JP3289553B2 - Electromagnetic drive valve control device for internal combustion engine - Google Patents
Electromagnetic drive valve control device for internal combustion engineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気弁ある
いは排気弁を電磁力によって開閉する内燃機関の電磁駆
動バルブ制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetically driven valve control device for an internal combustion engine that opens and closes an intake valve or an exhaust valve of the internal combustion engine by electromagnetic force.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、車両用内燃機関においては、
内燃機関の吸気弁又は排気弁を、電磁コイルに電流を供
給することによって発生する電磁力を駆動源として作動
させる電磁駆動バルブで構成した技術が知られ、上記電
磁コイルへの電流供給タイミングを調節することによっ
て、吸排気弁の開閉時期を内燃機関の運動状態に応じて
任意に変更することが可能となる。2. Description of the Related Art Conventionally, in a vehicle internal combustion engine,
2. Description of the Related Art A technique is known in which an intake valve or an exhaust valve of an internal combustion engine is configured by an electromagnetic drive valve that operates using an electromagnetic force generated by supplying a current to an electromagnetic coil as a drive source, and adjusts a timing of supplying current to the electromagnetic coil. By doing so, it is possible to arbitrarily change the opening / closing timing of the intake / exhaust valve in accordance with the motion state of the internal combustion engine.
【０００３】また、このような技術を用いた装置とし
て、例えば特開平３−２４２４０９号公報には、排気バ
ルブとして大小２つの電磁駆動バルブを配設し、高負荷
時には小バルブ（以下、副バルブと称す）を大バルブ
（以下、主バルブと称す）に先行して開弁させる装置が
開示されている。As an apparatus using such a technique, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 3-242409 discloses two large and small electromagnetically driven valves as exhaust valves. (Hereinafter referred to as a main valve) is opened prior to a large valve (hereinafter referred to as a main valve).
【０００４】内燃機関の排気弁は、一般的に燃焼室内に
燃焼圧が残存している状況下で開弁する。従って、燃焼
室内に残存する燃焼圧が比較的高圧となる高負荷時に
は、低負荷時に比して排気弁を開弁させるのに大きな力
を要する。そこで、上記公報記載の装置は、高圧の燃焼
圧が残存する場合には、燃焼圧が高圧であっても比較的
小さな力で開弁し得る副バルブを先ず開弁させて燃焼圧
の減圧を図り、その後主バルブを開弁させることで、排
気弁を開弁させるために要するエネルギーの省力化を図
ったものである。[0004] The exhaust valve of an internal combustion engine is generally opened under the condition that the combustion pressure remains in the combustion chamber. Therefore, at a high load where the combustion pressure remaining in the combustion chamber is relatively high, a greater force is required to open the exhaust valve than at a low load. Therefore, in the device described in the above publication, when a high combustion pressure remains, the auxiliary valve that can be opened with a relatively small force even when the combustion pressure is high is first opened to reduce the combustion pressure. By opening the main valve after that, the energy required for opening the exhaust valve can be saved.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に４サ
イクルエンジンにおいては、吸気、圧縮、燃焼、排気の
４つの行程が行われ、上記した各行程で内燃機関の燃焼
室内圧力は、大気圧に対して吸気行程では負圧、圧縮、
燃焼、排気行程では正圧に変化している。従って、燃焼
室内に露出して取付けられる吸気弁及び排気弁には、常
時、燃焼室内で変化する圧力が外力として作用すること
になる。Generally, in a four-stroke engine, four strokes of intake, compression, combustion, and exhaust are performed. In each of the above-described strokes, the pressure in the combustion chamber of the internal combustion engine is higher than the atmospheric pressure. Negative pressure, compression,
It changes to positive pressure during the combustion and exhaust strokes. Therefore, the pressure that changes in the combustion chamber always acts as an external force on the intake valve and the exhaust valve that are mounted in the combustion chamber.
【０００６】この意味で、上記従来の装置における電磁
駆動バルブの電磁コイルには、例えば、燃焼行程時の燃
焼圧が燃焼室内に残圧として存在する排気行程の際にお
いても排気弁を開弁できるように、また、開弁状態を保
持できるように、逆に吸気行程時に最大負圧が発生した
際においても排気弁が開弁しないように、また、閉弁状
態を保持できるように、燃焼室内圧力に左右されず所望
の弁体開閉駆動を行うことができる電磁力を発生させる
べく所定の電流量が設定され適宜供給される。In this sense, the electromagnetic coil of the electromagnetically driven valve in the conventional device can open the exhaust valve even in the exhaust stroke in which the combustion pressure during the combustion stroke exists as a residual pressure in the combustion chamber. To prevent the exhaust valve from opening even when the maximum negative pressure occurs during the intake stroke, and to maintain the closed state, the combustion chamber A predetermined amount of current is set and appropriately supplied so as to generate an electromagnetic force capable of performing a desired valve element opening / closing drive regardless of pressure.
【０００７】しかしながら、例えば、機関の吸気行程に
おける吸気弁開弁時には、燃焼室内はピストンの下降に
伴う負圧状態であり、前記吸気弁には負圧による開弁方
向への吸引力が作用していることになる。従って、開弁
力が比較的小さくても、すなわち電磁コイルに供給され
る電流量が比較的少なく、発生する電磁力が小さくても
吸気弁を開弁でき、また開弁状態を保持できることにな
る。However, for example, when the intake valve is opened during the intake stroke of the engine, the combustion chamber is in a negative pressure state due to the lowering of the piston, and the suction pressure acts on the intake valve in the valve opening direction due to the negative pressure. Will be. Therefore, even if the valve opening force is relatively small, that is, the amount of current supplied to the electromagnetic coil is relatively small, and the generated electromagnetic force is small, the intake valve can be opened and the open state can be maintained. .
【０００８】同様な考えで、機関の圧縮・燃焼行程にお
ける吸気弁、排気弁の閉弁保持、排気行程における排気
弁の閉弁動作及び閉弁保持、吸気弁の閉弁保持において
も、燃焼室内圧力が弁体駆動の補助力として作用してい
る。従って、圧縮・燃焼行程時の閉弁保持力、排気行程
時の閉弁力が比較的小さくても、すなわち電磁コイルに
供給される電流量が比較的少なく、発生する電磁力が小
さくても所望の開閉動作を行うことができることにな
る。Based on the same concept, the combustion chamber is also used for closing and holding the intake valve and the exhaust valve in the compression and combustion strokes of the engine, closing and holding the exhaust valve in the exhaust stroke, and holding the intake valves closed. The pressure acts as an auxiliary force for driving the valve body. Therefore, even if the valve-closing holding force during the compression / combustion stroke and the valve-closing force during the exhaust stroke are relatively small, that is, the amount of current supplied to the electromagnetic coil is relatively small, and the generated electromagnetic force is small. Can be opened and closed.
【０００９】それにもかかわらず上記従来の電磁駆動バ
ルブの電磁コイルには常に最大負圧、最大正圧発生時を
見越して予め設定された所定の電流量が供給されるもの
であり、燃焼室内圧力に応じて電磁コイルに供給される
電流量自体が調節されるものではなかった。従って、上
記電磁駆動バルブの電磁コイルには必要以上の電流量が
供給されており、消費電流量に無駄が生じていた。Nevertheless, the electromagnetic coil of the above-mentioned conventional electromagnetically driven valve is always supplied with a predetermined amount of current which is set in advance in anticipation of the generation of the maximum negative pressure and the maximum positive pressure. However, the amount of current supplied to the electromagnetic coil itself is not adjusted according to the above. Therefore, an excessive amount of current is supplied to the electromagnetic coil of the electromagnetically driven valve, and the current consumption is wasted.
【００１０】本発明の目的は、燃焼室内圧力の一部を弁
体の開弁、閉弁方向への駆動力として用いることによ
り、燃焼室内圧力が低いときは高いときに比して開弁側
の供給電流量を少なくし、あるいは燃焼室内圧力が高い
ときは低いときに比して閉弁側の供給電流量を少なくし
て消費電流量の少量化を向上することにある。An object of the present invention, opening of a portion of the valve body of the combustion chamber pressure, by using as a driving force in the closing direction, when the lower combustion chamber pressure to open than when high to reduce the supply current amount of the valve-side, or when a high combustion chamber pressure is to improve the small amount of current consumption by reducing the supply current amount of valve-closing side than when low.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、内燃機関に吸気弁あるいは排気弁
として配設される弁体を電磁コイルに発生する電磁力に
よって開閉駆動する電磁駆動バルブと、前記電磁コイル
に発生する電磁力の発生時期を機関運転状態に応じて制
御する制御装置とを有する内燃機関の電磁駆動バルブ制
御装置において、クランク角センサにより現在の機関燃
焼サイクルを検出するとともに、回転数センサ及び負荷
センサにより機関運転領域を検出する検出手段と、前記
検出される燃焼サイクルが吸気行程であれば吸気行程用
のマップを選択し、同燃焼サイクルが圧縮・燃焼行程で
あれば圧縮・燃焼行程用のマップを選択し、同燃焼サイ
クルが排気行程であれば排気行程用のマップを選択し、
該選択されるマップに示される電流波形のうち前記検出
される機関運転領域に基づく電流波形を選択するととも
に、該選択された電流波形に基づいて前記弁体を開閉方
向に作動させるために前記電磁コイルに供給される駆動
電流量及び前記弁体を閉弁保持するために前記電磁コイ
ルに供給される保持電流量を設定し、これら電流量を前
記電磁コイルに供給して同電磁コイルを制御する制御手
段とを有することを特徴とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is directed to an electromagnetic force generated in an electromagnetic coil by a valve element provided as an intake valve or an exhaust valve in an internal combustion engine. > Therefore the electromagnetic valve for opening and closing, in electromagnetically driven valve control apparatus for an internal combustion engine and a control device for controlling in accordance with generation timing of the electromagnetic force to the engine operating state generated in the electromagnetic coil <br/>, crank An angle sensor detects the current engine combustion cycle, and a rotation speed sensor and a load.
Detecting means for detecting the engine operating region by the sensor, the
For the intake stroke if the detected combustion cycle is the intake stroke
Select the map for the combustion cycle during the compression and combustion strokes.
If available, select a map for the compression / combustion process and
If the vehicle is in the exhaust stroke, select the map for the exhaust stroke,
The detection among the current waveforms shown in the selected map.
Current waveform based on the engine operating area
The method for opening and closing the valve body based on the selected current waveform
Drive supplied to the electromagnetic coil to actuate in the opposite direction
The electromagnetic coil is used to maintain the amount of current and the valve body closed.
Set the amount of holding current supplied to the
And control means for supplying the electromagnetic coil and controlling the electromagnetic coil .
【００１２】[0012]
【作用】請求項１の発明においては、検出手段によって
現在の機関の燃焼サイクル及び機関運転領域が検出され
ると、それら燃焼サイクル及び機関運転領域に基づいて
制御手段は弁体を開閉方向に作動させるために電磁コイ
ルに供給される駆動電流量及び弁体を閉弁保持するため
に電磁コイルに供給すべき保持電流量を制御する。次い
で、制御手段はこれら電流量に応じた電磁力を電磁駆動
バルブの電磁コイルに発生させ、弁体を開閉駆動並びに
閉弁保持する。[Action] In the invention of claim 1, the combustion cycle and engine operating region of the present engine by the detection means is detected, the control means on the basis of their combustion cycle and engine operating region actuates the valve body in the closing direction Electromagnetic carp to make
And the amount of drive current supplied to the solenoid coil and the amount of hold current to be supplied to the electromagnetic coil to hold the valve closed. Then, the control unit generates an electromagnetic force in accordance with these current amount to the electromagnetic coil of the electromagnetic valve, for opening and closing and <br/> closed valve maintaining the valve body.
【００１３】[0013]
【００１４】[0014]
【００１５】[0015]
【００１６】[0016]
【実施例】図２は、本発明の一実施例である電磁駆動バ
ルブ制御装置が制御する吸気弁、排気弁としての電磁駆
動バルブ１，１′を示しており、以下、その構成及び動
作を説明する。尚、電磁駆動バルブ１，１′の基本的な
構成は相違がないため、吸気弁としての電磁駆動バルブ
１についてのみ述べることにする。FIG. 2 shows electromagnetically driven valves 1, 1 'as intake and exhaust valves controlled by an electromagnetically driven valve control apparatus according to one embodiment of the present invention. explain. Since there is no difference in the basic configuration of the electromagnetically driven valves 1 and 1 ', only the electromagnetically driven valve 1 as an intake valve will be described.
【００１７】２は弁体を示し、その下端部を内燃機関の
燃焼室３内に露出させた状態でシリンダヘッド３′内に
配設されている。また、弁体２には、弁軸４が固定され
ている。この弁軸４は、バルブガイド５により軸方向に
摺動可能に保持されると共に、その上端においてプラン
ジャホルダ６に固定されている。プランジャホルダ６
は、非磁性体の材料で構成された部材であり、その外周
部には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等をベース材料とする軟磁性
材料で構成されたドーナツ状のプランジャ７が接合され
ている。Reference numeral 2 denotes a valve body, which is disposed in the cylinder head 3 'with its lower end exposed in the combustion chamber 3 of the internal combustion engine. Further, a valve shaft 4 is fixed to the valve body 2. The valve shaft 4 is slidably held in the axial direction by a valve guide 5 and is fixed to a plunger holder 6 at an upper end thereof. Plunger holder 6
Is a member made of a non-magnetic material, and a donut-shaped plunger 7 made of a soft magnetic material having Fe, Ni, Co or the like as a base material is joined to an outer peripheral portion thereof.
【００１８】プランジャ７の上方には、所定距離離間し
て電磁力発生手段としての第１の電磁コイル８が配設さ
れている。また、その下方には、同様に所定距離離間し
て第２の電磁コイル９が配設されている。更に、プラン
ジャ７の上方には、これら第１及び第２の電磁コイル
８，９を保持する第１のコア１０、及び第２のコア１１
が配設されている。Above the plunger 7, a first electromagnetic coil 8 as an electromagnetic force generating means is arranged at a predetermined distance. Further, a second electromagnetic coil 9 is similarly arranged at a predetermined distance below it. Further, above the plunger 7, a first core 10 holding the first and second electromagnetic coils 8, 9 and a second core 11
Are arranged.
【００１９】第１及び第２のコア１０，１１は、共に軟
磁性材料で構成された部材であり、非磁性材料で構成さ
れる外筒１２により所定の位置関係に保持されている。
また、第１及び第２のコア１０，１１は、その中心近傍
に中空部を有しており、それらの内部には、それぞれプ
ランジャホルダ６を上下方向より弾性支持するスプリン
グ１３，１４が収容されている。The first and second cores 10 and 11 are both members made of a soft magnetic material, and are held in a predetermined positional relationship by an outer cylinder 12 made of a non-magnetic material.
Further, the first and second cores 10 and 11 have hollow portions near the centers thereof, and springs 13 and 14 for elastically supporting the plunger holder 6 from above and below are accommodated therein. ing.
【００２０】そして、第１のコア１０の上端には、スプ
リング１３の上端部を保持するスプリングガイド１５、
及びスプリング１３，１４の変形量を調整するアジャス
タ１６が設けられている。本実施例においては、アジャ
スタ１６を調整することにより、プランジャ７の中立位
置が、第１及び第２のコア１０，１１の中間位置となる
ようにスプリング１３，１４の釣合いを図っている。
尚、プランジャ７の中立位置において、弁体２は全開と
全閉の中間位置（中開位置）となっている。A spring guide 15 for holding the upper end of the spring 13 is provided at the upper end of the first core 10.
Also, an adjuster 16 for adjusting the amount of deformation of the springs 13 and 14 is provided. In this embodiment, the springs 13 and 14 are balanced by adjusting the adjuster 16 so that the neutral position of the plunger 7 is at the intermediate position between the first and second cores 10 and 11.
In the neutral position of the plunger 7, the valve body 2 is at an intermediate position (middle open position) between the fully open position and the fully closed position.
【００２１】かかる構成の電磁駆動バルブ１において
は、第１の電磁コイル８周囲に、第１のコア１０、プラ
ンジャ７、及び第２のコア１１とプランジャ７との間に
形成されるエアギャップからなる磁気回路が形成され
る。従って、第１の電磁コイル８に電流を流通させる
と、上記磁気回路中を磁束が還流し、エアギャップを小
さくする方向に、すなわちプランジャ７を図２中上方へ
変移させる方向に電磁力が作用する。In the electromagnetically driven valve 1 having such a configuration, the first core 10, the plunger 7, and the air gap formed between the second core 11 and the plunger 7 are formed around the first electromagnetic coil 8. Is formed. Therefore, when a current is passed through the first electromagnetic coil 8, the magnetic flux returns in the magnetic circuit, and the electromagnetic force acts in a direction to reduce the air gap, that is, to move the plunger 7 upward in FIG. I do.
【００２２】一方、第２の電磁コイル９周囲には、第２
のコア１１、プランジャ７、及び第１のコア１０とプラ
ンジャ７との間に形成されるエアギャップからなる磁気
回路が形成されており、第２の電磁コイル９に電流を流
通させると、同様の原理から、プランジャ７を図２中下
方へ変移させる方向に電磁力が作用する。On the other hand, around the second electromagnetic coil 9,
A magnetic circuit including a core 11, a plunger 7, and an air gap formed between the first core 10 and the plunger 7 is formed. When a current flows through the second electromagnetic coil 9, a similar circuit is formed. From the principle, the electromagnetic force acts in a direction to move the plunger 7 downward in FIG.
【００２３】このため、電磁駆動バルブ１においては、
第１の電磁コイル８と、第２の電磁コイル９とに交互に
電流を流通させれば、プランジャ７を上下に往復運動さ
せること、すなわち弁体２を開閉方向に作動させること
が可能である。For this reason, in the electromagnetically driven valve 1,
If a current is alternately passed through the first electromagnetic coil 8 and the second electromagnetic coil 9, the plunger 7 can reciprocate up and down, that is, the valve body 2 can be operated in the opening and closing directions. .
【００２４】内燃機関において、吸気行程においては吸
気弁としての電磁駆動バルブ１（以下、単に吸気弁１と
する）を開弁させ、また、開弁状態を保持させ、排気弁
としての電磁駆動バルブ１′（以下、単に排気弁１′と
する）を閉弁保持させており、燃焼室内にはピストンの
下降に伴い負圧が発生する。この時吸気弁１には、燃焼
室内に発生した負圧によって開弁方向への吸引力が開弁
補助力として作用するため、駆動電磁力が小さくても開
弁しやすく、また開弁保持電磁力が小さくても開弁状態
を保持しやすくなる。また、上記した負圧による吸引力
は機関負荷が低くなるほど強くなる。従って、開弁側の
第２の電磁コイル９に供給する電流量を高負荷時を最大
値として設定しておき、低負荷時には高負荷時に比して
少量の電流量にて所望の開弁動作を行うことで、吸気行
程時における開弁側の第２の電磁コイル９への供給電流
量を少なくして消費電流量の少量化を向上することがで
きる。In an internal combustion engine, an electromagnetically driven valve 1 as an intake valve (hereinafter, simply referred to as an intake valve 1) is opened during an intake stroke, and the valve is kept open, and an electromagnetically driven valve as an exhaust valve is opened. 1 '(hereinafter simply referred to as the exhaust valve 1') is kept closed, and a negative pressure is generated in the combustion chamber as the piston descends. At this time, the suction pressure in the valve opening direction acts on the intake valve 1 due to the negative pressure generated in the combustion chamber as a valve opening assisting force. Even when the force is small, it is easy to maintain the valve open state. Further, the suction force due to the negative pressure increases as the engine load decreases. Therefore, the amount of current supplied to the second electromagnetic coil 9 on the valve opening side is set as the maximum value at the time of high load, and the desired valve opening operation is performed at a low load with a smaller amount of current than at the time of high load. By doing, the amount of current supplied to the second electromagnetic coil 9 on the valve opening side during the intake stroke can be reduced, and the amount of current consumption can be reduced.
【００２５】一方、排気弁１′においては、上記したよ
うに負圧による吸引力は機関負荷が低くなるほど強くな
るため、低負荷時に電磁コイルに供給する電流量を最大
値と設定することにより、高負荷時には低負荷時に比し
て少量の電流量にて所望の閉弁保持を行うことが可能と
なる。On the other hand, in the exhaust valve 1 ', as described above, the suction force due to the negative pressure increases as the engine load decreases. Therefore, by setting the amount of current supplied to the electromagnetic coil at a low load to a maximum value, At a high load, it is possible to perform a desired valve closing maintenance with a smaller amount of current than at a low load.
【００２６】次いで、機関の燃焼サイクルは圧縮・燃焼
行程に移り、吸気弁１、排気弁１′は共に閉弁保持され
る。この時、燃焼室内圧力はピストン上昇に伴って負圧
から正圧へと変化し、吸気弁１及び排気弁１′には、燃
焼室内の正圧により閉弁方向への押圧力が閉弁補助力と
して作用する。この意味で、閉弁保持電磁力が小さくて
も閉弁状態を保持しやすくなる。また、上記した正圧に
よる押圧力は、機関負荷が高くなるほど強くなる。従っ
て、低負荷時を最大値として設定される電流量に対して
高負荷時には低負荷時に比して少量の電流量にて所望の
閉弁動作を行うことが可能となるため、圧縮・燃焼行程
時における閉弁側の第１の電磁コイル８への供給電流量
を少なくして消費電流量の少量化を向上することができ
る。Next, the combustion cycle of the engine shifts to the compression / combustion stroke, and both the intake valve 1 and the exhaust valve 1 'are kept closed. At this time, the pressure in the combustion chamber changes from a negative pressure to a positive pressure as the piston rises, and the positive pressure in the combustion chamber applies a pressing force in the valve closing direction to the intake valve 1 and the exhaust valve 1 'to close the valve. Acts as a force. In this sense, the valve-closing state can be easily maintained even if the valve-closing holding electromagnetic force is small. Further, the pressing force due to the above positive pressure increases as the engine load increases. Therefore, a desired valve closing operation can be performed with a smaller amount of current at a high load than at a low load with respect to a current amount set as a maximum value at a low load, so that the compression / combustion stroke At this time, the amount of current supplied to the first electromagnetic coil 8 on the valve closing side can be reduced, and the amount of current consumption can be reduced.
【００２７】次いで、機関の燃焼サイクルが排気行程に
移ると、排気弁１′が開弁され、また、開弁状態が保持
され、吸気弁１においては閉弁状態が保持される。この
時燃焼室内には機関の燃焼、爆発による正圧の残圧が存
在しており、吸気弁１及び排気弁１′には、燃焼室内に
残存する正圧によって閉弁方向への押圧力が作用してい
る。Next, when the combustion cycle of the engine shifts to the exhaust stroke, the exhaust valve 1 'is opened, the valve is kept open, and the intake valve 1 is kept closed. At this time, a positive residual pressure due to combustion and explosion of the engine is present in the combustion chamber, and the intake valve 1 and the exhaust valve 1 ′ are pressed by the positive pressure remaining in the combustion chamber in the valve closing direction. Working.
【００２８】従って、排気弁１′においては残存する正
圧による押圧力によって基本的には開弁しにくくなる
が、比較的強い押圧力が作用する機関高負荷時において
開弁側の第２の電磁コイル９に供給する電流量を最大値
として設定して所望の開弁動作を行わせるとともに、低
負荷時には高負荷時に比して少量の電流量にて開弁動作
を行わせることで排気行程においても排気弁１′の駆動
電磁力、開弁保持電磁力を初期に設定された電流量に基
づく電磁力に比して小さくすることは可能であり、開弁
側の第２の電磁コイル９への供給電流量を機関負荷が低
くなるほど少なくして消費電流量の少量化を向上するこ
とができる。更に、上記排気弁１′が閉弁動作に移行し
た際には、上述の残存する正圧による押圧力が閉弁方向
への補助力として作用するため、閉弁側の第１の電磁コ
イル８への供給電流量を少なくして消費電流量の少量化
を向上することができる。Accordingly, the exhaust valve 1 'is basically difficult to open due to the remaining pressing force due to the positive pressure. By setting the amount of current supplied to the electromagnetic coil 9 as a maximum value to perform a desired valve opening operation, and performing a valve opening operation with a small amount of current at a low load compared to a high load, the exhaust stroke is reduced. In this case, the electromagnetic force for driving the exhaust valve 1 'and the electromagnetic force for holding the valve open can be made smaller than the electromagnetic force based on the initially set current amount. The amount of current supplied to the engine can be reduced as the engine load decreases, and the amount of current consumption can be reduced. Further, when the exhaust valve 1 'is shifted to the closed valve operation, the pressing force by the positive pressure of the above-described residual acts as an auxiliary force in the closing direction, the first electromagnetic coil 8 of the valve-closing It is possible to improve the reduction in the amount of current consumption by reducing the amount of current supplied to the device.
【００２９】一方、吸気弁１においては、上記した燃
焼、爆発により発生する残圧によって閉弁方向への押圧
力が閉弁補助力として作用するため、閉弁保持電磁力が
小さくても閉弁状態を保持しやすくなる。また、上記残
圧による押圧力は機関負荷が高いほど強くなる。従っ
て、低負荷時を最大値として設定される電流量に対して
高負荷時には低負荷時に比して少量の電流量にて所望の
閉弁動作を行うことが可能となるため、排気行程時にお
ける閉弁側の第１の電磁コイル８への供給電流量を少な
くして消費電流量の少量化を向上することができる。On the other hand, in the intake valve 1, since the pressing force in the valve closing direction acts as a valve closing assist force due to the residual pressure generated by the combustion and explosion, even if the valve closing electromagnetic force is small, the valve is closed. It becomes easy to maintain the state. Further, the pressing force due to the residual pressure increases as the engine load increases. Therefore, a desired amount of current is set to be smaller at a high load than at a low load with respect to a current amount set as a maximum value at a low load.
Since it is possible to perform the closing valve operation, it is possible to improve the small amount of current consumption by reducing the amount of current supplied to the first electromagnetic coil 8 of the valve-closing during the exhaust stroke.
【００３０】この意味で、本実施例においては、燃焼室
内圧力を考慮して機関の燃焼サイクル、及び機関の負荷
に応じて第１，第２の電磁コイル８，９に供給されるべ
き電流量を設定した複数のマップを用いることにより、
吸気弁１、排気弁１′の開閉制御を行っている。In this sense, in this embodiment, the amount of current to be supplied to the first and second electromagnetic coils 8 and 9 according to the combustion cycle of the engine and the load on the engine in consideration of the pressure in the combustion chamber. By using multiple maps with
Open / close control of the intake valve 1 and the exhaust valve 1 'is performed.
【００３１】ここで、上記したマップについて図３を用
いて説明する。図３は吸気弁１、排気弁１′の第１，第
２の電磁コイル８，９に供給される電流量を設定した電
流波形の一例を模式的に示している。縦軸を電流量、横
軸を機関回転数に応じた弁体の駆動時間とし、上段に示
された電流波形に基づいて吸気弁１が、下段に示された
電流波形に基づいて排気弁１′が駆動される。また、こ
の電流波形はプランジャ７を電磁コイル８，９に引きつ
けるための駆動電流量と弁体の開閉状態を保持するため
の保持電流量とが設定され、機関の運転領域に応じて駆
動電流量、保持電流量の設定が変更される。Here, the above-mentioned map will be described with reference to FIG. FIG. 3 schematically shows an example of a current waveform in which the amount of current supplied to the first and second electromagnetic coils 8 and 9 of the intake valve 1 and the exhaust valve 1 'is set. The vertical axis represents the amount of current, the horizontal axis represents the driving time of the valve element according to the engine speed, and the intake valve 1 is controlled based on the current waveform illustrated in the upper part, and the exhaust valve 1 is determined based on the current waveform illustrated in the lower part. Is driven. Further, in this current waveform, a driving current amount for attracting the plunger 7 to the electromagnetic coils 8 and 9 and a holding current amount for maintaining the open / closed state of the valve body are set, and the driving current amount according to the operating region of the engine is set. The setting of the holding current amount is changed.
【００３２】上記マップによれば、上段の電流波形で示
される吸気弁１はｔ1 時間、開弁側の第２の電磁コイル
９に駆動電流量Ａ1 が供給されて開弁動作が行われる。
ｔ1時間経過後、ｔ2 時間までは保持電流量Ａ2 が供給
されて開弁保持が行われる。そしてｔ2 時間経過後、吸
気弁１を閉弁動作に切り換えるべく、開弁側の第２の電
磁コイル９への電流供給を停止し、ｔ3 時間まで閉弁側
の第１の電磁コイル８に駆動電流量Ａ3 を供給して閉弁
動作を行う。ｔ3 時間経過後、ｔ4 時間までは保持電流
量Ａ4 が供給されて閉弁保持が行われる。一方、下段の
電流波形で示される排気弁１′にはｔ4 時間まで保持電
流量Ａ5 が閉弁側の第１の電磁コイル８に供給されるこ
とで閉弁保持が行われる。尚、上記時間ｔ1 ，ｔ2 ，ｔ
3 ，ｔ4 は、機関回転数に応じた所望の開閉タイミング
によって決定される。また、同マップには機関の運転領
域に応じた電流波形も設定されており、低負荷領域は実
線で、中負荷領域は破線で、高負荷領域は一点鎖線で示
されている。According to the above map, the intake valve 1 indicated by the upper current waveform is supplied with the driving current amount A 1 to the second electromagnetic coil 9 on the valve opening side for the time t 1 to perform the valve opening operation. .
After t 1 hour, until t 2 hours holding current amount A 2 is supplied open-valve state hold is performed. After the elapse of time t 2 , the supply of current to the valve-opening second electromagnetic coil 9 is stopped to switch the intake valve 1 to the valve closing operation, and the valve-closing first electromagnetic coil 8 is closed until time t 3. performing the closing operation by supplying a drive current amount a 3 in. After t 3 hour, until t 4 hours holding current amount A 4 is supplied closed holding is performed. On the other hand, closing the holding is performed by holding the amount of current A 5 to t 4 hours to exhaust valve 1 'shown in the lower part of the current waveform supplied to the first electromagnetic coil 8 of the valve-closing side. The above times t 1 , t 2 , t
3 and t 4 are determined by a desired opening / closing timing according to the engine speed. In addition, a current waveform corresponding to the operating region of the engine is also set in the map. The low load region is indicated by a solid line, the middle load region is indicated by a broken line, and the high load region is indicated by a chain line.
【００３３】次に、本実施例における吸気弁１、排気弁
１′の駆動に関する制御内容について、図１に示され
る、電磁駆動バルブ制御装置のブロック構成図を用いて
説明する。Next, the contents of control relating to the driving of the intake valve 1 and the exhaust valve 1 'in this embodiment will be described with reference to the block diagram of the electromagnetically driven valve control device shown in FIG.
【００３４】電磁駆動バルブ制御装置は、制御手段とし
ての駆動制御回路５０によって実現される。この駆動制
御回路５０には、内燃機関に配設される吸気弁１、排気
弁１′が、詳細には開弁時に励起し電磁力を発生する第
２の電磁コイル９及び閉弁時に励起し電磁力を発生する
第１の電磁コイル８が電磁力発生時期を運転状態に応じ
て制御する制御装置４０を介して接続されている。ま
た、圧力検出手段として機関の燃焼サイクルを検出すべ
くクランク角を検出するクランク角センサ５２と機関回
転数ＮＥを検出する回転数センサ５３と機関の負荷Ｌを
検出する負荷センサ５４とから各センサ出力の供給を受
けている。尚、回転数センサ５３はクランク角センサ５
２の検出値より機関回転数を算出させることとすれば必
ずしも必要としない。また、負荷センサ５４はアクセル
開度を検出するスロットルセンサ等により実現される。The electromagnetically driven valve control device is realized by a drive control circuit 50 as control means. In the drive control circuit 50, an intake valve 1 and an exhaust valve 1 'disposed in the internal combustion engine are excited when the valve is opened, and the second electromagnetic coil 9 which generates an electromagnetic force and when the valve is closed are excited. The first electromagnetic coil 8 that generates an electromagnetic force is connected via a control device 40 that controls the timing of generating the electromagnetic force according to the operation state. Also, a load sensor 5 4 for detecting a load L of the rotational speed sensor 5 3 and the engine for detecting a crank angle sensor 5 2 and the engine rotational speed NE for detecting a crank angle to detect the combustion cycle of the engine as a pressure detecting means From each sensor. Incidentally, the rotational speed sensor 5 3 crank angle sensor 5
It is not always necessary to calculate the engine speed from the detected value of 2 . The load sensor 5 4 is implemented by a throttle sensor for detecting an accelerator opening.
【００３５】ここで、駆動制御回路５０は、予め実験的
に求められＲＯＭ５１に格納された電流波形を示した複
数のマップより、クランク角センサ５２、回転数センサ
５３及び負荷センサ５４とからの検出値に基づいた適当
なマップを選択し、選択されたマップの電流波形に基づ
いた電流量を、吸気弁１、排気弁１′の電磁コイル８，
９に適宜供給することによって、燃焼室内圧力に応じた
電流量にて開閉制御を行うことになる。Here, the drive control circuit 50 detects from the crank angle sensor 52, the rotation speed sensor 53, and the load sensor 54, based on a plurality of maps showing current waveforms obtained experimentally in advance and stored in the ROM 51. An appropriate map based on the values is selected, and a current amount based on the current waveform of the selected map is supplied to the electromagnetic coils 8 of the intake valve 1 and the exhaust valve 1 '.
9, the opening / closing control is performed with a current amount corresponding to the pressure in the combustion chamber.
【００３６】次に、上記の機能を実現すべく駆動制御回
路５０が実行する電磁駆動バルブ制御ルーチンの一例の
フローチャートを示す。図４は、電磁駆動バルブの駆動
ルーチンであり、本ルーチンが起動すると、先ずステッ
プＳ１にてクランク角センサ５２によって検出されるク
ランク角ＣＡが読み込まれる。そして、ステップＳ２に
てクランク角ＣＡに基づく現在の機関の燃焼サイクルが
吸気、圧縮・燃焼、排気行程の何れの状態にあるかが特
定される。次いでステップＳ３、及びステップＳ４で、
特定した行程が吸気行程であるか、又は圧縮・燃焼であ
るかを判別し、吸気行程であればステップＳ１０にてマ
ップＡ（ｘ）に基づく電流量供給処理が行われる。圧縮
・燃焼行程であれば、ステップＳ２０にてマップＢ
（ｘ）に基づく電流量供給処理が行われる。また、何れ
でもない場合は排気行程であると判断してステップＳ３
０にてマップＣ（ｘ）に基づく電流量供給処理が行われ
る。そして、上記ステップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０を終
了した後、ステップＳ１へリターンされる。尚、上記マ
ップＡ（ｘ），Ｂ（ｘ），Ｃ（ｘ）は、以下、図５に説
明する電流量決定ルーチンにより特定され、上記各ステ
ップＳ１０，Ｓ２０，Ｓ３０にて抽出される。Next, a flowchart of an example of an electromagnetically driven valve control routine executed by the drive control circuit 50 to realize the above functions is shown. FIG. 4 shows a routine for driving the electromagnetically driven valve. When this routine is started, first, in step S1, the crank angle CA detected by the crank angle sensor 52 is read. Then, in step S2, it is specified whether the current combustion cycle of the engine based on the crank angle CA is in the intake, compression / combustion, or exhaust stroke state. Next, in step S3 and step S4,
It is determined whether the specified stroke is an intake stroke or compression / combustion. If the stroke is an intake stroke, a current amount supply process based on the map A (x) is performed in step S10. If it is the compression / combustion stroke, the map B is used in step S20.
A current supply process based on (x) is performed. If not, it is determined that the process is in the exhaust stroke, and step S3 is executed.
At 0, a current amount supply process based on the map C (x) is performed. Then, after completing steps S10, S20, and S30, the process returns to step S1. The maps A (x), B (x), and C (x) are specified by a current amount determination routine described below with reference to FIG. 5, and are extracted in the above steps S10, S20, and S30.
【００３７】図５は、電流量決定ルーチンであり、本ル
ーチンが起動すると、先ずステップＳ５０にて回転数セ
ンサ５３から検出される機関回転数ＮＥが読み込まれ
る。次いでステップＳ５１にて負荷センサ５４から検出
される機関の負荷Ｌを読み込み、ステップＳ５２で、そ
れら機関回転数ＮＥ、負荷Ｌに基づいて現在の機関の運
転領域が図６中の何れの領域であるかを特定する。次い
で、ステップＳ５３、及びステップＳ５４で、特定した
領域が（Ｉ）領域であるか、又は（II）領域であるかを
判別し、（Ｉ）領域であれば、ステップＳ６０にて各燃
焼サイクルにおける（Ｉ）領域のマップ（Ａ（Ｉ），Ｂ
（Ｉ），Ｃ（Ｉ））が特定される。（II）領域であれ
ば、ステップＳ７０にて各燃焼サイクルにおける（II）
領域のマップ（Ａ（II），Ｂ（II），Ｃ（II））が特定
される。また、何れでもない場合は(III)領域であると
判断してステップＳ８０にて各燃焼サイクルにおける(I
II)領域のマップ（Ａ(III)，Ｂ(III)，Ｃ(III)）が特定
される。上記したマップは図７に示すように燃焼サイク
ル、運転領域に応じて、吸気弁１、排気弁１′の電磁コ
イル８，９に供給されるべき駆動電流量、保持電流量が
設定されている。尚、図７中Ａ（ｘ），Ｂ（ｘ），Ｃ
（ｘ）はそれぞれ吸気、圧縮・燃焼、排気行程を示し、
括弧内は運転領域を示している。そして、上記ステップ
Ｓ６０，Ｓ７０，Ｓ８０の処理を終了した後、ステップ
Ｓ５０にリターンされる。FIG. 5 shows a current amount determination routine. When this routine is started, first, in step S50, the engine speed NE detected by the engine speed sensor 53 is read. Next, in step S51, the engine load L detected from the load sensor 54 is read, and in step S52, the current engine operating region is any of the regions in FIG. 6 based on the engine speed NE and the load L. To identify. Then, in step S53, and step S54, whether a specified region which is (I) region, or (II) to determine an area, if (I) region, in each combustion cycle at step S60 (I) Map of area (A (I), B
(I), C (I)) are specified. If it is in the (II) region, in the step S70, (II) in each combustion cycle
An area map (A (II), B (II), C (II)) is specified. Also, if not either in each combustion cycle in step S80 it is determined that the (III) region (I
The map of the II) area (A (III), B (III), C (III)) is specified. The map above shows the combustion cycle as shown in FIG.
The amount of driving current and the amount of holding current to be supplied to the electromagnetic coils 8 and 9 of the intake valve 1 and the exhaust valve 1 'are set according to the operating range and the operating range. In FIG. 7, A (x), B (x), C
(X) indicates intake, compression / combustion, and exhaust strokes, respectively.
The inside of the parentheses indicates the operation area. Then, after ending the processing of steps S60, S70, and S80, the process returns to step S50.
【００３８】このように、クランク角センサ５２より現
在の機関燃焼サイクルを判断し、回転数センサ５３及び
負荷センサ５４によって検出される機関運転領域に基づ
いて、駆動制御回路５０にて吸気弁１、排気弁１′の電
磁コイル８，９に供給すべき電流波形が示されたマップ
を選択させ、選択された電流波形に基づいた電流量を電
磁コイル８，９に供給することで、各燃焼サイクルごと
で燃焼室内圧力を利用した最小電流量での開弁あるいは
閉弁動作を可能にし、吸気弁１、排気弁１′の開閉制御
における低消費電流量化を図ることができる。As described above, the present engine combustion cycle is determined by the crank angle sensor 52, and the drive control circuit 50 determines the intake valves 1 and 2 based on the engine operating range detected by the rotation speed sensor 53 and the load sensor 54. A map showing a current waveform to be supplied to the electromagnetic coils 8 and 9 of the exhaust valve 1 'is selected, and a current amount based on the selected current waveform is supplied to the electromagnetic coils 8 and 9 so that each combustion cycle is performed. In each case, the valve opening or closing operation can be performed with the minimum amount of current using the pressure in the combustion chamber, and the amount of current consumption in opening and closing control of the intake valve 1 and the exhaust valve 1 ′ can be reduced.
【００３９】[0039]
【発明の効果】本発明によれば、燃焼サイクルに基づい
て保持電流量を変更するようにしたため、機関の燃焼室
内圧力に応じた電磁駆動バルブの閉弁保持制御を行うこ
とが可能となり、消費電流量の少量化を向上することが
できる。According to the present invention, since the holding current amount is changed based on the combustion cycle , it is possible to perform the valve closing holding control of the electromagnetically driven valve according to the pressure in the combustion chamber of the engine. The reduction in the amount of current can be improved.
【図１】図１は電磁駆動バルブ制御装置のブロック構成
図である。FIG. 1 is a block diagram of an electromagnetically driven valve control device.
【図２】図２は本実施例における電磁駆動バルブの断面
図である。FIG. 2 is a sectional view of an electromagnetically driven valve according to the embodiment.
【図３】図３は供給電流量と機関回転数に応じた駆動時
間に対する電流波形を示したマップの一例である。FIG. 3 is an example of a map showing a current waveform with respect to a drive time according to a supply current amount and an engine speed;
【図４】図４は本実施例における電磁駆動バルブの駆動
ルーチンのフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart of a driving routine of an electromagnetically driven valve in the embodiment.
【図５】図５は本実施例における電磁駆動バルブの電流
量決定ルーチンのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of a routine for determining a current amount of the electromagnetically driven valve in the embodiment.
【図６】図６は本実施例における機関の運転領域を示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing an operating region of the engine in the embodiment.
【図７】図７は機関の燃焼サイクルと運転領域毎の、供
給電流量と機関回転数に応じた電流波形を示したマップ
である。FIG. 7 is a map showing a current waveform according to a supply current amount and an engine speed for each combustion cycle and operating region of the engine.
１・・電磁駆動バルブ（吸気弁） １′・・電磁駆動バルブ（排気弁） ８・・第１の電磁コイル ９・・第２の電磁コイル ５０・・駆動制御回路 ５１・・ＲＯＭ ５２・・クランク角センサ ５３・・回転数センサ ５４・・負荷センサ 1. Electromagnetically driven valve (intake valve) 1 '.. Electromagnetically driven valve (exhaust valve) 8 ... first electromagnetic coil 9 ... second electromagnetic coil 50 .. drive control circuit 51 .. ROM 52 .. Crank angle sensor 53 ... Rotation speed sensor 54 ... Load sensor
Claims (1)
配設される弁体を電磁コイルに発生する電磁力によって
開閉駆動する電磁駆動バルブと、前記電磁コイルに発生
する電磁力の発生時期を機関運転状態に応じて制御する
制御装置とを有する電磁駆動バルブ制御装置において、クランク角センサにより現在の機関 燃焼サイクルを検出
するとともに、回転数センサ及び負荷センサにより機関
運転領域を検出する検出手段と、前記検出される燃焼サイクルが吸気行程であれば吸気行
程用のマップを選択し、同燃焼サイクルが圧縮・燃焼行
程であれば圧縮・燃焼行程用のマップを選択し、同燃焼
サイクルが排気行程であれば排気行程用のマップを選択
し、該選択されるマップに示される電流波形のうち前記
検出される機関運転領域に基づく電流波形を選択すると
ともに、該選択された電流波形に基づいて前記弁体を開
閉方向に作動させるために前記電磁コイルに供給される
駆動電流量及び前記弁体を閉弁保持するために前記電磁
コイルに供給される保持電流量を設定し、これら電流量
を前記電磁コイルに供給して同電磁コイルを制御する 制
御手段とを有することを特徴とする内燃機関の電磁駆動
バルブ制御装置。An electromagnetically driven valve for opening and closing a valve element disposed as an intake valve or an exhaust valve in an internal combustion engine by an electromagnetic force generated in an electromagnetic coil, and a timing of generation of the electromagnetic force generated in the electromagnetic coil by the engine. An electromagnetically driven valve control device having a control device that controls the engine in accordance with an operating state, wherein a crank angle sensor detects a current engine combustion cycle and an engine speed sensor and a load sensor detect an engine combustion cycle.
Detecting means for detecting an operating region; and an intake stroke if the detected combustion cycle is an intake stroke.
Process map, and the combustion cycle
The map for the compression / combustion process,
If the cycle is an exhaust stroke, select a map for the exhaust stroke
And among the current waveforms shown in the selected map,
If you select a current waveform based on the detected engine operating area,
In both cases, the valve is opened based on the selected current waveform.
Supplied to the electromagnetic coil to operate in the closing direction
The drive current amount and the electromagnetic force to maintain the valve body closed.
Set the amount of holding current supplied to the coil, and
Control means for controlling the electromagnetic coil by supplying the electromagnetic coil to the electromagnetic coil .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17176295A JP3289553B2 (en) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | Electromagnetic drive valve control device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
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| JPH0921304A JPH0921304A (en) | 1997-01-21 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3695118B2 (en) * | 1998-01-12 | 2005-09-14 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for electromagnetically driven valve |
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1995
- 1995-07-07 JP JP17176295A patent/JP3289553B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0921304A (en) | 1997-01-21 |
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