及び閉弁方向に付勢する付勢部材の
付勢力によってそれらの釣り合う中立位置へと付勢され
るものである。そして、同排気弁はアーマチャを備えて
おり、このアーマチャに電磁力が作用することで同排気
弁（弁体）が電磁的に駆動制御される。更に、上記排気
弁は、同電磁力の生成していないときに、その開弁方向
の終端位置（全開位置）及びその閉弁方向の終端位置
（全閉位置）のいずれかに上記弁体を保持する手段を備
えている。

【００１５】詳しくは、同排気弁は、弁体を閉弁方向へ
付勢する第１の付勢部材と、同弁体を開弁方向へ付勢す
る第２の付勢部材とを備える。そして、これら付勢部材
の付勢力は、弁体が上記全開位置及び全閉位置の略中間
の位置において、上記第1及び第２の付勢部材の付勢力
が釣り合うように設定されている。

【００１６】具体的には、図１に示されるように、排気
弁１は、弁軸４と、同弁軸４の一端に設けられた弁体２
と、これらを中立位置に付勢する上記第１及び第２の付
勢部材に相当するスプリング１４及び２４と、弁軸４を
シリンダヘッド１０において往復動させ且つ機関停止時
において全開位置又は全閉位置において保持する電磁駆
動部３０とを備えている。

【００１７】ここで、シリンダヘッド１０には、燃焼室
１７に通じる排気ポート１８が形成されており、また同
排気ポート１８の開口周縁には上記弁体２が着座される
弁座１６が形成されている。すなわち、弁軸４の往復動
に伴い、弁体２が弁座１６に対し離着座されることによ
り排気ポート１８が開閉される。

【００１８】更に、この弁体２をその開方向及び閉方向
に付勢するスプリングが設けられている。すなわち、弁
軸４には、シリンダヘッド１０に対して燃焼室１７と反
対側の部分にロアリテーナ１２が設けられており、この
ロアリテーナ１２とシリンダヘッド１０間に、上記第１
の付勢部材に相当するロアスプリング１４が圧縮状態で
配設されている。このロアスプリング１４の付勢力（弾
性力）によって、弁体２は閉弁方向に付勢される。

【００１９】一方、弁軸４の、弁体２と反対側の端部に
はアッパリテーナ２２が設けられており、このアッパリ
テーナ２２と上記電磁駆動部３０の図示しないケーシン
グ内に設けられたアッパキャップ２０との間に、上記第
２の付勢部材に相当するアッパスプリング２４が圧縮状
態で配設されている。このアッパスプリング２４の付勢
力（弾性力）により弁体２は開弁方向に付勢されてい
る。

【００２０】一方、電磁駆動部３０は、上記弁軸４に固
定されたアーマチャ３４と、このアーマチャ３４を挟む
ように配設されたロアコア３６及びアッパコア３８とを
備えている。ここで、アーマチャ３４は、円板状に形成
された高透磁率材料からなる。また、ロアコア３６及び
アッパコア３８は、いずれも環状に形成された高透磁率
材料を有しており、それらの中央部に、弁軸４が往復動
可能に挿通されている。

【００２１】そして、ロアコア３６においてアーマチャ
３４と対向する面には、弁軸４の軸心を中心とする環状
の溝３６Ｈが形成され、同溝３６Ｈ内には環状をなすロ
アコイル３６ｃが配設されている。このロアコイル３６
ｃとロアコア３６とによって、弁体２を開弁方向に駆動
する電磁石（開駆動用電磁石）３６ｅが構成される。

【００２２】また、ロアコア３６においてアーマチャ３
４の反対側に位置する面には、弁軸４の軸心を中心とす
る環状の溝３６ｈが形成され、同溝３６ｈ内には同じく
環状をなす永久磁石３６ｍが配設されている。アーマチ
ャ３４が開駆動用電磁石３６ｅの近傍に位置すると、こ
の永久磁石３６ｍの磁力がアーマチャ３４と開駆動用電
磁石３６ｅ（ロアコア３６）との間に吸引力として作用
し、この吸引力によってアーマチャ３４はロアスプリン
グ１４の付勢力（弾性力）に抗してロアコア３６側に吸
引されるようになる。特に、アーマチャ３４がロアコア
３６に吸着された状態は、開駆動用電磁石３６ｅへの駆
動電流が十分小さくても、あるいは機関停止時において
は同駆動電流が「０」となっても保持される。このよう
にアーマチャ３４がロアコア３６に吸着されると、弁体
２は弁座１６から最も離間した状態となり、排気弁１は
全開状態となる。このときの弁体２の位置が上記「全開
位置」である。

【００２３】一方、アッパコア３８においてアーマチャ
３４と対向する面には、弁軸４の軸心を中心とする環状
の溝３８Ｈが形成され、同溝３８Ｈ内には環状をなすア
ッパコイル３８ｃが配設されている。このアッパコイル
３８ｃとアッパコア３８とによって、弁体２を閉弁方向
に駆動するの電磁石（閉駆動用電磁石）３８ｅが構成さ
れる。

【００２４】また、アッパコア３８においてアーマチャ
３４の反対側に位置する面には、弁軸４の軸心を中心と
する環状の溝３８ｈが形成され、同溝３８ｈ内には同じ
く環状をなす永久磁石３８ｍが配設されている。アーマ
チャ３４が閉駆動用電磁石３８ｅの近傍に位置すると、
この永久磁石３８ｍの磁力がアーマチャ３４と閉駆動用
電磁石３８ｅ（アッパコア３８）との間に吸引力として
作用し、この吸引力によってアーマチャ３４はアッパス
プリング２４の付勢力に抗してアッパコア３８側に吸引
されるようになる。特に、弁体２が弁座１６に着座した
状態は、閉駆動用電磁石３８ｅへの駆動電流が十分小さ
くても、あるいは機関停止時においては同駆動電流が
「０」となっても保持される。このように弁体２が弁座
１６に着座された全閉状態における同弁体２の位置が上
記「全閉位置」である。

【００２５】なお、図１は、アーマチャ３４が各電磁石
３６ｅ、３８ｅの電磁力によって吸引されることなく、
各スプリング１４及び２４の付勢力が釣り合う中立位置
にて静止している状態を示している。これに対し、アー
マチャ３４に電磁石３６ｅや電磁石３８ｅの電磁力が及
ぼされると、同アーマチャ３４はロアコア３６側やアッ
パコア３８側に吸引される。この電磁力は、これら電磁
石３６ｅ、３８ｅの各コイル３６ｃ、３８ｃへの通電に
よって発生する。

【００２６】本実施形態では、こうした電磁石３６ｅ、
３８ｅの各コイル３６ｃ、３８ｃへの通電制御を、排気
弁１（弁体２、弁軸４）の変位に基づいて行うようにし
ている。具体的には、アッパキャップ２０に変位量セン
サ４２を備える。この変位量センサ４２は、同センサ４
２とアッパリテーナ２２との間の距離に応じて変化する
電圧（検出信号）を出力するものであり、この電圧に基
づいてアッパリテーナ２２の変位量、換言すれば、弁体
２の変位量を検出することができる。そして、この変位
量センサ４２の検出結果を用いることで、排気弁１の変
位に基づいて上記通電制御を行うことができるようにな
る。

【００２７】この通電制御は、内燃機関の各種制御を総
括して行う電子制御装置４０によって行われる。この電
子制御装置４０は、ＣＰＵやメモリ、電磁石３６ｅ、３
８ｅの各コイル３６ｃ、３８ｃに励磁電流を供給する駆
動回路の他、変位量センサ４２の検出信号が取り込まれ
る入力回路、この検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換
器（いずれも図示略）等を備えている。

【００２８】ここで、この電子制御装置４０の通電制御
を通じて開閉駆動される排気弁１の動作態様について説
明する。この排気弁１の閉弁状態においては、同排気弁
１を全閉位置に保持するために、換言すれば弁体２を弁
座１６に着座した位置にて保持するために、保持電流が
閉駆動用電磁石３８ｅに供給される。この保持電流は、
永久磁石３８ｍにより発生する磁束の向きと同じ向きの
磁束が閉駆動用電磁石３８ｅにより発生するようにその
向きが設定されている。このように閉駆動用電磁石３８
ｅに対して保持電流が供給されることで、アーマチャ３
４には閉駆動用電磁石３８ｅの電磁力と永久磁石３８ｍ
の磁力との合力が作用する。そして、この合力により、
アーマチャ３４はアッパスプリング２４の付勢力に抗し
て閉駆動用電磁石３８ｅの電磁力によりアッパコア３８
側に吸引される。この吸引力により、アッパスプリング
２４の付勢力に抗して弁体２が弁座１６に着座した状態
が保持されるようになる。

【００２９】次に、排気弁１の開駆動時期が到来する
と、保持電流の供給が中断されるとともに、閉駆動用電
磁石３８ｅに対する開放電流の供給が開始される。この
開放電流は、永久磁石により発生する磁力を打ち消すこ
とができるようにその向き及び大きさがそれぞれ設定さ
れている。これにより、アーマチャ３４がロアコア３６
側に移動することで、弁体２が弁座１６から離れ、燃焼
室１７側に向けて移動するようになる。

【００３０】そして、弁体２が所定以上変位するなどす
ることで、閉駆動用電磁石３８ｅに対する開放電流の供
給が停止される。その後、弁体２は自身の慣性力とアッ
パスプリング２４の付勢力とによって開弁方向に更に変
位する。

【００３１】そして、この排気弁１が全開位置側へ所定
以上変位すると、開駆動用電磁石３６ｅへ引き付け電流
が供給される。そして、排気弁１が全開位置に達する
と、その状態を保持すべく開駆動用電磁石３６ｅに保持
電流が供給される。この保持電流の供給により開駆動用
電磁石３６ｅに発生する電磁力と上記永久磁石３６ｍの
磁力との合力により、ロアスプリング１４による付勢力
に抗して弁体２が全開位置にて保持されるようになる。

【００３２】これに対し、弁体２を閉駆動して全閉位置
にまで変位させる場合も、弁体２を全閉位置から開駆動
して全開位置まで変位させる場合と同様にして、開駆動
用電磁石３６ｅ及び閉駆動用電磁石３８ｅがそれぞれ選
択的に通電制御される。

【００３３】そして、内燃機関の停止時には、弁体２が
全閉位置及び全開位置のいずれかに達するまで通常制御
時と同様のタイミングで排気弁１を駆動するなどし、弁
体２が全閉位置及び全開位置のいずれかに保持された後
に、開駆動用電磁石３６ｅや閉駆動用電磁石３８ｅへの
通電を停止する。これにより、弁体２は、アーマチャ３
４に作用する永久磁石３６ｍ及び永久磁石３８ｍのいず
れかの磁力により全開位置及び全閉位置のいずれかに保
持される。

【００３４】上記態様にて駆動制御される排気弁１にあ
っては、経時変化等により上記ロアスプリング１４及び
アッパスプリング２４の付勢力の釣り合う中立位置が変
化すると、上記電磁石３６ｅ、３８ｅへ通電する保持電
流や開放電流の大きさやタイミング等、排気弁１の駆動
制御自体が不適切なものとなることがある。このため、
上記中立位置の変化を検出し、排気弁１の駆動制御にか
かる設定にこの変化を反映させることが望ましい。ただ
し、上記排気弁１の駆動制御態様によれば、弁体２が中
立位置にて静止されることがないため、同中立位置を直
接検出することはできない。

【００３５】そこで、本実施形態では、 （Ａ）排気弁１の弁体２が全開位置及び全閉位置のいず
れかに保持された状態から同弁体２を一旦開放した後、
全開位置及び全閉位置のいずれかに引き付ける。 （Ｂ）上記開放後の弁体２の変位態様からロアスプリン
グ１４及びアッパスプリング２４の付勢力の釣り合う中
立位置の変化を検出する。という２つの処理を行なう。

【００３６】このように、弁体２の変位態様を検出する
ことで、排気弁１がロアスプリング１４及びアッパスプ
リング２４の付勢力の釣り合う中立位置にて静止するこ
とがない場合であれ、同中立位置の変化を検出すること
ができる。すなわち、同中立位置が変化していると、弁
体２の変位態様にも同中立位置が変化していないときと
比較して変化が生じるため、弁体２の変位態様を検出す
ることで中立位置の変化を把握する。なお、上記（Ａ）
の制御は、少なくとも、上記（Ｂ）における変位態様の
検出が終了するまでの期間、所定の指令電流（時間に対
する電磁力の関係を定めた所定の波形）等、予めその制
御態様を設定しておくことで、同（Ｂ）の検出を各検出
に対して同一の条件で行なう。

【００３７】詳しくは、本実施形態では、排気弁１の弁
体２が全開位置及び全閉位置のいずれかに保持された状
態から同弁体２を一旦開放した後、開放前の位置に再度
引き付けるようにし、このときの弁体２の変位態様に基
づき上記検出を行なう。より詳しくは、弁体２の開放前
の位置からの最大変位量を上記弁体２の変位態様として
測定する。そして、検出される最大変位量によって、中
立位置の変化がないときに想定される最大の変位量から
の変化を把握し、こうして把握された変化に基づいて中
立位置の変化を検出する。更に、こうした中立位置の変
化の検出を内燃機関の停止時に行なうようにする。この
ように機関停止時に行なうようにすることで、弁体２の
変位態様が機関の運転状態によって変化することを回避
することができ、ひいては中立位置の変化をより精度良
く検出することができるようになる。

【００３８】以下、本実施形態の中立位置の変化の具体
的な検出態様について、図２を参照しつつ説明する。な
お、機関停止時に排気弁１が全閉位置にて保持される場
合と同排気弁１が全開位置にて保持される場合とでは、
中立位置の変化の検出は同様であるため、以下では全閉
位置にて保持される場合について説明する。

【００３９】すなわち、機関停止に伴い排気弁１が全閉
位置にて保持されている状態において、先の図１に示し
た閉駆動用電磁石３８ｅに開放電流（電流パルス）を供
給する（図２（ｂ））ことで、アーマチャ３４をアッパ
コア３８側に吸引する電磁力から同アーマチャ３４を開
放する。この開放電流の供給態様は、予め設定された所
定の供給態様に基づくものとする。これにより、アーマ
チャ３４（弁体２）は、アッパスプリング２４の付勢力
によって開弁方向へと変位するようになる。そして、同
弁体２が全閉位置から最大量変位した点を検出した後、
閉駆動用電磁石３８ｅに吸引電流を供給し（図２
（ｂ））、弁体２を再度全閉位置に引き付け、同位置に
て保持する。

【００４０】ここで、図２（ｂ）に示すバルブ変位の曲
線のうち、実線で示すケースＡの曲線は、中立位置が変
化していないときに示すであろうバルブ変位を示す。こ
れに対し、破線で示すケースＢは中立位置が閉弁側に変
化した場合のバルブ変位の曲線を、また破線で示すケー
スＣは中立位置が開弁側に変化した場合のバルブ変位の
曲線をそれぞれ例示する。このように、中立位置が変化
すると、同中立位置が変化しない場合と比較して、バル
ブ変位態様が変化する。

【００４１】特に、全閉位置からの最大変位量について
もこれが変化する。そこで、本実施形態では、検出され
る最大変位量の中立位置の初期値（基準値）としてのＰ
２からの変化の度合いに応じて中立位置の変化を検出す
る。なお、この初期値Ｐ２の取得については、 （イ）中立位置の変化のないときに想定される最大変位
位置を予め機種毎に設定して上記電子制御装置４０のメ
モリに記憶しておく。この際、同最大変位位置は、サン
プルを用いた実際の検出値を用いてもよく、計算値を用
いてもよい。 （ロ）各個体毎に、それが始めに駆動されたときの最大
変位位置を検出し、これを例えばバックアップメモリ等
に記憶しておく。ことで行なう。

【００４２】ここで、本実施形態にかかる中立位置の変
化を検出する手順について図３を参照して説明する。こ
の処理は、例えば所定周期毎に繰り返し実行されるよう
にすればよい。

【００４３】この一連の処理においては、ステップ１０
０において機関停止時であるか否かが判断される。この
判断は、イグニッションスイッチのオフ操作等、内燃機
関を停止する指令が出されたときを判断するものであ
る。そして、機関停止時であると判断されると、中立位
置の変化を検出するのに適切な時期であるとしてステッ
プ１１０へ移行する。

【００４４】このステップ１１０では、まず機関停止に
伴い上述した態様にて弁体２が全開位置及び全閉位置の
いずれかにて保持された後、同保持された位置から一旦
弁体を開放すべく同保持される側の電磁石に開放電流を
供給する。この開放電流の供給に伴い、弁体２が変位を
始めると、先の図１に示した変位量センサ４２によって
バルブの最大変位位置を検出する（ステップ１２０）。
この最大変位位置の検出は、例えば所定周期毎にバルブ
変位をサンプリングし、今回検出されたバルブ変位が前
回の検出値よりも小さくなったときに、前回の検出値を
最大変位位置として検出してもよい。また、変位量セン
サ４２によるバルブ変位のモニタデータに基づき、最大
変位位置を検出するピークホールド回路を予め先の図１
に示した電子制御装置４０に搭載することで行なっても
よい。

【００４５】こうして最大変位位置が検出されると、同
最大変位位置の初期値からの変化に基づいて中立位置の
変化を検出する（ステップ１３０）。ここで変化が検出
された場合には、（ハ）変化の検出結果を電子制御装置
４０に記憶保持する（ニ）検出結果に基づいて上記吸引
電流等、排気弁１の駆動制御にかかる設定に変更を加え
る、などといった態様で上記検出結果の出力を行なう。

【００４６】以上説明した本実施形態によれば、以下の
効果が得られるようになる。 （１）排気弁１の弁体２が全閉位置及び全開位置のいず
れかに保持されている状態において同弁体２を一旦開放
し、このときの弁体２の最大変位位置に基づいて中立位
置の変化を検出した。これにより、弁体２が中立位置に
て静止状態とされることのない場合であれ、同中立位置
の変化を知ることができる。

【００４７】（２）弁体２の変位態様を検出するまでの
期間については、電磁石へ供給する指令電流等、排気弁
２の駆動制御態様を予め設定した。これにより、各検出
を同一の条件にて行うことができる。

【００４８】（３）検出される最大変位位置の初期値か
らの変化に基づいて中立位置の変化を検出することで、
同検出を簡易な設定にて行なうことができる。 （４）中立位置の変化の検出を機関停止時に行なうこと
で、機関の運転状態等、他の要因による弁体の変位態様
の変化を抑制することができ、ひいては中立位置の変化
を精度良く行なうことができる。

【００４９】（第２の実施形態）以下、本発明にかかる
電磁駆動弁の中立位置変化検出装置の第２の実施形態に
ついて上記第１の実施形態との相違点を中心に図面を参
照しつつ説明する。

【００５０】上記第１の実施形態では、排気弁１の弁体
２が全閉位置及び全開位置のいずれかに保持されている
状態において、同弁体２を一旦開放し、弁体２の最大変
位量に基づいて中立位置の変化を検出した。

【００５１】これに対し、本実施形態では、全開位置及
び全閉位置のいずれかに保持された状態において、弁体
２を開放した後、開放前の位置に戻すよう同弁体２を引
き付ける制御を行なうとともに、同弁体２が開放されて
から同弁体２が再度開放前の位置に到達するまでの所要
時間に基づいて中立位置の検出を行なう。

【００５２】詳しくは、検出される所要時間によって、
中立位置の変化がないときに想定される所要時間からの
変化を把握し、こうして把握された変化に基づいて中立
位置の変化を検出する。すなわち、先の図２に示すよう
に、中立位置の変化のないケースＡにおける所要時間ｔ
２に対し、中立位置が変化したケースＢやケースＣで
は、その所要時間ｔ１やｔ３が変化する。このため、こ
の変化に基づいて中立位置の変化を検出することができ
る。

【００５３】具体的には、中立位置の変化のない場合の
所要時間を初期値（基準値）として、検出される所要時
間の基準値からの変化に基づいて中立位置の変化を検出
する。なお、この基準値の設定は、上記第１の実施形態
と同様に行なうことができる。また、弁体２を変位させ
るための開放電流やその後の引き付けのための吸引電流
等については、第１の実施形態同様、予め設定されたも
のを用いることで各検出時の条件を同一とすることが望
ましい。

【００５４】ここで、本実施形態にかかる中立位置の変
化を検出する手順について、図４を参照しつつ説明す
る。この処理は、例えば所定周期毎に繰り返し実行され
るようにすればよい。

【００５５】この一連の処理において、先の図３に示し
たステップ１００同様、ステップ２００で機関停止時で
あるか否かが判断される。そして、機関停止時であると
判断されると、ステップ２１０に移行する。

【００５６】このステップ２１０では、まず機関停止に
伴い弁体２が全開位置及び全閉位置のいずれかにて保持
された後、同保持された位置から一旦弁体を開放すべく
同保持される側の電磁石に開放電流を供給する。この開
放電流の供給に伴い、弁体２が変位を始めてから所定時
間が経過した後、同弁体２を開放前の位置に戻す制御を
行なう。そして、弁体２が開放前の位置に戻るまでの所
要時間を検出し（ステップ２２０）、この所要時間の初
期値からの変化に基づいて中立位置の変化を検出する
（ステップ２３０）。

【００５７】なお、この所要時間の設定に関しては、そ
の基点を、（チ）開放電流の供給開始時及び供給終了時
のいずれか、（リ）弁体２が全閉位置及び全開位置のい
ずれかから変位し始めた時、などとして設定すればよ
い。

【００５８】以上説明した本実施形態によっても、先の
第１の実施形態の上記（１）〜（４）の効果に準じた効
果を得ることができる。 （第３の実施形態）以下、本発明にかかる電磁駆動弁の
中立位置変化検出装置の第３の実施形態について上記第
１及び第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照し
つつ説明する。

【００５９】上記第１の実施形態では、排気弁１の弁体
２が全閉位置及び全開位置のいずれかに保持されている
状態において、同弁体２を一旦開放し、再度、開放前に
保持されていた位置に引き付ける処理を行なうととも
に、この間の弁体２の変位態様に基づいて中立位置の変
化を検出した。

【００６０】これに対し、本実施形態では、排気弁１の
弁体２が全閉位置及び全開位置のいずれかに保持されて
いる状態において、弁体２を一旦開放して同開放前の保
持位置と対向する位置に引き付ける制御を行なうととも
に、この間の弁体２の変位態様に基づいて中立位置の変
化を検出する。

【００６１】詳しくは、弁体２を一旦開放してから同開
放前の保持位置と対向する位置に到達するまでの所要時
間を上記弁体の変位態様として測定する。そして、この
検出される所要時間によって、中立位置が変化していな
い場合に想定される所要時間からの変化を把握し、この
把握された変化に基づいて中立位置の変化を検出する。

【００６２】以下、本実施形態の中立位置の変化の具体
的な検出態様について、図５を参照しつつ説明する。す
なわち、例えば機関停止に伴い、排気弁１の弁体２が全
閉位置にて保持されている場合（図４（ａ））には、ま
ず上記閉駆動用電磁石３８ｅに開放電流を供給する（図
４（ｂ））ことで、上記アーマチャ３４をアッパコア３
８側に吸引する電磁力から同アーマチャ３４を開放す
る。これにより、アーマチャ３４（弁体２）は、ロアス
プリング１４及びアッパスプリング２４の付勢力によっ
て開弁方向へと変位するようになる。そして、開放電流
を供給した後所定時間が経過すると、上記開駆動用電磁
石３６ｅに吸引電流を供給する（図４（ｃ））ことで、
弁体２の全開位置への引き付け制御を行なう。なお、こ
うした図４（ｂ）に示す開放電流及び図４（ｃ）に示す
指令電流の大きさやタイミング等、供給態様は予め設定
されているために、各検出を行なう際の条件を同一とす
ることができる。

【００６３】この弁体２の全閉位置から全開位置への変
位態様は、中立位置が変化している場合には、同中立位
置が変化していない場合と比較して異なるものとなる。
ちなみに、図４(ａ)には、先の図２のケースＡのように
中立位置の変化のない場合を実線で、また、先の図２の
ケースＢのように中立位置が閉弁側に変化している場合
を破線で示した。このように所定の指令電流にて弁体２
の全閉位置から全開位置への変位制御を行なう場合、中
立位置の変化に応じて変位態様が変化するため、特に全
開位置へ到達するのに要する所要時間についてもこれ変
化がする。したがって、図４（ａ）にΔｔにて例示され
るように、中立位置が変化していない場合の所要時間
（基準値）からの検出される所要時間の変化に基づいて
中立位置の変化を検出することができる。

【００６４】なお、ここでの基準値の取得は、先の第１
の実施形態と同様に行うことができる。また、所要時間
の設定に関しては、先の第２の実施形態と同様にその基
点を設定すればよい。

【００６５】以上説明した本実施形態によれば、先の第
１の実施形態の上記（２）〜（４）の効果に準じた効果
に加えて、以下の効果が得られるようになる。 （５）排気弁１の弁体２が全閉位置及び全開位置のいず
れかに保持されている状態において、同弁体２を一旦開
放し対向する変位位置へ吸引することで、この間の所要
時間を測定し、同所要時間に基づいて中立位置の変化を
検出した。これにより、弁体２が中立位置にて静止状態
されることのない場合であれ、同中立位置の変化を知る
ことができる。

【００６６】（その他の実施形態） ・中立位置の変化を検出するために検出する弁体２の変
位態様については、上記各実施形態において例示したも
のに限らない。例えば、弁体２の所定変位における同弁
体２の変位速度や、弁体２の所定の変位速度時の同弁体
２の変位、所定時間経過後の弁体の変位及び変位速度の
少なくとも一方などを用いるようにしてもよい。こうし
た場合であれ、全開位置及び全閉位置のいずれかに保持
された状態から弁体２を一旦開放し、同弁体２を全開位
置及び全閉位置のいずれかに引き付ける際の指令電流等
の制御態様を予め設定しておくことで、上記各実施形態
と同様、中立位置の変化の検出を的確に行なうことがで
きる。

【００６７】・上記各実施形態やその変形例において
は、全開位置及び全閉位置のいずれかに保持された状態
から弁体２を一旦開放し、同弁体２を同全開位置及び全
閉位置のいずれかに引き付ける制御を一度行い、この間
の弁体２の変位態様に基づいて中立位置の変化を検出し
た。これに対し、全開位置及び全閉位置に保持された状
態の双方からそれぞれ弁体２の開放並びに引き付けを行
ない、このときの変位態様の非対称性を加味して中立位
置の変化を検出するようにしてもよい。この際、これら
２つの状態下からの開放並びに引き付け制御は、同一に
設定するか、更に基本的には同一に設定しつつも重力
等、外部環境の影響を補正するように設定するかするこ
とが望ましい。これにより、中立位置の変化以外の要因
による変位態様の変化の影響を考慮して精度良く中立位
置の変化を検出することがきるようになる。なお、上記
外部環境については、開放並びに引き付け制御態様を補
正する代わりに、弁体の変位態様の測定結果に対しこの
影響を考慮する方が同影響を加味した中立位置の変化の
検出を簡易に行なうことができる。

【００６８】こうした検出の一例として、上記第２の実
施形態に例示した態様にて全開位置及び全閉位置からの
弁体２の開放を行なう場合について、図５を参照して説
明する。

【００６９】図５に示したように、機関停止に伴い、弁
体２が全閉位置にて保持された場合、図５（ｂ）に示し
た開放電流、更には図５（ｃ）に示した吸引電流を電磁
石３８ｅ、３６ｅに供給することで、弁体２を変位させ
て一旦全開位置に引き付ける。その後、図５（ｃ）に示
す開放電流、更には図５（ｂ）に示す吸引電流を電磁石
３６ｅ、３８ｅに供給することで、弁体２を変位させて
全閉位置に引き付ける。この際、中立位置が閉弁方向に
変化している場合には、図５（ａ）に破線で示すよう
に、全閉位置から全開位置への変位に要する所要時間が
基準値に対してΔｔだけ大きくなり、また全開位置から
全閉位置への変位に要する所要時間は基準値に対してΔ
ｔ´だけ小さくなる。ここで、例えばΔｔ´がΔｔと比
較して極端に小さい場合には、検出される所要時間の基
準値からの変化は、中立位置の変化というよりは、むし
ろ排気弁１の変位に伴う摺動抵抗の増大に起因すると考
えられる。このため、こうした場合にあっては、全閉位
置から全開位置への変位に要する所要時間と、全開位置
から全閉位置への変位に要する所要時間との非対称性を
考慮することで、こうした摺動抵抗等の影響を考慮して
中立位置の検出をより精度よく行なうことができる。

【００７０】・中立位置の変化を検出する時期として
は、機関停止時に限らない。例えば、機関始動時に行な
ってもよい。この場合、イグニッションスイッチがＯＮ
とされたときや、スタータスイッチがＯＮとされたとき
に、スタータの起動に先立ち同検出を行なうことが望ま
しい。

【００７１】・本発明の検出態様となる電磁駆動弁は、
内燃機関の電磁駆動式の機関バルブに限らない。開弁方
向及び閉弁方向に付勢する付勢部材の付勢力によってそ
れらの釣り合う中立位置へと付勢される弁体を、電磁石
の電磁力によって開閉駆動する任意の電磁駆動弁へ適用
してよい。

【００７２】・また、同電磁駆動弁において、電磁力の
生成していないときに、その全開位置及び全閉位置にて
弁体を保持する手段は、上記態様にて設けられた永久磁
石にも限らず、適宜の規制部材等、任意の手段でよい。

【００７３】・中立位置にて弁体の静止することのある
電磁駆動弁であっても、本発明による中立位置の検出を
行なうことはできる。 ・開弁方向及び閉弁方向に付勢する付勢部材は、上記実
施形態において例示された構成に限らない。例えば、開
弁方向に付勢する付勢部材は、開弁方向に常時付勢し得
る付勢部材に限らず、全開位置から全閉位置へと弁体２
を変位させるときに、同付勢部材が弁体２に対して行な
う賞味の仕事が正である任意の付勢部材でよい。閉弁方
向に付勢力を付与する付勢部材についても、これに順ず
るものとする。

【００７４】・更に、開弁方向及び閉弁方向に付勢する
付勢部材は、スプリングにも限らず、任意の付勢部材で
よい。なお、こうした付勢部材は、弾性部材にて構成す
ることが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる電磁駆動弁の中立位置変化検出
装置の第１の実施形態について、その全体構成を示す
図。

【図２】同実施形態の中立位置の変化の検出態様を例示
する図。

【図３】同実施形態の中立位置の変化の検出手順を示す
フローチャート。

【図４】本発明にかかる電磁駆動弁の中立位置変化検出
装置の第２の実施形態における中立位置の変化の検出手
順を示すフローチャート。

【図５】本発明にかかる電磁駆動弁の中立位置変化検出
装置の第３の実施形態について、その中立位置の変化の
検出態様を例示する図。

【符号の説明】

１…排気弁、２…弁体、４…弁軸、１０…シリンダヘッ
ド、１２…ロアリテーナ、１４…ロアスプリング、１６
…弁座、１７…燃焼室、１８…排気ポート、２０…アッ
パキャップ、２２…アッパリテーナ、２４…アッパスプ
リング、３０…電磁駆動部、３４…アーマチャ、３６…
ロアコア、３６ｃ…ロアコイル、３６ｅ…開駆動用電磁
石、３６ｈ、３８ｈ、３６Ｈ、３８Ｈ…溝、３６ｍ、３
８ｍ…永久磁石、３８…アッパコア、３８ｃ…アッパコ
イル、３８ｅ…閉駆動用電磁石、４０…電子制御装置、
４２…変位量センサ。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G018 AB09 BA38 CA12 DA24 DA36 DA38 DA41 DA66 EA21 EA31 EA32 EA33 EA35 FA01 FA06 FA07 FA16 GA38 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DG07 EA03 EA04 FA36 FB06 GA01 GA10 HF05Z HF19Z HF20Z 3G301 HA19 JA15 JB10 KA01 KA28 LA07 LC01 NE11 NE12 NE16 PE10Z PF16Z PG02Z 3H106 DA07 DA25 DB03 DB12 DB26 DB32 DC02 DC17 DD04 EE48 KK17

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開弁方向及び閉弁方向に付勢する付勢部材
   の付勢力によってそれらの釣り合う中立位置へと付勢さ
   れる弁体が電磁石の電磁力によって開閉駆動される電磁
   駆動弁に適用されて前記弁体の中立位置の変化を検出す
   る電磁駆動弁の中立位置変化検出装置であって、 前記弁体が閉弁位置及び開弁位置のいずれかの終端位置
   に保持された状態から同弁体を一旦開放した後、前記電
   磁石に通電を行なって前記弁体を前記いずれかの終端位
   置に引き付ける制御手段と、 該制御手段によって前記弁体を変位させたときの同弁体
   の変位態様から前記中立位置の変化を検出する検出手段
   と、 を備えることを特徴とする電磁駆動弁の中立位置変化検
   出装置。
2. 【請求項２】前記制御手段は、前記弁体を一旦開放した
   後、開放前の終端位置に戻すように同弁体を引き付ける
   ものであり、 前記検出手段は、前記弁体の前記開放前の終端位置から
   の最大変位量を前記変位態様として測定し、該最大変位
   量の基準値からの変化に基づき前記中立位置の変化を検
   出するものである請求項１記載の電磁駆動弁の中立位置
   変化検出装置。
3. 【請求項３】前記制御手段は、前記弁体を一旦開放した
   後、開放前の終端位置に戻すように同弁体を引き付ける
   ものであり、 前記検出手段は、前記弁体が開放されてから同弁体が再
   び前記開放前の終端位置に到達するまでの所要時間を前
   記変位態様として測定し、該所要時間の基準値からの変
   化に基づき前記中立位置の変化を検出するものである請
   求項１記載の電磁駆動弁の中立位置変化検出装置
4. 【請求項４】前記制御手段は、前記弁体を一旦開放した
   後、開放前の終端位置の他方の終端位置に同弁体を引き
   付けるものであり、 前記検出手段は、前記弁体が開放されてから同弁体が前
   記他方の終端位置に到達するまでの所要時間を前記変位
   態様として測定し、該所要時間の基準値からの変化に基
   づき前記中立位置の変化を検出するものである請求項１
   記載の電磁駆動弁の中立位置変化検出装置。
5. 【請求項５】請求項1〜４のいずれかに記載の電磁駆動
   弁の中立位置変化検出装置において、 前記制御手段は、前記弁体が開弁位置側の終端位置に保
   持された状態及び閉弁位置側の終端位置に保持された状
   態の双方からそれぞれ前記弁体の開放並びに引き付けを
   行なうものであり、 前記検出手段は、前記弁体の前記開弁位置側の終端位置
   から開放されたときの変位態様と前記閉弁位置側の終端
   位置から開放されたときの変位態様との非対称性を加味
   して前記中立位置の変化を検出するものであることを特
   徴とする電磁駆動弁の中立位置変化検出装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の電磁駆動
   弁の中立位置変化検出装置において、 前記電磁駆動弁は、内燃機関の機関バルブであって且つ
   機関停止時に前記終端位置に保持されるものであり、前
   記制御手段は、機関停止時若しくは機関始動時に前記電
   磁石への通電を行なうものであることを特徴とする電磁
   駆動弁の中立位置変化検出装置。